DE112006003348T5

DE112006003348T5 - Tag-und-Nacht-Folie

Info

Publication number: DE112006003348T5
Application number: DE112006003348T
Authority: DE
Inventors: Kay-Uwe Schenke; Guido Hitschmann; Stefan O. Dietrich; Robert Bennett; Paul E. Saint Paul Humpal; Keith M. Saint Paul Kotchick
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2005-12-08
Filing date: 2006-12-01
Publication date: 2008-10-30
Also published as: TW200730375A; JP2009518686A; KR20080081927A; WO2007067487A1; US20070133095A1; US7419272B2

Abstract

Optisches Element mit einer Vorderseite und einer Rückseite zum Betrieb in einem umgebungsbeleuchteten Modus und einem hintergrundbeleuchteten Modus, wobei das optische Element aufweist:
eine zur Vorderseite weisende diffus reflektierende Schicht zum Reflektieren von Umgebungslicht;
eine zur Rückseite weisende lichtabsorbierende Schicht, die so positioniert ist, daß sie Hintergrundlicht am Beleuchten der diffus reflektierenden Schicht hindert; und mehrere lichtdurchlässige Bereiche, die sich durch die lichtabsorbierende Schicht und die diffus reflektierende Schicht erstrecken, um zu ermöglichen, daß Hintergrundlicht in einem beschränkten Winkelbereich durchläuft, ohne die diffus reflektierende Schicht zu beleuchten.

Description

HINTERGRUND
Die Erfindung betrifft optische Folien und optische Anzeigen, in denen die optischen Folien eingebaut sind. Insbesondere betrifft die Erfindung eine optische Folie zum Reduzieren von Blendung auf reflektierenden Oberflächen, die durch Licht in steilem Winkel verursacht wird, das von hintergrundbeleuchteten Displays abgestrahlt wird.
Instrumente und Bedientafeln in Fahrzeugen, wie Kraftfahrzeugen, sind tagsüber sichtbar, wenn Umgebungslicht, z. B. Sonnenlicht, von der Oberfläche des Instruments oder der Bedientafel zu den Augen des Betrachters reflektiert wird. Nachts ist das Ablesen der Instrumente und Bedientafeln durch eine Hintergrundbeleuchtung erleichtert, die bewirkt, daß Licht das Instrument oder die Bedientafel durchläuft, um eine beleuchtete Version des Bilds zu erzeugen, das tagsüber sichtbar ist. Ein Problem mit beleuchteten Instrumenten und Bedientafeln ist, daß Licht von den Instrumententafeln über einen breiten Bereich von Winkeln abgestrahlt wird. Ein Teil dieses Lichts trifft auf solche Glasflächen wie die Windschutzscheibe und wird zurück zum Fahrer reflektiert. Während Sonnenlicht verhindert, daß solche Reflexionen tagsüber sichtbar sind, sind sie nachts oft deutlich sichtbar. Diese Reflexionen können eine gefährliche Situation auslösen, indem sie den Fahrer ablenken oder gar die Fahrersicht behindern.
ZUSAMMENFASSUNG
In einem ersten Aspekt handelt es sich bei der Erfindung um ein optisches Element zum Betrieb in einem umgebungsbeleuchteten Modus und einem hintergrundbeleuchteten Modus. Ei ne diffus reflektierende Schicht weist zu einer Vorderseite zum Reflektieren von Umgebungslicht. Eine lichtabsorbierende Schicht weist zu einer Rückseite und ist so positioniert, daß sie Hintergrundlicht am Beleuchten der diffus reflektierenden Schicht hindert. Mehrere lichtdurchlässige Bereiche erstrecken sich durch die lichtabsorbierende Schicht und die diffus reflektierende Schicht, um zu ermöglichen, daß Hintergrundlicht in einem beschränkten Winkelbereich durchläuft, ohne die diffus reflektierende Schicht zu beleuchten.
In einem zweiten Aspekt handelt es sich bei der Erfindung um ein optisches Element zum Betrieb in einem umgebungsbeleuchteten Modus und einem hintergrundbeleuchteten Modus, das eine Anordnung lichtdurchlässiger Bereiche aufweist, um zu ermöglichen, daß Hintergrundlicht von der Rückseite zur Vorderseite durchläuft und aus der Vorderseite in einem beschränkten Winkelbereich austritt. Eine lichtreflektierende Schicht befindet sich zwischen den Kanälen und weist zur Vorderseite zum Reflektieren von Umgebungslicht. Eine lichtabsorbierende Schicht befindet sich zwischen den Kanälen und ist im Hinblick auf die lichtreflektierende Schicht so positioniert, daß sie Hintergrundlicht daran hindert, die lichtreflektierende Schicht zu erreichen.
In einem dritten Aspekt handelt es sich bei der Erfindung um ein optisches Element mit einer lichtdurchlässigen Folie mit mehreren Hohlräumen, die sich in eine erste Oberfläche davon erstrecken. Ein lichtreflektierendes Material füllt einen ersten Abschnitt jedes Hohlraums, und ein lichtabsorbierendes Material füllt einen zweiten Abschnitt jedes Hohlraums.
In einem vierten Aspekt handelt es sich bei der Erfindung um ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Elements, das aufweist: Bilden einer lichtdurchlässigen Folie mit mehreren Hohlräumen, die sich in eine erste Oberfläche davon erstrecken. Ein erster Abschnitt jedes der Hohlräume wird mit einem lichtabsorbierenden Material gefüllt. Ein zweiter Abschnitt jedes der Hohlräume wird mit einem lichtreflektierenden Material gefüllt.
Diese Zusammenfassung soll nicht jede offenbarte Ausführungsform oder jede Realisierung der Erfindung beschreiben. Die nachfolgenden Zeichnungen und die nähere Beschreibung zeigen insbesondere veranschaulichende Ausführungsformen als Beispiele.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein herkömmliches hintergrundbeleuchtetes Display und unerwünschte Reflexionen im Zusammenhang damit.
2 zeigt ein optisches Element gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
3 zeigt ein optisches Element gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit einem reflektierenden Material, das zur Rückseite des optischen Elements weist.
4 zeigt ein optisches Element gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit lichtsteuernden Hohlräumen, die sich von der Hintergrundlichtseite zur Betrachtungsseite des optischen Elements verbreitern.
5 zeigt ein optisches Element gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit breiten lichtsteuernden Hohlräumen.
6 zeigt ein optisches Element gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit mehrwinkligen lichtsteuernden Hohlräumen.
7 zeigt ein optisches Element gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit lichtsteuernden Strukturen und einer ebenen Oberfläche zum Bedrucken.
In diesen Zeichnungen sind mehrere Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. Erwogen sind auch andere Ausführungsformen, wie in der Diskussion erwähnt. In allen Fällen stellt diese Offenbarung die Erfindung zur Veranschaulichung und nicht zur Einschränkung dar. Verständlich sollte sein, daß dem Fachmann zahlreiche andere Abwandlungen und Ausführungsformen deutlich sein werden, die in den Schutzumfang und Grundgedanken der Hauptpunkte der Erfindung fallen. Die Zeichnungen sind möglicherweise nicht maßstäblich. In den Zeichnungen sind durchweg gleiche Bezugszahlen zur Bezeichnung gleicher Teile verwendet.
