EP1776613A1 - Bildwand mit reduziertem speckle-effekt - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bildwand für die Projektion mit schmalbandigen Lichtquellen, insbesondere für die Laserprojektion, wobei die Bildwand mit einer polykristallinen Schicht versehen ist, die eine Oberflächenstruktur aufweist, mit der Speckle-Effekte reduziert werden können, sowie Bildwände, die eine Abformung einer polykristallinen Schicht darstellen, wobei die Abformung die Oberflächenstruktur der polykristallinen Schicht wiedergibt.

Description

Bildwand mit reduziertem Speckle-Effekt

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bildwand mit reduziertem Speckle-Effekt für Projektionsverfahren mit schmalbandigen Lichtquellen, insbesondere für La¬ serlicht.

Unter den Visualisierungsverfahren, zum Beispiel mit Kathodenstrahlröhren (CRT), Flüssigkristall-Display (LCD), Plasma-Bildschirm und Projektionsgeräten kommt den Projektionsverfahren eine besondere Bedeutung zu. Sie ermöglichen eine großflächige Darstellung von Bildern bei gleichzeitig hoher Auflösung.

Für die Projektionsverfahren werden Projektoren mit schmalbandigen Lichtquel¬ len eingesetzt. Ein Beispiel sind Laser, mit denen sich monochromatisches Licht erzeugen lässt.

Ähnlich dem Farbfernsehen werden hierfür Laserlichtquellen der drei Primär¬ valenzen rot, grün und blau verwendet.

Laserprojektionssysteme wie scannende Laserprojektionsverfahren bieten die Möglichkeit aufgrund unbegrenzter Tiefenschärfe auf nahezu beliebig geformten Körpern scharfe Bilder zu projizieren. Sie weisen gegenüber konventionellen Verfahren hervorragende Hell-Dunkel-Kontrastwerte von 1 :50.000 bis 1 :100.000 auf gegenüber 1 :5000 bei herkömmlichen Geräten. Durch einen erheblich größe¬ ren Farbraum lassen sich zudem brillantere Bilder realisieren. So können mit Laserprojektionsverfahren aufgrund des großen Farbraumes und der hohen Kontraste in abgedunkelten Räumen subjektiv 3D-Effekte erzielt werden.

Ein generelles Problem bei der Projektion von Bildern ist der schlechte Kontrast. Dieser wird dadurch bewirkt, dass nicht nur das Projektionslicht sondern auch das Umgebungslicht an der Bildwand reflektiert wird. Durch den Einsatz spektral schmalbandiger Lichtquellen kann der Kontrast erheblich erhöht werden, indem Bildwände eingesetzt werden, die eine spektral selektiv reflektierende Beschich- tung aufweisen. Aufgrund der spektral selektiv reflektierenden Beschichtung wird im Wesentlichen nur Licht des Projektors reflektiert und das Umgebungslicht ab- sorbiert oder transmittiert. Derartige spektral selektive Bildwände sind zum Bei- spiel in dem Deutschen Patent DE 199 01 970 C2 und der Deutschen Patentan¬ meldung DE 19747 597 A1 beschrieben.

Für die Bilderzeugung sind streuende Oberflächen erforderlich, das heißt BiId- wände mit einer rauen Oberflächenstruktur. Aufgrund der rauen Oberflächen¬ struktur wird das Licht in verschiedene Raumrichtungen reflektiert und kann so von verschiedenen Beobachtungspunkten aus gesehen werden.

Wird Laserlicht an streuenden Flächen reflektiert, können sogenannte Speckle- Effekte auftreten. Ursache für Speckle-Effekte ist eine Reflexion des Lichtstrahls an zwei Punkten der streuenden Fläche, deren lateraler Abstand einerseits klei¬ ner ist als die Auflösung des Auges eines Betrachters, wobei die Punkte aber andererseits unterschiedlich weit weg vom Betrachter sind. Dieser Fall kann zum Beispiel bei streuenden Flächen mit unregelmäßiger Oberfläche auftreten, bei der zwei nahe benachbarte Punkte, an denen der Lichtstrahl gestreut wird, eine unterschiedliche Höhe aufweisen. Die an diesen Punkten reflektierten Wellen¬ züge weisen aufgrund der unterschiedlichen Entfernung vom Betrachter geringe Laufzeitunterschiede auf. Die Wellenzüge werden jedoch auf der Netzhaut nur auf einem Punkt abgebildet und wegen der Laufzeitunterschiede kommt es dort zu Interferenzeffekten. Subjektiv ist der Effekt als ein statistisches Kriseln be¬ ziehungsweise eine Körnigkeit im Bild auszumachen und sollte daher vermieden werden.

