DE102021001309B4

DE102021001309B4 - Vorrichtung und Verfahren zum Anzeigen einer Bild- und / oder Datendarstellung sowie Verfahren zum Herstellen

Info

Publication number: DE102021001309B4
Application number: DE102021001309.3A
Authority: DE
Inventors: gleich Patentinhaber Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-03-11
Filing date: 2021-03-11
Publication date: 2022-12-01
Anticipated expiration: 2041-03-12
Also published as: DE102021001309A1

Abstract

Vorrichtung zum Anzeigen einer Bild- und / oder Datendarstellung, mit:
- einem flächigen Anzeigeelement (1) aus einem transparenten Feststoffmaterial;
- einer Anordnung (4) von Mikrostrukturen (9), die von dem transparenten Feststoffmaterial umfasst ist; und
- eine Projektionseinrichtung (2), die in dem flächigen Anzeigeelement (1) angeordnet ist, und welche eingerichtet ist, Lichtstrahlen (3) einer anzuzeigenden Bild- und / oder Datendarstellung entsprechend in das transparente Feststoffmaterial einzustrahlen, derart, dass
- sich die Lichtstrahlen (3) in dem transparenten Feststoffmaterial zu der Anordnung (4) von Mikrostrukturen (9) ausbreiten; und
- die Lichtstrahlen (3) an den Mikrostrukturen (9) aufgrund von Reflexion und / oder Streuung zumindest teilweise umgelenkt werden, sodass die Bild- und / oder Datendarstellung hierdurch in einen Anzeigebereich (5, 5') des flächigen Anzeigeelements (1) projiziert wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anzeigen einer Bild- und / oder Datendarstellung, ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zum Anzeigen einer Bild- und / oder Datendarstellung, ein Verfahren zum Anzeigen einer Bild- und / oder Datendarstellung und ein flächiges Anzeigeelement für eine Vorrichtung zum Anzeigen einer Bild- und / oder Datendarstellung.
Hintergrund
Völlig transparente Anzeigegeräte werden seit langer Zeit angestrebt.
Head-up-Displays (HUD), bei denen externe Projektoren die Reflexionseigenschaften von Glasflächen nutzen, werden seit Mitte des letzten Jahrhunderts in Militärflugzeugen eingesetzt. Ende des letzten Jahrhunderts fand die Technik ihren Weg ins Auto. HUDs benutzen in der Regel Flächen, auf denen ein Bild von außen projiziert wird. Abhängig vom Einsatzzweck sind solche Anzeigen entweder von der Seite, auf der sich der Projektor befindet, oder von der gegenüberliegenden Seite nutzbar.
Ansätze dieser Technik befinden sich in den Patentschriften DE 10 2007 004 444 A1 und DE 10 2016 113 518 A1 .
Patentanmeldung DE 10 2007 004 444 A1 beschreibt ein Multifunktions-Glas bei dem ein außerhalb der Funktionsgläser erzeugtes Bild über eine Randfläche eines Glases optisch eingekoppelt wird (z.B. 0001, 0010, 0011, 0012, 0013, 0014, 0017, 0028, 1, 6-12, 41, 43). Nachteile dieses Verfahrens sind die Anbringung des Bildgebers an, nicht eingebettet in, dem Glas, die weiter beschriebene Umlenkeinheit außerhalb des Glases, sowie die komplexe optische Einheit außerhalb des Glases.
Patentanmeldung DE 10 2016 113 518 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Dateneinspiegelung mit einer an einem transparenten Träger angeordneten holografischen Schicht, einer an dem Träger angebrachten Streuscheibe und außerhalb des Trägers angebrachtem Bildgeber (z.B. 0002, 0009, 0011, 0014, 0016, 0018, 0034, 1A, 2). Nachteile dieses Verfahrens sind die Anbringung des Bildgebers an, nicht eingebettet in, dem transparenten Träger, die weiter beschriebene Streuscheibe außerhalb des Glases, die an der Oberfläche angebrachte holografische Schicht sowie die komplexe optische Einheit außerhalb des Glases.
Es gibt vermehrt Versuche organische lichtemittierende Dioden (OLEDs) bei transparenten Anzeigegeräten einzusetzen. OLEDs sind jedoch teuer in der Herstellung und Empfindlich gegenüber äußeren Einflüssen und Alterung.
Auch das Bereitstellen von Projektionsflächen mit Nanopartikeln ist ein bekannter Ansatz, um ein transparentes Display zu konzipieren. Hierbei ist jedoch ebenfalls eine Bestrahlung der Projektionsfläche von außen erforderlich.
Zusammenfassung
Aufgabe der Erfindung ist es, verbesserte Technologien anzugeben, mit denen sich transparente Displays in einfacher und kompakter Bauweise realisieren lassen.
Zur Lösung sind die Vorrichtung zum Anzeigen einer Bild- und / oder Datendarstellung, ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zum Anzeigen einer Bild- und / oder Datendarstellung, ein Verfahren zum Anzeigen einer Bild- und / oder Datendarstellung und ein flächiges Anzeigeelement für eine Vorrichtung zum Anzeigen einer Bild- und / oder Datendarstellung nach den unabhängigen Ansprüchen 1, 8 und 10 geschaffen. Ausgestaltungen sind Gegenstand abhängiger Unteransprüche.
Nach einem Aspekt ist eine Vorrichtung zum Anzeigen einer Bild- und / oder Datendarstellung, geschaffen. Die Vorrichtung weist ein flächiges Anzeigeelement aus einem transparenten Feststoffmaterial auf. Außerdem weist die Vorrichtung eine Anordnung von Mikrostrukturen und eine Projektionseinrichtung auf, die von dem transparenten Feststoffmaterial umfasst sind. Die Projektionseinrichtung ist eingerichtet, Lichtstrahlen einer anzuzeigenden Bild- und / oder Datendarstellung entsprechend in das transparente Feststoffmaterial einzustrahlen, derart, dass sich die Lichtstrahlen in dem transparenten Feststoffmaterial zu der Anordnung von Mikrostrukturen ausbreiten. Ferner ist die Projektionseinrichtung derart eingerichtet, dass die Lichtstrahlen an den Mikrostrukturen aufgrund von Reflexion und / oder Streuung zumindest teilweise umgelenkt werden, sodass die Bild- und / oder Datendarstellung hierdurch in einen Anzeigebereich des flächigen Anzeigeelements projiziert wird.
