WO1998036320A1 - Device for representing static and moving images using a screen, screen and representation and production method - Google Patents

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WO1998036320A1
WO1998036320A1 PCT/EP1998/000664 EP9800664W WO9836320A1 WO 1998036320 A1 WO1998036320 A1 WO 1998036320A1 EP 9800664 W EP9800664 W EP 9800664W WO 9836320 A1 WO9836320 A1 WO 9836320A1
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screen according
screen
pigments
produced
coating
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PCT/EP1998/000664
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Claus-Peter Klages
Michael Vergöhl
Andreas Weber
Albert Engelhardt
Original Assignee
Ldt Gmbh & Co. Laser-Display-Technologie Kg
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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Publication date
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Priority to AU66209/98A priority Critical patent/AU6620998A/en
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    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3129—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] scanning a light beam on the display screen
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    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F19/00—Advertising or display means not otherwise provided for
    • G09F19/12—Advertising or display means not otherwise provided for using special optical effects

Definitions

  • the invention relates to a device for displaying static or moving images using a screen, the screen for use with such a device, a method for displaying static or moving images using the screen or the device, and a method for producing the screen.
  • Devices for displaying static or moving images using a screen are known, for example, as slide projectors or film projectors.
  • the reflection of disturbing light should be as low as possible.
  • the invention is based on the finding that projection or image walls are desirable for a planar projection of colored images with monochromatic light, such as can be generated by lasers (laser television, film projection with laser light sources), which show a strongly wavelength-selective reflection behavior.
  • Projection in the sense of DIN 190 45 Part 4 means that the viewer is on the same side of the screen or screen as the projector.
  • the reflection should therefore not be low in the range of the wavelengths which correspond to the radiation from the monochromatic light sources, for example the laser light sources used, which emit red, green and blue radiation, for example. At these wavelengths, the reflection should generally be as high as possible. For blue light the wavelengths are around 430 to 460 nm, for green light around 510 to 540 nm and for red light around 620 to 630 nm. Such a selective reflection should be used for a radiation angle 8 2 (defined in DIN
  • the invention has for its object to provide a device for displaying static or moving images using a screen, the screen itself, a method for displaying static or moving images using the screen and a method for producing the screen, the static or moving images on the screen should be clearly and undisturbed by daylight or other ambient light or disturbing light even in daylight.
  • a device according to the preamble of claim 1 in that the device has one or more monochromatic laser light sources, that a projection by the laser light from the laser light sources is provided on the screen, and that the screen is spectrally selectively reflective, whereby it unaffected by stray light, a wavelength deviating from the wavelengths of the monochromatic laser light appears essentially dark and the monochromatic laser is not strongly reflected.
  • the object is achieved by a screen for use in such a device in that the screen is spectrally selectively reflective and has a contrast which exceeds a predeterminable or predetermined limit value in the range of the wavelengths ⁇ oi of monochromatic laser light, the contrast K ( ⁇ 0 ⁇ ) is the ratio of the mean spatially integrated reflection R ( ⁇ 0 ⁇ ) to the Y standard color value.
  • the object is achieved by a method for displaying static or moving images using a screen or the above-mentioned device in that the images by scanning the screen surface with one or more time-modulated laser beams or by spatial modulation of one or more expanded laser beams, in particular by an LCD matrix, or in the manner of a projection of an image provided on a translucent carrier material using the light of one or more expanded laser beams.
  • a carrier material with an image can, for example, be a slide or a film of one Daylight projector.
  • the object is achieved by a method for producing such a projection screen in that an essentially flat substrate or a substrate provided with a topography is either transparent to all wavelengths of visible light or is provided with a light-absorbing coating, and in that a multilayer system is applied directly to the substrate or applied indirectly. Further developments of the invention are defined in the respective subclaims.
  • Reflection as a function of the radiation angle 8 2 has an angle characteristic that can be selected within certain predetermined limits.
  • a surface of an image wall, in particular a substrate is preferably initially highly absorbent, ideally colored black.
  • the reflectivity at the wavelengths of the electromagnetic spectrum, which are emitted by the laser light or by the laser light sources, is then increased using a multilayer system with several, preferably transparent layers, which are applied to the highly absorbent substrate.
  • the multilayer system can be applied directly to the absorbent or transparent substrate.
  • the additional Layer system be part of a pigment, which is applied to the substrate, for example in a transparent lacquer layer.
  • a known projection or image wall see also DIN 50 32.
  • static and moving images can be displayed on the screen in such a way that the observer can perceive these images even in daylight.
  • the screen appears black to the viewer's eye under normal daylight, but does not provide the same reflection for the monochromatic laser as a white screen.
  • a spatially integrated reflection for the RGB light of at least 50% in each case and a reflection of a maximum of 40% averaged over the visible spectral range are particularly preferably selected.
  • the screen can particularly preferably be coated with an effect lacquer which contains pigments, in particular platelet-shaped pigments, embedded in a transparent organic matrix.
  • the pigments are provided with interference layers in such a way that they strongly reflect in one or more of the RGB wavelength ranges and only weakly reflect in the other wavelength ranges.
  • the painting process is preferably selected such that the pigments in the paint layer have a defined angular distribution of their surface normals around the perpendicular to the screen.
  • the angular distribution can be (rotationally) symmetrical or asymmetrical.
  • the entirety of the pigments embedded in the lacquer layer on the screen can thereby selectively reflect light emitted by the lasers.
  • the pigments are preferably of low brightness.
  • Pigments suitable for this use according to the invention have, for example, a transparent carrier material, in particular glass platelets or mica platelets, and a multilayer system applied on one or both sides. This can consist of at least two transparent layer materials with different refractive index. These two layer materials are then preferably applied alternately to the carrier material.
  • the desired selective reflection for, for example, red, green or blue light can, depending on the type of layer system, optionally by a single RGB pigment, by a mixture of two pigments (RG + B or R + GB or RB + G) or by one Mixture of three pigments (red and green and blue) can be met.
  • the pigments which consist of a carrier material with a suitable multilayer system attached to it, can preferably be obtained by depositing inorganic materials, for example oxides, from liquids or by chemical or physical vapor deposition. Wet chemical and gas phase deposition are preferred for the production of effect pigments.
  • a physical vapor deposition PVD method, physical vapor deposition method
  • PVD method physical vapor deposition method
  • the physical vapor phase deposition allows the deposition of very dense, stable layers with good reproducibility.
  • a sputter process adapted for the coating of bulk material can be used particularly preferably.
  • a suitable interference pigment without a carrier substrate exclusively by means of a PVD process
  • a suitable layer sequence first being applied to a strip-shaped substrate, for example, and then detached and comminuted from the substrate.
  • a method is used, for example, by Flex Products.
  • a selectively reflection-enhancing pigment which is applied to a strongly absorbent or transparent substrate in a transparent lacquer layer a correspondingly prefabricated surface or a corresponding substrate can also be provided directly with a suitable multilayer system.
  • the substrate is first blackened, for example by means of an appropriately selected lacquer.
  • the blackened substrate can itself be subjected to a coating process, a layer system having the desired optical properties being applied to the blackened substrate.
  • a vapor deposition process or a sputtering process can preferably be provided as the coating process.
  • the substrate is preferably essentially flat and particularly preferably a textile web impregnated with plastic.
  • the surface of the essentially flat substrate is preferably provided with a defined roughness or surface topography before the multilayer system is applied. This advantageously avoids an unpleasant reflecting reflection for the viewer and also ensures that reflection occurs in a defined radiation angle range.
  • a defined roughness or topography can be generated, for example, by using a suitable textile material or by an embossing process in the laminated plastic layer or by using a lacquer suitably filled with solid particles, or alternatively by a combination of the methods mentioned.
  • this can also be designed as a transparent substrate.
  • the desired suppression of stray light reflection from the substrate is also achieved here.
  • a projection on transparent glass or plastic surfaces, in particular on window panes or the like, can thereby also take place particularly advantageously.
  • the screen can thereby be, for example, a head-up display in an aircraft or a simulator.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of an image wall according to the invention to illustrate the selective reflection for red, green and blue light
  • FIG. 2 shows a schematic diagram of the implementation of an image wall according to the invention with a transparent lacquer layer containing interference pigments against a dark background
  • FIG. 3 shows a reflection spectrum of an embodiment of an image wall according to the invention with six periods each of a high-index and a low-index layer
  • FIG. 4 shows a reflection spectrum of an image wall corresponding to the spectrum according to FIG. 3 when using anatase instead of titanium dioxide,
  • FIG. 5 shows a reflection spectrum of an image wall according to the invention consisting of nine layers of alternating high-refractive and low-refractive layers and
  • FIG. 6 shows a reflection spectrum of an image wall according to the invention, in which an overlay of three individual pigments is provided in a lacquer layer.
