DE19642001A1

DE19642001A1 - Projection mask

Info

Publication number: DE19642001A1
Application number: DE19642001A
Authority: DE
Inventors: Steffen Dipl Phys Dr Jaeger; Frank Dipl Ing Neumann
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1996-10-11
Filing date: 1996-10-11
Publication date: 1998-04-30
Also published as: WO1998016872A1

Abstract

The invention relates to a projection mask for reproducing an image, which is placed on a light path of a light source in front of a projection plane. A colored layer containing at least one organic colorant molecule is applied on a transparent substrate overlapping at least partially the optically active surface, whereby the colored layer(s) is (are) formed by vacuum-applied color pigments, color pigment mixtures, colorant/dielectric composites, colorant/dielectric layer stacks, multilayer systems or a sol-gel layer.

Description

Die Erfindung betrifft eine Projektionsmaske zur Ab bildung eines Bildes, die im Strahlengang einer Lichtquelle vor einer Projektionsebene angeordnet werden kann. Mittels Hochleistungsbeleuchtungstechni ken ist es üblich, Bilder, z. B. Firmenlogos, geome trische Figuren, über größere Entfernungen auf Pro jektionsebenen wie z. B. Wände, Decken usw. zu proji zieren. Als Lichtquellen werden dabei überwiegend Leistungsstrahler verwendet und spezielle Masken zur Erzeugung der Bilder auf den Projektionsebenen in dem Strahlengang des Lichtes angeordnet und dort mög lichst in der Nähe des Focus, so daß eine relativ konturenscharfe Abbildung erreichbar wird.The invention relates to a projection mask for Ab formation of an image in the beam path of a Light source arranged in front of a projection plane can be. Using high-performance lighting technology ken, it is common for pictures, e.g. B. company logos, geome trical figures, over longer distances on Pro levels of projection such as B. walls, ceilings, etc. to proji adorn. The main sources of light are Power spotlights used and special masks for Generation of the images on the projection planes in the Beam path of the light arranged and possible there Lich near the focus, so that a relative sharply contoured image becomes accessible.

Durch die erforderlichen hohen Lichtintensitäten müs sen die für die Masken verwendeten Materialien in hohem Maße temperaturbeständig sein und dabei eine hohe Lichtechtheit aufweisen, so daß die gewünschten Farben auch über einen längeren Zeitraum beibehalten werden können.Due to the required high light intensities the materials used for the masks to be highly temperature-resistant and one have high light fastness, so that the desired Maintain colors over a long period of time can be.

Bisher ist es üblich, Metallmasken zu verwenden. Die se Metallmasken werden durch mechanische oder Laser- Bearbeitung so ausgebildet, daß in einer dünnen Me tallgrundplatte das gewünschte Bild eingearbeitet und so auf der Projektionsebene entsprechend vergrößert abgebildet werden kann.So far, it has been common to use metal masks. The These metal masks are made by mechanical or laser Machining so designed that in a thin Me tallgrundplatte the desired picture incorporated and enlarged accordingly on the projection level can be mapped.

Da aber die Wünsche der Nutzer dahingehen, farbige und möglichst auch mehrfarbige Abbildungen zu erzeu gen, treten mit den herkömmlichen Verfahren und Mas ken, bei denen durch Lackierdrucktechniken entspre chende Einfärbungen vorgenommen werden, durch die sehr geringe Temperaturstabilität der verwendeten Farben oder eingefärbten Polymere größere Probleme auf, die zumindest einem Langzeiteinsatz der so her gestellten Masken entgegenstehen.But since the wishes of the users go away, colored ones and, if possible, also to produce multicolored images gen, occur with the conventional methods and Mas ken, which correspond with varnishing printing techniques appropriate colorations are made by the very low temperature stability of the used Paints or colored polymers pose major problems on that at least a long-term use of so forth opposed masks.

Es wurden aber auch in jüngster Vergangenheit zur Farberzeugung konventionelle optische Interferenz schichtsysteme eingesetzt. Diese aus mehreren Schich ten bestehenden Systeme, bei denen alternierend hoch- und niedrigbrechende Materialien auf einem transpa renten Substrat abgeschieden sind, haben jedoch den Nachteil, daß damit nur eine engbegrenzte Anzahl von Farbtönen zu erzeugen ist und diese meistens in Kom bination mit - wie bereits beschrieben - mechanisch gefertigten Masken, wenn überhaupt, nur beschränkt mehrfarbige Masken erstellt werden können.But it has also been used in the recent past Color generation conventional optical interference layer systems used. This from several layers existing systems in which alternating high and low-index materials on a transpa annuity substrate, but have the Disadvantage that only a limited number of Color tones are to be produced and these mostly in com combination with - as already described - mechanical manufactured masks, if at all, only to a limited extent multicolored masks can be created.

Bei den üblicherweise für die Herstellung solcher Interferenzschichtsysteme verwendeten Verfahren ist neben dem relativ hohen technologischen Aufwand ein weiterer Nachteil, daß die erzeugten Schichtstapel nur schwierig reproduzierbar hergestellt werden kön nen und auch die Einhaltung der erforderlichen Schichtdickengenauigkeit Probleme bereitet.In the usual for the production of such Interference layer systems is used in addition to the relatively high technological effort further disadvantage that the layer stack generated can only be produced with difficulty reproducibly and also compliance with the required Layer thickness accuracy causes problems.

