EP3440502A1

EP3440502A1 - Bildschirm fuer einen freien und einen eingeschraenkten sichtmodus

Info

Publication number: EP3440502A1
Application number: EP17822295.6A
Authority: EP
Inventors: Uwe Schroeter; Juergen Schwarz; Ambrose Peter Nari; Markus Klippstein; Stepan Alkhimenko; André HEBER
Original assignee: SiOptica GmbH
Current assignee: SiOptica GmbH
Priority date: 2017-06-30
Filing date: 2017-12-21
Publication date: 2019-02-13
Also published as: JP2020525972A; JP6839397B2; WO2019001756A1; IL270947A; AU2018292146A1; AU2018292146B2; TWI705284B; EP3440503A1; US20190353838A1; KR20200022438A; WO2019002496A1; IL270947B; EP3545359A1; WO2019001755A1; CN110692011A; BR112019025000A2; KR102265117B1; EP3545359B1; US10712488B2; DE102017006285A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Bildschirm (1), der in mindestens zwei Betriebsarten Bl für einen freien Sichtmodus und B2 für einen eingeschränkten Sichtmodus betrieben werden kann, umfassend, eine flächenartig ausgedehnte Hintergrundbeleuchtung (2), die Licht in einen eingeschränkten Winkelbereich abstrahlt, einen in Betrachtungsrichtung vor der Hintergrundbeleuchtung (2) angeordneten transmissiven Bildgeber (5), einen zwischen dem Bildgeber (5) und der Hintergrundbeleuchtung (2) gelegenen, plattenförmigen Lichtleiter (3), welcher aus einem transparenten, thermoplastischen oder thermoelastischen Kunststoff besteht, und welcher auf mindestens einer der Großflächen und/oder innerhalb seines Volumens Auskoppelelemente (6) aufweist, wobei seitlich an Schmalseiten des Lichtleiters (3) Leuchtmittel (4) angeordnet sind, der Lichtleiter (3) für das von der Hintergrundbeleuchtung (2) ausgehende Licht zu mindestens 70% transparent ist, die Auskoppelelemente (6) in ihrer Anzahl pro Fläche und in ihrer Ausdehnung derart gewählt sind, dass der Lichtleiter (3) auf mindestens 80% seiner Fläche einen durchschnittlichen Haze-Wert kleiner als 7% aufweist, wodurch das von der Hintergrundbeleuchtung (2) mindestens in der Betriebsart B2 in einen eingeschränkten Winkelbereich abgestrahlte Licht beim Durchgang durch den Lichtleiter (3) lediglich geringfügig gestreut wird, wobei ferner die Auskoppelelemente (6) derart auf mindestens einer der Großflächen und/oder innerhalb des Volumens des Lichtleiters (3) verteilt sind, dass die Auskopplung des von den Leuchtmitteln (4) herrührenden Lichtes aus dem Lichtleiter zu mindestens 80% auf einer der Großflächen des Lichtleiters (3) in Richtung des Bildgebers (5) durchgeführt wird, und wobei in der Betriebsart B2 die Hintergrundbeleuchtung (2) ein- und die Leuchtmittel (4) ausgeschaltet sind, und wobei in der Betriebsart Bl mindestens die Leuchtmittel (4) eingeschaltet sind.

Description

Titel

Bildschirm für einen freien und einen eingeschränkten Sichtmodus

Gebiet der Erfindung

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. 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.

Stand der Technik

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. Die US 6,765,550 beschreibt einen solchen Sichtschutz durch Mikro-Lamellen. Größter Nachteil ist hier die mechanische Entfernung bzw. der mechanische Anbau des Filters sowie der Lichtverlust im geschützten Modus. In der US 5,993,940 wird der Einsatz einer Folie beschrieben, die auf ihrer Oberfläche gleichmäßig angeordnete, kleine Prismenstreifen hat, um einen Privacy-Modus zu erzielen. Entwicklung und Herstellung sind recht aufwändig. In der WO 2012/033583 wird die Umschaltung zwischen freier und eingeschränkter Sicht vermittels der Ansteuerung von Flüssigkristallen zwischen sogenannten „chromonischen" Schichten erzeugt. Hierbei entsteht ein Lichtverlust und der Aufwand ist recht hoch.