  • FIG. 1 shows a basic sketch of a section of an image wall 1 designed according to the invention, onto which light rays strike.
  • Radiation with wavelengths that do not exactly correspond to that of red, green or blue is not detected in accordance with the desired spectral course of the reflection.
  • a reflection only takes place for the laser light with the RGB wavelengths.
  • the portion of the white background light that corresponds to these wavelengths is also reflected by the screen. by virtue of Due to the small half-width of these reflection peaks (compare also FIGS. 3 to 6), the resulting impression of brightness is so small that the screen appears dark to the viewer's eye when the laser light is switched off.
  • Figure 2 provides a possible embodiment of the screen 1.
  • the blackened substrate 40 is provided with a transparent lacquer layer 30, in which interference pigments 50 are embedded.
  • a selective reflection is again indicated by the individual arrows, the uppermost red light beam 12 not being reflected, but instead passing through the interference pigment 50 and being absorbed by the dark substrate 40.
  • Only the green light beam 11 and the blue light beam 13 are reflected on the respective interference pigments 50.
  • the angle distribution of the reflection results from the arrangement or the arrangement angle of the respective pigments 50.
  • Such a coated pigment 51 is shown in an enlarged representation in the lower right corner of the picture.
  • the substrate 52 can be, for example, SiO, in particular with a thickness of 200 nm to 1 ⁇ m.
  • a multi-layer system on the carrier material in the form of the substrate 52 (represented here by the three layers 53, 54, 55), a selective reflector is created, which is comparable to the functions of a laser mirror.
  • the carrier material can be coated wet-chemically by means of an aqueous solution or by deposition from the gas phase by means of a chemical method, in particular the CVD method (chemical vapor deposition method) or a physical method, in particular the PVD method (physical vapor deposition). Procedure). Pigments of this type are produced, for example, by Merck as from an aqueous solution and are offered by BASF as obtained by chemical deposition (CVD process).
  • the peculiarity of pearlescent pigments is that a coherent reflection is provided.
  • the electrical field strengths are added to the visible total light.
  • the interference on thin layers is ultimately a light division. An indication of this is that the color complementing the reflection is visible in the view.
  • another feature of interference on thin layers is that the colors change depending on the angle of incidence of the light.
  • mica is provided with a metal oxide film. Titanium oxide, for example, is used here as the first metal oxide.
  • a crystal lattice of titanium oxide is that of the substance called anatase.
  • the modification of the rutile can be produced by adding small amounts of tin oxide.
  • the interference stack is preferably a constituent of a pigment which is applied directly to a corresponding substrate as the basis of the A low-index layer 63 and a high-index layer 64 are alternately arranged on the substrate 62.
  • the refractive indices of the high-index and low-index layers 64, 63 correspond here to those of titanium dioxide in the rutile phase and silicon dioxide. In this embodiment, six periods are from one high-index and one low-index layer 64, 63.
  • the high-index layer each has, for example, a layer thickness of 496 nm
  • the low-index layer has a layer thickness of 217 nm lexion due to the different, layered high and low refractive index layers
  • the brightness L * (L * , a * and b * were calculated according to DIN 5302 for D 65 lighting) to a value of 67 (the standard value of a Lambert Spotlight with constant reflectivity of 100% is 100)
  • the Y standard color value is reduced from the standard value 100 to 37.6.
  • the contrast K defined as the ratio of RGB reflectivity to Y standard color value for the projection, increases accordingly by a factor of 2.7, an image wall with a spectrally constant reflectivity having a contrast of 1.0.
  • the interference stack can also be a layer system which is applied directly to a suitable substrate as the basis of the screen.
  • the lowermost layer 62 can consist, for example, of mica or silicon dioxide or another substrate. This layer is not included in the calculation, whereby the substrate is considered a semi-infinite medium.
  • FIG. 4 examines a further embodiment of an image wall 1 according to the invention, in which the highly refractive titanium dioxide layer is present in the anatase phase. All other conditions correspond to those described in FIG. 3.
  • the individual peaks become narrower and at the same time the amplitudes are smaller compared to the spectrum according to FIG. 3. Since the layer system 64 shown here has a lower brightness L * or a lower standard color value Y than that Layer system 64 according to FIG. 3, but the RGB reflectivity is only slightly lowered, the contrast enhancement is additionally increased. On average, the contrast in the embodiment according to FIG. 4 is increased by a factor of 5.3.
  • FIG. 5 shows a further reflection spectrum of an alternative embodiment of an image wall 1 according to the invention.
  • nine different layers 71-79 are provided.
  • the individual layer thicknesses are not periodically provided.
  • the lowermost high-index layer 71 has a layer thickness of 260 nm
  • the low-index layer 72 provided above has a layer thickness of 420 nm
  • the high-index layer 73 provided above has a layer thickness of 380 nm
  • the low-index layer 74 provided above has a layer thickness of 100 nm
  • the above the high-index layer 75 provided has a layer thickness of 600 nm
  • the low-index layer 76 provided above it has a layer thickness of 100 nm
  • the high-index layer 77 provided above it has a layer thickness of 380 nm
  • the low-index layer 78 provided above it has a layer thickness of 420 nm
  • the top one provided high refractive index layer 79 a layer thickness of 260 nm
  • the brightness L * is
  • FIG. 6 shows the reflection spectrum of a further embodiment of an image wall 1 according to the invention.
  • Three different types of pigments 80, 90, 100 are incorporated in one layer of lacquer. Each of these pigments has its own coating and reflects only a single, narrowly defined wavelength range. For example, 16 periods of a low-refractive layer 82, 92, 102 and a high-refractive layer 83, 93, 103 are applied to a carrier 81, 91, 101.
  • a system Si ⁇ -X is used as the material.
  • the contrast increases by a factor of 5.
  • the layer thicknesses around the nitride concentrations can be selected differently.

Abstract

The invention relates to a device for representing static or moving images using a screen. Said device comprises one or several monochromatic laser light sources whereby laser light from the laser light sources projects onto the screen. Said screen performs selective spectral reflection, is essentially dark in aspect, remains unaffected by parasitic light of a wavelength differing from those of the monochromatic laser light, and strongly reflects the monochromatic laser light.

Description

Vorrichtung zur Darstellung statischer und bewegter Bilder unter Verwendung einer Bildwand, Bildwand sowie Verfahren zur Darstellung und zur Herstellung Device for displaying static and moving images using a screen, screen and method for displaying and producing
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Darstellung statischer oder bewegter Bilder unter Verwendung einer Bildwand, die Bildwand zur Verwendung bei einer solchen Vorrichtung, ein Verfahren zur Darstellung statischer oder bewegter Bilder unter Verwendung der Bildwand bzw. der Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung der Bildwand.The invention relates to a device for displaying static or moving images using a screen, the screen for use with such a device, a method for displaying static or moving images using the screen or the device, and a method for producing the screen.