Zur Vermeidung des Speckle-Effekts wurden zahlreiche Lösungsansätze vorge- schlagen, die prinzipiell in folgende Kategorien unterteilt werden können:

Ansätze zur Vermeidung der Interferenz sowie

Ansätze basierend auf einer Mittelung des Speckle-Effekts, auch „Ver¬ schmierung" genannt.

Zur Realisierung dieser Ansätze können Maßnahmen am Projektor, der Bildwand oder an beiden getroffen werden.

In DE 101 18 662 A1 ist eine Bildwand beschrieben, bei der der Speckle-Effekt reduziert wird, indem die Interferenz vermieden wird. Zur Auflösung der Interfe- renz wird ein Bildwandmaterial vorgeschlagen, das eine Volumenstreuung des Lichtes bewirkt. Hierbei wird der beleuchtete Gegenstand mit einer volumen¬ streuenden Beschichtung beschichtet, zum Beispiel Polytetrafluorethylen. Nach¬ teil dieses Verfahrens ist die Notwendigkeit, die Kohärenzlänge des verwendeten Laserlichts an die Dicke der volumenstreuenden Beschichtung anzupassen, so dass eine Einschränkung hinsichtlich der verwendbaren Projektoren besteht. Auch ist es generell schwierig, eine volumenstreuende Beschichtung mit der ge¬ wünschten spektralselektiven Reflexion zu kombinieren.

Ein Verfahren zum Verschmieren des Speckle-Effekts ist aus US 5,272,473 be¬ kannt. Dort wird vorgeschlagen, an einer Bildwand eine Schallquelle anzuordnen. Die von der Schallquelle erzeugten akustischen Wellen durchlaufen die Bild¬ wand, und regen diese zu Schwingungen an. Aufgrund der schwingenden Bild¬ wand werden je nach Schwingungszustand von den reflektierten Laserlichtstrah- len verschiedene Speckle-Muster erzeugt, die während der Integrationszeit des Detektors (Auge) gemittelt, das heißt verschmiert, werden, so dass sich der Speckle-Kontrast verringert. Je nach Schallfrequenz und Bildwanddimension können jedoch Wellenbäuche und -knoten auftreten, bei denen keine Verschmie¬ rung gegeben ist und somit der Speckle-Effekt wieder voll auftritt.

Alternativ hierzu wird in JP 2000-081602 A eine Bildwand mit Flüssigkristall¬ materialien beschrieben, wobei die Flüssigkristalle durch Anlegen eines hochfrequenten Niederspannungssignals in Vibration versetzt werden. Die vibrierenden Flüssigkristalle bewirken wiederum schnell variierende Speckle- Muster und so ein Mitteln (Verschmieren) des Kontrasts. Auch diese Art von Bildwänden kann nur schlecht mit den an sich gewünschten kontrasterhöhenden spektralselektiv reflektierenden Beschichtungen kombiniert werden und ist zudem hinsichtlich der realisierbaren Abmessungen beschränkt.

DE 100 26 973 A1 beschreibt eine Bildwand für die Laserprojektionstechnik mit verbessertem Streuvermögen, sodass gute Abbildungen erzielt werden können. Hierfür wird eine Bildwand gewählt, die aus einer Glaskeramik oder einem ent¬ mischten Glas besteht. Durch spezielle Temperatur-Zeit-Behandlung wird der aus der Schmelze hergestellte Formkörper teilweise kristallisiert, sodass die er- - A -

haltene Bildwand neben einem amorphen Glasanteil einen polykristallinen Anteil erhält.