Die Schrift US 2009/00671 56 offenbart eine Vielzahl an Ideen, um ein Beleuchtungssystem und ein Bildschirmgerät auszugestalten. Die dort in den Figuren 3A und 3B abgebildete Variante verwendet insbesondere zwei Hintergrundbeleuchtungen, sogenannte Backlights, bestehend aus keilförm igen Lichtleitern, und ein LCD-Panel, wobei das hintere Backlight 40 zwingend einen weiten Beleuchtungswinkel und das vordere Backlight 38 zwingend einen schmalen Beleuchtungswinkel erzeugen soll. Unklar bleibt hierbei jedoch die Funktionsweise, wie das Backlight 38 einen schmalen Beleuchtungswinkel erzeugen soll, ohne dass das Licht mit einem weiten Beleuchtungswinkel, welches vom Backlight 40 herrührt, beim Durchgang durch das Backlight 38 wesentlich in Licht mit einem schmalen Beleuchtungswinkel umgewandelt wird.

Zur Ausgestaltung nach Fig.5 der US 2009/0067156 ist zu bemerken, dass beide Lichtleiter 46 und 48 jeweils„narrow light", also Licht m it einem schmalen Beleuchtungswinkel, produzieren. Das Licht des Lichtleiters 48 wird erst durch einen aufwändig m it Prismenstrukturen zu erstellenden Teilspiegel 50 in „wide light", also Licht m it einem weiten Beleuchtungswinkel, umgewandelt. Diese Umwandlung beschneidet die Lichtintensität extrem , da das zunächst in einen schmalen Beleuchtungswinkel abgestrahlte Licht, welches als einziges Licht zur Verfügung steht, dann in einen großen Beleuchtungswinkel, i.d. R. den Halbraum , aufgefächert wird. Dies hat zur Folge, dass je nach Parametern die Helligkeit um einen Faktor 5 oder mehr verringert wird (bezogen auf die Leuchtdichte) . Es handelt sich also um eine praktisch wenig relevante Ausgestaltung. In der Ausgestaltung nach Fig.7 der US 2009/0067156 ist zwingend eine Phosphorschicht notwendig, diese soll UV-Licht in sichtbares Licht umwandeln. Dieser Aufwand ist groß und bei dem Wunsch nach hinreichend Licht aus dem Backlight, um ein LCD-Panel lesbar zu beleuchten, werden sehr große Intensitäten an UV-Licht benötigt. Mithin ist dies teuer, aufwändig und schon von der Abschirmung der benötigten UV-Strahlung her nicht praktikabel.

Die US 2012/0235891 beschreibt ein sehr aufwändiges Backlight in einem Bildschirm . Dort kommen gemäß Fig.1 und 15 nicht nur mehrere Lichtleiter zum Einsatz, sondern auch weitere komplexe optische Elemente wie etwa Mikrolinsenelemente 40 und Prismenstrukturen 50, die das Licht von der hinteren Beleuchtung auf dem Weg zur vorderen Beleuchtung umformen. Dies ist teuer und aufwändig umzusetzen und ebenso mit Lichtverlust verbunden . Gemäß der Variante nach Fig.1 7 in der US 2012/0235891 produzieren beide Lichtquellen 4R und 18 Licht mit einem schmalen Beleuchtungswinkel, wobei das Licht von der hinteren Lichtquelle 18 erst aufwändig in Licht m it einem großen Beleuchtungswinkel, umgewandelt wird. Diese komplexe Umwandlung ist - wie weiter oben schon bemerkt - stark helligkeitsm indernd.

Gemäß der JP 2007-1 55783 werden spezielle, aufwändig zu berechnende und herzustellende optische Oberflächen 19 genutzt, die dann Licht je nach Lichteinfallswinkel in verschiedene schmale oder breite Bereiche ablenken. Diese Strukturen ähneln Fresnel-Linsen. Ferner sind Störflanken vorhanden, die Licht in unerwünschte Richtungen ablenken. Somit bleibt unklar, ob wirklich sinnvolle Lichtverteilungen erreicht werden können .

Nach Lehre der GB 2428128 A werden zur Erzielung einer eingeschränkten Sicht zusätzliche, vom Bildschirm deutlich entfernte Lichtquellen, die ein auf dem Bildschirm angebrachtes Hologramm beleuchten, verwendet, um den Seiteneinblick m it speziellen Wellenlängen zu überlagern. Nachteilig sind hierbei der benötigte Abstand der Lichtquellen vom Bildschirm und der Aufwand, entsprechende Hologramme herzustellen.

