CN117769676A - 光学元件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光学元件(1)，其包括：具有第一和第二大面的基板(S)；位于第一大面附近或其上的多个不透明面(O1、O2...)；在第一替代方案中，多个能够在不透明和透明状态之间切换的、位于第二大面附近或在其上的面(S1、S2、...)，或者在第二替代方案中，多个位于基板(S)中的腔室(K1、K2、...)，所述腔室填充有液体(F)，其中，液体(F)含有最高30体积％的能够电泳移动的、能够吸收光的颗粒(P)，所述颗粒能够通过在至少两种不同的状态下能够变化的电磁场定位在相应的腔室(K1、K2、...)内。

Description

光学元件

技术领域

近年来，在LCD中加宽视角方面已经取得了很大进展。然而，经常出现如下情形，显示屏的非常大的可视区域可能会有缺陷。越来越多地可以通过笔记本电脑和平板电脑等移动设备提供信息、例如银行数据或其他个人信息和敏感数据。因此，人们需要控制谁可以看到这些敏感数据；这些人需要能够在宽视角之间进行选择，以便在显示器上与其他人共享信息，例如在查看度假照片或出于广告目的时。另一方面，当他们想私密地处理图像信息时，则需要较小的视角。

类似的问题也出现在车辆构造中：在那里，当发动机开动时，驾驶员不能被图像内容(例如数字娱乐节目)分散注意力，而乘客也希望在行驶时消费同样的内容。因此需要一个能够在相应的显示模式之间切换的显示屏。

背景技术

基于微薄片的附加薄膜已用于移动显示器，以实现光学的数据保护。然而，这些薄膜不能够切换的；这些薄膜总是必须手动贴上，然后再取下。当人们不需要它们时，还必须将其相对于显示器单独运输。使用这种薄片膜的一个显著缺点还与相关的光损失有关。

文献US5,956,107A公开了一种能够切换的光源，利用该光源能够以多种模式运行显示屏。这里的缺点是所有的光耦合输出都是基于散射，因此只能实现低效率和非最佳的光方向效果。特别地，没有更详细地公开聚焦光锥的实现方案。

在CN107734118A中介绍了一种显示屏，这种显示屏可以借助两个背光照明装置来控制显示屏的视角。为此，两个背光照明装置中的上方的背光照明装置应发出聚焦光。作为对此的构造的是具有不透明和透明分段的栅格。然而，这可能会导致第二背光照明装置的光(必须在LCD面板的方向上穿透第一背光照明装置)也被聚焦，因此实际上用于提供宽视角的公共看视模式会使得角度明显缩小。

US2007/030240A1介绍了一种用于控制源自背光照明装置的光的光传播方向的光学元件。例如，这种光学元件需要PDLC形式的液晶，一方面价格昂贵，但另一方面对安全至关重要，特别是对于最终客户应用而言，因为PDLC液晶对于其电路通常需要高于60V的电压。

在CN1987606A中，再次介绍了一种显示屏，这种显示屏借助两个背光照明装置来控制显示屏的视角。在此，特别是使用“第一光板(first light plate)”，第一光板必须是楔形的，以便能够实现力求的聚焦的光耦合输出。没有公开以适当的角度条件实现聚焦光耦合输出的精确细节。

此外，US2018/0267344A1介绍了一种具有两个平面照明模块的结构。在此，在观察方向上在后放置的照明模块的光由单独的结构聚焦。聚焦后，光束仍需穿过在前的照明模块，在前的照明模块具有散射元件。因此，强烈的光聚焦无法最佳地实现看视保护。

最后，US2007/0008456A1公开了将光出射角划分为至少3个区域，其中，光通常施加到其中的两个区域。由此，在使用这种发光的显示器时，实现了仅从一个方向无法看视的看视保护。

申请人的WO2015/121398A1介绍了一种开头所述类型的显示屏。在其中，主要是散射颗粒存在于相应光导的体积中，以用于切换操作模式。然而，在该文献中选择的、由聚合物制成的散射颗粒通常具有以下缺点：光从两个大面耦合输出，由此，大约一半的有用光被引导到错误的方向，即朝向背光照明装置射出，在那里由于结构原因不能充分回收。另外，分布在光导体积中的聚合物散射颗粒可能特别是在较高浓度下，会导致散射效应，从而降低受保护操作模式中的看视保护效果。

US2020/012129A1公开了一种照明装置和显示屏，其介绍了用于在窄看视模式和宽看视模式之间切换的两种灯。在此一方面，其中一个光导构造有纤维。另一方面，光导的散射耦合输出结构在投影方向上仅限于确定的条带。这对于均匀图像照明来说是不利的，并且通常还会在结构中引起不希望的莫尔效应，例如在与位于上方的LCD面板的像素列或行相互配合下引起。

上述方法和装置通常具有以下缺点：它们显著降低了基本显示屏的亮度和/或需要有源的或至少特殊的光学元件用于模式切换和/或需要复杂且昂贵的生产要求和/或降低自由看视模式下的分辨率。

发明内容

因此，本发明的目的是：介绍一种光学元件，这种光学元件可以根据角度影响透射率，并且这种光学元件可以在至少两种状态之间切换。该光学元件应当可以成本低廉地实现，并且特别是可普遍用于不同类型的显示屏，以便能够在看视保护模式和自由看视模式之间进行切换。另外，对基于该光学元件的显示屏以及显示屏用照明装置进行说明。

根据本发明，该目的通过一种光学元件来实现，该光学元件包括：(i)具有第一和第二大面的、基本上呈板状或壳状的基板S，其中，大面中的一个用作光入射面，并且另外一个大面对于射到光学元件上的光用作光出射面，(ii)位于第一大面附近或之上的多个的不透明面O1、O2...，(iii)在第一替代方案中，位于第二大面附近或之上的多个可以在不透明和透明状态之间切换的面S1、S2、...，或者在第二替代方案中，在基板S中的多个腔室K1、K2、...，这些腔室填充有液体F，其中，液体F以最高30体积％、优选最高20体积％包含可电泳或磁泳地移动的颗粒P，这些颗粒可以吸收一个或多个波长或波长范围的光并且可以通过至少两个不同状态下的可变电磁场定位在相应的腔室K1、K2、...中，(iv)从而：在第一状态下，在第一替代方案中，能够切换的面S1、S2、...处于不透明状态，并且在第二替代方案中，所有颗粒P中的一半以上、特别优选为所有颗粒P的90％以上位于相应的腔室K1、K2、...的背离第一大面的那一半、优选为三分之一中，光学元件对射到光入射面上的光在其传播方向上加以限制，(v)并且：在第二状态下，在第一替代方案中，能够切换的面S1、S2、...处于透明状态，并且在第二替代方案中，所有颗粒P中的一半以上、特别优选所有颗粒P的90％以上位于相应的腔室K1、K2的面向第一大面的那一半中，光学元件并不对射到光入射面上的光在其传播方向上加以限制，而是仅由于不透明面O1、O2、...而有一部分光不能透射。

