DE202014011385U1

DE202014011385U1 - Bildschirm zur sicheren Darstellung von Informationen

Info

Publication number: DE202014011385U1
Application number: DE202014011385.8U
Authority: DE
Original assignee: Secco GmbH; SiOptica GmbH
Current assignee: 3D Global Holding GmbH
Priority date: 2013-04-30
Filing date: 2014-04-04
Publication date: 2019-12-12
Anticipated expiration: 2024-04-05
Also published as: US9898951B2; WO2014177342A1; US20160071448A1; TW201506878A; EP2992526A1; TWI571843B

Abstract

Bildschirm, umfassend- ein Hintergrundraster (1) mit einer ersten Art von Licht abstrahlenden Hintergrundrasterelementen (2) und einer zweiten Art von Licht abstrahlenden oder lichtundurchlässigen Hintergrundrasterelementen (3),- ein dem Hintergrundraster (1) aus Richtung eines Betrachters vorgeordnetes Vordergrundraster (4) mit vollständig lichtdurchlässigen Vordergrundrasterelementen (5) und Licht abschwächenden Vordergrundrasterelementen (6),- wobei das Vordergrundraster (4) in einem vorgegebenen Abstand zum Hintergrundraster (1) angeordnet ist sowie in einer vorgegebenen lateralen Position senkrecht zum Abstand am Hintergrundraster (1) ausgerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass- in mindestens einem Vordergrundbereich des Vordergrundrasters (4) die vollständig lichtdurchlässigen Vordergrundrasterelemente (5) und die Licht abschwächenden Vordergrundrasterelemente (6) stochastisch in einem Verhältnis von etwa 50:50 verteilt sind und diese Verteilung als Schlüssel für eine Kodierung des Hintergrundrasters (1) dient,- eine Grundkodierung des Hintergrundrasters (1) als invertierte Verteilung der lichtdurchlässigen Vordergrundrasterelemente (5) und Licht abschwächenden Vordergrundrasterelemente (6) in mindestens einem dem Vordergrundbereich entsprechenden Hintergrundbereich definiert ist, so dass Licht abschwächende Vordergrundrasterelemente (6) zu der ersten Art von Licht abstrahlenden Hintergrundrasterelementen (2) und vollständig Licht durchlässige Vordergrundrasterelemente (5) zu der zweiten Art von Licht abstrahlenden oder lichtundurchlässigen Hintergrundrasterelementen (3) korrespondieren,- in mindestens einem ausgewählten Gebiet (7), welches eine Information festlegt, in dem mindestens einen Hintergrundbereich die Verteilung von lichtundurchlässigen Hintergrundrasterelementen (3) und Licht abstrahlenden Hintergrundrasterelementen (2) als Kodierung der Information gegenüber der Grundkodierung mindestens teilweise invertiert ist,- wobei die lateralen Abmessungen der Vordergrundrasterelemente (5, 6), der Abstand und die laterale Position des Vordergrundrasters (4) in Bezug auf das Hintergrundraster (1) so aufeinander abgestimmt sind, dass ein auf das Vordergrundraster (4) blickender Betrachter die kodierte Information aufgrund eines Kontrast- und/oder Farbunterschiedes gegenüber solchen Gebieten des Hintergrundrasters (1), die grundkodiert sind, nur aus einer Blickrichtung oder einem Blickwinkelbereich von bis zu ± 50° um die Blickrichtung entschlüsselt wahrnimmt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Bildschirm, welcher ein Hintergrundraster mit einer ersten Art von Licht abstrahlenden Hintergrundrasterelementen und einer zweiten Art von Licht abstrahlenden oder lichtundurchlässigen Hintergrundrasterelementen, wobei sich das von der zweiten Art von Hintergrundrasterelementen abgestrahlte Licht in mindestens einer Eigenschaft von dem von der ersten Art von Hintergrundrasterelementen abgestrahltem Licht unterscheidet, umfasst, sowie ein Vordergrundraster mit vollständig lichtdurchlässigen und Licht abschwächenden Vordergrundrasterelementen. Das Vordergrundraster ist dem Hintergrundraster aus Richtung eines Betrachters vorgeordnet. Es ist dabei in einem vorgegebenen Abstand zum Hintergrundraster angeordnet und insbesondere in einer vorgegebenen lateralen Position senkrecht zum Abstand am Hintergrundraster ausgerichtet. Bezeichnet man die Ebene senkrecht zu diesem Abstand als x-y-Ebene, so erfolgt die Ausrichtung in x- als auch in y-Richtung.
Sofern von der zweiten Art von Hintergrundrasterelementen ebenfalls Licht abgestrahlt wird und diese nicht lichtundurchlässig sind, kann als Eigenschaft, in welcher sich das von erster und zweiter Art von Hintergrundrasterelementen abgestrahlte Licht unterscheidet, beispielsweise die Farbe oder die Helligkeit, oder aber auch die Polarisation verwendet werden. Auch können mehrere Eigenschaften gleichzeitig verschieden sein.
Dabei ist der Ausdruck „Licht abstrahlend“ in Bezug auf die Hintergrundrasterelemente so zu verstehen, dass damit zum einen solche Elemente gemeint sind, die selbstleuchtend sind, oder aber auch solche, die das Licht reflektieren oder transmittieren. In Frage kommen beispielsweise LC-Displays, Displays, die aus organischen LED aufgebaut sind (OLED), gedruckte Bildinhalte, transmissive, d.h. durchscheinende Bildinhalte, Feldemissions-Bildschirme (FED), oberflächenleitende Elektronen-Emitter-Bildschirme (SED), vakuumfluoreszierende Bildschirme (VFD), um nur einige Beispiele zu nennen. Anstelle eines Bildschirms mit in der Regel aktiver Beleuchtung können auch beispielsweise auf eine transparente Folie gedruckte Raster verwendet werden, wobei das für das Hintergrundraster verwendete Material auch intransparent ausgestaltet sein kann, wenn Umgebungslicht für die Beleuchtung verwendet wird. Vorzugsweise sind die Bildschirme flach. Lichtundurchlässige Hintergrundrasterelemente können beispielsweise gedruckte Punkte in irgendeiner Farbe sein, ein Licht abstrahlendes Hintergrundrasterelement ist in der Regel ein Pixel oder Subpixel eines Flachbildschirms eines der o.g. Typen. Die vollständig lichtdurchlässigen Vordergrundrasterelemente lassen dabei das von hinten kommende Licht nahezu ungehindert durch, sind also für die verwendeten Wellenlängen vollständig transparent, wobei jedoch darunter auch eine Lichtabschwächung von bis zu 10% oder - materialbedingt - etwas mehr durch Streuung oder Absorption an Materialverunreinigungen umfasst sind. Bei weitergehenden Abschwächungen bis hin zur vollständigen Intransparenz wird das Vordergrundrasterelement als Licht abschwächend bezeichnet. Die Abschwächung kann beispielsweise durch Streuung, d.h. ungerichtete Ablenkung, oder Absorption erfolgen, aber auch durch gezielte Ablenkung wie Reflexion oder Beugung. Die Vordergrundrasterelemente können dabei auch farbselektiv sein, d.h. transparent für jeweils nur einen kleinen Wellenlängenbereich.
Während in den letzten Jahren bei der Entwicklung von Flüssigkristallbildschirmen (LCD) wesentliche Anstrengungen darauf konzentriert wurden, den Sehwinkel für Betrachter zu vergrößern, so dass Betrachter aus einem möglichst großen Blickwinkelbereich das Bild in möglichst ebenso guter Qualität wahrnehmen können, wie bei direkter Draufsicht, und dabei auch - insbesondere im Hinblick auf Fernseh- und Computerbildschirme - große Fortschritte erzielt worden sind, gibt es oft Situationen, bei denen ein sehr großer Blickwinkelbereich von Nachteil ist, beispielsweise bei der Eingabe von Geheimzahlen auf Bildschirmen von Bankautomaten. Zunehmend werden auch Applikationen für mobile Geräte wie Tablet-PCs oder Mobiltelefone und auch Notebooks verfügbar, mit denen Bankgeschäfte erledigt werden können, oder andere, persönliche Angaben oder sensible Daten angezeigt werden. Insofern ist für die Benutzer solcher Geräte eine Kontrolle des Blickwinkels notwendig, um beispielsweise zu verhindern, dass sensible Daten von beliebigen Dritten wahrgenommen werden können, die sich in dem Blickwinkelbereich aufhalten. Andererseits ist es für eine Vielzahl von anderen Anwendungen, beispielsweise für das Betrachten von stehenden oder bewegten Bildern in der Regel das Ziel, einen möglichst großen Betrachtungswinkel zu haben. Dabei ist es jedoch wünschenswert, für all diese Anwendungen, sensible oder weniger sensible, den gleichen Bildschirm zu verwenden, nicht zuletzt um Kosten zu sparen. Auch bei Bankautomaten oder PIN-Eingabegeräten im Kassenbereich von Geschäften muss nicht für die ganze Zeit der Bildwinkelbereich auf den jeweiligen, davor stehenden Nutzer eingeengt sein, vielmehr kann in den Pausen, in denen das Gerät nicht benutzt wird, der Bildschirm zur Darstellung anderer Informationen oder von Werbung verwendet werden, die von möglichst vielen Personen eingesehen werden soll.
Insofern ist es also wünschenswert, ein- und dasselbe Gerät sowohl für sensible Vorgänge, bei denen ein enger Blickwinkelbereich notwendig ist, als auch für weniger sensible Anwendungen, bei denen ein möglichst weiter Blickwinkelbereich gewünscht ist, zu verwenden, nicht zuletzt, um den Eigentümern der Geräte Kosten zu ersparen.
Im Stand der Technik existieren dazu verschiedene Ansätze, die jedoch einige Nachteile aufweisen.
So sind seit Langem Zusatzfolien bekannt, die auf Mikro-Lamellen basieren. Diese wurden bereits für kleine, mobile Bildschirme eingesetzt, um deren optischen Datenschutz zu verbessern. Allerdings sind solche Folien nicht zwischen einem engen und einem weiten Blickwinkelbereich umschaltbar, vielmehr ist ein händisches Auflegen und Entfernen erforderlich. Auch müssen die Folien getrennt vom Bildschirm transportiert werden, wenn sie für die jeweilige Applikation nicht benötigt werden.
