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Gebiet der Erfindung
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In den letzten Jahren wurden große Fortschritte zur Verbreiterung des Sehwinkels bei LCDs erzielt. Allerdings gibt es oft Situationen, in denen dieser sehr große Sehbereich eines Bildschirms von Nachteil sein kann. Zunehmend werden auch Informationen auf mobilen Geräten wie Notebooks und Tablet-PCs verfügbar, wie Bankdaten oder andere, persönliche Angaben, und sensible Daten. Dem entsprechend brauchen die Menschen eine Kontrolle darüber, wer diese sensiblen Daten sehen darf; sie müssen wählen können zwischen einem weiten Betrachtungswinkel, um Informationen auf ihrem Display mit anderen zu teilen, z. B. beim Betrachten von Urlaubsfotos oder auch für Werbezwecke. Andererseits benötigen sie einen kleinen Betrachtungswinkel, wenn sie die Bildinformationen vertraulich behandeln wollen.
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Stand der Technik
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Zusatzfolien, die auf Mikro-Lamellen basieren, wurden bereits für mobile Displays eingesetzt, um deren optischen Datenschutz zu erreichen. Allerdings waren diese Folien nicht (um)schaltbar, sie mussten immer erst per Hand aufgelegt und danach wieder entfernt werden. Auch muss man sie separat zum Display transportieren, wenn man sie nicht gerade braucht. Ein wesentlicher Nachteil des Einsatzes solcher Lamellen-Folien ist ferner mit den einhergehenden Lichtverlusten verbunden.
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Die
US 6,765,550 beschreibt einen solchen Sichtschutz durch Mikro-Lamellen. Größter Nachteil ist hier die mechanische Entfernung bzw. der mechanische Anbau des Filters sowie der Lichtverlust im geschützten Modus.
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In der
US 5,993,940 wird der Einsatz einer Folie beschrieben, die auf ihrer Oberfläche gleichmäßig angeordnete, kleine Prismenstreifen hat, um einen Privacy-Modus zu erzielen. Entwicklung und Herstellung sind recht aufwändig.
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In der
WO 2012/033583 wird die Umschaltung zwischen freier und eingeschränkter Sicht vermittels der Ansteuerung von Flüssigkristellen zwischen sogenannten „chromonischen” Schichten erzeugt. Hierbei entsteht ein Lichtverlust und der Aufwand ist recht hoch.
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Die Schrift
US 2009/0067156 offenbart eine Vielzahl an Ideen, um ein Beleuchtungssystem und ein Bildschirmgerät auszugestalten. Die dort in den
3A und
3B abgebildete Variante verwendet insbesondere zwei Hintergrundbeleuchtungen, sogenannte Backlights, bestehend aus keilförmigen Lichtleitern, und ein LCD-Panel, wobei das hintere Backlight
40 zwingend einen weiten Beleuchtungswinkel und das vordere Backlight
38 zwingend einen schmalen Beleuchtungswinkel erzeugen soll. Unklar bleibt hierbei jedoch die Funktionsweise, wie das Backlight
38 einen schmalen Beleuchtungswinkel erzeugen soll, ohne dass das Licht mit einem weiten Beleuchtungswinkel, welches vom Backlight
40 herrührt, beim Durchgang durch das Backlight
38 wesentlich in Licht mit einem schmalen Beleuchtungswinkel umgewandelt wird.
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Zur Ausgestaltung nach
5 der
US 2009/0067156 ist zu bemerken, dass beide Lichtleiter
46 und
48 jeweils „narrow light”, also Licht mit einem schmalen Beleuchtungswinkel, produzieren. Das Licht des Lichtleiters
48 wird erst durch einen aufwändig mit Prismenstrukturen zu erstellenden Teilspiegel
50 in „wide light”, also Licht mit einem weiten Beleuchtungswinkel, umgewandelt. Diese Umwandlung beschneidet die Lichtintensität extrem, da das zunächst in einen schmalen Beleuchtungswinkel abgestrahlte Licht, welches als einziges Licht zur Verfügung steht, dann in einen großen Beleuchtungswinkel, i. d. R. den Halbraum, aufgefächert wird. Dies hat zur Folge, dass je nach Parametern die Helligkeit um einen Faktor 5 oder mehr verringert wird (bezogen auf die Leuchtdichte). Es handelt sich also um eine praktisch wenig relevante Ausgestaltung.