Vorrichtungen zur Darstellung statischer oder bewegter Bilder unter Verwendung einer Bildwand sind beispielsweise als Diaprojektor oder Filmprojektoren bekannt. Um projizierte Bilder möglichst unbeeinflußt von Tageslicht oder künstlicher Raumbeleuchtung betrachten zu können, sollte die Reflexion von störendem Licht möglichst gering sein. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei einer flächigen Aufprojektion farbiger Bilder mit monochromatischem Licht, wie es beispielsweise von Lasern erzeugt werden kann (Laserfemsehen, Folienprojektion mit Laserlichtquellen), Projektions- oder Bildwände wünschenswert sind, welche ein stark wellenlängenselektives Reflexionsverhalten zeigen. Unter Aufprojektion ist im Sinne der DIN 190 45 Teil 4 zu verstehen, daß sich der Betrachter auf der gleichen Seite der Leinwand oder Bildwand befindet wie der Projektor. Die Reflektion sollte also im Bereich der Wellenlängen, welche der Strahlung der monochromatischen Lichtquellen, beispielsweise der verwendeten Laserlichtquellen, welche beispielsweise eine rote, grüne und blaue Strahlung aussenden, entsprechen, nicht gering sein. Bei diesen Wellenlängen sollte die Reflexion im allgemeinen möglichst hoch sein. Für blaues Licht liegen die Wellenlängen bei etwa 430 bis 460 nm, für grünes Licht bei etwa 510 bis 540 nm und für rotes Licht bei etwa 620 bis 630 nm. Eine solche selektive Reflexion sollte für einen Abstrahlungswinkel 82 (definiert in DINDevices for displaying static or moving images using a screen are known, for example, as slide projectors or film projectors. In order to be able to view projected images as unaffected by daylight or artificial room lighting as possible, the reflection of disturbing light should be as low as possible. The invention is based on the finding that projection or image walls are desirable for a planar projection of colored images with monochromatic light, such as can be generated by lasers (laser television, film projection with laser light sources), which show a strongly wavelength-selective reflection behavior. Projection in the sense of DIN 190 45 Part 4 means that the viewer is on the same side of the screen or screen as the projector. The reflection should therefore not be low in the range of the wavelengths which correspond to the radiation from the monochromatic light sources, for example the laser light sources used, which emit red, green and blue radiation, for example. At these wavelengths, the reflection should generally be as high as possible. For blue light the wavelengths are around 430 to 460 nm, for green light around 510 to 540 nm and for red light around 620 to 630 nm. Such a selective reflection should be used for a radiation angle 8 2 (defined in DIN
190 45, Teil 4) in einem Bereich von bis zu + 45 Grad gegeben sein (siehe auch DIN 19045, Teil 2). Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Darstellung statischer oder bewegter Bilder unter Verwendung einer Bildwand, die Bildwand selbst, ein Verfahren zur Darstellung statischer oder bewegter Bilder unter Verwendung der Bildwand sowie ein Verfahren zur Herstellung der Bildwand zu schaffen, wobei die statischen oder bewegten Bilder auf der Bildwand auch bei Tageslicht deutlich und ungestört vom Tages- oder sonstigen Umgebungslicht bzw. Störlicht wahrnehmbar sein sollen. Ein bei bekannten Projektionswänden auftretender Effekt, daß das auf die Projektionswand auftreffende Tages- oder sonstige Umgebungslicht ebenfalls von der Wand reflektiert wird und als Stör- licht in das Auge des Betrachters gelangt, so daß das Bild als überstrahlt erscheint, soll vermieden werden.190 45, part 4) within a range of up to + 45 degrees (see also DIN 19045, part 2). The invention has for its object to provide a device for displaying static or moving images using a screen, the screen itself, a method for displaying static or moving images using the screen and a method for producing the screen, the static or moving images on the screen should be clearly and undisturbed by daylight or other ambient light or disturbing light even in daylight. An effect that occurs in known projection walls, that the daylight or other ambient light striking the projection wall is also reflected by the wall and enters the viewer's eye as stray light, so that the image appears to be overexposed, should be avoided.
Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß die Vorrichtung ein oder mehrere monochromatische Laserlichtquellen aufweist, daß eine Aufprojektion durch das Laserlicht der Laserlichtquellen auf die Bildwand vorgesehen ist, und daß die Bildwand spektral selektiv reflektierend ist, wobei sie unbeeinflußt von Störlicht einer von den Wellenlängen des monochromatischen Laserlichts abweichenden Wellenlänge im wesentlichen dunkel wirkt und das monochromatische Laseriicht stark re- flektiert. Die Aufgabe wird durch eine Bildwand zur Verwendung bei einer solchen Vorrichtung dadurch gelöst, daß die Bildwand spektral selektiv reflektierend ist und einen Kontrast aufweist, der im Bereich der Wellenlängen λoi es monochromatichen Laserlichtes einen vorbestimmbaren oder vorbestimmten Grenzwert übersteigt, wobei der Kontrast K (λ0ι) der Verhältniswert von mittlerer räumlich integrierter Reflexion R (λ0ι) zum Y-Normfarbwert ist. Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Darstellung statischer oder bewegter Bilder unter Verwendung einer Bildwand bzw. einer obengenannten Vorrichtung dadurch gelöst, daß die Bilder durch Abrastem der Bildwandfläche mit einem oder mehreren zeitlich modulierten Laserstrahlen oder durch räumliche Modulation eines oder mehrerer aufgeweiteter Laserstrahlen, insbesondere durch eine LCD-Matrix, oder nach Art einer Projektion eines auf einem durchscheinenden Trägermaterial vorgesehenen Bildes unter Verwendung des Lichtes eines oder mehrerer aufgeweiteter Laserstrahlen erzeugt werden. Ein solches Trägermaterial mit Bild kann beispielsweise ein Diapositiv oder eine Folie eines Tageslichtprojektors sein. Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Bildwand dadurch gelöst, daß ein im wesentlichen flächiges oder mit einer Topographie versehenes Substrat entweder transparent ist für alle Wellenlängen des sichtbaren Lichtes oder mit einer lichtsabsorbierenden Beschichtung versehen wird, und daß ein Mehrschichtsystem auf dem Substrat direkt oder indirekt aufgebracht wird. Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen definiert.The object is achieved by a device according to the preamble of claim 1 in that the device has one or more monochromatic laser light sources, that a projection by the laser light from the laser light sources is provided on the screen, and that the screen is spectrally selectively reflective, whereby it unaffected by stray light, a wavelength deviating from the wavelengths of the monochromatic laser light appears essentially dark and the monochromatic laser is not strongly reflected. The object is achieved by a screen for use in such a device in that the screen is spectrally selectively reflective and has a contrast which exceeds a predeterminable or predetermined limit value in the range of the wavelengths λoi of monochromatic laser light, the contrast K (λ 0 ι) is the ratio of the mean spatially integrated reflection R (λ 0 ι) to the Y standard color value. The object is achieved by a method for displaying static or moving images using a screen or the above-mentioned device in that the images by scanning the screen surface with one or more time-modulated laser beams or by spatial modulation of one or more expanded laser beams, in particular by an LCD matrix, or in the manner of a projection of an image provided on a translucent carrier material using the light of one or more expanded laser beams. Such a carrier material with an image can, for example, be a slide or a film of one Daylight projector. The object is achieved by a method for producing such a projection screen in that an essentially flat substrate or a substrate provided with a topography is either transparent to all wavelengths of visible light or is provided with a light-absorbing coating, and in that a multilayer system is applied directly to the substrate or applied indirectly. Further developments of the invention are defined in the respective subclaims.
Dadurch wird eine Vorrichtung mit einer Bildwand bzw. auch eine Bildwand ge- schaffen, bei der die Reflexion der Bildwand möglichst hoch (ideal R=100%) für die Wellenlängen des monochromatischen Laserlichtes (insbesondere für rote, grüne und blaue Strahlung, bezeichnet als RGB- Wellenlängen) und möglichst niedrig für die übrigen Wellenlängen ist (ideal R=0). Vorzugsweise weist dieThis creates a device with a screen or a screen in which the reflection of the screen is as high as possible (ideally R = 100%) for the wavelengths of the monochromatic laser light (in particular for red, green and blue radiation, referred to as RGB) - Wavelengths) and as low as possible for the other wavelengths (ideally R = 0). Preferably, the
Reflexion als Funktion des Abstrahlungswinkels 82 eine in gewissen vor- bestimmten Grenzen wählbare Winkelcharakteristik auf.Reflection as a function of the radiation angle 8 2 has an angle characteristic that can be selected within certain predetermined limits.
Vorzugsweise wird eine Fläche einer Bildwand, insbesondere ein Substrat, zunächst stark absorbierend, idealerweise schwarz eingefärbt. Anschließend wird unter Verwendung eines Mehrschichtensystems mit mehreren, vorzugsweise transparenten Schichten, welche auf dem stark absorbierenden Substrat aufgebracht werden, die Reflektivität an den Wellenlängen des elektromagnetischen Spektrums erhöht, welche vom Laseriicht bzw. von den Laserlichtquellen emittiert werden.A surface of an image wall, in particular a substrate, is preferably initially highly absorbent, ideally colored black. The reflectivity at the wavelengths of the electromagnetic spectrum, which are emitted by the laser light or by the laser light sources, is then increased using a multilayer system with several, preferably transparent layers, which are applied to the highly absorbent substrate.
Alternativ hierzu besteht die Möglichkeit, ein für sämtliche Wellenlängen des sichtbaren Lichtes transparentes Substrat zu verwenden und auf diesem, wie bereits beschrieben, ein Mehrschichtsystem aufzubringen, welches die Reflektivität für die Wellenlängen des monochromatischen Laserlichtes erhöht und diese außerhalb dieser Wellenlängenbereiche insbesondere zusätzlich absenkt, ähnlich der Wirkung einer Aritirefiexschicht.As an alternative to this, there is the possibility of using a substrate which is transparent for all wavelengths of visible light and, as already described, of applying a substrate which increases the reflectivity for the wavelengths of the monochromatic laser light and, in particular, additionally lowers it outside of these wavelength ranges, similar to that Effect of an Aritirefiex layer.
Das Mehrschichtsystem kann zum einen direkt auf dem absorbierenden oder transparenten Substrat aufgebracht werden. Zum anderen kann das Mehr- Schichtsystem Bestandteil eines Pigmentes sein, welches beispielsweise in einer transparenten Lackschicht auf das Substrat aufgetragen wird.The multilayer system can be applied directly to the absorbent or transparent substrate. On the other hand, the additional Layer system be part of a pigment, which is applied to the substrate, for example in a transparent lacquer layer.