Der Stand der Technik hat demzufolge eine Reihe von Nachteilen, die nachfolgend genannt werden sollen:The prior art accordingly has a number of Disadvantages that should be mentioned below:

Probleme gibt es z. B. bei der Hell-Dunkel-Wiedergabe bei Verwendung von bearbeiteten Metallgrundplatten, und es lassen sich keine farbigen Abbildungen ohne Verwendung zusätzlicher Farbfilter im Strahlengang erzeugen, wobei zu beachten ist, daß die in der Regel verwendeten Farbfilter zumindest einen Teil des Lich tes absorbieren oder reflektieren.There are problems e.g. B. in the light-dark reproduction when using machined metal base plates, and colored illustrations cannot be made without Use of additional color filters in the beam path generate, it should be noted that the rule color filters used at least part of the Lich absorb or reflect.

Mit der Verwendung der bearbeiteten Metallmasken kön nen keine freitragenden Bildstrukturen realisiert werden.With the use of the machined metal masks no self-supporting picture structures will.

Sowohl der Arbeits- als auch der Kostenaufwand für die Herstellung der Masken sind wegen der erforderli chen Genauigkeit sehr hoch. Schwierigkeiten bereiten dabei auch komplizierte geometrische Figuren, so daß das Verfahren zur Herstellung der metallischen Masken ein hohes Maß an Flexibilität erfordert und dieses nicht mit allen Bearbeitungsverfahren erreicht werden kann.Both the labor and the cost of the production of the masks are necessary Chen accuracy very high. to cause difficulties also complicated geometric figures, so that the process of making the metallic masks requires a high degree of flexibility and this cannot be achieved with all machining processes can.

Es können auch nicht unbegrenzt kleine Bildstrukturen mit entsprechend großer Auflösung erreicht werden, so daß die normalerweise gewünschte Detailwiedergabe bei den projizierten Abbildungen nicht immer erreicht wird.It is also not possible to have unlimited small picture structures can be achieved with a correspondingly high resolution, so that the normally desired detail reproduction at the projected images are not always achieved becomes.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Projektions maske zur Verfügung zustellen, mit der farbige Abbil dungen projizierbar sind und bei der die verwendeten Materialien eine ausreichende Temperatur- und Licht stabilität aufweisen, wobei eine hohe Farbsättigung bei gleichzeitig hoher Transparenz und Homogenität (geringe Streuung) erreicht werden soll.It is therefore an object of the invention to provide a projection provide the mask with the colored illustration are projectable and in which the used Materials have sufficient temperature and light Have stability, with high color saturation with high transparency and homogeneity at the same time (low scatter) should be achieved.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches 1 für die Projektionsmaske und durch die Merkmale des Patentanspruches 12 für das Verfahren zur Herstellung der Projektionsmaske ge löst.According to the invention, this object is achieved by the features of claim 1 for the projection mask and by the features of claim 12 for the Process for producing the projection mask ge solves.

Vorteilhafte Ausgestaltungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich bei Nutzung der in den untergeordneten Ansprüchen enthaltenen Merkmale.Advantageous designs and further training the invention arise when using the in Features contained subordinate claims.

Bei der erfindungsgemäßen Projektionsmaske, die im Strahlengang zwischen einer Lichtquelle und einer Projektionsebene zumindest in der Nähe des Brennpunk tes der Lichtquelle angeordnet ist, zeichnet sich dadurch aus, daß auf einem transparenten Substrat zumindest eine farbige Schicht, die organische Farb stoffmoleküle enthält, aufgebracht ist. Dabei kann diese eine einzige farbige Schicht bereits entspre chend den Erfordernissen der gewünschten Abbildung mikrostrukturiert sein. Dadurch ist jedoch nur eine einfarbige Abb. möglich. Es besteht aber die Möglichkeit, mehrere farbige Schichten auf das trans parente Substrat aufzubringen, so daß eine mehrfarbi ge Abbildung erhalten werden kann. Die farbigen Schichten können dabei erfindungsgemäß einmal aus im Vakuum aufgedampften Farbpigmenten, Farbpigmentgemi schen, Farbstoff/Dielektrikum-Kompositen, Farbstoff/Die lektrikum-Schichtstapeln, Mehrschichtsystemen oder als eine Sol-Gel-Schicht ausgebildet werden.In the projection mask according to the invention, which is arranged in the beam path between a light source and a projection plane at least in the vicinity of the focal point of the light source, is characterized in that at least one colored layer containing organic dye molecules is applied to a transparent substrate. This one single colored layer can already be microstructured in accordance with the requirements of the desired image. However, this means that only a single-color image is possible. However, there is the possibility of applying several colored layers to the transparent substrate, so that a multicolored image can be obtained. The colored layers can, according to the invention, be formed once from color pigments vapor-deposited in a vacuum, color pigment mixtures, dye / dielectric composites, dye / the dielectric layer stacks, multilayer systems or as a sol-gel layer.

Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn die in den farbigen Schichten enthaltenen Farbstoffpigmente bis mindestens 250°C temperatur- und farbbeständig sind. Sie sollten dabei neben der hohen Lichtintensität auch der relativ hohen Betriebstemperatur, die in der Regel zwischen 200°C und 230°C liegt, auch einem Dauerbetrieb standhalten. Geeignete Farbstoffpigmente sind z. B. Phthalocyanine wie Kupferphthalocyanin für die Farbe blau, und für die Farbe rot Chinazolone (z. B. Pigment Red 224).It is especially advantageous if the dye pigments contained in the colored layers are temperature and color resistant up to at least 250 ° C. In addition to the high light intensity and the relatively high operating temperature, which is usually between 200 ° C and 230 ° C, they should also withstand continuous operation. Suitable dye pigments are e.g. B. phthalocyanines such as copper phthalocyanine for the color blue, and for the color red quinazolones (z. B. Pigment Red 224 ).