Der polykristalline Anteil in der Bildwand bewirkt eine Erhöhung der Streuung des eingestrahlten Lichtes. Die Erhöhung des Streuanteils sollte jedoch nicht so hoch sein, dass eine gute Durchsicht durch die Gläser verhindert wird. Gemäß DE 100 26 973 A1 erfolgt die Kristallausbildung als auch die Streuung innerhalb des Schichtmaterials. Es findet sich kein Hinweis, die Oberfläche der Bildwand mit der Struktur einer polykristallinen Schicht zu versehen, das heißt eine unre¬ gelmäßige Oberfläche zu schaffen, an der dann das einfallende Licht reflektiert wird.

Im Gegenteil, es wird vorgeschlagen, die Oberfläche zu entspiegeln um Reflektion mit Fremdlichtwellen zu vermeiden. Eine Spiegelung findet jedoch nur an glatten Oberflächen statt, da unregelmäßige Oberflächen das Licht nicht einheitlich wie bei einer Spiegelung, sondern in viele Richtungen reflektieren.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Bildwand insbeson¬ dere für Laserprojektion zur Verfügung zu stellen, mit reduziertem Speckle-Effekt, die die vorstehend genannten Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bildwand mit re- duziertem Speckle-Effekt zur Verfügung zu stellen, die ohne Weiteres mit kon¬ trastverbessernden Beschichtungen kombiniert werden kann sowie hinsichtlich der eingesetzten schmalbandigen Lichtquelle wie Laserquelle keinen Beschrän¬ kungen unterliegt.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Bildwand, deren Oberfläche die Struktur einer polykristallinen Schicht aufweist, mit glatten Kristallfacetten, wobei die Kristallfacetten durch unterschiedliche räumliche Ausrichtung eine strukturierte Oberflächentopographie ausbilden.

Die Erfindung umfasst damit Bildwände mit polykristallinen Schichten als auch Bildwände mit einer Oberflächenstruktur, die der Oberflächenstruktur von polykri¬ stallinen Schichten entspricht. Dies sind zum Beispiel Abformungen (Replikate) von polykristallinen Oberflächen. Bei der Erfindung fungieren die Kristallfacetten jeweils als Mikrospiegel. Der Begriff des Spiegeins verdeutlicht dabei bereits, dass es sich um eine Reflektion an der Oberfläche handelt und nicht im Inneren der Bildwand. Auch darin liegt ein Unterschied zur DE 100 26 973 A1.

Im Sinne der Erfindung umfasst der Begriff "Bildwand" Projektionsflächen aller Art.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, eine Reflexion des eingestrahlten Lichtes an nahe benachbarten Punkten zu vermeiden, die auf ei¬ nem Punkt der Netzhaut abgebildet werden, und die aufgrund ihrer räumlichen Anordnung zu Gangunterschieden des reflektierten Lichtes führen, so dass es auf der Netzhaut zu Interferenzeffekten kommt und damit zur Erzeugung des Speckle-Effekts.

Erfindungsgemäß wird daher für die Bildwand eine Eigenschaft polykristalliner Schichten ausgenutzt, glatte Kristallfacetten auszubilden. Aufgrund der glatten Oberfläche der Facetten wird Licht, das auf eine Facette einfällt, gleichmäßig reflektiert, ohne dass Gangunterschiede auftreten.

Ein zweites Erfordernis für Bildwände ist, dass das Licht in unterschiedliche Raumwinkel remittiert wird, so dass die Abbildung für den Betrachter von ver¬ schiedenen Standpunkten aus sichtbar ist. Diesem Erfordernis wird erfindungsgemäß Rechnung getragen, indem die Fa- cetten der Kristallspitzen eine strukturierte Oberflächentopographie ausbilden, indem sie in unterschiedliche Raumrichtungen ausgerichtet sind und unter¬ schiedliche Neigungswinkel zur Senkrechten bezogen auf die Bildwand haben.

Im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet „Ausrichtung in unterschiedliche Raumrichtungen" und „unterschiedliche Neigungswinkel", dass die Oberflächen¬ topographie derart ist, dass der Querschnitt oder Wirkungsquerschnitt des auf¬ treffenden Lichtstrahls eine Umgebung unterschiedlicher Struktur umfasst, so dass der Lichtstrahl in verschiedene Richtungen remittiert wird. Die Anordnung und/oder Größe der Facetten wird erfindungsgemäß so gewählt, dass innerhalb des Wirkungsquerschnitts des einfallenden Lichtstrahls eine Re- mission im wesentlichen in alle Raumwinkel erfolgt. Wirkungsquerschnitt im Sinne der Erfindung ist die Fläche pro Pixel, die vom einfallenden Lichtstrahl überstrichen wird.