Dadurch wird eine Bildwand geschaffen, welche spektral selektiv das von den monochromatischen Laserlichtquellen ausgesandte Laserlicht stark reflektiert, zugleich aber eine im Vergleich zu einer bekannten Projektions- oder Bildwand stark abgesenkte Helligkeit aufweist (siehe auch DIN 50 32). Infolge des dadurch auftretenden erhöhten Kontrastes wird eine Darstellung von statischen und bewegten Bildern auf der Bildwand derart ermöglicht, daß der Beobachter diese Bilder auch bei Tageslicht wahrnehmen kann. Im Idealfall erscheint die Bildwand für das Auge des Betrachters unter normaler Tageslichtbeleuchtung schwarz, bietet jedoch für das monochromatische Laseriicht die gleiche Reflexion wie eine weiße Bildwand.This creates an image wall which spectrally selectively reflects the laser light emitted by the monochromatic laser light sources, but at the same time has a brightness which is greatly reduced in comparison to a known projection or image wall (see also DIN 50 32). As a result of the resulting increased contrast, static and moving images can be displayed on the screen in such a way that the observer can perceive these images even in daylight. Ideally, the screen appears black to the viewer's eye under normal daylight, but does not provide the same reflection for the monochromatic laser as a white screen.
Besonders bevorzugt wird eine räumlich integrierte Reflexion für das RGB-Licht von jeweils zumindest 50% sowie eine über den sichtbaren Spektralbereich gemittelte Reflexion von maximal 40% gewählt.A spatially integrated reflection for the RGB light of at least 50% in each case and a reflection of a maximum of 40% averaged over the visible spectral range are particularly preferably selected.
Zum Erzeugen der spektralen Selektivität der Bildwand können vorzugsweise zwei Verfahren altemativ angewendet werden. In einem ersten Verfahren kann die Bildwand besonders bevorzugt mit einem Effektlack lackiert sein, welcher in einer transparenten organischen Matrix eingebettete Pigmente, insbesondere plättchenförmige Pigmente, enthält. Die Pigmente sind mit Interferenzschichten so versehen, daß sie in einem oder mehreren der RGB- Wellenlängenbereiche stark reflektieren und in den übrigen Wellenlängenbereichen lediglich schwach reflektieren.To generate the spectral selectivity of the screen, two methods can preferably be used alternatively. In a first method, the screen can particularly preferably be coated with an effect lacquer which contains pigments, in particular platelet-shaped pigments, embedded in a transparent organic matrix. The pigments are provided with interference layers in such a way that they strongly reflect in one or more of the RGB wavelength ranges and only weakly reflect in the other wavelength ranges.
Vorzugsweise wird der Lackierprozeß so gewählt, daß die Pigmente in der Lackschicht eine definierte Winkelverteilung ihrer Flächennormalen um die Senkrechte auf die Bildwand herum aufweisen. Die Winkeiverteilung kann (rotations-)symmetrisch oder auch unsymmetrisch sein. Die Gesamtheit der in der Lackschicht auf der Bildwand eingebetteten Pigmente kann dadurch selektiv von den Lasern ausgestrahltes Licht reflektieren. Bei dem Licht jedoch, welches eine kontinuierliche Verteilung der Wellenlängen über einen größeren Bereich aufweist, wie dies Umgebungslicht oder Hintergrundbeleuchtung tut, weisen die Pigmente vorzugsweise eine geringe Helligkeit auf.The painting process is preferably selected such that the pigments in the paint layer have a defined angular distribution of their surface normals around the perpendicular to the screen. The angular distribution can be (rotationally) symmetrical or asymmetrical. The entirety of the pigments embedded in the lacquer layer on the screen can thereby selectively reflect light emitted by the lasers. In the case of light, however, there is a continuous distribution of the wavelengths over a larger range as does ambient light or backlight, the pigments are preferably of low brightness.
Für diese erfindungsgemäße Verwendung geeignete Pigmente weisen bei- spielsweise ein transparentes Trägermaterial, insbesondere Glasplättchen oder Glimmerplättchen sowie ein ein- oder beidseitig aufgebrachtes Mehrschichtsystem auf. Dieses kann aus zumindest zwei transparenten Schichtmaterialien mit unterschiedlichem Brechungsindex bestehen. Diese beiden Schichtmaterialien sind dann vorzugsweise abwechselnd auf dem Trägermaterial auf- gebracht. Die gewünschte selektive Reflexion für beispielsweise rotes, grünes oder blaues Licht kann, in Abhängigkeit von der Schichtsystemart, wahlweise durch ein einzelnes RGB-Pigment, durch eine Mischung aus zwei Pigmenten (RG + B oder R + GB oder RB + G) oder durch eine Mischung aus drei Pigmenten (Rot und Grün und Blau) erfüllt werden.Pigments suitable for this use according to the invention have, for example, a transparent carrier material, in particular glass platelets or mica platelets, and a multilayer system applied on one or both sides. This can consist of at least two transparent layer materials with different refractive index. These two layer materials are then preferably applied alternately to the carrier material. The desired selective reflection for, for example, red, green or blue light can, depending on the type of layer system, optionally by a single RGB pigment, by a mixture of two pigments (RG + B or R + GB or RB + G) or by one Mixture of three pigments (red and green and blue) can be met.
Die Pigmente, welche aus einem Trägermaterial mit darauf aufgefügtem geeignetem Mehrschichtsystem bestehen, können vorzugsweise durch Abscheidung von anorganischen Materialien, beispielsweise Oxiden, aus Flüssigkeiten oder durch chemische oder physikalische Gasphasenabscheidung er- halten werden. Die naßchemische und die Gasphasenabscheidung werden bevorzugt für die Herstellung von Effektpigmenten eingesetzt. Für die erfindungsgemäße Anwendung bei einer Bildwand wird besonders bevorzugt eine physikalische Gasphasenabscheidung (PVD-Verfahren, physical vapor deposition- Verfahren) vorgesehen. Die physikalische Gasphasenabscheidung gestattet eine Abscheidung von sehr dichten, stabilen Schichten, mit einer guten Reproduzierbarkeit. Besonders bevorzugt kann ein für die Beschichtung von Schüttgut adaptierter Sputterprozeß eingesetzt werden.The pigments, which consist of a carrier material with a suitable multilayer system attached to it, can preferably be obtained by depositing inorganic materials, for example oxides, from liquids or by chemical or physical vapor deposition. Wet chemical and gas phase deposition are preferred for the production of effect pigments. A physical vapor deposition (PVD method, physical vapor deposition method) is particularly preferably provided for the use according to the invention in a screen. The physical vapor phase deposition allows the deposition of very dense, stable layers with good reproducibility. A sputter process adapted for the coating of bulk material can be used particularly preferably.
Alternativ hierzu besteht auch die Möglichkeit, ein geeignetes Interferenz- pigment ohne ein Trägersubstrat ausschließlich durch einen PVD-Prozeß herzustellen, wobei eine geeignete Schichtfolge zunächst auf einem beispielsweise bandförmigem Substrat aufgebracht und anschließend von dem Substrat abgelöst und zerkleinert wird. Ein solches Verfahren wird beispielsweise von der Firma Flex Products angewendet. Alternativ zur Verwendung eines selektiv reflexionserhδhenden Pigmentes, welches auf einem stark absorbierenden oder aber transparenten Substrat in einer transparenten Lackschicht aufgetragen ist, kann auch eine entsprechend vorgefertigte Fläche bzw. ein entsprechendes Substrat direkt mit einem geeigneten mehrlagigen Schichtsystem versehen werden. Vorzugsweise wird dabei zunächst eine Schwärzung des Substrates beispielsweise durch einen entsprechend gewählten Lack, vorgenommen. Im Anschluß daran kann das geschwärzte Substrat selbst einem Beschichtungsprozeß unterworfen werden, wobei auf dem geschwärzten Substrat ein Schichtsystem aufgetragen wird, welches die gewünschen optischen Eigenschaften aufweist. Als Beschichtungs- verfahren kann vorzugsweise ein Aufdampfverfahren oder ein Sputterverfahren vorgesehen werden. Das Substrat ist vorzugsweise im wesentlichen flächig und besonders bevorzugt eine mit Kunststoff imprägnierte Textilbahn. Vorzugsweise wird die Oberfläche des im wesentlichen flächigen Substrates vor dem Aufbringen des Mehrschichtsystems mit einer definierten Rauhigkeit oder Oberflächentopographie versehen. Dadurch wird eine für den Betrachter unangenehme spiegelnde Reflexion vorteilhaft vermieden und zudem erreicht, daß eine Reflexion in einen definierten Abstrahlwinkelbereich erfolgt. Eine definierte Rauhigkeit oder Topographie kann beispielsweise durch Verwenden eines geeigneten Textilmaterials oder aber durch einen Prägeprozeß in der auflaminierten Kunststoffschicht oder durch Verwenden eines geeignet mit Feststoffpartikeln gefüllten Lackes, oder altemativ durch eine Kombination der genannten Verfahren erzeugt werden.As an alternative to this, there is also the possibility of producing a suitable interference pigment without a carrier substrate exclusively by means of a PVD process, a suitable layer sequence first being applied to a strip-shaped substrate, for example, and then detached and comminuted from the substrate. Such a method is used, for example, by Flex Products. As an alternative to using a selectively reflection-enhancing pigment which is applied to a strongly absorbent or transparent substrate in a transparent lacquer layer, a correspondingly prefabricated surface or a corresponding substrate can also be provided directly with a suitable multilayer system. Preferably, the substrate is first blackened, for example by means of an appropriately selected lacquer. Subsequently, the blackened substrate can itself be subjected to a coating process, a layer system having the desired optical properties being applied to the blackened substrate. A vapor deposition process or a sputtering process can preferably be provided as the coating process. The substrate is preferably essentially flat and particularly preferably a textile web impregnated with plastic. The surface of the essentially flat substrate is preferably provided with a defined roughness or surface topography before the multilayer system is applied. This advantageously avoids an unpleasant reflecting reflection for the viewer and also ensures that reflection occurs in a defined radiation angle range. A defined roughness or topography can be generated, for example, by using a suitable textile material or by an embossing process in the laminated plastic layer or by using a lacquer suitably filled with solid particles, or alternatively by a combination of the methods mentioned.
