DE102020107072A1 - Projektionsdisplay - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Projektionsdisplay (1), wobei das Projektionsdisplay (1) einen Träger (3, 403) umfasst, auf dem ein Projektionslinsenarray mit einer Mehrzahl von Projektionslinsen (11, 12, 13, 14, 411, 412, 413, 414, 415) angeordnet ist, wobei auf einer dem Projektionslinsenarray abgewandten Seite des Trägers (3, 403) ein LCD (4) mit einer Mehrzahl von Pixelclustern (41, 42, 43) angeordnet ist, wobei einem Pixelcluster (41, 42, 43) zumindest eine Projektionslinse (11, 12, 13) derart zugeordnet ist, dass sich die Projektionen der Pixelcluster (41, 42, 43) durch die Projektionslinsen (11, 12, 13) zu einem Gesamtbild überlagern.

Description

• Die Erfindung betrifft ein (integriertes) Projektionsdisplay sowie ein Verfahren zum Herstellen eines (integrierten) Projektionsdisplays. Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum Herstellen eines Projektionsdisplays umfassend einen (integrierten) Mikroprojektor, insbesondere einen (integrierten) Mikroprojektor, wie er beispielsweise aus der DE 10 2009 024 894 A1 (vgl. z.B. 1/2 gemäß der DE 10 2009 024 894 A1 ), der US 8 777 424 B2 (incorporated by reference in its entirety) bzw. der DE 10 2011 076 083 A1 (incorporated by reference in its entirety) bekannt ist.
• Die in der DE 10 2009 024 894 A1 vorgeschlagene Anordnung besteht aus einer regelmäßigen Anordnung mehrerer Feldlinsen, abzubildender identischer Strukturen und Projektionslinsen. Eine Lichtquelle beleuchtet ein Feldlinsenarray, in dessen unmittelbarer Nähe sich ein Array bildgebender Strukturen befindet. Das jeweilige zu projizierende Objekt (bildgebende Struktur) befindet sich in der Brennweite der zugeordneten Linse des Projektionslinsenarrays. Die korrespondierende Feldlinse befindet sich im Vergleich zum Abstand der Projektionslinse zum Objekt sehr nahe am Objekt, um eine Köhlersche Beleuchtung der Projektionslinse zu gewährleisten. Das Projektionslinsenarray gemäß der DE 10 2009 024 894 A1 (incorporated by reference in its entirety) bildet eine Überlagerung aller Einzelbilder auf einem Schirm ab. Durch das Verwenden von Mikrolinsen in einer regelmäßigen Anordnung als Projektionsobjektive in einer Vielkanalarchitektur ist es gemäß der DE 10 2009 024 894 A1 möglich, die Baulänge des Gesamtsystems gegenüber herkömmlichen Einkanalprojektoren gleicher Bildhelligkeit zu reduzieren. Während die geringe Baulänge des Mikroprojektors aus den Brennweiten der Linsen von nur wenigen Millimetern resultiert, sorgt die Objektflächenvervielfachung gemäß der DE 10 2009 024 894 A1 für eine proportionale Steigerung der Bildhelligkeit.
• Durch einen leicht verringerten Mittenabstand (Pitch) der Projektionslinsen gegenüber den bildgebenden Strukturen entsteht ein vom Arrayzentrum nach außen wachsender Versatz des jeweiligen Objekts und der entsprechenden Projektionsoptik. Die so entstehende leichte Verkippung der optischen Achsen äußerer Projektoren gegenüber der des Zentralkanals sorgt für eine Superposition der reellen Einzelabbildungen in einer endlichen Entfernung D auf die für die Projektion vorgesehene Projektionsfläche.
• Gemäß der DE 10 2009 024 894 A1 ergibt sich die Projektionsentfernung D des Mikroprojektors aus der Brennweite f der Projektionslinse, dem Mittenabstand der Projektionsoptiken P_PL und dem Mittenabstand der Bilder P_BL (vgl. 3 gemäß der DE 10 2009 024 894 A1 ): $$D=\frac{f*p_{PL}}{p_{BL}-p_{PL}}$$

  
• Die Vergrößerung M des Mikroprojektors folgt aus dem Verhältnis der Projektionsentfernung D zur Brennweite f der Projektionslinse: $$M=\frac{D}{f}=\frac{p_{PL}}{p_{BL}-p_{PL}}$$

  
• Das Projektionsdisplay generiert gemäß der DE 10 2009 024 894 A1 eine zweidimensionale Projektion auf eine Projektionsfläche, wobei gemäß der DE 10 2009 024 894 A1 identische Objekte projiziert werden. Durch die Superposition der Projektionen von Projektionslinsen mit Köhlerscher Beleuchtung erzielt der Mikroprojektor gemäß der DE 10 2009 024 894 A1 parallel zur Projektion die Homogenisierung der Lichtquelle.
• Der maximale Öffnungswinkel der Lichtquelle soll den Akzeptanzwinkel der Feldlinse, unter dem die Austrittspupille der Projektionslinse voll ausgeleuchtet wird, nicht überschreiten, da sonst gemäß der DE 10 2009 024 894 A1 dem eigentlichen Bild benachbarte Störbilder entstehen können. Als Beleuchtung können gemäß der DE 10 2009 024 894 A1 z.B. sehr flache Einheiten, ähnlich den Hinterleuchtungen von transmittiven Displays ( US 2008/0310160 A1 ), mit angepassten Auskoppelstrukturen verwendet werden. Der Akzeptanzwinkel peripherer Einzelprojektoren des Mikroprojektors wird gemäß der vorgenannten DE 10 2009 024 894 A1 durch die telezentrische Abstrahlcharakteristik der Quelle im Vergleich zum zentralen Projektorkanal eingeschränkt. Eine zusätzliche makroskopische Feldlinse z.B. in Form einer dünnen Fresnellinse kann gemäß der DE 10 2009 024 894 A1 diese Telezentrie aufheben und somit gemäß der DE 10 2009 024 894 A1 die Gesamthelligkeit der Projektion weiter steigern ( 4 gemäß der DE 10 2009 024 894 A1 ).
• Das Aufbringen geeigneter lichtführender Elemente, z.B. Konzentratoren, als Teil des Feldlinsenarrays kann gemäß der DE 10 2009 024 894 A1 die Totzonen zwischen den Feldlinsen ausblenden und somit den Füllfaktor erheblich steigern (5 gemäß der DE 10 2009 024 894 A1 ). Das Verwenden von sogenannten „gechirpten“ Linsenarrays, also Linsenarrays mit über das Array variablen Parametern (z.B. unterschiedliche Brennweiten der Projektionslinsen über das Array bzw. unterschiedliche Brennweiten tangential und sagittal durch Ausbildung als elliptische Linsen), kann eine Korrektur des Defokus und des Astigmatismus der peripheren Projektionsoptiken erzielen.