(Anmerkung: Dieser Abschnitt gibt den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs 1 an.)
Nach einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zum Anzeigen einer Bild- und / oder Datendarstellung geschaffen. Das Verfahren weist dabei die folgenden Schritte auf. Gemäß dem Verfahren wird ein flächiges Anzeigeelement aus einem transparenten Fest-stoffmaterial bereitgestellt. Darüber hinaus wird eine Anordnung von Mikrostrukturen in und / oder auf dem transparenten Feststoffmaterial ausgebildet. Außerdem wird eine Projektionseinrichtung, die in dem flächigen Anzeigeelement angeordnet ist, bereitgestellt. Diese Projektionseinrichtung ist eingerichtet, Lichtstrahlen einer anzuzeigenden Bild- und / oder Datendarstellung entsprechend in das transparente Feststoffmaterial einzustrahlen, derart, dass sich die Lichtstrahlen in dem transparenten Feststoffmaterial zu der Anordnung von Mikrostrukturen ausbreiten und die Lichtstrahlen an den Mikrostrukturen aufgrund von Reflexion und / oder Streuung zumindest teilweise umgelenkt werden, sodass die Bild- und / oder Datendarstellung hierdurch in einen Anzeigebereich des flächigen Anzeigeelements projiziert wird.
(Anmerkung: Dieser Abschnitt gibt den Gegenstand des weiteren unabhängigen Patentanspruchs 8 an.)
Nach einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Anzeigen einer Bild- und / oder Datendarstellung geschaffen. Dieses Verfahren weist die nachfolgenden Schritte auf. Es wird ein flächiges Anzeigeelement aus einem transparenten Feststoffmaterial bereitgestellt. Ferner werden eine Anordnung von Mikrostrukturen und eine Projektionseinrichtung, die von dem transparenten Feststoffmaterial umfasst sind bereitgestellt. Das Verfahren weist außerdem ein Einstrahlen von Lichtstrahlen einer anzuzeigenden Bild- und / oder Datendarstellung entsprechend in das transparente Feststoffmaterial mittels der Projektionseinrichtung auf, derart, dass sich die Lichtstrahlen in dem transparenten Feststoffmaterial zu der Anordnung von Mikrostrukturen ausbreiten. Darüber hinaus werden die Lichtstrahlen gemäß diesem Verfahren aufgrund von Reflexion und / oder Streuung an den Mikrostrukturen zumindest teilweise umgelenkt, derart, dass die Bild- und / oder Datendarstellung hierdurch in einen Anzeigebereich des flächigen Anzeigeelements projiziert wird.
(Anmerkung: Dieser Abschnitt gibt den Gegenstand des weiteren unabhängigen Patentanspruchs 10 an.)
Das flächige Anzeigeelement kann ein tafelartiges Element sein. Die Ausdehnung des Anzeigeelements in einer Fläche kann größer sein, beispielsweise um ein Vielfaches größer, als die Ausdehnung des Anzeigeelements in einer Richtung senkrecht zu dieser Fläche. Das Anzeigeelement kann eine Grundfläche, eine Deckfläche und Seitenflächen umfassen. Die Grundfläche und die Deckfläche können gegenüberliegende Flächen sein. Die Grundfläche und die Deckfläche können parallele Flächen sein. Insbesondere kann die Grundfläche bzw. die Deckfläche parallel zu dem flächigen Anzeigeelement ausgerichtet sein. Die Grundfläche und / oder die Deckfläche können ein Seitenverhältnis aufweisen, welches kleiner als 3 ist. Das Seitenverhältnis kann zum Beispiel 1:1, 3:2, 4:3 oder 21:9 sein. Bevorzugt kann das Seitenverhältnis 16:9 sein. Das Seitenverhältnis der Seitenflächen kann größer, insbesondere um ein Vielfaches größer, als das Seitenverhältnis der Grundfläche und / oder der Deckfläche sein. Die Dimensionierung der Seitenverhältnisse ist jedoch nicht auf die vorgenannten Werte beschränkt. Das Anzeigeelement kann quaderförmig sein. Die Seitenflächen können senkrecht zu dem flächigen Anzeigeelement ausgerichtet sein. Die Grundfläche kann die Rückseite und die Deckfläche die Vorderseite des Anzeigeelements bilden und vice versa.
Das transparente Feststoffmaterial kann als Wellenleiter bzw. Lichtleiter ausgebildet sein. Das transparente Feststoffmaterial kann für Licht im sichtbaren Spektralbereich transparent sein. Zusätzlich oder alternativ kann das transparente Feststoffmaterial für UV-Licht und / oder Infrarotlicht transparent sein. Der Transparenzgrad des transparenten Feststoffmaterials kann größer als 10 % sein und kann bevorzugt größer als 25 %, 50 %, 75 %, 90 % oder 99 % sein. Der Transparenzgrad kann dem Transmissionsgrad entsprechen, insbesondere dem Transmissionsgrad für durchgelassenes Licht, welches nicht diffus gestreut wird (d. h. das Verhältnis zwischen durchgelassenem, nicht diffus gestreutem Licht und eingestrahltem Licht).
