DE102009008997A1

DE102009008997A1 - Vorrichtung zur Lenkung von Lichtstrahlen

Info

Publication number: DE102009008997A1
Application number: DE102009008997A
Authority: DE
Inventors: Ursula Blessing
Original assignee: Individual
Current assignee: Luxexcel Holding BV
Priority date: 2009-02-14
Filing date: 2009-02-14
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2029-02-15
Also published as: EP2631686A1; EP2469309B8; EP2469309B1; ES2425089T3; DE202009017825U1; CN102483470B; EP2469309A2; EP2396682A1; EP2469309A3; CN102483470A; US20120019936A1; JP2012518190A; EP2396682B1; US10365413B2; DE102009008997B4; WO2010091888A1; US20160341851A1; ES2433657T3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Lenkung von Lichtstrahlen, bestehend aus einem lichtdurchlässigen, vorzugsweise transparenten, flächigen Substrat (1), auf dem einseitig oder beidseitig lichtlenkende Strukturen ausgebildet sind, wobei die lichtlenkenden Strukturen aus einer Vielzahl von miniaturisierten Elementen bestehen, jedes Element aus einer Vielzahl von Tröpfchen (2) besteht, die auf dem Substrat (1) mit einer planen Begrenzungsfläche abgelegt sind und deren etwa halbkugelige Wölbung von dem Substrat (1) abragt, die Tröpfchen (2) unterschiedliche Durchmesser aufweisen, so dass jedes Element mit der Vielzahl von Tröpfchen (2) ein miniaturisiertes Teil-Prisma oder eine Teil-Linse oder eine andere bestimmte Optik bildet und die Tröpfchen (2) aus einem lichtdurchlässigen oder transparenten Material bestehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Lenkung von Lichtstrahlen, bestehend aus einem lichtdurchlässigen, vorzugsweise transparenten, flächigen Substrat, auf dem einseitig oder beidseitig lichtlenkende Strukturen ausgebildet sind.
Im Stand der Technik sind beispielsweise Fensterbilder bekannt, die dekorativ ausgestaltet aus Glas oder Kunststoff oder Gel hergestellt sind. Solche Fensterbilder sind durchsichtig und ganz oder teilweise eingefärbt. Sie übernehmen eine Funktion als Spektralfilter. Eine optische Funktion haben sie nicht.
Auch Fensterscheiben und Fassadenelemente sind bekannt, die innenliegend oder außenliegend Lamellenstrukturen beinhalten, die als Sonnenschutz wirken. Auch bei Balkonen, Terrassen und Wintergärten, werden vielfältig strukturierte Plattenmaterialien als Sicht- und Blendschutz eingesetzt. Auch sind Rollos in unterschiedlicher Ausführung als Sonnenschutz bekannt. Diese sind teilweise eingefärbt und dienen ebenfalls als Filter.
Im oberen Fenster- oder Raumbereich angebrachte Oberlichter erhellen den Innenraum und können auch mit linearen Keilprismen ergänzt ausgeführt sein, so dass sie Tageslicht tief in den Innenraum lenken.
Bekannt sind ferner Folien, deren Oberflächen einseitig mit gleichmäßigen oder ungleichmäßigen optisch wirkenden Strukturen ausgestattet sind. Diese dienen zur Lichtlenkung und Entblendung und können auch vergrößernde oder holographische Effekte erzeugen. Solche Strukturen sind aber partiell mit gleichförmigen sich wiederholenden Mustern ausgelegt.
Ferner sind Linsen jeglicher Art bekannt, die konkav, konvex, sphärisch oder asphärisch ausgeführt sind. Auch sind Linsen, zum Beispiel Brillengläser bekannt, bei denen Teilbereiche unterschiedliche lichtbrechende Wirkung aufweisen. Zudem sind im Spritzgussverfahren hergestellte Freiformoptiken mit beliebiger Lichtablenkung bekannt. Zudem sind so genannte Fresneloptiken auch in Folienform bekannt, die in miniaturisierten kreisförmigen oder linearen Strukturen platzsparend eine Linse oder ein Prisma nachbilden.
Aus der DE 10 2005 039 113 A1 ist es bekannt, Zylinderlinsen auf einem Substrat durch Druckverfahren aufzubringen.
