DE102019009071A1 - Lighting device with at least two operating modes - Google Patents
Lighting device with at least two operating modes Download PDFInfo
- Publication number
- DE102019009071A1 DE102019009071A1 DE102019009071.3A DE102019009071A DE102019009071A1 DE 102019009071 A1 DE102019009071 A1 DE 102019009071A1 DE 102019009071 A DE102019009071 A DE 102019009071A DE 102019009071 A1 DE102019009071 A1 DE 102019009071A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- light
- light guide
- lighting device
- polarization
- decoupling elements
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
- G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
- G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
- G02B6/0056—Means for improving the coupling-out of light from the light guide for producing polarisation effects, e.g. by a surface with polarizing properties or by an additional polarizing elements
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
- G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
- G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
- G02B6/0035—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
- G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
- G02B6/0066—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form characterised by the light source being coupled to the light guide
- G02B6/0068—Arrangements of plural sources, e.g. multi-colour light sources
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung (1a), die in mindestens zwei Betriebsarten B1 und B2 betrieben werden kann, umfassend Hintergrundbeleuchtung (2), die Licht mit einem ersten Merkmal abstrahlt, einen in Betrachtungsrichtung vor der Hintergrundbeleuchtung (2) gelegenen, plattenförmigen Lichtleiter (3), welcher auf mindestens einer der Großflächen und / oder innerhalb seines Volumens Auskoppelelemente (6) aufweist, wobei der Lichtleiter (3) für das von der Hintergrundbeleuchtung (2) ausgehende Licht zu mindestens 70% transparent ist, seitlich an Schmalseiten des Lichtleiters (3) angeordnete Leuchtmittel (4), wobei eine Verteilung der Auskoppelelemente (6) auf mindestens einer der Großflächen und / oder innerhalb des Volumens des Lichtleiters (3) so vorgegeben ist, dass von den Leuchtmitteln (4) in den Lichtleiter (3) eingestrahltes und von den Auskoppelelementen (6) aus dem Lichtleiter (3) ausgekoppeltes Licht mindestens ein zweites Merkmal aufweist, das sich von dem ersten Merkmal unterscheidet, und dass solches ausgekoppeltes Licht gleichzeitig eine erste und eine zweite Polarisationsart aufweist, ein in Betrachtungsrichtung vor dem plattenförmigen Lichtleiter (3) gelegenes optisches Element (7), welches Licht der ersten Polarisationsart transmittiert und Licht der zweiten Polarisationsart reflektiert, ein in Betrachtungsrichtung hinter dem plattenförmigen Lichtleiter (3) gelegenes optisches Element (8), welches Licht wahlweise ganz oder teilweise reflektiert und/oder transmittiert, wobei in der Betriebsart B2 die Hintergrundbeleuchtung (2) ein- und die Leuchtmittel (4) ausgeschaltet sind, und wobei in der Betriebsart B1 mindestens die Leuchtmittel (4) eingeschaltet sind, so dass in der Betriebsart B2 ausschließlich Licht der Hintergrundbeleuchtung (2) mit dem ersten Merkmal aus der Beleuchtungseinrichtung (1a) abgegeben wird, und so dass in der Betriebsart B1 mindestens Licht aus dem Lichtleiter (3) aus der Beleuchtungseinrichtung (1a) abgegeben wird, wobei dieses Licht mindestens teilweise Licht der ersten Polarisationsart umfasst und mindestens das zweite Merkmal aufweist.Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung (1a) ergibt im Zusammenspiel mit einem transmissiven Bildgeber (5) einen vorteilhaften Bildschirm (1), bei dem die vorgenannten Betriebsarten ermöglicht werden.The invention relates to a lighting device (1a) which can be operated in at least two operating modes B1 and B2, comprising background lighting (2) which emits light with a first feature, a plate-shaped light guide (3) located in front of the background lighting (2) in the viewing direction ), which has decoupling elements (6) on at least one of the large surfaces and / or within its volume, the light guide (3) being at least 70% transparent for the light emanating from the background lighting (2), laterally on the narrow sides of the light guide (3 ) arranged illuminants (4), wherein a distribution of the decoupling elements (6) on at least one of the large areas and / or within the volume of the light guide (3) is predetermined so that the light sources (4) radiate into the light guide (3) and The light decoupled from the light guide (3) by the decoupling elements (6) has at least one second feature that differs from that first feature differentiates, and that such coupled-out light simultaneously has a first and a second type of polarization, an optical element (7) located in front of the plate-shaped light guide (3) in the viewing direction, which transmits light of the first type of polarization and reflects light of the second type of polarization, an in Viewing direction behind the plate-shaped light guide (3) located optical element (8) which optionally reflects and / or transmits light entirely or partially, with the background lighting (2) switched on and the illuminants (4) switched off in operating mode B2, and where in operating mode B1 at least the lamps (4) are switched on, so that in operating mode B2 only light from the background lighting (2) with the first feature is emitted from the lighting device (1a), and so that in operating mode B1 at least light from the Light guide (3) emitted from the lighting device (1a) w This light at least partially comprises light of the first type of polarization and has at least the second feature. The lighting device (1a) according to the invention, in conjunction with a transmissive imager (5), results in an advantageous screen (1) in which the aforementioned operating modes are enabled.
Description
Gebiet der ErfindungField of invention
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.In recent years, great advances have been made in widening the viewing angle in LCDs. However, there are often situations in which this very large viewing area of a screen can be a disadvantage. Information is also increasingly available on mobile devices such as notebooks and tablet PCs, such as bank details or other personal details and sensitive data. Accordingly, people need control over who can see this sensitive data; You have to be able to choose between a wide viewing angle in order to share information on your display with others, e.g. when looking at vacation photos or for advertising purposes. On the other hand, you need a small viewing angle if you want to treat the image information confidentially.
Eine ähnliche Problemstellung ergibt sich im Fahrzeugbau: Dort darf der Fahrer bei eingeschaltetem Motor nicht durch Bildinhalte, wie etwa digitale Entertainmentprogramme, abgelenkt werden, während der Beifahrer selbige jedoch auch während der Fahrt konsumieren möchte. Mithin wird ein Bildschirm benötigt, der zwischen den entsprechenden Darstellungsmodi umschalten kann.A similar problem arises in vehicle construction: When the engine is switched on, the driver must not be distracted by image content, such as digital entertainment programs, while the front passenger wants to consume it while driving. A screen is therefore required that can switch between the corresponding display modes.
Stand der TechnikState of the art
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.Additional films based on micro-lamellas have already been used for mobile displays in order to achieve their optical data protection. However, these foils were not switchable, they always had to be put on by hand and then removed again. You also have to transport them separately to the display when you don't need them. A major disadvantage of using such lamellar foils is also associated with the associated loss of light.
Die
In der
In der
Die Schrift
Zur Ausgestaltung nach
In der Ausgestaltung nach
Die
Gemäß der
Nach Lehre der
In der
Die
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.The aforementioned methods and arrangements generally have the disadvantage that they significantly reduce the brightness of the basic screen and / or require an active, but at least a special, optical element for mode switching and / or require complex and expensive production and / or reduce the resolution in freely viewable mode.
In vielen Fällen kann darüber ein als Polarisations-Recycling bekannter optischer Effekt nicht genutzt werden.In many cases, an optical effect known as polarization recycling cannot be used.
Beschreibung der ErfindungDescription of the invention
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Beleuchtungseinrichtung zu beschreiben, welche flächig verteiltes Licht mindestens zweier verschiedener Merkmale wahlweise umschalten und/oder kombinieren kann, dieses in einer definierten Polarisation auszugeben und gleichzeitig in der Beleuchtungseinrichtung vorhandenes Licht, welches nicht die definierte Polarisation aufweist, mindestens teilweise derart zu recyceln, dass es schließlich mit der definierten Polarisation ausgekoppelt wird.It is therefore the object of the invention to describe a lighting device which can switch and / or combine flatly distributed light of at least two different features, output it in a defined polarization and at least light present in the lighting device which does not have the defined polarization partially to be recycled in such a way that it is finally coupled out with the defined polarization.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst von einer Beleuchtungseinrichtung, die in mindestens zwei Betriebsarten B1 und B2 betrieben werden kann, umfassend
- - eine flächenartig ausgedehnte Hintergrundbeleuchtung, die Licht mit einem ersten Merkmal abstrahlt (dieses Licht kann polarisiert oder unpolarisiert sein),
- - einen in Betrachtungsrichtung vor der Hintergrundbeleuchtung gelegenen, plattenförmigen Lichtleiter, welcher auf mindestens einer der Großflächen und / oder innerhalb seines Volumens Auskoppelelemente aufweist, wobei der Lichtleiter für das von der Hintergrundbeleuchtung ausgehende Licht zu mindestens 70% transparent ist,
- - seitlich an Schmalseiten des Lichtleiters angeordnete Leuchtmittel,
- - wobei eine Verteilung der Auskoppelelemente auf mindestens einer der Großflächen und / oder innerhalb des Volumens des Lichtleiters so vorgegeben ist, dass von den Leuchtmitteln in den Lichtleiter eingestrahltes und von den Auskoppelelementen aus dem Lichtleiter ausgekoppeltes Licht mindestens ein zweites Merkmal aufweist, das sich von dem ersten Merkmal unterscheidet, und das solches ausgekoppeltes Licht gleichzeitig eine erste und eine zweite Polarisationsart aufweist,
- - ein in Betrachtungsrichtung vor dem plattenförmigen Lichtleiter gelegenes erstes optisches Element, welches Licht der ersten Polarisationsart transmittiert und Licht der zweiten Polarisationsart reflektiert,
- - ein in Betrachtungsrichtung hinter dem plattenförmigen Lichtleiter gelegenes zweites optisches Element, welches in einer ersten Alternative als schaltbarer Spiegel ausgebildet ist und aus Richtung des Lichtleiters herrührendes Licht wahlweise reflektiert, welches in einer zweiten Alternative permanent Licht gleichzeitig teilweise reflektiert und transmittiert, oder welches in einer dritten Alternative Licht polarisationsabhängig reflektiert und/oder transmittiert,
- - wobei in der Betriebsart B2 die Hintergrundbeleuchtung ein- und die Leuchtmittel ausgeschaltet sind, und wobei in der Betriebsart B1 mindestens die Leuchtmittel eingeschaltet sind,
- - so dass in der Betriebsart B2 ausschließlich Licht der Hintergrundbeleuchtung mit dem ersten Merkmal aus der Beleuchtungseinrichtung abgegeben wird, und so dass in der Betriebsart B1 mindestens Licht aus dem Lichtleiter aus der Beleuchtungseinrichtung abgegeben wird, wobei dieses Licht mindestens teilweise Licht der ersten Polarisationsart umfasst und mindestens das zweite Merkmal aufweist.