NÄHERE BESCHREIBUNG
1 zeigt eine herkömmliche hintergrundbeleuchtete Instrumententafel 10. Die Instrumententafel 10 ist von der Art, die normalerweise einem in einer Konsole angeordneten Wählhebel für ein Automatikgetriebe in einem Kraftfahrzeug zugeordnet ist. Die Zeichen auf der Instrumententafel 10 sind tagsüber sichtbar, wenn Umgebungslicht, z. B. Sonnenlicht, von der Oberfläche des Instruments oder der Bedientafel zu den Augen des Betrachters reflektiert wird. Die Informationen auf der Instrumententafel 10 können auf vielfältige Weise ausgebildet sein, u. a. durch Bedrucken mit nicht diffundierender Druckfarbe oder durch Schneiden oder Laserabladieren der Zeichnungen aus einer Spritzgußschicht. Nachts ist das Ablesen der Instrumententafel 10 durch eine Hintergrundbeleuchtung hinter der Instrumententafel 10 erleichtert. Die Hintergrundbeleuchtung bewirkt, daß Licht die Instrumententafel 10 durchläuft, um eine beleuchtete Version des Bilds zu erzeugen, daß tagsüber sichtbar ist. Während ein Teil des Lichts zum gewünschten Ergebnis führt, wird ein Teil des Lichts von der Instrumententafel 10 gestreut und trifft auf eine Windschutzscheibe 12. Dadurch werden Reflexionen 14 erzeugt, die einen Fahrer ablenken oder sogar Gefahrensituationen heraufbeschwören können. Während in 1 nur die Instrumententafel 10 gezeigt ist, können andere hintergrundbeleuchtete Vorrichtungen im Kraftfahrzeug, z. B. Bedientafeln, Tasten und Schalter, Reflexionen auf der Windschutzscheibe 12 ähnlich erzeugen, was den Fahrer weiter ablenkt.
2 zeigt ein optisches Element 20 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das optische Element 20 kann optional ein Trägersubstrat 23 mit einer Trägeroberfläche 24 aufweisen. Die Trägeroberfläche 24 weist mehrere darauf gebildete lichtdurchlässige Bereiche 26 auf. Hohlräume 28 sind durch benachbarte lichtdurchlässige Bereiche 26 gebildet. Die lichtdurchlässigen Bereiche 26 können sich im wesentlichen ununterbrochen über die Trägeroberfläche 24 (in der sich in das Blatt erstreckenden Dimension) so erstrecken, daß sich die Hohlräume 28 auch im wesentlichen ununterbrochen über die Trägeroberfläche 24 erstrecken, um Kanäle oder Nuten zu bilden. Alternativ können die lichtdurchlässigen Bereiche 26 Pfeiler oder abgeflachte Pyramiden oder Kegel sein, die auf der Trägeroberfläche 24 so periodisch gebildet sind, daß die lichtdurchlässigen Bereiche 26 jeden Hohlraum 28 umgeben und Grübchen oder Säulen entlang der Trägeroberfläche 24 bilden. Zusätzlich ist eine Diffusorfolie 29 optional mit einer Rückseite des optischen Elements 20 gekoppelt.
Jeder Hohlraum 28 ist von diffus reflektierendem Material 30 und lichtabsorbierendem Material 32 belegt. Das diffus reflektierende Material 30 ist in den Hohlräumen 28 so verteilt, daß das diffus reflektierende Material 30 den Abschnitt der Hohlräume 28 nahe dem Trägersubstrat 23 belegt. Das diffus reflektierende Material 30 bildet eine im wesentlichen konvexe Form, die zur Rückseite des optischen Elements 20 weist. In einer Ausführungsform ist das diffus reflektierende Material 30 ein weißer Emaillack oder eine ebensolche Farbe. In einer weiteren Ausführungsform ist das diffus reflektierende Material 30 ein TiO₂-Pulver, das in ein flüssiges, härtbares Harz eingemischt ist. Außerdem kann das diffus reflektierende Material 30 eine pigmentierte Beschichtung oder eine metallisierte Beschichtung aufweisen und kann über solche diffus reflektierenden Zusatzstoffe wie Calciumcarbonat oder metallische Plättchen verfügen. In einer alternati ven Ausführungsform kommt ein reflektierendes Material, z. B. Silberfarbe, statt des diffus reflektierenden Materials 30 in den Hohlräumen 28 zum Einsatz.
Der Rest jedes Hohlraums 28 ist vom lichtabsorbierenden Material 32 belegt. Das lichtabsorbierende Material 32 füllt die Hohlräume 28 so, daß das lichtabsorbierende Material 32 und die lichtdurchlässigen Bereiche 26 eine optisch glatte ebene Oberfläche bilden, die zur Hintergrundbeleuchtung BL weist. In der Ausführungsform gemäß 2 bedeckt das lichtabsorbierende Material 32 die Seitenwände der Hohlräume 28. Auch das Gebiet zwischen den Seitenwänden ist vom lichtabsorbierenden Material 32 belegt. In einer Ausführungsform ist das lichtabsorbierende Material 32 ein schwarzer Emaillack oder eine ebensolche Farbe. In einer weiteren Ausführungsform ist das lichtabsorbierende Material 32 ein Rußpulver, das in ein flüssiges, härtbares Harz eingemischt ist. In einer alternativen Ausführungsform belegen das diffus reflektierende Material 30 und das lichtabsorbierende Material 32 entgegengesetzte Abschnitte der Hohlräume 28.
Normalerweise ist das optische Element 20 in ein optisches System mit der Hintergrundbeleuchtung BL eingebaut, z. B. die hintergrundbeleuchtete Instrumententafel 10. Das optische Element 20 ist in das optische System so eingebaut, daß seine Rückseite zur Hintergrundbeleuchtung BL weist und seine Vorderseite zur Instrumententafel 10 weist. In einer Ausführungsform ist das Trägersubstrat 23 (falls vorhanden) auf eine Rückseite der Instrumententafel 10 durch chemisches oder mechanisches Verbinden laminiert. Auch eine Schutzschicht kann auf die Vorderseite des optischen Elements 20 laminiert sein, bevor das optische Element 20 auf die Instrumententafel 10 laminiert wird. Die Informationen auf der Instrumententafel 10 sind sichtbar, wenn ausreichendes Umgebungslicht vorhanden ist, z. B. tagsüber, wenn Sonnenlicht das Ablesen der Informationen ermöglicht. Das optische Ele ment 20 ermöglicht das Ablesen der Informationen auf der Instrumententafel 10, wenn ein Gebrauch des Hintergrundlichts BL notwendig ist, z. B. nachts, wenn Umgebungslicht minimal ist. Wichtiger ist, daß die Architektur des optischen Elements 20 so ist, daß in einem hintergrundbeleuchteten Zustand Licht daran gehindert wird, aus dem optischen Element 20 in Winkeln auszutreten, die Reflexionen auf der Windschutzscheibe 12 und anderen reflektierenden Oberflächen verursachen.