Zudem ist es bekannt, Mikrolinsen durch Mikrojet-Druckverfahren auf Substraten zu erzeugen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Lenkung von Lichtstrahlen zu schaffen, die in einfacher Weise auf einem Substrat ausgebildet werden kann, die vielfältig zu unterschiedlicher Lichtlenkung einzusetzen ist und bei der das Endprodukt eine geringe Bautiefe (Höhe) aufweist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, dass die lichtlenkenden Strukturen aus einer Vielzahl von miniaturisierten Elementen bestehen, wobei jedes Element aus einer Vielzahl von Tröpfchen besteht, die auf dem Substrat mit einer planen Begrenzungsfläche abgelegt sind und deren etwa halbkugelige Wölbung von dem Substrat abragt, das die Tröpfchen unterschiedliche Durchmesser aufweisen, so dass jedes Element mit der Vielzahl von Tröpfchen ein miniaturisiertes Teil-Prisma oder eine Teil-Linse oder eine andere bestimmte Optik bildet, und dass die Tröpfchen aus einem lichtdurchlässigen oder transparenten Material bestehen.
Das Substrat kann beliebig ausgebildet sein, beispielsweise in Form einer Scheibe oder Folie. Auf der Oberfläche des Substrates sind die miniaturisierten transparenten oder auch gegebenenfalls farbig transluzenten Strukturen angeordnet, wobei diese Strukturen aus einer Vielzahl von miniaturisierten Elementen bestehen. Jedes dieser Elemente besteht wiederum aus einer Vielzahl von Tröpfchen unterschiedlichen Durchmessers, so dass diese eine räumliche geometrische Form ergeben, die eine lichtbrechende Wirkung hat. Die Gesamtheit der Elemente bildet die Struktur, die eine entsprechende Lichtlenkung bewirkt. Dadurch, dass diese Elemente und somit die Gesamtstruktur ganz oder teilweise farbig transluzent ausgeführt ist, kann beispielsweise ein erkennbares Gesamtmotiv dargestellt werden. Die Mikrostrukturen in Form von Tröpfchen unterschiedlicher Größe ergeben plankonvexe optische Elemente, die wiederum zu komplexen Mikrostrukturen zusammengefasst sind. Dabei sind die punktförmigen Strukturen elementarer Bestandteil der Lichtlenkung. Es können somit Flächen aufgebaut werden, die partiell unterschiedliche, aber in ihrer Kombination eine kombinierte Lichtwirkung haben. Die geometrische Anordnungsfigur auf dem Substrat kann zu Kreisen, Ovalen, Kurven, Geraden oder anderen Linienformen zusammengefasst werden. Durch eine entsprechende Anordnung und Ausbildung ergibt sich eine kombinierte optische Wirkung, die zum Beispiel einerseits Licht sammelt und andererseits das Licht komplett in eine Richtung ablenkt, je nach Ausbildung der Elemente. Durch entsprechende Anordnung wird also nicht der Anzahl der Elemente entsprechend ein Bild x-mal projiziert, sondern alle Elemente zusammen ergeben nur eine Projektion. Die transparenten oder transluzenten Elemente können beispielsweise durch Tintenstrahldruck hergestellt werden.
Die so gebildeten optischen Mikrostrukturen können auch eine entblendende Wirkung haben, indem sie einfallendes Tageslicht oder von einer anderen Lichtquelle stammendes Licht so umlenken, dass der Betrachter nicht in den Strahlengang hineinschaut.