- - an extensive backlight that emits light with a first characteristic (this light can be polarized or unpolarized),
- - A plate-shaped light guide located in front of the background lighting in the viewing direction, which has decoupling elements on at least one of the large areas and / or within its volume, the light guide being at least 70% transparent to the light emanating from the background lighting,
- - illuminants arranged laterally on the narrow sides of the light guide,
- - wherein a distribution of the decoupling elements on at least one of the large areas and / or within the volume of the light guide is specified so that the light emitted by the illuminants into the light guide and decoupled from the light guide by the decoupling elements has at least one second feature that differs from the distinguishes the first feature, and such coupled-out light simultaneously has a first and a second type of polarization,
- - a first optical element located in front of the plate-shaped light guide in the viewing direction, which transmits light of the first type of polarization and reflects light of the second type of polarization,
- - A second optical element located behind the plate-shaped light guide in the viewing direction, which is designed as a switchable mirror in a first alternative and optionally reflects light originating from the direction of the light guide, which in a second alternative permanently reflects and partially transmits light at the same time, or which in a third alternative light reflected and / or transmitted depending on polarization,
- - where in operating mode B2 the background lighting is switched on and the illuminants are switched off, and where in operating mode B1 at least the illuminants are switched on,
- - so that in the operating mode B2 only light of the background lighting with the first feature is emitted from the lighting device, and so that in the operating mode B1 at least light is emitted from the light guide from the lighting device, this light at least partially comprising light of the first type of polarization and has at least the second feature.
Die beiden Betriebsarten B1 und B2 unterscheiden sich insbesondere dadurch, dass in der Betriebsart B2 die Hintergrundbeleuchtung ein- und die Leuchtmittel (an den Schmalseiten des Lichtleiters) ausgeschaltet sind, und wobei in der Betriebsart B1 mindestens die Leuchtmittel (an den Schmalseiten des Lichtleiters) eingeschaltet sind. Dabei wird nur Licht berücksichtigt, was ursprünglich von den Leuchtmitteln in den Lichtleiter eingestrahlt und von diesem anschließend wieder über die Auskoppelelemente abgestrahlt wurde, wobei die Abstrahlung nahezu ausschließlich über die Auskoppelemente erfolgt.The two operating modes B1 and B2 differ in particular in that in operating mode B2 the background lighting is switched on and the light sources (on the narrow sides of the light guide) are switched off, and in operating mode B1 at least the light sources (on the narrow sides of the light guide) are switched on are. In this case, only light is taken into account that was originally radiated into the light guide by the lighting means and then emitted again from it via the decoupling elements, the emission taking place almost exclusively via the decoupling elements.
Für die erste und zweite Polarisation kommen insbesondere zwei senkrecht zueinander stehende, lineare Polarisationen in Frage. Es ist aber auch möglich, andere Polarisationsarten zu verwenden, wie etwa zirkular und/oder elliptisch.Two linear polarizations that are perpendicular to one another are particularly suitable for the first and second polarization. However, it is also possible to use other types of polarization, such as circular and / or elliptical.
Für die Erfindung ist wesentlich, dass Licht der zweiten Polarisation durch das erste optische Element in Richtung des zweiten optischen Elements zurückgeworfen wird und somit zunächst in der Beleuchtungseinrichtung verbleibt. Da aus einem Lichtleiter in einer wie vorstehend beschriebenen Beleuchtungseinrichtung regelhaft kein polarisiertes Licht ausgekoppelt wird, würde dieses Licht der zweiten Polarisation normalerweise für die Nutzbilanz verloren gehen. Erfindungsgemäß wird dieses jedoch reflektiert, geht dann durch den Lichtleiter hindurch und wird dann aufgrund des zweiten optischen Elements teilweise oder ganz in Richtung des ersten optischen Elements zurückgeworfen.It is essential for the invention that light of the second polarization is reflected back by the first optical element in the direction of the second optical element and thus initially remains in the lighting device. Since as a rule no polarized light is coupled out of a light guide in a lighting device as described above, this light of the second polarization would normally be lost for the useful balance. According to the invention, however, this is reflected, then passes through the light guide and is then partly or wholly reflected in the direction of the first optical element due to the second optical element.
Aufgrund von Streuung und damit verbundener Polarisationszerstörung (z.B. durch Streuung an einer Oberfläche im Aufbau, an den Auskoppelelementen und/oder im Volumen des Lichtleiters) und/oder, in weiter unten noch beschriebenen Ausgestaltungen, direkter Polarisationsänderung durch eine oder mehrere dedizierte Schichten (wie etwa Wellenplatten), enthält das dann mindestens teilweise wieder in Richtung des ersten optischen Elements zurückreflektierte Licht mindestens teilweise die erste Polarisationseigenschaft, so dass der entsprechende Lichtanteil durch das erste optische Element hindurchdringen und als Nutzlicht mit der ersten Polarisation verwendet werden kann.Due to scattering and the associated destruction of polarization (e.g. through scattering on a surface in the structure, on the coupling-out elements and / or in the volume of the light guide) and / or, in embodiments described below, direct polarization change through one or more dedicated layers (such as Wave plates), the light then at least partially reflected back in the direction of the first optical element contains at least partially the first polarization property, so that the corresponding light component can penetrate through the first optical element and can be used as useful light with the first polarization.
Auf diese Weise wird mindestens ein Teil des Lichts recycelt, welches mit der zweiten Polarisation auf das erste optische Element trifft.In this way, at least part of the light that hits the first optical element with the second polarization is recycled.
Weiterhin wird aufgrund des zweiten optischen Elements Licht teilweise oder ganz in Richtung des ersten optischen Elements zurückgeworfen, welches von vornherein ungewollt aus dem Lichtleiter in Richtung des zweiten optischen Elements ausgekoppelt wurde (ohne unmittelbar nach seiner Auskopplung auf das erste optische Element zu treffen).Furthermore, due to the second optical element, some or all of the light is thrown back in the direction of the first optical element, which was unintentionally decoupled from the light guide in the direction of the second optical element from the start (without striking the first optical element immediately after its decoupling).
Es muss hervorgehoben werden, dass die vorgenannten Mechanismen des Polarisationsrecyclings in der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung stattfinden, vollkommen oder nahezu vollkommen ohne das erste Merkmal des von der Hintergrundbeleuchtung ausgesandten Lichts zu zerstören, was so im Stand der Technik unbekannt ist.It must be emphasized that the aforementioned mechanisms of polarization recycling take place in the lighting device according to the invention, completely or almost completely without destroying the first feature of the light emitted by the backlight, which is unknown in the prior art.
Ein besonders großer Vorteil, der sich durch das erfindungsgemäße Polarisationsrecycling ergibt, besteht darin, dass wenn die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung im Zusammenspiel mit einem LCD-Panel verwendet wird, somit eine höhere Helligkeit erzielt wird, weil mehr vorpolarisiertes Licht der ersten Polarisation in Richtung des LCD-Panels abgeben wird, als in Systemen ohne die erfindungsgemäßen Merkmale.A particularly great advantage that results from the polarization recycling according to the invention is that if the lighting device according to the invention is used in conjunction with an LCD panel, a higher brightness is achieved because more pre-polarized light of the first polarization in the direction of the LCD panel. Panels will be released than in systems without the features according to the invention.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Betriebsart B1 für einen freien Sichtmodus und die Betriebsart B2 für einen eingeschränkten Sichtmodus ausgelegt, indem
- - die flächenartig ausgedehnte Hintergrundbeleuchtung Licht in einen eingeschränkten Winkelbereich abstrahlt, wobei dieser eingeschränkte Winkelbereich dem ersten Merkmal des Lichts entspricht,
- - wobei die Auskoppelelemente in ihrer Anzahl pro Fläche und in ihrer Ausdehnung derart gewählt sind, dass der Lichtleiter auf mindestens 50% seiner Fläche einen durchschnittlichen Haze-
Wert kleiner als 7% aufweist, gemessen gemäß ASTM D1003, wodurch das von der Hintergrundbeleuchtung mindestens in der Betriebsart B2 in einen eingeschränkten Winkelbereich abgestrahlte Licht beim Durchgang durch den Lichtleiter höchstens geringfügig außerhalb des besagten Winkelbereichs gestreut wird, - - wobei ferner eine Verteilung der Auskoppelelemente auf mindestens einer der Großflächen und / oder innerhalb des Volumens des Lichtleiters so vorgegeben ist, dass von den Leuchtmitteln in den Lichtleiter eingestrahltes und von den Auskoppelelementen aus dem Lichtleiter ausgekoppeltes Licht in einen Winkelbereich größer als 60° bezogen auf eine oder zwei vorgegebene, zueinander und zur Flächennormalen des Lichtleiters senkrechte Vorzugsrichtungen abgestrahlt wird, was dem zweiten Merkmal des Lichts entspricht.
- - the extensive backlighting emits light in a restricted angular range, this restricted angular range corresponding to the first feature of the light,
- - The number of decoupling elements per area and their extension are selected in such a way that the light guide has an average haze value of less than 7% on at least 50% of its area, measured in accordance with ASTM D1003, which means that the background lighting is at least in the operating mode B2 light emitted in a restricted angular range is scattered at most slightly outside of said angular range when passing through the light guide,
- - In addition, a distribution of the decoupling elements on at least one of the large areas and / or within the volume of the light guide is specified so that the light emitted by the lighting means into the light guide and decoupled from the light guide by the decoupling elements is based on an angular range greater than 60 ° one or two predetermined preferred directions perpendicular to each other and to the surface normal of the light guide are emitted, which corresponds to the second feature of the light.