Sind Umgebungslichtbedingungen ausreichend, z. B. tagsüber oder in einem künstlich beleuchteten Gebiet, fallen Lichtstrahlen auf die Instrumententafel 10. Ein Teil des Umgebungslichts beleuchtet die Oberfläche der Instrumententafel 10. Durch das Muster des durch die Instrumententafel 10 reflektierten und absorbierten Lichts können die auf der Instrumententafel 10 aufgedruckten Informationen abgelesen werden. Zudem durchläuft ein Teil des Umgebungslichts, z. B. ein Lichtstrahl 35 gemäß 2, die Instrumententafel 10 und fällt auf das diffus reflektierende Material 30. Trifft der Lichtstrahl 35 auf das diffus reflektierende Material 30, wird er durch die Instrumententafel 10 zurück zum Betrachter diffus gestreut. Dies bewirkt, daß sich die Informationen auf der Instrumententafel 10 in einem Umgebungslichtzustand infolge des die Instrumententafel 10 durchlaufenden Streulichts stärker abheben.
Sind Umgebungslichtbedingungen unzureichend, wird die Hintergrundbeleuchtung BL zum Beleuchten der Instrumententafel 10 verwendet. Das Muster des durch die Instrumententafel 10 durchgelassenen und absorbierten Lichts ermöglicht, die auf der Instrumententafel 10 aufgedruckten Informationen durch die lichtdurchlässigen Bereiche 26 abzulesen. In 2 ist ein Lichtstrahl 36 gezeigt, um das Licht zu veranschaulichen, das von der Hintergrundbeleuchtung BL durch die Instrumententafel 10 durchgelassen wird, um ein Bild der auf der Instrumententafel 10 aufgedruckten Informationen zu erzeugen.
Die Diffusorfolie 29, die mit der optisch glatten Oberfläche optional gekoppelt ist, die durch die lichtdurchlässigen Bereiche 26 und das lichtabsorbierende Material 32 gebildet ist, verteilt das Licht von der Hintergrundbeleuchtung BL gleichmäßiger über die Instrumententafel 10.
Um zu verhindern, daß durch die Hintergrundbeleuchtung BL abgestrahltes Licht Reflexionen auf der Windschutzscheibe 12 erzeugt, hindert das optische Element 20 Licht von der Hintergrundbeleuchtung BL daran, aus den lichtdurchlässigen Bereichen 26 in unerwünschten Winkeln zu streuen. Wie ein Lichtstrahl 38 zeigt, geschieht dies, wenn Licht den lichtdurchlässigen Bereich 26 in einem unerwünschten Winkel durchläuft und durch das lichtabsorbierende Material 32 absorbiert wird. Ein eingeschlossener Winkel θ ist ein Faktor beim Festlegen der Lichtstrahlwinkel, die durch das lichtabsorbierende Material 32 absorbiert werden. In einer Ausführungsform liegt der eingeschlossene Winkel θ im Bereich von etwa 0° bis 10°. Ein weiterer Faktor, der den Lichtsteuercharakter des optischen Elements 20 bestimmt, ist das Ausmaß, in dem das lichtabsorbierende Material 32 die Seitenwände der Hohlräume 28 bedeckt. Das heißt, eine größere Bedeckung der Seitenwände der Hohlräume 28 durch das lichtabsorbierende Material 32 führt zu weniger Lichtdurchgang von der Hintergrundbeleuchtung BL in unerwünschten Winkeln. Weitere Faktoren, die den Lichtsteuercharakter des optischen Elements 20 bestimmen, sind die Breite und Tiefe der Hohlräume 28 sowie der Abstand dazwischen. All diese Faktoren sind einstellbar, um die gewünschten Eigenschaften für ein spezielles hintergrundbeleuchtetes optisches System zu erzeugen.
Die optische Folie 20 kann mit Hilfe vielfältiger Techniken gebildet werden. In einer Ausführungsform wird zunächst ein Mikroreplikationswerkzeug hergestellt, das Vertiefungen mit der gewünschten Form für die lichtdurchlässigen Bereiche 26 aufweist. Danach wird eine flüssige, härtbare Lösung auf das Mikroreplikationswerkzeug gegossen, so daß die Lösung die Vertiefungen füllt. Anschließend kann das Trägersubstrat 23 mit dem Mikroreplikationswerkzeug so gekoppelt werden, daß das Trägersubstrat 23 auf dem Mikroreplikationswerkzeug gleichmäßig verteilt ist. In einer Ausführungsform ist das Trägersubstrat 23 aus einem durchsichtigen Polymermaterial hergestellt, z. B. Polyethylenterephthalat (PET). Danach wird die Struktur gemäß den Spezifikationen der flüssigen, härtbaren Lösung gehärtet, um die lichtdurchlässigen Bereiche 26 zu bilden. Während des Härteverfahrens vernetzen sich die lichtdurchlässigen Bereiche 26 mit dem Trägersubstrat 23, um eine verbundene Struktur zu bilden, die dann vom Mikroreplikationswerkzeug abgezogen wird. Anschließend wird das diffus reflektierende Material gleichmäßig über den lichtdurchlässigen Bereichen 26 und in die Hohlräume 28 gegossen. Eine Quetschwalze oder eine andere Glättungsvorrichtung kann verwendet werden, um diffus reflektierendes Material 30 von den Oberseiten der lichtdurchlässigen Bereiche 26 zu entfernen. Nach Härten des diffus reflektierenden Materials 30 kann der gleiche Verfahrensablauf verwendet werden, damit das flüssige, härtbare lichtabsorbierende Material 32 die übrigen Abschnitte der Hohlräume 28 füllt.
3 zeigt ein optisches Element 40 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit einem reflektierenden Material 42, das zur Rückseite des optischen Elements 40 weist. Außerdem verfügt das optische Element 40 über viele ähnliche Komponenten wie das optische Element 20 gemäß 2, darunter das optionale Trägersubstrat 23, die lichtdurchlässigen Bereiche 26 und die optionale Diffusorfolie 29. Das optische Element 40 ist in ein hintergrundbeleuchtetes optisches System, z. B. die Instrumententafel 10, so eingebaut, daß seine Rückseite zur Hintergrundbeleuchtung BL weist und seine Vorderseite zur Instrumententafel 10 weist. In einer Ausführungsform ist das Trägersubstrat 23 (wenn vorhanden) auf eine Rückseite der Instrumententafel 10 laminiert. Auch eine Schutzschicht kann auf die Vorderseite des optischen Elements 40 laminiert sein, bevor das optische Element 40 auf die Instrumententafel 10 laminiert wird.
Jeder Hohlraum 28 im optischen Element 40 ist von diffus reflektierendem Material 30, lichtabsorbierendem Material 32 und reflektierendem Material 42 belegt. Das diffus reflektierende Material 30 und das lichtabsorbierende Material 32 werden in den Hohlräumen 28 wie in der Ausführungsform gemäß 2 nacheinander verteilt. Danach wird das reflektierende Material 42 (mit einem größeren Reflexionsvermögen als etwa 50%) in den Hohlräumen 28 so verteilt, daß das reflektierende Material 42 den Abschnitt jedes Hohlraums 28 füllt, der am nächsten zur Rückseite des optischen Elements 40 liegt. In einer Ausführungsform ist das reflektierende Material 42 ein Silberemaillack oder eine ebensolche Farbe. In einer weiteren Ausführungsform ist das reflektierende Material 42 ein reflektierendes Metall, z. B. Silber. In einer anderen Ausführungsform ist das reflektierende Material 42 eine Mehrschichtkonfiguration mit reflektierenden Materialschichten, die unterschiedliche Brechzahlen haben. In einer alternativen Ausführungsform kommt ein diffus reflektierendes Material als Ersatz für das reflektierende Material 42 zum Einsatz.