Es können aber auch andere Farbstoffe der Gruppe der Perinone, der Chinacridone, der Perylenfarbstoffe usw. verwendet werden, wobei es bei den letzteren Farbpigmenten günstig ist, insbesondere den Einfluß der Strahlungs- und Temperaturintensität zu verrin gern. Dabei können zusätzliche Schichten im Strahlen gang des Lichtes vor der Lichtquelle ausgebildet wer den, die das auftreffende Licht insbesondere im nicht sichtbaren Wellenlängenbereich des Lichtes entweder reflektieren oder absorbieren. So kann beispielsweise die relativ langwellige Strahlung (NIR-Bereich < 750 nm) durch z. B. transparente leitfähige Oxide wie In dium-Zinn-Oxid, dotierte Zink- und Zinnoxidschichten und/oder die kurzwelligeren Strahlungsanteile unter halb von 400 nm durch z. B. Halbleiter und Polymere und andere geeignete Stoffe durch die größere opti sche Bandlücke von 3 eV bis 4 eV auf der der Licht quelle zugewandten Seite entsprechend behindert und der Einfluß eingeschränkt werden. However, other dyes from the group of Perinones, quinacridones, perylene dyes etc. are used, being the latter Color pigments is favorable, especially the influence to reduce the radiation and temperature intensity gladly. In doing so, additional layers can shine passage of light in front of the light source to those who do not see the incident light, especially in the visible wavelength range of light either reflect or absorb. For example the relatively long-wave radiation (NIR range <750 nm) by z. B. transparent conductive oxides such as In dium-tin oxide, doped zinc and tin oxide layers and / or the short-wave radiation components below half of 400 nm by z. B. semiconductors and polymers and other suitable fabrics through the larger opti band gap from 3 eV to 4 eV on which the light source facing side accordingly hindered and the influence can be limited.

Probleme ergeben sich bei der Verwendung von gelben Farbstoffen. Diese können jedoch alternativ durch anorganische Titanperoxide gelöst werden, die sich selbstverständlich auch durch geeignete Vakuum beschichtungsverfahren oder Sol-Gel-Prozesse als Schicht auftragen lassen. Es besteht aber auch die Möglichkeit, durch Ausbildung eines entsprechenden Farbfilters, wie z. B. einem im Design entsprechend ausgelegten Interferenzschichtsystem, eine subtrakti ve Farbmischung bewirkend, auch gelbe Farben entspre chend zu projizieren.Problems arise when using yellow Dyes. However, these can alternatively be done by inorganic titanium peroxides can be dissolved of course also with a suitable vacuum coating processes or sol-gel processes as Have layer applied. But there is also Possibility by training an appropriate Color filters, such as B. corresponding in design designed interference layer system, a subtrakti ve effecting color mixing, also corresponds to yellow colors to project accordingly.

Da die erzeugten farbigen Schichten in der Regel nur eine geringe Härte und Verschleißfestigkeit aufwei sen, ist es vorteilhaft, zur Erhöhung der Festigkeit, insbesondere der Griff- und Abriebfestigkeit, eine zusätzliche außenliegende Schutzschicht aufzubringen. Die transparenten Schutz schichten können dabei mit einer Schichtdicke von einigen wenigen Mikrometern aufgebracht werden. Ganz besonders vorteilhaft ist es, den Auftrag dieser Schutzschichten mit dem glei chen Beschichtungsverfahren, mit dem die farbigen Schichten aufgebracht werden, zu erzeugen. Als Mate rialien für die Schutzschichten eignen sich Oxide, Nitride, Oxynitride, Plasmapolymere, wie z. B. SiO₂, SnO₂, ZnO, TiO₂, Al₂O₃, Si₃N₄, a-Si, C:H, SiO_xN_y und andere.Since the colored layers produced generally have only a low hardness and wear resistance, it is advantageous to apply an additional external protective layer to increase the strength, in particular the grip and abrasion resistance. The transparent protective layers can be applied with a layer thickness of a few micrometers. It is particularly advantageous to apply these protective layers using the same coating method with which the colored layers are applied. As Mate rialien for the protective layers are oxides, nitrides, oxynitrides, plasma polymers, such as. B. SiO ₂ , SnO ₂ , ZnO, TiO ₂ , Al ₂ O ₃ , Si ₃ N ₄ , a-Si, C: H, SiO _x N _y and others.

Als besonders günstig hat sich der Auftrag einer Schutzschicht mit einem Sol-Gel-Verfahren herausge stellt. Dabei handelt es sich in günstiger Weise um ein Hybridpolymer mit einem organischen und anorgani schen Netzwerk, wie es unter der Bezeichnung Ormocere bekannt ist und z. B. aus DE 38 28 098 A1 zu entnehmen ist. Es können aber auch Schichten mit einem Sol-Gel- Verfahren auf der Basis von SiO₂, TiO₂, Al₂O₃, SnO₂, ZnO oder entsprechenden Gemischen eingesetzt werden, wobei der Auftrag durch Aufsprühen, Aufbrakeln, Auf pinseln oder Eintauchen erfolgen kann.The application of a protective layer using a sol-gel process has proven to be particularly favorable. It is conveniently a hybrid polymer with an organic and inorganic network's, as is known under the name Ormocere and z. B. from DE 38 28 098 A1. However, layers with a sol-gel process based on SiO ₂ , TiO ₂ , Al ₂ O ₃ , SnO ₂ , ZnO or corresponding mixtures can also be used, the application being carried out by spraying, brushing, brushing or dipping can.