Als eingeschränkter Winkelbereich kann grundsätzlich jeder Bereich in Frage kommen, der kleiner als der Halbraum vor der Hintergrundbeleuchtung ist; bevorzugt ist hier aber z.B. ein Winkelbereich von +/-20 oder 30 Grad horizontal und / oder vertikal oder als Konus um die Flächennormale bzw. einen wählbaren Richtungsvektor auf der Hintergrundbeleuchtung gemeint; kleine Lichtmengen von weniger als 1 % bis 5% Maximal-Helligkeit können bei der Definition des eingeschränkten Winkelbereichs außer Betracht bleiben. Die Begriffe „vertikal“ und „horizontal“ beziehen sich dabei zunächst allgemein auf zwei senkrecht zueinander liegende Vorzugsrichtungen auf der Fläche der Hintergrundbeleuchtung oder einer Großfläche eines Lichtleiters, die im Betrieb je nach Orientierung des mit der Beleuchtungseinrichtung verwendeten, in der Regel fixierten Bildschirms, einer tatsächlich in Bezug auf die Position eines Betrachters und damit der Erdoberfläche horizontalen oder vertikalen Richtung entsprechen.In principle, any area that is smaller than the half-space in front of the background lighting can be considered as a restricted angular range; Preferably, however, an angular range of +/- 20 or 30 degrees horizontally and / or vertically or as a cone around the surface normal or a selectable direction vector on the background lighting is meant here; small amounts of light of less than 1% to 5% maximum brightness can be disregarded when defining the restricted angular range. The terms “vertical” and “horizontal” initially refer generally to two preferred directions perpendicular to one another on the surface of the background lighting or a large area of a light guide, which in operation, depending on the orientation of the screen used with the lighting device, usually fixed, is one actually correspond to the horizontal or vertical direction in relation to the position of an observer and thus the earth's surface.
Ferner können das erste und das zweite Merkmal des Lichts jeweils unterschiedliche Farben bzw. Farbtemperaturen des jeweiligen Lichts einschließen oder ausschließlich bilden.Furthermore, the first and the second feature of the light can each include or exclusively form different colors or color temperatures of the respective light.
Alternativ oder ergänzend ist es möglich, dass das erste und das zweite Merkmal des Lichts jeweils unterschiedliche Lichtmuster einschließen oder ausschließlich bilden.As an alternative or in addition, it is possible for the first and second features of the light to each include or exclusively form different light patterns.
Weiterhin ist es möglich, dass eine Verteilung der Auskoppelelemente auf mindestens einer der Großflächen und / oder innerhalb des Volumens des Lichtleiters so vorgegeben ist, dass von den Leuchtmitteln in den Lichtleiter eingestrahltes und von den Auskoppelelementen aus dem Lichtleiter ausgekoppeltes Licht die folgenden Bedingung erfüllt:
- - mehr als 40% der auf einer der Großflächen zwischen einem Winkelbereich von -50° und +50° zur Flächennormalen der Großfläche ausgekoppelten Lichtmenge wird zwischen einem Winkelbereich von -20° und +20° bezogen auf eine oder zwei vorgegebene, zueinander und zur Flächennormalen senkrechte Vorzugsrichtungen abgestrahlt, und / oder mehr als 60% der auf einer der Großflächen zwischen einem Winkelbereich von -50° und +50° zur Flächennormalen der Großfläche ausgekoppelten Lichtmenge wird zwischen einem Winkelbereich von -30° und +30° bezogen auf die eine oder zwei Vorzugsrichtungen abgestrahlt.
- - More than 40% of the amount of light coupled out on one of the large areas between an angle range of -50 ° and + 50 ° to the surface normal of the large area is between an angle range of -20 ° and + 20 ° related to one or two specified, to each other and to the surface normal perpendicular preferred directions, and / or more than 60% of the amount of light coupled out on one of the large areas between an angle range of -50 ° and + 50 ° to the surface normal of the large area is between an angle range of -30 ° and + 30 ° based on the one or emitted in two preferred directions.
Bei dem ersten optischen Element kann es sich um einen reflektierenden Polarisator, bevorzugt um einen Wiregrid-Polarisator und/oder eine DBEF™ -Folie von 3M, handeln.The first optical element can be a reflective polarizer, preferably a wiregrid polarizer and / or a DBEF ™ film from 3M.
Weiterhin kann das zweite optische Element ein schaltbarer Spiegel sein, welcher aus Richtung des Lichtleiters herrührendes Licht beim Einschalten der Spiegelfunktion reflektiert und ansonsten Licht, egal welcher Einfallsrichtung, überwiegend transmittiert.Furthermore, the second optical element can be a switchable mirror which reflects light originating from the direction of the light guide when the mirror function is switched on and otherwise predominantly transmits light, regardless of the direction of incidence.
Alternativ ist es möglich, dass das zweite optische Element ein Strahlteiler ist, welcher Licht permanent gleichzeitig teilweise reflektiert und teilweise transmittiert.Alternatively, it is possible that the second optical element is a beam splitter which permanently reflects light partially and partially at the same time.
Schließlich sind weitere Varianten denkbar, etwa wenn in einer dritten Alternative Licht polarisationsabhängig reflektiert und/oder transmittiert wird. Hierbei handelt es sich beispielsweise um chiral-selektive Spiegel.Finally, further variants are conceivable, for example if, in a third alternative, light is reflected and / or transmitted as a function of polarization. These are, for example, chiral-selective mirrors.
Die Effizienz der Erfindung in Bezug auf das Polarisationsrecycling kann ferner gesteigert werden, wenn weiterhin mindestens eine Wellenplatte und/oder eine Streuschicht in der Beleuchtungseinrichtung vorhanden ist. Diese kann permanent oder schaltbar wirkend ausgestaltet sein.The efficiency of the invention with regard to polarization recycling can furthermore be increased if at least one wave plate and / or one scattering layer is furthermore present in the lighting device. This can be designed to be permanent or switchable.
Diesbezüglich ist es denkbar, dass in Betrachtungsrichtung unterhalb -jedoch nicht unbedingt in unmittelbar unterhalb- des Lichtleiters mindestens eine lambda/4- oder eine lambda-3/4-Wellenplatte und/oder eine anamorphotische oder eine andere Streuschicht vorhanden ist, welche vom ersten optischen Element durch den Lichtleiter zurückreflektiertes Licht der zweiten Polarisation in seinen Polarisationseigenschaften ändert, sowohl bevor und nachdem dieses auf das zweite optische Element zur Rückreflexion in Richtung Lichtleiter trifft.In this regard, it is conceivable that in the viewing direction there is at least one lambda / 4 or a
Eine solche Wellenplatte kann sich jedoch auch oberhalb des Lichtleiters befinden.Such a wave plate can, however, also be located above the light guide.
Besonders vorteilhaft wird vermittels der erfindungsgemäßen Beleuchtungsanordnung ein Bildschirm generiert, der in mindestens zwei Betriebsarten B1 für einen freien Sichtmodus und B2 für einen eingeschränkten Sichtmodus betrieben werden kann. Dieser umfasst:
- - eine erfindungsgemäße Beleuchtungsanordnung, wie vorstehend beschrieben, sowie
- - einen in Betrachtungsrichtung vor dem Lichtleiter angeordneten transmissiven Bildgeber, in welchen optional das erste optische Element direkt integriert ist.
- - A lighting arrangement according to the invention, as described above, as well as
- - A transmissive imager arranged in front of the light guide in the viewing direction, in which the first optical element is optionally directly integrated.
Bei einem solchen Bildgeber handelt es sich beispielsweise um ein LCD-Panel, in welches beleuchtungsseitig z.B. ein Wire-Grid-Polarisator als erstes optisches Element eingebaut ist. Derartige LCD-Panels sind am Markt verfügbar.Such an image generator is, for example, an LCD panel in which a wire-grid polarizer, for example, is installed as the first optical element on the lighting side. Such LCD panels are available on the market.
Ferner ist es für die Erfindung von Vorteil, wenn ein Bildgeber verwendet wird, der aus Pixeln zusammengesetzt ist, die wiederum aus Subpixeln bestehen, und jede Abmessung der besagten Auskoppelelemente in Höhe, Tiefe und Breite kleiner ist als das Minimum aus Breite und Höhe der Subpixel eines verwendeten Bildgebers, d.h. kleiner als das Minimum dieser beiden Werte. Bevorzugt ist jede Abmessung der besagten Auskoppelelemente in Höhe, Tiefe und Breite sogar um einen Faktor 1,3; 1,5 oder 2,0 kleiner als das Minimum aus Breite und Höhe der Subpixel eines verwendeten Bildgebers. Das Bild wird auf diese Weise homogener und es lassen sich Überlagerungserscheinungen von Strukturmuster und Subpixelmuster u.U. vermeiden.It is also advantageous for the invention if an image generator is used which is composed of pixels, which in turn consist of subpixels, and each dimension of the said decoupling elements in height, depth and width is smaller than the minimum of width and height of the subpixels of an imager used, ie smaller than the minimum of these two values. Each dimension of the said decoupling elements in height, depth and width is preferably even by a factor of 1.3; 1.5 or 2.0 smaller than the minimum of the width and height of the subpixels of an imager used. In this way, the image becomes more homogeneous and, under certain circumstances, superimposition of structural patterns and subpixel patterns can be avoided.
Der Lichtleiter kann aus einem transparenten, thermoplastischen, duroplastischen oder thermoelastischen Kunststoff oder aus Glas bestehen. Beispielsweise kann der Lichtleiter bzw. sein Substrat mindestens 40 Gewichtsprozent Polymethylmethacrylat, bevorzugt mindestens 60 Gewichtsprozent Polymethylmethacrylat, bezogen auf sein Gewicht, umfassen. Alternativ kann es sich beispielsweise um Polycarbonat (z.B. PC, COP oder PMMI) handeln.The light guide can consist of a transparent, thermoplastic, thermosetting or thermoelastic plastic or of glass. For example, the light guide or its substrate can comprise at least 40 percent by weight of polymethyl methacrylate, preferably at least 60 percent by weight of polymethyl methacrylate, based on its weight. Alternatively, it can be, for example, polycarbonate (e.g. PC, COP or PMMI).