In der US 2013/0308185 wird ein spezieller, mit Stufen ausgebildeter Lichtleiter beschrieben, der Licht auf einer Großfläche in verschiedene Richtungen abstrahlt, je nachdem , aus welcher Richtung er von einer Schmalseite aus beleuchtet wird. Im Zusammenspiel mit einer transmissiven Bildwiedergabeeinrichtung, z.B. einem LC-Display, kann somit ein zwischen freiem und eingeschränktem Sichtmodus schaltbarer Bildschirm erzeugt werden. Nachteilig ist hierbei u.a., dass der eingeschränkte Sichteffekt entweder nur für links/rechts oder aber für oben/unten, nicht aber für links/rechts/oben/unten gleichzeitig erzeugt werden kann, wie es etwa für bestimmte Zahlungsvorgänge nötig ist. Hinzu kommt, dass auch im eingeschränkten Sichtmodus aus geblockten Einsichtwinkeln immer noch Restlicht sichtbar ist.

Die WO 2015/121398 der Anmelderin beschreibt einen Bildschirm der eingangs beschriebenen Art. Dort sind für die Umschaltung der Betriebsarten essentiell Streupartikel im Volumen des entsprechenden Lichtleiters vorhanden. Die dort gewählten Streupartikel aus einem Polymerisat weisen jedoch in der Regel den Nachteil auf, dass Licht aus beiden Großflächen ausgekoppelt wird, wodurch etwa die Hälfte des Nutzlichtes in die falsche Richtung, nämlich zur Hintergrundbeleuchtung hin, abgestrahlt und dort aufgrund des Aufbaus nicht in hinreichendem Umfang recycelt werden kann. Überdies können die im Volumen des Lichtleiters verteilten Streupartikel aus Polymerisat unter Umständen , insbesondere bei höherer Konzentration, zu Streueffekten führen, die den Sichtschutzeffekt in der geschützten Betriebsart vermindern. 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.

Beschreibung der Erfindung

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Bildschirm zu beschreiben, durch den eine sichere Darstellung von Informationen vermittels eines wahlweise eingeschränkten Betrachtungswinkels realisiert werden kann, wobei in einer weiteren Betriebsart eine freie, möglichst im Betrachtungswinkel uneingeschränkte Sicht möglich sein soll. Die Erfindung soll mit einfachen Mitteln möglichst preisgünstig umsetzbar sein. In beiden Betriebsarten soll eine möglichst hohe Auflösung, besonders bevorzugt die native Auflösung des verwendeten Bildschirms, sichtbar sein. Ferner soll durch die Lösung nur ein möglichst geringer Lichtverlust eingeführt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst von einem Bildschirm , der in mindestens zwei Betriebsarten B1 für einen freien Sichtmodus und B2 für einen eingeschränkten Sichtmodus betrieben werden kann, umfassend,

eine flächenartig ausgedehnte Hintergrundbeleuchtung, die Licht in einen eingeschränkten Winkelbereich abstrahlt, (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 +/- 30 Grad horizontal, vertikal oder als Konus um die Flächennormale bzw. einen wählbaren Richtungsvektor auf der Hintergrundbeleuchtung gemeint; kleine Lichtmengen von weniger als 3% bis 5% Peak-Helligkeit können ggf. bei der Definition des eingeschränkten Winkelbereichs außer Betracht bleiben), einen in Betrachtungsrichtung vor der Hintergrundbeleuchtung angeordneten transmissiven Bildgeber,

einen zwischen dem Bildgeber und der Hintergrundbeleuchtung gelegenen, plattenförmigen Lichtleiter, welcher aus einem transparenten, thermoplastischen oder thermoelastischen Kunststoff oder aus Glas besteht, und welcher auf mindestens einer der Großflächen und/oder innerhalb seines Volumens Auskoppelelemente aufweist, wobei

seitlich an Schmalseiten des Lichtleiters Leuchtmittel angeordnet sind, bevorzugt an einer oder beiden Langseiten des Lichtleiters,

der Lichtleiter für das von der Hintergrundbeleuchtung ausgehende Licht zu mindestens 70%, bevorzugt zu mindestens 85% transparent ist, die Auskoppelelemente in ihrer Anzahl pro Fläche und in ihrer Ausdehnung derart gewählt sind, dass der Lichtleiter auf mindestens 80% seiner Fläche einen durchschnittlichen Haze-Wert kleiner als 7% aufweist, bevorzugt kleiner als 2%, besonders bevorzugt kleiner als 1 %, 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 lediglich geringfügig gestreut wird,

wobei ferner die Auskoppelelemente derart auf mindestens einer der Großflächen und/oder innerhalb des Volumens des Lichtleiters verteilt sind, dass die Auskopplung des von den Leuchtm itteln herrührenden Lichtes aus dem Lichtleiter zu m indestens 80% auf einer der Großflächen des Lichtleiters in Richtung des Bildgebers durchgeführt wird (das Licht wird hier bevorzugt über die gesamte Großfläche verteilt, und zwar möglichst homogen, ausgekoppelt) , und wobei in der Betriebsart B2 die Hintergrundbeleuchtung ein- und die Leuchtmittel an den Schmalseiten des Lichtleiters ausgeschaltet sind, und wobei in der

Betriebsart B1 m indestens die Leuchtmittel an den Schmalseiten des Lichtleiters eingeschaltet sind.