In der US 6,765,550 wird ein verbesserter, auf Mikro-Lamellen basierender Sichtschutz beschrieben. Die Mikro-Lamellen sind hier schaltbar. Hier ist jedoch die Handhabung des Filters, der jeweils mechanisch, d.h. von Hand angebaut oder entfernt werden muss, nachteilig. Zudem ist der Lichtverlust im geschützten Modus sehr hoch, so dass dieser Sichtschutz in Umgebungen mit hoher Helligkeit kaum eingesetzt werden kann.
In der US 5,993,940 wird der Einsatz einer Folie beschrieben, die auf ihrer Oberfläche gleichmäßig anordnete, kleine Prismenstreifen aufweist, um eine geschützte Betriebsart zu ermöglichen. Die Herstellung solcher Folien ist jedoch technisch aufwendig und damit kostenintensiv.
In der US 6,2111,930 wird der Einsatz eines zweiten LC-Bildschirms mit Sichtschutz für Bankautomaten beschrieben. Die rückwärtige Beleuchtung, das Backlight wird dabei so kollimiert, dass nur durch das Ausschalten eines zwischengeschalteten Diffusors Licht durch diese Anordnung geht. Auch hier ist der technische Aufwand und sind die damit verbundenen Kosten hoch.
In der WO 2012/033583 wird die Umschaltung zwischen freier und eingeschränkter Sicht mittels der Ansteuerung von Flüssigkristallen zwischen sogenannten „chromonischen“ Schichten erzeugt. Ähnlich wie bei den vorab beschriebenen Folien ist hier jedoch der Lichtverlust sehr hoch, zudem ist die technische Realisierung recht aufwendig.
In der WO 2009/050505 wird eine in einem Muster permanent lichtblockierende Maskenstruktur beschrieben, bei der die Umschaltung zwischen einer öffentlichen und einer nicht öffentlichen Betriebsart über die Verwendung unterschiedlicher Pixelgruppen für die beiden Betriebsarten erfolgt. Dabei ist jedoch die Helligkeit gegenüber einem nicht mit einer Maskenstruktur belegten Bildschirm permanent stark reduziert und geht mit einem Verlust an Auflösung im öffentlichen Modus einher.
In der JP 2005-134678 wird ein Bildschirm beschrieben, bei dem mittels der Ansteuerung von Flüssigkristallen zwischen einem öffentlichen und einem nicht-öffentlichen Modus umgeschalten werden kann. Diese Lösung ist jedoch kostenintensiv, zudem tritt, wie bei den anderen bereits genannten Ansätzen, ein großer Helligkeitsverlust ein.
In der US 7,675,568 wird eine Umschaltung zwischen einem weiten Blickwinkelbereich und einem engen Blickwinkelbereich durch eine nicht-statische, in der Regel periodische Barriere offenbart, der Bildschirm wird entsprechend mit Bildinhalten angesteuert. Die Helligkeit ist gegenüber einem Bildschirm ohne eine solche Barriere vermindert, ebenso die Auflösung im Modus mit einem weiten Blickwinkelbereich.
In der WO 2013/049088 schließlich wird eine Umschaltung zwischen solchen Betriebsmodi beschrieben, die auf der Verwendung eines Materials basiert, dessen Streueigenschaften gesteuert werden können, so dass eine Umschaltung zwischen einem streuenden und einem nicht-streuenden Zustand erfolgen kann. Das Material befindet sich in strukturierten Kanälen. Dieser Ansatz ist jedoch technisch sehr aufwendig und reduziert ebenso die Helligkeit des Bildschirms.
Bei dem im Stand der Technik bekannten Anordnungen führt die Bereitstellung der Möglichkeit einer Umschaltung zwischen einem privaten, geschützten Modus mit sehr engem Blickwinkelbereich und einem öffentlichen, ungeschützten Betriebsmodus mit einem weiten Blickwinkelbereich in der Regel dazu, dass die Helligkeit des Grundbildschirms deutlich reduziert wird und/oder die Auflösung im ungeschützten Betriebsmodus stark reduziert wird. Zudem ist meistens die Herstellung technisch aufwendig und damit kostenintensiv, in einigen Fällen wird auch ein weiteres aktives optisches Element zur Umschaltung zwischen den beiden Betriebsmodi benötigt, was ebenso mit höheren Kosten verbunden ist.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Bildschirm zur sicheren Darstellung von Informationen zu entwickeln, wobei die Anordnung mit einfachen Mitteln und kostengünstig umsetzbar sein sollen. Darüber hinaus soll vorteilhaft eine teilweise oder vollständige Umschaltung zwischen dem sicheren Betriebesmodus und einem ungeschützten Betriebsmodus möglich sein, wobei die Auflösung in der ungeschützten Betriebsart möglichst hoch sein soll. Die Helligkeit soll so wenig wie möglich vermindert werden.
Diese Aufgabe wird für einen Bildschirm der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, dass in mindestens einem Vordergrundbereich des Vordergrundrasters die vollständig lichtdurchlässigen und die Licht abschwächenden Vordergrundrasterelemente stochastisch in einem Verhältnis von etwa 50:50 verteilt sind. Diese Verteilung dient als Schlüssel für eine Kodierung des Hintergrundrasters. Für das Hintergrundraster wird eine Grundkodierung als invertierte Verteilung der lichtdurchlässigen und Licht abschwächenden Vordergrundrasterelemente in mindestens einem dem Vordergrundbereich entsprechenden Hintergrundbereich definiert, so dass Licht abschwächende Vordergrundrasterelemente zur ersten Art von Licht abstrahlenden Hintergrundrasterelementen und vollständig lichtdurchlässige Vordergrundrasterelemente zur zweiten Art von Licht abstrahlenden oder lichtundurchlässigen Hintergrundrasterelementen korrespondieren. In mindestens einem ausgewählten Gebiet, welches eine Information festlegt, ist in dem mindestens einen Hintergrundbereich die Verteilung der zweiten Art von Licht abstrahlenden oder lichtundurchlässigen und der ersten Art von Licht abstrahlenden Hintergrundrasterelementen als Kodierung der Information gegenüber der Grundkodierung mindestens teilweise invertiert. Dabei sind die lateralen Abmessungen der Vordergrundrasterelemente, der Abstand und die laterale Position des Vordergrundrasters in Bezug auf das Hintergrundraster so aufeinander abgestimmt, dass ein auf das Vordergrundraster blickender Betrachter die kodierte Information aufgrund eines Kontrast- und/oder Farbunterschiedes gegenüber solchen Gebieten des Hintergrundrasters, die grundkodiert sind, nur aus einer Blickrichtung oder einem Blickwinkelbereich von einigen Grad bis hin zu etwa ±50 Grad um die Blickrichtung verschlüsselt wahrnimmt. Insgesamt ergibt sich dann ein maximaler Blickwinkelbereich von etwa 100°. Mit diesem Bereich lassen sich auch solche Betrachterpositionen berücksichtigen, bei denen der Betrachter nur wenige Zentimeter von der Bildschirmoberfläche entfernt auf den Bildschirm blickt.
Die erste Art von Licht abstrahlenden bzw. die zweite Art von Licht abstrahlenden oder lichtundurchlässigen Hintergrundrasterelemente sind in diesem Zusammenhang im allgemeinen selbstleuchtende, reflektierende, transmittierende oder sonstige Pixel oder Subpixel eines LC-Bildschirms, von OLEDs, von gedruckten Bildinhalten, von transmissiven Bildinhalten, von SED-Bildschirmen, von VFD-Bildschirmen, um nur einige Beispiele von Flachbildschirmen zu nennen. Ein lichtundurchlässiges Hintergrundrasterelement kann auch ein gedruckter Punkt auf einer Folie in irgendeiner Farbe sein, die für das Licht der verwendeten Wellenlänge undurchlässig ist.
Ein Licht abstrahlendes Hintergrundrasterelement der ersten oder zweiten Art kann dabei sowohl aktiv, d.h. selbst Licht abstrahlend ausgestaltet sein, als auch passiv, d.h. Licht in dem Sinne abstrahlen, dass es transmissiv ist und von hinten kommendes Licht nach vorne durchgelassen, d.h. abgestrahlt und nicht absorbiert wird. Die vollständig lichtdurchlässigen Elemente des Vordergrundrasters lassen dabei das Licht weitestgehend ungehindert durch, sind also für Licht der verwendeten Wellenlängen nicht-absorbierend ausgestaltet. Streuung und andere Störprozesse können jedoch auch hier zu einer geringen Lichtabschwächung führen, die jedoch unterhalb von 10% liegt, aber technisch nie ganz ausgeschlossen werden kann. Die Licht abschwächenden Vordergrundrasterelemente absorbieren oder streuen Licht oder lenken dieses in höherem Maße ab.
Das Grundkonzept der Erfindung beruht auf der Überlagerung zweier Rasterbilder. Das eine der beiden Rasterbilder, das auf dem Vordergrund auf den Vordergrundrasterelementen dargestellte Bild - wobei es sich nicht um ein Bild im üblichen Sinne, dass ein Betrachter beim Betrachten des „Bildes“ einen Bildinhalt erkennt, handelt, sondern nur um eine Ansammlung lichtdurchlässiger und lichtundurchlässiger bzw. Licht abschwächender und/oder Licht ablenkender Rasterelemente, denen für sich genommen keine Information zu entnehmen ist - ist dabei ein zumindest für eine gewisse Zeit statisches Muster, während die auf dem Hintergrundraster darstellbaren Inhalte variiert werden können, sofern es sich bei dem Hintergrundraster nicht um ein statisches Raster im Sinne einer bedruckten Folie o.ä. handelt.
Die Grundkodierung kann entweder ausgehend vom Vordergrundraster oder aber auch vom Hintergrundraster vorgenommen werden. Dabei muss nicht notwendigerweise das ganze Raster verwendet werden, sondern es reicht, einen Ausschnitt, einen Bereich des Hintergrundrasters und entsprechend einen Bereich des Vordergrundrasters zu verwenden, während der übrige Bereich von Vordergrundraster und Hintergrundraster unkodiert bleibt.