Die Hintergrundbeleuchtung besteht beispielsweise aus
- - einem flächigen Strahler, vorzugsweise einem Lichtleiter mit seitlich oder auf der Rückseite angeordneten Leuchtmitteln,
- - mindestens einem in den flächigen Strahler integrierten und / oder davor angeordneten Lichtkollimator, wie etwa einem Licht-Control-Filter und/oder einem oder mehreren Prismenfolien;
- - optional kann weiterhin mindestens eine Wellenplatte (lambda/4 oder lambda-3/4) enthalten sein.
- - a flat spotlight, preferably a light guide with lamps arranged on the side or on the back,
- - At least one light collimator integrated into the flat radiator and / or arranged in front of it, such as a light control filter and / or one or more prismatic foils;
- - Optionally, at least one wave plate (lambda / 4 or lambda-3/4) can also be included.
Entsprechend kann also die Hintergrundbeleuchtung grundsätzlich aufgebaut sein wie ein LED-Backlight, beispielsweise als sogenanntes Side-light, Edgelight, Direct LED Backlight, edge LED Backlight, OLED oder als ein anderer Flächenstrahler, auf welchen z.B. mindestens ein permanenter Privacy-Filter (mit Mikrolamellen) aufgebracht ist. Andere Varianten sehen den Einsatz von sogenannten „Directed Backlights“, also gerichteten Hintergrundbeleuchtungen, vor.Accordingly, the background lighting can basically be constructed like an LED backlight, for example as a so-called side light, edge light, direct LED backlight, edge LED backlight, OLED or as another surface emitter, on which, for example, at least one permanent privacy filter (with micro-slats ) is applied. Other variants provide for the use of so-called "Directed Backlights", that is, directional background lighting.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass für die Betriebsart B1 in Abhängigkeit von vorgegebenen Grenzwinkeln σ, γ das ausgekoppelte Licht, welches aus dem Lichtleiter in einem Winkel β austritt, an jedem Punkt der Oberfläche des Lichtleiters in Winkelbereichen, die den Bedingungen 80° > β > γ und / oder -80° < β < -σ, mit 10° < γ < 80° und 10° < σ < 80° genügen, bevorzugt γ = σ = 40°, gemessen senkrecht zur Oberfläche des Lichtleiters und in mindestens einer der beiden Vorzugsrichtungen maximal 80%, bevorzugt 60% besonders bevorzugt maximal 50% von der Lichtstärke aufweist, die das Licht aufweist, welches von einem solchen Punkt der Oberfläche des Lichtleiters entlang der Normalen der Oberfläche austritt. Die Vorzugsrichtung ist dabei oft die vertikale Orientierung. Ein negativer Winkel wird dabei o.B.d.A. (ohne Beschränkung der Allgemeinheit) derjenigen Seite zugeordnet, auf der das Licht eingekoppelt wird, ein Winkel von -90° entspricht also einer Richtung, aus der eingekoppelt wird. Die Grenzwinkel σ, γ werden dabei fest vorgegeben, und zwar anhand der für die jeweilige Anwendung gewünschten optischen Leistung. Im Falle der besonders bevorzugten Grenzwinkel γ = σ = 40° gilt die Lichtstärkebedingung dann nur für Winkel zwischen -40° und -80° sowie 40° und 80°. Je kleiner die Grenzwinkel σ, γ jeweils sind, umso mehr wird das Licht in der bzw. den entsprechenden Vorzugsrichtungen zur Mittelsenkrechten konzentriert. Beispielsweise können im PKW, wo Fahrer und Beifahrer in der Betriebsart B1 in relativ gut zu definierenden Betrachtungswinkeln auf einen Bildschirm mit der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung schauen, die Grenzwinkel σ, γ eher kleiner als 40° gewählt werden. Demgegenüber können in einem Laptop aufgrund der Klappbarkeit des Bildschirms und des universalen Einsatzszenarios hinsichtlich der Betrachtungswinkel verschiedener Personen Werte um 40° oder größer sinnvoll sein. Die 80°-Grenze kann unter Umständen auch 70° betragen und ggf. noch andere Werte annehmen.A further advantageous embodiment of the invention provides that for the operating mode B1, depending on predetermined critical angles σ, γ, the decoupled light, which exits the light guide at an angle β, at every point on the surface of the light guide in angle ranges that meet the conditions 80 °> β> γ and / or -80 ° <β <-σ, with 10 ° <γ <80 ° and 10 ° <σ <80 ° are sufficient, preferably γ = σ = 40 °, measured perpendicular to the surface of the light guide and in at least one of the two preferred directions has a maximum of 80%, preferably 60%, particularly preferably a maximum of 50% of the light intensity that the light has which emerges from such a point on the surface of the light guide along the normal of the surface. The preferred direction is often the vertical orientation. A negative angle is used without any reason. (without loss of generality) assigned to the side on which the light is coupled in, so an angle of -90 ° corresponds to a direction from which it is coupled in. The critical angles σ, γ are fixedly specified, based on the optical performance desired for the respective application. In the case of the particularly preferred critical angle γ = σ = 40 °, the light intensity condition then only applies to angles between -40 ° and -80 ° and 40 ° and 80 °. The smaller the critical angles σ, γ in each case, the more the light is concentrated in the respective preferred direction or directions to the perpendicular. For example, in a car where the driver and front passenger look at a screen with the lighting device according to the invention at relatively well-defined viewing angles in operating mode B1, the critical angles σ, γ can be selected to be smaller than 40 °. In contrast, in a laptop, due to the foldability of the screen and the universal application scenario, values of 40 ° or more can be useful with regard to the viewing angles of different people. Under certain circumstances, the 80 ° limit can also be 70 ° and possibly also assume other values.
Dadurch wird z.B. eine Verminderung von störenden Reflektionen in der Windschutzscheibe, vor allem bei Nachtfahrten, erzielt, wenn die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung mit einem Bildschirm in einem Fahrzeug eingebaut ist. Fernerhin wird bei Einhalten der vorgenannten Bedingung eine gute Leistungseffizienz aus dem Lichtleiter erzielt.As a result, for example, a reduction in disruptive reflections in the windshield, especially when driving at night, is achieved if the lighting device according to the invention is installed with a screen in a vehicle. Furthermore, if the aforementioned condition is met, good power efficiency is achieved from the light guide.
In der Betriebsart B1 sind wie vorstehend beschrieben mindestens die Leuchtmittel an den Schmalseiten des Lichtleiters eingeschaltet. Es ist dabei möglich, dass die Hintergrundbeleuchtung ein- oder ausgeschaltet ist.In operating mode B1, as described above, at least the lighting means on the narrow sides of the light guide are switched on. It is possible that the background lighting is switched on or off.
Die geforderten, für die Erfindung wesentlichen Eigenschaften für die Auskoppelelemente hinsichtlich ihrer Anzahl pro Flächeneinheit, ihrer Form und Ausdehnung in drei Dimensionen sowie ihrer Verteilung auf mindestens einer der Großflächen und / oder innerhalb des Volumens des Lichtleiters können beispielsweise mit einer Optik-Simulationssoftware wie etwa „LightTools“ der Firma Synopsis oder anderer Anbieter bestimmt und dann entsprechend physisch umgesetzt werden.The required properties, which are essential for the invention, for the decoupling elements with regard to their number per unit area, their shape and extent in three dimensions and their distribution over at least one of the large areas and / or within the volume of the light guide can be achieved, for example, with optical simulation software such as " LightTools ”from Synopsis or other providers and then physically implemented accordingly.
Es ist möglich, dass Auskoppelelemente auf beiden Großflächen und zusätzlich optional im Volumen angebracht sind.It is possible that decoupling elements are attached to both large areas and, optionally, in the volume.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Verteilung der Auskoppelelemente auf mindestens einer der Großflächen und / oder innerhalb des Volumens des Lichtleiters so vorgegeben ist, dass das ausgekoppelte Licht auf mindestens 70% der Fläche des Lichtleiters eine Leuchtdichtehomogenität von mindestens 70% erreicht.Furthermore, it is advantageous if the distribution of the decoupling elements on at least one of the large areas and / or within the volume of the light guide is specified in such a way that the decoupled light achieves a luminance homogeneity of at least 70% on at least 70% of the area of the light guide.
Die Auskoppelelemente weisen maximale Abmessungen von 100 µm, bevorzugt jedoch zwischen 1 µm und 30 µm auf.The outcoupling elements have maximum dimensions of 100 μm, but preferably between 1 μm and 30 μm.
Bei den Auskoppelelementen handelt es sich in der Regel um Mikrolinsen und / oder Mikroprismen und / oder diffraktive Strukturen und / oder dreidimensionale Strukturelemente und / oder Streuelemente. Im Falle von diffraktiven Strukturen kann es sich beispielsweise um ein Hologramm bzw. ein Gitter/Beugungsgitter handeln.The coupling-out elements are generally microlenses and / or microprisms and / or diffractive structures and / or three-dimensional structural elements and / or scattering elements. In the case of diffractive structures, it can be a hologram or a grating / diffraction grating, for example.
Die Auskoppelelemente sind dabei in ihrer Anzahl pro Fläche und in ihrer Ausdehnung derart gewählt sind, dass der Lichtleiter auf mindestens 50%, bevorzugt 80% seiner Fläche einen durchschnittlichen Haze-Wert kleiner als 7% aufweist, bevorzugt kleiner als 2%, besonders bevorzugt kleiner als 1 %, gemessen gemäß ASTM D1003 - wobei hier die Messung gemäß der gebräuchlicheren Prozedur A mit einem Hazemeter als Referenz zugrunde gelegt wird -, wodurch das von der Hintergrundbeleuchtung mindestens in der Betriebsart B2 in einen eingeschränkten Winkelbereich abgestrahlte Licht beim Durchgang durch den Lichtleiter höchstens geringfügig außerhalb des besagten Winkelbereichs gestreut wird. Unter „geringfügig“ ist beispielsweise zu verstehen, dass - aufgrund des geringen Haze - in einem Winkel von beispielsweise horizontal 40° von der Flächennormalen maximal 1 % der Leuchtdichte durch Streuung hinzukommt, die die Beleuchtungseinrichtung in einem Winkel von 0° abstrahlt.The number of decoupling elements per area and their extension are selected such that the light guide has an average haze value of less than 7%, preferably less than 2%, particularly preferably less, on at least 50%, preferably 80% of its area than 1%, measured according to ASTM D1003 - whereby the measurement according to the more common procedure A with a hazemeter is used as a reference - whereby the light emitted by the backlight in at least operating mode B2 in a limited angular range when passing through the light guide is at most is scattered slightly outside of said angular range. “Slightly” means, for example, that - due to the low haze - at an angle of, for example, 40 ° horizontally from the surface normal, a maximum of 1% of the luminance is added due to scattering, which the lighting device emits at an angle of 0 °.