Sind ähnlich wie beim optischen Element 20 Umgebungslichtbedingungen ausreichend, beleuchten einige der Lichtstrahlen die Oberfläche der Instrumententafel 10, so daß das Muster des durch die Instrumententafel 10 reflektierten und absorbierten Lichts ermöglicht, die auf der Instrumententafel 10 aufgedruckten Informationen abzulesen. Außerdem durchläuft ein Teil des Umgebungslichts (z. B. der Lichtstrahl 35) die Instrumententafel 10 und trifft auf das diffus reflektierende Material 30 entlang der Vorderseite des optischen Elements 40. Fällt der Lichtstrahl 35 auf das diffus reflektierende Material 30, wird er durch die Instrumententafel 10 zurück zum Betrachter diffus gestreut. Dies verbessert die Sichtbarkeit der Informationen auf der Instrumententafel 10 in einem Umgebungslichtzustand infolge des Streulichts, das die Instrumententafel 10 durchläuft.
Sind Umgebungslichtbedingungen unzureichend, wird Licht (z. B. der Lichtstrahl 36) von der Hintergrundbeleuchtung BL durch die Instrumententafel 10 durchgelassen, um ein Bild der auf der Instrumententafel 10 aufgedruckten Informationen zu erzeugen. Die Diffusorfolie 29, die mit der optisch glatten Oberfläche optional gekoppelt ist, die durch die lichtdurchlässigen Bereiche 26 und das reflektierende Material 42 gebildet ist, verteilt das Licht von der Hintergrundbeleuchtung BL gleichmäßiger über die Instrumententafel 10. Um zu verhindern, daß von der Hintergrundbeleuchtung BL abgestrahltes Licht Reflexionen auf der Windschutzscheibe 12 erzeugt, absorbiert das lichtabsorbierende Material 32 Licht (z. B. den Lichtstrahl 38), das die lichtdurchlässigen Bereiche 26 in einem unerwünschten Winkel durchläuft.
Zur Erhöhung des Wirkungsgrads des optischen Systems kann das reflektierende Material 42 in den Hohlräumen 28 zur Hintergrundbeleuchtung BL weisend vorgesehen sein. Fällt Licht von der Hintergrundbeleuchtung BL auf das reflektierende Material 42 (z. B. ein Lichtstrahl 46), wird es zurück zur Hintergrundbeleuchtung BL reflektiert. Ein Teil dieses reflektierten Lichts kann dann durch die Hintergrundbeleuchtung BL "recycelt" werden, indem das reflektierte Licht wieder zurück zum optischen Element 40 in einem Winkel geleitet wird, der es ihm möglich macht, einen der lichtdurchlässigen Bereiche 26 zu durchlaufen. Dadurch wird Licht von der Hintergrundbeleuchtung BL, das eventuell durch das lichtabsorbierende Material 32 absorbiert würde oder anderweitig ungenutzt bliebe, zum optischen Element 40 zurückgeführt, um durch die Instrumententafel 10 zum Betrachter durchgelassen zu werden.
4 zeigt ein optisches Element 60 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Das optische Element 60 kann optional ein Trägersubstrat 63 mit einer Trägeroberfläche 64 aufweisen. Die Trägeroberfläche 64 weist mehrere darauf gebildete lichtdurchlässige Bereiche 66 auf. Hohlräume 68 sind durch benachbarte lichtdurchlässige Bereiche 66 gebildet. Die lichtdurchlässigen Bereiche 66 können sich im wesentlichen ununterbrochen über die Trägeroberfläche 64 (in der sich in das Blatt erstreckenden Dimension) so erstrecken, daß sich die Hohlräume 68 auch im wesentlichen ununterbrochen über die Trägeroberfläche 64 erstrecken, um Kanäle oder Nuten zu bilden. Alternativ können die lichtdurchlässigen Bereiche 66 Pfeiler oder umgekehrte abgeflachte Pyramiden oder Kegel sein, die auf der Trägeroberfläche 64 so periodisch gebildet sind, daß die lichtdurchlässigen Bereiche 66 jeden Hohlraum 68 umgeben und Grübchen oder Säulen entlang der Trägeroberfläche 64 bilden. Das optische Element 60 ist in ein hintergrundbeleuchtetes optisches System, z. B. die Instrumententafel 10, so eingebaut, daß seine Rückseite zur Hintergrundbeleuchtung BL weist und seine Vorderseite zur Instrumententafel 10 weist. In einer Ausführungsform ist das Trägersubstrat 63 (wenn vorhanden) auf eine Rückseite der Instrumententafel 10 durch chemisches oder mechanisches Verbinden laminiert. Auch eine Schutzschicht kann auf die Vorderseite des optischen Elements 60 laminiert sein, bevor das optische Element 60 auf die Instrumententafel 10 laminiert wird.
Jeder Hohlraum 68 ist von diffus reflektierendem Material 70 und lichtabsorbierendem Material 72 belegt. Das lichtabsorbierende Material 72 wird in den Hohlräumen 68 zuerst so vorgesehen, daß das lichtabsorbierende Material 72 die Seitenwände der Hohlräume 68 benetzt und einen konkaven Meniskus nahe der Vorderseite des optischen Elements 60 bildet. Das Gebiet zwischen den Seitenwänden ist auch vom lichtabsorbierenden Material 72 belegt. In einer Ausführungsform ist das lichtabsorbierende Material 72 ein schwarzer Emaillack oder eine ebensolche Farbe. In einer weiteren Ausführungsform ist das lichtabsorbierende Material 72 ein Rußpulver, das in ein flüssiges, härtbares Harz eingemischt ist.
Der Rest jedes Hohlraums 68 ist von dem diffus reflektierenden Material 70 belegt. Das diffus reflektierende Material 70 ist in den Hohlräumen 68 so verteilt, daß das diffus reflektierende Material 70 und die lichtdurchlässigen Bereiche 66 eine optisch glatte ebene Vorderseite bilden. Anders gesagt füllt das diffus reflektierende Material 70 das Gebiet über dem konkaven Meniskus, der durch das lichtabsorbierende Material 72 gebildet ist. In einer Ausführungsform ist das diffus reflektierende Material 70 ein weißer Emaillack oder eine ebensolche Farbe. In einer weiteren Ausführungsform ist das diffus reflektierende Material 70 ein TiO₂-Pulver, das in ein flüssiges, härtbares Harz eingemischt ist. Außerdem kann das diffus reflektierende Material 70 eine pigmentierte Beschichtung oder eine metallisierte Beschichtung aufweisen und kann über solche diffus reflektierenden Zusatzstoffe wie Calciumcarbonat oder metallische Plättchen verfügen. In einer alternativen Ausführungsform belegen das diffus reflektierende Material 70 und das lichtabsorbierende Material 72 entgegengesetzte Abschnitte der Hohlräume 68. In einer weiteren alternativen Ausführungsform kommt ein reflektierendes Material, z. B. eine Silberfarbe, statt des diffus reflektierenden Materials 70 in den Hohlräumen 68 zum Einsatz.