Um eine Grundkodierung des Hintergrundrasters festzulegen, ist es am einfachsten, in mindestens einem solchen Hintergrundbereich des Hintergrundrasters die Licht abstrahlenden Hintergrundrasterelemente der ersten Art und die Licht abstrahlenden oder lichtundurchlässigen Hintergrundrasterelemente der zweiten Art stochastisch in einem Verhältnis von etwa 50:50 zu verteilen, diese Verteilung bildet dann die Grundkodierung des Hintergrundrasters. Dabei ist wesentlich, dass die Modulation so erfolgt, dass das Verhältnis von lichtundurchlässigen bzw. Licht abstrahlenden Hintergrundrasterelementen der zweiten Art zu Licht abstrahlenden Hintergrundrasterelementen der ersten Art etwa 1:1 beträgt. Abweichungen von bis zu 5% sind dabei noch im Rahmen der Toleranz. Größere Abweichungen führen im Endeffekt dazu, dass die sichere Darstellung verschlechtert wird. Die Größe der einzelnen lichtundurchlässigen oder Licht abstrahlenden Hintergrundrasterelemente der ersten Art bzw. der einzelnen Licht abstrahlenden Hintergrundrasterelemente der zweiten Art ist vorzugsweise jeweils gleich. Für einen Betrachter, der das „Bild“ aus einiger Entfernung wahrnimmt, ergibt sich eine gleichmäßig eingefärbte Fläche. Diese ist meist grau, wenn die Rasterelemente z.B. einfarbige Subpixel sind, kann aber auch monochrom in einer der Grundfarben oder einer anderen Farbe, je nach Ausstattung des Bildschirms, sein.
Diese Grundkodierung des mindestens einen Hintergrundbereichs wird dann verwendet, um in mindestens einem, dem mindestens einen Hintergrundbereich entsprechenden Vordergrundbereich des Vordergrundrasters einen Schlüssel festzulegen, der der invertierten Verteilung der Licht abstrahlenden Hintergrundrasterelemente der ersten Art und der Licht abstrahlenden oder lichtundurchlässigen Hintergrundrasterelemente der zweiten Art entspricht, so dass Licht abschwächende Vordergrundrasterelemente zu Licht abstrahlenden Hintergrundrasterelementen der ersten Art und vollständig lichtdurchlässige Vordergrundrasterelemente zu Licht abstrahlenden oder lichtundurchlässigen Hintergrundrasterelementen der zweiten Art korrespondieren.
Dabei kann auch erst der Schlüssel definiert werden, d.h. die stochastische Verteilung der lichtdurchlässigen und der Licht abschwächenden Vordergrundrasterelemente des Vordergrundrasters festgelegt werden, aus deren Invertierung dann die Grundkodierung des Hintergrundrasters gebildet wird. Zur Darstellung von Informationen wird das Hintergrundraster genutzt. Dieses ist daher bevorzugt als erstes LC-Panel ausgestaltet, die Hintergrundrasterelemente sind dabei bevorzugt vollfarbige oder monochrome Pixel oder Subpixel einer Farbe des ersten LC-Panels. Mit einer Ansteuerungseinheit können die Hintergrundrasterelemente angesteuert und in ihrer Transparenz und/oder Farbe geändert werden. Auf diese Weise können verschiedene Informationen bei gleicher Kodierung nacheinander dargestellt werden.
Eine Information entspricht dabei einem oder mehreren ausgewählten Gebieten in dem mindestens einen Hintergrundbereich oder in mehreren Hintergrundbereichen. Dieses mindestens eine Gebiet, welches mindestens die Größe eines Hintergrundrasterelements hat, in der Regel jedoch ein zusammenhängendes Gebiet von mehreren Hintergrundrasterelementen, definiert die Information, beispielsweise durch seine Außenkontur, die z.B. einer Ziffer oder einem Buchstaben entsprechen kann. Die Kodierung der Information erfolgt, indem die Verteilung der Licht abstrahlenden Hintergrundrasterelemente der ersten Art und der Licht abstrahlenden oder lichtundurchlässigen Hintergrundrasterelemente der zweiten Art in diesem Gebiet gegenüber der Grundkodierung mindestens teilweise invertiert wird. Dieser invertierte Teil der Hintergrundrasterelemente zeigt also das gleiche Verhalten wie die korrespondierenden, vorgeordneten Vordergrundrasterelemente, das heißt, Licht abstrahlende oder lichtundurchlässige Hintergrundrasterelemente der zweiten Art korrespondieren zu das Licht mindestens abschwächenden und/oder ablenkenden Vordergrundrasterelementen und Licht abstrahlende Hintergrundrasterelemente der ersten Art zu vollständig lichtdurchlässigen Vordergrundrasterelementen. Durch diese Invertierung wirkt dieses ausgewählte, die Information definierende Gebiet, aufgrund der Ausrichtung und Abstimmung der Raster und ihrer Elemente aneinander, in einem engen Blickwinkelbereich von vorzugsweise weniger als ±30° - insgesamt also einen Bereich von 60° abdeckend -, bevorzugt weniger als ±15° um die Blickrichtung, heller als das umgebende, nicht ausgewählte Gebiet bzw. als die nicht ausgewählten Gebiete, wo der Bildschirm dunkel oder fast schwarz oder in einer anderen monochromen Farbe erscheint. Dies wird dadurch ermöglicht, dass die lateralen Abmessungen der Vordergrundrasterelemente, der Abstand und die laterale Position des Vordergrundrasters in Bezug auf das Hintergrundraster so aufeinander abgestimmt sind, dass ein auf das Vordergrundraster blickender Betrachter die kodierte Information aufgrund eines Kontrast- und/oder Farbunterschiedes gegenüber solchen Gebieten des Hintergrundrasters, die grundkodiert sind, nur aus einer Blickrichtung oder einem Blickwinkelbereich von wenigen Grad um die eigene Position wahrnimmt. Ist die Verteilung der Licht abstrahlenden Hintergrundrasterelemente der ersten Art und der lichtundurchlässigen oder Licht abstrahlenden Hintergrundrasterelemente der zweiten Art in dem die Information tragenden Gebiet vollständig invertiert, so ist der Kontrastunterschied am höchsten. Es reicht jedoch auch eine teilweise Invertierung aus, wenn beispielsweise die Kontrastunterschiede nicht zu hoch ausfallen sollen. Von der Seite, das heißt außerhalb des Blickwinkelkegels, ist auch das Gebiet, welches die Information trägt, nur als unterschiedsloser, grauer bzw. einfarbiger Bereich zu erkennen, der sich farblich nicht von den Gebieten, die nicht ausgewählt sind, unterscheidet.
Da zur Darstellung der Informationen ausgewählte Gebiete des Hintergrundrasters verwendet werden, ist es möglich und kostengünstig, das Vordergrundraster statisch, vorzugsweise als belichteten oder entwickelten Film oder als ausgehärtetes Polymer auszubilden. Das Vordergrundraster kann dann beispielsweise direkt mit Hilfe des Hintergrundrasters durch entsprechende Belichtung erzeugt werden. Alternativ ist es auch möglich, eine Maskenstruktur für die Bereitstellung des Schlüssels für das Vordergrundraster, mittels einer fotografischen Maske zu definieren, und diese dann entsprechend auf das Hintergrundraster zur Erzeugung der Grundkodierung zu übertragen. Bei der Fertigung von Bildschirmen kann die Grundkodierung zwischen zwei Bildschirmen variieren, um eine größtmögliche Sicherheit zu erzielen. Auf diese Weise lässt sich eine Vielzahl von Bildschirmen mit voneinander abweichender Grundkodierung herstellen. Ist das Vordergrundraster statisch ausgebildet, so ist es bevorzugt auf einem transparenten Vordergrundsubstrat zur Stabilisierung angebracht. Für eine möglichst kompakte Bauweise ist es dabei vorteilhaft, wenn das Vordergrundsubstrat durch ein Deckglas des ersten LC-Panels, welches das Hintergrundraster bildet, gebildet wird, so dass letzten Endes beide Raster auf einem Trägersubstrat angebracht sind.
In einer anderen Ausgestaltung ist das Vordergrundraster nicht statisch, sondern als ein zweites LC-Panel oder als transparentes OLED-Display (Organic Light Emitting Diode Display) ausgestaltet. Die Vordergrundrasterelemente sind dann hier ebenfalls wie beim Hintergrundraster vollfarbige oder monochrome Pixel oder Subpixel einer Farbe des zweiten LC-Panels. Ist das zweite LC-Panel ebenfalls mit einer Ansteuereinheit zur Ansteuerung der Vordergrundrasterelemente zur Änderung von deren Transparenz und/oder Farben verbunden, so ist es möglich, die Grundkodierung und den Schlüssel von Zeit zu Zeit zu ändern, um die Sicherheit weiter zu erhöhen. Beispielsweise können Grundkodierung und Schlüssel vor jedem Vorgang, bei dem in dem mindestens einen Gebiet, welches eine Information definiert, die Verteilung von lichtdurchlässigen und lichtundurchlässigen Hintergrundrasterelementen mindestens teilweise invertiert wird, oder in vorgegebenen oder zufällig gewählten Abständen neu festgelegt werden. Grundsätzlich ist es in dieser Ausgestaltung möglich, die beiden LC-Panels unabhängig von ihrer Position - vorn oder hinten - jeweils als Vorder- oder Hintergrundraster zu verwenden. Dabei kann es von Vorteil sein, die Wirkungsweise jeweils als Vorder- oder Hintergrundraster zeitlich alternierend auszutauschen.
Dieses mindestens eine Gebiet im Hintergrundbereich ist zweckmäßig durch eine Ansteuerungseinheit variabel auswählbar, so dass ein solches Gebiet für den Betrachter im entsprechenden Blickwinkelbereich beispielsweise als Ziffer oder Buchstabe erscheint. Um die Sicherheit weiter zu erhöhen, d.h. die zu schützenden Informationen noch besser zu verbergen, werden in dem mindestens einen Gebiet im mindestens einen Hintergrundbereich stochastisch Untergebiete festgelegt, und eine Invertierung erfolgt nur in den Untergebieten. Durch die geeignete Wahl von Größe und Abstand der kleinen Flächenanteile innerhalb des Gebiets wird das resultierende Kontrastverhältnis bei der Sichtbarmachung der Information steuerbar.