Die Auskoppelelemente können bei der Herstellung des Lichtleiters entsprechend anpassbarer und vorgebbarer Bedingungen für die Auskopplung des Lichts grundsätzlich auf verschiedene Weise in oder auf dem Lichtleiter verteilt werden. Bei den Auskoppelelementen handelt es sich um lokal begrenzte Strukturänderungen im Volumen oder/und auf den Oberflächen des Lichtleiters. Ausdrücklich nicht unter den Begriff des Auskoppelelements fallen daher zusätzliche optische Schichten, die auf den Flächen des Lichtleiters angebracht werden, d.h. z.B. Diffusionsschichten, Reflexionsschichten oder (duale) helligkeitsverstärkende oder auch polarisationsrecycelnde Schichten ((dual) brightness enhancement film - (D)BEF). Diese, nicht unter den Begriff des „Auskoppelelements“ fallenden zusätzlichen Schichten werden mit dem Lichtleiter nur an den Ränder verbunden, liegen im Bereich der Großflächen jedoch nur lose auf und bilden mit dem Lichtleiter keine physische Einheit. Hingegen bilden auf den Großflächen aufgebrachte Lacke, die sich mit dem Lichtleiter durch chemische Reaktionen verbinden, eine physische Einheit, sind nicht mehr voneinander zu trennen; solche Lacke zählen daher nicht als zusätzliche Schicht im oben genannten Sinne.During the production of the light guide, the decoupling elements can in principle be distributed in or on the light guide in different ways in accordance with adaptable and predeterminable conditions for the decoupling of the light. The decoupling elements are locally limited structural changes in the volume and / or on the surfaces of the light guide. The term decoupling element therefore explicitly does not include additional optical layers that are applied to the surfaces of the light guide, i.e. e.g. diffusion layers, reflective layers or (dual) brightness enhancement or polarization recycling layers ((dual) brightness enhancement film - (D) BEF). These additional layers, which do not fall under the term “decoupling element”, are only connected to the light guide at the edges, but are only loosely in the area of the large areas and do not form a physical unit with the light guide. On the other hand, paints applied to the large surfaces, which connect to the light guide through chemical reactions, form a physical unit and can no longer be separated from one another; such lacquers therefore do not count as an additional layer in the above sense.
Die Struktur der Auskoppelelemente kann vorgegeben werden, so dass die Wirkung eines jeden Auskoppelelements zumindest näherungsweise bekannt ist und Eigenschaften des Lichtleiters bzw. des aus dem Lichtleiter tretenden Lichts gezielt durch eine vorgebbare Verteilung der Auskoppelelemente festgelegt werden können.The structure of the decoupling elements can be specified so that the effect of each decoupling element is known at least approximately and properties of the light guide or the light emerging from the light guide can be specifically determined by a predeterminable distribution of the decoupling elements.
In besonderen Ausgestaltungen ist es auch möglich, dass innerhalb des Volumens des Lichtleiters ausgebildete Auskoppelelemente vorhanden sind, wobei diese Auskoppelelemente als Hohlräume ausgebildet sind, welche bevorzugt die äußere Form von Mikrolinsen, Mikroprismen oder diffraktiven Strukturen aufweisen.In special configurations, it is also possible for coupling-out elements formed within the volume of the light guide to be present, these coupling-out elements being formed as cavities which preferably have the outer shape of microlenses, microprisms or diffractive structures.
Dabei können die Hohlräume mit einem gasförmigen, flüssigen oder einem festen Material ausgefüllt sein, wobei das Material einen Brechungsindex aufweist, welcher von dem des für den Lichtleiter verwendeten Materials abweicht, bevorzugt geringer ist, oder dass die Hohlräume luftleer sind.The cavities can be filled with a gaseous, liquid or solid material, the material having a refractive index which differs from that of the material used for the light guide, is preferably lower, or the cavities are evacuated.
Außerdem ist es denkbar, dass dass die Hohlräume mit einem gasförmigen, flüssigen oder einem festen Material ausgefüllt sind, wobei das Material einen Haze-Wert aufweist, welcher von dem des für den Lichtleiter verwendeten Materials abweicht, bevorzugt höher ist.It is also conceivable that the cavities are filled with a gaseous, liquid or solid material, the material having a haze value which differs from that of the material used for the light guide, is preferably higher.
In diesem Zusammenhang besteht überdies die Möglichkeit, dass der Lichtleiter aus zwei miteinander an Grenzflächen verbundenen, vorzugsweise gleichartigen Substratschichten gebildet ist und die Hohlräume als Materialaussparungen an mindestens einer der Grenzflächen, bevorzugt die äußere Form von Mikrolinsen, Mikroprismen, dreidimensionalen Strukturelementen oder diffraktiven Strukturen aufweisend, ausgebildet sind.In this context, there is also the possibility that the light guide is formed from two preferably similar substrate layers connected to one another at interfaces and the cavities as material cutouts at at least one of the interfaces, preferably having the outer shape of microlenses, microprisms, three-dimensional structural elements or diffractive structures, are trained.
Wenn die Auskoppelelemente auf mindestens einer der Großflächen des Lichtleiters angebracht sind, so werden diese vorteilhaft aus einem mit einem Werkzeug strukturierten Kunststoff oder Glas gebildet, dessen Struktur vermittels eines Werkzeuges thermisch eingeprägt wurde. Dies ist z.B. in Massenproduktion möglich, indem auf ein Lichtleitersubstrat ein UV-härtendes Material - z.B. ein Lack, ein Monomer etc. - aufgebracht wird, welches vermittels eines Werkzeuges strukturiert und durch UV-Strahlung ausgehärtet, z.B. polymerisiert wird. Andere durch Strahlung härtende Materialien können ebenfalls eingesetzt werden. Die Ausbildung der Aussparungen zur Realisierung der Auskoppelelemente lässt sich beispielsweise mechanisch, lithographisch oder drucktechnisch realisieren, oder aber auch materialauftragend, -umwandelnd, -abtragend oder -auflösend.If the decoupling elements are attached to at least one of the large areas of the light guide, they are advantageously formed from a plastic or glass structured with a tool, the structure of which has been thermally impressed by means of a tool. This is possible, for example, in mass production by applying a UV-curing material - e.g. a lacquer, a monomer, etc. - to a light guide substrate, which is structured by means of a tool and cured by UV radiation, e.g. polymerized. Other radiation curing materials can also be used. The formation of the recesses for realizing the decoupling elements can be realized, for example, mechanically, lithographically or by printing technology, or else by applying, converting, removing or dissolving material.
Damit können z.B. Gitterstrukturen, Mikroprismen - entweder konvex mit Kunststoffanteil auf der Oberfläche nach außen zeigend, und / oder konkav als Einprägung bzw. Aussparung innerhalb der Oberflächenschicht des strukturierten Kunststoffs -, sonstige dreidimensionale Strukturelemente mit anderen Formen, oder auch Mikrolinsen kostengünstig und mit Massenfertigungstauglichkeit umgesetzt werden. Konkav ausgebildete und konvex ausgebildete Strukturen können gleichermaßen zum Einsatz kommen.For example, lattice structures, microprisms - either convex with plastic on the surface pointing outwards, and / or concave as an embossing or recess within the surface layer of the structured plastic -, other three-dimensional structural elements with other shapes, or even microlenses can be implemented inexpensively and with mass production capability become. Concave and convex structures can be used in the same way.
Vorteilhaft ist die Verteilung der Auskoppelelemente auf mindestens einer der Großflächen und / oder innerhalb des Volumens des Lichtleiters so vorgegeben, dass das ausgekoppelte Licht auf mindestens 70% der Fläche des Lichtleiters eine Leuchtdichtehomogenität von 70% erreicht. Die Leuchtdichtehomogenität kann hierzu als Lv min/Lv max definiert werden, also als Verhältnis des kleinsten Wertes der Leuchtdichte zum größten Wert pro Flächeneinheit. Eine andere anwendbare Vorschrift zur Definition der Leuchtdichtehomogenität ist in dem „Uniformity Measurement Standard for Displays V1.3“ vom Deutschen Flachdisplay-Forum definiert.The distribution of the decoupling elements on at least one of the large areas and / or within the volume of the light guide is advantageously specified in such a way that the decoupled light achieves a luminance homogeneity of 70% on at least 70% of the area of the light guide. For this purpose, the luminance homogeneity can be defined as L v min / L v max , that is to say as the ratio of the smallest value of the luminance to the largest value per unit area. Another applicable regulation for the definition of luminance homogeneity is defined in the "Uniformity Measurement Standard for Displays V1.3" by the German Flat Display Forum.
Auf der Oberseite des Bildgebers und / oder auf mindestens einer der Großflächen des Lichtleiters wie auch auf mindestens einem der Privacyfilter, wenn vorhanden, können Mittel zur Reflexminderung oder -steuerung, beispielsweise eine Antiglare- und / oder eine Antireflexbeschichtung, angeordnet sein.Means for reducing or controlling reflections, for example an anti-glare and / or an anti-reflective coating, can be arranged on the top of the imager and / or on at least one of the large areas of the light guide as well as on at least one of the privacy filters, if present.
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.In all of the aforementioned configurations, said lighting means can be LEDs or LED rows or laser diodes. Other variants are conceivable and are within the scope of the invention.
Besonders vorteilhaft findet ein Bildschirm mit einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung Verwendung in einem Fahrzeug zur wahlweisen Darstellung von Bildinhalten lediglich für den Beifahrer in der Betriebsart B2 bzw. gleichzeitig für den Fahrer und den Beifahrer in der Betriebsart B1. Ersteres ist z.B. hilfreich, wenn der Beifahrer sich Unterhaltungsinhalte anschaut, die den Fahrer ablenken könnten.A screen with a lighting device according to the invention is particularly advantageously used in a vehicle for the optional display of image content only for the passenger in operating mode B2 or simultaneously for the driver and the passenger in operating mode B1. The former is helpful, for example, when the passenger is watching entertainment that could distract the driver.