In der Struktur unterscheidet sich das optische Element 60 vom optischen Element 20 bzw. 40 (2 und 3) dadurch, daß die Hohlräume 68 an der Vorderseite des optischen Elements 60 breiter als an der Rückseite des optischen Elements 60 sind. Das heißt, die lichtdurchlässigen Bereiche 66 verengen sich von der zur Rückseite weisenden Seite zur Vorderseite. Gleichwohl ähnelt der Betrieb des optischen Elements 60 dem Betrieb des optischen Elements 20. Das heißt, durch das Muster des durch die Instrumententafel 10 reflektierten und absorbierten Lichts können die auf der Instrumententafel 10 aufgedruckten Informationen abgelesen werden. Zudem wird Umgebungslicht (z. B. ein Lichtstrahl 75), das die Instrumententafel 10 durchläuft, durch das diffus reflektierende Material 70 zurück zur Instrumententafel 10 diffus gestreut. Bei Verwendung der Hintergrundbeleuchtung BL zum Beleuchten der Instrumententafel 10 wird Licht (z. B. ein Lichtstrahl 76) von der Hintergrundbeleuchtung BL durch das optische Element 70 zur Instrumententafel 10 durchgelassen, um ein Bild der auf der Instrumententafel 10 aufgedruckten Informationen zu erzeugen. Um zu verhindern, daß durch die Hintergrundbeleuchtung BL abgestrahltes Licht Reflexionen auf der Windschutzscheibe 12 erzeugt, absorbiert das lichtabsorbierende Material 72 Licht (z. B. einen Lichtstrahl 78), das die lichtdurchlässigen Bereiche 66 in einem unerwünschten Winkel durchläuft. Eine Schicht aus reflektierendem Material (nicht gezeigt) kann auch auf dem Boden der Hohlräume 68 zugefügt sein, um einen Teil des Lichts von der Hintergrundbeleuchtung ähnlich wie in der Ausführungsform gemäß 3 zu reflektieren und wieder zu verwenden. Außerdem kann eine Diffusorfolie (nicht gezeigt) optional mit der Rückseite des optischen Elements 60 gekoppelt sein, um das Licht von der Hintergrundbeleuchtung BL gleichmäßiger über die Instrumententafel 10 zu verteilen.
5 zeigt ein optisches Element 80 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Das optische Element 80 kann optional ein Trägersubstrat 83 mit einer Trägeroberfläche 84 aufweisen. Die Trägeroberfläche 84 weist mehrere darauf gebildete lichtdurchlässige Bereiche 86 auf. Hohlräume 88 sind durch benachbarte lichtdurchlässige Bereiche 86 gebildet. Die lichtdurchlässigen Bereiche 86 können sich im wesentlichen ununterbrochen über die Trägeroberfläche 84 (in der sich in das Blatt erstreckenden Dimension) so erstrecken, daß sich die Hohlräume 88 auch im wesentlichen ununterbrochen über die Trägeroberfläche 84 erstrecken, um Kanäle oder Nuten zu bilden. Alternativ können die lichtdurchlässigen Bereiche 86 Pfeiler oder abgeflachte Pyramiden oder Kegel sein, die auf der Trägeroberfläche 84 so periodisch gebildet sind, daß die lichtdurchlässigen Bereiche 86 jeden Hohlraum 88 umgeben und Grübchen oder Säulen entlang der Trägeroberfläche 84 bilden. Das optische Element 80 ist in ein hintergrundbeleuchtetes optisches System, z. B. die Instrumententafel 10, so eingebaut, daß seine Rückseite zur Hintergrundbeleuchtung BL weist und seine Vorderseite zur Instrumententafel 10 weist. In einer Ausführungsform ist das Trägersubstrat 83 (wenn vorhanden) auf eine Rückseite der Instrumententafel 10 durch chemisches oder mechanisches Verbinden laminiert.
Jeder Hohlraum 88 ist von diffus reflektierendem Material 90 und lichtabsorbierendem Material 92 belegt. Das diffus reflektierende Material 90 ist in den Hohlräumen 88 so verteilt, daß das diffus reflektierende Material 90 den Abschnitt der Hohlräume 88 nahe dem Trägersubstrat 83 belegt. Das diffus reflektierende Material 90 bedeckt Abschnitte der Seitenwände der Hohlräume 88 und den Boden der Hohlräume 88 entlang der Trägeroberfläche 84 so, daß das diffus reflektierende Material 90 die Hohlräume 88 etwa zur Hälfte füllt. In einer Ausführungsform ist das diffus reflektierende Material 90 ein weißer Emaillack oder eine ebensolche Farbe. In einer weiteren Ausführungsform ist das diffus reflektierende Material 90 ein TiO₂-Pulver, das in ein flüssiges, härtbares Harz eingemischt ist. Außerdem kann das diffus reflektierende Material 90 eine pigmentierte Beschichtung oder eine metallisierte Beschichtung aufweisen und kann über solche diffus reflektierenden Zusatzstoffe wie Calciumcarbonat oder metallische Plättchen verfügen. In einer alternativen Ausführungsform kommt ein reflektierendes Material, z. B. eine Silber farbe, statt des diffus reflektierenden Materials 90 in den Hohlräumen 88 zum Einsatz.
Der Rest jedes Hohlraums 88 ist vom lichtabsorbierenden Material 92 belegt. Das lichtabsorbierende Material 92 füllt die Hohlräume 88 so, daß das lichtabsorbierende Material 92 und die lichtdurchlässigen Bereiche 86 eine optisch glatte ebene Oberfläche bilden, die zur Hintergrundbeleuchtung BL weist. In der Ausführungsform gemäß 5 füllt das lichtabsorbierende Material 92 die Hohlräume 88 etwa zur Hälfte. Alternativ können das diffus reflektierende Material 90 und das lichtabsorbierende Material 92 die Hohlräume 88 so füllen, daß das lichtabsorbierende Material 92 den Großteil der Seitenwände der Hohlräume 88 bedeckt (ähnlich wie in den Ausführungsformen gemäß 2 und 3). In einer Ausführungsform ist das lichtabsorbierende Material 92 ein schwarzer Emaillack oder eine ebensolche Farbe. In einer weiteren Ausführungsform ist das lichtabsorbierende Material 92 ein Rußpulver, das in ein flüssiges, härtbares Harz eingemischt ist. In einer alternativen Ausführungsform belegen das diffus reflektierende Material 90 und das lichtabsorbierende Material 92 entgegengesetzte Abschnitte der Hohlräume 88.