So können die Facettenflächen größer als der Strahlquerschnitt des einfallenden Lichtes sein. In diesem Fall sollte ihre räumliche Anordnung innerhalb des Wir¬ kungsquerschnitts eine Remission in die gewünschten Raumwinkel ermöglichen. Vorzugsweise sollte der Strahlquerschnitt des einfallenden Lichtes mindestens so groß oder größer als die Facettenfläche sein.

Beispielsweise hat herkömmliches Laserlicht einen Strahlquerschnitt, der im All¬ gemeinen mehrere Facetten einer polykristallinen Schicht abdeckt, so dass es in verschiedene Richtungen remittiert wird, wie es für die Realisierung einer Bild¬ wand erforderlich ist. Aufgrund der Glätte der Facetten wird dennoch gleichzeitig vermieden, dass unterhalb des Auflösungsvermögens des Auges liegende Punkte der Oberfläche, die einen Gangunterschied erzeugen könnten, in die gleiche Richtung remittiert werden.

Erfindungsgemäß wird damit der Speckle-Effekt reduziert durch:

1. die Glätte der Kristallfacetten der polykristallinen Schicht, so dass das ein¬ strahlende Licht ohne optische Verzögerung reflektiert wird und damit keine Interferenz und kein Speckle auftreten können, und

2. indem durch die Größe und/oder Anordnung der Facetten innerhalb des Wir- kungsquerschnitts des einfallenden Lichtstrahls das Licht in verschiedene

Richtungen reflektiert wird und damit von unterschiedlichen Standpunkten aus betrachtbar ist.

Als Material für die polykristalline Schicht der erfindungsgemäßen Bildwand kön- nen prinzipiell alle Werkstoffe eingesetzt werden, die als polykristalline Schichten abgeschieden werden können.

Beispiele für Werkstoffe für polykristalline Schichten sind Diamant, Silizium, In¬ dium, Indiumarsenid, Galliumarsenid, Cadmiumselenid, Perylen-Tetracarboxyl- Dianhydrid, Zinkoxid, Aluminiumoxid, Gallium-Gadoliniumgranat (Ga₃Gd₅O₁₂, GGG), Yttrium- Gadoliniumgranat (Y₃Gd₅O₁₂, YGG) und Yttrium-Aluminiumgranat (Y₃AI₅O₁₂, YAG).

Die erfindungsgemäßen polykristallinen Schichten können mittels allgemein be- kannter üblicher Abscheidungsverfahren erhalten werden, wie der chemischen Gasphasenabscheidung und der physikalischen Gasphasenabscheidung.

Ein bevorzugtes Beispiel für die chemische Gasphasenabscheidung ist die akti¬ vierte chemische Gasphasenabscheidung, wobei die Aktivierung zum Beispiel mit Plasma oder mit Heißdrähten geschehen kann. Geeignete Verfahren für die aktivierte chemische Gasphasenabscheidung sind an sich bekannt. Geeignete Verfahren sind unter anderem in DE 196 29 456 C1, DE 198 50 346 und DE 195 30 161 C2 beschrieben, auf die hier vollinhaltlich Bezug genommen wird.

Weiter wird in diesem Zusammenhang auf Wild, C; Koidl, P., Müller-Sebert, W.; Walcher, H.; Kohl, H.; Herres, N.; Locher, R.: "Chemical vapour deposition and characterization of smooth {100}-faceted diamond films" in: Diamond and Related Materials 2 (1993), S. 158 - 168 und Wild, C; Herres, N.; Koidl, P.: "Texture for- mation in polycrystalline diamond films" in: Journal of Applied Physics 68 (1990) 3, 1. August, S. 973 - 978 verwiesen.

Die aktivierte chemische Gasphasenabscheidung eignet sich insbesondere auch für die Herstellung von polykristallinen Diamantschichten.

Geeignete Beispiele für die physikalische Gasphasenabscheidung sind Sputtem und Aufdampfen.

Die Oberflächentopographie lässt sich durch einfache Variation der Verfahrens¬ parameter einstellen. Beispiele sind die Gasphasenzusammensetzung oder Temperatur. Weitere Maßnahmen können die Variation der Substrattemperatur durch Kühl- beziehungsweise Heiztische sein.