Die Mikrostrukturen können Reflexionsflächen bilden. Alternativ oder zusätzlich können die Mikrostrukturen Refraktionsflächen bilden. Die Mikrostrukturen können auch Streuflächen bilden. Die Mikrostrukturen können in dem transparenten Feststoffmaterial angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich können die Mikrostrukturen auf der Oberfläche des transparenten Feststoffmaterials angeordnet sein. Die Mikrostrukturen können auf sie einfallendes Licht vollständig oder teilweise reflektieren. Bevorzugt können die Mikrostrukturen einen Reflexionsgrad von 10 bis 90% haben. Weiter bevorzugt können die Mikrostrukturen einen Reflexionsgrad von 40 bis 60 % haben. Die Mikrostrukturen können derart ausgebildet sein, dass sie nur Licht einer bestimmten Wellenlänge reflektieren, zum Beispiel rotes Licht, grünes Licht, blaues Licht, UV-Licht und / oder Infrarotlicht. Der Transmissionsgrad der Mikrostrukturen kann bevorzugt größer als 0 sein. Weiter bevorzugt kann der Transmissionsgrad zwischen 10 und 90 % liegen, insbesondere zwischen 40 und 60 %. Die Mikrostrukturen können einfallendes Licht gerichtet und / oder diffus reflektieren. Die Mikrostrukturen können einfallendes Licht gerichtet und / oder diffus transmittieren. Der oben genannte Transmissionsgrad kann bevorzugt den Anteil an durchgelassenem Licht charakterisieren, der nicht diffus transmittiert wird. Das auf die Mikrostrukturen einfallende Licht kann in alle Raumrichtungen von den Mikrostrukturen gestreut werden. Die Reflexions-, Transmissions- und / oder Refraktionseigenschaften der Mikrostrukturen können je nach Anwendungsbedarf beliebig kombiniert werden. Der Transparenzgrad der Mikrostrukturen kann größer als 10 % sein und kann bevorzugt größer als 30 % sein. Die Mikrostrukturen können derart ausgebildet sein, dass sie nur Licht einer bestimmten Wellenlänge durchlassen, zum Beispiel rotes Licht, grünes Licht, blaues Licht, UV-Licht und / oder Infrarotlicht.
Die Vorrichtung, kann (voll) tragbar sein. Alternativ kann die Vorrichtung integraler Bestandteil eines übergeordneten Geräts sein. Beispielsweise kann die Vorrichtung in ein Fenster integriert sein. Die Vorrichtung kann beispielsweise in ein Fenster eines Fahrzeuges, zum Beispiel in das Fenster einer Brücke eines Schiffes, die Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeuges, die Frontscheibe eines Schienenfahrzeuges oder die Cockpitscheibe eines Flugzeuges, integriert sein.
Die anzuzeigende Bilddarstellung kann Informationen umfassen, beispielsweise Daten, Text, Grafiken oder Bilder. Die anzuzeigende Bilddarstellung kann die Datendarstellung aufweisen. Die Bilddarstellung kann mehrere Bilddarstellungen simultan umfassen. Die Angaben hinsichtlich der Bilddarstellung können sinngemäß für die Datendarstellung gelten.
Die Lichtstrahlen, die an den Mikrostrukturen umgelenkt werden, sodass die Bild- und / oder Datendarstellung in einen Anzeigebereich des flächigen Anzeigeelements projiziert wird, können durch den Anzeigebereich hindurch in die Augen eines Betrachters weiterstrahlen. Es kann vorgesehen sein, dass der Betrachter, wenn dieser durch den Anzeigebereich hindurch auf die Anordnung an Mikrostrukturen blickt, die Bilddarstellung und / oder die Datendarstellung (vollständig) erkennen kann. Die Datendarstellung kann Daten, insbesondere einen Datenstrom, aufweisen. Ferner kann vorgesehen sein, dass der Betrachter die Bild- und / oder Datendarstellung (zumindest teilweise) erkennen kann, wenn er auf den Anzeigebereich blickt. In einer Ausgestaltung kann die Bild- und / oder Datendarstellung von einer Vorder- und / oder von einer Rückseite des Anzeigeelements sichtbar sein.
Die Vorder- bzw. Rückseite des Anzeigeelements können gegenüberliegende flächige Seiten des Anzeigeelements sein. Der Betrachter kann ein menschlicher oder ein maschineller Betrachter sein. Der maschinelle Betrachter kann eine Auswerteeinrichtung sein. Die Auswerteeinrichtung kann eingerichtet sein, die auf dem Anzeigeelement angezeigten Informationen auszulesen. Ferner kann die Auswerteeinrichtung eingerichtet sein, diese Informationen auszuwerten und / oder weiterzuleiten.
Die Bilddarstellung und / oder die Datendarstellung können so eingerichtet sein, dass sowohl menschliche als auch maschinelle Betrachter simultan ähnliche oder unterschiedliche Bilder und / oder Daten auslesen können.
(Anmerkung: Es folgt ein jeweiliges Zitat des Gegenstands aus den abhängigen Patentansprüchen 1 bis 7 und 9, einschließlich ergänzender Erläuterungen.)
[A. 1] Die Projektionseinrichtung ist in dem flächigen Anzeigeelement angeordnet. Es können mehrere Projektionseinrichtung vorgesehen sein. Eine erste Projektionseinrichtung kann an einer ersten Seite des flächigen Anzeigeelements angeordnet sein und eine zweite Projektionseinrichtung kann an einer zweiten Seite (die von der ersten Seite verschieden sein kann) des flächigen Anzeigeelements angeordnet sein. Die erste Projektionseinrichtung und die zweite Projektionseinrichtung können Lichtstrahlen im Wesentlichen parallel zu dem Anzeigeelement einstrahlen. Die Lichtstrahlen der ersten Projektionseinrichtung und die Lichtstrahlen der zweiten Projektionseinrichtung können im Wesentlichen senkrecht zueinander stehen. Die erste Projektionseinrichtung kann Lichtstrahlen über die erste Seite und die zweite Projektionseinrichtung kann Lichtstrahlen über die zweite Seite einstrahlen. Die erste Seite kann eine kürzere Seite und die zweite Seite eine längere Seite sein. Beide Projektionseinrichtungen können Lichtstrahlen auf die(selbe) Anordnung von Mikrostrukturen strahlen. Alternativ kann die erste Projektionseinrichtung Lichtstrahlen auf die (erste) Anordnung von Mikrostrukturen und die zweite Projektionseinrichtung Lichtstrahlen auf eine weitere (zweite) Anordnung von Mikrostrukturen strahlen. Die zweite Anordnung kann von der ersten Anordnung verschieden sein.