• Um den Einfluss der Verzeichnung sowohl des Einzelkanals als auch der Superposition aller abbildenden Kanäle zu unterdrücken ist gemäß der DE 10 2009 024 894 A1 eine kanalweise Vorverzerrung der bildgebenden Strukturen möglich. Die Verwendung von kurzbrennweitigen Mikrolinsen ist gemäß der DE 10 2009 024 894 A1 mit einer Einschränkung der übertragbaren Informationen verbunden. Die darstellbare Bildauflösung wird gemäß der DE 10 2009 024 894 A1 durch die Überlagerung von Aberrationen und Beugungseffekten begrenzt. Eine Steigerung der Gesamtinformationsübertragung ist gemäß der DE 10 2009 024 894 A1 durch Segmentierung des Projektionsbildes und Zuweisen definierter Gesichtsfeldbereiche an Gruppen von Einzelprojektoren in einer verschränkten Anordnung innerhalb eines Mikroprojektors möglich (vgl. 6/7 gemäß der DE 10 2009 024 894 A1 ).
• Eine Vollfarbprojektion wird gemäß der DE 10 2009 024 894 A1 durch Verschachteln von drei Array-Projektionsdisplays gemäß der vorgenannten DE 10 2009 024 894 A1 , von denen jedes einen Grundfarbanteil des zu projizierenden Bildes in Form von identischen Objektstrukturen darstellt, ermöglicht (vgl.
• 8/9 gemäß der DE 10 2009 024 894 A1 ). Weiter besteht gemäß der DE 10 2009 024 894 A1 die Möglichkeit der kanalweisen Farbfehlerkorrektur, welche im Vergleich zu herkömmlichen einkanaligen Projektionssystemen mit komplexen achromatisierten mehrlinsigen Projektionsobjektiven eine drastische Vereinfachung der Projektionsoptik darstellt. Wird die Objektstruktur durch einen digitalen Bildgeber generiert, der als Bildinhalt ein Array identischer Bilder in variablem Pitch zeigt, ermöglicht der Mikroprojektor die Darstellung dynamischer Bildinhalte.
• Durch elektronischen Versatz der Einzelbilder auf dem Bildgeber kann gemäß der DE 10 2009 024 894 A1 die Projektionsdistanz ohne mechanische Komponenten geregelt werden (s.o. Formel für den Projektionsabstand D). In Kombination mit einer Abstandsmessung zur Projektionsfläche kann gemäß der DE 10 2009 024 894 A1 somit innerhalb eines Regelkreises die Projektionsdistanz elektronisch nachgeführt werden. Der Bildgeber kann gemäß der DE 10 2009 024 894 A1 z.B. ein transmittives LCD-Display (vgl. 10 gemäß der DE 10 2009 024 894 A1 ) sein.
• Es ist Aufgabe der Erfindung, ein kostengünstiges und/oder besonders geeignetes Projektionsdisplay zur Projektion veränderbarer Bilder anzugeben.
• Vorgenannte Aufgabe wird durch ein Projektionsdisplay gelöst, insbesondere das eines oder mehrere der im Zusammenhang mit einem vorgenannten Mikroprojektor bzw. Projektionsdisplay genannten Merkmale umfasst, wobei das Projektionsdisplay einen Träger umfasst, auf dem (mittelbar oder unmittelbar) ein Projektionslinsenarray mit einer Mehrzahl von Projektionslinsen angeordnet ist, wobei auf einer dem Projektionslinsenarray abgewandten Seite des Trägers ein LCD angeordnet ist, wobei ein Pixelcluster des LCDs eine zeitvariante/einstellbare Objektstruktur bildet, die zumindest einer Projektionslinse derart zugeordnet ist, dass sich die Projektionen (einer Gruppe) der Pixelcluster des LCDs durch die Projektionslinsen zu einem Gesamtbild überlagern, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass der Abstand zwischen einer Projektionslinse und dem zugeordneten Pixelcluster der Brennweite der jeweiligen Projektionslinsen entspricht, und wobei insbesondere vorgesehen ist, dass auf dem LCD eine Beleuchtungsschicht zur Beleuchtung des LCDs bzw. der Projektionslinsen angeordnet ist. So kann zum Beispiel vor einem Kraftfahrzeug ein Pfeil projiziert werden, der entweder nach links oder nach rechts zeigt, je nachdem wie die Objekte, die abgebildet werden, angesteuert werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass sich das Projektionsmuster und damit die Ansteuerung der Pixelcluster in Abhängigkeit des Schlüssels bzw. Zündschlüssels eines Kraftfahrzeuges einstellen lässt. D.h. der Benutzer des einen Schlüssels erhält eine andere Projektion als der Benutzer eines anderen Schlüssels.
• Eine LCD im Sinne dieser Offenbarung umfasst insbesondere 9 Pixelcluster, insbesondere zumindest 12 Pixelcluster, insbesondere zumindest 16 Pixelcluster, insbesondere zumindest 20 Pixelcluster, insbesondere zumindest 25 Pixelcluster, insbesondere zumindest 36 Pixelcluster, insbesondere zumindest 49 Pixelcluster, insbesondere zumindest 64 Pixelcluster, insbesondere zumindest 81 Pixelcluster, insbesondere zumindest 100 Pixelcluster. Ein Pixelcluster im Sinne dieser Offenbarung umfasst beispielsweise zwischen 1000 und 10000 Pixel des LCD. Ein LCD im Sinne dieser Offenbarung ist insbesondere eine Schicht, mittels der pixelweise die Transparenz zwischen nichttransparent und transparent gewechselt werden kann. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Pixel der LCD, die nicht einem Pixelcluster zugeordnet sind, lichtundurchlässig eingestellt sind. LCD im Sinne dieser Offenbarung ist insbesondere ein Liquid Crystal Display. Eine LCD im Sinne dieser Offenbarung kann jedoch auch ein Lcos sein. Eine LCD im Sinne dieser Offenbarung steht insbesondere für eine ansteuerbare Matrix, deren Pixel einen transparenten und einen nichttransparenten Zustand annehmen können, je nachdem wie sie angesteuert werden. Eine LCD im Sinne dieser Offenbarung kann auch ein Lcos sein.
• Eine „Beleuchtungsschicht“ im Sinne dieser Offenbarung kann beispielsweise eine im vorgenannten Stand der Technik erwähnte Anordnung von Feldlinsen bzw. Feldlinsenarray umfassen. In diesen kann Licht eingekoppelt werden.
• Eine Beleuchtungsschicht im Sinne der Erfindung ist insbesondere ein Flächenstrahler bzw. insbesondere ein gerichteter Flächenstrahler. Eine Beleuchtungsschicht im Sinne der Erfindung ist oder umfasst insbesondere eine LED-Schicht bzw. eine OLED-Schicht. Eine Beleuchtungsschicht im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine gerichtete Schicht, eine gerichtete LED bzw. eine gerichtete OLED. Eine geeignete Schicht ist zum Beispiel in der WO 2008/121414 A1 (incorporated by reference in its entirety) offenbart. So kann zum Beispiel eine Beleuchtungsschicht im Sinne der Erfindung die Schichten 303, 302 und 301 der WO 2008/121414 A1 bzw. entsprechende Schichten umfassen.