Die lichtlenkende und/oder entblendende Wirkung kann durch ein Motiv ergänzt werden, das beispielsweise das Bild einer Landschaft, eines Gegenstandes oder dergleichen darstellt. Auch Logos oder alphanumerische Zeichen sind als Motiv möglich, die Werbe- oder Hinweiszwecken dienen können. Dabei können diese Zeichen entweder durch die optische Struktur oder durch entsprechende Einfärbung erkennbar gemacht werden. Besonders vorteilhaft kann eine Lichtlenk- und Entblendungseinrichtung so ausgeführt werden, dass die unteren lichtlenkenden Elemente das einfallende Licht gebündelt stark nach oben lenken, während die oberen lichtlenkenden Elemente das einfallende Licht flach gebündelt in die Tiefe des Raumes lenken, damit eine gleichmäßige Streulichtverteilung im Raum erzeugt wird. Auch eine gezielte Projektion eines eingefärbten Logos, Zeichen oder Schriftzuges ist möglich. Diese Ausbildung ist dann beispielsweise an einer entsprechenden Fensterscheibe oder dergleichen vorzusehen.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Vielzahl von Elementen nebeneinander auf dem Substrat derart abgelagert sind, dass sie zusammen eine gemeinsame lichtlenkende Struktur in Form eines Prismas, einer Linse oder einer Fresnel-Struktur bilden
Zudem kann dabei vorgesehen sein, dass die Tröpfchen eine Auflösung von etwa 1200 bis 1600 dpi, entsprechend einer Anordnung von 1200 bis 1600 Tröpfchen auf einer 25,4 mm langen Linie oder einer Anzahl von 50 bis 60 Tröpfchen pro mm-Länge haben.
Bevorzugt ist zudem vorgesehen, dass die Tröpfchen aus einer Materialmenge von etwa 2 bis 32 Pikolitern gebildet sind.
Eine besondere Ausbildung wird darin gesehen, dass jedes Element eine Verteilung von kreisförmig in konzentrischen Ringen angeordneten Tröpfchen hat, deren radial außen liegende den größten Durchmesser und deren mittige den kleinsten Durchmesser haben, um eine zerstreuungslinsenartige Struktur zu bilden, oder deren radial außen liegende den kleinsten Durchmesser und deren mittige den größten Durchmesser haben, um eine sammellinsenartige Struktur zu bilden.
Eine alternative bevorzugte Ausbildung wird darin gesehen, dass jedes Element mehrere Reihen von parallel zueinander angeordneten Tröpfchen aufweisen, deren Dicke in einer Reihe gleich oder ungleich und in einer Spalte ungleich oder gleich sind, um eine prismaartige Struktur zu bilden, wobei vorzugsweise die Tröpfchen einer auf die jeweils benachbarte Reihe folgenden Tröpfchen auf Lücke zu der vorhergehenden Reihe positioniert sind.
Eine weitere alternative bevorzugte Ausbildung wird darin gesehen, dass jedes Element Reihen oder Kreisringe von Tröpfchen unterschiedlicher Größe, gegebenenfalls wechselweise, aufweisen, so dass eine fresnelartige Struktur gebildet ist.
Insbesondere ist bevorzugt vorgesehen, dass das die Tröpfchen bildende Material eine Druckfarbe nach Art einer Tintenstrahldruckfarbe ist.
Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass die Druckfarbe eine Festtinte oder eine Geltinte ist.
Durch die entsprechende Druckfarbe wird erreicht, dass entsprechende Tröpfchen in einfacher Weise in entsprechender Menge auf dem Substrat abgelegt werden können, wobei eine schnelle Trocknung der Tröpfchen insbesondere bei der Anwendung von Geltinte erreicht wird, so dass eine exakte und dauerhafte Ausbildung der entsprechenden Elemente und Strukturen gesichert ist. Solche Festtinten oder auch Geltinten sind im Stand der Technik bekannt.
Auch kann vorgesehen sein, dass die Druckfarbe farblos oder ganz oder teilweise transluzent eingefärbt ist.
Zudem ist bevorzugt vorgesehen, dass jedes miniaturisierte Element und/oder die gesamte aus diesen Elementen bestehende Struktur von einem Klarlack oder dergleichen Finisher überdeckt ist, so dass eine im Wesentlichen ebene Oberfläche des Elementes und/oder der Struktur gebildet ist.
Durch einen solchen Finisher oder Klarlack wird die Oberfläche der einzelnen aus Tröpfchen gebildeten Strukturen homogenisiert, ohne den Charakter der erzeugten Strukturen zu verändern, so dass unerwünschte Lichtbrechungen minimiert werden.
Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass der Klarlack oder der Finisher aus hochviskosem Material, insbesondere in Bezug auf die Tröpfchen benetzendem Material besteht, vorzugsweise aus dem gleichen Material wie die Tröpfchen.
Zudem kann vorgesehen sein, dass das Substrat eine Scheibe aus vorzugsweise klarsichtigem Werkstoff, z. B. Glas oder Kunstglas ist.
Auch kann vorgesehen sein, dass das Substrat eine transparente Folie aus Kunststoff ist.