[A. 2] Das flächige Anzeigeelement kann eine größere flächige Oberfläche und eine schmalere Seitenfläche aufweisen. Die größere flächige Oberfläche kann die Vorder- oder die Rückseite bzw. die Deck- oder die Grundfläche des Anzeigeelements bilden. Das flächige Anzeigeelement kann zumindest zwei größere flächige Oberflächen aufweisen. Eine erste größere flächige Oberfläche kann die Vorderseite bzw. Deckfläche des Anzeigeelements bilden. Eine zweite größere flächige Oberfläche kann die Rückseite bzw. Grundfläche des Anzeigeelements bilden. Die größere flächige Oberfläche kann im Wesentlichen parallel zu dem flächigen Anzeigeelement ausgerichtet sein. Die Seitenfläche kann im Wesentlichen senkrecht zu dem flächigen Anzeigeelement ausgerichtet sein.
[A. 3] Die Projektionseinrichtung kann eingerichtet sein, die Lichtstrahlen in das transparente Feststoffmaterial im Wesentlichen parallel zu dem flächigen Anzeigeelement einzustrahlen. Die Projektionseinrichtung kann eingerichtet sein, die Lichtstrahlen über eine (schmalere) Seitenfläche in das transparente Feststoffmaterial einzustrahlen. Die Projektionseinrichtung kann eingerichtet sein, Lichtstrahlen einer digitalen / analogen anzuzeigenden Bild- und / oder Datendarstellung entsprechend einzustrahlen. Die Projektionseinrichtung kann eingerichtet sein, erste Lichtstrahlen einer ersten anzuzeigenden Bild- und / oder Datendarstellung entsprechend und zweite Lichtstrahlen einer zweiten anzuzeigenden Bild- und / oder Datendarstellung entsprechend in das transparente Feststoffmaterial einzustrahlen. Die zweite Bild- und / oder Datendarstellung kann eine Wiederholung der ersten Bild- und / oder Datendarstellung sein. Alternativ kann die zweite Bild- und / oder Datendarstellung von der ersten Bild- und / oder Datendarstellung verschieden sein. Lichtstrahlen beider Bild- und / oder Datendarstellungen können (in gleicher Weise) auf die(selbe) Anordnung von Mikrostrukturen gestrahlt werden. Der zeitliche Abstand der Einstrahlung der ersten anzuzeigenden Bild- und / oder Datendarstellung und der zweiten anzuzeigenden Bild- und / oder Datendarstellung kann die Bildwiederholungsrate charakterisieren. Die Bildwiederholungsrate kann zwischen 1 Hz und ∞ (unendlich) Hz liegen.
Die Projektionseinrichtung kann eingerichtet sein, alle Lichtstrahlen der anzuzeigenden Bild- und / oder Datendarstellung simultan einzustrahlen. Alternativ kann die Projektionseinrichtung eingerichtet sein, Lichtstrahlen der anzuzeigenden Bild- und / oder Datendarstellung nacheinander einzustrahlen. Ein einzelner Lichtstrahl kann hierbei einem einzelnen Element der Bild- und / oder Datendarstellung (z. B. einem Pixel des Bildes) entsprechen. Auf diese Weise können die Lichtstrahlen der anzuzeigenden Bild- und / oder Datendarstellung in abrasternder Weise eingestrahlt werden.
[A. 4] Der Anzeigebereich kann im Wesentlichen parallel zu dem flächigen Anzeigeelement angeordnet sein. Der Anzeigebereich kann in und / oder auf dem flächigen Anzeigeelement angeordnet sein. Insbesondere kann der Anzeigebereich parallel zu der größeren flächigen Oberfläche ausgerichtet sein. Der Anzeigebereich kann einen Teilbereich der größeren flächigen Oberfläche umfassen. Der Anzeigebereich kann innerhalb oder außerhalb des flächigen Anzeigeelements an die größere flächige Oberfläche angrenzend angeordnet sein. Der Anzeigebereich kann einen ersten und einen zweiten Anzeigebereich umfassen. Der erste und der zweite Anzeigebereich können voneinander separiert bzw. beabstandet sein. Der erste Anzeigebereich kann der ersten größeren flächigen Oberfläche und der zweite Anzeigebereich kann der zweiten größeren flächigen Oberfläche zugeordnet sein. Entsprechend kann der erste Anzeigebereich einen Teilbereich der Deckfläche des Anzeigeelements und / oder der zweite Anzeigebereich einen Teilbereich der Grundfläche des Anzeigeelements umfassen. Der erste Anzeigebereich kann innerhalb oder außerhalb des flächigen Anzeigeelements an die Deckfläche des Anzeigeelements angrenzend angeordnet sein. Der zweite Anzeigebereich kann innerhalb oder außerhalb des flächigen Anzeigeelements an die Grundfläche des Anzeigeelements angrenzend angeordnet sein.
[A. 5] Das transparente Feststoffmaterial kann eines aus der folgenden Gruppe oder eine Kombination aus mehreren daraus sein: Acrylglas, Silikatglas, Kristallglas oder Polyamid. Es können auch ein oder mehrere andere transparente Materialien für das transparente Feststoffmaterial vorgesehen sein. Beispielsweise können als transparentes Feststoffmaterial auch PLEXIGLASS und / oder TROGAMID bereitgestellt sein.
[A. 6] Die Anordnung von Mikrostrukturen kann in einer Ebene liegen. Die Ebene und das flächige Anzeigeelement können einen Winkel aufspannen. Die Ebene und die größere flächige Oberfläche können eine Schnittgerade bilden. Die Schnittgerade kann senkrecht zu den eingestrahlten Lichtstrahlen stehen. Die Mikrostrukturen können in regelmäßigen Abständen auf der Ebenen angeordnet sein. Der Abstand zwischen Mikrostrukturen entlang der Strahlungsrichtung der Projektionseinrichtung kann größer sein als der Abstand der Mikrostrukturen senkrecht hierzu. Die Ebene kann sich von der Vorderseite entlang einer Diagonalen in dem Anzeigeelement bis zur Rückseite erstrecken. Die Ebene und die Vorderseite können eine Schnittgerade bilden und die Ebene und die Rückseite können eine Schnittgerade bilden. Die Schnittgerade zwischen der Ebene und der entsprechenden Seite des Anzeigeelements kann eine gedachte Schnittgerade sein, die bei gedanklicher flächiger Erweiterung der entsprechenden Seite des Anzeigeelements entsteht. Die Schnittgerade zwischen der Ebene und der Vorderseite kann weiter von dem Projektor entfernt sein als die Schnittgerade zwischen der Ebene und der Rückseite. Die Anordnung von Mikrostrukturen kann von einer Fläche umfasst sein.