在此，在相对于不透明面O1、O2、...和能够切换的面S1、S2、...的“附近”意味着：这些面到相应大面的距离不大于基板S的厚度。在此，可以考虑的是将不透明面O1、O2、...和/或能够切换的面S1、S2、...布置在基板S内部或外部。

优选适用的是：在相对于基板S的大面的第二面法线大于30°的角度范围内(该角度也可以变化，例如10°、20°、25°、40°或45°)并且在垂直于基板S的纵向伸展的可选方向上测量、优选地在水平方向上测量，在第二状态下与角度相关的透射率大于30％、优选大于50％，并且在第一状态下，与角度相关的透射率小于5％、优选小于3％、特别优选小于2％。在第一状态下，除了很小的剩余部分之外，穿透光学元件的光的传播方向明显受到限制。

基板S的第一大面根据应用情况可以是从观察方向看在前或在后的大面。

(永久的)不透明面O1、O2、...优选呈条带状设计。然而也可行的是，不透明面O1、O2...以可以为周期性或非周期性的二维图案彼此分离地分布在整个第一大面上或第一大面附近。这种示例性的可能的二维图案可以由两个不透明的、例如以90度交叉的栅格组成，即矩形或正方形的、非不透明的部分面从所有四个侧面被不透明面O1、O2、...包围。

相应地，在第一替代方案中，当不透明面O1、O2、...设计为条带状时，能够切换的面S1、S2、...也为条带状。另外，能够切换的面S1、S2、...具有与不透明面O1、O2、...相似或等同的形状。

此外，在第一替代方案中，在光学元件的第一状态下，通常在平行于各两个能够切换的面S1、S2...的相应中间面的面中心和紧邻的(永久)不透明面O1、O2...之间的中间面的相应面中心之间的(假想)连线的一个或多个方向上存在最大透射率，其中，能够切换的面S1、S2从观察者的方向观察优选地位于不透明面O1、O2、...之前。每两个不透明面O1、O2、...和每两个能够切换的面S1、S2、...由透明的中间面分隔开。最接近能够切换的面的是与所涉及的能够切换的面距离最短的那个不透明面；相同情况适用于中间面。

在最简单的情况下，能够切换的面S1、S2、...和不透明面O1、O2、...在尺寸和位置方面彼此对应，使得：在沿垂直于大面的方向的投影中，所述能够切换的面和所述不透明面是全等的。在这种情况下，透射率的最大值处在垂直于大面的方向上，因为各个中间面的连线也垂直于大面延伸；在壳状基板的情况下，最大透射方向可以通过这种方式聚焦到观察者身上。

然而，还可以将能够切换的面S1、S2、...和不透明面O1、O2、...与沿着垂直于大面的方向的投影相关地彼此偏移地布置，必要时也以不同的大小偏移，使得各个中间面的面中心的连线与大面围成不等于90°的角或与其必要时(如在壳状基板的情况下)与位置相关的法线围成不等于0°的角。这特别是对于板状基板有意义：各个中间面的所有连线与大面围成不等于90°的相同角度，则对于虚拟观察者而言的透射最大值会移动到他沿着连线看到的位置，即成非90°的倾斜角度。特别是在板状基板的情况下，有利的是如下的设计，其中，能够切换的面S1、S2、...和不透明面O1、O2、...以如下方式布置：使得所有连线与大面围成不同的角度、即成对不同的角度，其中，连线特别优选地在一点处相交。位于该交点上的虚拟观察者仅在该交点处以及该交点周围非常狭窄的区域内感知到最大透射率；当看视位置远离该交点时，透射率急剧下降，例如强度分布对应于顶帽分布(Top-Hat-Verteilung)。

关于不透明面O1、O2、...与能够切换的面S1、S2、...的比例的上述实施方案也可以类似地应用于腔室K1、K2、...与能够切换的面S1、S2、...的比例。在这里，能够切换的面S1、S2、...也位于腔室K1、K2、...的前面，并且可以为相应的透明中间面构造连线。

此外，可行的是，在第一替代方案中，能够切换的面S1、S2...包含至少一个电致变色层、LC单元、电润湿单元和/或具有二色性染料的LC膜(例如“黑色PDLC”膜的形式)。其他变型是可以考虑的并且落在本发明的范围内。

对此替代地可行的是：在第一替代方案中，能够切换的面S1、S2...可以包括流体腔室R，所述流体腔室分别容纳液体F，液体F以最高30％、优选最高20％的体积百分比包含可电泳或磁泳地移动的颗粒P，所述颗粒吸收一个或多个波长或波长范围的光，其中，构造有呈面状构造在流体腔室R的一侧或多侧上的电磁开关机构，该电磁开关机构在接通状态下产生在流体腔室R中有效的电磁场，由此，颗粒P在液体中移动，使得颗粒的位置和/或取向可以在至少两个所述状态之间切换，所述状态产生能够切换的面S1、S2、...的所述不透明和透明状态。在第一状态的情况下，颗粒P优选尽可能在能够切换的面S1、S2、...的整个面上分布，而在第二状态下，颗粒以尽可能小的体积聚集，以便不遮挡能够切换的面S1、S2、...的尽可能大面的区域。

可电泳或磁泳地移动的颗粒吸收光的一个或多个波长或波长范围优选处在可见光谱中，并且特别优选基本上完全覆盖可见光谱。然而，出于特殊目的，上述波长或波长范围也可以位于可见光谱之外，例如当紫外光或红外光应当受到影响时(例如用于测量技术目的)。

呈面状在流体腔室R的一侧或多侧上构造在基板S中的电磁开关机构例如布置在相应的流体腔室R的窄侧或大面上。

颗粒P例如是纳米颗粒、量子点和/或染料。所述颗粒具有最大200nm、优选最大100nm、特别优选最大50nm的空间伸展。空间伸展是指三维空间中的最大伸展或流体动力学半径，以较大者为准。对于球形颗粒，空间伸展是直径。对于绳状颗粒P，空间伸展是颗粒表面上的两点彼此可以具有的最大可能距离。

在另一有利的设计中，在液体中存在多种类型的颗粒P，其在电磁场中的吸收特性和/或透射特性方面有所不同。“透射特性”尤其是指颗粒P在相应电泳(场中透射)期间的特性。

这种变型在纳米颗粒的情况下特别关键的是：颗粒类型例如在颗粒尺寸和/或表面功能、即Zeta电位方面存在差异。

在使用量子点或染料作为颗粒P的情况下并且当这些颗粒是荧光的时，则优选使用所谓的“猝灭剂(Quencher)”材料以同时避免荧光。

液体F可以是极性的或非极性的。这些液体也可以由例如水、油、甲苯或甲醛组成，也掺混有体积分数10％的铁磁流体和/或电解质。

此外，颗粒P是带电荷的，并且电磁开关机构被设计为用于生成静态或动态电场的电极，或者颗粒P是磁性的并且电磁开关机构被设计为用于生成静态电场或动态磁场的电磁层，使电磁颗粒P在液体F中的电场或磁场中运动。然后，相应的电场线例如在流体腔室R的中心平行地设计，并且在边缘处才表现出与平行性的偏差。然而，其他设计也是可行的。当施加电磁场、特别是静态场时，颗粒P的运动的主要物理效应是(双)电泳或磁泳。