Die Schutzschicht kann aber auch durch einen tempera turstabilen farblosen Lack gebildet sein. Die Schutz schichten werden bevorzugt nach dem Auftragen einer Temperung bei Temperaturen von ca. 100°C bis 250°C unterzogen, um eine Aushärtung und eine bessere Ver netzung der Schutzschicht zu erreichen.The protective layer can also be tempera stable colorless varnish. The protection layers are preferred after applying one Annealing at temperatures from approx. 100 ° C to 250 ° C subjected to curing and better ver to achieve wetting of the protective layer.

Eine solche Schutzschicht ist nicht unbedingt erfor derlich, wenn für die farbigen Schichten Farbstoff- Dielektrikum-Schichtstapel, wie sie in den DE 42 40 564 und DE 195 00 882 beschrieben sind, Farbstoff- Dielektrikum-Compositschichten oder auch entsprechen de Kombinationen eingesetzt werden. So sind die mit dem aus DE 42 40 564 bekannten Verfahren hergestell ten farbigen Schichten durch Aufdampfen im Vakuum herstellbar, wobei absorptionsfreie Materialien, wie z. B. Al₂O₃, SiO_x oder TiO₂ als Dielektrika und minde stens ein organisch verdampfbarer oder sublimierbarer Farbstoff gemeinsam auf einem Substrat abgeschieden werden. Dabei wird die Schicht durch Abscheidung ei ner farbstoffreichen und einer farbstoffarmen Schicht ausgebildet.Such a protective layer is not absolutely necessary if dye-dielectric layer stacks, as described in DE 42 40 564 and DE 195 00 882, dye-dielectric composite layers or corresponding combinations are used for the colored layers. Thus, the colored layers produced by the process known from DE 42 40 564 can be produced by vapor deposition in a vacuum, absorption-free materials, such as, for. B. Al ₂ O ₃ , SiO _x or TiO ₂ as dielectrics and at least one organically evaporable or sublimable dye can be deposited together on a substrate. The layer is formed by deposition of a dye-rich and a low-dye layer.

Bei dem in der DE 195 00 882 beschriebenen Verfahren werden die verschleißfesten farbigen Schichten aus verdampfbaren und/oder sublimierbaren organischen Farbstoffen und transparenten anorganischen Stoffen gebildet und bei der Abscheidung im Vakuum während des Schichtwachstums dem Einfluß von Ionen zumindest zeitweise ausgesetzt. In the process described in DE 195 00 882 the wear-resistant colored layers are made vaporizable and / or sublimable organic Dyes and transparent inorganic substances formed and during the vacuum deposition of layer growth the influence of ions at least temporarily suspended.

Werden die farbigen Schichten mit einem Sol-Gel-Ver fahren auf dem Substrat der erfindungsgemäßen Projek tionsmaske aufgebracht, sollten die Farbstoffpigmente möglichst in gelöster Form (z. B. durch lösliche Phthalocyanine, Chinacridone usw.) in der Schicht eingebunden sein, nach dem Auftrag der Schicht ge trocknet und dabei vernetzt werden.If the colored layers with a sol-gel Ver drive on the substrate of the project according to the invention tion mask applied, the dye pigments if possible in dissolved form (e.g. by soluble Phthalocyanines, quinacridones, etc.) in the layer be involved after the application of the layer ge dries while being networked.

Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung der erfin dungsgemäßen Projektionsmaske besteht darin, daß nach einer Reinigung des transparenten Substrates auf die se eine lichtundurchlässige Schicht aufgebracht wird. Diese Schicht kann nicht nur auf das Substrat, son dern auch auf der Trägerrückseite oder auf den farbi gen Schicht aufgebracht sein. Dies kann auf einfach ste Weise durch eine herkömmliche Metallisierung der Substratoberfläche erreicht werden. Es können aber auch andere lichtundurchlässige Materialien, wie z. B. Plasmapolymere und Halbleiter mit kleiner optischer Bandlücke (< ca. 2 eV), Nitride, Carbonitride u. a. verwendet werden.Another way of making the inventions projection mask according to the invention is that after cleaning the transparent substrate on the an opaque layer is applied. This layer can not only on the substrate, son but also on the back of the carrier or on the colored applied layer. This can be done easily most traditional metalization Substrate surface can be reached. But it can other opaque materials, such as. B. Plasma polymers and semiconductors with small optical Band gap (<approx. 2 eV), nitrides, carbonitrides and the like a. be used.

Werden Metallschichten im Vakuum als lichtundurchläs sige Schicht auf dem Substrat abgeschieden, so rei chen Schichtdicken in der Größenordnung von 50 nm bis wenigen Mikrometern ohne weiteres aus. Als Beschich tungsverfahren lassen sich nahezu alle bekannten Ver fahren der Vakuumbeschichtungstechnik, wie z. B. ther mische oder Elektronenstrahlverdampfung, Zerstäu bungstechniken, Beschichtungstechniken auf der Basis der chemischem Dampfabscheidung und andere bekannte Verfahren mit gutem Erfolg einsetzen. Als geeignete Materialien haben sich fast alle Metalle oder Metallegierungen herausgestellt (Ti, Cr, Al, Au, Mo, NiCr, Ta, Sn, Zn, Zr, Cu, In, Sb u. a.). Are metal layers in a vacuum as opaque layer deposited on the substrate, so tear Chen layer thicknesses in the order of 50 nm to a few micrometers. As Beschich almost all known Ver driving the vacuum coating technology, such as. B. ther mix or electron beam evaporation, atomization exercise techniques, coating techniques based chemical vapor deposition and other known ones Use procedures with good success. As suitable Materials are almost all metals or metal alloys highlighted (Ti, Cr, Al, Au, Mo, NiCr, Ta, Sn, Zn, Zr, Cu, In, Sb u. a.).