Anstelle des Vorsehens eines geschwärzten Substrates kann dies ebenfalls als transparentes Substrat ausgebildet sein. Auch dabei wird die gewünschte Unterdrückung der Störlichtreflexion von dem Substrat erreicht. Besonders vorteilhaft kann dadurch auch eine Projektion auf durchsichtigen Glas- oder Kunststoffflächen erfolgen, insbesondere auf Fensterscheiben oder ähnlichem. Die Bildwand kann dadurch beispielsweise ein Head-up-Display in einem Flugzeug oder einem Simulator sein. Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden im folgenden Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung beschrieben.Instead of providing a blackened substrate, this can also be designed as a transparent substrate. The desired suppression of stray light reflection from the substrate is also achieved here. A projection on transparent glass or plastic surfaces, in particular on window panes or the like, can thereby also take place particularly advantageously. The screen can thereby be, for example, a head-up display in an aircraft or a simulator. For a more detailed explanation of the invention, exemplary embodiments are described below with reference to the drawing.
Diese zeigen in:These show in:
Figur 1 eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Bildwand zur Verdeutlichung der selektiven Reflexion für rotes, grünes und blaues Licht, Figur 2 eine Prinzipskizze der Realisierung einer erfindungsgemäßen Bildwand mit einer Interferenzpigmente enhaltenden transparenten Lackschicht vor einem dunklen Hintergrund,1 shows a schematic diagram of an image wall according to the invention to illustrate the selective reflection for red, green and blue light, FIG. 2 shows a schematic diagram of the implementation of an image wall according to the invention with a transparent lacquer layer containing interference pigments against a dark background,
Figur 3 ein Reflexionsspektrum einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bildwand mit sechs Perioden jeweils einer hoch- brechenden und einer niedrigbrechenden Schicht,FIG. 3 shows a reflection spectrum of an embodiment of an image wall according to the invention with six periods each of a high-index and a low-index layer,
Figur 4 ein Reflexionsspektrum einer Bildwand entsprechend Spektrum gemäß Figur 3 bei Verwendung von Anatas anstatt Titandioxid,FIG. 4 shows a reflection spectrum of an image wall corresponding to the spectrum according to FIG. 3 when using anatase instead of titanium dioxide,
Figur 5 ein Reflexionsspektrum einer erfindungsgemäßen Bildwand bestehend aus neun Schichten von abwechselnd einer hoch- brechenden und einer niedrigbrechenden Schicht undFIG. 5 shows a reflection spectrum of an image wall according to the invention consisting of nine layers of alternating high-refractive and low-refractive layers and
Figur 6 ein Reflexionsspektrum einer erfindungsgemäßen Bildwand, bei der eine Überlagerung von drei einzelnen Pigmenten in einer Lackschicht vorgesehen ist.FIG. 6 shows a reflection spectrum of an image wall according to the invention, in which an overlay of three individual pigments is provided in a lacquer layer.
Figur 1 zeigt eine Prinzipskizze eines Ausschnittes einer erfindungsgemäß gestalteten Bildwand 1 , auf welche Lichtstrahlen auftreffen. Auf die Bildwand fällt sowohl das RGB-Laserlicht in Form der Lichstrahlen 11 , 12, 13 als auch weißes Hintergrundlicht, beispielhaft durch die Pfeile 14, 15, 16, 17 dargestellt, welche Wellenlängen charakterisieren, die vom RGB-Licht verschieden sind, auf. Eine Strahlung mit Wellenlängen, die nicht exakt der von rot, grün oder blau entsprechen wird entsprechend dem angestrebten Spektralverlauf der Reflexion nicht relektiert. Eine Reflexion findet lediglich für das Laseriicht mit den RGB- Wellenfängen statt. Zwar wird auch der Anteil des weißen Hintergrundlichtes, welcher diesen Wellenlängen entspricht, von der Bildwand reflektiert. Aufgrund der kleinen Halbwertsbreite dieser Reflexionspeaks (vergleiche auch Figuren 3 bis 6) ist jedoch der dadurch entstehende Helligkeitseindruck so klein, daß die Bildwand für das Auge des Betrachters bei ausgeschaltetem Laserlicht dunkel erscheint.FIG. 1 shows a basic sketch of a section of an image wall 1 designed according to the invention, onto which light rays strike. Both the RGB laser light in the form of the light beams 11, 12, 13 and white background light, represented for example by the arrows 14, 15, 16, 17, which characterize wavelengths which are different from the RGB light, strike the screen. Radiation with wavelengths that do not exactly correspond to that of red, green or blue is not detected in accordance with the desired spectral course of the reflection. A reflection only takes place for the laser light with the RGB wavelengths. The portion of the white background light that corresponds to these wavelengths is also reflected by the screen. by virtue of Due to the small half-width of these reflection peaks (compare also FIGS. 3 to 6), the resulting impression of brightness is so small that the screen appears dark to the viewer's eye when the laser light is switched off.
Eine mögliche Ausführungsform der Bildwand 1 sieht Figur 2 vor. Hierbei ist das geschwärzte Substrat 40 mit einer transparenten Lackschicht 30 versehen, in welche Interferenzpigmente 50 eingebettet sind. Durch die einzelnen Pfeile ist wiederum eine selektive Reflexion angedeutet, wobei der oberste rote Licht- strahl 12 nicht reflektiert wird, sondern durch das Interferenzpigment 50 hindurchtritt und von dem dunklen Substrat 40 absorbiert wird. Dasselbe gilt für den gelben Lichtstrahl 14. Lediglich der grüne Lichtstrahl 11 sowie der blaue Lichtstrahl 13 werden reflektiert an den jeweiligen Interferenzpigmenten 50. Die Winkelverteilung der Reflexion ergibt sich dabei aus der Anordnung bzw. dem Anordnungswinkel der jeweiligen Pigmente 50.Figure 2 provides a possible embodiment of the screen 1. Here, the blackened substrate 40 is provided with a transparent lacquer layer 30, in which interference pigments 50 are embedded. A selective reflection is again indicated by the individual arrows, the uppermost red light beam 12 not being reflected, but instead passing through the interference pigment 50 and being absorbed by the dark substrate 40. The same applies to the yellow light beam 14. Only the green light beam 11 and the blue light beam 13 are reflected on the respective interference pigments 50. The angle distribution of the reflection results from the arrangement or the arrangement angle of the respective pigments 50.