In der Betriebsart B1 sind wie vorstehend beschrieben m indestens die Leuchtm ittel an den Schmalseiten des Lichtleiters eingeschaltet. Es ist dabei möglich, dass die Hintergrundbeleuchtung ein- oder ausgeschaltet ist.

Die Auskopplung des von den Leuchtm itteln herrührenden Lichtes aus dem Lichtleiter zu mindestens 80% auf einer der Großflächen des Lichtleiters bedeutet inhärent, dass auf der entsprechend anderen Großfläche maximal 20% des insgesamt ausgekoppelten Lichtes ausgekoppelt wird. Dieser Sachverhalt meint nicht unbedingt, dass in jedem Fall mehr als 80% des durch die Leuchtm ittel in den Lichtleiter eingekoppelten Lichts aus der einen Großfläche ausgekoppelt wird, sondern bezieht sich auf mehr als 80% des insgesamt ausgekoppelten Lichtes. Diese Klarstellung ist wichtig, da aufgrund von Verlusten in der Regel nie das gesamte in den Lichtleiter eingekoppelte Licht über die Großflächen ausgekoppelt wird. Es ist jedoch bei vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung tatsächlich auch möglich , wenngleich nicht Bedingung, dass wirklich mehr als 80% des durch die Leuchtm ittel in den Lichtleiter eingekoppelten Lichtes aus bzw. auf einer Großfläche flächenartig ausgekoppelt werden. Zum Merkmal, dass die Auskoppelelemente derart auf mindestens einer der Großflächen und/oder innerhalb des Volumens des Lichtleiters verteilt sind, dass die Auskopplung des von den Leuchtmitteln herrührenden Lichtes aus dem Lichtleiter zu mindestens 80% auf einer der Großflächen des Lichtleiters durchgeführt wird, ist außerdem anzumerken, dass hierdurch gerade nicht wie im Stand der Technik, etwa bei der Nutzung von Nanopartikeln wie z.B. Titandioxid im Lichtleitervolumen, das Licht ungefähr zur Hälfte jeweils auf beiden Großflächen ausgekoppelt wird. Denn das Licht, was im Stand der Technik zur Hintergrundbeleuchtung abgestrahlt wird, kann kaum auf den Bildgeber zurückgesandt werden, und es geht daher weitestgehend für die Nutzungsbilanz verloren. Verm ittels der vorbeschriebenen 80%-igen Lichtauskopplung auf nur einer Großfläche wird vielmehr eine verbesserte Lichteffizienz erreicht, weil m indestens 80% Nutzlicht ausgekoppelt werden.

Wenn im Rahmen der Erfindung die Auskoppelelemente nicht innerhalb des Volumens des Lichtleiters, sondern auf einer der Großflächen des Lichtleiters aufgebracht sind , geschieht die Auskopplung des Lichts aus dem Lichtleiter primär (eben zu mindestens 80%) in der Regel auf derjenigen Großfläche des Lichtleiters, auf der die Auskoppelelemente aufgebracht sind, oder aber auf der gegenüberliegenden Großfläche. Es ist außerdem möglich, dass Auskoppelelemente auf beiden Großflächen und zusätzlich optional im Volumen angebracht sind.

Die Auskoppelelemente weisen maximale Abmessungen von ^"Ι ΟΟμιη , bevorzugt zwischen 1 μιη und 15 μπτι , auf.

Die Auskoppelelemente zur Auskopplung von Licht an mindestens einer der Großflächen des Lichtleiters bestehen bevorzugt aus Mikrolinsen und/oder Mikroprismen und/oder diffraktiven Strukturen und/oder Strukturelementen und/oder Streuelementen m it einer maximalen Ausdehnung in ihrer größten Dimension, die kleiner als 35 Mikrometer, bevorzugt kleiner als 15 Mikrometer, ist. Im Falle von diffraktiven Strukturen kann es sich beispielsweise um ein Hologramm bzw. ein Gitter/Beugungsgitter handeln.