例如，流体腔室R在平行于基板S的主传播方向的平面中的宽度可以在2μm与50μm之间(流体腔室的长边到长边的距离)，并且分别最小以10μm到约150μm彼此间隔(紧邻的流体腔室R的长边与紧邻的长边的距离)。流体腔室R的深度可以是几微米至约50μm。然而，与这里介绍的数值不同的数值显然也是可行的。

此外，能够切换的面S1、S2、...可以分为至少两个组，所述至少两个组可以分别彼此独立地切换，使得在光学元件上在第一状态和第二状态之间的局部可切换性得以实现。

在光学元件的设计的第一替代方案中，该光学元件还可以包括用于抑制在基板S中传播的光束的机构，所述光束要么从两个相邻的不透明面O1、O2之间的空隙或者在能够切换的面S1、S2、...的不透明状态下从两个相邻的能够切换的面S1、S2之间的空隙射入到基板S中，并且被指向基板S的各自相对置的大面上的相应能够切换的面S3、S4或者在不透明面O3、O4之间的各自非紧邻的空隙。所述机构可以例如以如下方式设计：基于与围绕基板S的介质的折射率相比对基板S的折射率的适当选择，对于在可确定的角度下的一定光束由于全反射而不能离开基板S。

替代地，所述机构可以分别以如下方式形成，使得：在基板S中的一些或全部不透明面O1、O2、...之间嵌入吸收体，这些吸收体基本上分别从基板的第一大面延伸至第二大面S并近似垂直于大面之一。另外，所述机构可以通过适当地选择不透明面O1、O2、...和/或能够切换的面S1、S2、...的厚度来实现。实施所述机构的多个上述措施也可以彼此组合。

为了更好地区分第一和第二替代方案，在第二替代方案中，存在于此处并且填充有液体F的腔室K1、K2...被称为“腔室”，尽管实际上它们也相当于是流体腔室。

在光学元件的第二替代方案中，优选适用的是：各一个腔室K1、K2、...沿垂直于基板S的投影方向位于不透明面01、02、...上方。另外，有利的是：在第二替代方案中，构造有呈面状地构造在腔室K1、K2、...的一侧或多侧上的电磁开关机构，电磁开关机构在接通的状态下，产生在腔室K1、K2、...中有效的电磁场，由此颗粒P在液体中移动，使得颗粒P的位置和/或取向可以在至少两种状态之间切换，所述状态产生所述光学元件的至少两种状态。所述电磁开关机构优选地是电极，其中，至少第二大面上的电极(至少部分)是透明的。第一大面上的电极布置在不透明面O1、O2、...上或其附近，或者当该电极是不透明电极时，则其甚至可以相当于是这些面。

就第二替代方案中的腔室K1、K2...的尺寸而言，参考上面对于光学元件的第一替代方案给出的流体腔室的设计变型。然而，特别地，这种腔室K1、K2、...的深度也可以大于50μm、例如为100μm。

如之前针对第一替代方案给出的液体F和颗粒P的一般设计说明也适用于第二替代方案，因此这里不再重复。根据第一替代方案和第二替代方案的配置的显著差异在于，在第一替代方案中，颗粒P使相应的能够切换的面S1、S2...在一个状态下切换为尽可能不透明，以及在另一个状态下切换为尽可能透明，即颗粒P水平地移动，而在第二个替代方案中，颗粒P在两种状态之间则竖直地移动，以便通过与不透明面O1、O2、...相互配合来实现或避免对光传播方向的期望的影响。

对于第二替代方案中的光学元件，在第一状态下，所有颗粒P中的至少五分之四、特别优选地多于十分之九处于相应的腔室K1、K2、...的紧邻基板S的第二大面的那三分之一、优选那四分之一中。

此外，腔室Kl、K2、...可以分为至少两个组，所述至少两个组分别可以彼此独立地切换，使得光学元件上的第一状态和第二状态之间的局部可切换性得以实现。

第二替代方案中的光学元件的特别有利的设计在于：基板S中各自紧邻的腔室K1、K2、...之间的空隙具有比腔室K1、K2、...中的液体F更高的折射率，其中，这至少适用于可见光范围内的至少一个波长，但优选地适用于400nm至800nm(含400nm和800nm)范围内的所有波长。所述折射率差可以为例如0.01或0.02或0.03或更大。

由此实现了：例如在第一大面上照射到光学元件上的光基于不透明层O1、O2、...而仅通过不透明层O1、O2之间的第一大面的部分表面射入光学元件中，并且在那里，根据入射方向、偏振和上述的折射率差而a)在两个腔室K1、K2...之间被全反射，然后在基板S的相应区域的上表面上(此处即在第二大面上)再次耦合输出(情况a)，或者情况b)克服从基板材料到液体F的折射率界限并且射入与液体F邻接的腔室中，在该腔室中传播并且最终在其上侧上基于处于第一状态的颗粒P被吸收，或者当存在第二状态(情况b)时被耦合输出，或c)在克服从基板材料到液体F的折射率界限之后，又克服了从液体F到下一个紧邻的基板材料的下一个折射率界限，并且根据当时给定的传播方向和偏振被耦合输出或继续在第一光学元件中传播，直到其要么根据在光学元件的状态被耦合输出或被吸收(情况c)，或d)在两种状态下，基板S在两个腔室K1、K2之间穿过，没有全反射，并在第二大面上再次从光学元件中耦合输出(情况d)。该介绍类似地适用于光经由第二大面照射到光学元件上的情况；光路当然是可逆的。

折射率的所述的并且在上面根据其效果限定的差异原则上也可以用于光学元件的第一替代方案：在这种情况下，在基板中分别位于不透明面O1、O2...和与之紧邻的能够切换的区域S1、S2...之间的那些区域具有比与这些区域互补的区域更低的折射率。代替腔室K1、K2、...，基板S的那些体积区域具有比基板S的周围体积区域更低的折射率，这些周围体积区域分别位于不透明面O1、...和紧邻的能够切换的区域之间区域S1、...之间，其中，“紧邻”在这里是指沿着第一大面的仅在壳状基板的情况下被局部限定的面法线朝向第二大面的方向。原则上，因此也可以在那里产生情况a)至d)或从其中选择。这里，这也适用于可见光范围内的至少一个波长，但优选地适用于400nm至800nm范围内的所有波长。