Der Betrieb des optischen Elements 80 ähnelt dem Betrieb des optischen Elements 20. Das heißt, durch das Muster des durch die Instrumententafel 10 reflektierten und absorbierten Lichts können die auf der Instrumententafel 10 aufgedruckten Informationen abgelesen werden. Zudem wird Umgebungslicht (z. B. ein Lichtstrahl 95), das die Instrumententafel 10 durchläuft, durch das diffus reflektierende Material 90 zurück zur Instrumententafel 10 diffus gestreut. Bei Verwendung der Hintergrundbeleuchtung BL zum Beleuchten der Instrumententafel 10 wird Licht (z. B. ein Lichtstrahl 96) von der Hintergrundbeleuchtung BL durch das optische Element 90 zur Instrumententafel 10 durchgelassen, um ein Bild der auf der Instrumententafel 10 aufgedruckten Informationen zu erzeugen.
Um zu verhindern, daß durch die Hintergrundbeleuchtung BL abgestrahltes Licht Reflexionen auf der Windschutzscheibe 12 erzeugt, absorbiert das lichtabsorbierende Material 92 Licht (z. B. einen Lichtstrahl 98), das die lichtdurchlässigen Bereiche 86 in einem unerwünschten Winkel durchläuft. Eine Schicht aus reflektierendem Material (nicht gezeigt) kann auch auf dem Boden der Hohlräume 88 zugefügt sein, um einen Teil des Lichts von der Hintergrundbeleuchtung ähnlich wie in der Ausführungsform gemäß 3 zu reflektieren und wieder zu verwenden. Außerdem kann eine Diffusorfolie (nicht gezeigt) optional mit der Rückseite des optischen Elements 80 gekoppelt sein, um das Licht von der Hintergrundbeleuchtung BL gleichmäßiger über die Instrumententafel 10 zu verteilen.
In der Struktur unterscheidet sich das optische Element 80 vom optischen Element 20 dadurch, daß die Hohlräume 88 breiter als die lichtdurchlässigen Bereiche 86 sind. Gemäß 5 haben die lichtdurchlässigen Bereiche 86 eine Breite w₁ entlang der Vorderseite des optischen Elements 80, während die Hohlräume 88 eine Breite w₂ entlang der Vorderseite des optischen Elements 80 haben. Das Verhältnis der Breite w₂ zur Breite w₁ kann im Bereich von etwa 1:5 bis 10:1, vorzugsweise im Bereich von etwa 1:1 bis 6:1 und am stärksten bevorzugt im Bereich von etwa 2:1 bis 5:1 liegen. Indem die Hohlräume 88 breiter als die lichtdurchlässigen Bereiche 86 sind, liegt mehr diffus reflektierendes Material 90 an der Vorderseite des optischen Elements 80 frei. Somit wird mehr Umgebungslicht von der Vorderseite zur Instrumententafel 10 diffus gestreut.
6 zeigt ein optisches Element 100 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Das optische Element 100 kann optional ein Trägersubstrat 103 mit einer Trägeroberfläche 104 aufweisen. Die Trägeroberfläche 104 verfügt über mehrere darauf gebildete lichtdurchlässige Bereiche 106 mit zwei Abschnitten, die unterschiedliche eingeschlossene Winkel α und β haben. Hohlräume 108 sind durch benachbarte lichtdurchlässige Bereiche 106 gebildet und um einen Abstand d entlang einer Rückseite des optischen Elements 100 getrennt. Die lichtdurchlässigen Bereiche 106 können sich im wesentlichen ununterbrochen über die Trägeroberfläche 104 (in der sich in das Blatt erstreckenden Dimension) so erstrecken, daß sich die Hohlräume 108 auch im wesentlichen ununterbrochen über die Trägeroberfläche 104 erstrecken, um Kanäle oder Nuten zu bilden. Alternativ können die lichtdurchlässigen Bereiche 106 Pfeiler sein, die auf der Trägeroberfläche 104 so periodisch gebildet sind, daß die lichtdurchlässigen Bereiche 106 jeden Hohlraum 108 umgeben und Grübchen oder Säulen entlang der Trägeroberfläche 104 bilden. Das optische Element 100 ist in ein hintergrundbeleuchtetes optisches System, z. B. die Instrumententafel 10, so eingebaut, daß seine Rückseite zur Hintergrundbeleuchtung BL weist und seine Vorderseite zur Instrumententafel 10 weist. In einer Ausführungsform ist das Trägersubstrat 103 (wenn vorhanden) auf eine Rückseite der Instrumententafel 10 durch chemisches oder mechanisches Verbinden laminiert.
Jeder Hohlraum 108 ist von diffus reflektierendem Material 110 und lichtabsorbierendem Material 112 belegt. Das diffus reflektierende Material 110 ist in den Hohlräumen 108 so verteilt, daß das diffus reflektierende Material 110 den Abschnitt der Hohlräume 108 nahe dem Trägersubstrat 103 belegt. In einer Ausführungsform füllt das diffus reflektierende Material 110 den Abschnitt der Hohlräume 108 mit dem eingeschlossenen Winkel α. Alternativ kann das diffus reflektierende Material 110 einen Abschnitt der Hohlräume 108 füllen, der nicht mit der Übergangsstelle zwischen dem eingeschlossenen Winkel α und dem eingeschlossenen Winkel β zusammenfällt. In einer Ausführungsform ist das diffus reflektierende Material 110 ein weißer Emaillack oder eine ebensolche Farbe. In einer weiteren Ausführungsform ist das diffus re flektierende Material 110 ein TiO₂-Pulver, das in ein flüssiges, härtbares Harz eingemischt ist. Außerdem kann das diffus reflektierende Material 110 eine pigmentierte Beschichtung oder eine metallisierte Beschichtung aufweisen und kann über solche diffus reflektierenden Zusatzstoffe wie Calciumcarbonat oder metallische Plättchen verfügen. In einer alternativen Ausführungsform kommt ein reflektierendes Material statt des diffus reflektierenden Materials 110 in den Hohlräumen 108 zum Einsatz.
Der Rest jedes Hohlraums 108 ist vom lichtabsorbierenden Material 112 belegt. Das lichtabsorbierende Material 112 ist in den Hohlräumen 108 so verteilt, daß das lichtabsorbierende Material 112 den Rest der Hohlräume 108 füllt und eine optisch glatte Oberfläche mit den lichtdurchlässigen Bereichen 106 bildet, die zur Hintergrundbeleuchtung BL weisen. In einer Ausführungsform belegt das diffus reflektierende Material 110 den Abschnitt der Hohlräume 108 mit dem eingeschlossenen Winkel α bis auf eine Höhe h. In einer Ausführungsform ist das lichtabsorbierende Material 112 ein schwarzer Emaillack oder eine ebensolche Farbe. In einer weiteren Ausführungsform ist das lichtabsorbierende Material 112 ein Rußpulver, das in ein flüssiges, härtbares Harz eingemischt ist. In einer alternativen Ausführungsform belegen das diffus reflektierende Material 110 und das lichtabsorbierende Material 112 entgegengesetzte Abschnitte der Hohlräume 108.
Sind Umgebungslichtbedingungen ausreichend, beleuchtet ein Teil des Umgebungslichts die Oberfläche der Instrumententafel 10 zum Ablesen der Informationen auf der Instrumententafel 10, während ein Teil des Umgebungslichts (z. B. ein Lichtstrahl 115) auf das diffus reflektierende Material 110 trifft und durch die Instrumententafel 10 zurück zum Betrachter diffus gestreut wird. Das Streulicht bewirkt, daß sich die Informationen auf der Instrumententafel 10 in einem Umgebungslichtzustand wegen des Kontrasts zwischen den Informati onen auf der Instrumententafel 10 und dem diffus reflektierenden Material stärker abheben.