Die Auskoppelemente selbst können aber auch allein die äußere Form von Mikrolinsen, Mikroprismen, Streuelementen und/oder diffraktiven Strukturen aufweisen. Sie können dann insbesondere als Hohlräume ausgestaltet werden, die dann im Volumen des Lichtleiters ausgebildet sind . Die Hohlräume können luftleer sein, sind aber bevorzugt mit einem gasförmigen, flüssigem oder festem Material ausgefüllt, Das Material weist einen Brechungsindex auf, der von dem des für den Lichtleiter verwendeten Materials abweicht; bevorzugt ist er geringer. Durch die Befüllung mit Material und durch die Materialwahl kann man einen größeren Einfluss auf die Lichtleitung nehmen , als dies bei luftleeren Hohlräumen der Fall wäre. Alternativ oder ergänzend weicht auch der Haze-Wert des Materials bevorzugt von demjenigen des für den Lichtleiter verwendeten Material ab, ist bevorzugt höher. Vorteile dieser Ausgestaltungen sind höhere Effizienz bei der Lichtauskopplung.

Alternativ und technisch einfacher können die Hohlräume auch gebildet werden, wenn man den Lichtleiter aus zwei miteinander verbundenen Substratschichten bildet, die Substratschichten sind bevorzugt gleichartig . Die Verbindung kann chemisch beispielsweise durch Kleben erfolgen. Die Hohlräume sind dann als Materialaussparungen an mindestens einer der Grenzflächen der Substratschichten ausgebildet. Wenn also die Auskoppelelemente auf m indestens einer der Großflächen des Lichtleiters angebracht sind, so werden diese vorteilhaft aus einem mit einem Werkzeug strukturierten Kunststoff gebildet, dessen Struktur vermittels eines Werkzeuges 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.

Dam it können z.B. Gitterstrukturen, Mikroprismen (entweder konvex m it Kunststoffanteil auf der Oberfläche nach außen zeigend, und/oder konkav als Einprägung bzw. Aussparung innerhalb der Oberflächenschicht des strukturierten Kunststoffs) oder auch Mikrolinsen kostengünstig und mit Massenfertigungstauglichkeit umgesetzt werden.

Schließlich kann der Lichtleiter bzw. sein Substrat m indestens 40 Gewichtsprozent Polymethylmethacrylat, bevorzugt m indestens 60 Gewichtsprozent Polymethylmethacrylat, bezogen auf sein Gewicht, umfassen. Alternativ kann es sich beispielsweise um Polycarbonat (PC) handeln.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass für die Betriebsart B1 das von den Leuchtmitteln herrührende und aus dem Lichtleiter an jedem Punkt seiner Oberfläche austretende Licht in Winkeln ß > γ und/oder ß < -σ, mit 10° < γ < 80° und 10° < σ < 80°, bevorzugt γ = σ = 40° oder γ = σ = 20°, gemessen senkrecht - d.h. bei einem Winkel von ß = 0° - zur Oberfläche des Lichtleiters und in vertikaler Orientierung zur Oberfläche des Lichtleiters - mit Orientierung ist hier die Ausrichtung des Lichtleiters und dam it inhärent auch des Bildgebers gemeint, also insbesondere eine Portrait- oder Landscape-Orientierung -, wesentlich weniger von der Lichtstärke, vorzugsweise maximal 50% von der Lichtstärke aufweist, die das Licht aufweist, welches an einem solchen Punkt der Oberfläche des Lichtleiters senkrecht zu seiner Oberfläche austritt. Dadurch wird z.B. eine Verm inderung von störenden Reflektionen in der Windschutzscheibe, vor allem bei Nachtfahrten, erzielt, wenn der erfindungsgemäße Bildschirm in einem Fahrzeug eingebaut ist. Eine weitere sinnvolle Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Bildschirms besteht darin, dass in Betrachtungsrichtung vor dem Bildgeber ein weiterer Lichtleiter mit Mitteln zur Auskopplung von Licht angeordnet ist, der seitlich von Leuchtm itteln m it Licht gespeist werden kann. Die hier eingesetzten Mittel zur Auskopplung sind beispielsweise die weiter oben beschriebenen, oder aber solche wie im Stand der Technik bekannt, etwa Nanopartikel wie Titandioxid, Bariumsulfat etc. in geeigneten Größen und Mengen, die im Volumen des Lichtleiters homogen verteilt sind. Vermittels dieser Ausgestaltung kann ein eventuell noch unbeabsichtigt vorhandenes Restlicht in der Betriebsart B2 in die eigentlich vor Blicken geschützten Winkelbereiche noch derart überlagert bzw. überstrahlt werden, dass kein Kontrast mehr wahrnehmbar ist und somit keinerlei Bildwahrnehm ung aus den nicht freigegebenen Winkeln mehr möglich ist. Die Auskoppelelemente können auch hier in Form von Hohlräumen oder an Grenzflächen ausgebildet sein, die bei einer Verwendung in einem Fahrzeug beispielsweise dafür sorgen, dass nur der Beifahrer Informationen dargestellt bekommt, der Fahrer jedoch nicht, indem die Abstrahlung auf den entsprechenden Teilraum begrenzt wird.