该实施例的优点在于，在第一状态下在其传播方向上受到光学元件限制的光具有近似顶帽分布，即，亮度在优选传播方向周围仅具有小的角度相关性，然后接着是透射率急剧下降。所介绍的透射率相关性具有以下优点：来自优选方向的观察者均匀地感知透射率并且对于来自例如大于30°的角度(该角度也可以变化，例如10°、20°、25°、40°或45°)的观察者来说，透射率大大减小。

在根据本发明的光学元件的第二替代方案中，基板材料的折射率(至少在两个相邻腔室Kl、K2、...之间)和/或腔室K1、K2...中的液体F的折射率可以在至少两种状态之间切换，使得可以调制相应折射率界限处的折射率差，由此，对传播方向的所述限制或影响可以改变。

有利的设计还以如下方式产生：每个不透明面O1、O2、...由永久吸收层和/或至少一个向下反射层形成。如果在这里仅存在一个反射层(这在本发明的范围内是可行的)，那么该反射层当然也将具有不透明特性。例如，当根据本发明的光学元件被安装在照明装置(例如用于LCD面板)中时，反射特性有助于提高效率。

光学元件可以有利地与偏振器组合，该偏振器使透射光直线地平行于优先的看视保护方向偏振。

在光学元件的两个替代方案中，基板S可以形成OLED、microLED或LCD面板的覆盖基板，该覆盖基板分别具有像素或子像素。替代地，基板S可以施加到所述覆盖基板或定位在覆盖基板前面。

在此对于第一替代方案来说有利的是：能够切换的面S1、S2、...和/或不透明面O1、O2、...之间的每个区域的面中心在到基板S上的垂直投影中，以每个这样的区域的至多20％的宽度的公差位于相应面板的所述像素或子像素的中心点的前面。

然而，替代地也可行的是：能够切换的面S1、S2、...和/或不透明面O1、O2、...之间的每个区域的面中心分别在到基板S上的垂直投影中，也可以稍微偏移地位于相应面板的一个所述像素或子像素的中心点前面，使得：能够切换的面S1、S2...的相应面中心的假想的连线与不透明面O1、O2...的假想的连线以朝向看视者最大为15°的公差相连接。因此，在光学元件的第一状态下透射的光将被朝向观察者聚焦。

能够切换的区域S1、S2、...和/或不透明面O1、O2、...的面积尺寸的变化也是可行的，以便进一步调整光学元件的透射特性。

按照这种方式，在第二替代方案中，例如，腔室的上部面可以小于腔室的下部面，腔室的下部面通常对应于不透明面O1、O2、...。这使得透射率能够朝向看视者聚焦。

此外，在光学元件的两个替代方案中，可行的是：不透明面01、O2、...在观察者的观察方向上可以布置在基板S后面的大面上或其附近，并且在背向观察者的一侧发生镜面反射或部分镜面反射。

根据本发明，本发明的另一部分目的通过一种用于显示屏的照明装置来实现，该照明装置可以在用于受限看视模式的第一状态下运行，以及在用于自由看视模式的第二状态下运行，包括：呈面状伸展的背光照明装置，其将光射入不受限制的角度范围内，以及在观察方向上位于背光照明装置前面的光学元件，如上面所述那样。

这里使用的背光照明装置优选将光发射到不受限制的角度范围内。然而，背光照明装置也可以具有一定的预聚焦度，例如方式为：其沿水平以不超过峰值亮度的10％或20％照射到超过30°或45°的(水平测量的)角度范围内。

这样的照明装置有利地与在观察方向上布置在光学元件前面的透射式图像显示单元一起使用，以便获得能够在对应受限看视模式的第一状态和对应自由看视模式的第二状态下运行的显示屏，这是因为来自照明装置的光由于光学元件而有时在传播方向上受到限制，即聚焦(第一状态)，以及有时不聚焦(第二状态)。

根据本发明，本发明的最后一部分目的是通过一种显示屏来实现的，该显示屏可以在对应受限看视模式的第一状态下和在对应自由看视模式的第二状态下运行，该显示屏包括如上所述的光学元件，以及从看视者看来在光学元件前面或后面的图像显示单元。

图像显示单元例如是OLED显示器、LCD、SED、FED、microLED显示器或VFD。由于无论图像显示单元的类型如何，光学元件都是有效的，因此也可以使用任何其他类型的显示屏。

根据本发明的具有显示屏的照明装置以及根据本发明的显示屏特别有利地用在车辆中，用于选择性地仅在第一状态下为前排乘客显示图像内容，或者在第二状态下同时为驾驶员和前排乘客显示图像内容。例如当乘客正在观看可能分散驾驶员注意力的娱乐内容时，则第一状态很有帮助。

本发明还用于在自动取款机、支付终端或移动设备处输入或显示机密数据(例如PIN号码、电子邮件、SMS或密码)。

此外，对于受限视图的第一状态的期望的受限传播方向可以针对水平和垂直方向彼此独立地限定和实现。例如，在垂直方向上比在水平方向上更大的角度(或者可能根本没有限制)可能更合理，例如，如果不同身高的人应该能够在ATM上看到图像，而侧向看视应该保留大程度或完全地受到限制。然而，对于POS支付终端来说，由于安全法规的原因，通常需要在水平和垂直方向上对第一状态下的可见性进行限制。

原则上，如果上述参数在一定限度内变化，则仍然可以获得本发明的性能。

当然，上述特征和下面将要解释的特征不仅能够以指定的组合使用，而且能够以其他组合使用或单独使用，而不脱离本发明的范围。

附图说明

下面将参考附图基于实施例更详细地解释本发明，附图也揭示了本发明的本质特征。这些实施例仅用于说明性目的并且不应被解释为限制。例如，对包括多个元件或部件的实施例的介绍不应被解释为意味着所有这些元件或部件对于实现都是必需的。相反，其他实施例还可以包含替代的元件和部件、更少的元件或部件、或者附加的元件或部件。除非另有说明，不同实施例的元件或部件可以彼此组合。针对实施例之一介绍的修改和变化也可以适用于其他实施例。为了避免重复，不同附图中的相同或相应的元件用相同的附图标记表示并且不再解释多次。其中：