Ferner ist es für einige Anwendungen vorteilhaft, wenn der besagte eingeschränkte Winkelbereich asymmetrisch um die Flächennormale der Hintergrundbeleuchtung ausgebildet ist. Die asymmetrische Ausbildung erfolgt bevorzugt in einer der Vorzugsrichtungen. Dies ist insbesondere bei Anwendungen im Fahrzeug hilfreich, etwa wenn ein mit der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung zu kombinierender Bildschirm als sogenanntes Center-information-Display im Armaturenbrett etwa in der Mitte zwischen Fahrer und Beifahrer angeordnet ist. Dann muss der in der Betriebsart B2 ausschließlich für den Beifahrer freigegebene, eingeschränkte Winkelbereich für die Sicht asymmetrisch gestaltet, also auf den Beifahrer gerichtet, sein. Die Vorzugsrichtung, in welcher die Asymmetrie ausgebildet ist, entspricht hier der Horizontalen.Furthermore, it is advantageous for some applications if the said restricted angular range is designed asymmetrically around the surface normal of the background lighting. The asymmetrical design is preferably carried out in one of the preferred directions. This is particularly helpful for applications in the vehicle, for example when a screen to be combined with the lighting device according to the invention is arranged as a so-called center information display in the dashboard approximately in the middle between the driver and front passenger. In this case, the restricted angular range released exclusively for the front passenger in operating mode B2 must be designed asymmetrically for the view, i.e. directed towards the front passenger. The preferred direction in which the asymmetry is formed corresponds here to the horizontal.
Ein Bildschirm mit einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung kann gleichsam verwendet werden zur Eingabe oder Anzeige von vertraulichen Daten, beispielweise von PIN-Geheimnummern, E-Mails, SMS oder Passwörtern, an Geldautomaten, Zahlungsterminals oder mobilen Geräten.A screen with a lighting device according to the invention can also be used to input or display confidential data, for example PIN codes, emails, SMS or passwords, at ATMs, payment terminals or mobile devices.
Weiterhin 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 ein Bild sehen sollen, während der Seiteneinblick stark oder komplett 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.Furthermore, the desired restricted angle ranges for mode B2 for a restricted view can be defined and implemented independently of one another for the horizontal and vertical directions. For example, a larger angle (or possibly no restriction at all) could be useful in the vertical direction than in the horizontal direction, for example if people of different sizes should see a picture at ATMs, while the side view should remain strongly or completely restricted. For POS Payment terminals, on the other hand, are often required to have visual restrictions in mode B2 both in the horizontal and in the vertical direction due to security regulations.
Grundsätzlich bleibt die Leistungsfähigkeit der Erfindung erhalten, wenn die vorbeschriebenen Parameter in bestimmten Grenzen variiert werden.In principle, the performance of the invention is retained if the parameters described above are varied within certain limits.
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.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the specified combinations, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.
FigurenlisteFigure list
Die Erfindung wird im Folgenden an Hand von Zeichnungen, die auch erfindungswesentliche Merkmale zeigen, näher erläutert. Es zeigt
-
1 eine Prinzipskizze zur erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung, -
1a eine Prinzipskizze zur erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung in Verbindung mit einem Bildgeber in einer ersten Ausgestaltungsvariante, -
2 eine Prinzipskizze zur erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung in Verbindung mit einem Bildgeber in einer zweiten Ausgestaltungsvariante, -
3 eine Prinzipskizze zur erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung in Verbindung mit einem Bildgeber in einer dritten Ausgestaltungsvariante, -
4 eine Prinzipskizze zur erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung in Verbindung mit einem Bildgeber in einer vierten Ausgestaltungsvariante, -
5 eine Prinzipskizze zur erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung in Verbindung mit einem Bildgeber in einer fünften Ausgestaltungsvariante, -
6 eine Prinzipskizze zur erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung in Verbindung mit einem Bildgeber in einer sechsten Ausgestaltungsvariante, -
7 eine Prinzipskizze zur erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung in Verbindung mit einem Bildgeber in einer siebten Ausgestaltungsvariante, -
8 eine Prinzipskizze zur erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung in Verbindung mit einem Bildgeber in einer achten Ausgestaltungsvariante, -
9 eine Prinzipskizze zur erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung in Verbindung mit einem Bildgeber in einer neunten Ausgestaltungsvariante, sowie -
10 eine schematische Darstellung zur Definition der vertikalen Richtung des zu messenden Winkels β.
-
1 a schematic diagram of the lighting device according to the invention, -
1a a schematic diagram of the lighting device according to the invention in connection with an image generator in a first embodiment variant, -
2 a schematic diagram of the lighting device according to the invention in connection with an image generator in a second embodiment variant, -
3 a schematic diagram of the lighting device according to the invention in connection with an image generator in a third embodiment variant, -
4th a schematic diagram of the lighting device according to the invention in connection with an image generator in a fourth embodiment variant, -
5 a schematic diagram of the lighting device according to the invention in connection with an image generator in a fifth embodiment variant, -
6th a schematic diagram of the lighting device according to the invention in connection with an image generator in a sixth embodiment variant, -
7th a schematic diagram of the lighting device according to the invention in connection with an image generator in a seventh embodiment variant, -
8th a schematic diagram of the lighting device according to the invention in connection with an image generator in an eighth embodiment variant, -
9 a schematic diagram of the lighting device according to the invention in connection with an image generator in a ninth embodiment variant, and -
10 a schematic representation for the definition of the vertical direction of the angle to be measured β.
Die Zeichnungen sind nicht maßstabsgetreu und geben lediglich Prinzipdarstellungen wieder.The drawings are not true to scale and only represent basic representations.
Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings
Die
- - eine flächenartig ausgedehnte Hintergrundbeleuchtung
2 , die Licht mit einem ersten Merkmal abstrahlt, - - einen in Betrachtungsrichtung (hier in der Zeichenebene von oben) vor der Hintergrundbeleuchtung
2 gelegenen,plattenförmigen Lichtleiter 3 , welcher auf mindestens einer der Großflächen und / oder innerhalb seinesVolumens Auskoppelelemente 6 aufweist, wobei der Lichtleiter3 für dasvon der Hintergrundbeleuchtung 2 ausgehende Licht zu mindestens 70% transparent ist, - - seitlich an Schmalseiten des
Lichtleiters 3 angeordnete Leuchtmittel 4 , - - wobei eine Verteilung der Auskoppelelemente
6 auf mindestens einer der Großflächen und / oder innerhalb des Volumens desLichtleiters 3 so vorgegeben ist, dassvon den Leuchtmitteln 4 inden Lichtleiter 3 eingestrahltes undvon den Auskoppelelementen 6 aus dem Lichtleiter 3 ausgekoppeltes Licht mindestens ein zweites Merkmal aufweist, das sich von dem ersten Merkmal unterscheidet, und das solches ausgekoppeltes Licht gleichzeitig eine erste und eine zweite Polarisationsart aufweist, - - ein in Betrachtungsrichtung vor
dem plattenförmigen Lichtleiter 3 gelegenes erstes optischesElement 7 , welches Licht der ersten Polarisationsart transmittiert und Licht der zweiten Polarisationsart reflektiert, - - ein in Betrachtungsrichtung hinter
dem plattenförmigen Lichtleiter 3 gelegenes zweites optischesElement 8 , welches in einer ersten Alternative als schaltbarer Spiegel ausgebildet ist und aus Richtung desLichtleiters 3 herrührendes Licht wahlweise reflektiert, welches in einer zweiten Alternative permanent Licht gleichzeitig teilweise reflektiert und transmittiert, oder welches in einer dritten Alternative Licht polarisationsabhängig reflektiert und/oder transmittiert, - - wobei in der Betriebsart
B2 die Hintergrundbeleuchtung 2 ein-und die Leuchtmittel 4 ausgeschaltet sind, und wobei in der Betriebsart B1 mindestens dieLeuchtmittel 4 eingeschaltet sind, - - so dass in der Betriebsart B2 ausschließlich
Licht der Hintergrundbeleuchtung 2 mit dem ersten Merkmal aus der Beleuchtungseinrichtung1a abgegeben wird, und so dass in der Betriebsart B1 mindestens Lichtaus dem Lichtleiter 3 aus der Beleuchtungseinrichtung1a abgegeben wird, wobei dieses Licht mindestens teilweise Licht der ersten Polarisationsart umfasst und mindestens das zweite Merkmal aufweist.
- - an
extensive backlight 2 that emits light with a first characteristic, - - One in the viewing direction (here in the plane of the drawing from above) in front of the
background lighting 2 located, plate-shapedlight guide 3 , which decoupling elements on at least one of the large areas and / or within its volume6th having, wherein thelight guide 3 for that from thebacklight 2 outgoing light is at least 70% transparent, - - laterally on the narrow sides of the
light guide 3 arranged illuminants4th , - - With a distribution of the decoupling elements
6th on at least one of the large areas and / or within the volume of thelight guide 3 is specified so that from the illuminants4th into thelight guide 3 irradiated and from the decoupling elements6th from thelight guide 3 outcoupled light has at least one second feature that differs from the first feature, and the such outcoupled light has a first and a second type of polarization at the same time, - - One in the viewing direction in front of the plate-shaped
light guide 3 located first optical element7th , which transmits light of the first type of polarization and reflects light of the second type of polarization, - - One behind the plate-shaped light guide in the
viewing direction 3 located second optical element8th , which is designed as a switchable mirror in a first alternative and from the direction of thelight guide 3 Originating light optionally reflected, which in a second alternative permanently reflects and partially transmits light at the same time, or which in a third alternative reflects and / or transmits light depending on polarization, - - where in operating mode B2 the
background lighting 2 one and the bulbs4th are switched off, and in operating mode B1 at least the lighting means4th are switched on, - - so that in operating mode B2 only light from the
background lighting 2 with the first feature from thelighting device 1a is emitted, and so that in the operating mode B1 at least light from thelight guide 3 from thelighting device 1a is emitted, this light at least partially comprising light of the first polarization type and having at least the second feature.