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In der Ausgestaltung nach
7 der
US 2009/0067156 ist zwingend eine Phosphorschicht notwendig, diese soll UV-Licht in sichtbares Licht umwandeln. Dieser Aufwand ist groß und bei dem Wunsch nach hinreichend Licht aus dem Backlight, um ein LCD-Panel lesbar zu beleuchten, werden sehr große Intensitäten an UV-Licht benötigt. Mithin ist dies teuer, aufwändig und schon von der Abschirmung der benötigten UV-Strahlung her nicht praktikabel.
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Die
US 2012/0235891 beschreibt ein sehr aufwändiges Backlight in einem Bildschirm. Dort kommen gemäß
1 und
15 nicht nur mehrere Lichtleiter zum Einsatz, sondern auch weitere komplexe optische Elemente wie etwa Mikrolinsenelemente
40 und Prismenstrukturen
50, die das Licht von der hinteren Beleuchtung auf dem Weg zur vorderen Beleuchtung umformen. Dies ist teuer und aufwändig umzusetzen und ebenso mit Lichtverlust verbunden. Gemäß der Variante nach
17 in der
US 2012/0235891 produzieren beide Lichtquellen
4R und
18 Licht mit einem schmalen Beleuchtungswinkel, wobei das Licht von der hinteren Lichtquelle
18 erst aufwändig in Licht mit einem großen Beleuchtungswinkel, umgewandelt wird. Diese komplexe Umwandlung ist – wie weiter oben schon bemerkt – stark helligkeitsmindernd.
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Gemäß der
JP 2007-155783 werden spezielle, aufwändig zu berechnende und herzustellende optische Oberflächen
19 genutzt, die dann Licht je nach Lichteinfallswinkel in verschiedene schmale oder breite Bereiche ablenken. Diese Strukturen ähneln Fresnel-Linsen. Ferner sind Störflanken vorhanden, die Licht in unerwünschte Richtungen ablenken. Somit bleibt unklar, ob wirklich sinnvolle Lichtverteilungen erreicht werden können.
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Nach Lehre der
GB 2428128 A werden zur Erzielung einer eingeschränkten Sicht zusätzliche, vom Bildschirm deutlich entfernte Lichtquellen, die ein auf dem Bildschirm angebrachtes Hologramm beleuchten, verwendet, um den Seiteneinblick mit speziellen Wellenlängen zu überlagern. Nachteilig sind hierbei der benötigte Abstand der Lichtquellen vom Bildschirm und der Aufwand, entsprechende Hologramme herzustellen.
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In der
US Schrift 2013/0308185 wird ein spezieller, mit Stufen ausgebildeter Lichtleiter beschrieben, der Licht auf einer Großfläche in verschiedene Richtungen abstrahlt, je nachdem, aus welcher Richtung er von einer Schmalseite aus beleuchtet wird. Im Zusammenspiel mit einem transmissiven Bildwiedergabeeinheit, z. B. einem LC-Display, kann somit ein zwischen freiem und eingeschränktem Sichtmodus schaltbarer Bildschirm erzeugt werden. Nachteilig ist hierbei u. a., dass der eingeschränkte Sichteffekt entweder nur für links/rechts oder aber für oben/unten, nicht aber für links/rechts/oben/unten gleichzeitig erzeugt werden kann, wie es etwa für bestimmte Zahlungsvorgänge nötig ist. Hinzu kommt, dass auch im eingeschränkten Sichtmodus aus geblockten Einsichtwinkeln immer noch ein Restlicht sichtbar ist.
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Schließlich beschreibt die
DE 10 2014 003 298 A1 Verfahren und Anordnung zur wahlweisen Einschränkung der Erkennbarkeit von Bildern. Hierzu ist ein spezielles optisches Element nötig ist, welches für das von dem Bildschirm ausgehende Licht zu mindestens 70% transparent ist, und welches für aus Leuchtmitteln seitlich einfallendes Licht in einen eingeschränkten Winkelbereich derart ablenkt, dass in Richtungen, die in Winkeln alpha größer als gamma, mit gamma größer als 20 Grad, zur Flächennormale des Bildschirms gelegen sind, das von dem Bildschirm ausgehende Licht mit dem von dem optischen Element umgelenkten Licht überlagert wird, wodurch im Wesentlichen das auf dem Bildschirm dargestellte Bild nur aus Winkeln beta kleiner gamma zur Flächennormale des Bildschirms uneingeschränkt sichtbar ist.