Ein derartiges beschichtetes Pigment 51 ist in, vergrößerter Darstellung in der rechten unteren Bildecke dargestellt. Das Substrat 52 kann beispielsweise SiO insbesondere mit einer Dicke von 200 nm bis 1μm sein. Durch Aufbringen eines mehrlagigen Schichtsystemes auf das Trägermaterial in Form des Substrates 52 (hier dargestellt durch die drei Schichten 53, 54, 55) wird ein selektiver Reflektor geschaffen, welcher vergleichbar ist mit den Funktionen eines Laserspiegels. Die Beschichtung des Trägermateriales kann naßchemisch durch eine wässerige Lösung erfolgen oder aber durch Abscheidung aus der Gasphase mittels eines chemischen Verfahrens, insbesondere des CVD-Verfahrens (chemical vapor deposition-Verfahren) oder eines physikalischen Verfahrens, insbesondere des PVD-Verfahrens (physical vapor deposition-Verfahren) erfolgen. Derartige Pigmente werden beispielsweise von der Firma Merck als aus einer wässerigen Lösung hergestellt und von der Firma BASF als durch chemische Abscheidung (CVD- Verfahren) gewonnen angeboten.Such a coated pigment 51 is shown in an enlarged representation in the lower right corner of the picture. The substrate 52 can be, for example, SiO, in particular with a thickness of 200 nm to 1 μm. By applying a multi-layer system on the carrier material in the form of the substrate 52 (represented here by the three layers 53, 54, 55), a selective reflector is created, which is comparable to the functions of a laser mirror. The carrier material can be coated wet-chemically by means of an aqueous solution or by deposition from the gas phase by means of a chemical method, in particular the CVD method (chemical vapor deposition method) or a physical method, in particular the PVD method (physical vapor deposition). Procedure). Pigments of this type are produced, for example, by Merck as from an aqueous solution and are offered by BASF as obtained by chemical deposition (CVD process).
Die Besonderheit von Perlglanzpigmenten liegt darin, daß eine kohärente Reflexion vorgesehen ist. Die elektrischen Feldstärken werden dabei zum sichtbaren Gesamtlicht addiert. Die Interferenz an dünnen Schichten ist letztendlich eine Lichtteilung. Ein Indiz hierfür ist, daß in der Durchsicht jeweils die zur Reflexion komplementierende Farbe sichtbar ist. Neben den zueinander komplementären Farben der Reflexion und der Transmission ist ein weiteres Merkmal der Interferenz an dünnen Schichten, daß sich die Farben in Abhängigkeit vom Einfallswinkel des Lichtes ändern. Bei der Herstellung der erfindungsgemäß genutzten Interferenzpigmente wird beispielsweise Glimmer mit einem Metalloxidfilm versehen. Als erstes Metalloxid wird hier beispielsweise Titanoxid genutzt. Ein Kristallgitter des Titanoxid ist das des als Anatas bezeichneten Stoffes. Durch Zusatz geringer Mengen von Zinnoxid kann die Modifikation des Rutils erzeugt werden.The peculiarity of pearlescent pigments is that a coherent reflection is provided. The electrical field strengths are added to the visible total light. The interference on thin layers is ultimately a light division. An indication of this is that the color complementing the reflection is visible in the view. In addition to the complementary colors of reflection and transmission, another feature of interference on thin layers is that the colors change depending on the angle of incidence of the light. In the production of the interference pigments used according to the invention, for example, mica is provided with a metal oxide film. Titanium oxide, for example, is used here as the first metal oxide. A crystal lattice of titanium oxide is that of the substance called anatase. The modification of the rutile can be produced by adding small amounts of tin oxide.
Figur 3 zeigt ein Reflexionsspektrum (Darstellung in der räumlich integrierten Reflexion über der Wellenlänge. Es wird damit der spektrale Verlauf der Reflexion eines Interferenzstapels dargestellt. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Interferenzstapel um ein Bestandteil eines Pigmentes, welches direkt auf ein entsprechendes Substrat als Grundlage der Bildwand aufgebracht wird. Auf dem Substrat 62 ist abwechselnd eine niedrigbrechende Schicht 63 und eine hochbrechende Schicht 64 angeordnet. Die Brechungsindizes der hochbrechenden und der niedrigbrechenden Schicht 64, 63 entsprechen hierbei denen von Titandioxid in der Rutilphase und Siliciumdioxid. In dieser Ausführungsform sind sechs Perioden von jeweils einer hochbrechenden und einer niedrigbrechenden Schicht 64, 63 vorgesehen. Die hochbrechende Schicht weist jeweils beispielsweie eine Schichtdicke von 496 nm auf, wohingegen die niedrigbrechende Schicht eine Schichtdicke von 217 nm aufweist. Durch die selektive Absenkung der Reflexion aufgrund der unterschiedlichen, überein- andergeschichteten hoch- und niedrigbrechenden Schichten wird die Helligkeit L* (L*, a* und b* sind nach DIN 5302 für D 65 Beleuchtung berechnet worden) auf einen Wert von 67 (wobei der Normwert eines Lambert-Strahlers mit konstanter Reflektivität von 100 % bei 100 liegt), der Y-Normfarbwert von dem Normwert 100 auf 37,6 reduziert. Der Kontrast K, definiert als das Verhältnis von RGB-Reflektivität zu Y-Normfarbwert für die Projektion, erhöht sich dementsprechend um einen Faktor von 2,7, wobei eine Bildwand mit einer spektral konstanten Reflektivität einen Kontrast von 1 ,0 aufweist. Anstelle des Vorsehens eines Pigmentes 60 kann aber auch der Interferenzstapel ein Schichtsystem sein, welches direkt auf ein geeignetes Substrat als Grundlage der Bildwand aufgebracht wird.3 shows a reflection spectrum (representation in the spatially integrated reflection over the wavelength. The spectral course of the reflection of an interference stack is thus represented. The interference stack is preferably a constituent of a pigment which is applied directly to a corresponding substrate as the basis of the A low-index layer 63 and a high-index layer 64 are alternately arranged on the substrate 62. The refractive indices of the high-index and low-index layers 64, 63 correspond here to those of titanium dioxide in the rutile phase and silicon dioxide. In this embodiment, six periods are from one high-index and one low-index layer 64, 63. The high-index layer each has, for example, a layer thickness of 496 nm, whereas the low-index layer has a layer thickness of 217 nm lexion due to the different, layered high and low refractive index layers, the brightness L * (L * , a * and b * were calculated according to DIN 5302 for D 65 lighting) to a value of 67 (the standard value of a Lambert Spotlight with constant reflectivity of 100% is 100), the Y standard color value is reduced from the standard value 100 to 37.6. The contrast K, defined as the ratio of RGB reflectivity to Y standard color value for the projection, increases accordingly by a factor of 2.7, an image wall with a spectrally constant reflectivity having a contrast of 1.0. Instead of providing a pigment 60, the interference stack can also be a layer system which is applied directly to a suitable substrate as the basis of the screen.
Die unterste Schicht 62 kann beispielsweise aus Glimmer oder Siliciumdioxid oder einem anderen Substrat bestehen. Diese Schicht geht nicht in die Berechnung ein, wobei das Substrat als halbunendliches Medium gilt.The lowermost layer 62 can consist, for example, of mica or silicon dioxide or another substrate. This layer is not included in the calculation, whereby the substrate is considered a semi-infinite medium.
In Figur 4 ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bild- wand 1 untersucht, bei der die hochbrechende Titandioxidschicht in der Anatas- Phase vorliegt. Alle übrigen Bedingungen entsprechen den zu Figur 3 geschilderten. Durch die Verwendung eines alternativen hochbrechenden Mate- riales werden die einzelnen Peaks schmäler und zugleich die Amplituden kleiner im Vergleich zu dem Spektrum gemäß Figur 3. Da das hier gezeigte Schicht- System 64 eine geringere Helligkeit L* bzw. einen geringeren Normfarbwert Y aufweist als das Schichtsystem 64 gemäß Figur 3, die RGB-Reflektivität jedoch nur wenig abgesenkt wird, ist die Verstärkung des Kontrastes zusätzlich erhöht. Im Mittel wird der Kontrast in der Ausführungsform gemäß Figur 4 um einen Faktor von 5,3 erhöht.FIG. 4 examines a further embodiment of an image wall 1 according to the invention, in which the highly refractive titanium dioxide layer is present in the anatase phase. All other conditions correspond to those described in FIG. 3. By using an alternative high-index material, the individual peaks become narrower and at the same time the amplitudes are smaller compared to the spectrum according to FIG. 3. Since the layer system 64 shown here has a lower brightness L * or a lower standard color value Y than that Layer system 64 according to FIG. 3, but the RGB reflectivity is only slightly lowered, the contrast enhancement is additionally increased. On average, the contrast in the embodiment according to FIG. 4 is increased by a factor of 5.3.