Die Fläche kann in der Ebene liegen. Die Fläche kann der Bereich der Ebene in dem Anzeigeelement sein. Die Fläche kann gleichmäßig mit Mikrostrukturen versehen sein. Die Fläche kann flächig Mikrostrukturen aufweisen. Ein Randbereich der Fläche kann frei von Mikrostrukturen sein. Alternativ kann die Fläche parallel zu dem Anzeigeelement ausgerichtet sein. Die Ebene kann alternativ parallel zu dem Anzeigeelement ausgerichtet sein.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Fläche bzw. die Ebene von einer Oberfläche (des Anzeigeelements), z. B. der größeren flächigen Oberfläche, umfasst ist. Die Anordnung von Mikrostrukturen kann auf oder unmittelbar unter der größeren flächigen Oberfläche angeordnet sein. Jede Mikrostruktur kann genau einem Bildabschnitt der Bild- und / oder Datendarstellung zugeordnet sein, z. B. einem Pixel des Bildes. Die Mikrostrukturen können auf einer gekrümmten Fläche angeordnet sein. Die Verbindungslinie zwischen jeder Mikrostruktur und der Projektionseinrichtung können frei von Mikrostrukturen sein. Bei senkrechter Betrachtung auf den Anzeigebereich können die Mikrostrukturen ein (regelmäßiges) Punktraster bilden. Ein regelmäßiges Punktraster kann ein Punktraster sein, bei dem die Mikrostrukturen auf den Knotenpunkten eines (gedachten) Quadratnetzes angeordnet sind.
Es können mehrere Anordnungen von Mikrostrukturen vorgesehen sein. Jede Anordnung von Mikrostrukturen kann je einer Projektionseinrichtung zugeordnet sein.
Die Anordnung von Mikrostrukturen kann die eingestrahlten Lichtstrahlen gerichtet in eine bestimmte Richtung reflektieren. Hierfür kann jede Mikrostruktur eine individuelle Ausrichtung aufweisen. Alle Ausrichtungen der Mikrostrukturen können paarweise voneinander verschiedenen sein. Die Mikrostrukturen können derart ausgerichtet sein, dass die von den Mikrostrukturen umgelenkten Lichtstrahlen einen gemeinsamen Schnittpunkt haben. De Schnittpunkt kann außerhalb des Anzeigeelements liegen.
Die Projektionseinrichtung kann eingerichtet sein, primäre Lichtstrahlen einer primären anzuzeigenden Bild- und / oder Datendarstellung entsprechend und sekundäre Lichtstrahlen einer sekundären anzuzeigenden Bild- und / oder Datendarstellung entsprechend in das transparente Feststoffmaterial einzustrahlen. Die primären Lichtstrahlen können sich in dem transparenten Feststoffmaterial zu einer ersten Anordnung von Mikrostrukturen ausbreiten und die sekundären zu einer zweiten Anordnung von Mikrostrukturen. Die primären Lichtstrahlen können an den Mikrostrukturen der ersten Anordnung zumindest teilweise umgelenkt werden, sodass die primäre Bild- und / oder Datendarstellung hierdurch in einen primären Anzeigebereich des flächigen Anzeigeelements projiziert wird. Die sekundären Lichtstrahlen können an den Mikrostrukturen der zweiten Anordnung zumindest teilweise umgelenkt werden, sodass die sekundäre Bild- und / oder Datendarstellung hierdurch in einen sekundären Anzeigebereich des flächigen Anzeigeelements projiziert wird. Der primäre und der sekundäre Anzeigebereich können der erste und der zweite Anzeigebereich sein. Beide Anzeigebereiche können Überschneidungsbereiche aufweisen. Der primäre und der sekundäre Anzeigebereich können voneinander verschieden oder nicht voneinander verschieden sein. Die erste und die zweite Anordnung können voneinander verschieden oder nicht voneinander verschieden sein.
Die Mikrostrukturen können reflektierend sein und eine Form aufweisen, die einfallendes Licht gebündelt reflektiert. Die Mikrostrukturen können beispielweise parabolspiegelartig gebildet sein.
[A. 7] Die Projektionseinrichtung kann einen LED-Laser, einen DPSS-Laser und / oder einen Gas-Laser aufweisen. Die Projektionseinrichtung kann ein Laserprojektor sein. Die Projektionseinrichtung kann ein Durchlicht- oder ein Auflichtprojektor sein. Die Projektionseinrichtung kann ein Videoprojektor sein, insbesondere ein Projektor mit DMD, LCoS oder LCD. Die Projektionseinrichtung kann mittels Ablenktechnik (z. B. Spiegeln) jede Mikrostruktur einzeln bestrahlen. Die Mikrostrukturen der Anordnungen von Mikrostrukturen können von der Projektionseinrichtung einzeln nacheinander bestrahlt werden, speziell in abrasternder Weise. Die Ablenktechnik kann nanoskalige Laserablenktechnik sein.