Variation der Substrattemperatur unterstützt zum Beispiel die Ausbildung von orientierten polykristallinen Diamantschichten. Die Charakterisierung der Facettengeometrie wie Glätte, Größe und Raumwinkel kann mit kontaktlosen optischen Verfahren erfolgen. So kann für die Messung ein Konfokalmikroskop oder andere Verfahren unter Verwendung zum Beispiel eines Rasterelektronenmikroskops (REM) oder eines Rasterkraftmikroskops (AFM) eingesetzt werden.

Die Abscheidung polykristalliner Schichten erfolgt üblicherweise auf einem Sub¬ strat. Für die erfindungsgemäße Bildwand kann die Schicht einschließlich Sub¬ strat eingesetzt werden. Beispiele für geeignete Substrate sind Silizium, Kerami- ken, wie sie unter anderem auch für Diamantschichten eingesetzt werden, Hart¬ metalle, Niob, Titan, Stahl oder Graphit.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Schicht von dem Substrat gelöst werden und lediglich die Schicht für die Bildwand eingesetzt werden.

Die erfindungsgemäße Bildwand mit reduziertem Speckle-Effekt kann prinzipiell für alle Projektionsverfahren eingesetzt werden, bei denen es zu Speckle-Effek- ten kommen kann.

Insbesondere ist sie für die Anwendung in Verfahren mit schmalbandigen Licht¬ quellen vorgesehen. Dies sind heutzutage üblicherweise Laserlichtquellen. Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung jedoch nicht auf Laserlichtquel¬ len beschränkt ist, sondern auch Lichtquellen umfasst, die vergleichbare Eigen¬ schaften aufweisen.

Nachstehend wird die vorliegende Erfindung unter Verweis auf die anliegenden Figuren und bevorzugte Ausführungsformen im Einzelnen erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 a), b) und c) schematisch das Wachstum einer polykristallinen Schicht nach van der Drift;

Figur 2 eine REM-Aufnahme einer polykristallinen Diamantschicht in Schrägansicht;

Figur 3 a), b) und c) polykristalline Diamantschichten mit unterschiedlicher

Kristallitgröße;

Figur 4a) und b) orientierte polykristalline Diamantschichten; und

Figur 5a) und b) ein Replikat aus Polyacrylat in unterschiedlicher Vergrößerung.

Das Wachstum von polykristallinen Schichten wie sie erfindungsgemäß einge¬ setzt werden, ist in Figuren 1a) bis c) schematisch dargestellt. Die gewünschten polykristallinen Schichten werden gebildet, indem - wie in Figur 1a) gezeigt - ein¬ zelne separate Kristallite, die zum Beispiel durch eine vorherige Bekeimung auf dem gewünschten Substrat aufgebracht werden, zunächst unbehindert in alle Richtungen des freien Halbraumes wachsen. Die Richtungen sind durch Pfeile angedeutet. Eine Vergrößerung findet sich in dem Kreis.

Das Wachstum in alle freien Richtungen setzt sich fort, bis die Kristallite seitlich aneinander stoßen. Wachstum kann dann nur noch von der Substratoberfläche weg erfolgen, wie in Figur 1b) durch Pfeile angedeutet. Im Ergebnis wird eine polykristalline, „stängeiförmige" Struktur erhalten, wie sie in Figur 1 c) dargestellt ist.

An der Oberseite der Schicht können die Kristaliite frei wachsen und nehmen die für das jeweilige Material charakteristische Kristallform an. So zeigt Figur 2 eine REM-Aufnahme einer polykristallinen Diamantschicht in Schrägansicht, die die für Diamantschichten typische Pyramiden- oder Tetra¬ ederform erkennen lässt.

Die Wachstumsgeschwindigkeit der Kristallite ist im Allgemeinen um so höher, je geringer die Neigung der Wachstumsrichtung eines Kristallits zur Senkrechten zur Substratoberfläche ist, d. h. je paralleler der Verlauf der Wachstumsrichtung zur Senkrechten zur Oberfläche ist. Kristallite mit einer stärkeren Neigung zur Senkrechten, das heißt Kristallite mit stärkerer Verkippung, wachsen dagegen langsamer. Durch das langsamere Wachstum werden sie von den Kristalliten, die eine geringere Neigung zur Senkrechten und damit schnelleres Wachstum auf¬ weisen, überwachsen. Das Wachstum der stärker verkippten Kistallite kommt so zum Stillstand und die schneller wachsenden Kristallite setzen sich durch. Diese Situation ist in Figur 1 c) dargestellt, in der schematisch überwachsene Kristallite erkennbar sind.