Figur 5 zeigt ein weiteres Reflexionsspektrum einer alternativen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bildwand 1. Bei dieser Ausführungsform sind neun verschiedene Schichten 71-79 vorgesehen. Die einzelnen Schichtdicken sind dabei im Unterschied zu den Figuren 3 und 4 nicht periodisch vorgesehen. Die unterste hochbrechende Schicht 71 hat eine Schichtdicke von 260 nm, die darüber vorgesehene niedrigbrechende Schicht 72 eine Schichtdicke von 420 nm, die darüber vorgesehene hochbrechende Schicht 73 eine Schichtdicke von 380 nm, die darüber vorgesehene niedrigbrechende Schicht 74 eine Schichtdicke von 100 nm, die darüber vorgesehene hochbrechende Schicht 75 eine Schichtdicke von 600 nm, die wiederum darüber vorgesehene niedrigbrechende Schicht 76 eine Schichtdicke von 100 nm, die darüber vorgesehene hochbrechende Schicht 77 eine Schichtdicke von 380 nm, die darüber vorgesehene niedrigbrechende Schicht 78 eine Schichtdicke von 420 nm und die als oberstes vorgesehene hochbrechende Schicht 79 eine Schichtdicke von 260 nm. Die Helligkeit L* reduziert sich dadurch auf einen Betrag von 52, der Y-Normfarbwert auf einen Wert von 20. Der Kontrast erhöht sich unter Berücksichtigung der reduzierten Remission für das RGB-Licht um einen Faktor von 2,5.FIG. 5 shows a further reflection spectrum of an alternative embodiment of an image wall 1 according to the invention. In this embodiment, nine different layers 71-79 are provided. In contrast to FIGS. 3 and 4, the individual layer thicknesses are not periodically provided. The lowermost high-index layer 71 has a layer thickness of 260 nm, the low-index layer 72 provided above has a layer thickness of 420 nm, the high-index layer 73 provided above has a layer thickness of 380 nm, the low-index layer 74 provided above has a layer thickness of 100 nm, the above the high-index layer 75 provided has a layer thickness of 600 nm, the low-index layer 76 provided above it has a layer thickness of 100 nm, the high-index layer 77 provided above it has a layer thickness of 380 nm, the low-index layer 78 provided above it has a layer thickness of 420 nm and the top one provided high refractive index layer 79 a layer thickness of 260 nm The brightness L * is reduced to an amount of 52, the Y standard color value to a value of 20. The contrast increases by a factor of 2.5 taking into account the reduced reflectance for the RGB light.
In Figur 6 ist das Reflexionsspektrum einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bildwand 1 dargestellt. Hierbei sind drei verschiedene Sorten Pigmente 80, 90, 100 in einer Lackschicht eingebracht. Jedes dieser Pigmente weist eine eigene Beschichtung auf und reflektiert nur einen einzigen eng begrenzten Wellenlängenbereich. Beispielsweise sind 16 Perioden von jeweils einer niedrigbrechenden Schicht 82, 92, 102 sowie einer hochbrechenden Schicht 83, 93, 103 auf einem Träger 81, 91, 101 aufgetragen. Als Material wird beispielsweise ein System Siι-X.y OxNy mit variabler Schichtdicke verwendet, bei dem sich der Brechungsindex durch Variation der Nitridkonzentration Y einstellen läßt. Die Helligkeit reduziert sich dadurch auf L*=33, der Y-Normfarbwert auf Y=7,87. Der Kontrast erhöht sich dabei um einen Faktor von 5. Bei dem verwendeten Material sind die Schichtdicken um die Nitridkonzentrationen unterschiedlich wählbar. FIG. 6 shows the reflection spectrum of a further embodiment of an image wall 1 according to the invention. Three different types of pigments 80, 90, 100 are incorporated in one layer of lacquer. Each of these pigments has its own coating and reflects only a single, narrowly defined wavelength range. For example, 16 periods of a low-refractive layer 82, 92, 102 and a high-refractive layer 83, 93, 103 are applied to a carrier 81, 91, 101. For example, a system Siι -X is used as the material. y O x N y with a variable layer thickness, in which the refractive index can be set by varying the nitride concentration Y. This reduces the brightness to L * = 33 and the Y standard color value to Y = 7.87. The contrast increases by a factor of 5. In the material used, the layer thicknesses around the nitride concentrations can be selected differently.

Claims

A n s p r ü c h e Expectations
1. Vorrichtung zur Darstellung statischer oder bewegter Bilder unter Ver- wendung einer Bildwand, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine oder mehrere monochromatische Laserlichtquellen aufweist, daß eine Aufprojektion des Laseriichts der Laserlichtquellen auf die Bildwand vorgesehen ist, und daß die Bildwand spektral selektiv reflektierend ist, wobei sie unbeeinflußt von Störlicht einer von den Wellenlängen des monochromatischen Laserlichts abweichenden Wellenlänge im wesentlichen dunkel wirkt und das monochromatische Laseriicht stark reflektiert.1. Device for displaying static or moving images using a screen, characterized in that the device has one or more monochromatic laser light sources, that a projection of the laser light from the laser light sources onto the screen is provided, and that the screen is spectrally selectively reflective , being unaffected by stray light of a wavelength deviating from the wavelengths of the monochromatic laser light, it appears essentially dark and the monochromatic laser does not strongly reflect.
2. Bildwand zur Verwendung bei einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Bildwand spektral selektiv reflektierend ist und einen Kontrast aufweist, der im Bereich der Wellenlängen λ0ι von monochromatischem Laserlicht einen vorbestimmbaren oder vorbestimmten Grenzwert übersteigt, wobei der Kontrast K (λ0j) der Verhältniswert von mittlerer räumlich integrierter Reflexion R (λ0j) zum Y-Normfarbwert ist.2. Screen for use in a device according to claim 1, characterized in that the screen is spectrally selectively reflective and has a contrast which exceeds a predetermined or predetermined limit value in the range of the wavelengths λ 0 ι of monochromatic laser light, the contrast K ( λ 0 j) is the ratio of the mean spatially integrated reflection R (λ 0 j) to the Y standard color value.
3. Bildwand nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildwand ein absorbierendes oder transmittierendes Substrat auf- weist.3. Screen according to claim 2, characterized in that the screen has an absorbing or transmitting substrate.
4. Bildwand nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildwand zum Erzeugen der spektralen Selektivität selektiv re- flexionserhöhende Pigmente aufweist oder eine direkte, selektiv reflexions- erhöhende Beschichtung mit zumindest zwei Schichten aufweist. 4. Screen according to claim 2 or 3, characterized in that the screen for generating the spectral selectivity has selectively reflective pigments or has a direct, selectively reflective coating with at least two layers.
5. Bildwand nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß selektiv reflexionserhöhende Pigmente auf einer absorbierenden Schicht vorgesehen sind.5. Screen according to one of claims 2 to 4, characterized in that selectively reflection-increasing pigments are provided on an absorbent layer.
6. Bildwand nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine direkte, selektiv reflexionserhöhende Beschichtung auf einer absorbierenden Schicht vorgesehen ist.6. Screen according to one of claims 2 to 4, characterized in that a direct, selectively reflection-increasing coating is provided on an absorbent layer.
7. Bildwand nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß selektiv reflexionserhöhende Pigmente auf einer transparenten Schicht vorgesehen sind.7. Screen according to one of claims 2 to 4, characterized in that selectively reflection-increasing pigments are provided on a transparent layer.
8. Bildwand nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine direkte, selektiv reflexionserhöhende Beschichtung auf einer transparenten Schicht vorgesehen ist.8. Screen according to one of claims 1 to 4, characterized in that a direct, selectively reflection-increasing coating is provided on a transparent layer.
9. Bildwand nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die selektiv reflexionserhöhenden Pigmente in einer Lackschicht angeordnet sind.9. Screen according to claim 5, characterized in that the selectively reflection-increasing pigments are arranged in a lacquer layer.
10.Bildwand nach Anspruch 5 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die selektiv reflexionserhöhenden Pigmente vorbestimmbare und wählbare Abstrahlungswinkel aufweisen und daß eine einstellbare Winkel- Verteilung der Pigmente vorgesehen ist. 10. Screen according to claim 5 or 9, characterized in that the selectively reflection-increasing pigments have predeterminable and selectable radiation angles and that an adjustable angle distribution of the pigments is provided.
11.Bildwand nach einem der Ansprüche 5, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die selektiv reflexionserhöhenden Pigmente naßchemisch hergestellt sind.11. Screen according to one of claims 5, 9 or 10, characterized in that the selectively reflection-increasing pigments are produced by wet chemistry.
12.Bildwand nach einem der Ansprüche 5, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Pigmente in einer Gasphase hergestellt sind.12. Screen according to one of claims 5, 9 or 10, characterized in that the pigments are produced in a gas phase.
13.Bildwand nach einem der Ansprüche 5 oder 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Pigmente plättchenförmig sind.13. Screen according to one of claims 5 or 9 to 12, characterized in that the pigments are platelet-shaped.
14.Bildwand nach einem der Ansprüche 5 oder 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Pigmente kugelförmig sind.14. Screen according to one of claims 5 or 9 to 12, characterized in that the pigments are spherical.