图1a示出第一替代方案中的光学元件的第一设计的示意图；

图1b示出第一替代方案中的光学元件的第二设计的示意图；

图2示出第一替代方案中的光学元件的第三设计的示意图；

图3示出第二替代方案中的光学元件的第一设计的示意图；

图4示出第二替代方案中的光学元件的第二设计的示意图；

图5示出与光学元件的第一替代方案中的不透明面相比，能够切换的面的定位的变型的示意图；

图6示出与光学元件的第一替代方案中的不透明面相比，能够切换的面的面尺寸的第一变形的示意图；

图7示出与光学元件的第一替代方案中的不透明面相比，能够切换的面的面尺寸的第二变形的示意图；

图8示出与光学元件的第二替代方案中的不透明面相比，腔室的上部面的面尺寸的变型的示意图；

图9示出具有光学元件的显示屏的照明装置的示意图；以及

图10示出具有光学元件的、可以在对应受限看视模式的第一状态和对应自由看视模式的第二状态下运行的显示屏的示意图。

附图并非按比例绘制并且仅表示示意性呈现。

具体实施方式

在图1a中示出第一替代方案中的光学元件1的第一设计的示意图。

其中，在竖直虚线的左侧示出示例性的光学元件1的第二状态，在其右侧示出第一状态。光学元件包括：(i)具有第一(下方)大面和第二(上方)大面的基本上呈板状的基板S，其中，对于入射到光学元件上的光，第一大面用作光入射面，而另一个大面用作光出射面，(ii)在第一大面附近或在第一大面上的多个(永久)不透明面O1、O2...，(iii)在第一替代方案中，靠近第二大面或在第二大面上的多个可在不透明和透明状态之间切换的面S1、S2...，(iv)从而：在第一状态下，在第一替代方案中能够切换的面S1、S2...处于不透明状态，光学元件1在其传播方向上限制射到光入射面上的光，(v)以及从而在第二状态下，在第一替代方案中能够切换的面S1、S2...处于透明状态，在这种状态下，光学元件1并不对射到光入射面上的光在其传播方向方面加以限制，而只是由于不透明面O1、O2...而使一部分光不能透射。

在第一状态中，通过当时切换为不透明的能够切换的面S1、S2、...与永久不透明面O1、O2、...的相互配合来实现对传播方向的所述限制，如在图1的图中在右侧示出那样。穿过不透明面o1、O2…之间的空隙并穿透到基板S中的足够倾斜的光束被切换为不透明的能够切换的面S1、S2、...吸收。相反以受限角度范围传播的光束穿过不透明面O1、O2、...之间的透明的空隙，使得穿过光学元件1的光在其传播方向上受到限制。各个永久不透明面O1、O2...和能够切换的面S1、S2...的形状和布置以及诸如透明基板S的折射率及其厚度之类的其他参数决定了传播方向受到哪些限制，特别是，光以什么角度朝向哪些方向透射，以及传播方向的所述限制是否仅发生在一个平面(例如水平)中，还是发生在多个平面(例如水平和垂直)中。

此外，在第一替代方案中，在光学元件1的第一状态下，通常在与各两个能够切换的面S1、S2、...之间的相应中间面的面中心和紧邻的(永久)不透明面O1、O2、...之间的相应中间面的面中心的(假想)连线平行的一个或多个方向上存在最大透射率。

在第二状态中，当能够切换的面S1、S2、...切换为透明时，原则上在永久不透明面O1、O2、...之间射入的基板S中的所有光束也可以再次穿过基板S的第二大面从其中射出。在此，对传播方向没有限制。只有从下方照射到永久不透明面O1、O2、...且未被透射的光束不能从基板S的第二大面中射出。然而，永久不透明面O1、O2...也可以从下方发生镜面发射，使得入射在其上的光被反射并且可以在必要时被回收，例如当例如具有光导的背光照明装置位于其下方时。

通过光学元件1的光路在图1a中(以及直到并包括图5的后续附图中)通过从下方入射的光束被示意地示出。这些只是一些选定的可想象的光束，尽管实际上存在相当多的光束。

优选适用的是：在关于基板S的第二大面的面法线大于30°(该角度也可以变化，例如10°、20°、25°、40°或45°)的角度范围内并在垂直于基板S的纵向伸展的可选择方向上测量、优选在水平方向测量，第二状态下与角度相关的透射率大于30％、优选大于50％，并且在第一状态下，其小于5％、优选小于3％、特别优选小于2％。在第一状态中，穿透光学元件1的光的传播方向(除了小的剩余部分之外)明显受到限制。

(永久)不透明面O1、O2、...优选设计为条带状。然而，还可行的是：不透明面O1、O2...以二维图案(例如，栅格状图案)在整个第一大面之上(或其附近)分布，该二维图案可以是周期性的或非周期性的。相应地，在第一替代方案中，当不透明面O1、O2、...为条带状时，能够切换的面S1、S2、...设计为条带状。另外，能够切换的面S1、S2、...具有与不透明面O1、O2、...相似或等同的形状。

图1b示出第一替代方案中的光学元件1的第二设计的示意图。这以如下方式实现：在第一替代方案中，能够切换的面S1、S2...包括流体腔室R，所述流体腔室分别包含液体F，液体F包含最高30体积％、优选最高20体积％的、可电泳或磁泳地移动的颗粒P，该颗粒吸收一个或多个波长或波长范围的光，其中，构造有呈面状地构造在流体腔室R的一侧或多侧上的电磁开关机构，该电磁开关机构在接通的状态下，产生在流体腔室R中有效的电磁场，由此，颗粒P可以在液体中移动，使得颗粒的位置和/或取向可以在至少两个所述状态之间切换，所述状态产生能够切换的面S1、S2、...的不透明和透明状态。在第一状态的情况下，如在图1b中在右侧所示，颗粒P优选尽可能在能够切换的面S1、S2...的整个面上分布，而在第二状态下，颗粒P在一个或多个尽可能小的体积中聚集，如在图1b中在左侧所示，以便不覆盖能够切换的面S1、S2、...的尽可能大面积的区域。

可电泳或磁泳地移动颗粒P吸收光的一个或多个波长或波长范围优选处在可见光谱中，并且特别优选基本上完全覆盖可见光谱。然而，出于特殊目的，所述波长或波长范围也可以位于可见光谱之外，例如，如果紫外光或红外光会受到影响，例如用于测量技术目的。

呈面状构造在基板S中的流体腔室R的一侧或多侧上的电磁开关机构例如布置在相应的流体腔室R的窄侧或大面上。这些电磁开关机构没有图示示出。例如，还可行的是：在至少一个流体腔室R的大面上将这些电极呈条带状并且在第二状态下具有周期性交替的极性地布置，而将面状电极布置在相对置的大面上，这也根据状态一并进行操控。

颗粒P例如是纳米颗粒、量子点和/或染料。该颗粒具有最大200nm、优选最大100nm、特别优选最大50nm的空间伸展。空间伸展是指三维空间中的最大伸展或流体动力学半径，以较大者为准。对于球形颗粒P，这是直径。对于绳状颗粒，这是颗粒P的表面上的两点彼此可以具有的最大可能距离。

液体F可以是极性的或非极性的。该液体也可以由例如水、油、甲苯或甲醛组成，也掺混有按体积计10％的铁磁流体和/或电解质。在本发明的范围内可以考虑其他配置。

此外，要么颗粒P是带电的并且电磁开关机构被设计为用于生成静态或动态电场的电极，要么颗粒P是磁性的并且电磁开关机构被设计为用于生成静态电场或动态磁场的电磁层，使电磁颗粒P在液体F中的电场或磁场中运动。