Indem langsamer wachsende Kristallite überwachsen werden, nimmt die Größe der Kristallspitzen der sich durchsetzenden Kristallite mit der Schichtdicke zu. Auf diese Weise kann daher die Kristallitgröße beliebig eingestellt werden. Sie kann weniger als 100 nm aber auch mehrere 100 μm und mehr betragen.

So zeigt Figur 3 a) eine polykristalline Diamantschicht mit einer kleinen Kristallit¬ größe von ca. 1 μm in der Aufsicht, Figur 3 b) eine polykristalline Diamantschicht mittlerer Kristallitgröße mit ca. 6 μm in der Aufsicht, wobei der unten rechts dar¬ gestellte Strich jeweils 5 μm hat. Ein Querschnitt durch eine polykristalline Dia- mantschicht mit sehr großen Kristallitgrößen von ca. 150 μm ist dagegen in Figur 3 c) gezeigt, wobei der dunkel unterlegte Strich links oben in der Abbildung 100 μm darstellt.

Wie vorstehend bereits erwähnt, kann die Form der Kristallspitzen durch Varia- tion der Beschichtungsparameter eingestellt werden. So sind in Figuren 1 bis 3 statistisch orientierte Schichten gezeigt. Ebenso können orientierte polykristalline Schichten eingesetzt werden. Die Schichten können gleichförmige Topographien aufweisen. Diese können zum Beispiel aus pyramiden- oder plateauförmigen Spitzen gebildet sein, wie sie in Figuren 4 a) und b) dargestellt sind. In Figuren 4 a) und b) sind beispielhaft orientierte polykristalline Diamantschich¬ ten gezeigt, die eine pyramidenförmige Topographie (Figur 4a) beziehungsweise eine Topographie mit Plateaus (Figur b) aufweisen.

Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst die vorliegende Erfindung Bildwände, deren Oberflächentopographie der Oberflächentopographie der vorstehend ge¬ nannten erfindungsgemäßen polykristallinen Schichten entspricht. Diese lassen sich durch Abformung, auch Replikation genannt, der erfindungsgemäßen poly¬ kristallinen Schichten erhalten. Die polykristalline Schicht wirkt als Master, von dem eine Abformung gemacht wird.

Das erhaltene Replikat kann selbst für die Bildwand eingesetzt werden, die dann eine Negativabbildung des Masters darstellt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann von dem Replikat eine weitere Replikation gemacht werden. Das hierbei erhaltene Replikat zeigt dann die ur- sprüngliche positive Oberflächenstruktur der als Master eingesetzten polykristal¬ linen Schicht.

Wie die polykristalline Schicht kann das Replikat als solches oder zusammen mit einem Substrat für die Bildwand eingesetzt werden.

Im Allgemeinen wird für die Replikation die Struktur der Masteroberfläche auf ein polymeres Material übertragen. Geeignete Techniken sind a) Aufpressen von thermoplastischem Polymer wie Polypropylen und Polya¬ mid auf die Masteroberfläche, b) Übertragung der Masterstruktur auf ein kaltes Polymer mittels Prägung oder Walzen, c) Verfüllen der Masteroberfläche mit einer härtbaren Monomer-Oligomerfor- mulierung, die härtet oder vernetzt während sie in Kontakt mit dem Master ist, und d) Spritzgießen, wobei zum Beispiel der Master in eine geeignete Form eingebracht wird, und das Polymer gegebenenfalls unter Druck einge¬ spritzt wird. Für die Replikation wird ein Material auf die Schicht aufgetragen, dass die Topo¬ graphie in geeigneter Replikationsgüte übernimmt. Beispiele sind Metalle, Poly¬ mere oder andere Materialien wie Glas.

So können Metalle mittels galvanischer Verfahren abgeschieden werden.