Eine besonders vorteilhafte, stabile und für Fahrzeuge geeignete Variante eines Bildschirms umfasst ebenfalls einen weiteren, plattenförmigen Lichtleiter mit Großflächen, welcher in Betrachtungsrichtung vor dem Bildgeber angeordnet ist, welcher jedoch aus einem Glas ist, beispielsweise als eine einfache Glasplatte ausgebildet sein kann. Auch dieser weitere Lichtleiter kann seitlich von Leuchtmitteln , wie sie schon beschrieben wurden , mit Licht gespeist werden. Die Großflächen des weiteren Lichtleiters grenzen dabei an Materialien m it kleinerer Brechzahl an, d.h. an beiden Großflächen schließt ein Material m it niedrigerem Brechungsindex an. Die Materialien können verschieden sein, beispielsweise kann es sich auf der dem Bildgeber zugewandten Großfläche um eine Adhäsionsm ittelschicht, eine Kleberschicht handeln, über die der weitere Lichtleiter m it dem Bildgeber verbunden ist. Auf der anderen Großfläche kann als Medium Luft anliegen, oder ebenfalls eine Kleberschicht zur Verbindung mit einem Deckglas, in welches beispielsweise Touchscreen-Funktionen integriert sein können. Ist der weitere Lichtleiter aus Glas, so ist eine Ausbildung des weiteren Lichtleiters m it Mitteln zur Auskopplung von Licht nicht zwingend notwendig, d.h. es kann auf diese verzichtet werden. Nichtsdestoweniger lassen sich aber auch zur weiteren Verbesserung der gewünschten Effekte in dem oder auf dem weiteren Lichtleiter aus Glas Auskoppelelemente anbringen oder ausbilden, die entsprechenden optisch wirkenden Strukturen können z.B. auf den Großflächen durch Materialbearbeitung erzeugt werden, beispielsweise in diese hineingeätzt werden, oder durch Anbringung einer entsprechenden Lackschicht erzeugt werden, um nur zwei Beispiele zu nennen.

Die entsprechenden Leuchtm ittel sind zur Abstrahlung farbigen oder weißen Lichts ausgebildet. Dabei können die Leuchtm ittel Licht in einer Farbe abstrahlen, welche im von dem transmissiven Bildgeber dargestellten Bild nicht vorkommt. Alternativ ist es möglich, dass die Leuchtmittel Licht in einer Farbe abstrahlen, welche im von dem transmissiven Bildgeber dargestellten Bild vorkommt bzw. im Farbspektrum nahe an einer solchen Farbe liegt. Schließlich ist es denkbar, dass die Leuchtmittel Licht in einer Farbe abstrahlen, die in etwa der Komplementärfarbe einer Farbe, welche im von dem transmissiven Bildgeber dargestellten Bild vorkommt, entspricht.

Mit„farbigem Licht" ist insbesondere sichtbares Licht gemeint, welches nicht weiß ist, also z.B. Licht in den Farben rot, grün, blau, türkis, gelb, cyan, magenta oder gelb. Ferner kann dieses Licht wahlweise in verschiedenen Helligkeitsstufen abgestrahlt werden. Außerdem ist es möglich, dass die Farbigkeit des von den Leuchtmitteln ausgehenden Lichtes auch zeitlich moduliert wird, etwa in Farbe und/oder Helligkeit. Darüber hinaus können die Leuchtmittel auch mit verschiedenen einzelnen Leuchtmitteln umgesetzt werden, etwa RGB-LEDs in LED-Zeilen, die gleichzeitig oder zeitlich versetzt und/oder räumlich versetzt jeweils Licht unterschiedlicher Farben und/oder unterschiedlicher Helligkeit abstrahlen.