Besonders vorteilhaft werden in Flächen des Rasters, welche außerhalb des mindestens einen Hintergrundbereichs und außerhalb des mindestens einen Vordergrundbereichs liegen, unverschlüsselte Informationen, die aus verschiedenen Blickwinkeln bzw. einem großen Blickwinkelbereich wahrnehmbar sind, dargestellt. Beispielsweise kann die kodierte Information ein PIN-Eingabegerät darstellen, welches ein berührungssensitives Display zur Eingabe der PIN umfasst. Die unverschlüsselten, frei sichtbaren Informationen können dann zusätzliche Informationen sein, wie etwa die Uhrzeit oder ein Hinweis, was einzugeben ist, oder auch die Definition weiterer Schaltelemente.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Bildschirm Mittel zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen Vordergrundraster und Hintergrundraster, oder der auf mindestens einem dieser Raster dargestellten Bildinhalte. Letzteres lässt sich mittels der schon erwähnten Ansteuereinheit realisieren, die Mittel zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen den beiden Rastern können beispielsweise einen ansteuerbaren Axialstellmotor zur Variation des Abstandes zwischen Hintergrundraster und Vordergrundraster umfassen. Bevorzugt umfassen die Mittel zur Erzeugung der Relativbewegung ergänzend oder alternativ einen oder zwei ansteuerbare Lateralstellmotoren zur relativen Verschiebung des Vordergrundrasters gegen das Hintergrundraster in einer Lateralebene parallel zu Ebenen, in welchen das Vordergrundraster und das Hintergrundraster liegen. Die Lateralstellmotoren sind bevorzugt über eine Ansteuerung mit einer Nachführungseinrichtung gekoppelt, die die Blickrichtung des Betrachters erfasst. Diese Erfassung der Blickrichtung des Betrachters erfolgt über die Bestimmung der Position seiner Augen, die erfasst und überwacht wird. Bei einer Veränderung der Position der Augen werden Vordergrundraster und Hintergrundraster gegeneinander lateral verschoben, wodurch die Blickrichtung der Position der Augen nachgeführt wird. Die kodierte Information ist in einem solchen Fall im Wesentlichen nur aus der tatsächlichen Blickrichtung des Betrachters oder Benutzers, auf dessen Augen das System reagiert, oder in einem Blickwinkelbereich um die Blickrichtung des Betrachters entschlüsselt wahrnehmbar. Auf diese Weise lässt sich beispielsweise an einem Geldautomaten sicherstellen, dass nur der Benutzer stets die kodierte Information, wie etwa bei einem PIN-Eingabegerät unverschlüsselt sieht, selbst wenn er seinen Kopf bewegt, wobei gleichzeitig niemand anderes das Pin-Eingabefeld erkennen kann. Außerdem ist es auch möglich, durch pixelweise bzw. subpixelweise Verschiebung des Bildinhaltes des Hintergrundrasters den sichtbaren Bereich der Blickrichtung der Position der Augen nachzuführen, ohne das eines der beiden Raster bewegt werden muss. Dabei wird die Blickrichtung des Betrachters beispielsweise durch eine Technik, wie sie zur Nachführung verwendet wird und welche die Position der Augen erfasst und überwacht, erfasst. Zur Erzeugung der tatsächlichen Nachführung werden dann bevorzugt allerdings nicht die Raster physisch gegeneinander verschoben, sondern es wird das mindestens eine ausgewählte Gebiet im mindestens einen Hintergrundbereich pixelweise oder subpixelweise verschoben.
Der Blickwinkelbereich sollte dabei bevorzugt auf einen Winkel eingeschränkt werden, dessen Durchmesser im Bereich der Augen des Betrachters nur etwas größer als der Abstand der Augen ist. Durch eine axiale Verstellung des Abstandes zwischen Hintergrundraster und Vordergrundraster ist es außerdem möglich, den Bildschirm bzw. die Darstellung geschützter Informationen an den Abstand des Betrachters vom Bildschirm anzupassen, da beispielsweise bei einem geringen oder sehr geringen Abstand der Augen zum Bildschirm ein größerer Blickwinkelbereich erforderlich ist als bei einem größeren Abstand. Auch diese Information kann mittels entsprechender Messgeräte, die mit Kameras verbunden sind, bestimmt und in die Ansteuerung eingearbeitet werden.
Beim Hintergrundraster, bei dem es sich bevorzugt um ein LC-Panel oder um ein transparentes oder nicht transparentes OLED-Display handelt, erfolgt die Anordnung der Licht abstrahlenden Hintergrundrasterelemente der ersten Art und der Licht abstrahlenden oder lichtundurchlässigen Hintergrundrasterelemente der zweiten Art stochastisch nach Art einer digitalen Frequenzmodulation, d.h. die Positionen der lichtundurchlässigen oder Licht abstrahlenden Hintergrundrasterelemente der zweiten Art bzw. der Licht abstrahlenden Hintergrundrasterelemente der ersten Art werden stochastisch im Raster angeordnet, wobei jedoch alle Rasterelemente die gleiche Größe aufweisen. Es handelt sich also um eine stochastische, digitale Frequenzmodulation (FM), welche auch als Delay-Code oder als Miller-Code bezeichnet wird. Diese digitale Modulation bzw. Leitungskodierung liefert eine zeitdiskrete, digitale Bitfolge, wenn beispielsweise Licht abstrahlende oder lichtundurchlässige Hintergrundrasterelemente der zweiten Art zu dem Wert „Null“ und Licht abstrahlende Hintergrundrasterelemente der ersten Art zu dem Wert „Eins“ korrespondieren, oder umgekehrt.
Ist auch das Vordergrundraster ein LC-Panel, so ist dieses entsprechend digital frequenzmoduliert, jedoch mit der inversen Darstellung. Mit einem solchen Bildschirm können zwar wahlweise auch weiß-bunte, zweidimensionale Inhalte dargestellt werden, die aber unter dem störenden Eindruck der dann immer noch sichtbaren, weil Licht abschwächenden oder einfarbigen, spaltenförmig ausgerichteten Vordergrundrasterelemente beeinträchtigt werden. Gleichzeitig mindern diese auch die Bildhelligkeit der Darstellung. Um weiß-bunte Inhalte artefaktfrei darstellen zu können, ist es besonders vorteilhaft, jedes einzelne Vordergrundrasterelement aus einer Vielzahl in einem Subraster regelmäßig angeordneter Subrasterelemente verschiedener Größen und/oder Formen zusammenzusetzen, wobei sich dies in der Regel am einfachsten bei statischen, passiven Filtern realisieren lässt, welche beispielsweise fotografisch hergestellt werden können. Da die einzelnen Subrasterelemente in ihrer Größe und/oder Form variieren, handelt es sich bei dem Subraster nicht um ein digital frequenzmoduliertes Muster, sondern um ein amplitudenmoduliertes Raster (AM-Raster). Die Subrasterelemente schwächen den Lichtdurchgang beispielsweise durch Beugung, Brechung, Teilabsorption, Reflexion oder durch Streuung ab, insbesondere wenn sie aus gehärteten Polymeren, die bevorzugt die optische Struktur dieses Subrasters bilden, ausgebildet sind, bzw. wenn allgemeiner das Vordergrundraster statisch ausgebildet ist. Dabei ist es in der Regel notwendig und hinreichend, wenn die Licht abschwächenden Vordergrundrasterelemente aus Subrasterelementen zusammengesetzt sind, die lichtdurchlässigen Vordergrundrasterelemente müssen nicht aus solchen Subrasterelementen zusammengesetzt sein, können es allerdings, sofern damit gegenüber den Licht abschwächenden Vordergrundrasterelementen wahrnehmbare Helligkeits- und/oder Farbunterschiede erzeugt werden. Grundsätzlich sollten die Subrasterelemente deutlich kleiner, etwa mindestens um einen Faktor 4 oder 5, als die Vordergrundrasterelemente sein.
Dieses amplitudenmodulierte Subraster wird dem in seiner Grundstruktur digital frequenzmodulierten Vordergrundraster, welches die Basisgröße der einzelnen Vordergrundrasterelemente definiert, überlagert, so dass jedes Licht abschwächende - worunter auch, wie oben beschrieben, eine Ablenkung des Lichts verstanden wird - Vordergrundrasterelement aus einer Vielzahl von Subrasterelementen gebildet wird. Dabei sind bevorzugt einerseits das Gitter, welches dem Hintergrundraster und dem Vordergrundraster zugrunde liegt und andererseits das Gitter, welches dem Subraster zugrunde liegt, nicht identisch. Beispielsweise spannen in der Regel die dem Hintergrund- und dem Vordergrundraster zugrunde liegenden Rasterstrukturen jeweils ein Gitter mit zwei rechtwinklig aufeinander stehenden Gitterachsen auf, da dies die vorherrschende Rasterstruktur bei LC-Panels ist. Für die Gitterstruktur des Subrasters hat man jedoch, da dies beispielsweise mittels einer fotografischen Maske und/oder durch Aushärten eines Polymers erzeugt wird, mehr Freiheiten. So kann bevorzugt eine dem Subraster zugrunde liegende Subrasterstruktur auch ein affines Gitter aufspannen, wobei der Winkel zwischen den zwei das affine Gitter aufspannenden Achsen von 90° abweicht und bevorzugt 60° beträgt. Auf diese Weise lässt sich vermeiden, dass die Gitter des Vordergrund- und des Hintergrundrasters einerseits und das Gitter des Subrasters andererseits gemeinsame Gitterachsen haben. Dies trägt wesentlich zur Verminderung von Artefakten bei: Es werden nämlich Linien- und Winkel-Moire-Erscheinungen vermieden, die das Überlagerungsbild aus Hinter- und Vordergrundraster stören könnten. Tatsächlich ergeben sich aus dem Aufbau der Vordergrundrasterelemente aus dem wesentlich kleineren amplitudenmodulierten Rasterelementen zufällig immer andere, unregelmäßige Ränder an den digital frequenzmodulierten Vordergrundrasterelementen.