Eine solche Folie kann beispielsweise selbsthaftend ausgeführt sein und somit auf beliebige transparente Flächen aufgebracht werden. Eine solche Folie kann auch nichthaftend ausgebildet sein, beispielsweise in Form eines aufrollbaren Rollos oder als Sicht- oder Blendschutzfolie genutzt werden. Die Größe der gesamten Lichtlenk- und/oder Entblendungseinrichtung kann je nach Anwendungsort variieren, je nachdem ob beispielsweise eine kleine Teilscheibe oder ein großes Schaufenster mit der entsprechenden Ausbildung ausgerüstet wird.
Alternativ können entsprechende Vorrichtungen auch als Bestandteil einer Druckschrift vorgesehen sein oder aber sie können Bestandteil einer Sehhilfe sein.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung von entsprechenden lichtlenkenden Strukturen mit

– einem lichtdurchlässigen oder transparenten Substrat,
– auf dem Substrat einseitig oder beidseitig ausgebildeten lichtlenkenden Strukturen.

Um entsprechende lichtlenkende Strukturen in einfacher Weise auf ein Substrat aufbringen zu können, wird vorgeschlagen, dass auf das Substrat mittels Tintenstrahldruck transparente oder transluzente Druckfarbe in Tröpfchenform aufgebracht wird, dass Tröpfchen gleicher und ungleicher Größe zur Erzeugung von miniaturisierten lichtlenkenden Elementen aufgebracht werden, dass mehrere derartiger Elemente nebeneinander aufgebracht werden, die gemeinsam die lichtlenkende Struktur bilden wie ein Prisma oder eine Linse.
Dabei kann vorgesehen sein, dass Tröpfchen mit unterschiedlichem Durchmesser aufgebracht werden, wobei der Durchmesser durch die aufgebrachte Menge der Druckfarbe bestimmt wird.
Auch kann vorgesehen sein, dass Tröpfchen unterschiedlichen Durchmessers durch Aufgabe von Druckfarbe in einer Menge von 2 bis 32 Picolitern gebildet werden.
Zudem kann vorgesehen sein, dass die Tröpfchen unterschiedlichen Durchmessers dadurch gebildet werden, dass Druckfarbe zur Bildung eines Tröpfchens kleiner Größe einmal und zur Bildung eines größeren Tröpfchens mehrfach an der gleichen Stelle aufgebracht wird.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Tröpfchen in einer Auflösung von 1200 bis 1600 dpi auf dem Substrat nebeneinander gegebenenfalls einander berührend abgelegt werden.
Die lichtlenkenden Pixel (Tröpfchen) entstehen in der Weise, dass in einer Position einmal oder auch mehrfach transparente Druckfarbe aufgetragen wird und somit durch unterschiedliche Menge oder durch Mehrfachauftragung an einer Stelle unterschiedliche Höhen von transparenten Partikeln auf dem transparenten Material entstehen. Hierdurch werden quasi Miniprismen oder Minilinsen dargestellt, die das durchtretende Licht unterschiedlich ablenken können. Die Tröpfchengröße zur Pixelbildung ist durch die bei üblichen Tintenstrahldruckern bekannten Berechnungsprogramme vorzusehen und anzupassen.
Konstruiert werden kann das jeweilige Pixel und die Gesamtfläche aus üblichen Optik-Berechnungsprogrammen, die zum Beispiel einen Datensatz als Farbmodell entsprechend einem Druckbild für die unterschiedlichen Geometrien in der Fläche erstellen. Jedes plankovexe Pixel stellt eine andere optische Wirkung dar. Durch Farbstellungen, zum Beispiel aus dem CYM-System kann dieses Druckbild durch die Software von Digitaldruckern direkt verwertet werden, wenn die Drucker anstelle der drei Farben Cyan, Yellow und Magenta jeweils transparente Farbe drucken.