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Den vorgenannten Verfahren und Anordnungen ist in der Regel der Nachteil gemein, dass sie die Helligkeit des Grundbildschirms deutlich reduzieren und/oder ein aktives, zumindest jedoch ein spezielles, optisches Element zur Modi-Umschaltung benötigen und/oder eine aufwändige sowie teure Herstellung erfordern und/oder die Auflösung im frei betrachtbaren Modus reduzieren.
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Beschreibung der Erfindung
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Bildschirm und ein Verfahren zu beschreiben, durch die eine sichere Darstellung von Informationen durch einen wahlweise eingeschränkten Betrachtungswinkel realisiert werden können, wobei in einer zweiten Betriebsart eine freie, möglichst im Betrachtungswinkel uneingeschränkte Sicht möglich sein soll. Die Erfindung soll mit einfachen Mitteln möglichst preisgünstig umsetzbar sein. In beiden Betriebsarten soll eine möglichst hohe Auflösung, besonders bevorzugt die native Auflösung des verwendeten Bildschirms, sichtbar sein. Ferner soll nur ein möglichst geringer Lichtverlust durch die Lösung eingeführt werden. Die Lösung soll weiterhin vorn auf dem Bildschirm platzierbar sein, damit sie für möglichst viele Arten von Bildschirmen, wie etwa LCD und OLED, verwendbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst von einem Bildschirm, der in mindestens zwei Betriebsarten B1 für einen freien Sichtmodus und B2 für einen eingeschränkten Sichtmodus betrieben werden kann, umfassend
- – eine Bildwiedergabeeinheit,
- – ein in Betrachtungsrichtung vor der Bildwiedergabeeinheit gelegener, plattenförmiger Lichtleiter, welcher aus einem transparenten, – bevorzugt thermoplastischen oder thermoelastischen – Kunststoff besteht und
- – Leuchtmittel, die seitlich an Schmalseiten des Lichtleiters angeordnet sind,
- – dadurch gekennzeichnet, dass
- – im Lichtleiter Streupartikel in Form von parallel oder gekreuzt verlaufenden, länglichen Lamellen verteilt sind, wobei jedoch außerhalb der Lamellen im Wesentlichen keine Streupartikel im Lichtleiter eingebracht sind,
- – wodurch in der Betriebsart B1, bei der die Leuchtmittel ausgeschaltet sind, das von der Bildwiedergabeeinheit herrührende Licht im Wesentlichen unbeeinflusst durch den Lichtleiter hindurchtritt, und
- – wodurch in der Betriebsart B2, bei der die Leuchtmittel eingeschaltet sind, das von der Bildwiedergabeeinheit herrührende Licht von Licht überlagert wird, welches der Lichtleiter nunmehr im Wesentlichen ausschließlich aus den in Form von Lamellen angeordneten Streupartikeln abstrahlt, wodurch die Sichtbarkeit eines auf der Bildwiedergabeeinheit dargestellten Bildes bei Schrägsicht auf die Bildwiedergabeeinheit eingeschränkt wird.
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In der Betriebsart B2 ist das aus schrägen Sichtrichtungen wahrnehmbare Bild je nach Ausgestaltung der Leuchtmittel und der Streupartikel eine graue oder weiße Fläche, in der Regel jedoch nicht eine schwarze Fläche, da ja das Licht, welches der Lichtleiter aus den in Lamellenform angeordneten Streupartikeln aussendet, selbst einen schwarzen Bildinhalt sichtbar überstrahlt.
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Als Kunststoff kommt beispielsweise Plexiglas oder Silikongummi in Frage.
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Die besagte Lamellenform kann beispielsweise 50 μm bis 400 μm hoch sowie etwa 10 μm bis 40 μm breit sein. Die Abstände zwischen solchen Lamellen können beispielsweise 40 μm bis 200 μm betragen. Über diese Parameter wird auch die Wirkung der Streupartikel, welche in Lamellenform angeordnet sind, festgelegt, und zwar insbesondere auch der bzw. die Sichtwinkel, unter welchen man noch den auf der Bildwiedergabeeinheit dargestellten Bildinhalt problemlos erkennen kann bzw. am welchen Grenzwinkeln der Schrägsicht in x- und/oder y-Richtung die Überstrahlung durch Licht aus den Streupartikeln im Lichtleiter so stark wird, dass die Sichtbarkeit eines auf der Bildwiedergabeeinheit dargestellten Bildes deutlich herabgesetzt wird.