Bevorzugt sind die Subrasterelemente etwa kreisförmig ausgebildet, wobei herstellungsbedingte Abweichungen von der Kreisform möglich und zur Vermeidung von Artekfakten auch erwünscht sind. Die Subrasterelemente können also auch unregelmäßig rechteckförmig, dreieckförmig mit polygonförmigen und/oder insbesondere auch mit unregelmäßigem Umriss ausgebildet sein. Besonders bevorzugt sind die Subrasterelemente etwa kreisförmig, jedoch mit unregelmäßigem Umriss ausgebildet. Dann lässt sich den Subrasterelementen auch ein mittlerer Durchmesser zuordnen, dieser beträgt bevorzugt 6 µm, kann jedoch je nach Anwendung auch darüber oder darunter liegen. Während der mittlere Durchmesser aller Subrasterelemente zusammen bei 6 µm liegt, sind die Durchmesser der einzelnen Subrasterelemente für sich genommen einer Gaußverteilung mit einer Halbwertsbreite von 1 µm entsprechend um diesen mittleren Durchmesser von 6 µm verteilt. Die Halbwertsbreite kann jedoch auch größer oder kleiner sein, und beispielsweise zwischen 0,5 µm und 3 µm liegen. Der mittlere Durchmesser der Subrasterelemente kann ebenfalls zwischen 5 und 7 µm liegen. Die Gitterperiode der Subrasterelemente, d.h. der Abstand je zweier Subrasterelemente zueinander entlang einer der Gitterachsen liegt in jeder der beiden affinen Richtungen bevorzugt zwischen 13 µm und 15 µm, wobei auch diese Werte je nach Anwendung variieren können. Wenn außerdem keine der beiden Gitterachsen des affinen Gitters mit einer der beiden rechtwinkligen Gitterachsen des Vordergrundrasters bzw. des Hintergrundrasters zusammenfällt, ist dies besonders effektiv für die Vermeidung von Artefakten.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise anhand der beigefügten Zeichnungen, die auch erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Es zeigen:

1 a-c ein Beispiel für eine Grundkodierung und einen Schlüssel sowie ihr Zusammenwirken,
2 a-c das Prinzip der Darstellung einer Information auf einem Bildschirm,
3 a-c eine Abwandlung des in 2 gezeigten Prinzips,
4 a-b den prinzipiellen Aufbau eines ersten Bildschirms,
5 a-b den prinzipiellen Aufbau eines zweiten Bildschirms,
6 den prinzipiellen Aufbau eines dritten Bildschirms,
7 den prinzipiellen Aufbau eines vierten Bildschirms,
8 a-g die Darstellung einer Information mit gesteuertem Kontrast auf einem Bildschirm,
9 ein Vordergrundraster mit einem Subraster und
10 eine Ansammlung von Punktrasterelementen in vergrößerter Darstellung.

Im Folgenden wird ein Bildschirm beschrieben, welcher für sicherheitsrelevante Anwendungen geeignet ist, da die darzustellenden, sensiblen Informationen nur aus einem Blickwinkelbereich von bis zu ±50° um eine Blickrichtung entschlüsselt wahrgenommen werden können und ansonsten verschlüsselt, d.h. nicht identifizierbar, erscheinen. Der Bildschirm basiert auf der Überlagerung zweier Rasterbilder, wobei „Bild“ in diesem Zusammenhang bedeutet, dass dort Informationen dargestellt sind, die jedoch dem menschlichen Gehirn nicht unmittelbar zugänglich sein müssen, d.h. verschlüsselt sein können.
Ein solcher Bildschirm umfasst zunächst ein Hintergrundraster 1, wie es beispielhaft in 1a dargestellt ist. Dieses Hintergrundraster 1 umfasst Licht abstrahlende Hintergrundrasterelemente einer ersten Art und Licht abstrahlende oder lichtundurchlässige Hintergrundrasterelemente einer zweiten Art. Die weißen Kästchen entsprechen Licht abstrahlenden Hintergrundrasterelementen der ersten Art 2, die schwarzen Kästchen entsprechen Licht abstrahlenden oder lichtundurchlässigen Hintergrundrasterelementen der zweiten Art 3, die hier zum einfacheren Verständnis als lichtundurchlässige bzw. kein Licht abstrahlende Hintergrundrasterelemente ausgestaltet sind. In mindestens einem Hintergrundbereich des Hintergrundrasters 1 - welcher hier dem gesamten dargestellten Raster entspricht, jedoch in der Regel Teil eines größeren Bildschirms ist - sind die Licht abstrahlenden Hintergrundrasterelemente der ersten Art 2 und die hier als lichtundurchlässige Hintergrundrasterelemente ausgestalteten Hintergrundrasterelemente der zweiten Art 3 stochastisch in einem Verhältnis von etwa 50:50 verteilt, das heißt, im Mittel umfasst der mindestens eine Hintergrundbereich ebenso viele Licht abstrahlende Hintergrundrasterelemente der ersten Art 2 wie Licht abstrahlende bzw. lichtundurchlässige Hintergrundrasterelemente der zweiten Art 3, wobei Abweichungen von bis zu 5% im Rahmen der Toleranz liegen, ohne die angestrebte Verschlüsselung wesentlich zu beeinträchtigen. Diese stochastische Verteilung wird als Grundkodierung des Hintergrundrasters 1 festgelegt.
Die Licht abstrahlenden Hintergrundrasterelemente 2 müssen dabei nicht aktiv Licht abstrahlend ausgebildet sein, sie können auch passiv Licht abstrahlend ausgebildet sein, das heißt beispielsweise transmissiv mit einer Beleuchtungsquelle, die die Hintergrundrasterelemente 2, 3 beispielsweise flächig von hinten beleuchtet. Bei dem Hintergrundraster 1 kann es sich beispielsweise um ein LC-Panel handeln. Die Verteilung der Hintergrundrasterelemente ist dabei nicht zwingend statisch, sondern kann geändert werden, so dass ein Licht abstrahlendes Hintergrundrasterelement der ersten Art 2 zu einem Licht abstrahlenden oder lichtundurchlässigen Hintergrundrasterelement der zweiten Art 3 geschaltet werden kann, und umgekehrt. Auch eine statische Verteilung ist dann möglich, wenn immer nur dieselben Informationen dargestellt werden sollen.
Dem Hintergrundraster 1 in Richtung eines Betrachters vorgeordnet ist ein Vordergrundraster 4, welches beispielhaft in 1b dargestellt ist. Dieses umfasst vollständig lichtdurchlässige Vordergrundrasterelemente 5 und Licht abschwächende Vordergrundrasterelemente 6. Die Licht abschwächenden Vordergrundrasterelemente 6 sind hier schwarz, also lichtundurchlässig gezeichnet, dies ist nicht zwingend, liefert jedoch den besten Kontrast. Auch eine Lichtabschwächung von beispielsweise nur 50% gegenüber der ursprünglichen Helligkeit, die ein Betrachter wahrnimmt, ist als Ausgestaltung denkbar. Die Lichtabschwächung kann beispielsweise durch Streuung, Beugung, sonstige Ablenkung oder Teilabsorption erreicht werden. Auch die vollständig lichtdurchlässigen Vordergrundrasterelemente 5 absorbieren oder streuen das Licht in geringstem Maße, beispielsweise verursacht durch Störstellen oder Einlagerungen in dem transparenten Material, welches für die Vordergrundrasterelemente verwendet wird. Diese nicht gewollte, aber unvermeidbare Lichtabschwächung hat somit natürliche Ursachen und beeinträchtigt die Lichtdurchlässigkeit nur unwesentlich.
Das Vordergrundraster 4 ist in einem vorgegebenen Abstand zum Hintergrundraster 1 angeordnet und in einer vorgegebenen lateralen Position senkrecht zum Abstand am Hintergrundraster 1 ausgerichtet. In mindestens einem dem Hintergrundbereich entsprechenden Vordergrundbereich des Vordergrundrasters 4 wird bei diesem ein Schlüssel als invertierte Verteilung der Licht abstrahlenden Hintergrundrasterelemente 2 und der lichtundurchlässigen Hintergrundrasterelemente 3 festgelegt, so dass Licht abschwächende Vordergrundrasterelemente 6 zu Licht abstrahlenden Hintergrundrasterelementen 2 und vollständig lichtdurchlässige Vordergrundrasterelemente 5 zu lichtundurchlässigen Hintergrundrasterelementen 3 korrespondieren.
Alternativ kann auch erst eine stochastische Verteilung im Verhältnis von 50:50 der vollständig lichtdurchlässigen Vordergrundrasterelemente 5 und der Licht abschwächenden Vordergrundrasterelemente 6 in dem mindestens einen Vordergrundbereich festgelegt werden und diese Verteilung als Schlüssel für die Kodierung des Hintergrundrasters herangezogen werden. Beide Vorgehensweisen sind äquivalent, da im Ergebnis in jedem Fall die Verteilung der Rasterelemente im Hintergrundraster 1 zu der im Vordergrundraster 4 invertiert ist, so dass sich bei einer Überlagerung beider Raster das in 1c dargestellte Bild ergibt -eine additive Überlagerung führt somit zu einer insgesamt einheitlich schwarzen, monochromen oder grauen Fläche, je nach Ausgestaltung der Rasterelemente, beispielsweise statisch oder als Pixel oder Subpixel eines farbigen oder monochromen Bildschirms.
Für die Erzeugung der stochastischen Verteilung der Vordergrundrasterelemente bzw. der Hintergrundrasterelemente ist es dabei wichtig, dass mikrostatistisch keine Clusterbildung von lichtdurchlässigen oder Licht abschwächenden bzw. lichtundurchlässigen Rasterelementen erfolgt, da dies den Effekt der Kodierung vermindert. Auch eine völlig regelmäßige Verteilung der lichtundurchlässigen und der lichtdurchlässigen Rasterelemente ist zu vermeiden.
Schaut ein Betrachter entweder nur auf das Hintergrundraster 1 oder nur auf das Vordergrundraster 4, so wird er jeweils nur ein unregelmäßiges Muster ohne erkennbare Strukturen. Bei der Überlagerung beider Muster jedoch sieht der Betrachter aufgrund der Ausrichtung der beiden Raster aneinander und ihrer Anpassung in den Abmessungen der Rasterelemente im Blickwinkelbereich eine schwarze oder dunkel eingefärbte, homogene Fläche und außerhalb weiterhin ein unregelmäßiges Muster.