Sind Umgebungslichtbedingungen unzureichend, wird Licht (z. B. ein Lichtstrahl 116) von der Hintergrundbeleuchtung BL durch das optische Element 100 zur Instrumententafel 10 durchgelassen, um ein Bild der auf der Instrumententafel 10 aufgedruckten Informationen zu erzeugen. Um zu verhindern, daß von der Hintergrundbeleuchtung BL abgestrahltes Licht Reflexionen auf der Windschutzscheibe 12 erzeugt, absorbiert das lichtabsorbierende Material 112 Licht, das die lichtdurchlässigen Bereiche 106 in einem unerwünschten Winkel durchläuft (z. B. einen Lichtstrahl 118). Die Größe und Form der lichtdurchlässigen Bereiche 106, die Werte der eingeschlossenen Winkel α und β, der Höhe h des lichtabsorbierenden Materials 112 und des Abstands d zwischen benachbarten Hohlräumen 108 tragen zur Festlegung der Lichtstrahlwinkel bei, die durch das lichtabsorbierende Material 112 absorbiert werden. Bei geeigneter Auswahl dieser Parameter fällt Licht von der Hintergrundbeleuchtung BL nicht auf das diffus reflektierende Material 110, da es von der Hintergrundbeleuchtung BL durch das lichtabsorbierende Material 112 abgeschirmt ist. Folglich durchläuft Licht von der Hintergrundbeleuchtung BL die lichtdurchlässigen Bereiche 106, ohne durch das diffus reflektierende Material 110 gestreut zu werden. Dies verhindert, daß "Geisterbilder" (d. h. eine schwache, verschobene Wiedergabe) der Informationen auf der Instrumententafel 10 zum Betrachter übertragen werden. In einer Ausführungsform liegt der eingeschlossene Winkel β im Bereich von etwa 0° bis etwa 10°, und der eingeschlossene Winkel α wird mit der folgenden Gleichung bestimmt:
Eine Schicht aus reflektierendem Material (nicht gezeigt) kann ebenfalls den Hohlräumen 108 so zugefügt sein, daß sie zur Rückseite des optischen Elements 100 weist, um ähnlich wie in der Ausführungsform gemäß 3 einen Teil des Lichts von der Hintergrundbeleuchtung BL zu reflektieren und wieder zu verwenden. Außerdem kann eine Diffusorfolie (nicht gezeigt) optional mit der Rückseite des optischen Elements 100 gekoppelt sein, um das Licht von der Hintergrundbeleuchtung BL gleichmäßiger über die Instrumententafel 10 zu verteilen.
7 zeigt ein optisches Element 120 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Das optische Element 120 weist ein Substrat 122 mit einer Vorderseite 124 und einer Rückseite 126 auf. Die Rückseite 126 verfügt über mehrere darauf gebildete Strukturen 128. Jede Struktur 128 weist einen lichtabsorbierenden Abschnitt 130 und einen diffus reflektierenden Abschnitt 132 auf. Während die Funktion des optischen Elements 120 im wesentlichen ähnlich ist, unterscheidet sich das optische Element 120 von den zuvor beschriebenen Ausführungsformen dadurch, daß die auf dem Substrat 122 gebildeten Strukturen 128 selbst lichtsteuernd sind und die Räume zwischen den Strukturen 128 als lichtdurchlässige Bereiche fungieren. Ein Vorteil der Ausführungsform gemäß 7 ist, daß die Strukturen 128 vor dem Betrachter durch das Substrat 122 geschützt sind, so daß keine Gefahr von Beschädigung an den Strukturen 128 besteht. Außerdem bleibt die Vorderseite 124 im wesentlichen eben, damit Informationen direkt darauf vorgesehen sein können (z. B. Aufdrucken mit nicht diffuser schwarzer Farbe).
Unter Umgebungslichtbedingungen läuft ein Teil des Umgebungslichts zwischen den Strukturen 128 durch, um durch die Hintergrundbeleuchtung BL zurück durch das Substrat 122 zum Betrachter reflektiert zu werden. Außerdem fällt ein Teil des Umgebungslichts auf die diffus reflektierenden Abschnitte 132 und wird zurück zum Betrachter diffus gestreut (wie durch einen Lichtstrahl 135 dargestellt). Das gestreute Umgebungslicht ermöglicht das Ablesen der auf der Vorderseite 124 aufgedruckten Informationen. Bei unzureichenden Umgebungslichtbedingungen wird Licht (z. B. ein Lichtstrahl 136) von der Hintergrundbeleuchtung BL durch das Substrat 122 durchgelassen, um ein Bild der auf der Vorderseite 124 aufgedruckten Informationen zu erzeugen. Um zu verhindern, daß durch die Hintergrundbeleuchtung BL abgestrahltes Licht Reflexionen auf der Windschutzscheibe 12 erzeugt, absorbieren die lichtabsorbierenden Abschnitte 130 Licht (z. B. einen Lichtstrahl 138), das in unerwünschten Winkeln auf das optische Element 120 fällt.
Zusammengefaßt besteht ein Problem mit beleuchteten Instrumenten und Bedientafeln in Kraftfahrzeugen darin, daß Licht von den Instrumententafeln über einen breiten Bereich von Winkeln abgestrahlt wird. Ein Teil dieses Lichts trifft auf solche Glasflächen wie die Windschutzscheibe und wird zurück zum Fahrer reflektiert. Ein Weg zur Verhinderung dieser Reflexionen ist, eine lichtsteuernde Folie im Fenster zu verwenden, das die Instrumententafel bedeckt. Herkömmliche lichtsteuernde Folien leiden unter verschiedenen Nachteilen, u. a. keine Reflexion von Umgebungslicht (wodurch sie tagsüber schwarz aussehen), übermäßige Dicke und Streuung von Licht durch bedruckte Abschnitte der Folie. Bei der Erfindung handelt es sich um ein optisches Element mit einer Vorderseite und einer Rückseite zum Betrieb in einem umgebungsbeleuchteten Modus und einem hintergrundbeleuchteten Modus. Eine diffus reflektierende Schicht weist zur Vorderseite zum Reflektieren von Umgebungslicht. Eine lichtabsorbierende Schicht weist zur Rückseite und ist so positioniert, daß sie Hintergrundlicht am Beleuchten der diffus reflektierenden Schicht hindert. Mehrere lichtdurchlässige Bereiche erstrecken sich durch die lichtabsorbierende Schicht und die diffus reflektierende Schicht, um zu ermöglichen, daß Hintergrundlicht in einem beschränkten Winkelbereich durchläuft, ohne die diffus reflektierende Schicht zu beleuchten.