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Der besagte Lichtleiter weist in der Regel einen von Haze < 10%, bevorzugt von < 4%, gemessen gemäß ASTM D1003 auf. Ferner kommen als Streupartikel insbesondere Titandioxidpartikel in Frage. Andere Ausgestaltungen sind jedoch möglich, etwa mit Partikeln aus Bariumsulfat, mit silsesquioxanen Partiken oder mit vernetzten Polystyrol-Partikeln oder noch anderen Arten von Partikeln. Die Streupartikel sind innerhalb der Lamellenformen in der Regel im Wesentlichen homogen verteilt. Vorteilhaft werden als Streupartikel in den transparenten Lichtleitern Titandioxid-Partikel einer mittleren Partikelgröße von 150–500 nm in einer Konzentration bezogen auf das Gewicht des jeweiligen Lichtleiters von 0.01–300 Gew.-ppm eingesetzt.
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Es ist möglich, dass die transparenten Lichtleiter jeweils aus einem Matrixkunststoff A und darin wie oben beschrieben in Lamellenform verteilten Streupartikeln aus einem Polymerisat B bestehen, wobei der Anteil der Streupartikel bestehend aus Polymerisat B jeweils 0,01 bis 3 Gewichtsprozent bezogen auf den Matrixkunststoff A beträgt, und die Brechzahl nD(B) des Polymerisats B um mindestens 0,002 Einheiten über der Brechzahl nD(A) des Matrixkunststoffs A liegt.
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Sinnvolle Dicken des Lichtleiters liegen typischerweise zwischen einschließlich 0,15 mm und einschließlich 4 mm. Andere Dicken können fallbedingt auch sinnvoll sein.
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Ferner enthält der Lichtleiter mindestens zwei einander gegenüberliegende Großflächen, die parallel oder geneigt zueinander angeordnet sind. Eine keilförmige Struktur ist auch möglich, wenngleich parallele Großflächen von Vorteil sind.
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Weiterhin kann es Vorteile bringen, wenn auf der Oberseite der Bildwiedergabeeinheit und/oder auf mindestens einer der Großflächen des Lichtleiters vor der Bildwiedergabeeinheit Mittel zur Reflexminderung, etwa eine Antiglare- und/oder ein Antireflexbeschichtung, angeordnet sind. Insbesondere eine Antiglarebeschichtung dient im Zusammenhang mit der Erfindung nicht allein der Verminderung von direkten Reflexen externer Lichtspots, sondern erlaubt vielmehr auch die gestreute Rückreflexion des vom Lichtleiter vor der Bildwiedergabeeinheit zur Bildwiedergabeeinheit hin abgestrahlten Lichtes.
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In allen vorgenannten Ausgestaltungen können die besagten Leuchtmittel LEDs bzw. LED-Zeilen oder Laserdioden sein. Andere Varianten sind denkbar und liegen im Rahmen der Erfindung.
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Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung wird dadurch erreicht, dass als Streupartikel (in Lamellenform) im Lichtleiter fluoreszierende Partikel eingesetzt werden, die bei Beleuchtung mit UV-Licht sichtbares Licht abstrahlen, und dass als Leuchtmittel LEDs eingesetzt werden, die UV-Licht abstrahlen. Somit wird für die Betriebsart B2 erreicht, dass die Partikel dann auf Grund der durch das UV-Licht angeregten Fluoreszenzwirkung entsprechend sichtbares Licht emittieren.
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Als Bildwiedergabeeinheit kommen z. B. LCD-Bildschirme, OLED-Bildschirme oder jedwede andere Art von Bildschirmen mit im Wesentlichen flacher Oberfläche in Frage.
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Besonders vorteilhaft findet der erfindungsgemäße Bildschirm Verwendung zur Eingabe oder Anzeige von vertraulichen Daten, beispielweise von PIN-Geheimnummern, E-mails, SMS oder Passwörtern, an Geldautomaten, Zahlungsterminals oder mobilen Geräten.