[A. 9] Die Anordnung von Mikrostrukturen kann mittels Lasergravur, Pressung, Ätzung und / oder dem Anbringen einer die Mikrostrukturen aufweisenden Folie bereitgestellt werden. Das Anzeigeelement kann für die Verwendung vorbereitet werden, indem innerhalb oder außerhalb des Materials reflektierende und / oder lichtbrechende Mikrostrukturen erzeugt werden. Die Form, die Winkel und die Anzahl der reflektierenden oder brechenden Mikrostrukturen können durch die intendierte Funktion der Anzeige bestimmt werden. Eine Methode zur Herstellung der reflektierenden oder lichtbrechenden Mikrostrukturen kann die Verwendung von Gravur-Lasern sein. Mittels der Gravur-Laser können die Mikrostrukturen erzeugt / graviert werden. Die Mikrostrukturen können mit sogenannter „subsurface“-Lasergravur erzeugt werden. Laser verschiedener Intensität und Frequenz können eingesetzt werden, um kontrolliert Mikrostrukturen (z. B in Form von Frakturen) innerhalb des Anzeigeelements zu erzeugen. Diese Frakturen können die Reflexions- bzw. Refraktionsflächen darstellen. Diese Frakturen können die Mikrostrukturen darstellen. Gemäß einer weiteren Methode können die Mikrostrukturen mittels einer physikalischen Vorlage in und / oder auf das Anzeigeelement kopiert werden. Beispielsweise kann eine Glasvorlage bereitgestellt werden, die z. B. in einer Form für ein Kunststoffmaterial verwendet werden kann, und die die erforderliche Struktur in das Anzeigeelement presst. In diesem Fall können die resultierenden Mikrostrukturen offen bleiben. Die Mikrostrukturen können frei liegen. Die Mikrostrukturen können zum Schutz und / oder zur Herstellung des Anzeigeelements mit mehreren Anordnungen von Mikrostrukturen mit lichtdurchlässigem oder transparentem Material bedeckt werden. Nach einer weiteren Möglichkeit können die Mikrostrukturen in das Anzeigeelement geätzt werden, insbesondere durch einen 3D-Ätzprozess.
Es kann ferner vorgesehen sein, eine Folie in und / oder auf dem Anzeigeelement bereitzustellen, welche die Mikrostrukturen aufweist. Die Mikrostrukturen der Folie können durch Pressung, Ätzung und / oder durch Gravur erzeugt werden.
Die Vorrichtung kann für ein transparentes Anzeigegerät oder Datenanzeigegerät vorgesehen sein. Für das Anzeigegerät, können die Mikrostrukturen überwiegend reflektierenden Charakter haben. Für das Datenanzeigegerät können die Mikrostrukturen überwiegend refraktiven oder streuenden Charakter haben.
In Verbindung mit dem Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zum Anzeigen einer Bild- und / oder Datendarstellung können die vorangehend im Zusammenhang mit der Vorrichtung zum Anzeigen einer Bild- und / oder Datendarstellung beschriebenen Ausgestaltungen entsprechend vorgesehen sein und vice versa.
Die in Verbindung mit der Vorrichtung und dem Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zum Anzeigen einer Bild- und / oder Datendarstellung vorangehend beschriebenen Ausgestaltungen können entsprechend für das Verfahren zum Anzeigen einer Bild- und / oder Datendarstellung und / oder das flächige Anzeigeelement für eine Vorrichtung zum Anzeigen einer Bild- und / oder Datendarstellung vorgesehen sein.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Im Folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf Figuren einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:

1 eine schematische seitliche Darstellung der Vorrichtung zum Anzeigen einer Bilddarstellung in einer ersten exemplarischen Ausführungsform;
2 eine schematische seitliche Darstellung der Vorrichtung zum Anzeigen einer Bilddarstellung in einer zweiten exemplarischen Ausführungsform;
3 eine schematische seitliche Darstellung der Vorrichtung zum Anzeigen einer Bilddarstellung in einer dritten exemplarischen Ausführungsform;
4 eine schematische Darstellung der Vorrichtung zum Anzeigen einer Bilddarstellung in einer Draufsicht;
5 eine schematische Darstellung des flächigen Anzeigeelements aus einem transparenten Feststoffmaterial; und
6 eine schematische Darstellung der Mikrostruktur in einer besonderen Ausführungsform.

1 bis 3 zeigen schematische Darstellungen der Vorrichtung zum Anzeigen einer Bilddarstellung von der Seite in verschiedenen exemplarischen Ausführungsformen.
Die 1 stellt ein flächiges Anzeigeelement 1, einer Anordnung 4 von Mikrostrukturen 9 und eine Projektionseinrichtung 2 dar. Die Produktionseinrichtung 2 strahlt Lichtstrahlen 3, dargestellt durch einen Pfeil, in das transparente Feststoffmaterial ein. Die Lichtstrahlen 3 verlaufen in dem transparenten Feststoffmaterial im Wesentlichen parallel zum flächigen Anzeigeelement 1. Ferner verlaufen die Lichtstrahlen 3 auch parallel zu der flächigen Oberfläche 6, 7 des Anzeigeelements 1. Die Lichtstrahlen 3 treffen auf die Anordnung 4 von Mikrostrukturen 9. Die Mikrostrukturen 9 sind gemäß der 1 in dem flächigen Anzeigeelement 1 angeordnet. In der exemplarischen Darstellung nach 1 strahlt die Projektionseinrichtung 2 alle Lichtstrahlen 3 einer anzuzeigenden Bilddarstellung gleichzeitig ein, d. h. die Bilddarstellung wird von der Projektionseinrichtung 2 flächig in das transparente Feststoffmaterial eingestrahlt. Die Projektionseinrichtung 2 der 1 kann beispielsweise ein konventioneller Videoprojektor sein. An den Mikrostrukturen 9 der Anordnung 4 werden die Lichtstrahlen 3 (zumindest teilweise) umgelenkt. Die Umlenkung kann durch nicht diffuse Reflexion, diffuse Reflexion, diffuse Transmission und / oder Refraktion stattfinden. Ein Teil der Lichtstrahlen 3 kann von den Mikrostrukturen 9 der Anordnung 4 nicht umgelenkt werden. Dieser Teil kann die Anordnung 4 ungehindert passieren. Ein anderer Teil der Lichtstrahlen 3 kann derart durch die Anordnung 4 diffus transmittiert werden, sodass die Bilddarstellung in den zweiten Anzeigebereich 5' projiziert wird. Ein weiterer Teil der Lichtstrahlen 3 kann von der Anordnung 4 (diffus) reflektiert werden, sodass die Bilddarstellung in den ersten Anzeigebereich 5 projiziert wird. Somit kann die Bilddarstellung sowohl durch die Vorderseite 7 als auch die Rückseite 6 des Anzeigeelements 1 aus dem Anzeigeelement 1 hinausgestrahlt werden. Für einen Betrachter 10 kann die Bilddarstellung daher sowohl von oben (Draufsicht) als auch von unten sichtbar sein. Durch die diffuse Reflexion bzw. Transmission ist die Bilddarstellung aus unterschiedlichen Betrachtungswinkeln erkennbar.