• Eine Beleuchtungsschicht im Sinne der Erfindung umfasst insbesondere eine transparente Elektrode und eine, insbesondere reflektierende, Elektrode. Zwischen der transparenten Elektrode und der, insbesondere reflektierenden, Elektrode ist insbesondere eine Licht emittierende Schicht angeordnet, die einen ersten Bereich, umfassend ein (insbesondere organisches) emittierendes Material und einen zweiten Bereich, umfassend ein Niedrig-Index-Material, das einen Brechungsindex aufweist, der kleiner ist als der Brechungsindex des (organischen) emittierenden Materials, wobei der zweite Bereich benachbart (alternierend) zu dem ersten Bereich angeordnet ist. In vorteilhafter Ausgestaltung weist das Niedrig-Index-Material einen Brechungsindex von 1.0 bis 3.0 auf. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist das Niedrig-Index-Material einen Brechungsindex von 1.0 bis 1.5 auf.
• In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung bildet das Niedrig-Index-Material ein Gitter, das in einer Ebene parallel zu der transparenten Elektrode und/oder zu der reflektierenden Elektrode ausgerichtet ist. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Gitter mit einer Periodizität ausgelegt, die größer als die Wellenlänge von Licht ist.
• In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der zweite Bereich neben bzw. benachbart zu dem ersten Bereich, insbesondere mehrfach wiederholend (alternierend), angeordnet.
• Der zweite Bereich ist vorteilhafterweise neben bzw. benachbart zu dem ersten Bereich, insbesondere mehrfach wiederholend, angeordnet. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung bildet das Niedrig-Index-Material ein, insbesondere regelmäßiges oder unregelmäßiges, Gitter, das in einer Ebene parallel zu der transparenten Elektrode und/oder zu der reflektierenden Elektrode ausgerichtet ist. Das Gitter kann periodisch aber auch unregelmäßig bzw. alternierend ausgestaltet sein. So kann das Gitter zum Beispiel unregelmäßig ausgestaltet sein beispielsweise wie es in 2b, 3b oder 4b der WO 2012/028809 A1 offenbart ist. Es kann vorgesehen sein, dass der Abstand zwischen dem Niedrig-Index-Material in eine Richtung verlaufend abnimmt bzw., dass die Breite des ersten Bereichs (mit dem (insbesondere organischen) Licht emittierenden Material) zunimmt. Es kann vorgesehen sein, dass die Lichtleistung der lichtemittierenden Schicht in eine Richtung abnimmt, z.B. durch Verringerung der Schichtdicke der Licht emittierenden Schicht in eine Richtung, ggf. in Verbindung mit einer oder mehreren der hierin genannten Maßnahmen. Dies soll insbesondere dem Ausgleich der Beleuchtungsstärke dienen, wenn das Projektionsdisplay auf eine schräge Oberfläche gerichtet ist, die Projektionsfläche somit schräg ist. Dabei soll insbesondere eine Verzerrung der Projektion durch eine schiefe Oberfläche durch eine stärkere Lichtemission kompensiert oder zumindest zum Teil kompensiert werden.
• In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Periodizität nicht größer als das fünffache der Breite der Gitterlinien. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Periodizität nicht größer als das Vierfache der Breite der Gitterlinien. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung beträgt die mittlere Breite des ersten Bereichs nicht mehr als das Fünffache, insbesondere nicht mehr als das Vierfache, insbesondere nicht mehr als das Dreifache, der mittleren Breite des zweiten Bereichs. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Periodizität nicht größer als das Dreifache der Breite der Gitterlinien. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Periodizität bzw. Periode oder der mittlere Abstand zwischen Gitterlinien nicht größer als das Dreifache oder nicht größer als das Vierfache oder nicht größer als das Fünffache der, insbesondere mittleren, Breite der Gitterlinien. Der Abstand bzw. der mittlere Abstand verläuft im Sinne der Erfindung insbesondere in einer Ebene parallel zur transparenten Elektrode und zu der reflektierenden Elektrode ausgerichtet ist.
• In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung besteht das Niedrig-Index-Material aus Aerogel, Teflon, gradiertes/gestuftes Dünnschicht SiO₂, gradierte/gestufte Dünnschicht TiO₂ und/oder Lagen von SiO₂ Nano-Stäbchen. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Niedrig-Index-Material Aerogel, Teflon, gradiertes/gestuftes Dünnschicht SiO₂, gradierte/gestufte Dünnschicht TiO₂ und/oder Lagen von SiO₂ Nano-Stäbchen.
• Zur Lösung der Aufgabe wird zudem vorgeschlagen, insbesondere Einzellinsen des Projektionsdisplays, insbesondere eines Projektionsdisplays mit einem oder mehreren der vorgenannten Merkmale, (mittels eines 3D Druck-Verfahrens bzw. mittels eines Druckverfahrens, z.B. 3D-Inkjet-Druck) zu drucken.
• Es wird insbesondere mit einer Hybrid-Polymer-„Tinte“ gedruckt. Als Ausgangsmaterial der Tinte sind insbesondere anorganisch-organische Hybridpolymere, sog. Ormocere, vorgesehen. Diese werden je nach Randbedingungen des Druckverfahrens mit einem Lösemittel oder anderen Verdünnern (z.B. sogenannten Reaktiverdünnern) gemischt, um die Viskosität der Tinte einzustellen. Es werden insbesondere mehrere Tröpfchen auf eine Stelle zum Aufbau eines Tropfens (=Mikrolinse nach Aushärtung), der aus mehreren Tröpfchen besteht bzw. mehrere Tröpfchen aufweist, gedruckt. In der Terminologie dieser Offenbarung ist ein Tröpfchen eine Portion Tinte, die einen Druckkopf verlässt. Ein Tropfen ist das Volumen von Tinte, das sich auf einem Träger, wie einem Substrat oder einem beschichteten Substrat, aufbaut, wenn mehrere Tröpfchen auf eine Stelle gedruckt werden. Geeignete Druckverfahren offenbart zum Beispiel der Artikel W. Royall Cox, Ting Chen, Donald J. Hayes, Michael E. Grove: „Low-cost fiber collimation for MOEMS switches by ink-jet printing", MOEMS and Miniaturized Systems II, M. Edward Motamedi, Rolf Göring, Editors, Proceedings of SPIE Vol. 4561 (2001), S. 93 - 101. Dabei ist es vorteilhafterweise vorgesehen, dass sich die Tropfen bzw. die aus den Tropfen gebildeten Mikrolinsen (anders als in der DE 10 2009 024 894 A1 ) nicht berühren.
• Es ist insbesondere vorgesehen, dass die durch die Tröpfchen aufgebauten Mikrolinsen individuell gestaltet werden. D.h. insbesondere, dass sich zumindest zwei, jedoch vorteilhafterweise mehrere Mikrolinsen (z.B. eines Mikroprojektors bzw. eines Projektionsdisplays), voneinander unterscheiden. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass sich korrespondierende Mikrolinsen von unterschiedlichen Mikroprojektoren einer Charge unterscheiden. So kann zum Beispiel die Mikrolinse mit den Koordinaten i,j (i-te Spalte von links, darin j-te Projektionslinse von oben) eines ersten Mikroprojektors bzw. eines Projektionsdisplays (einer Charge) aus einer anderen Anzahl von Tröpfchen gebildet sein als eine Mikrolinse mit den Koordinaten i,j eines zweiten Mikroprojektors bzw. eines Projektionsdisplays (der Charge). Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Anzahl der Tröpfchen für eine Mikrolinse individuell angesteuert bzw. ausgewählt bzw. errechnet bzw. bestimmt wird. Der Ausdruck Mikrolinse bezieht sich auf Projektionslinsen oder auf Projektionslinsen und Feldlinsen.