Als Materialien für die Replikation können Polymere verwendet werden, wie thermoplastische oder aushärtende Polymere. Die Aushärtung kann mittels übli¬ cher Methoden erfolgen zum Beispiel durch Bestrahlung wie mit UV-Licht, Be¬ strahlung mit Elektronen (EB) oder einer anderen geeigneten Quelle oder durch Verwendung einer flüssigen Härterkomponente.

Vorzugsweise erfolgt die Replikation nach Verfahren c). Verfahren c) ist ein drei¬ stufiger Prozess, wobei der Master mit einer Polymerfomulierung ausreichend niedriger Viskosität verfüllt, das Polymer gehärtet und die Abformung vom Master abgelöst wird.

Beispiele für besonders geeignete Polymere sind Acrylate und Epoxide, insbe¬ sondere Acrylate niedriger Viskosität, die mittels UV/EB ausgehärtet werden können.

Figur 5a und b (eine Abbildung des Leibnitz-Instituts für Oberflächenmodifizie¬ rung e. V. (IOM)) zeigt eine nach Verfahren c) erhaltene Abformung aus Polyac- rylat, wobei Figur 5b eine Vergrößerung von Figur 5a darstellt, und in Figur 5a der rechts unten dargestellte Strich 10 μm und in Figur 5b 3 μm entspricht. Diese Figuren belegen deutlich die außerordentliche Abbildungsgenauigkeit, die mit dem vorstehend beschriebenen Replikationsverfahren erhalten werden kön¬ nen. Insbesondere mit dem letztgenannten Verfahren c) können Replikate von Mikrostrukturen in hoher Qualität erhalten werden, die eine geometrische Ge¬ nauigkeit innerhalb der Größenordndung von 10 nm aufweisen.

Für die Replikation kann die als Master eingesetzte polykristalline Schicht geeig¬ neten Vorbehandlungsprozessen unterzogen werden. So können die Antihaftei- genschaften mit einer Antihaftbeschichtung oder durch elektrochemische Be¬ handlung verbessert werden. Auch können die polykristallinen Schichten mit einer Dotierung elektrisch leitfähig abgeschieden werden, so dass an der polykristallinen Schicht elektrochemische Prozesse durchgeführt werden können. Wird beispielsweise Diamant als Schichtmaterial eingesetzt, kann eine Dotierung mit Bor durchgeführt werden, um die Schicht elektrisch leitfähig zu machen.

Beide Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Bildwand, die polykristalline Schicht sowie die Abformung (Replikation) der poiykristallinen Schicht können je nach Bedarf zusätzlich mit weiteren, für Bildwände bekannten Schichtsystemen versehen werden. Beispielsweise können sie mit optisch wirksamen Schichtsystemen ausgestattet werden. Ein Beispiel für optisch wirksame Schichtsysteme sind Schichtsysteme, die als Filter wirken. So können zum Beispiel Schichtsysteme verwendet werden, die die Wellenlängen des eingesetzten Projektors, wie die drei verwendeten Wellenlängen eines Laserprojektors, bevorzugt hindurchlassen, während sie die anderen Wellenlängen möglichst vollständig absorbieren. Wie eingangs erwähnt, kann mit derartigen Schichten der Kontrast erhöht werden.

Auch können Reflexionsschichten eingesetzt werden, mit denen transparente Schichten oder transparent abgeformte Bildwände reflektierend gemacht werden können.

Claims

Patentansprüche

1. Bildwand mit reduziertem Speckle-Effekt für ein Projektionsverfahren, wobei die Oberfläche der Bildwand die Struktur einer polykristallinen Schicht aufweist, mit glatten Kristallfacetten, wobei die Facetten durch unterschiedli¬ che räumliche Ausrichtung eine strukturierte Oberfläche ausbilden.

2. Bildwand nach Anspruch 1 , wobei die Bildwand eine polykristalline Schicht ist.

3. Bildwand nach Anspruch 1 , wobei die Bildwand eine positive oder negative Abformung einer polykristalli¬ nen Schicht gemäß Anspruch 2 ist.

4. Bildwand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die polykristalline Schicht oder die Abformung auf einem Substrat auf¬ gebracht oder freitragend ausgebildet ist.

5. Bildwand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine polykristalline Schicht eingesetzt wird, die ausgewählt ist unter einer statistisch orientierten Schicht und einer orientierten Schicht.