Wie die 1 zeigt die 2 ebenfalls eine schematische Darstellung des Anzeigeelements 1. Im Unterschied zu der Projektionseinrichtung 2, die in der 1 dargestellt ist, zeigt die Projektionseinrichtung 2 der 2 jedoch keine Projektionseinrichtung 2, die alle Lichtstrahlen einer anzuzeigenden Bilddarstellung flächig bzw. parallel in das transparente Feststoffmaterial einstrahlt, sondern eine Projektionseinrichtung 2, bei der die Lichtstrahlen 3 einer anzuzeigenden Bilddarstellung ausgehend von einer punktförmigen Lichtquelle ausgestrahlt und in das transparente Feststoffmaterial eingestrahlt werden. Die Projektionseinrichtung 2 der 2 kann ein Laserprojektor sein. Der Laserprojektor kann die Lichtstrahlen 3 einer anzuzeigenden Bilddarstellung entsprechend einzeln und bevorzugt hintereinander auf die Mikrostrukturen 9 einstrahlen. Jeder Lichtstrahl 3 kann dabei einem Teilausschnitt der Bilddarstellung zugeordnet sein, zum Beispiel einem Pixel der Bilddarstellung. Bei dieser Methode kann der Laserstrahl alle Mikrostrukturen 9 der Anordnung 4 abrastern. Insbesondere kann der Laserstrahl die Mikrostrukturen 9 der Anordnung 4 wiederholt abrastern. Auch auf diese Weise werden die Lichtstrahlen 3 aufgrund von Reflexion und oder Streuung zumindest teilweise umgelenkt, sodass die Bilddarstellung hierdurch in einen Anzeigebereich 5, 5' des Anzeigeelements 1 projiziert wird. Auch wenn hierbei gleichzeitig stets nur ein Lichtstrahl 3, d. h. ein Teilausschnitt der Bilddarstellung, auf die Anordnung 4 von Mikrostrukturen 9 gestrahlt und von dieser umgeleitet und somit in den Anzeigebereich projiziert wird, ist für den Betrachter 10 aufgrund einer hohen Rastergeschwindigkeit des Laserprojektors dennoch die gesamte Bilddarstellung 2 sichtbar. In der 2 sind exemplarisch nur solche Lichtstrahlen 3 illustriert, die von den Mikrostrukturen 9 gerichtet, d. h. nicht diffus, reflektiert worden sind. Die Mikrostrukturen 9 können so angeordnet sein, dass die Lichtstrahlen 3 in einem Schnittpunkt bzw. Brennpunkt zusammenlaufen. In der 2 haben der Schnittpunkt der Lichtstrahlen 3 und das Auge des Betrachters 10 die gleiche Position. Die Mikrostrukturen 9 können so ausgestaltet sein, dass diese (nur) gerichtet, d. h. nicht diffus reflektieren. In einer solchen Ausgestaltung ist die Bilddarstellung nur von einem bestimmten Betrachtungswinkel aus sichtbar.
Auch die 3 zeigt eine schematische Darstellung des Anzeigeelements 1. Im Unterschied zu den Darstellungen in 1 und 2 sind die Mikrostrukturen 9 jedoch nicht von dem transparenten Feststoffmaterial umschlossen, sondern befinden sich auf der Oberfläche des transparenten Feststoffmaterials. Auch bei dieser Ausgestaltungsvariante breiten sich die Lichtstrahlen 3, die von der Projektionseinrichtung 2 ausgestrahlt worden sind, in dem transparenten Feststoffmaterial zu der Anordnung 4 von Mikrostrukturen 9 hin aus. Ebenso wie in den 1 und 2 zeigt auch die 3, dass die Lichtstrahlen 3 an den Mikrostrukturen 9 umgelenkt werden, sodass die Bilddarstellung in einen Anzeigebereich 5 projiziert wird. Ferner ist illustriert, dass die in den Anzeigebereich 5 projizierte Bilddarstellung durch den Anzeigebereich 5 hindurch und zum Auge des Betrachters 10 propagiert. Wie in der 3 dargestellt, kann der Anzeigebereich 5 von der größeren flächigen Oberfläche 7 umfasst sein.
Die 4 zeigt schematisch eine Darstellung der Vorrichtung zum Anzeigen einer Bilddarstellung von oben, d. h. in einer Draufsicht. In der Draufsicht kann die Anordnung 4 von Mikrostrukturen 9 eine rechteckige Fläche bilden. Ferner können die Mikrostrukturen 9 der Anordnung 4 gleichmäßig ein Punktraster ausbilden. Die Mikrostrukturen 9 können die Pixel der in den Anzeigebereich 5 projizierten Bilddarstellung bilden. Die Mikrostrukturen 9 können so ausgerichtet sein, dass die umgelenkten, reflektierten Lichtstrahlen 3 einen gemeinsamen Schnittpunkt aufweisen. Die hierfür erforderliche Ausrichtung der Mikrostrukturen 9 ist in der 4 in einer Vergrößerung für drei exemplarische Mikrostrukturen 9a, 9b, 9c dargestellt.
In der 5 ist schematisch das flächige Anzeigeelement 1 aus einem transparenten Feststoffmaterial dargestellt. In der gezeigten Ausführungsform weist das flächige Anzeigeelement 1 eine tafelartige Form auf. Die Form kann quaderförmig sein. Wie in der 5 gezeigt, können die Mikrostrukturen 9 der Anordnung 4 in einer Ebene angeordnet sein. Die Ebene kann sowohl mit der Vorderseite 7 als auch mit der Rückseite 6 eine Schnittgerade bilden. Zumindest eine der Schnittgeraden kann senkrecht auf einer Seitenfläche 8 stehen. Die Ebene kann parallel zu einer Flächendiagonale einer längeren Seitenfläche 8a angeordnet sein. Die von der Projektionseinrichtung 2 eingestrahlten Lichtstrahlen 3 können über eine kürzere Seitenfläche 8b in das transparente Feststoffmaterial eingestrahlt werden. Die eingestrahlten Lichtstrahlen 3 können im Wesentlichen senkrecht auf der kürzeren Seitenfläche 8b stehen. Außerdem können die eingestrahlten Lichtstrahlen 3 im Wesentlichen parallel zu der längeren Seitenfläche 8a angeordnet sein.