• In einer Ausgestaltung wird ein Substrat (die Begriffe „Substrat“ und „Träger“ werden in dieser Offenbarung synonym verwendet) bereitgestellt. Auf das Substrat wird direkt oder indirekt die LCD aufgebracht. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Seite des Substrats mit dem LCD (=abzubildende identische Struktur) und/oder deren abgewandten Seite des Substrats beschichtet wird. Derartige Beschichtungen werden zum Beispiel in der DE 10 2013 021 795 A1 und der WO99/19900 vorgeschlagen. Wie zum Beispiel in der WO99/19900 (incorporated by reference in its entirety), der US 2006/0158482 A1 (incorporated by reference in its entirety) oder der WO 2004/070438 A1 (incorporated by reference in its entirety) kann vorgesehen sein, anstelle einer durchgängigen Beschichtung Beschichtungsinseln vorzusehen. Es kann vorgesehen sein, dass sich zumindest zwei Beschichtungsinseln in ihrem Material und/oder in ihrer Geometrie (insbesondere ihrem Durchmesser) unterscheiden. Ein geeignetes Material wird insbesondere so gewählt, dass es durch die Benetzungseigenschaften des gewählten Materials für die Beschichtungsinsel den Aufbau einer gewünschten Mikrolinse bzw. eines gewünschten Tropfens gewährleistet. Einzelheiten zum Einstellen der Form eines Tropfens bzw. einer entsprechenden Mikrolinse kann „Handbook of Optical Systems - Volume 1: Fundamentals of Technical Optics", Herbert Gross, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2005, ISBN-13 978-3-40377-6 (incorporated by reference in its entirety) entnommen werden (siehe auch WO99/19900 und WO 2004/070438 A1 ). Die Größe bzw. die Form der Mikrolinse bzw. des Tropfens wird durch die Anzahl der Tröpfchen (sowie ggf. durch die Benetzungseigenschaften (der Tinte und des Lösemittelgehalts) eingestellt. Es ist vorteilhafterweise vorgesehen, den Träger zu erwärmen. Details können zum Beispiel dem Artikel Y. Sung et al., Journal of Biomedical Optics 20 (2015) (incorporated by reference in its entirety) entnommen werden.
• Es ist insbesondere vorgesehen, dass der Tropfen (=Mikrolinse) direkt oder später nach Aufbringen der gewünschten Anzahl von Tröpfchen belichtet wird, zum Beispiel durch UV-Strahlung. Auf diese Weise wird eine Aushärtung erreicht. Das beschriebene Verfahren wird vorteilhafterweise auf beiden Seiten des Substrats angewandt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass nur die Projektionslinsen, nicht jedoch die Feldlinsen, gedruckt werden. Es kann ein hybrides Verfahren vorgesehen sein, bei dem die Feldlinsen (z. B. durch UV-Molding) geprägt werden und die Projektionslinsen gedruckt werden.
• Eine Mikrolinse im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine Linse, deren Durchmesser kleiner ist als 1 mm. Drucken auf der Stelle bzw. auf einer Stelle soll im Sinne der Erfindung insbesondere umfassen, dass exakt an die Stelle gedruckt wird oder, dass zumindest in dem Bereich gedruckt wird, indem die Mikrolinse entstehen soll. Eine Charge von Mikroprojektoren bzw. Projektionsdisplays im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine Menge von Mikroprojektoren bzw. Projektionsdisplays, die aus einem Wafer gefertigt werden. Eine Charge von Mikroprojektoren bzw. Projektionsdisplays kann im Sinne der Erfindung auch eine Menge von Mikroprojektoren sein, die aus Wafern einer Wafercharge gefertigt werden.
• Der Ausdruck „integriert“ bedeutet im Sinne der Erfindung insbesondere „zu einer Einheit zusammengefasst“.
• Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum Herstellen eines Projektionsdisplays und/oder eines Mikroprojektors (bzw. eines Projektionsdisplays und/oder eines Mikroprojektors gemäß einem oder mehreren der vorgenannten bzw. der eingangs genannten Merkmale) mit einem Träger, auf dem mittelbar oder unmittelbar ein Projektionslinsenarray mit einer Mehrzahl von Projektionslinsen vorgesehen und/oder angeordnet ist und/oder werden, oder mit einem Träger, in dem Projektionslinsen bzw. ein Projektionslinsenarray (zum Beispiel durch Blankpressen eines Gobs) ausgeformt sind bzw. ist und/oder werden bzw. wird, wobei auf einer dem Projektionslinsenarray abgewandten Seite des Trägers Objektstrukturen entsprechend Sollobjektstrukturen vorgesehen sind oder werden, wobei einer Objektstruktur zumindest eine Projektionslinse derart zugeordnet ist, dass sich die Projektionen der Objektstrukturen durch die Projektionslinsen, insbesondere auf einer Projektionsfläche, zu einem Gesamtbild überlagern, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die Brennweite einer Projektionslinse dem Abstand zu einer korrespondierenden Objektstruktur und/oder einer Sollbrennweite entspricht, wobei Sollparameter (einer Sollobjektstruktur) der Sollobjektstrukturen durch Optimierung einer Abbildungsgüte(funktion) ermittelt werden.
• Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass eine Köhlersche Beleuchtung der Projektionslinse nicht erfolgt, bzw. dass eine Gewährleistung einer Köhlersche Beleuchtung der Projektionslinse nicht erfolgt bzw. nicht vorgesehen ist, bzw. dass nicht vorgesehen ist, eine Köhlersche Beleuchtung der Projektionslinse zu gewährleisten
• Eine Abbildungsgüte im Sinne dieser Offenbarung ist insbesondere die Schärfe der Abbildung bzw. die Qualität der Überlagerung der einzelnen Projektionen.
• Der Träger besteht vorteilhafterweise aus (für Licht im sichtbaren Bereich) transparentem Material. Transparentes Material ist im Sinne der Erfindung insbesondere Glas. Transparentes Material ist im Sinne der Erfindung insbesondere anorganisches Glas. Transparentes Material ist im Sinne der Erfindung insbesondere Silikatglas. Transparentes Material ist im Sinne der Erfindung insbesondere Glas, wie es in der PCT/EP2008/010136 beschrieben ist. Glas im Sinne der Erfindung umfasst insbesondere
  0,2 bis 2 Gew.-% Al₂O₃,
  0,1 bis 1 Gew.-% Li₂O,
  0,3, insbesondere 0,4, bis 1,5 Gew.-% Sb₂O₃,
  60 bis 75 Gew.-% SiO₂,
  3 bis 12 Gew.-% Na₂O,
  3 bis 12 Gew.-% K₂O und
  3 bis 12 Gew.-% CaO.
• Die Projektionslinsen bestehen aus dem gleichen Material, wenn Projektionslinsen und Träger einstückig geformt sind. Träger und Projektionslinsen können auch aus unterschiedlichen Materialien bestehen, beispielsweise indem Projektionslinsen auf dem Träger gedruckt sind oder aus einer Schicht auf dem Träger geprägt werden.