Dieser Überlagerungseffekt wird dazu ausgenutzt, Ziffern, Buchstaben oder Symbole im Hintergrundraster so zu implementieren, dass sie zunächst für das Auge unsichtbar bleiben. Dies wird dadurch erreicht, dass nur ganz bestimmte, eng begrenzte Flächenanteile im Hintergrundraster 1, die diese Informationen tragen sollen, invertiert dargestellt werden. Dies wird beispielhaft anhand von 2 erläutert. In 2a ist zunächst wieder das schon in 1a dargestellte Hintergrundraster 1 gezeigt. Wie bereits erwähnt, entspricht der Hintergrundbereich hier dem dargestellten Hintergrundraster 1. Um nun eine Information darzustellen wählt man in dem mindestens einen Hintergrundbereich ein Gebiet 7 aus, welches eine Information festlegt bzw. definiert. Dieses Gebiet ist in 2a-2c gestrichelt umrandet und hier zur Veranschaulichung quadratisch dargestellt. In der Realität weisen solche Gebiete 7 jedoch die Umrisse von Zahlen, Buchstaben oder Symbolen auf, die Information ist dann die jeweilige Zahl, der Buchstabe oder das Symbol, d.h. die Konturen des ausgewählten Gebietes definieren letztendlich die darzustellende Information. Üblicherweise umfasst das Hintergrundraster 1 mehrere solcher Gebiete 7, die bevorzugt auch zeitlich, je nach darzustellender Information, variieren können. In diesem mindestens einen ausgewählten Gebiet 7, welches die Information darstellt, wird diese Information nun kodiert, indem die Verteilung der Licht abstrahlenden Hintergrundrasterelemente der ersten Art 2 und der Licht abstrahlenden oder lichtundurchlässigen Hintergrundrasterelemente der zweiten Art 3 dort mindestens teilweise gegenüber der Grundkodierung invertiert wird. Als Kodierung der Information ist also die Verteilung der Hintergrundrasterelemente gegenüber der Grundkodierung ganz oder teilweise invertiert. Dieser Zustand ist in 2b dargestellt. Dort ist im ausgewählten Gebiet 7 des Hintergrundrasters 1 die Verteilung der Licht abstrahlenden Hintergrundrasterelemente der ersten Art 2 und der Licht abstrahlenden oder lichtundurchlässigen Hintergrundrasterelemente der zweiten Art 3 invertiert, während sie in dem nichtausgewählten Gebiet außerhalb nicht invertiert ist.
Dies führt bei der Überlagerung des in 1b gezeigten Vordergrundrasters, welches unverändert bleibt, mit dem in 2b dargestellten Hintergrundraster 1, in dem in einem ausgewählten Gebiet 7 eine Information kodiert ist, zu dem in 2c gezeigten Ergebnis. In den nicht ausgewählten Gebieten führt die Überlagerung von Vordergrundraster 4 und Hintergrundraster 1 zu der vollständigen Schwärzung bzw. homogenen Einfärbung, wie sie bereits anhand von 1c erläutert wurde. Für das ausgewählte Gebiet 7 hingegen entspricht die Verteilung der Licht abstrahlenden Hintergrundrasterelemente der ersten Art 2 und der Licht abstrahlenden oder lichtundurchlässigen Hintergrundrasterelemente der zweiten Art 3 der Verteilung der vollständig lichtdurchlässigen Vordergrundrasterelemente 5 und der Licht abschwächenden Vordergrundrasterelemente 6. Einem Licht abstrahlenden Hintergrundrasterelement der ersten Art 2 ist in Blickrichtung des Betrachters daher ein vollständig lichtdurchlässiges Vordergrundrasterelement 5 vorgeordnet. Für die Licht abstrahlenden oder lichtundurchlässigen Hintergrundrasterelemente der zweiten Art 3 und die Licht abschwächenden Vordergrundrasterelemente 6 gilt entsprechendes. Die additive Überlagerung der beiden Raster liefert hier also weiterhin die stochastische Verteilung der Rasterelemente, die zu einer nur fünfzigprozentigen Schwärzung bzw. Einfärbung führt, wohingegen die Einfärbung bzw. Schwärzung außerhalb des ausgewählten Gebietes vollständig ist.
Im Ergebnis ergibt sich somit ein erkennbarer Kontrast zwischen dem mindestens einen ausgewählten Gebiet 7 und der nicht ausgewählten Umgebung - allerdings nur in Blickrichtung des Betrachters und nicht außerhalb des vorgegebenen Blickwinkelbereichs. Dazu ist es notwendig, dass die lateralen Abmessungen der Vordergrundrasterelemente 5 und 6, der Abstand und die laterale Position des Vordergrundrasters 4 in Bezug auf das Hintergrundraster 1 so aufeinander abgestimmt sind, dass ein auf das Vordergrundraster 4 blickender Betrachter die kodierte Information als Kontrast- und/oder Farbunterschied gegenüber solchen Gebieten des Hintergrundrasters 1, die nur grundkodiert sind, nur aus einer Blickrichtung oder einem Blickwinkel im Bereich von einigen Grad um die Blickrichtung entschlüsselt wahrnimmt. Außerhalb dieses Blickwinkelbereichs, der beispielsweise nur etwas größer als der Abstand der Augen im Gesicht des Betrachters, abhängig vom Abstand zum Bildschirm, sein muss und bevorzugt weniger als ±30°, besonders bevorzugt weniger als ±15° um die Blickrichtung beträgt, liegen die Vordergrundrasterelemente 5 und 6 und die Hintergrundrasterelemente 2 und 3 nicht mehr deckungsgleich übereinander, so dass die definierte Zuordnung verloren geht, und ein Betrachter außerhalb dieses Blickwinkelbereichs weiterhin nur eine grau oder homogen farbig eingefärbte Fläche wahrnimmt. Um die kodierten Informationen lesen zu können, ist es notwendig, dass der Betrachter sich in dem durch die geometrische Anordnung festgelegten Blickwinkelbereich befindet.
Aufgrund der stochastischen Verteilung von lichtundurchlässigen Hintergrundelementen 3 und Licht abstrahlenden Hintergrundrasterelementen 2 im Verhältnis von etwa 50:50 ist die Information bei Betrachtung allein des Hintergrundrasters nicht zu erkennen, da auch nach der Invertierung in dem ausgewählten Gebiet 7 die lichtundurchlässigen Hintergrundrasterelemente 3 und die Licht abstrahlenden Hintergrundrasterelemente 2 weiter im gleichen Verhältnis von etwa 50:50 verteilt sind. Man kann also keinen Unterschied zur Umgebung, zu den nicht ausgewählten Gebieten erkennen.
3a - 3c zeigt die gleichen Elemente wie 2a - 2c mit dem Unterschied, dass das ausgewählte Gebiet 7 hier der Randbereich ist, so dass bei der in 3c dargestellten Überlagerung von Hintergrundraster 1 und Vordergrundraster 4 die Mitte geschwärzt bzw. dunkel eingefärbt ist.
Um verschiedene Informationen kodieren und darstellen zu können, ist das mindestens eine Gebiet 7 im Hintergrundbereich durch eine Ansteuerungseinheit variabel auswählbar. Kontrast und/oder Farbunterschied können alternativ auch umgekehrt erzeugt werden, d.h. die Grundkodierung kann am Vordergrundraster 4 vorgenommen werden. Der Schlüssel wird durch die Verteilung der Licht abstrahlenden Hintergrundrasterelemente der ersten Art 2 und durch die Licht abstrahlenden oder lichtundurchlässigen Hintergrundrasterelemente der zweiten Art 3 gebildet. Diese Ausführungsform ist als äquivalent anzusehen.
In den 4a und 4b ist der Aufbau eines ersten beispielhaften Bildschirms dargestellt, welcher die Funktion eines solchen Sicherheitsdisplays hat, d.h. nur eine einzige Person, deren Augen - die Blickrichtung ist durch den weißen Pfeil von rechts angedeutet - sich direkt vor diesem Bildschirm befinden, und deren Augen sich mindestens nahezu senkrecht zur Bildschirmfläche und mittig zum Bildschirm befinden, kann die durch die additive Überlagerung von Hintergrundraster 1 und Vordergrundraster 4 sichtbar werdende Information sehen. Um eine größere Flexibilität hinsichtlich der Position des Betrachters zu erreichen, kann solch ein Bildschirm auch Mittel zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen Vordergrundraster und Hintergrundraster umfassen, beispielsweise einen ansteuerbaren Axialstellmotor zu Variation des Abstandes zwischen Hintergrundraster 1 und Vordergrundraster 4 und zwei ansteuerbare Lateralstellmotoren zur relativen Verschiebung des Vordergrundrasters 4 gegen das Hintergrundraster 1 in einer Lateralebene parallel zu den Ebenen, in welchen das Vordergrundraster 4 und das Hintergrundraster 1 liegen. Bevorzugt sind die Lateralstellmotoren und/oder der Axialstellmotor mit einer Nachführungseinrichtung gekoppelt, welche die Blickrichtung des Betrachters erfasst. Dies kann über die Bestimmung der Position der Augen des Betrachters erfolgen, die dafür entsprechend überwacht wird. Bei einer Änderung der Position der Augen werden Vordergrundraster 4 und Hintergrundraster 1 relativ gegeneinander lateral und/oder axial so verschoben, dass die dadurch verschobene Blickrichtung der Position der Augen nachgeführt wird.
In 4a und 4b ist der prinzipielle Aufbau eines solchen Bildschirms ausschnittsweise gezeigt. Eine Beleuchtungsquelle 8 beleuchtet das Hintergrundraster 1, welches hier auf einem Hintergrundsubstrat 9 aufgebracht ist. Dem Hintergrundraster 1 in einem vorgegebenen Abstand vorgeordnet ist das Vordergrundraster 4, welches seinerseits auf einem Vordergrundsubstrat 10 aufgebracht ist. Dabei wird hier die Grundkodierung durch das Vordergrundraster 4 festgelegt, und darzustellende Informationen werden ebenfalls auf dem Vordergrundraster 4 in dort ausgewählten Gebieten 7 festgelegt, während das Hintergrundraster 1 den Schlüssel bildet und statisch ausgebildet ist. Ein Betrachter blickt von rechts auf das Vordergrundsubstrat 10, wie durch den dicken Pfeil angedeutet. Der Betrachter sieht in Blickrichtung nur eine geschwärzte Fläche, das Licht, welches von der Beleuchtungsquelle 8 abgestrahlt wird, wird in gerader Richtung auf den Betrachter zu entweder bereits durch die lichtundurchlässigen Hintergrundrasterelemente 3 oder spätestens durch die Licht abschwächenden Vordergrundrasterelemente 6 blockiert, wie durch die gestrichelten Pfeile angedeutet. In einem schrägen Winkel kann das Licht, wie durch die durchgezogenen Pfeile angedeutet, durchtreten, diese Blickrichtung liegt jedoch bereits außerhalb des definierten Blickwinkelbereichs. Der Blickwinkelbereich kann mit Hilfe des Abstandes zwischen Vordergrundraster 4 und Hintergrundraster 1 eingestellt werden. Je näher die beiden Raster aneinander sind, desto größer ist der Blickwinkelbereich.