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Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst von einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Darstellung von Bildinformationen in mindestens zwei Betriebsarten B1 für einen freien Sichtmodus und B2 für einen eingeschränkten Sichtmodus, umfassend die folgenden Schritte:
- – Sichtbarmachen der besagten Bildinformationen auf einer Bildwiedergabeeinheit,
- – Anordnung eines plattenförmigen Lichtleiter, welcher aus einem transparenten, – bevorzugt thermoplastischen oder thermoelastischen – Kunststoff besteht, in Betrachtungsrichtung vor der Bildwiedergabeeinheit,
- – Anordnung von Leuchtmitteln seitlich an Schmalseiten des Lichtleiters, wobei im Lichtleiter Streupartikel in Form von parallel oder gekreuzt verlaufenden, länglichen Lamellen verteilt sind, und wobei jedoch außerhalb der Lamellen im Wesentlichen keine Streupartikel im Lichtleiter eingebracht sind,
- – für die Betriebsart B1: Ausschalten der Leuchtmittel, so dass das von der Bildwiedergabeeinheit herrührende Licht im Wesentlichen unbeeinflusst durch den Lichtleiter hindurchtritt, und
- – für die Betriebsart B2: Einschalten der Leuchtmittel, so dass das von der Bildwiedergabeeinheit herrührende Licht von Licht überlagert wird, welches der Lichtleiter nunmehr im Wesentlichen ausschließlich aus den in Form von Lamellen angeordneten Streupartikeln abstrahlt, wodurch die Sichtbarkeit eines auf der Bildwiedergabeeinheit dargestellten Bildes bei Schrägsicht auf die Bildwiedergabeeinheit eingeschränkt wird.
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In der Betriebsart B2 ist das aus schrägen Sichtrichtungen wahrnehmbare Bild je nach Ausgestaltung der Leuchtmittel und der Streupartikel eine graue oder weiße Fläche, in der Regel jedoch nicht eine schwarze Fläche, da ja das Licht, welches der Lichtleiter aus den in Lamellenform angeordneten Streupartikeln aussendet, selbst einen schwarzen Bildinhalt sichtbar überstrahlt.
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Die besagte Lamellenform kann beispielsweise 50 μm bis 400 μm hoch sowie etwa 10 μm bis 40 μm breit sein. Die Abstände zwischen solchen Lamellen können beispielsweise 40 μm bis 200 μm betragen. Über diese Parameter wird auch die Wirkung der Streupartikel, welche in Lamellenform angeordnet sind, festgelegt, und zwar insbesondere auch der bzw. die Sichtwinkel, unter welchen man noch den auf der Bildwiedergabeeinheit dargestellten Bildinhalt problemlos erkennen kann bzw. am welchen Grenzwinkeln der Schrägsicht in x- und/oder y-Richtung die Überstrahlung. durch Licht aus den Streupartikeln im Lichtleiter so stark wird, dass die Sichtbarkeit eines auf der Bildwiedergabeeinheit dargestellten Bildes deutlich herabgesetzt wird.
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Der besagte Lichtleiter weist in der Regel einen von Haze < 10%, bevorzugt von < 4%, gemessen gemäß ASTM D1003 auf. Ferner kommen als Streupartikel insbesondere Titandioxidpartikel in Frage. Andere Ausgestaltungen sind jedoch möglich, etwa mit Partikeln aus Bariumsulfat, mit silsesquioxanen Partiken oder mit vernetzten Polystyrol-Partikeln oder noch anderen Arten von Partikeln. Die Streupartikel sind innerhalb der Lamellenformen in der Regel homogen verteilt. Ferner enthält der Lichtleiter mindestens zwei einander gegenüberliegende Großflächen, die parallel oder geneigt zueinander angeordnet sind. Eine keilförmige Struktur ist auch möglich, wenngleich parallele Großflächen von Vorteil sind.
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Sinnvolle Dicken des Lichtleiters liegen typischerweise zwischen einschließlich 0,5 mm und einschließlich 4 mm. Andere Dicken können fallbedingt auch sinnvoll sein.
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Vorteilhaft werden als Streupartikel in den transparenten Lichtleitern Titandioxid-Partikel einer mittleren Partikelgröße von 150–500 nm in einer Konzentration bezogen auf das Gewicht des jeweiligen Lichtleiters von 0.01–300 Gew.-ppm eingesetzt. Besonders bevorzugt wird für den oder die Lichtleiter eine Konzentration an Streumitteln von Titandioxid-Partikel von 0.1–50 Gew.-ppm, bevorzugt 0.1–10 Gew.-ppm eingesetzt. Dabei haben die Titandioxidpartikel eine mittlere Partikelgröße von 160 bis 450 nm, besonders bevorzugt jedoch von 170 bis 400 nm. Der Haze der Lichtleiter, gemessen nach ASTM D1003, liegt im Bereich von 0, 2 bis 2%. Weiterhin können die Lichtleiter mindestens 40 Gew.-%, bevorzugt mindestens 60 Gew.-%, Polymethylmethacrylat bezogen auf ihr Gewicht, beinhalten.