• Es ist insbesondere vorgesehen, dass eine Projektionslinse und eine Objektstruktur einen optischen Kanal bilden. Ein Projektionsdisplay und/oder ein Mikroprojektor kann/können zum Beispiel zumindest 25 optische Kanäle, zumindest 36 optische Kanäle, zumindest 49 optische Kanäle, zumindest 64 optische Kanäle, zumindest 80 optische Kanäle oder zumindest 100 optische Kanäle umfassen.
• In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sollparameter eine Verschiebung der Sollobjektstruktur oder der Sollobjektstrukturen in einer X-Richtung und/oder eine Verschiebung der Sollobjektstruktur oder der Sollobjektstrukturen in eine Y-Richtung umfassen.
• Eine X-Richtung im Sinne dieser Offenbarung ist insbesondere eine Richtung in der Ebene der Oberfläche des Trägers bzw. der Objektstrukturen. Eine Y-Richtung im Sinne dieser Offenbarung ist insbesondere eine Richtung in der Ebene der Oberfläche des Trägers bzw. der Objektstrukturen sowie orthogonal zur X-Richtung oder eine Komponente umfassend, die orthogonal zur X-Richtung ist.
• In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sollparameter eine Skalierung (Vergrößerung oder Verkleinerung) der Sollobjektstruktur oder der Sollobjektstrukturen in X-Richtung und/oder eine Skalierung (Vergrößerung oder Verkleinerung) der Sollobjektstruktur oder der Sollobjektstrukturen in Y-Richtung umfassen.
• In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sollbrennweite ein Optimierungsparameter der Abbildungsgüte ist. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Projektionslinsen mit einer Brennweite entsprechend ihrer Sollbrennweite gefertigt, insbesondere ausgeformt oder gedruckt, werden.
• In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Sollverkippung einer optischen Achse einer Projektionslinse gegenüber einer Orthogonalen einer Objektstruktur in X-Richtung und/oder eine Sollverkippung einer optischen Achse einer Projektionslinse gegenüber einer Orthogonalen einer Objektstruktur in Y-Richtung ein Optimierungsparameter der Abbildungsgüte ist. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Projektionslinsen mit einer Verkippung entsprechend ihrer Sollverkippung gefertigt, insbesondere ausgeformt, werden.
• In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Objektstrukturen entsprechend den ermittelten Sollparametern bzw. Sollobjektstrukturen hergestellt bzw. auf den Träger mittelbar/unmittelbar aufgetragen bzw. aufgebracht werden.
• In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Objektstrukturen zeitvariant bzw. als LCD ausgestaltet sind. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Objektstrukturen mittels einer Steuerung entsprechend den ermittelten Sollparametern bzw. Sollobjektstrukturen eingestellt oder voreingestellt werden. Dabei kann eine Objektstruktur ein entsprechend angesteuerter Pixelcluster sein.
• In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Optimierung in Abhängigkeit von der Geometrie der Projektionsfläche erfolgt.
• In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zur Optimierung ein genetischer Algorithmus verwendet wird. Genetische Algorithmen bzw. deren Implementierung können der Matlab-Optimierungs-Toolbox entnommen werden.
• Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen:
• 1 einen prinzipiellen Aufbau eines Projektionsdisplays,
• 2 eine beispielhafte Zuordnung von Pixelclustern zu Projektionslinsen,
• 3 ein Ausführungsbeispiel zur Auswahl von Pixeln für einen Pixelcluster eines LCD eines Mikroprojektors,
• 4 ein Ausführungsbeispiel für eine Ansteuerung eines Projektionsdisplays,
• 5 ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zum Herstellen eine Mikroprojektors bzw. eines Projektionsdisplays,
• 6 ein Ausführungsbeispiel für einen Optimierungsalgorithmus zur Ermittlung optimaler Prozessparameter, insbesondere für Objektstrukturen,
• 7 ein Ausführungsbeispiel für ein Projektionsdisplay bzw. einen Mikrolinsenarray und
• 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Projektionsdisplay bzw. einen Mikrolinsenarray.
• 1 zeigt einen prinzipiellen Aufbau eines Projektionsdisplays 1. Das Projektionsdisplay 1 umfasst einen Mikroprojektor 100 sowie eine Lichtquelle 5 zur Beleuchtung des Mikroprojektors 100. Der Mikroprojektor 100 umfasst ein Substrat 3 bzw. einen Träger, auf dem eine Beschichtungslage angeordnet sein kann. Auf der Beschichtungslage oder auf dem Substrat 3 direkt ist eine Projektionslinsenlage angeordnet. Auf dem Substrat 3 gemäß 1 sind Beschichtungsinseln 21, 22, 23, 24 angeordnet. Auf den Beschichtungsinseln 21, 22, 23, 24 wiederum sind Mikrolinsen 11, 12, 13, 14, insbesondere aus Hybrid-Polymer, angeordnet. Die Projektionslinsen 11, 12, 13, 14 sind Teil eines Projektionslinsenarrays. Zwischen den Beschichtungsinseln 21, 22, 23, 24 ist eine hydrophobe Schicht 25 angeordnet. Auf der der Projektionslinsenlage abgewandten Seite des Substrats 3 ist ein LCD 4 zur Erzeugung abzubildender Objektstrukturen angeordnet. Auf dem LCD 4 ist optional eine Beschichtungslage und auf dieser wiederum eine Feldlinsenlage angeordnet. Die Feldlinsenlage kann auch direkt auf dem LCD 4 angeordnet sein.
• Die Projektionslinse 11 bildet den Pixelcluster 41 ab, die Projektionslinse 12 bildet den Pixelcluster 42 ab, und die Projektionslinse 13 bildet den Pixelcluster 43 ab. In diesem Sinne bilden die Projektionslinse 11 und der Pixelcluster 41 einen optischen Kanal, die Projektionslinse 12 und der Pixelcluster 42 einen optischen Kanal, die Projektionslinse 13 und der Pixelcluster 43 einen optischen Kanal.
• Es ist vorgesehen, dass die Pixel eines Pixelclusters 41, 42, 43 bzw. deren Offset, Korrekturvorsatz bzw. „Verschiebung“ zumindest für einen Teil der Mikroprojektoren bzw. Projektionsdisplays einer Charge eingestellt werden. Dabei werden die Pixel des LCD 4, die Pixelcluster 41, 42, 43 bilden, ausgewählt. Dabei werden die Pixelcluster quasi „verschoben“ (durch Austausch einiger bereits für ein Pixelcluster 41, 42, 43 zu verwendenden Pixel des LCD 4). Dabei wird, wie in 3 dargestellt, mittels eines optischen Kanals ein Testbild eines Pixelclusters 41 auf eine Projektionsfläche 65 projiziert, wie dies durch die strichpunktierte Linie angedeutet ist. Es wird ein weiterer Pixelcluster 42 derart angesteuert, dass auch dieser das Testbild auf die Projektionsfläche 65 projiziert, wie dies durch die gestrichelte Linie angedeutet ist. Die Projektion wird von einer Kamera 61 aufgenommen und einer Auswerteeinheit bzw. Mustererkennung 62 zugeführt. Die Auswerteeinheit bzw. Mustererkennung 62 detektiert dabei Projektionsfehler und führt das Ergebnis einem Korrekturmodul 63 zu. Das Korrekturmodul 63 „verschiebt“ den Pixelcluster 42 in geeigneter Weise solange, bis die Auswertung bzw. Mustererkennung 62 keinen Fehler mehr erkennt. Die entsprechende „Verschiebung“ bzw. der entsprechende Offset wird in einem Speicher 81 abgelegt. Auf diese Weise werden auch die übrigen Pixelcluster 43 bzw. ein Teil der übrigen Pixelcluster durch geeignete Auswahl der Pixel des LCD 4 „positioniert“. Es kann auch vorgesehen sein, dass eine Mehrzahl oder alle Pixelcluster 41, 42, 43 gleichzeitig in ihrer Lage optimiert werden. Dabei ist in vorteilhafter Ausgestaltung in dem Korrekturmodul 63 ein genetischer Algorithmus implementiert. Mittels der im Speicher 81 gespeicherten Werte steuert eine Projektionssteuerung 80 das Projektionsdisplay 1 an, wie dies in 4 dargestellt ist.