15. Bildwand nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein dielektrisches Schichtsystem als Beschichtung vorgesehen ist, welches ein oder mehrere metallische Schichten und/oder Oxide oder Nitride von Silizium, Aluminium, Titan, Zirkon oder Hafnium aufweist.15. Screen according to claim 6, characterized in that a dielectric layer system is provided as a coating which has one or more metallic layers and / or oxides or nitrides of silicon, aluminum, titanium, zirconium or hafnium.
16. Bildwand nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung durch Aufdampfen hergestellt ist.16. Screen according to claim 6, characterized in that the coating is produced by vapor deposition.
17.Bildwand nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung durch Sputtern hergestellt ist. 17. Screen according to claim 6, characterized in that the coating is produced by sputtering.
18.Bildwand nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung naßchemisch hergestellt ist.18. Screen according to claim 6, characterized in that the coating is produced by wet chemistry.
19. Bildwand nach einem der Ansprüche 2 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die absorbierende Schicht eine vorbestimmte anwendungsspezifisch angepaßte Oberflächentopographie aufweist.19. Screen according to one of claims 2 to 18, characterized in that the absorbent layer has a predetermined application-specifically adapted surface topography.
20.Bildwand nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächentopographie durch Vorsehen eines Textilmaterials mit ausgewählt angepaßter Strukturierung erzeugt ist.20. Screen according to claim 19, characterized in that the surface topography is produced by providing a textile material with a selected adapted structuring.
21.Bildwand nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die angepaßte Oberflächentopographie durch Vorsehen eines Kunststoffmaterials mit einer durch mechanische Bearbeitung vorbestimmt strukturierten Oberfläche erzeugt ist.21. Screen according to claim 19, characterized in that the adapted surface topography is produced by providing a plastic material with a surface which is structured in a predetermined manner by mechanical processing.
22.Bildwand nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächentopographie durch Vorsehen einer absorbierenden Beschichtung mit angepaßt ausgewählter oder erzeugter Strukturierung erzeugt ist.22. Screen according to claim 19, characterized in that the surface topography is produced by providing an absorbent coating with an appropriately selected or created structuring.
23. Bildwand nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die selektiv reflexionserhöhenden Pigmente in einer Lackschicht vorge- sehen sind. 23. Screen according to claim 7, characterized in that the selectively reflection-increasing pigments are provided in a lacquer layer.
24.Bildwand nach Anspruch 7 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß die selektiv reflexionserhöhenden Pigmente vorbestimmbare und wählbare Abstrahlungswinkel aufweisen und daß eine einstellbare Winkelver- teilung der Pigmente vorgesehen ist.24. Screen according to claim 7 or 23, characterized in that the selectively reflection-increasing pigments have predeterminable and selectable radiation angles and that an adjustable angular distribution of the pigments is provided.
25.Bildwand nach einem der Ansprüche 7, 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß die selektiv reflexionserhöhenden Pigmente naßchemisch hergestellt sind.25. Screen according to one of claims 7, 23 or 24, characterized in that the selectively reflection-increasing pigments are produced by wet chemistry.
26.Bildwand nach einem der Ansprüche 7, 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Pigmente in einer Gasphase hergestellt sind.26. Screen according to one of claims 7, 23 or 24, characterized in that the pigments are produced in a gas phase.
27.Bildwand nach einem der Ansprüche 7 oder 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Pigmente plättchenfόrmig sind.27. Screen according to one of claims 7 or 23 to 26, characterized in that the pigments are platelet-shaped.
28.Bildwand nach einem der Ansprüche 7 oder 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Pigmente kugelförmig sind.28. Screen according to one of claims 7 or 23 to 26, characterized in that the pigments are spherical.
29. Bildwand nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein dielektrisches Schichtsystem als Beschichtung vorgesehen ist, welches ein oder mehrere metallische Schichten und/oder Oxide oder Nitride von Silizium, Aluminium, Titan, Zirkon oder Hafnium aufweist.29. Screen according to claim 8, characterized in that a dielectric layer system is provided as a coating which has one or more metallic layers and / or oxides or nitrides of silicon, aluminum, titanium, zirconium or hafnium.
30. Bildwand nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung durch Aufdampfen hergestellt ist. 30. Screen according to claim 8, characterized in that the coating is produced by vapor deposition.
31. Bildwand nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung durch Sputtem hergestellt ist.31. Screen according to claim 8, characterized in that the coating is produced by sputtering.
32.Bildwand nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung naßchemisch hergestellt ist.32. Screen according to claim 8, characterized in that the coating is produced by wet chemistry.
33.Bildwand nach einem der Ansprüche 7, 8 oder 23 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß die transparente Schicht eine vorbestimmte anwendungsspezifisch angepaßte Oberflächentopographie aufweist.33. Screen according to one of claims 7, 8 or 23 to 32, characterized in that the transparent layer has a predetermined application-specific adapted surface topography.
34.Bildwand nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächentopographie durch Prägen der Substratschicht geschieht.34. Screen according to claim 33, characterized in that the surface topography is done by embossing the substrate layer.
35.Bildwand nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die angepaßte Oberflächentopographie durch Vorsehen eines Kunststoffmaterials mit einer durch mechanische Bearbeitung vorbestimmt strukturierten Oberfläche erzeugt ist.35. Screen according to claim 33, characterized in that the adapted surface topography is produced by providing a plastic material with a surface which is structured in a predetermined manner by mechanical processing.
36.Bildwand nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächentopographie durch Vorsehen einer transparenten Beschichtung mit angepaßt ausgewählter oder erzeugter Strukturierung erzeugt ist. 36. Screen according to claim 33, characterized in that the surface topography is produced by providing a transparent coating with an appropriately selected or created structuring.
Nerfahren zur Darstellung statischer oder bewegter Bilder unter Verwendung einer Bildwand gemäß einem der Ansprüche 2 bis 36 und/oder einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Bilder durch Abrastem der Bildwandfläche mit einem oder mehreren zeitlich modulierten Laserstrahlen oder durch räumliche Modulation eines oder mehrerer aufgeweiteter Laserstrahlen, insbesondere durch eine LCD- Matrix, oder nach Art einer Projektion eines auf einem durchscheinenden Trägermaterial vorgesehenen Bildes unter Verwendung des Lichtes eines oder mehrerer aufgeweiteter Laserstrahlen erzeugt werden. A method for displaying static or moving images using a screen according to one of claims 2 to 36 and / or a device according to claim 1, characterized in that the images by scanning the screen surface with one or more time-modulated laser beams or by spatial modulation of one or a plurality of expanded laser beams, in particular by means of an LCD matrix, or in the manner of a projection of an image provided on a translucent carrier material using the light of one or more expanded laser beams.
Nerfahren zum Herstellen einer Bildwand nach einem der Ansprüche 2 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß ein im wesentlichen flächiges und/oder mit einer Topographie versehenes Substrat (40) entweder transparent ist für alle Wellenlängen des sichtbaren Lichtes oder mit einer lichtabsorbierenden Beschichtung versehen wird, und daß ein Mehrschichtsystem auf dem Substrat direkt oder indirekt aufgebracht wird.A method for producing a screen according to one of claims 2 to 36, characterized in that a substantially flat and / or topographically provided substrate (40) is either transparent to all wavelengths of visible light or is provided with a light-absorbing coating, and that a multilayer system is applied directly or indirectly to the substrate.
Nerfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat mit einer Lackschicht versehen wird, welche in einer transparenten organischen Matrix eingebettete plättchenförmige Pigmente enthält, welche mit Interferenzschichten versehen sind.Nerfahren according to claim 38, characterized in that the substrate is provided with a lacquer layer which contains embedded in a transparent organic matrix platelet-shaped pigments which are provided with interference layers.
Nerfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Pigmente in der Lackschicht während des Lackierungsprozesses mit einer definierten Winkelverteilung ihrer Flächennormalen um die Senkrechte auf die Bildwand herum versehen werden. Nerfahren according to claim 39, characterized in that the pigments in the paint layer during the painting process are provided with a defined angular distribution of their surface normals around the perpendicular to the screen.
41. Bildwand nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat geschwärzt wird, und daß auf dem geschwärzten Substrat ein Schichtsystem mit den gewünschten optischen Eigenschaften auf- getragen wird.41. Screen according to claim 38, characterized in that the substrate is blackened, and that a layer system with the desired optical properties is applied to the blackened substrate.
42Nerfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß das transparente Substrat mit dem Schichtsystem mit den gewünschten optischen Eigenschaften beschichtet wird. 42 Method according to claim 38, characterized in that the transparent substrate is coated with the layer system with the desired optical properties.
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