In 4b ist die Situation dargestellt, wie sie sich für ein ausgewähltes Gebiet 7 ergibt, das den hier gezeigten Ausschnitt des Bildschirms vollständig umfasst. Das Licht wird in Richtung auf den Betrachter, also in gerader Richtung durchgelassen und, da die Verteilung von lichtundurchlässigen bzw. Licht abschwächenden Rasterelementen zu lichtdurchlässigen Rasterelementen 50:50 betragt, zu 50% durchgelassen, sofern man von anderen Verlusten durch Reflexion, Beugung, Ablenkung oder Streuung absieht. In diesem Fall nimmt der Betrachter, der sich direkt vor der Anordnung befindet, das hindurchtretende Licht wahr, seitliche Blickrichtungen sind jedoch zumindest für das ausgewählte Gebiet blockiert. In Bereichen, die nicht ausgewählt sind, stellt sich weiterhin die in 4a gezeigte Situation dar.
Bei dem in 4a-b dargestellten Beispiel sind beide Raster auf einem eigenen Substrat, beispielsweise jeweils einem transparenten Glas angeordnet. Beide Raster können auch auf der jeweils anderen Seiten der Substrate, also den einander abgewandten Seiten von Hintergrundsubstrat 9 und Vordergrundsubstrat 10 angebracht sein, dies beschränkt jedoch die Einstellungsmöglichkeiten bzgl. des Abstandes.
In einer anderen, in den 5a und 5b gezeigten Ausführung trägt ein dünnes, transparentes Rastersubstrat 11 auf der einen Seite das Hintergrundraster 1 und auf der anderen Seite das Vordergrundraster 4. Der Aufbau ist ansonsten analog zu dem in 4 gezeigten Bildschirm. Der Abstand zwischen Vordergrundraster 4 und Hintergrundraster 1 ist bei dieser Ausführung allerdings durch die Dicke des Substrates vorgegeben und lässt sich nicht frei einstellen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Bildschirm ist in 6 dargestellt. Das Hintergrundraster 1 ist hier als ein erstes LC-Panel ausgestaltet. Die Hintergrundrasterelemente 2 und 3 sind entweder vollfarbige oder monochrome Pixel oder Subpixel einer Farbe dieses ersten LC-Panels, unterschiedliche Schraffuren kennzeichnen unterschiedliche Färbungen. Sie sind mit einer Ansteuerungseinheit zur Ansteuerung der Hintergrundrasterelemente 2, 3 verbunden, so dass die Transparenz und/oder die Farbe dieser Elemente geändert werden kann. Der Zustand jedes der Hintergrundrasterelemente kann daher von einem Licht abstrahlenden Hintergrundrasterelement 2 zu einem lichtundurchlässigen Hintergrundrasterelement 3 und umgekehrt verändert werden. In diesem Falle bietet es sich an, das Hintergrundraster für die Grundkodierung heranzuziehen und das Vordergrundraster statisch auszubilden. Das Hintergrundraster 1 in 6 ist auf einem Hintergrundsubstrat 9 aufgebracht, welches beispielsweise das Deckglas des LC-Panels sein kann. Das Vordergrundraster 4 ist auf einem Vordergrundsubstrat 10 aufgebracht, gleichzeitig jedoch mit dem Hintergrundsubstrat 9 verbunden bzw. an dieses angelegt. Die Verwendung eines LC-Panels als Hintergrundraster 1 bietet den großen Vorteil, dass sich auf diesem unterschiedliche Inhalte jederzeit darstellen lassen. Als Vordergrundsubstrat 10 kann ein transparentes Material wie Glas oder Kunststoff - z.B. eine PET-Folie - verwendet werden, es dient nur der Fixierung und dem Schutz des Vordergrundrasters 4 und kann sehr dünn gefertigt sein, die Darstellung in den Figuren ist nicht maßstabsgetreu. Das Vordergrundraster 4 kann beispielsweise als belichteter und entwickelter Film oder als ausgehärtetes Polymer ausgebildet sein. Die lateralen Abmessungen von Hintergrundrasterelementen 2, 3 und Vordergrundrasterelementen 5, 6 sind von gleicher Größenordnung. Bei dem in 6 gezeigten Fall ist das Vordergrundraster 4 zwar direkt vor dem Hintergrundsubstrat 9 angeordnet, kann jedoch axial, also entlang der Blickrichtung, die durch den großen Pfeil gekennzeichnet ist, verschoben werden. Alternativ kann auch hier anstelle des Hintergrundsubstrats 9 ein Rastersubstrat 11 verwendet werden, auf welches sowohl Vordergrundraster 4 als auch Hintergrundraster 1 aufgebracht werden. Ein Vordergrundsubstrat 10 ist in diesem Fall nicht unbedingt notwendig, es sei denn als Schutz, da das Vordergrundsubstrat 10 durch das Deckglas des LC-Panels gebildet wird, welches gleichzeitig als Hintergrundsubstrat 9 dient.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in 7 dargestellt. Hier ist das Vordergrundraster 4 als ein zweites LC-Panel oder als ein transparentes OLED-Display ausgestaltet. Auch hier sind die Vordergrundrasterelemente 5, 6 vollfarbig oder monochrome Pixel oder Subpixel einer Farbe eines zweiten LC-Panels. Der Abstand zwischen dem Hintergrundsubstrat 9 und dem Vordergrundraster 4 kann variiert werden. Vorzugsweise sind beide LC-Panels baugleich. Dieses Ausführungsbeispiel bietet den großen Vorteil, dass das Vordergrundraster 4 je nach Bedarf ein- und ausgeschaltet werden kann, wodurch man eine ungestörte Betrachtung von für alle zugänglichen Inhalte einerseits ebenso gewährleisten kann, wie andererseits auch die geschützte Darstellung vertraulicher Informationen für nur einen einzelnen Betrachter. Auch die Vordergrundrasterelemente 5, 6 können bei dieser Ausführung zur Änderung ihrer Transparenz und/oder Farbe durch die Ansteuerungseinheit, welche hier nicht gezeigt ist, aber mittels üblicher Prozessoren realisiert werden kann, angesteuert werden, vergleichbar den Hintergrundrasterelementen. Auch der umgekehrte Weg, dass die Hintergrundrasterelemente statisch sind und die Vordergrundrasterelemente in ihrem Zustand durch Ansteuerung veränderlich, ist möglich. Bei entsprechender Auslegung der Ansteuerung ist es dann möglich, auf einem solchen Bildschirm auch weitestgehend ungestört normale Inhalte in Form von bunten Bildern oder Bildsequenzen darzustellen. Darüber hinaus erhöht die Verwendung eines zweiten LC-Panels die Sicherheit weiter, da dies die Möglichkeit eröffnet, die Grundkodierung und den Schlüssel vor jedem Vorgang, bei dem in dem mindestens einem Gebiet die Verteilung von Licht abstrahlenden Hintergrundrasterelementen 2 und lichtundurchlässigen Hintergrundrasterelementen 3, mindestens teilweise neu festzulegen. Schlüssel und Grundkodierung lassen sich auch in vorgegebenen oder zufällig gewählten Abständen, d.h. nach einer gewissen Anzahl von Vorgängen neu festlegen.
Um die Sicherheit weiter zu erhöhen, können in dem mindestens einen ausgewählten Gebiet 7 im mindestens einen Hintergrundbereich stochastisch Untergebiete festgelegt werden, wobei die Invertierung dann nur in diesen Untergebieten erfolgt. Dadurch können die zu schützenden Informationen noch besser verborgen werden, da durch eine geeignete Wahl von Größe und Abstand der Untergebiete das resultierende Kontrastverhältnis bei der Sichtbarmachung steuerbar wird. Dies soll im Folgenden anhand von 8a-8g erläutert werden. In 8a ist zunächst ein Hintergrundraster 1 mit Licht abstrahlenden Hintergrundrasterelementen der ersten Art 2 und Licht abstrahlenden oder lichtundurchlässigen Hintergrundrasterelementen der zweiten Art 3 gezeigt, wobei die Licht abstrahlenden oder lichtundurchlässigen Hintergrundrasterelemente der zweiten Art 3 hier in der lichtundurchlässigen Alternative ausgestaltet sind. Entsprechend zeigt 8b das Vordergrundraster 4 mit den vollständig lichtdurchlässigen Vordergrundrasterelementen 5 und den Licht abschwächenden Vordergrundrasterelementen 6. Dieses Vordergrundraster 4 stellt den Schlüssel für die Kodierung des Hintergrundrasters 1 dar. Es kann statisch ausgebildet werden oder schaltbar mit Hilfe eines LC-Panels.
In 8c ist wiederum das Hintergrundraster 1 gezeigt. In dem Hintergrundraster 1 ist nun ein ausgewähltes Gebiet 7, welches eine Information darstellt, gezeigt. Das ausgewählte Gebiet 7 ist hier annähernd elliptisch und durch eine dicke, gestrichelte Linie gekennzeichnet. In diesem ausgewählten Gebiet 7 werden nun stochastisch Untergebiete festgelegt, in welchen eine Invertierung erfolgen soll. Dies ist in 8d angedeutet, wo einige Bereiche von Hintergrundrasterelementen mittels gestrichelter, gerader Linien umrandet sind. Nur innerhalb dieser stochastisch ausgewählten Untergebiete erfolgt eine Invertierung, d.h. eine Umschaltung zwischen Licht abstrahlenden Hintergrundrasterelementen der ersten Art 2 und Licht abstrahlenden oder lichtundurchlässigen Hintergrundrasterelementen der zweiten Art 3. Dies ist in 8e dargestellt. In 8f schließlich ist die Überlagerung des in 8e dargestellten Hintergrundrasters mit dem in 8b dargestellten Vordergrundraster gezeigt, in 8g nochmals, allerdings ohne die Hilfslinien, welche die einzelnen Rasterelemente verdeutlichen sollten. Auch hier erhält man also wieder einen kontrastreiche Darstellung, jedoch ist der Anteil von lichtundurchlässigen Hintergrundrasterelementen 3 höher als der von Licht abstrahlenden Hintergrundrasterelementen 2, weshalb der Kontrast gegenüber demjenigen, den man bei einer Invertierung im gesamten ausgewählten Gebiet 7 erhält, etwas vermindert ist.