• 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zum Herstellen eines Mikroprojektors bzw. eines entsprechenden Projektionsdisplays, wobei zunächst in einem Schritt 101 eine Architektur ausgewählt wird. Beispielhaft kommt vorgenannte Architektur in Frage sowie Architekturen, wie sie nachfolgend beschrieben werden.
• Dem Schritt 101 folgt ein Schritt 102, in dem die gewählte Architektur eines Mikroprojektors bzw. eines entsprechenden Projektionsdisplays in ein Modell unter Festlegung bzw. Wahl der zu optimieren Optimierungsparameter abgebildet wird. Die folgenden Parameter können entweder Optimierungsparameter sein, also Parameter, in Abhängigkeit derer das Optimierungskriterium optimiert wird, oder Nebenbedingungen, denen feste Werte zugeordnet werden, also letztendlich Teile dessen, was vorgenannt als Architektur bezeichnet wird:
1. i) Verschiebung einer Sollobjektstruktur oder einer Objektstruktur in einer X-Richtung
2. ii) Verschiebung einer Sollobjektstruktur oder einer Objektstruktur in einer Y -Richtung
3. iii) Skalierung (Vergrößerung oder Verkleinerung) einer Sollobjektstruktur oder einer Objektstruktur in einer X-Richtung
4. iv) Skalierung (Vergrößerung oder Verkleinerung) einer Sollobjektstruktur oder einer Objektstruktur in einer Y-Richtung
5. v) Sollverkippung oder Verkippung einer optischen Achse einer Projektionslinse gegenüber einer Orthogonalen einer Objektstruktur in X-Richtung
6. vi) Sollverkippung oder Verkippung einer optischen Achse einer Projektionslinse gegenüber einer Orthogonalen einer Objektstruktur in Y-Richtung
7. vii) alternativ zu v) und vi) feste Kopplung der Verkippung entsprechend einem konkaven oder parabolischen Zusammenhang, d.h. Optimierung der Parameter zur Bestimmung einer konkaven oder parabolischen Funktion
8. viii) Skalierung (Verlängerung oder Verkürzung) einer Sollbrennweite (entweder gleiche bzw. im Festzusammenhang stehende oder unterschiedliche bzw. unabhängig voneinander zu optimierende Brennweiten tangential und sagittal) einer Projektionslinse oder einer Brennweite (entweder gleiche bzw. im Festzusammenhang stehende oder unterschiedliche bzw. unabhängig voneinander zu optimierende Brennweiten tangential und sagittal) einer Projektionslinse
9. ix) Kollimationsgrad des Lichts zur Beleuchtung der Objektstrukturen (für die Objektstrukturen gemeinsam oder für jede Objektstruktur individuell)
• Es ist insbesondere vorgesehen, dass i) und ii) bzw. i), ii), iii) und iv) Optimierungsparameter sind.
• Dem Schritt 102 folgt ein Schritt 103, in dem Startparameter beispielsweise für die Sollwerte der Objektstrukturen festgelegt werden. Diesem Schritt 103 folgt ein Schritt 104, in dem die Simulation auf der Basis des gewählten Modells erfolgt.
• Die Simulation kann beispielhaft mittels genetischer Algorithmen erfolgen, wie nachfolgend in 6 erläutert wird. Dabei bezeichnet Bezugszeichen 202 das gewählte Modell für ein Projektionsdisplay bzw. einen Mikroprojektor. Diesem Modell werden die Startparameter 201 zugeführt. Dabei wird das Modell pro Iterationsschritt von einer Mehrzahl von Werten derselben physikalischen Größe durchlaufen, was zu einer Mehrzahl 203 von Simulationsergebnissen führt. Diese werden mittels eines Bewertungsverfahrens 204, wie beispielsweise einer Mustererkennung oder einem Algorithmus zur Ermittlung der Schärfe, bewertet. Als Ergebnis werden in Bezug auf ihre Qualität des Abbildungsergebnisses gewertete Parameter 205 in einen genetischen Algorithmus 206 gegeben. Dieser erzeugt (mutierte) Nachkommen 207 der Parameter 205 als neue Parameter, wobei sich die Anzahl der Nachkommen 207 nach der Qualität der Optimierung mit den jeweiligen Parameter, die den jeweiligen Nachkommen 207 zu Grunde liegen, richtet.
• Nach Abschluss des Optimierungsprozesses folgt dem Schritt 104 eine Abfrage 105, ob das Ergebnis der Optimierung ausreichend bzw. den gewünschten Standard erfüllend bzw. den gewünschten Vorgaben der Abbildungsgüte genügend ist. Ist das Ergebnis der Optimierung im vorgenannten Sinne nicht in Ordnung bzw. nicht ausreichend, so folgt der Abfrage 105 wiederum der Schritt 101, wobei eine neue Architektur gewählt wird. Ist jedoch das Ergebnis der Simulation ausreichend, so wird in einem der Abfrage 105 folgenden Schritt 106 der Mikrolinsenarray bzw. das Projektionsdisplay entsprechend den gewählten Nebenbedingungen in Form von der gewählten Architektur sowie die optimalen Prozessparameter für die Objektstrukturen und gegebenenfalls für die Brennweite der Projektionslinsen gewählt. Anhand dieser ermittelten Daten wird dann der Mikroprojektor bzw. das entsprechende Projektionsdisplay hergestellt bzw. angesteuert.
• Die Lichtquelle 5 des Produktionsdisplays 1 kann zum Beispiel eine LED Schicht sein oder eine gerichtete LED Schicht, wie sie zum Beispiel in der WO2018/210549A1 offenbart ist. Sie kann jedoch auch eine LED Anordnung innerhalb eines Halb-Ellipsoiden oder eines Viertel-Ellipsoiden sein. Somit kann die Lichtquelle 5 einen (parabolischen) Reflektor in verkleinerter Form aufweisen, wie er bei Scheinwerfern eingesetzt wird oder zum Einsatz kommt in einer alternativen Ausgestaltung einer Beleuchtungseinrichtung 5. Dabei ist eine Lichtquelle vorgesehen, die beispielsweise wie eine Laserdiode eine elliptische Strahlenintensitätsverteilung aufweist. Diese wird durch eine Linse zu einem weitestgehend homogenen kollimierten Strahlenbündel geformt, dessen Intensitätsverteilung optional ein Hutprofil ergibt.