例如，流体腔室R在平行于基板S的主传播方向的平面中的宽度(从流体腔室的长边到长边的距离)可以在2μm至50μm之间并且分别以至少为10μm至150μm彼此间隔开(从长边到紧邻的流体腔室的紧邻的长边的距离)。流体腔室的深度可以是几微米至约50微米。然而，除此处介绍的值之外的值显然也是可行的。

此外，能够切换的面Sl、S2、...可以分为至少两个组，所述至少两个组分别可以彼此独立地切换，使得在光学元件1上在第一状态和第二状态之间局部的可切换性得以实现。

在图2中示出第一替代方案中的光学元件1的第三设计的示意图。其中，在左侧由竖直虚线示出示例的光学元件1的第二状态，在其右侧示出第一状态。这里也再次使用吸收性的颗粒P，如图1b中已经介绍的。这里的主要区别在于：电极的设计方式使得在第二状态下颗粒P在流体腔室R内尽可能集中在尽可能小的体积中。这可以例如通过将电极布置在流体腔室R的右侧窄侧上来实现，在第二状态中电极被操控，以使得颗粒P在其中移动。

在光学元件1的第一替代方案中，该光学元件还可以包括用于抑制在基板S中传播的光束的机构，该光束要么从两个相邻的不透明面O1、O2之间的空隙、要么在能够切换的面S1、S2、...的不透明状态下从两个相邻的、能够切换的面S1、S2之间的空隙穿入基板S中，并指向基板S的各自相对置的大面上的相应能够切换的面S3、S4或相对的不透明面O3、O4之间的非相邻空隙。所述机构可以例如以如下方式设计：由于与围绕基板的介质的折射率相比，对基板S的折射率的适当选择，使得在可确定的角度下的一定的光束由于全反射而不会离开基板。

替代地，所述机构可以分别以如下方式形成，在一些或所有不透明面O1、O2、...之间，将吸收体嵌入基板S中，这些吸收体基本上从基板的第一大面延伸至第二大面并且大致垂直于其中一个大面地取向。另外，所述机构可以通过如下方式实现，即适当地选择不透明面O1、O2、...和/或能够切换的面S1、S2、...的厚度来实现。实施所述机构的多个上述措施也可以彼此组合。

此外，图3示出第二替代方案中的光学元件1的第一设计的示意图。在此，光学元件(i)包括：具有第一(上方)大面和第二(下方)大面的基本上呈板状的基板S，在该示例中，对于入射到光学元件上的光，第一大面用作光入射面，而另一个大面用作光出射面，(ii)第一大面附近或上的多个不透明面O1、O2...，(iii)在第二替代方案中在基板S中的多个腔室K1、K2、...，所述腔室填充有液体F，其中，液体F以最高30体积％、优选最高20体积％包含可电泳或磁泳地移动的颗粒P，所述颗粒吸收一个或多个波长或波长范围的光，并且这些颗粒由至少两个不同状态下的可变电磁场定位在相应的腔室K1、K2...内，(iv)使得：在第一状态中，在第二替代方案中，所有颗粒P的一半以上、特别优选为所有颗粒P的90％以上位于相应的腔室K1、K2...的背向第一大面的那一半、优选那三分之一中，光学元件1对射到光入射面上的光在其传播方向方面加以限制，(v)并且使得在第二状态下，在第二替代方案中，所有颗粒P的超过一半的颗粒、特别优选为所有颗粒P的超过90％的颗粒位于对应腔室K1、K2...的面向第一大面的那一半中，光学元件1对射到光入射面上的光在其传播方向不加限制，但由于不透明面O1、O2、...，有部分光无法透射。

在这里相应地适用针对可电泳或磁泳地移动的颗粒P的上述实施方案，出于冗余原因，此处不应重复。为了更好地区分第一和第二替代方案，在第二替代方案中，存在于其中的填充有液体F的腔室K1、K2...被称为“腔室”，尽管实际上它们也相当于流体腔室。另外，对于图1a等给出的阐释类似地适用于对光的传播方向的限制，这在图3中也由从下方入射的光束象征性表示。

在光学元件1的第二替代方案中，优选适用的是：各一个腔室K1、K2、...在垂直于基板S的投影方向上位于不透明面O1、O2、...上方，并且这种腔室K1、K2、...的基本面形状大致相当于这种不透明面O1、O2、...的形状。另外，有利的是：在第二替代方案中，构造有呈面状构造在腔室K1、K2、...的一侧或多侧上的电磁开关机构，该电磁开关机构在接通的状态下，产生在腔室K1、K2、...中有效的电磁场，由此，颗粒P在液体中移动，使得颗粒P的位置和/或取向可以在至少两种状态之间切换，所述状态产生所述至少光学元件的两种状态。所述电磁开关机构优选是电极，其中，至少第二大面上的电极(至少部分地)是透明的。第一大面上的电极布置在不透明面O1、O2、...上或其附近，或者如果电极是不透明电极，则甚至可以相当于是这些面。

就第二替代方案中的腔室K1、K2...的尺寸而言，参考上文对于光学元件的第一替代方案给出的流体腔室R的设计变型。然而，特别地，这种腔室K1、K2、...的深度也可以大于50μm、例如为100μm。

如之前对于第一替代方案给出的液体F和颗粒P的一般设计方式也可以类似地应用于第二替代方案，这使得这里的重复介绍变得多余。根据第一替代方案和第二替代方案的配置的显著差异在于，在第一替代方案中，颗粒P使相应的能够切换的面S1、S2...在一个状态下切换为整面不透明的，以及在另一个状态下切换尽可能透明，颗粒P则沿水平移动，而在第二个替代方案中，两种状态之间的颗粒P则沿竖直移动，以便通过与不透明面O1、O2、...相互配合来实现或避免对光传播方向的期望影响。

对于第二替代方案中的光学元件1，在第一状态下，所有颗粒P的至少五分之四、特别优选地多于十分之九位于相应的腔室Kl、K2、...的紧邻基板S的第二大面的那三分之一、优选四分之一中。

第二替代方案中的光学元件1的特别有利的设计是，基板S中相应紧邻的腔室K1、K2、...之间的空隙具有比腔室K1、K2、...中的液体F更高的折射率，其中，这至少适用于可见光范围内的一个波长，但优选地适用于400nm至800nm范围内的所有波长。这在图4中示出为按照第二替代方案的光学元件1的第二设计的示意图。