Neben den Vakuumbeschichtungsverfahren können die lichtundurchlässigen Metallschichten nach einer ent sprechenden Vorbehandlung des Substrates (Vorkeimung) auch durch naßchemische oder galvanische Abscheide verfahren aufgebracht werden, und es wird eine aus reichende Schichtqualität erhalten.In addition to the vacuum coating process, the opaque metal layers after an ent speaking pretreatment of the substrate (pre-germination) also by wet chemical or galvanic deposition procedures are applied, and it becomes one maintain sufficient layer quality.

Im Anschluß an den Auftrag der lichtundurchlässigen Schicht erfolgt eine Mikrostrukturierung dieser Schicht, in deren Ergebnis eine Hell-Dunkel-Projek tionsmaske erhalten werden kann. Für die entsprechen de Mikrostrukturierung können bekannte photolithogra phische Verfahren eingesetzt werden. Dabei wird nach dem Aufbringen des Photolackes auf die lichtundurch lässige Schicht eine Belichtung der Projektion des gewünschten Bildes durchgeführt. Nach der Entwicklung des Photolackes kann die Mikrostruktur durch Ätzen oder Strippen herausgearbeitet werden. Für das Ätzen kann neben der naßchemischen Ätztechnik, die entweder als Positiv- oder auch als Negativverfahren durch führbar ist, auch ein Trockenätzverfahren im Vakuum verwendet werden (z. B. Plasmaätzen).Following the order of the opaque This layer is microstructured Layer, resulting in a light-dark project tion mask can be obtained. For the match de microstructuring can be known photolithogra phic processes are used. Thereby will the application of the photoresist to the opaque casual layer an exposure of the projection of the desired image. After development of the photoresist, the microstructure can be etched or stripping. For the etching can in addition to the wet chemical etching technique, either as a positive or a negative method is also feasible, a dry etching process in a vacuum can be used (e.g. plasma etching).

Die lichtundurchlässige Schicht kann aber auch durch den Einsatz von Masken bei der Erzeugung der Schicht durch partielles Abdecken des transparenten Substra tes während des Beschichtungsvorganges erreicht wer den. Demgegenüber weisen aber die Ätzverfahren eine höhere Produktionsflexibilität und deutlich geringere Kosten auf. Außerdem kann durch das Ätzen das Auflö sungsvermögen und damit die Qualität der Detailwie dergabe erhöht werden. Mit den Ätzverfahren kann ein Auflösungsvermögen von nur wenigen Mikrometern er reicht werden. Ein weiterer Vorteil der Ätzverfahren besteht darin, daß stegfreie Strukturen, d. h. frei tragende Bildstrukturen erzeugt werden können.The opaque layer can also through the use of masks in the creation of the layer by partially covering the transparent substrate tes reached during the coating process the. In contrast, however, the etching processes have one higher production flexibility and significantly lower Costs on. In addition, the etching can cause the dissolving capacity and thus the quality of the details be increased. With the etching process one can Resolving power of just a few micrometers be enough. Another advantage of the etching process is that web-free structures, i. H. free load-bearing image structures can be generated.

Die Erfindung zeichnet sich vorteilhaft dadurch aus, daß farbige Produktionsmasken in einer breiten Farb palette realisiert werden können. Daneben besteht nunmehr auch die Möglichkeit, Mehrfarbeffekte zu er zeugen, so daß die abgebildeten Bilder optisch wirk samer sind. Wie bereits erwähnt, besteht nunmehr auch die Möglichkeit, die Detailwiedergabe zu verbessern, was durch das Auflösungsvermögen von wenigen Mikrome tern bei der Mikrostrukturierung erreicht werden kann.The invention is advantageously characterized in that that colored production masks in a wide color range can be realized. There is also now the possibility to create multicolor effects testify so that the images shown look optically are more samer. As already mentioned, there is now also the possibility to improve the detail reproduction, what by the resolving power of a few microns microstructuring can.

Durch den Einsatz von Materialien für die farbigen Schichten, die eine hohe Temperaturstabilität bis zu 230°C und auch gegenüber chemischen Reagenzien sehr stabil sind, sind die erfindungsgemäß ausgebildeten Projektionsmasken auch über einen langen Zeitraum problemlos einsetzbar. Je nachdem, ob entsprechende Schutz schichten aufgebracht werden oder ob die farbi gen Schichten von Haus aus bereits eine entsprechende Festigkeit aufweisen, halten die Projektionsmasken auch in ausreichendem Maße mechanischen Beanspruchun gen stand.Through the use of materials for the colored Layers that have a high temperature stability up to 230 ° C and also compared to chemical reagents are stable, the trained according to the invention Projection masks also over a long period of time easy to use. Depending on whether appropriate Protective layers are applied or whether the color appropriate layers from the start The projection masks hold firmness also sufficient mechanical stress stood.

Nach der Erfindung ist es ebenfalls vorteilhaft, daß die erzeugten Beschichtungen homogen und nicht streu end sind, so daß auch dadurch eine farbgetreue und konturenscharfe Wiedergabe der Abb. möglich wird.According to the invention it is also advantageous that the coatings produced are homogeneous and non-scattering end, so that also thereby. Is possible faithful color reproduction and with sharp contours of Fig.