• In einem abgewandelten Ausführungsbeispiel ist der Lichtquelle ein Taper einer optischen Faseroptik nachgeordnet, dem wiederum ein bzw. der Mikroprojektor 100 nachgeordnet ist. D.h. zwischen der Lichtquelle und dem Mikroprojektor 100 ist ein Taper angeordnet, sodass das Linsensystem kleiner ausgestaltet werden kann. Geeignete faseroptische Taper können von Schott Nordamerika bezogen werden.
• Eine weitere alternative Ausgestaltung für die Lichtquelle 5 zeigt unter anderem 1 der EP 2284436 B1 sowie die entsprechende Beschreibung.
• 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Projektionsdisplays. Die darin verwendeten Projektionslinsen (auch in Verbindung mit den dazwischen liegenden Schichten) können anstelle der Projektionslinsen gemäß 1 verwendet werden. Dabei wird bzw. ist auf einem Träger 303 eine Metallmaske 308 mit Aussparungen aufgebracht, wobei auf der Metallmaske 308 wiederum eine hydrophobe Beschichtung aufgebracht ist. In den Aussparungen der Metallmaske 308 bzw. der hydrophoben Beschichtung 335 sind Projektionslinsen 311, 312, 313 und 314 gedruckt. Auf der den Projektionslinsen 311, 312, 313 und 314 abgewandten Seite des Trägers 303 sind in den Aussparungen einer reflektierenden Metallmaske 304 Objektstrukturen 341, 342, 343 und 344 aufgebracht. Über der Metallmaske 304 bzw. den Objektstrukturen 341, 342, 343 und 344 ist eine transparente Elektrodenschicht, z.B. 306, z.B. aus ITO aufgebracht. Die Gegenelektrode bildet eine Metallschicht 307, wobei zwischen der Metallschicht 307 und der transparenten Elektrode 306 eine lichtemittierende Schicht 305 angeordnet ist.
• In weiterer alternativer bzw. bevorzugter Ausgestaltung können - wie in 8 dargestellt - die Projektionslinsen und das Substrat gemäß 1 durch ein einstückiges (aus einem Gob) gepresstes Glasteil ersetzt werden, das das Substrat bzw. den Träger 403 und die Projektionslinsen 411, 412, 413, 414, 415 einstückig vereint. Zudem sind die Projektionslinsen 411, 412, 413, 414, 415 einer konkaven Kontur bzw. einer parabolischen Kontur folgend zueinander angeordnet. Aufgrund dieser Anordnung ist beispielsweise die optische Achse 4140 der Projektionslinsen 414 gegenüber der Orthogonalen 4440 der Objektstruktur 444 (siehe unten) verkippt. Auf einer der den Projektionslinsen 411, 412, 413, 414, 415 abgewandten Seite des Trägers 403 ist eine der Metallmaske 304 entsprechende Metallmaske 404 angeordnet, wobei diese Aussparungen aufweist, in denen Objektstrukturen 441, 442, 443, 444 und 445 angeordnet sind. Über den Objektstrukturen ist eine Beleuchtungsschicht 405 angeordnet, die entsprechend den vorgenannten Beleuchtungsschichten ausgestattet sein kann. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Beleuchtungsschicht 405 eine transparente Elektrode 306, eine Beleuchtungsschicht 305 und eine reflektierende Rückelektrode 307 aufweist. Als alternatives Beleuchtungsmittel kommt zudem ein optisches Element in Frage, wie es die US 8998435 B2 offenbart.
• Die Internetseite
  www.cine4home.de/knowhow/LED_LASER_UHP/Projektor_Laser_LED_UHP.ht m#31 zeigt die Funktionsweise LCoS. Wo immer der Begriff LCD in dieser Offenbarung verwendet wird, kann dies sowohl LCD im klassischen Sinne als auch LCoS bedeuten. Sofern nichts anders erwähnt ist, soll vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass LCD als Synonym für LCoS oder LCD im Sinne dieser Offenbarung verwendet wird. Dabei sind jedoch funktionsbedingt in Bezug auf die Lichtquelle die funktionellen Abweichungen gemäß der zweiten Grafik der Internetseite
  www.cine4home.de/knowhow/LED_LASER_UHP/Projektor_Laser_LED_UHP.ht m#31 vorzunehmen. Ansonsten können die vorgenannten Ausführungsbeispiele einer Lichtquelle auch auf LCoS übertragen werden. Insbesondere ist das unter Bezugnahme auf 3 beschriebene Optimierungsverfahren entsprechend auf LCoS anwendbar.
• Durch das Verwenden von Mikrolinsen in einer regelmäßigen Anordnung als Projektionsobjektive in einer Vielkanalarchitektur sei es gemäß der
  DE 10 2009 024 894 A1 möglich, die Baulänge des Gesamtsystems gegenüber herkömmlichen Einkanalprojektoren gleicher Bildhelligkeit zu reduzieren. Gemäß der Lehre der DE 10 2009 024 894 A1 ist jedoch eine zusätzliche optische kanalübergreifende Feldlinse vorgesehen bzw. notwendig. Die vorliegende Erfindung kann auf eine derartige Feldlinse verzichten, sodass sich gegenüber dem bekannten System eine tatsächliche erhebliche Reduzierung der Baulänge erreichen lässt.
• Das beschriebene Verfahren kann für jeden Mikroprojektor bzw. Projektionsdisplay einer Charge oder einer Gruppe von Projektionsdisplays angewendet werden. Vorteilhafterweise wird es jedoch nur für ein Projektionsdisplay stellvertretend für eine bestimmte Gruppe von Projektionsdisplays angewandt. So kann z.B. vorgesehen sein, dass das beschriebene Verfahren für jedes hundertste Projektionsdisplay durchgeführt wird. Es kann auch vorgesehen sein, dass das beschriebene Verfahren für ein Projektionsdisplay einer Charge oder eines Wavers, auf den bzw. mittels dem eine Mehrzahl von Projektionsdisplays bzw. Mikroprojektoren hergestellt werden, angewendet wird.
• Das beschriebene Verfahren erlaubt es, die Fertigungstoleranzen in Bezug auf sich gegenüberliegenden Schichten zu senken. Dadurch werden auch die Kosten für die Herstellung entsprechender Mikroprojektoren gesenkt. Zudem ist es möglich, dynamische Bilder hoher Qualität zu generieren bzw. zu projizieren.