Ferner ist es möglich, dass der besagte eingeschränkte Winkelbereich symmetrisch oder asymmetrisch um die Flächennormale des Bildgebers ausgebildet ist. Dies ist insbesondere bei Anwendungen im Fahrzeug hilfreich, etwa wenn der Bildschirm als sogenanntes Center- Information-Display im Armaturenbrett etwa in der Mitte zwischen Fahrer und Beifahrer angeordnet ist. Dann muss der in der Betriebsart zwei ausschließlich für den Beifahrer freigegebene, eingeschränkte Winkelbereich für die Sicht asymmetrisch gestaltet, also auf den Beifahrer gerichtet, sein. Die Hintergrundbeleuchtung kann beispielweise bestehen 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 Optical Lighting Film™ von 3M™ oder Prismenrastern, und / oder Privacyfiltern, z.B. von 3M™.

Entsprechend kann also die Hintergrundbeleuchtung grundsätzlich aufgebaut sein wie ein Backlight, beispielsweise ein Side-Iight, Edgelight, Direct LED Backlight, edge LED Backlight, OLED oder ein anderer Flächenstrahler, auf welches z.B. mindestens ein permanenter Privacy- Filter (mit Mikrolamellen) aufgebracht ist. Andere Varianten sehen den Einsatz von sogenannten„Directed Backlights", also gerichteten Hintergrundbeleuchtungen, vor.

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.

Besonders vorteilhaft findet der erfindungsgemäße Bildschirm 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. Ein erfindungsgemäßer Bildschirm 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.

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.

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.

Im Rahmen der Erfindung liegt auch eine Beleuchtungseinrichtung für einen Bildschirm , wie er vorangehend beschrieben wurde. Sie unterscheidet sich von dem Bildschirm dadurch, dass auf den Bildgeber verzichtet wird.

Grundsätzlich bleibt die Leistungsfähigkeit der Erfindung erhalten, wenn die vorbeschriebenen Parameter in bestimmten Grenzen variiert werden.

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. Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird im Folgenden an Hand von Zeichnungen, die auch erfindungswesentliche Merkmale zeigen, näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Prinzipskizze zur Auskopplung von Licht, das seitlich in einen Lichtleiter eingekoppelt wird, aus der unteren Großfläche des Lichtleiters, auf welcher sich die Auskoppelemente befinden, wobei das Licht an der oberen Großfläche den Lichtleiter verlässt,

Fig. 2 eine Prinzipskizze zur Auskopplung von Licht, das seitlich in einen Lichtleiter eingekoppelt wird, aus der oberen Großfläche des Lichtleiters, auf welcher sich die Auskoppelemente befinden, wobei das Licht an der oberen Großfläche den Lichtleiter verlässt,

Fig. 3 eine Prinzipskizze zum Durchgang von Licht, das aus einer Hintergrundbeleuchtung herrührt, durch einen Lichtleiter,

Fig. 4 eine Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Bildschirms im Modus B1 für einen freien

Sichtmodus,

Fig. 5 eine Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Bildschirms im Modus B2 für einen eingeschränkten Sichtmodus,

Fig. 6 eine schematische Darstellung zur Definition der vertikalen Richtung des zu messenden

Winkels ß,

Fig. 7 ein Diagramm zur relativen Helligkeit des aus dem Lichtleiter ausgekoppelten Lichtes, gemessen in vertikaler Richtung, sowie

Fig. 8 eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Bildschirms, bei welchem in

Betrachtungsrichtung vor dem Bildgeber ein weiterer Lichtleiter mit Mitteln zur

Auskopplung von Licht angeordnet ist, der seitlich von Leuchtmitteln mit Licht gespeist werden kann.

Die Zeichnungen sind nicht maßstabsgetreu und geben lediglich Prinzipdarstellungen wieder.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

In Fig. 1 ist eine Prinzipskizze zur Auskopplung von Licht, das seitlich von Leuchtmitteln 4 in einen Lichtleiter 3 eingekoppelt wird, aus der unteren Großfläche des Lichtleiters 3, auf welcher sich die Auskoppelemente 6 befinden, dargestellt. In der horizontalen Richtung wird hier das Licht in einen großen Winkel aus der oberen Großfläche des Lichtleiters 3 ausgekoppelt. Der Ort der Auskoppelelemente 6 ist durch die Zahl 6 angedeutet, jedoch sind die eigentlichen Auskoppelelemente 6 hier nicht eingezeichnet, weil sie mikroskopisch klein sein müssen. Es wird also Licht von den Leuchtmitteln 4, z.B. von LEDs, seitlich in den Lichtleiter 3 eingekoppelt. Auf Grund von Totalreflexion werden Strahlen des eingekoppelten Lichts (fett gezeichnete Strahlen) an der Außenwand wieder zurück in den Lichtleiter 3 geworfen, bis sie schließlich (ggf. zum wiederholten Mal) auf ein Auskoppelelement 6 zur gewünschten Auskopplung treffen. Die Auskopplung ist durch die dünnen Strahlen stilisiert. Die Darstellung in Fig. 1 ist zur besseren Erkennbarkeit stark stilisiert; in der Realität wird eine sehr große Vielzahl an Strahlengängen im Lichtleiter 3 umgesetzt.