Obwohl die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, daß Änderungen in Form und Detail vorgenommen werden können, ohne vom Grundgedanken und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
Zusammenfassung
Tag-und-Nacht-Folie
Ein optisches Element mit einer Vorderseite und einer Rückseite arbeitet in einem umgebungsbeleuchteten Modus und einem hintergrundbeleuchteten Modus. Das optische Element weist eine zur Vorderseite weisende diffus reflektierende Schicht zum Reflektieren von Umgebungslicht auf. Eine lichtabsorbierende Schicht weist zur Rückseite und ist so positioniert, daß sie Hintergrundlicht am Beleuchten der diffus reflektierenden Schicht hindert. Mehrere lichtdurchlässige Bereiche erstrecken sich durch die lichtabsorbierende Schicht und die diffus reflektierende Schicht, um zu ermöglichen, daß Hintergrundlicht in einem beschränkten Winkelbereich durchläuft, ohne die diffus reflektierende Schicht zu beleuchten. (2)

Claims

Optisches Element mit einer Vorderseite und einer Rückseite zum Betrieb in einem umgebungsbeleuchteten Modus und einem hintergrundbeleuchteten Modus, wobei das optische Element aufweist: eine zur Vorderseite weisende diffus reflektierende Schicht zum Reflektieren von Umgebungslicht; eine zur Rückseite weisende lichtabsorbierende Schicht, die so positioniert ist, daß sie Hintergrundlicht am Beleuchten der diffus reflektierenden Schicht hindert; und mehrere lichtdurchlässige Bereiche, die sich durch die lichtabsorbierende Schicht und die diffus reflektierende Schicht erstrecken, um zu ermöglichen, daß Hintergrundlicht in einem beschränkten Winkelbereich durchläuft, ohne die diffus reflektierende Schicht zu beleuchten.
Optisches Element nach Anspruch 1, wobei die diffus reflektierende Schicht ein Harz aufweist, das mit einem weißen Material kombiniert ist.
Optisches Element nach Anspruch 1, wobei die lichtabsorbierende Schicht ein Harz aufweist, das mit einem schwarzen Material kombiniert ist.
Optisches Element nach Anspruch 1 und ferner mit: einer reflektierenden Schicht, die zur Rückseite weist und so positioniert ist, daß sie Hintergrundlicht zum erneuten Durchgang durch die lichtdurchlässigen Bereiche umleitet.
Optisches Element nach Anspruch 4, wobei die reflektierende Schicht ein Metall aufweist.
Optisches Element nach Anspruch 1 und ferner mit: einer Diffusionsschicht, die mit der Rückseite des optischen Elements gekoppelt ist.
Optisches Element mit einer Vorderseite und einer Rückseite zum Betrieb in einem umgebungsbeleuchteten Modus und einem hintergrundbeleuchteten Modus, wobei das optische Element aufweist: eine Anordnung lichtdurchlässiger Bereiche, um zu ermöglichen, daß Hintergrundlicht von der Rückseite zur Vorderseite durchläuft und aus der Vorderseite in einem beschränkten Winkelbereich austritt; eine zur Vorderseite weisende lichtreflektierende Schicht zwischen den Kanälen, die zum Reflektieren von Umgebungslicht; und eine lichtabsorbierende Schicht zwischen den Kanälen, die im Hinblick auf die lichtreflektierende Schicht so positioniert ist, daß sie Hintergrundlicht am Erreichen der lichtreflektierenden Schicht hindert.
Optisches Element nach Anspruch 7, wobei die lichtdurchlässigen Bereiche durch Kanalwände gebildet sind, die sich durch das optische Element erstrecken, und wobei die lichtabsorbierende Schicht die Kanalwände im wesentlichen bedeckt.
Optisches Element nach Anspruch 7, wobei jeder der lichtdurchlässigen Bereiche durch Kanalwände gebildet ist, die einen eingeschlossenen Winkel miteinander bilden.
Optisches Element nach Anspruch 7, wobei der eingeschlossene Winkel höchstens etwa 10° beträgt.
Optisches Element nach Anspruch 7 und ferner mit: einer spiegelnden Schicht zwischen den Kanälen, die zur Rückseite weist, um Hintergrundlicht zum erneuten Durchgang durch die lichtdurchlässigen Bereiche umzuleiten.
Optisches Element nach Anspruch 11, wobei die spiegelnde Schicht ein Metall aufweist.
Optisches Element nach Anspruch 7, wobei ein Verhältnis einer Breite der lichtreflektierenden Schicht an der Vorderseite zu einer Breite der lichtdurchlässigen Bereiche an der Vorderseite etwa 4 zu 1 beträgt.
Optisches Element mit: einer lichtdurchlässigen Folie mit mehreren Hohlräumen, die sich in eine erste Oberfläche davon erstrecken; einem lichtreflektierenden Material, das einen ersten Abschnitt jedes Hohlraums füllt, zum Reflektieren von Umgebungslicht; und einem lichtabsorbierenden Material, das einen zweiten Abschnitt jedes Hohlraums füllt, zum Verhindern, daß Hintergrundlicht die lichtreflektierende Schicht erreicht.
Optisches Element nach Anspruch 14, wobei das lichtreflektierende Material ein Harz aufweist, das mit einem weißen Material kombiniert ist, und das lichtabsorbierende Material ein Harz aufweist, das mit einem schwarzen Material kombiniert ist.
Optisches Element nach Anspruch 14, wobei das lichtreflektierende Material diffus ist.
Optisches Element nach Anspruch 14, wobei das lichtreflektierende Material spiegelnd ist.
Optisches Element nach Anspruch 14 und ferner mit: einem spiegelnd reflektierenden Material, das einen dritten Abschnitt jedes Hohlraums füllt.
Optisches Element nach Anspruch 18, wobei das spiegelnd reflektierende Material ein Metall aufweist.
Optisches Element nach Anspruch 14, wobei jeder Hohlraum Seitenwände und einen Boden aufweist, wobei das lichtabsorbierende Material die Seitenwände und den Boden jedes Hohlraums bedeckt und wobei das lichtreflektierende Material einen Restabschnitt jedes Hohlraums füllt.
Optisches Element nach Anspruch 14, wobei die lichtdurchlässige Folie ferner eine zweite Oberfläche entgegengesetzt zur ersten Oberfläche aufweist, die im wesentlichen eben und optisch glatt ist.
Optisches Element nach Anspruch 21 und ferner mit: einer Diffusionsschicht, die mit der zweiten Oberfläche gekoppelt ist.
Verfahren zur Herstellung eines optischen Elements mit: Bilden einer lichtdurchlässigen Folie mit mehreren Hohlräumen, die sich in eine erste Oberfläche davon erstrecken; Füllen eines ersten Abschnitts jedes der Hohlräume mit einem lichtabsorbierenden Material; und Füllen eines zweiten Abschnitts jedes der Hohlräume mit einem lichtreflektierenden Material.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei das Füllen eines ersten Abschnitts jedes der Hohlräume mit einem lichtabsorbierenden Material aufweist: Bedecken von Wänden, die jeden Hohlraum bilden, mit dem lichtabsorbierenden Material, und wobei das Füllen eines zweiten Abschnitts jedes der Hohlräume mit dem lichtreflektierenden Material aufweist: Füllen eines Restabschnitts jedes Hohlraums mit lichtreflektierendem Material.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei das lichtabsorbierende Material ein Harz aufweist, das mit einem schwarzen Material kombiniert ist, und das lichtreflektierende Material ein Harz aufweist, das mit einem weißen Material kombiniert ist.