• In dem Speicher 81 kann auch ein Kennfeld von Offsets bzw. „Verschiebungen“ hinterlegt bzw. gespeichert werden. Ein solches Kennfeld kann z.B. dazu dienen, verschiedene Einbauwinkel zu berücksichtigen, wobei aus einem Einbauwinkel ein bestimmter Set „Verschiebungen“ ausgewählt wird. So kann beispielsweise das gleiche Projektionssystem für verschiedene Fahrzeuge genutzt werden. Auch ein Einsatz im After-Market-Bereich ist auf diese Weise ermöglicht.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• DE 102009024894 A1 [0001, 0002, 0004, 0006, 0007, 0008, 0009, 0010, 0011, 0012, 0025, 0062]
• US 8777424 B2 [0001]
• DE 102011076083 A1 [0001]
• US 2008/0310160 A1 [0007]
• WO 2008/121414 A1 [0017]
• WO 2012/028809 A1 [0021]
• DE 102013021795 A1 [0027]
• WO 9919900 [0027]
• US 2006/0158482 A1 [0027]
• WO 2004/070438 A1 [0027]
• WO 2018/210549 A1 [0056]
• EP 2284436 B1 [0058]
• US 8998435 B2 [0060]
• Zitierte Nicht-Patentliteratur
• W. Royall Cox, Ting Chen, Donald J. Hayes, Michael E. Grove: „Low-cost fiber collimation for MOEMS switches by ink-jet printing“, MOEMS and Miniaturized Systems II, M. Edward Motamedi, Rolf Göring, Editors, Proceedings of SPIE Vol. 4561 (2001), S. 93 - 101 [0025]
• „Handbook of Optical Systems - Volume 1: Fundamentals of Technical Optics“, Herbert Gross, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2005, ISBN-13 978-3-40377-6 (incorporated by reference in its entirety) [0027]
• Y. Sung et al., Journal of Biomedical Optics 20 (2015) [0027]

Claims (14)

1. Projektionsdisplay (1) mit einem Träger (3), auf dem mittelbar oder unmittelbar ein Projektionslinsenarray mit einer Mehrzahl von Projektionslinsen (11, 12, 13, 14) angeordnet ist, wobei auf einer dem Projektionslinsenarray abgewandten Seite des Trägers (3) eine Pixelmatrix (4), deren, insbesondere einzeln, ansteuerbare Pixel einen transparenten und einen nichttransparenten Zustand annehmen können mit einer Mehrzahl von, insbesondere im Wesentlichen identisch oder gruppenweise identisch, angesteuerten Pixelclustern (41, 42, 43) angeordnet ist, wobei einem Pixelcluster (41, 42, 43) zumindest eine Projektionslinse (11, 12, 13) derart zugeordnet ist, dass sich die Projektionen der Pixelcluster (41, 42, 43) durch die Projektionslinsen (11, 12, 13) zu einem Gesamtbild überlagern, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass der Abstand zwischen einer Projektionslinse (11, 12, 13) und einer Pixelmatrix (4) bzw. einem korrespondierenden Pixelcluster (41, 42, 43) der Brennweite der jeweiligen Projektionslinse (11, 12, 13) entspricht.
2. Verfahren zum Herstellen eines Projektionsdisplays (1) mit einem Träger (3), auf dem mittelbar oder unmittelbar ein Projektionslinsenarray mit einer Mehrzahl von Projektionslinsen (11, 12, 13, 14) angeordnet ist, wobei auf einer dem Projektionslinsenarray abgewandten Seite des Trägers (3) Objektstrukturen angeordnet sind oder werden, wobei einer Objektstruktur zumindest eine Projektionslinse (11, 12, 13, 14) derart zugeordnet ist, dass sich die Projektionen der Objektstrukturen durch die Projektionslinsen (11, 12, 13, 14) zu einem Gesamtbild überlagern, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass der Abstand zwischen einer Projektionslinse (11, 12, 13, 14) und der LCD (4) bzw. einer korrespondierenden Objektstruktur der Brennweite der jeweiligen Projektionslinse (11, 12, 13, 14) entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass die Objektstrukturen in Abhängigkeit der Pixelcluster (41, 42, 43) des Projektionsdisplays (1) gemäß Anspruch 1 ausgestaltet bzw. gewählt bzw. implementiert werden.
3. Verfahren zum Herstellen eines Projektionsdisplays (1) und/oder eines Mikroprojektors (100) mit einem Träger (3), auf dem mittelbar oder unmittelbar ein Projektionslinsenarray mit einer Mehrzahl von Projektionslinsen (11, 12, 13, 14) vorgesehen und/oder angeordnet ist und/oder werden, oder mit einem Träger (403), in dem Projektionslinsen (411, 412, 413, 414, 415) bzw. ein Projektionslinsenarray (zum Beispiel durch Blankpressen eines Gobs) ausgeformt sind bzw. ist und/oder werden bzw. wird, wobei auf einer dem Projektionslinsenarray abgewandten Seite des Trägers (3, 403) Objektstrukturen entsprechend Sollobjektstrukturen vorgesehen sind oder werden, wobei einer Objektstruktur zumindest eine Projektionslinse derart zugeordnet ist, dass sich die Projektionen der Objektstrukturen durch die Projektionslinsen, insbesondere auf einer Projektionsfläche, zu einem Gesamtbild überlagern, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die Brennweite einer Projektionslinse dem Abstand zu einer korrespondierenden Objektstruktur und/oder einer Sollbrennweite entspricht, wobei Sollparameter (einer Sollobjektstruktur) der Sollobjektstrukturen durch Optimierung einer Abbildungsgüte(funktion) ermittelt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollparameter eine Verschiebung der Sollobjektstruktur oder der Sollobjektstrukturen in einer X-Richtung und/oder eine Verschiebung der Sollobjektstruktur oder der Sollobjektstrukturen in eine Y-Richtung umfassen.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollparameter eine Skalierung (Vergrößerung oder Verkleinerung) der Sollobjektstruktur oder der Sollobjektstrukturen in X-Richtung und/oder eine Skalierung (Vergrößerung oder Verkleinerung) der Sollobjektstruktur oder der Sollobjektstrukturen in Y-Richtung umfassen.
6. Verfahren nach Anspruch 3, 4 oder 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Sollbrennweite ein Optimierungsparameter der Abbildungsgüte ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionslinsen (11, 12, 13, 14, 411, 412, 413, 414, 415) mit einer Brennweite entsprechend ihrer Sollbrennweite gefertigt, insbesondere ausgeformt oder gedruckt, werden.
8. Verfahren nach Anspruch 3, 4, 5, 6 oder 7 dadurch gekennzeichnet, dass eine Sollverkippung einer optischen Achse einer Projektionslinse (411, 412, 413, 414, 415) gegenüber einer Orthogonalen einer Objektstruktur in X-Richtung und/oder eine Sollverkippung einer optischen Achse einer Projektionslinse (411, 412, 413, 414, 415) gegenüber einer Orthogonalen einer Objektstruktur in Y-Richtung ein Optimierungsparameter der Abbildungsgüte ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionslinsen (411, 412, 413, 414, 415) mit einer Verkippung entsprechend ihrer Sollverkippung gefertigt, insbesondere ausgeformt, werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Objektstrukturen entsprechend den ermittelten Sollparametern bzw. Sollobjektstrukturen hergestellt bzw. auf den Träger (3, 403) mittelbar/unmittelbar aufgetragen bzw. aufgebracht werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Objektstrukturen zeitvariant bzw. als LCD ausgestaltet sind.
12. Verfahren nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass die Objektstrukturen mittels einer Steuerung entsprechend den ermittelten Sollparametern bzw. Sollobjektstrukturen eingestellt oder voreingestellt werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass die Optimierung in Abhängigkeit der Geometrie der Projektionsfläche erfolgt.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 13 dadurch gekennzeichnet, dass zur Optimierung ein genetischer Algorithmus verwendet wird.

Images