Die beiden Betriebsarten B1 und B2 unterscheiden sich also dadurch, dass in der Betriebsart B2 die Hintergrundbeleuchtung
Für die erste und zweite Polarisation kommen insbesondere zwei senkrecht zueinander stehende, lineare Polarisationsebenen in Frage. Es ist aber auch möglich, andere Polarisationsarten zu verwenden, wie etwa zirkular und/oder elliptisch.For the first and second polarization, two mutually perpendicular, linear polarization planes are particularly suitable. However, it is also possible to use other types of polarization, such as circular and / or elliptical.
Für die Erfindung ist wesentlich, dass Licht der zweiten Polarisation durch das erste optische Element
Licht der ersten Polarisation geht ungehindert durch das erste optische Element
Auf diese Weise wird erfindungsgemäß mindestens ein Teil des Lichts recycelt, welches mit der zweiten Polarisation auf das erste optische Element
Weiterhin wird aufgrund des optischen Elements
Es muss hervorgehoben werden, dass die vorgenannten Mechanismen des Polarisationsrecyclings in der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung
Ein besonders großer Vorteil, der sich durch das erfindungsgemäße Polarisationsrecycling ergibt, besteht darin, dass wenn die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Betriebsart B1 für einen freien Sichtmodus und die Betriebsart B2 für einen eingeschränkten Sichtmodus ausgelegt, indem
- - die flächenartig ausgedehnte Hintergrundbeleuchtung
2 Licht in einen eingeschränkten Winkelbereich abstrahlt, wobei dieser eingeschränkte Winkelbereich dem ersten Merkmal des Lichts entspricht, - -
wobei die Auskoppelelemente 6 in ihrer Anzahl pro Fläche und in ihrer Ausdehnung derart gewählt sind, dass der Lichtleiter3 auf mindestens 50% seiner Fläche einen durchschnittlichen Haze-Wert kleiner als 7% aufweist, gemessen gemäß ASTM D1003, wodurch dasvon der Hintergrundbeleuchtung 2 mindestens in der Betriebsart B2 in einen eingeschränkten Winkelbereich abgestrahlte Licht beim Durchgang durchden Lichtleiter 3 höchstens geringfügig außerhalb des besagten Winkelbereichs gestreut wird, - - wobei ferner eine Verteilung der Auskoppelelemente
6 auf mindestens einer der Großflächen und / oder innerhalb des Volumens desLichtleiters 3 so vorgegeben ist, dassvon den Leuchtmitteln 4 inden Lichtleiter 3 eingestrahltes undvon den Auskoppelelementen 6 aus dem Lichtleiter 3 ausgekoppeltes Licht in einen Winkelbereich größer als 60° bezogen auf eine oder zwei vorgegebene, zueinander und zur Flächennormalen desLichtleiters 3 senkrechte Vorzugsrichtungen abgestrahlt wird, was dem zweiten Merkmal des Lichts entspricht.
- - the
extensive backlighting 2 Emits light in a restricted angular range, this restricted angular range corresponding to the first characteristic of the light, - - The decoupling elements
6th are chosen in their number per area and in their extension such that thelight guide 3 has an average haze value of less than 7% on at least 50% of its area, measured in accordance with ASTM D1003, whereby that of theBacklight 2 Light emitted at least in operating mode B2 in a restricted angular range when passing through thelight guide 3 is scattered at most slightly outside the said angular range, - - In addition, a distribution of the decoupling elements
6th on at least one of the large areas and / or within the volume of thelight guide 3 is specified so that from the illuminants4th into thelight guide 3 irradiated and from the decoupling elements6th from thelight guide 3 outcoupled light in an angular range greater than 60 ° based on one or two specified, to each other and to the surface normal of thelight guide 3 perpendicular preferred directions is emitted, which corresponds to the second characteristic of light.
Als eingeschränkter Winkelbereich kann grundsätzlich jeder Bereich in Frage kommen, der kleiner als der Halbraum vor der Hintergrundbeleuchtung ist; bevorzugt ist hier aber z.B. ein Winkelbereich von +/-20 oder +/- 30 Grad oder +/- 45 Grad horizontal und / oder vertikal oder als Konus um die Flächennormale bzw. einen wählbaren Richtungsvektor auf der Hintergrundbeleuchtung gemeint; kleine Lichtmengen von weniger als 1% bis 5% Maximal-Helligkeit können bei der Definition des eingeschränkten Winkelbereichs außer Betracht bleiben. Die Begriffe „vertikal“ und „horizontal“ beziehen sich dabei zunächst allgemein auf zwei senkrecht zueinander liegende Vorzugsrichtungen auf der Fläche der Hintergrundbeleuchtung
Zwar können das erste und das zweite Merkmal des Lichts jeweils unterschiedliche Farben bzw. Farbtemperaturen des jeweiligen Lichts einschließen oder ausschließlich bilden. Alternativ oder ergänzend ist es auch möglich, dass das erste und das zweite Merkmal des Lichts jeweils unterschiedliche Lichtmuster einschließen oder ausschließlich bilden. Im Folgenden sollen jedoch nur Fälle betrachtet werden, in denen ein eingeschränkter Winkelbereich dem ersten Merkmal des Lichts und die Auskopplung von Licht in einen Winkelbereich größer als 60° bezogen auf eine oder zwei vorgegebene, zueinander und zur Flächennormalen des Lichtleiters
Weiterhin ist es möglich, dass eine Verteilung der Auskoppelelemente
- - mehr als 40% der auf einer der Großflächen zwischen einem Winkelbereich
- - von -50° und +50° zur Flächennormalen der Großfläche ausgekoppelten Lichtmenge wird zwischen einem Winkelbereich von -20° und +20° bezogen auf eine oder zwei vorgegebene, zueinander und zur Flächennormalen senkrechte Vorzugsrichtungen abgestrahlt, und / oder mehr als 60% der auf einer der Großflächen zwischen einem Winkelbereich von -60° und +50° zur Flächennormalen der Großfläche ausgekoppelten Lichtmenge wird zwischen einem Winkelbereich von -30° und +30° bezogen auf die eine oder zwei Vorzugsrichtungen abgestrahlt.
- - more than 40% of the on one of the large areas between an angular range
- - The amount of light coupled out from -50 ° and + 50 ° to the surface normal of the large area is emitted between an angle range of -20 ° and + 20 ° in relation to one or two specified preferred directions perpendicular to each other and to the surface normal, and / or more than 60% of the on one of the large areas between an angle range of -60 ° and + 50 ° to the surface normal of the large area, the amount of light decoupled is emitted between an angle range of -30 ° and + 30 ° in relation to one or two preferred directions.
In allen Zeichnungen außer
Besonders vorteilhaft wird -wie in
- - eine erfindungsgemäße Beleuchtungsanordnung
1a , wie vorstehend beschrieben, sowie - - einen in Betrachtungsrichtung
vor dem Lichtleiter 3 angeordneten transmissiven Bildgeber5 , in welchen optional das erste optischeElement 7 direkt integriert ist.
- - A lighting arrangement according to the
invention 1a as described above, as well as - - One in the viewing direction in front of the
light guide 3 arrangedtransmissive imager 5 , in which optionally the first optical element7th is directly integrated.
Alle folgenden Ausgestaltungsvarianten, dargestellt in den Zeichnungen
Bei einem solchen Bildgeber
Ferner ist es für einige Anwendungen vorteilhaft, dass der besagte eingeschränkte Winkelbereich als erstes Merkmal des Lichts asymmetrisch um die Flächennormale der Hintergrundbeleuchtung
Bei dem ersten optischen Element
Weiterhin kann das zweite optische Element
Dies ist in
Hier sind in diversen Variationen im Strahlengang noch lambda-4-Wellenplatten 9/9a, eine oder zwei Lamellenfilter
Bei den schwach streuenden Schichten
In den Zeichnungen
Die Effizienz der Erfindung in Bezug auf das Polarisationsrecycling kann dadurch gesteigert werden, dass wie vorstehend beschrieben mindestens eine Wellenplatte
In den genannten Variationen ist es möglich, dass in Betrachtungsrichtung unterhalb -jedoch nicht unbedingt in unmittelbar unterhalb- des Lichtleiters
Alternativ ist es möglich, dass das zweite optische Element
Derartige Ausgestaltungen sind in den
Auch hier sind wieder in diversen Variationen im Strahlengang noch lambda-4-Wellenplatten 9 / 9a, einen oder zwei Lamellenfilter
Schließlich sind weitere Varianten denkbar, etwa wenn in einer dritten Alternative Licht polarisationsabhängig reflektiert und/oder transmittiert wird. Hierbei handelt es sich beispielsweise um chiral-selektive Spiegel (schaltbar oder nicht schaltbar). Hierzu wurde keine separate Zeichnung beigefügt.Finally, further variants are conceivable, for example if, in a third alternative, light is reflected and / or transmitted as a function of polarization. These are, for example, chiral-selective mirrors (switchable or not switchable). No separate drawing was attached for this.
In
Eine Wellenplatte
Ferner ist es für die Erfindung von Vorteil, wenn ein Bildgeber
Die Hintergrundbeleuchtung
- - einem flächigen Strahler, vorzugsweise einem Lichtleiter mit seitlich oder auf der Rückseite angeordneten Leuchtmitteln (zeichnerisch nicht dargestellt),
- - mindestens einem in den flächigen Strahler integrierten und / oder davor angeordneten Lichtkollimator
10 , wie etwa einem Licht-Control-Filter (Lamellenfilter oder vergleichbares Element) und/oder einem oder mehreren Prismenfolien, wie etwa einer DBEF, - - optional kann auch hier weiterhin
mindestens eine Wellenplatte 9a (lambda/4 oder lambda-3/4) enthalten sein.
- - a flat spotlight, preferably a light guide with lamps arranged on the side or on the back (not shown in the drawing),
- - At least one light collimator integrated into the flat spotlight and / or arranged in front of it
10 such as a light control filter (lamella filter or comparable element) and / or one or more prismatic foils, such as a DBEF, - - Optionally, at least one wave plate can also be used here
9a (lambda / 4 or lambda-3/4).