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Es ist möglich, dass der Lichtleiter jeweils aus einem Matrixkunststoff A und darin wie oben beschrieben in Lamellenform verteilten Streupartikeln aus einem Polymerisat B besteht, wobei der Anteil der Streupartikel bestehend aus Polymerisat B jeweils 0,01 bis 3 Gewichtsprozent bezogen auf den Matrixkunststoff A beträgt, und die Brechzahl nD(B) des Polymerisats B um mindestens 0,002 Einheiten über der Brechzahl nD(A) des Matrixkunststoffs A liegt.
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Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung wird dadurch erreicht, dass als Streupartikel (in Lamellenform) im Lichtleiter fluoreszierende Partikel eingesetzt werden, die bei Beleuchtung mit UV-Licht sichtbares Licht abstrahlen, und dass als Leuchtmittel LEDs eingesetzt werden, die UV-Licht abstrahlen. Somit wird für die Betriebsart B2 erreicht, dass die Partikel dann auf Grund der durch das UV-Licht angeregten Fluoreszenzwirkung entsprechend sichtbares Licht emittieren.
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Weiterhin ist kann es Vorteile bringen, wenn auf der Oberseite der Bildwiedergabeeinheit und/oder auf mindestens einer der Großflächen des Lichtleiters vor der Bildwiedergabeeinheit Mittel zur Reflexminderung, etwa eine Antiglare- und/oder eine Antireflexbeschichtung, angeordnet sind. Insbesondere eine Antiglarebeschichtung dient im Zusammenhang mit der Erfindung nicht allein der Verminderung von direkten Reflexen externer Lichtspots, sondern erlaubt vielmehr auch die gestreute Rückreflexion des vom Lichtleiter vor der Bildwiedergabeeinheit zum Bildwiedergabeeinheit hin abgestrahlten Lichtes.
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In allen vorgenannten Ausgestaltungen können die besagten Leuchtmittel LEDs bzw. LED-Zeilen oder Laserdioden sein. Andere Varianten sind denkbar und liegen im Rahmen der Erfindung.
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Für alle Ausgestaltungen gilt, dass jeder vorhandene Lichtleiter mindestens eine Lichteintrittsfläche und mindestens eine Lichtaustrittsfläche aufweist, wobei das Verhältnis von Lichtaustrittsfläche zu Lichteintrittsfläche mindestens beträgt.
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Weiterhin gelten in sinngemäßer Übertragung für das erfindungsgemäße Verfahren die Anmerkungen und Ausgestaltungsvarianten, die weiter oben für den erfindungsgemäßen Bildschirm beschrieben worden sind. Grundsätzlich bleibt die Leistungsfähigkeit der Erfindung erhalten, wenn die vorbeschriebenen Parameter in bestimmten Grenzen variiert werden.
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Ferner können die gewünschten eingeschränkten Winkelbereiche für den Modus B2 für eine eingeschränkte Sicht jeweils für die horizontale und vertikale Richtung unabhängig voneinander definiert und umgesetzt werden. Beispielsweise könnte in der vertikalen Richtung ein größerer Winkel (oder ggf. gar keine Einschränkung) sinnvoll sein, als in der horizontalen Richtung, etwa wenn bei Geldautomaten Personen mit unterschiedlicher Größe etwas sehen sollen, während der Seiteneinblick stark eingeschränkt bleiben soll. Für POS-Zahlterminals sind hingegen auf Grund von Sicherheitsbestimmungen oftmals Sichteinschränkungen im Modus B2 sowohl in horizontaler als in vertikaler Richtung notwendig.
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Weiterhin umfasst die Erfindung noch ein Verfahren zur Herstellung eines Lichtleiters zur Verwendung in vorbeschriebenen erfindungsgemäßen Bildschirm oder Verfahren, umfassend die folgenden Schritte:
- – Flächiges Laminieren oder Verkleben einer Vielzahl von flächigen, transparenten Silikongummischichten jeweils im Wechsel mit flächigen, mit Streupartikeln dotierten Silikongummischichten aneinander,
- – Aushärten der besagten flächigen Laminier- oder Klebeverbindungen,
- – Abschneiden mindestens eines Lichtleiters in gewünschter Dicke aus dem so erhaltenen laminierten bzw. verklebten Körper, wobei die Schnittrichtung in etwa senkrecht zu der Oberfläche der besagten Silikongummischichten gelegen ist,
- – Optional: Versiegeln einer oder beider Großflächen des Lichtleiters, indem entsprechend eine oder mehrere Deckschicht(en) aufgebracht wird bzw. werden.