由此这确保了：例如在第一大面上照射到光学元件1上的光由于不透明层O1、O2、...仅通过不透明层O1、O2之间的第一大面的部分表面射入该光学元件，并且在那里根据入射方向、偏振和上述的折射率差，a)，在两个腔室K1、K2...之间被全反射，然后在基板S的相应区域的上表面上(在这里即在第二大面)再次耦合输出(情况a)，或b)克服基板材料到液体F的折射率界限，并且射入邻接的、具有液体F的腔室中，在该腔室中传播，并且最终在腔室的上侧上基于处于第一状态下的颗粒P被吸收，或者当存在第二状态时被耦合输出(情况b)，或c)在克服基板材料到液体F的折射率界限后，又克服从液体F到紧邻的基板材料的下一个折射率界限，并且根据当时给定的传播方向和偏振而被耦合输出或继续在第一光学元件中传播，直到光根据光学元件1的状态被耦合输出或被吸收为止(情况c)，或d)在这两种状态下，基板S在两个腔室K1、K2之间穿过而没有全反射，并在第二大面上再次从光学元件1中被耦合输出(情况d)。在这种形式的本发明的物理实现方案中，不总是一定发生所有情况a)至d)。例如，情况c)可能不会发生，如图4所示。情况a)、b)和d)的选定光束在那里被标记。该介绍类似地适用于光经由第二大面照射到光学元件1上的情况，因为光路是可逆的。

所述折射率的上面根据其效果限定的差异原则上也可以用于光学元件的第一替代方案，这已经参照图1a、图1b和图2在三个设计中通过示例的方式进行解释：然后，代替按照第二替代方案的腔室K1、K2...，在第一替代方案中，基板S的比周围体积区域低的折射率的基板S的那些体积区域位于不透明面O1、...和紧邻的能够切换的区域S1、...之间。原则上，因此也可以在那里生成情况a)至d)或从其中进行选择。

第二替代方案的第二设计的优点在于，在第一状态下被光学元件1限制在其传播方向上的光具有近似顶帽分布，即，在优选传播方向周围，亮度仅具有较低的角度相关性，随后透射率急剧下降。所介绍的透射率相关性具有以下优点：来自优选方向的观察者均匀地感知透射率，并且从例如大于30°(该角度也可以变化，例如10°、20°、25°、40°或45°)的角度来看，对于观察者来说透射率大大减小。

有利的设计还以如下方式产生：每个不透明面O1、O2...由永久吸收层和/或由至少一个向下反射层形成。如果这里仅存在一个反射层(这在本发明的范围内是可行的)，那么该反射层当然也将具有不透明特性。例如当光学元件1安装在照明装置中(例如用于LCD面板)时，反射特性有助于提高效率。

在光学元件的两个替代方案中，基板S可以形成OLED、microLED或LCD面板的覆盖基板，每个面板都具有像素或子像素。替代地，基板S可以施加到所述覆盖基板上或定位在其前面。

对于第一替代方案来说有利的是，能够切换的面S1、S2、...和/或不透明面O1、O2、...之间的每个区域的面中心在朝向基板S的垂直投影中，以每个这样的区域的至多20％的宽度的公差位于相应面板的所述像素或子像素的中心的前面。

然而，可选地也可行的是：能够切换的面S1、S2、...和/或不透明面O1、O2、...之间的每个区域的面中心在朝向基板S的垂直投影中稍微偏移地放置在相应面板的所述像素或子像素的中心点的前面，使得能够切换的面S1、S2...的相应面中心与不透明面O1、O2...的面中心的假想的连线以最大15°的公差指向观察者B(至少对于一个平面，例如垂直于基板S的第二大面的平面，其假想地与观察者B的双眼相交)。因此，在光学元件1的第一状态下透射的光聚焦到观察者B上。这一点在图5以非常简化的形式示出。对于合适的尺寸设定，必须相应地应用光束组。当然，实际上，不仅会使用六个不透明面O1、O2、...和六个能够切换的面S1、S2、...，而是会使用这些面中的多个面。

能够切换的区域S1、S2、...的区域尺寸的变化(参见图6)和/或不透明面O1、O2、...(参见图7)可以进一步影响光学元件1的透射特性。

在这个意义上，在第二替代方案中，例如，腔室K1、K2、...的上部面可以小于腔室K1、K2、...的下部(底)面，其中，下部面通常相当于不透明面O1、O2、...或与这些面全等。由此，透射率又被聚焦到看视者B上。图8以非常简化的形式示出这一点。

此外，图9示出具有光学元件1的、用于显示屏的照明装置的示意图，该照明装置可以在对应受限看视模式的第一状态下运行并且在对应自由看视模式的第二状态下运行。这包括在不受限制的角度范围内发射光的、呈面状伸展的背光照明装置BLU以及在看视方向上位于背光照明装置BLU前面的光学元件1，如上所述那样。

这里使用的背光照明装置BLU优选在不受限制的角度范围内发射光。然而，也可行的是：背光照明装置BLU具有一定的预聚焦度，例如通过在超过30°或45°的(水平测量的)角度范围内沿水平不发射超过峰值亮度的10％或20％的方式实现。

这样的照明装置有利地与在观察方向上布置在光学元件1前面的透射式图像显示单元(例如LCD面板)一起使用，以便获得在对应受限看视模式的第一状态和对应自由看视模式的第二状态下运行的显示屏，因为来自照明装置BLU的光由于光学元件1而有时在传播方向上受到限制，也就是聚焦(第一状态)并且有时不聚焦(第二状态)。

最后，图10示出具有光学元件1的显示屏的示意图，该显示屏可以在对应受限看视模式的第一状态下运行并且在自由看视模式的第二状态下运行。这种显示屏包括：光学元件1(如上所述那样)，和从看视者来看位于光学元件1的前面或后面的图像显示单元2(在图10中示出图像显示单元2在后布置的变型)。

图像显示单元2例如是OLED显示器、LCD面板、SED面板、FED面板、microLED显示器或VFD。由于无论图像显示单元2的类型如何，光学元件1都是有效的，所以任何其他类型的图像显示单元也可以考虑。

在光学元件1的第一状态中，对于所涉及的显示屏得到受限看视模式，并且在光学元件1的第二状态中得到自由看视模式。

用于减少或控制反射的机构(例如防眩光和/或抗反射涂层)可以布置在图像显示单元2的上侧上。

上述光学元件以及所介绍的照明装置和可用其实现的显示屏解决了所设定的目的：已经介绍了一种光学元件，其可以根据角度影响透射率并且可以在至少两种状态之间切换。该光学元件可以成本低廉地实现并且可以特别是与不同类型的显示屏一起通用，以便能够在看视保护模式和自由看视模式之间进行切换。还介绍了基于光学元件的显示屏和用于显示屏的照明装置。

上述发明可以有利地用在机密数据显示和/或输入的任何地方，例如当输入PIN时或用于在自动取款机或支付终端处显示数据时或用于密码输入时或当在移动设备上阅读电子邮件时。如上所述，本发明也可用于乘用车。

附图标记列表

1 光学元件

2 图像显示单元

BLU 背光照明装置

F 液体

K1、K2、... 腔室

O1、O2、... 不透明面

P 颗粒

R 流体腔室

S 基板

S1、S2、... 能够切换的面。

Claims (14)