Wie bereits beschrieben worden ist, bestehen ver schiedene Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Projek tionsmaske herzustellen. Dabei weisen alle möglichen Herstellungsverfahren den Vorteil auf, daß sie ein fach und relativ kostengünstig durchführbar sind.As has already been described, ver different possibilities, the project according to the invention manufacture mask. Show all possible Manufacturing process has the advantage that it is a are feasible and relatively inexpensive.

Nachfolgend soll die Erfindung an Ausführungsbeispie len näher beschrieben werden. Dabei zeigenThe invention is based on exemplary embodiments len are described in more detail. Show

Fig. 1 eine mögliche Ausführung eines Beispieles einer erfindungsgemäßen Projektionsmaske bei der Herstellung in mehreren Schritten; Fig. 1 shows a possible embodiment of an example of a projection mask according to the invention in the preparation in several stages;

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Bild erzeugung und Projektion eines gewünschten Bildes bei der Herstellung einer erfin dungsgemäßen Projektionsmaske; Fig. 2 is a schematic representation of generation of the image and projecting the desired image in the manufacture of a projection mask OF INVENTION to the invention;

Fig. 3a bis 3e den schematischen Aufbau verschiedener Bei spiele der erfindungsgemäßen Projektions maske. Fig. 3a to 3e shows the schematic construction of different games When the projection mask according to the invention.

In Fig. 1 ist der Verfahrensablauf in verschiedenen Schritten zur Herstellung eines Beispiels der erfin dungsgemäß ausgebildeten Projektionsmaske darge stellt. Hier wird auf das gereinigte transparente Substrat 1 in einem ersten Verfahrensschritt eine lichtundurchlässige Schicht 2 durch ein bekanntes Va kuumbeschichtungsverfahren eine chemische oder gal vanische Abscheidung aufgebracht.In Fig. 1, the process flow in different steps for producing an example of the projection mask designed according to the Invention represents Darge. Here, in a first process step, an opaque layer 2 is applied to the cleaned transparent substrate 1 by a known vacuum coating method, a chemical or galvanic deposition.

Im Anschluß daran wird die Mikrostrukturierung der lichtundurchlässigen Schicht 2 durchgeführt, wobei ein photolithographisches Verfahren unter Einsatz von Masken, ein Ätzen, eine Ablation oder ein anderes ge eignetes Mikrostrukturierungsverfahren eingesetzt werden kann. The microstructuring of the opaque layer 2 is then carried out, it being possible to use a photolithographic method using masks, an etching, an ablation or another suitable microstructuring method.

Auf die mikrostrukturierte lichtundurchlässige Schicht 2 wird dann die farbige Schicht 3 aufge bracht, die in der bereits beschriebenen Form eben falls durch ein Vakuumbeschichtungsverfahren oder mit einem Sol-Gel-Verfahren aufbringbar ist. Als Schicht materialien können die ebenfalls bereits genannten organische Farbstoffe enthaltenden Materialien al lein, als Gemisch, Komposit, Schichtstapel, als Mischschichten aufgebracht werden.On the microstructured opaque layer 2 , the colored layer 3 is then brought up, which can also be applied in the form already described if by a vacuum coating process or with a sol-gel process. As layer materials, the materials also mentioned organic dyes can be applied alone, as a mixture, composite, layer stack, as mixed layers.

Für den Fall, daß die farbige Schicht 3 eine ausrei chende Festigkeit - insbesondere unter Berücksichti gung der geforderten Abrieb- bzw. Griff-Festigkeit hat, kann dann eine zusätzliche Schutzschicht 4 auf gebracht werden, wobei auch hierfür ein Vakuum beschichtungsverfahren einsetzbar ist. Die Schutz schicht 4 kann aber auch durch ein Sol-Gel-Verfahren oder durch den Auftrag eines temperaturresistenten Lackes erhalten werden.In the event that the colored layer 3 has a sufficient strength - in particular taking into account the required abrasion or grip strength, an additional protective layer 4 can then be applied, whereby a vacuum coating method can also be used for this. The protective layer 4 can also be obtained by a sol-gel process or by applying a temperature-resistant lacquer.

Fig. 2 zeigt schematisch die Bilderzeugung und Pro jektion zur Erzeugung einer Belichtungsmaske, wie sie bei der Mikrostrukturierung erforderlich ist. Dabei wird die Bildvorlage, also das auf der Projektions ebene abzubildende Bild, auf einem Computer mit ge eigneter Software generiert, durch geeignete Scanner digital eingelesen und aufbereitet. Daran anschlie ßend wird die Computer-Bildvorlage auf den aufge brachten Photolack projiziert. Dieser Arbeitsgang kann durch direktes Ansteuern eines Laserscanners oder einer digital ansteuerbaren Matrix einer Belich tungsvorrichtung durchgeführt werden. Dadurch ist es möglich, daß durch die direkte Projektion verschie denste Bildmotive mit großer Flexibilität und relativ geringen Kosten projiziert werden können. Fig. 2 shows schematically the imaging and pro jection for generating an exposure mask, as is required in the microstructuring. The image template, i.e. the image to be displayed on the projection level, is generated on a computer with suitable software, digitally read in and processed by suitable scanners. The computer image is then projected onto the applied photoresist. This operation can be carried out by directly controlling a laser scanner or a digitally controllable matrix of an exposure device. This makes it possible that various image motifs can be projected with great flexibility and relatively low cost through direct projection.