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Die mit Streupartikeln dotierten Silikongummischichten bilden somit die Lamellen.
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Zur Erstellung von Lichtleitern mit gekreuzten Lamellen können zwei entsprechende Lichtleiter mit jeweils für sich genommen nur parallelen Lamellen hergestellt und dann in einem Winkel, z. B. 90 Grad der Lamellen zueinander, entsprechend flächig verklebt werden.
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Schließlich umfasst die. Erfindung noch ein zweites Verfahren zur Herstellung eines Lichtleiters zur Verwendung in vorbeschriebenen erfindungsgemäßen Bildschirm oder Verfahren, umfassend die folgenden Schritte:
- – Bearbeiten einer transparenten, thermoplastischen oder thermoelastischen Kunststoffplatte mit einem Werkzeug, so dass hohle, lamellenartige Strukturen in die besagte Kunststoffplatte eingearbeitet werden, beispielsweise durch Pressen eines Werkzeuges in die noch nicht erstarrte Kunststoffplatte, Fräsen, Lasern oder andere,
- – Befüllen der besagten hohlen, lamellenartigen Strukturen mit einer geeigneten, Streupartikel beinhaltenden Emulsion, und
- – Entfernen überschüssiger Reste der besagten Emulsion von der Kunststoffplatte,
- – Optional: Aushärten der Emulsion vermittels Energieeintrag, z. B. durch UV-Licht, sichtbares Licht, Wärme etc.,
- – Optional: Versiegeln einer oder beider Großflächen der besagten Kunststoffplatte, indem entsprechend eine Deckschicht aufgebracht wird, z. B. durch Laminieren einer PET-Folie oder eines Polycarbonat-Substrates, oder auch Lackierung mit einem deckenden, transparenten Schutzlack.
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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.
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Die Erfindung wird im Folgenden an Hand von Zeichnungen, die auch erfindungswesentliche Merkmale zeigen, näher erläutert. Es zeigt
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1 eine Prinzipskizze zur Ausgestaltung eines Lichtleiters mit in Lamellenform angeordneten Streupartikeln, zuzüglich ausgeschalteten Leuchtmitteln,
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2 eine Prinzipskizze zur Ausgestaltung eines Lichtleiters mit in Lamellenform angeordneten Streupartikeln, zuzüglich eingeschalteten Leuchtmitteln,
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3 eine Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Bildschirms in der Betriebsart B2 für einen eingeschränkten Sichtmodus, sowie
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4 eine Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Bildschirms in der Betriebsart B1 für einen freien Sichtmodus.
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Die Zeichnungen sind nicht maßstabsgetreu und geben lediglich Prinzipdarstellungen (in der Regel Schnittdarstellungen) wieder.
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Die 1 zeigt eine Prinzipskizze zur Ausgestaltung eines Lichtleiters 3 mit in Lamellenform 6 angeordneten Streupartikeln 5, zuzüglich ausgeschalteten Leuchtmitteln 4.
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Demgegenüber gibt 2 eine Prinzipskizze zur Ausgestaltung eines Lichtleiters 3 mit in Lamellenform 6 angeordneten Streupartikeln 5 wieder, wobei jetzt die Leuchtmittel 4 eingeschaltet sind. Stilisiert zu sehen sind auch von den in Lamellenformen 6 angeordneten Streupartikeln 5, welche z. B. aus Titandioxid in weiter oben beschriebenen Konzentration und Größe eingebracht sind, ausgehende Lichtstrahlen. Diese sind als kleine dicke Pfeile eingezeichnet. Die beiden gekreuzten Strichlinien deuten an, dass ein Blick durch den Lichtleiter 3 im Zustand der eingeschalteten Leuchtmittel auf Grund der Lichtabstrahlung der Streupartikel 5 eingeschränkt ist.