Natürlich können auch die bekannten Berechnungsprogramme so zusammengefasst werden, dass direkt ein modifizierter Datensatz entsteht. Zudem können die bekannten Drucker so modifiziert werden, dass mit nur einer transparenten Druckfarbe aus einem Reservoir gearbeitet wird. Es ist ebenso möglich, eine Kombination von den bekannten Druckfarben und transparenter Druckfarbe zu nutzen, um Druckbilder mit Teiloptiken zu erstellen. Damit die transparente Tinte nicht zu tief in die Oberfläche des zu bedruckenden Materials eindringt, sondern möglichst vollständig auf der Oberfläche verbleibt, soll sie schnelltrocknend sein. Besonders vorteilhaft sind hierzu gelartige Tinten oder Festtinten. Die Tröpfchen unterschiedlicher Größe ergeben einzeln oder überlagert optische Elemente, die Radien oder asymmetrische Kurven aufweisen, die wiederum zu komplexen lichtbrechenden Mikrostrukturen zusammengefasst sind.
Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass die Tröpfchen in einer Auflösung von 1200 bis 1600 dpi auf dem Substrat nebeneinander gegebenenfalls einander berührend abgelegt werden.
Zudem kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die Tröpfchen zur Erzeugung eines Elementes kreisförmig in konzentrischen Ringen abgelegt werden, deren radial außen liegende mit größtem Durchmesser abgelegt werden und deren mittige mit kleinstem Durchmesser abgelegt werden, so dass eine Zerstreuungslinsenstruktur gebildet wird, oder in umgekehrter Anordnung, so dass eine Sammellinsenstruktur gebildet wird.
Alternativ kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die Tröpfchen zur Erzeugung eines jeden Elementes in mehreren zueinander parallelen Reihen abgelegt werden, deren Dicke bzw. Durchmesser in einer Reihe gleich oder ungleich und in einer Spalte ungleich oder gleich bemessen werden, um eine prismaartige Struktur zu bilden.
Auch kann alternativ vorgesehen sein, dass die Tröpfchen zur Erzeugung eines jeden Elementes in Reihen oder Kreisringen in unterschiedlicher Größe gegebenenfalls wechselweise, abgelegt werden, so dass eine fresnelartige Struktur gebildet wird.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass jedes Element oder auf die gesamte aus vielen Elementen gebildete Struktur ein Finisher oder Klarlack zur Glättung der Oberfläche aufgebracht wird.
Hierdurch wird eine Homogenisierung der Oberfläche erreicht, ohne die lichtlenkende Eigenschaft der Strukturen zu ändern. Lediglich unerwünschte Lichtbrechungen werden hierdurch minimiert.
Zudem kann vorgesehen sein, dass das Substrat und/oder die Druckfarbe ganz oder teilweise transluzent eingefärbt wird.
Auch kann vorgesehen sein, dass Teile der gesamten Struktur aus lichtlenkenden und nicht lichtlenkenden Elementen zusammengesetzt wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung gezeigt und im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigt:
1 einen ersten Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Ausbildung in Schrägansicht;
2 eine Variante in gleicher Ansicht;
3 unterschiedliche Strukturen in seitlicher Ansicht;
4 eine weitere Struktur in seitlicher Ansicht;
5 und 6 Anwendungen entsprechender Strukturen an Fensterscheiben oder dergleichen;
7 eine einzelne Struktur in Draufsicht gesehen;
8 eine Variante dazu ebenfalls in Draufsicht gesehen;
9 eine weitere Struktur in der Ansicht gemäß 1 und 2;
10 und 11 Anwendungen solcher Strukturen bei unterschiedlichen Gegenständen.
In den Zeichnungen sind Bestandteile von Vorrichtungen zur Lenkung von Lichtstrahlen gezeigt. Sie bestehen dabei aus einem lichtdurchlässigen, vorzugsweise transparenten flächigen Substrat 1, auf dem im Ausführungsbeispiel einseitig lichtlenkende Strukturen ausgebildet sind. Diese lichtlenkenden Strukturen bestehen aus einer Vielzahl von miniaturisierten Elementen, wie diese beispielsweise in 1 und 2 und in 3 in verschiedenen Ausführungsformen gezeigt sind. Jedes Element besteht aus einer Vielzahl von Tröpfchen 2, die auf dem Substrat 1 mit einer planen Begrenzungsfläche abgelegt sind, so dass sie quasi ein plankonvexes Element bilden, welches halbkugelige Form hat und von dem Substrat 1 abragt. Wie insbesondere aus den 1 bis 4, 7, 8 und 9 ersichtlich, haben die Tröpfchen unterschiedliche Durchmesser, so dass jedes Element mit der Vielzahl von Tröpfchen 2 beispielsweise ein miniaturisiertes Teilprisma bildet, wie in 1, 2 Mitte, 4 sowie 7 bis 9 ersichtlich ist oder eine Teillinse, wie beispielsweise in 2 und 3 rechts ersichtlich ist, bildet. Die Tröpfchen 2 bestehen dabei vorzugsweise aus lichtdurchlässigem oder auch aus eingefärbtem transparentem bzw. transluzentem Material.