Im Anschluß daran kann dann die eigentliche farbige Schicht entweder direkt auf das entsprechend struktu rierte Substrat oder die strukturierte lichtundurch lässige Schicht im Vakuum aufgebracht werden.After that, the actual colored one Layer either directly on the corresponding structure rated substrate or the structured opaque casual layer can be applied in a vacuum.

Reine Farbstoffschichten haben einen hohen Absorp tionskoeffizienten im sichtbaren Spektralbereich (ca. 10⁵ cm^-1) und es genügen bereits geringe Schichtdicken unterhalb von einem Mikrometer, wobei die aufzubrin gende Schichtdicke abhängig vom verwendeten Farb stoffpigment ist. So genügen Schichtdicken im Bereich von 0,3 bis 0,7 µm, es sollten jedoch zur Erreichung eines guten Farbeindruckes mit hoher Sättigung eine Mindest-Schichtdicke von 50 nm aufgetragen werden.Pure dye layers have a high absorption coefficient in the visible spectral range (approx. 10 ⁵ cm ^-1 ) and small layer thicknesses of less than one micron are sufficient, the layer thickness to be applied depending on the dye pigment used. Layer thicknesses in the range of 0.3 to 0.7 µm are sufficient, but a minimum layer thickness of 50 nm should be applied to achieve a good color impression with high saturation.

Das in Fig. 3a gezeigte Beispiel einer erfindungsge mäßen Projektionsmaske entspricht dabei im wesentli chen dem bereits in Fig. 1 gezeigten Beispiel. Dabei besteht das Substrat 1 beispielsweise aus Quarz oder Glas oder einem anderen transparenten Material, das eine ausreichende Temperaturfestigkeit aufweist.The example shown in FIG. 3a of a projection mask according to the invention essentially corresponds to the example already shown in FIG. 1. The substrate 1 consists, for example, of quartz or glass or another transparent material which has sufficient temperature resistance.

Das in Fig. 3b dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt auf der zur Lichtquelle weisenden Seite des Substra tes 1 eine absorbierende oder reflektierende Schutz schicht 5, die zumindest einen Teil des nicht sicht baren Lichtes entweder reflektiert oder absorbiert, um den Einfluß der Lichtstrahlung auf die anderen Schichten der Projektionsmaske, insbesondere unter Berücksichtigung des Temperaturaspektes, zu schützen und den entsprechenden Einfluß zu verringern, so daß an die verwendeten Schichtmaterialien geringere An sprüche unter diesem Aspekt gestellt werden müssen. The embodiment shown in Fig. 3b shows on the side facing the light source of the substrate 1, an absorbing or reflective protective layer 5 , which either reflects or absorbs at least a portion of the invisible light, in order to influence the light radiation on the other layers of the Protect projection mask, especially taking into account the temperature aspect, and to reduce the corresponding influence, so that lower demands must be made on this aspect of the layer materials used.

Das in Fig. 3c gezeigte Beispiel einer erfindungsge mäßen Projektionsmaske verzichtet dabei auf das Auf bringen einer lichtundurchlässigen Schicht 2, und die farbige Schicht 3' wird direkt auf das Substrat 1 aufgetragen und, wie dies bereits beschrieben worden ist, entsprechend mikrostrukturiert, so daß eine ein farbige Abbildung auf der Projektionsebene entspre chend der erzeugten Mikrostruktur erreichbar ist. Auch bei diesem Beispiel ist eine zusätzliche Schutz schicht 4 auf die farbige Schicht 3' aufgebracht wor den.The example shown in Fig. 3c of a projection mask according to the invention dispenses with bringing on an opaque layer 2 , and the colored layer 3 'is applied directly to the substrate 1 and, as has already been described, microstructured accordingly, so that a a colored image on the projection level corresponding to the microstructure generated can be reached. In this example too, an additional protective layer 4 has been applied to the colored layer 3 '.

Das in Fig. 3d gezeigte Beispiel einer erfindungsge mäßen Projektionsmaske weist gegenüber dem in Fig. 3c bereits beschriebenen Beispiel eine weitere Schicht 6 auf, die bei diesem Beispiel auf der anderen Seite des Substrates 1 aufgebracht ist als die zweite mi krostrukturierte farbige Schicht 3'. Die Schicht 6 kann aber auch ein Interferenzschichtsystem sein, das im Design einen Farbfilter darstellt, und es wird unabhängig davon, ob die Schicht 6 eine farbige Schicht oder ein Interferenzschichtsystem ist, eine substraktive Farbmischung erreicht. Dadurch können mehrfarbige Bilder projiziert werden.In Fig. Example shown 3d a erfindungsge MAESSEN projection mask has against the in Fig. Example already described 3c a further layer 6 which is deposited in this example on the other side of the substrate 1 than the second mi krostrukturierte colored layer 3 '. However, the layer 6 can also be an interference layer system, which is a color filter in design, and regardless of whether the layer 6 is a colored layer or an interference layer system, a subtractive color mixture is achieved. This allows multi-color images to be projected.