1.一种光学元件(1)，包括：

基本上呈板状或壳状的基板(S)，所述基板具有第一和第二大面，其中一个大面用作光入射面，另一个大面用作入射到光学元件上的光的光出射面(1)，

位于第一大面附近或其上的多个不透明面(O1、O2...)，

在第一替代方案中，多个能够在不透明和透明状态之间切换的、位于第二大面附近或在其上的面(S1、S2、...)，或者在第二替代方案中，多个位于基板(S)中的腔室(K1、K2、...)，所述腔室填充有液体(F)，其中，所述液体(F)含有最高30体积％的能够以电泳或磁泳方式移动的颗粒(P)，所述颗粒能够吸收一个或多个波长或波长范围的光，并且所述颗粒能够通过在至少两种不同的状态下能够变化的电磁场定位在相应的腔室(K1、K2、...)内，

在每两个不透明面(O1、O2、...)之间以及在第一替代方案中在每两个能够切换的面(S1、S2、...)之间或在第二替代方案中在每两个腔室(K1、K2、...)之间分别存在一个透明的中间面，

使得：光学元件(1)在第一状态下对入射到光入射面上的光在其传播方向上加以限制，在第一状态下，在第一替代方案中，能够切换的面(S1、S2、...)处于不透明状态，并且在第一状态下，在第二替代方案中，所有颗粒(P)中的一半以上位于相应的腔室(K1、K2、...)的背离第一大面的那一半中，其中，在第一替代方案中，在平行于相应两个能够切换的面(S1、S2、...)之间的相应中间面的面中心与最接近的不透明面(O1、O2、...)之间的中间面的相应面中心的连线的方向上存在最大的透射率，或者在第二替代方案中，在平行于相应两个能够切换的面(S1、S2、...)之间的相应中间面的面中心与在紧邻的腔室(K1、K2、...)之间的中间面的相应面中心的连线的方向上存在最大的透射率，并且

光学元件(1)在第二状态下对入射到光入射面上的光在其传播方向上不加以限制，而是仅基于不透明面(O1、O2、...)而有一部分光不能透射，在第二状态下，在第一替代方案中，能够切换的面(S1、S2、...)处于透明状态，并且在第二状态下，在第二替代方案中，所有颗粒(P)中的一半以上位于相应的腔室(K1、K2、...)的朝向第一大面的那一半中。

2.根据权利要求1所述的光学元件(1)，其特征在于，在第一替代方案中，所述能够切换的面(S1、S2、...)包含至少一个电致变色层、LC单元和/或具有二向色染料的LC膜。

3.根据权利要求1所述的光学元件(1)，其特征在于，在第一替代方案中，所述能够切换的面(S1、S2、...)包括包含液体(F)的流体腔室(R)，其中，所述液体(F)含有最高30体积％的能够以电泳或磁泳方式移动的颗粒(P)，所述颗粒吸收一个或多个波长或波长范围的光，其中，还构造有呈面状地构造在流体腔室(R)的一侧或多侧上的电磁开关机构，所述电磁开关机构在接通状态下，产生在流体腔室(R)中有效的电磁场，由此，所述颗粒(P)得以在液体中移动，使得能够在至少两种状态之间切换所述颗粒的位置和/或取向，所述颗粒产生能够切换的面(S1、S2、...)的上述不透明和透明状态。

4.根据前述权利要求中任一项所述的光学元件，其特征在于，在第替代方案中，所述能够切换的面(SI、S2、...)被分成至少两个组，所述至少两个组能够分别彼此独立切换，从而实现在第一状态和第二状态之间局部的可切换性。

5.根据前述权利要求中任一项所述的按照第一替代方案的光学元件(1)，还包括：用于抑制在所述基板(S)中传播的光束的机构，所述光束要么从两个相邻的不透明面(O1、O2)之间的空隙、要么在能够切换的面(S1、S2、...)的不透明状态下从两个相邻的能够切换的面(S1、S2)之间的空隙入射到基板(S)中，并且指向基板(S)的分别对置的大面上的相应的能够切换的面或不透明面之间的相应非紧邻的空隙。

6.根据前述权利要求中任一项所述的按照两个替代方案的光学元件(1)，其特征在于，所述基板(S)是OLED面板的覆盖基板、microLED面板的覆盖基板或LCD面板的覆盖基板，这些面板分别具有像素或子像素。

7.根据权利要求6所述的光学元件(1)，其特征在于，在第一替代方案中，能够切换的面(S1、S2、...)和/或不透明面(01、02、...)之间的每个区域的面中心分别在垂直投影到基板(S)上时，以每个所述区域的宽度的最大20％的公差位于相应面板的所述像素或子像素的中心的前面。

8.根据前述权利要求中任一项所述的光学元件(1)，其特征在于，在两个替代方案中，所述不透明面(O1、O2、...)沿观察者的看视方向布置在基板(S)后面的大面上或大面附近，并且在所述不透明面的背离观察者的一侧上发生镜面反射或部分镜面反射。

9.根据权利要求1所述的光学元件(1)，其特征在于，在第二替代方案中，构造有呈面状地构造在所述腔室(K1、K2、...)的一侧或多侧上的电磁开关机构，所述电磁开关机构在接通状态下产生在腔室(K1、K2...)中有效的电磁场，由此，颗粒(P)得以在液体中移动，使得能够在至少两种状态之间切换颗粒(P)的位置和/或取向，所述至少两种状态实现光学元件(1)的上述至少两种状态。

10.根据权利要求1或9所述的光学元件(1)，其特征在于，在第二替代方案中，在第一状态下，所有颗粒(P)中的至少五分之四位于相应的腔室(K1、K2、...)的紧邻基板(S)的第二大面的那三分之一中。

11.根据权利要求1、6、8、9或10中任一项所述的光学元件(1)，其特征在于，在第二替代方案中，分别紧邻的腔室(K1、K2、...)之间的空隙具有比液体(F)更高的折射率，其中，这适用于可见光范围内的至少一个波长，优选适用于400nm至800nm范围内的所有波长。

12.根据权利要求1至8中任一项所述的光学元件(1)，其特征在于，在第一替代方案中，在基板(S)中分别位于不透明面(O1、O2、...)和与之紧邻的能够切换的面(S1、S2...)之间的区域具有比与这些区域互补的区域更低的折射率，其中，这适用于可见光范围内的至少一个波长，优选适用于400nm至800nm范围内的所有波长。

13.一种用于显示屏的照明装置，所述显示屏能够以对应受限看视模式的第一状态以及以对应自由看视模式的第二状态运行，所述照明装置包括：

呈面状伸展的背光照明装置(BLU)，所述背光照明装置能够以不受限制的角度范围发光，以及

根据权利要求1至12中任一项所述的光学元件(1)，所述光学元件在观察方向上位于所述背光照明装置(BLU)的前面。

14.一种显示屏，所述显示屏能够以对应受限看视模式的第一状态以及以对应自由看视模式的第二状态运行，所述显示屏包括：

根据权利要求1至12中任一项所述的光学元件(1)，以及

从观察者来看位于所述光学元件(1)前面或后面的图像显示单元(2)。