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Ferner zeigt die 3 eine Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Bildschirms 1 mit der Bildwiedergabeeinheit 2 in der Betriebsart B2 für einen eingeschränkten Sichtmodus. Dort sind, entsprechend der Zeichnung 2, die Leuchtmittel 4 eingeschaltet. Somit werden die vom Bildschirm 2 ausgehenden Lichtstrahlen (hier als lange durchgezogene Linien dargestellt) von Licht überlagert, welches von den Streupartikeln 5 ausgeht. Im Ergebnis kann ein Betrachter von oben nur aus einem eingeschränkten Winkel, welcher durch die gestrichelten Linien angedeutet ist, unbeeinträchtigt auf die Bildwiedergabeeinheit 2 schauen. Bei Schrägsicht sorgt die Überlagerung mit Licht aus den Streupartikeln 5 dafür, dass das auf der Bildwiedergabeeinheit 2 gezeigte Bild entweder komplett oder zumindest teilweise überblendet wird. Damit wird die Betriebsart B2 ermöglicht. Sinngemäß lässt sich 3 auch zur Erläuterung der Ausgestaltung mit fluoreszierenden Partikeln als Streupartikel (5) im Lichtleiter (3) heranziehen: Dann nämlich würden die Leuchtmittel (4) in der Betriebsart B2 UV-Licht emittieren, welches vom Lichtleiter (3) an die in Lamellenform angeordneten Streupartikel (5) geleitet wird, welches diese wiederum zum Leuchten im sichtbaren Spektrum anregt. Bei Schrägsicht sorgt die Überlagerung mit diesem Licht aus den Streupartikeln 5 dafür, dass das auf der Bildwiedergabeeinheit 2 gezeigte Bild entweder komplett oder zumindest teilweise überblendet wird. Damit wird die Betriebsart B2 ermöglicht.
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Schließlich zeigt die 4 eine Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Bildschirms 1 mit der Bildwiedergabeeinheit 2 in der Betriebsart B1 für einen freien Sichtmodus. Dort sind, entsprechend der Zeichnung 1, die Leuchtmittel 4 ausgeschaltet. Somit werden die vom Bildschirm 2 ausgehenden Lichtstrahlen (hier als lange durchgezogene Linien dargestellt) nicht von Licht überlagert, da kein Licht von den Streupartikeln 5 ausgeht. Im Ergebnis kann ein Betrachter von oben aus einem beliebigen Winkel unbeeinträchtigt auf die Bildwiedergabeeinheit 2 schauen, da die Streupartikel 5 im Wesentlichen wirkungslos für das von der Bildwiedergabeeinheit 2 ausgehende Licht sind. Somit wird die Betriebsart B2 ermöglicht. Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich an Hand der Zeichnungen analog erläutern. Aus Redundanzgründen wird daher hier die Beschreibung nicht wiederholt.
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Sowohl der vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Bildschirm als auch das erfindungsgemäße Verfahren erlauben praktisch gut umsetzbare Lösungen, um eine sichere Darstellung von Informationen durch einen wahlweise eingeschränkten Betrachtungswinkel zu realisieren, während in einer weiteren Betriebsart eine freie, möglichst im Betrachtungswinkel uneingeschränkte Sicht möglich ist. Die Erfindung ist mit einfachen Mitteln preisgünstig realisierbar. In beiden Betriebsarten ist die native Auflösung der verwendeten Bildwiedergabeeinheit nutzbar. Außerdem wird nur ein geringer bzw. je nach Ausgestaltung sogar kein Lichtverlust durch die Lösung eingeführt. Die Lösung ist vorn auf dem Bildschirm platzierbar, so dass sie – wie gewünscht – für möglichst viele Arten von Bildschirmen, wie etwa LCD und OLED, verwendbar ist. Ein Eingriff etwa in die Hintergrundbeleuchtung von LCDs ist nicht notwendig.
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Die vorangehend beschriebene Erfindung kann vorteilhaft überall da angewendet werden, wo vertrauliche Daten angezeigt und/oder eingegeben werden, wie etwa bei der PIN-Eingabe oder zur Datenanzeige an Geldautomaten oder Zahlungsterminals oder zur Passworteingabe oder beim Lesen von Emails auf mobilen Geräten.
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Bezugszeichenliste
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- B1
- Betriebsart für einen freien Sichtmodus
- B2
- Betriebsart für einen eingeschränkten Sichtmodus
- 1
- Bildschirm
- 2
- Bildwiedergabeeinheit
- 3
- plattenförmiger Lichtleiter
- 4
- Leuchtmittel
- 5
- Streupartikel
- 6
- Lamellenform
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 6765550 [0003]
- US 5993940 [0004]
- WO 2012/033583 [0005]
- US 2009/0067156 [0006, 0007, 0008]
- US 2012/0235891 [0009, 0009]
- JP 2007-155783 [0010]
- GB 2428128 A [0011]
- US 2013/0308185 [0012]
- DE 102014003298 A1 [0013]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- ASTM D1003 [0020]
- ASTM D1003 [0032]
- ASTM D1003 [0034]