6. Bildwand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die polykristalline Schicht erhalten worden ist aus einem Schichtmate¬ rial ausgewählt unter Diamant, Silizium, Indium, Indiumarsenid, Galliumarse- nid, Cadmiumselenid, Perylen-Tetracarboxyl-Dianhydrid, Zink-oxid, Alumini¬ umoxid, Gallium-Gadoliniumgranat, Yttrium-Gadoliniumgranat, und Yttrium- Aluminiumgranat.

7. Bildwand nach Anspruch 6, wobei das Schichtmaterial ein dotiertes Material ist.

8. Bildwand nach Anspruch 3, wobei das Material für die Abformung ein Material ist, das die Topographie der polykristallinen Schicht übernimmt.

9. Bildwand nach Anspruch 8, wobei das Material ausgewählt ist unter einem Metall, Glas oder Polymer.

10. Bildwand nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei das Material ein Polymer ist, ausgewählt unter thermoplastischen und aushärtenden Polymeren.

11. Bildwand nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei das Material ein Polymer ist, ausgewählt unter einer härtenden Mo- nomer-/Oligomerformulierung, die mit Ultraviolett- oder Elektronenstrahl aus¬ gehärtet ist.

12. Bildwand nach Anspruch 11 , wobei das Polymer ausgewählt ist unter Acrylaten und Epoxiden.

13. Bildwand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die polykristalline Schicht eine Diamantschicht ist.

14. Bildwand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bildwand zusätzlich eine oder mehrere weitere Schichtsysteme enthält, ausgewählt unter optisch wirksamen Schichtsystemen und Refle¬ xionsschichten.

15. Verfahren zur Herstellung einer Bildwand nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Abscheidung der polykristallinen Schicht mittels chemischer Gas- phasenabscheidung, aktivierter chemischer Gasphasenabscheidung, physi- kalischer Gasphasenabscheidung oder galvanischer Verfahren erfolgt.

16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Aktivierung in der aktivierten chemischen Gasphasenabscheidung mit Plasma oder mit Heißdrähten erfolgt.

17. Verfahren zur Herstellung einer Bildwand nach einem der Ansprüche 15 oder 16, wobei als Schichtmaterial ein Material ausgewählt unter Diamant, Silizium, Indium, Indiumarsenid, Galliumarsenid, Cadmiumselenid, Perylen-Tetracar- boxyl-Dianhydrid, Zinkoxid, Aluminiumoxid, Gallium-Gadoliniumgranat,

Yttrium-Gadoliniumgranat, und Yttrium-Aluminiumgranat verwendet wird.

18. Verfahren zur Herstellung einer Bildwand nach Anspruch 17, wobei als Schichtmaterial ein dotiertes Material eingesetzt wird.

19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, wobei als Schichtmaterial Diamant eingesetzt wird.

20. Verfahren zur Herstellung einer Bildwand nach einem der Ansprüche 3 bis 14, wobei als Material für die Replikation ein Material eingesetzt wird, das die

Topographie der polykristallinen Schicht übernimmt.

21. Verfahren nach Anspruch 20, wobei das Material ausgewählt wird unter einem Metall, einem Glas oder einem Polymer.

22. Verfahren zur Herstellung einer Bildwand nach Anspruch 21 , wobei eine polykristalline Schicht repliziert wird, indem 1) mit einer niedrig¬ viskosen aushärtenden Polymerformulierung verfüllt, die 2) Polymerformulie¬ rung gehärtet und 3) das erhaltene Replikat von der Vorlage gelöst wird.

23. Verfahren nach Anspruch 22, wobei als härtbare Polymerformulierung ein Acrylat oder Epoxid verwendet wird, das mit Ultraviolettbestrahlung oder Elektronenstrahlbestrahlung ge¬ härtet werden.

24. Verfahren nach Anspruch 23, wobei als härtbares Polymer ein Acrylat eingesetzt wird.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 24, wobei die Bildwand zusätzlich mit einer oder mehren Schichtsystemen kom¬ biniert wird, ausgewählt unter optisch wirksamen Schichtsystemen und Re- flektionsschichten.

26. Verwendung einer Bildwand nach einem der Ansprüche 1 bis 14 für ein Laserprojektionsverfahren.