Die 6 zeigt schematisch eine beispielhafte Ausführungsform einer Mikrostruktur 9'. Diese Mikrostruktur 9' kann eine annähernd parabolische Form haben. Außerdem kann diese Mikrostruktur 9' zumindest einen Teil des einfallenden Lichts 3 gerichtet, d. h. nicht diffus, reflektieren. Durch die parabolische Form kann das einfallende Licht gebündelt reflektiert werden. Dies kann die wahrgenommene Farbe des Bildabschnitts, der dieser Mikrostruktur 9' zugeordnet ist, erhöhen.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen sowie der Zeichnung offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der verschiedenen Ausführungen von Bedeutung sein.
Bezugszeichenliste

1: flächiges Anzeigeelement
2: Projektionseinrichtung
3: Lichtstrahlen
4: Anordnung von Mikrostrukturen
5: (erster) Anzeigebereich
5': (zweiter) Anzeigebereich
6: größere flächige Oberfläche bzw. Vorderseite bzw. Deckfläche
7: größere flächige Oberfläche bzw. Rückseite bzw. Grundfläche
8: Seitenfläche
8a: längere Seitenfläche
8b: kürzere Seitenfläche
9: Mikrostrukturen
9a-c: ausgerichtete Mikrostrukturen
10: Betrachter

Claims

Vorrichtung zum Anzeigen einer Bild- und / oder Datendarstellung, mit: - einem flächigen Anzeigeelement (1) aus einem transparenten Feststoffmaterial; - einer Anordnung (4) von Mikrostrukturen (9), die von dem transparenten Feststoffmaterial umfasst ist; und - eine Projektionseinrichtung (2), die in dem flächigen Anzeigeelement (1) angeordnet ist, und welche eingerichtet ist, Lichtstrahlen (3) einer anzuzeigenden Bild- und / oder Datendarstellung entsprechend in das transparente Feststoffmaterial einzustrahlen, derart, dass - sich die Lichtstrahlen (3) in dem transparenten Feststoffmaterial zu der Anordnung (4) von Mikrostrukturen (9) ausbreiten; und - die Lichtstrahlen (3) an den Mikrostrukturen (9) aufgrund von Reflexion und / oder Streuung zumindest teilweise umgelenkt werden, sodass die Bild- und / oder Datendarstellung hierdurch in einen Anzeigebereich (5, 5') des flächigen Anzeigeelements (1) projiziert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das flächige Anzeigeelement (1) eine größere flächige Oberfläche (6, 7) und eine schmalere Seitenfläche (8) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionseinrichtung (2) eingerichtet ist, die Lichtstrahlen (3) in das transparente Feststoffmaterial im Wesentlichen parallel zu dem flächigen Anzeigeelement (1) einzustrahlen.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anzeigebereich (5, 5') im Wesentlichen parallel zu dem flächigen Anzeigeelement (1) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das transparente Feststoffmaterial eines aus der folgenden Gruppe oder eine Kombination aus mehreren daraus ist: Acrylglas, Silikatglas, Kristallglas oder Polyamid.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung (4) von Mikrostrukturen (9) in einer Ebene liegt.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionseinrichtung (2) einen LED-Laser, einen DPSS-Laser und / oder einen Gas-Laser aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zum Anzeigen einer Bild- und / oder Datendarstellung, welches die folgenden Schritte aufweist: - Bereitstellen eines flächigen Anzeigeelements (1) aus einem transparenten Feststoffmaterial; - Ausbilden einer Anordnung (4) von Mikrostrukturen (9) in und / oder auf dem transparenten Feststoffmaterial; und - Bereitstellen einer Projektionseinrichtung (2), die in dem flächigen Anzeigeelement (1), angeordnet ist, und welche eingerichtet ist, Lichtstrahlen (3) einer anzuzeigenden Bild- und / oder Datendarstellung entsprechend in das transparente Feststoffmaterial einzustrahlen, derart, dass - sich die Lichtstrahlen (3) in dem transparenten Feststoffmaterial zu der Anordnung (4) von Mikrostrukturen (9) ausbreiten; und - die Lichtstrahlen (3) an den Mikrostrukturen (9) aufgrund von Reflexion und / oder Streuung zumindest teilweise umgelenkt werden, sodass die Bild- und / oder Datendarstellung hierdurch in einen Anzeigebereich (5, 5') des flächigen Anzeigeelements (1) projiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung (4) von Mikrostrukturen (9) mittels Lasergravur, Pressung, Ätzung und / oder dem Anbringen einer die Mikrostrukturen (9) aufweisenden Folie bereitgestellt wird.
Verfahren zum Anzeigen einer Bild- und / oder Datendarstellung, welches die folgenden Schritte aufweist: - Bereitstellen eines flächigen Anzeigeelements (1) aus einem transparenten Feststoffmaterial; - Bereitstellen einer Anordnung (4) von Mikrostrukturen (9), die von dem transparenten Feststoffmaterial umfasst ist; - Bereitstellen einer Projektionseinrichtung (2), die in dem flächigen Anzeigeelement (1), angeordnet ist; - Einstrahlen von Lichtstrahlen (3) einer anzuzeigenden Bild- und / oder Datendarstellung entsprechend in das transparente Feststoffmaterial mittels der Projektionseinrichtung (2), derart, dass sich die Lichtstrahlen (3) in dem transparenten Feststoffmaterial zu der Anordnung (4) von Mikrostrukturen (9) ausbreiten; und - zumindest teilweises Umlenken der Lichtstrahlen (3) aufgrund von Reflexion und / oder Streuung an den Mikrostrukturen (9), derart, dass die Bild- und / oder Datendarstellung hierdurch in einen Anzeigebereich (5, 5') des flächigen Anzeigeelements (1) projiziert wird.