Wie insbesondere anhand der 5,6 und 11 ersichtlich, sind die Vielzahl von Elementen nebeneinander auf dem Substrat 1 derart abgelagert, dass sie zusammen eine gemeinsame lichtlenkende Struktur in Form eines Prismas, einer Linse oder eine Fresnelstruktur bilden. Hierdurch wird beispielsweise bei der Ausführungsform nach 5 erreicht, dass bei angenommen parallel einstrahlenden Lichtstrahlen 3 eine Ablenkung der Lichtstrahlen durch die lichtlenkenden Strukturen erreicht wird, so dass sie nach Art einer Sammellinse entsprechend dem Strahlengang 4 zu einem Punkt zusammengeführt sind. Bei der Ausführungsform nach 6 wird das einstrahlende Licht beispielsweise durch prismatische Strukturen nach oben zur Raumdecke 5 des mit dem entsprechenden Fenster ausgestatteten Raumes abgelenkt. Bei der Ausführung nach 11 sind entsprechende lichtlenkende Strukturen 2 nur teilweise auf einem Substrat 1 ausgebildet, wobei freie Bestandteile 6 vorgesehen sind, die nicht mit lichtlenkenden Strukturen besetzt sind, so dass entsprechende graphische Darstellungen ersichtlich sind.
Allen Ausführungsformen gemeinsam ist, dass die Elemente nebeneinander auf dem Substrat 1 derart abgelagert sind, dass sie zusammen eine gemeinsame lichtlenkende Struktur in Form eines Prismas, einer Linse oder einer Fresnelstruktur bilden.
Vorzugsweise haben die Tröpfchen 2 eine Auflösung von etwa 1200 bis 1600 dpi, entsprechend einer Anordnung von ca. 1200 bis 1600 Tröpfchen auf einer einem Inch langen Linie oder einer Anzahl von 50 bis 60 Tröpfchen pro mm-Länge. Die Tröpfchen sind dabei vorzugsweise aus einer Materialmenge von etwa 2 bis 32 Picolitern gebildet. Jedes Element kann eine Verteilung von kreisförmigen konzentrischen Ringen angeordneten Tröpfchen 2 aufweisen, deren radial außen liegende den größten Durchmesser und deren mittige den kleinsten Durchmesser haben, um eine Streulinse zu bilden. Oder aber deren radial außen liegende Tröpfchen haben den kleinsten Durchmesser und deren mittige den größten Durchmesser, so dass eine sammellinsenartige Struktur gebildet wird. Auch durch Anordnung in anderer Folge und Größe können andere Strukturen, beispielsweise prismatische Strukturen oder auch Fresnel-Strukturen gebildet werden. Das die Tröpfchen 2 bildende Material ist eine Druckfarbe nach Art einer Tintenstrahldruckfarbe, wobei vorzugsweise Festtinte oder Geltinte eingesetzt wird. Die Druckfarbe ist vorzugsweise farblos oder auch ganz oder teilweise transluzent eingefärbt. Wie in 3 verdeutlicht, ist jedes miniaturisierte Element, welches aus den Tröpfchen 2 gebildet ist, mit Klarlack oder Finisher 7 abgedeckt, so dass eine im Wesentlichen ebene Oberfläche des Elementes bzw. der Struktur gebildet ist, ohne allerdings den Charakter der Struktur zu ändern. Es wird damit eine Homogenisierung der Oberfläche erreicht, ohne die lichtlenkende Wirkung zu verändern. Lediglich Streulicht wird dabei weitgehend vermieden.
Der entsprechende Klarlack oder Finisher 7 besteht aus hochviskosem Material, so dass die durch die Tröpfchen 2 gebildeten Vertiefungen vollständig ausgefüllt werden und eine homogene Oberfläche erzeugt wird.