Bei dem in Fig. 3e gezeigten Beispiel einer erfin dungsgemäßen Projektionsmaske wird auf dem Substrat 1 eine zweite ebenfalls mikrostrukturierte farbige Schicht 3'' iterativ nach dem Aufbringen der ersten mikrostrukturierten farbigen Schicht 3' aufgebracht, und mit dieser Projektionsmaske ist eine zumindest dreifarbige Abbildung auf der Projektionsmaske mög lich. Bei diesem gezeigten Beispiel kann auf der Rückseite des Substrates 1 eine gelbe Schicht 6 oder ein im Design entsprechend ausgelegtes Interferenz schichtsystem aufgebracht sein und die mikrostruktu rierte farbige Schicht 3' durch beispielsweise Ver wendung von Kupferphthalocyanin als blaugrüne Schicht eine Grün-Gelb-Abbildung mit einer hoher Auflösung erhalten werden. Dabei ist festzuhalten, daß im Ge gensatz zur Verwendung der farbigen Schicht 6 Inter ferenzschichtsysteme wegen ihrer höheren Temperatur stabilität günstiger eingesetzt werden können.In the example of a projection mask according to the invention shown in FIG. 3e, a second likewise microstructured colored layer 3 '' is applied iteratively to the substrate 1 after the application of the first microstructured colored layer 3 ', and with this projection mask an at least three-colored image is shown on the Projection mask possible. In the example shown, a yellow layer 6 or an interference layer system designed in accordance with the design can be applied to the back of the substrate 1 and the microstructured colored layer 3 'by, for example, using copper phthalocyanine as a blue-green layer, a green-yellow image with high resolution can be obtained. It should be noted that in contrast to the use of the colored layer 6 interferential layer systems can be used more cheaply because of their higher temperature stability.

Die erfindungsgemäße Projektionsmaske kann weiter verbessert werden, wenn die beschriebenen Ausfüh rungsbeispiele miteinander kombiniert werden oder zusätzliche mikrostrukturierte farbige Schicht aufge bracht werden, so daß die Farbenvielfalt erhöht wer den kann.The projection mask according to the invention can go further can be improved if the described Ausfüh Examples can be combined with each other or additional micro-structured colored layer applied be brought so that the variety of colors increases that can.

Claims

1. A projection mask for imaging an image, which is arranged in the beam path of a light source in front of a projection plane, characterized in that on a transparent substrate ( 1 ), at least partially covering the optically active surface, at least one colored layer containing organic dye molecules ( 3 , 3 ', 3 '') is applied, the colored layer (s) ( 3 , 3 ', 3 '') being formed by color pigments, color pigment mixtures, dye / dielectric composites, dye / dielectric layer stacks , Multilayer systems or as a sol-gel layer is / are.

2. Projection mask according to Claim 1, characterized in that the dye pigments contained in the layer (s) ( 3 , 3 ', 3 '') are temperature-resistant up to 250 ° C.

3. Projection mask according to claim 1, characterized in that the colored layer (s) ( 3 , 3 ', 3 '') on the side facing the light source with an invisible light reflecting or absorbing layer ( 5 ) are covered .

4. Projection mask according to one of claims 1 to 3, characterized in that between the substrate ( 1 ) and the layer (s) ( 3 , 3 ', 3 '') or on the back of the support or on the layer (s) ) an opaque, micro-structured layer ( 2 ) is applied.

5. Projection mask according to claim 4, characterized in that the microstructured Lich impermeable layer ( 2 ) is a metal or a metal alloy.

6. Projection mask according to one of claims 1 to 5, characterized in that an interference layer system ( 6 ) on the back of the substrate ( 1 ) or above, below or between the layers ( 3 , 3 ', 3 ''), one effecting subtractive color mixture, is applied.

7. Projection mask according to one of claims 1 to 6, characterized in that the layers ( 3 , 3 ', 3 '') have a minimum layer thickness of 50 nm.

8. Projection mask according to one of claims 1 to 7, characterized in that a transparent protective layer ( 4 ) is applied to the colored layers ( 3 , 3 ', 3 '').

9. Projection mask according to one of claims 1 to 8, characterized in that in the colored sol-gel layers ( 3 , 3 ', 3 '') the color pigments are contained in dissolved form.

10. Projection mask according to claim 8, characterized in that the protective layer ( 4 ) from egg nem oxide, nitride, oxynitride, plasma polymer or a sol-gel layer (ORMOCERe ^® ) is formed.

11. Projection mask according to claim 9, characterized in that a hybrid polymer with an organic and inorganic network is applied as a protective layer ( 4 ) by means of a sol-gel process.

12. Method of making a projection mask according to one of claims 1 to 11, characterized ge indicates that the organic dye moles cool by vacuum evaporation or as sol-gel Layer can be applied.

13. The method according to claim 12, characterized in that between the substrate ( 1 ) and the layer (s) ( 3 , 3 ', 3 '') or on the back of the support or on the layers an opaque layer ( 2 ) applied by a vacuum coating process, a wet chemical or galvanic deposition and with a microstructuring, a light-dark layer on the projection mask, it is generated.

14. The method according to claim 13, characterized in net that the microstructuring with a pho tolithographic process or ablation ver driving will get.

15. The method according to claim 13 or 14, characterized in that after application of the photoresist on the opaque layer ( 2 ), this is exposed, the desired image being projected and after development by an etching or stripping process, the light-dark Micro structure is obtained.

16. The method according to any one of claims 12 to 15, characterized in that the protective layer ( 4 ) with a vacuum evaporation process in the loading cycle of the colored and / or lichtun permeable layer ( 3 , 3 ', 3 '', 2 ) is brought up.

17. The method according to any one of claims 12 to 16, characterized in that the protective layer ( 4 ) is applied as a sol-gel layer by spraying, knife coating, brushing or dipping.

18. The method according to any one of claims 12 to 17, characterized in that at least two colored layers ( 3 , 3 ') are introduced iteratively one after the other by means of a photolithographic method or ablation method.

19. The method according to any one of claims 12 to 18, characterized in that an interference layer system ( 6 ) on the system with a vacuum coating process on the substrate ( 1 ) or between or on the colored layers ( 3 , 3 ', 3 '' ) is applied.