Mit Hilfe der Auswahl der Untergebiete kann also der Kontrast gesteuert werden. Auch hier bildet wieder der gesamte gezeigte Bereich den mindestens einen Hintergrundbereich bzw. den mindestens einen Vordergrundbereich. Außerhalb dieser Bereiche können, hier nicht gezeigt, unverschlüsselte Informationen gezeigt werden, die aus verschiedenen Blickwinkeln wahrnehmbar sind.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist jedes einzelne Licht abschwächende Vordergrundrasterelement 6 aus einer Vielzahl in einem Subraster regelmäßig angeordneter Subrasterelemente 13 verschiedener Größen und/oder Formen zusammengesetzt. Dies ist in 9 dargestellt. Die dem Vordergrundraster 4 - und entsprechend dem Hintergrundraster 1 - zugrundeliegenden Rasterstrukturen spannen jeweils ein Gitter mit zwei rechtwinklig aufeinanderstehenden Gitterachsen auf, was hier durch die gestrichelten Linien symbolisiert ist. Eine dem Subraster zugrundeliegende Subrasterstruktur spannt ein affines Gitter auf, wie durch die beiden eingezeichneten Pfeile, auf denen jeweils eine Reihe von Subrasterelementen 13 angeordnet ist, angedeutet wird. Der Winkel zwischen den zwei das affine Gitter aufspannenden Achsen weicht bevorzugt von 90° ab, da es sich um ein affines Gitter handelt, er beträgt besonders bevorzugt 60°. Keine der beiden Gitterachsen des affinen Gitters fällt mit einer der rechtwinkligen Gitterachsen des Vordergrundrasters 4 bzw. des Hintergrundrasters 1 zusammen. Die Subrasterelemente 13 sind im Mittel etwa kreisförmig ausgebildet, weichen im Detail jedoch mehr oder weniger stark von dieser kreisförmigen Form ab, wie in 10 dargestellt. 10 zeigt einen Ausschnitt eines Licht abschwächenden Vordergrundrasterelements 6 in starker Vergrößerung, so dass die Subrasterelemente 13 gut zu erkennen sind. Die Koordinatenachsen des Vordergrundrasters 4 sind gestrichelt eingezeichnet, die des affinen Gitters, welche das Subraster aufspannt, mit durchgezogenen Pfeilen. Der mittlere Durchmesser d aller Subrasterelemente beträgt etwa 6µm. Die mittleren Durchmesser der etwa kreisförmigen Subrasterelemente 13 sind entsprechend einer Gaußverteilung mit einer Halbwertsbreite von etwa 1-3 µm entsprechend verteilt. Die Gitterperiode der Subrasterelemente 13 liegt in jeder der beiden affinen Richtungen zwischen 13 µm und 15 µm. Setzt man die Vordergrundrasterelemente 5 aus solchen Subrastern bzw. Subrasterelementen 13 zusammen, so ist das entstehende Überlagerungsbild aus Vordergrund- und Hintergrundraster nahezu störungsfrei, da das Auftreten von Linien- und Winkel- Moiremustern, wie sie auftreten können, wenn die Vordergrund- und Hintergrundrasterelemente alle die gleichen Abmessungen aufweisen, vermieden werden kann. Beispielsweise lassen sich die Subrasterelemente auf ein Vordergrundsubstrat 10 aufbringen, welches als fotografischer Film ausgestaltet ist und durch eine entsprechende Maskenstruktur belichtet wird. Eine andere Möglichkeit besteht darin, das Vordergrundsubstrat 10 mit einer unter UV-Licht aushärtenden Adhäsionsschicht zu bestreichen, eine Belichtung mit UV-Licht nur in Bereichen der Subrasterelemente 13 - beispielsweise mit einer entsprechenden Maskenstruktur - durchzuführen und die nicht ausgehärteten Bereiche auszuwaschen. Je nach Gestaltung können die Licht abschwächenden Subrasterelemente 13 dann als höckerartige oder als senkenartige Strukturen ausgebildet sein.
Mit den vorangehend beschriebenen Bildschirmen ist es möglich, sicherheitsrelevante Informationen in einem kleinen Blickwinkelbereich darzustellen, so dass sie nur von der adressierten Person wahrgenommen werden können, wohingegen nicht sicherheitsrelevante Informationen so in voller Auflösung des Bildschirms bzw. des Hintergrundrasters dargestellt werden können, dass sie aus einem weiten Blickwinkelbereich und damit auch von Dritten, nicht beteiligten Personen eingesehen werden können.
Bezugszeichenliste

1: Hintergrundraster
2: Licht abstrahlendes Hintergrundrasterelement der ersten Art
3: Licht abstrahlendes oder lichtundurchlässiges Hintergrundrasterelement der zweiten Art
4: Vordergrundraster
5: vollständig lichtdurchlässiges Vordergrundrasterelement
6: Licht abschwächendes Vordergrundrasterelement
7: ausgewähltes Gebiet
8: Beleuchtungsquelle
9: Hintergrundsubstrat
10: Vordergrundsubstrat
11: Rastersubstrat
13: Subrasterelement
d: Durchmesser eines Subrasterelements

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

US 6765550 [0008]
US 5993940 [0009]
US 62111930 [0010]
WO 2012/033583 [0011]
WO 2009/050505 [0012]
JP 2005134678 [0013]
US 7675568 [0014]
WO 2013/049088 [0015]

Claims

Bildschirm, umfassend - ein Hintergrundraster (1) mit einer ersten Art von Licht abstrahlenden Hintergrundrasterelementen (2) und einer zweiten Art von Licht abstrahlenden oder lichtundurchlässigen Hintergrundrasterelementen (3), - ein dem Hintergrundraster (1) aus Richtung eines Betrachters vorgeordnetes Vordergrundraster (4) mit vollständig lichtdurchlässigen Vordergrundrasterelementen (5) und Licht abschwächenden Vordergrundrasterelementen (6), - wobei das Vordergrundraster (4) in einem vorgegebenen Abstand zum Hintergrundraster (1) angeordnet ist sowie in einer vorgegebenen lateralen Position senkrecht zum Abstand am Hintergrundraster (1) ausgerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass - in mindestens einem Vordergrundbereich des Vordergrundrasters (4) die vollständig lichtdurchlässigen Vordergrundrasterelemente (5) und die Licht abschwächenden Vordergrundrasterelemente (6) stochastisch in einem Verhältnis von etwa 50:50 verteilt sind und diese Verteilung als Schlüssel für eine Kodierung des Hintergrundrasters (1) dient, - eine Grundkodierung des Hintergrundrasters (1) als invertierte Verteilung der lichtdurchlässigen Vordergrundrasterelemente (5) und Licht abschwächenden Vordergrundrasterelemente (6) in mindestens einem dem Vordergrundbereich entsprechenden Hintergrundbereich definiert ist, so dass Licht abschwächende Vordergrundrasterelemente (6) zu der ersten Art von Licht abstrahlenden Hintergrundrasterelementen (2) und vollständig Licht durchlässige Vordergrundrasterelemente (5) zu der zweiten Art von Licht abstrahlenden oder lichtundurchlässigen Hintergrundrasterelementen (3) korrespondieren, - in mindestens einem ausgewählten Gebiet (7), welches eine Information festlegt, in dem mindestens einen Hintergrundbereich die Verteilung von lichtundurchlässigen Hintergrundrasterelementen (3) und Licht abstrahlenden Hintergrundrasterelementen (2) als Kodierung der Information gegenüber der Grundkodierung mindestens teilweise invertiert ist, - wobei die lateralen Abmessungen der Vordergrundrasterelemente (5, 6), der Abstand und die laterale Position des Vordergrundrasters (4) in Bezug auf das Hintergrundraster (1) so aufeinander abgestimmt sind, dass ein auf das Vordergrundraster (4) blickender Betrachter die kodierte Information aufgrund eines Kontrast- und/oder Farbunterschiedes gegenüber solchen Gebieten des Hintergrundrasters (1), die grundkodiert sind, nur aus einer Blickrichtung oder einem Blickwinkelbereich von bis zu ± 50° um die Blickrichtung entschlüsselt wahrnimmt.
Bildschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Blickwinkelbereich weniger als ±30°, bevorzugt weniger als ±15° um die Blickrichtung beträgt.
Bildschirm nach Anspruch 1 oder 2, umfassend eine Ansteuerungseinheit zur Ansteuerung der Hintergrundrasterelemente (2, 3) und/oder Vordergrundrasterelemente (5, 6) zur Änderung von deren Transparenz und/oder Farbe.
Bildschirm nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Hintergrundraster (1) als ein erstes LC-Panel ausgestaltet ist, und die Hintergrundrasterelemente (2, 3) vollfarbige oder monochrome Pixel oder Subpixel einer Farbe des ersten LC-Panels sind.
Bildschirm nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Vordergrundraster (4) als ein zweites LC-Panel oder als ein transparentes OLED-Display ausgestaltet ist, und die Vordergrundrasterelemente (5, 6) vollfarbige oder monochrome Pixel oder Subpixel einer Farbe des zweiten LC-Panels sind.
Bildschirm nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Vordergrundraster (4) statisch, bevorzugt als belichteter und entwickelter Film oder als ausgehärtetes Polymer ausgebildet ist.
Bildschirm nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Vordergrundraster (4) auf einem transparenten Vordergrundsubstrat angebracht ist.
Bildschirm nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass jedes einzelne Vordergrundrasterelement (5, 6) aus einer Vielzahl in einem Subraster regelmäßig angeordneter Subrasterelemente verschiedener Größen und/oder Formen zusammengesetzt ist.
Bildschirm nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass dem Hintergrundraster (1) und dem Vordergrundraster (4) zugrunde liegenden Rasterstrukturen jeweils ein Gitter mit zwei rechtwinklig aufeinander stehenden Gitterachsen aufspannen, und dass eine dem Subraster zugrunde liegende Subrasterstruktur ein affines Gitter aufspannt, wobei der Winkel zwischen zwei das affine Gitter aufspannenden Achsen bevorzugt 60° beträgt.
Bildschirm nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Subrasterelemente etwa kreisförmig ausgebildet sind.
Bildschirm nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Durchmesser der Subrasterelemente etwa 6 µm beträgt und die Durchmesser der Subrasterelemente einer Gaußverteilung mit einer Halbwertsbreite von 1 µm entsprechend verteilt sind.
Bildschirm nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterperiode der Subrasterelemente in jeder der beiden affinen Richtungen zwischen 13 µm und 15 µm liegt.
Bildschirm nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass keine der beiden Gitterachsen des affinen Gitters mit einer der rechtwinkligen Gitterachse zusammenfällt.