Das Substrat 1 kann eine klarsichtige Scheibe aus Glas oder Kunstglas sein. Es ist auch möglich, als Substrat eine transparente Folie aus Kunststoff vorzusehen, wie dies in 11 verdeutlicht ist. Zur Erzeugung der entsprechenden Strukturen wird auf das Substrat 1 mittels Tintenstrahldruck transparente oder transluzente Druckfarbe in Tröpfchenform aufgebracht, so dass Tröpfchen 2 gleicher und ungleicher Größe zur Erzeugung von miniaturisierten lichtlenkenden Elementen aufgebracht werden. Mehrere derartiger Elemente sind nebeneinander, gegebenenfalls ineinander übergehend angeordnet und formen gemeinsam die lichtlenkende Struktur, beispielsweise ein Prisma oder eine Linse. Der unterschiedliche Durchmesser der Tröpfchen 2 kann durch entsprechend unterschiedliche Menge der jeweils aufgebrachten Druckfarbe bestimmt werden. Es ist auch möglich, die Tröpfchen 2 unterschiedlichen Durchmessers dadurch zu bilden, dass Druckfarbe zur Bildung eines Tröpfchens kleiner Größe einmal und zur Bildung eines größeren Tröpfchens mehrfach an der gleichen Stelle aufgebracht wird. Vorzugsweise sind die Tröpfchen 2 jeweils nebeneinander einander berührend angeordnet, wie insbesondere in 8 verdeutlicht ist, wobei aber auch eine gewisse Beabstandung voneinander benachbarten Tröpfchen vorgesehen sein kann, wie dies in 7 verdeutlicht ist.
Wie in 8 verdeutlicht, kann das Substrat 1 auch das Glas einer Sehhilfe sein, auf welche die entsprechenden Strukturen in Form der Tröpfchen 2 aufgebracht werden, um eine entsprechende Sehhilfe in entsprechender Sehstärke zur Verfügung zu stellen.
Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen der Offenbarung vielfach variabel.
Alle neuen, in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmale werden als erfindungswesentlich angesehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102005039113 A1 [0007]

Claims

Vorrichtung zur Lenkung von Lichtstrahlen, bestehend aus einem lichtdurchlässigen, vorzugsweise transparenten, flächigen Substrat (1), auf dem einseitig oder beidseitig lichtlenkende Strukturen ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtlenkenden Strukturen aus einer Vielzahl von miniaturisierten Elementen bestehen, wobei jedes Element aus einer Vielzahl von Tröpfchen (2) besteht, die auf dem Substrat (1) mit einer planen Begrenzungsfläche abgelegt sind und deren etwa halbkugelige Wölbung von dem Substrat (1) abragt, dass die Tröpfchen (2) unterschiedliche Durchmesser aufweisen, so dass jedes Element mit der Vielzahl von Tröpfchen (2) ein miniaturisiertes Teil-Prisma oder eine Teil-Linse oder eine andere bestimmte Optik bildet, und dass die Tröpfchen (2) aus einem lichtdurchlässigen oder transparenten Material bestehen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl von Elementen nebeneinander auf dem Substrat (1) derart abgelagert sind, dass sie zusammen eine gemeinsame lichtlenkende Struktur in Form eines Prismas, einer Linse oder einer Fresnel-Struktur bilden
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Tröpfchen (2) eine Auflösung von etwa 1200 bis 1600 dpi, entsprechend einer Anordnung von 1200 bis 1600 Tröpfchen (2) auf einer 25,4 mm langen Linie oder einer Anzahl von 50 bis 60 Tröpfchen (2) pro mm-Länge haben.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Tröpfchen (2) aus einer Materialmenge von etwa 2 bis 32 Pikolitern gebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Element eine Verteilung von kreisförmig in konzentrischen Ringen angeordneten Tröpfchen (2) hat, deren radial außen liegende den größten Durchmesser und deren mittige den kleinsten Durchmesser haben, um eine zerstreuungslinsenartige Struktur zu bilden, oder deren radial außen liegende den kleinsten Durchmesser und deren mittige den größten Durchmesser haben, um eine sammellinsenartige Struktur zu bilden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Element mehrere Reihen von parallel zueinander angeordneten Tröpfchen (2) aufweisen, deren Dicke in einer Reihe gleich oder ungleich und in einer Spalte ungleich oder gleich sind, um eine prismaartige Struktur zu bilden, wobei vorzugsweise die Tröpfchen (2) einer auf die jeweils benachbarte Reihe folgenden Tröpfchen (2) auf Lücke zu der vorhergehenden Reihe positioniert sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Element