Entsprechend kann also die Hintergrundbeleuchtung
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass für die Betriebsart B1 in Abhängigkeit von vorgegebenen Grenzwinkeln σ, γ das ausgekoppelte Licht, welches aus dem Lichtleiter in einem Winkel β austritt, an jedem Punkt der Oberfläche des Lichtleiters
Dadurch wird z.B. eine Verminderung von störenden Reflektionen in der Windschutzscheibe, vor allem bei Nachtfahrten, erzielt, wenn die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung
Die geforderten, für die Erfindung wesentlichen Eigenschaften für die Auskoppelelemente
Es ist möglich, dass Auskoppelelemente
Der Lichtleiter
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Verteilung der Auskoppelelemente
Die Auskoppelelemente
Bei den Auskoppelelementen
Die Auskoppelelemente
Die Auskoppelelemente
Die Struktur der Auskoppelelemente
Wenn die Auskoppelelemente
Damit können z.B. Gitterstrukturen, Mikroprismen - entweder konvex mit Kunststoffanteil auf der Oberfläche nach außen zeigend, und / oder konkav als Einprägung bzw. Aussparung innerhalb der Oberflächenschicht des strukturierten Kunststoffs -, sonstige dreidimensionale Strukturelemente mit anderen Formen, oder auch Mikrolinsen kostengünstig und mit Massenfertigungstauglichkeit umgesetzt werden. Konkav ausgebildete und konvex ausgebildete Strukturen können gleichermaßen zum Einsatz kommen.For example, lattice structures, microprisms - either convex with plastic on the surface pointing outwards, and / or concave as an embossing or recess within the surface layer of the structured plastic -, other three-dimensional structural elements with other shapes, or even microlenses can be implemented inexpensively and with mass production capability become. Concave and convex structures can be used in the same way.
Vorteilhaft ist die Verteilung der Auskoppelelemente
Auf der Oberseite des Bildgebers
Die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung
- Es wurde eine Beleuchtungseinrichtung beschrieben, durch welche flächig verteiltes Licht mindestens zweier verschiedener Merkmale wahlweise umgeschaltet und/oder kombiniert werden kann, wobei dieses Licht in einer definierten Polarisation ausgeben wird. Gleichzeitig wird in der Beleuchtungseinrichtung vorhandenes Licht, welches nicht die definierte Polarisation aufweist, mindestens teilweise derart recycelt, dass es schließlich mit der definierten Position ausgekoppelt wird.
- A lighting device has been described by means of which light distributed over a large area of at least two different features can be switched over and / or combined as desired can be, whereby this light is output in a defined polarization. At the same time, light present in the lighting device which does not have the defined polarization is at least partially recycled in such a way that it is finally coupled out with the defined position.
Die vorangehend beschriebene Erfindung kann in Kombination mit einem Bildgeber 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. Die Erfindung kann -wie weiter oben beschrieben- auch im PKW angewendet werden.The invention described above can advantageously be used in combination with an image generator wherever confidential data is displayed and / or entered, such as when entering a PIN or for displaying data at ATMs or payment terminals or for entering passwords or when reading emails on mobile phones Devices. As described above, the invention can also be used in cars.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Bildschirmscreen
- 1a1a
- BeleuchtungseinrichtungLighting device
- 22
- HintergrundbeleuchtungBacklight
- 33
- LichtleiterLight guide
- 44th
- LeuchtmittelBulbs
- 55
- transmissiver Bildgebertransmissive imager
- 66th
- AuskoppelelementeDecoupling elements
- 77th
- optisches Element, welches Licht der ersten Polarisationsart transmittiert und Licht der zweiten Polarisationsart reflektiert (z.B. reflektierenden Polarisator)Optical element that transmits light of the first type of polarization and reflects light of the second type of polarization (e.g. reflective polarizer)
- 88th
- optisches Element (selektiver oder schaltbarer Spiegel oder Strahlteiler)optical element (selective or switchable mirror or beam splitter)
- 8a8a
- Permanenter SpiegelPermanent mirror
- 99
- WellenplatteWave plate
- 9a9a
- WellenplatteWave plate
- 1010
- LamellenfilterLamellar filter
- 1111
- DBEFDBEF
- 1212th
- StreuschichtLitter layer
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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.This list of the documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- US 6765550 [0004]US 6765550 [0004]
- US 5993940 [0005]US 5993940 [0005]
- WO 2012/033583 [0006]WO 2012/033583 [0006]
- US 2009/0067156 [0007, 0008, 0009]US 2009/0067156 [0007, 0008, 0009]
- US 2012/0235891 [0010]US 2012/0235891 [0010]
- JP 2007155783 [0011]JP 2007155783 [0011]
- GB 2428128 A [0012]GB 2428128 A [0012]
- US 2013/0308185 [0013]US 2013/0308185 [0013]
- WO 2015/121398 [0014]WO 2015/121398 [0014]
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019009071.3A DE102019009071A1 (en) | 2019-12-20 | 2019-12-20 | Lighting device with at least two operating modes |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019009071.3A DE102019009071A1 (en) | 2019-12-20 | 2019-12-20 | Lighting device with at least two operating modes |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102019009071A1 true DE102019009071A1 (en) | 2021-06-24 |
Family
ID=76206428
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102019009071.3A Withdrawn DE102019009071A1 (en) | 2019-12-20 | 2019-12-20 | Lighting device with at least two operating modes |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102019009071A1 (en) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5956107A (en) * | 1996-09-20 | 1999-09-21 | Sharp Kabushiki Kaisha | Diffusion optical guide plate, and backlight source and liquid crystal display apparatus using the same |
US20050135115A1 (en) * | 2003-12-23 | 2005-06-23 | Lamb David J. | Multiple lightguide backlight |
US20070008456A1 (en) * | 2005-07-08 | 2007-01-11 | Etienne Lesage | Illumination system and a display incorporating the same |
US20090067156A1 (en) * | 2004-01-17 | 2009-03-12 | Sharp Kabushiki Kaisha | Illumination system and display device |
US20130083260A1 (en) * | 2011-09-29 | 2013-04-04 | Sony Corporation | Light source device, display apparatus and electronic equipment |
US20170329073A1 (en) * | 2016-05-12 | 2017-11-16 | Young Lighting Technology Inc. | Light source module and display device |
US20180059308A1 (en) * | 2016-08-30 | 2018-03-01 | Boe Technology Group Co., Ltd. | Backlight module, method for controlling the same and display device |
US20180284341A1 (en) * | 2017-04-03 | 2018-10-04 | Reald Spark, Llc | Segmented imaging directional backlights |
-
2019
- 2019-12-20 DE DE102019009071.3A patent/DE102019009071A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5956107A (en) * | 1996-09-20 | 1999-09-21 | Sharp Kabushiki Kaisha | Diffusion optical guide plate, and backlight source and liquid crystal display apparatus using the same |
US20050135115A1 (en) * | 2003-12-23 | 2005-06-23 | Lamb David J. | Multiple lightguide backlight |
US20090067156A1 (en) * | 2004-01-17 | 2009-03-12 | Sharp Kabushiki Kaisha | Illumination system and display device |
US20070008456A1 (en) * | 2005-07-08 | 2007-01-11 | Etienne Lesage | Illumination system and a display incorporating the same |
US20130083260A1 (en) * | 2011-09-29 | 2013-04-04 | Sony Corporation | Light source device, display apparatus and electronic equipment |
US20170329073A1 (en) * | 2016-05-12 | 2017-11-16 | Young Lighting Technology Inc. | Light source module and display device |
US20180059308A1 (en) * | 2016-08-30 | 2018-03-01 | Boe Technology Group Co., Ltd. | Backlight module, method for controlling the same and display device |
US20180284341A1 (en) * | 2017-04-03 | 2018-10-04 | Reald Spark, Llc | Segmented imaging directional backlights |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3545359B1 (en) | Illumination device for a screen with a free viewing mode and a restricted viewing mode | |
EP3552056B1 (en) | Screen for a free viewing mode and a restricted viewing mode, and use of same | |
EP3570097B1 (en) | Display screen with operational modes for a free and a restriced view | |
EP3090309B1 (en) | Switchable backlight device and utilisation thereof | |
EP3347764B1 (en) | Screen for a free viewing mode and a restricted viewing mode | |
DE102020008062A1 (en) | Optical element with variable transmission, associated method and screen using such an optical element | |
DE102020001232B3 (en) | Lighting device for a screen for a free and a restricted viewing mode and screen with the same | |
DE102020007974B3 (en) | Optical element with variable transmission and screen with such an optical element | |
DE102015016134B3 (en) | Screen and procedure for a free and a restricted view mode | |
DE102021110645B4 (en) | Free and restricted view mode screen and use of such screen | |
DE102021120469B3 (en) | Optical element for selectively restricting directions of light propagation and lighting device and image display device for a free and a restricted viewing mode with such an optical element | |
DE102015015516B4 (en) | Screen for a free and restricted view mode | |
DE102019009071A1 (en) | Lighting device with at least two operating modes | |
DE102020002513B3 (en) | Lighting device with at least two operating modes | |
DE102020004094B3 (en) | Lighting device for a screen, screen and use of a lighting device or screen | |
DE102016007814A1 (en) | Screen and procedure for a free and a restricted view mode | |
DE102022134518B3 (en) | Optical element, method for its production and lighting device | |
DE102020003830A1 (en) | Lighting device for a screen | |
DE102021105595B3 (en) | Lighting device for a screen with at least two operating modes, arrangement with lighting device and use of this | |
DE102020004374A1 (en) | Screen for a free and a restricted view mode | |
DE102021108786B4 (en) | Lighting device for a screen for a clear and a restricted view mode and use of such a lighting device | |
DE102016003627A1 (en) | Screen and procedure for a free and a restricted view mode | |
EP4314638A1 (en) | Lighting device for a free viewing mode and a restricted viewing mode | |
DE102016005626B4 (en) | Switchable lighting device | |
DE102021112947A1 (en) | Optical element with variable transmission and screen with such an optical element |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R086 | Non-binding declaration of licensing interest | ||
R012 | Request for examination validly filed | ||
R083 | Amendment of/additions to inventor(s) | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R087 | Non-binding licensing interest withdrawn | ||
R120 | Application withdrawn or ip right abandoned |