Reihen oder Kreisringe von Tröpfchen (2) unterschiedlicher Größe, gegebenenfalls wechselweise, aufweisen, so dass eine fresnelartige Struktur gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das die Tröpfchen (2) bildende Material eine Druckfarbe nach Art einer Tintenstrahldruckfarbe ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfarbe eine Festtinte oder eine Geltinte ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfarbe farblos oder ganz oder teilweise transluzent eingefärbt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass jedes miniaturisierte Element und/oder die gesamte aus diesen Elementen bestehende Struktur von einem Klarlack oder dergleichen Finisher (7) überdeckt ist, so dass eine im Wesentlichen ebene Oberfläche des Elementes und/oder der Struktur gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Klarlack oder der Finisher (7) aus hochviskosem Material, insbesondere in Bezug auf die Tröpfchen (2) benetzendem Material besteht, vorzugsweise aus dem gleichen Material wie die Tröpfchen (2).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (1) eine Scheibe aus vorzugsweise klarsichtigem Werkstoff, z. B. Glas oder Kunstglas ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (1) eine transparente Folie aus Kunststoff ist.
Verfahren zur Herstellung von lichtlenkenden Strukturen mit – einem lichtdurchlässigen oder transparenten Substrat (1) – auf dem Substrat einseitig oder beidseitig ausgebildeten lichtlenkenden Strukturen, insbesondere gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Substrat mittels Tintenstrahldruck transparente oder transluzente Druckfarbe in Tröpfchenform aufgebracht wird, dass Tröpfchen (2) gleicher und ungleicher Größe zur Erzeugung von miniaturisierten lichtlenkenden Elementen aufgebracht werden, dass mehrere derartiger Elemente nebeneinander aufgebracht werden, die gemeinsam die lichtlenkende Struktur bilden wie ein Prisma oder eine Linse.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass Tröpfchen (2) mit unterschiedlichem Durchmesser aufgebracht werden, wobei der Durchmesser durch die aufgebrachte Menge der Druckfarbe bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass Tröpfchen (2) unterschiedlichen Durchmessers durch Aufgabe von Druckfarbe in einer Menge von 2 bis 32 Picolitern gebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 18 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Tröpfchen (2) unterschiedlichen Durchmessers dadurch gebildet werden, dass Druckfarbe zur Bildung eines Tröpfchens (2) kleiner Größe einmal und zur Bildung eines größeren Tröpfchens (2) mehrfach an der gleichen Stelle aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Tröpfchen (2) in einer Auflösung von 1200 bis 1600 dpi auf dem Substrat nebeneinander gegebenenfalls einander berührend abgelegt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Tröpfchen (2) zur Erzeugung eines Elementes kreisförmig in konzentrischen Ringen abgelegt werden, deren radial außen liegende mit größtem Durchmesser abgelegt werden und deren mittige mit kleinstem Durchmesser abgelegt werden, so dass eine Zerstreuungslinsenstruktur gebildet wird, oder in umgekehrter Anordnung, so dass eine Sammellinsenstruktur gebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Tröpfchen (2) zur Erzeugung eines jeden Elementes in mehreren zueinander parallelen Reihen abgelegt werden, deren Dicke bzw. Durchmesser in einer Reihe gleich oder ungleich und in einer Spalte ungleich oder gleich bemessen werden, um eine prismaartige Struktur zu bilden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Tröpfchen (2) zur Erzeugung eines jeden Elementes in Reihen oder Kreisringen in unterschiedlicher Größe gegebenenfalls wechselweise, abgelegt werden, so dass eine fresnelartige Struktur gebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Element oder auf die gesamte aus vielen Elementen gebildete Struktur ein Finisher (7) oder Klarlack zur Glättung der Oberfläche aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (1) und/oder die Druckfarbe ganz oder teilweise transluzent eingefärbt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass Teile der gesamten Struktur aus lichtlenkenden und nicht lichtlenkenden Elementen zusammengesetzt wird.