Fig. 2 zeigt eine Prinzipskizze zur Auskopplung von Licht, das seitlich von Leuchtmitteln 4 in einen Lichtleiter 3 eingekoppelt wird, aus der oberen Großfläche des Lichtleiters 3, auf welcher sich die Auskoppelemente 6 befinden. Das Licht verlässt den Lichtleiter 3 hier auch durch die obere Großfläche. Es gelten hier sinngemäß die Ausführungen zu Fig. 1 .

Technisch verschieden ist hier lediglich die Lage und ggf. die Ausgestaltung der Auskoppelelemente 6, die nun auf der Oberseite des Lichtleiters 3 liegen und somit das Licht direkt nach oben auskoppeln, ohne dass es zum Verlassen des Lichtleiters 3, wie demgegenüber in Fig. 1 gezeigt, erst den Lichtleiter 3 noch einmal quer passieren müsste.

Fig. 3 zeigt eine Prinzipskizze zum Durchgang von Licht, das aus einer Hintergrundbeleuchtung 2 herrührt, durch einen Lichtleiter 3, und zwar durch die beiden Großflächen des Lichtleiters 3 bzw. quer durch dessen Volumen. Die Auskoppelemente 6 spielen dabei eine im Wesentlichen vernachlässigbare Rolle, da das Licht aus der Hintergrundbeleuchtung 2 herrührt, d.h. nicht seitlich durch eine Schmalseite von Leuchtmitteln 4 in den Lichtleiter 3 eingekoppelt wird und daher nicht bzw. kaum durch Totalreflexion im Lichtleiter 3 hin und her gelenkt wird. Insofern sind die Auskoppelemente 6 hier gar nicht mit eingezeichnet, weil deren Wirkung vernachlässigbar ist.

In Fig. 4 ist eine Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Bildschirms in der Betriebsart B1 für einen freien Sichtmodus dargestellt.

Dieser Bildschirm 1 umfasst

eine flächenartig ausgedehnte Hintergrundbeleuchtung 2, die Licht in einen eingeschränkten Winkelbereich abstrahlt, (als eingeschränkter Winkelbereich ist hier z.B. ein Winkelbereich von +/-30 Grad nach links und rechts zur Flächennormale der Hintergrundbeleuchtung 2 gemeint; kleine Lichtmengen von weniger als 3 bis 5% Peak-Helligkeit können ggf. bei der Definition des eingeschränkten Winkelbereichs außer Betracht bleiben),

- einen in Betrachtungsrichtung vor der Hintergrundbeleuchtung 2 angeordneten transmissiven Bildgeber 5,

einen zwischen dem Bildgeber 5 und der Hintergrundbeleuchtung 2 gelegenen, plattenförmigen Lichtleiter 3, welcher aus einem transparenten, thermoplastischen oder thermoelastischen Kunststoff oder aus Glas besteht, und welcher auf mindestens einer der Großflächen und/oder innerhalb seines Volumens zeichnerisch nicht dargestellte Auskoppelelemente 6 aufweist,

wobei

seitlich an Schmalseiten des Lichtleiters 3 Leuchtm ittel 4 angeordnet sind, (bevorzugt an einer oder beiden Langseiten des Lichtleiters 3) ,

der Lichtleiter 3 für das von der Hintergrundbeleuchtung 2 ausgehende Licht zu mindestens 70%, bevorzugt zu mindestens 85% transparent ist,

die (zeichnerisch nicht dargestellten) Auskoppelelemente 6 in ihrer Anzahl pro Fläche und in ihrer Ausdehnung derart gewählt sind, dass der Lichtleiter 3 auf mindestens 80% seiner Fläche einen durchschnittlichen Haze-Wert kleiner als 7% aufweist, bevorzugt kleiner als 2%, besonders bevorzugt kleiner als 1 %, gemessen gemäß ASTM D1003, wodurch das von der Hintergrundbeleuchtung 2 m indestens in der Betriebsart B2 in einen eingeschränkten Winkelbereich abgestrahlte Licht beim Durchgang durch den Lichtleiter 3 lediglich geringfügig gestreut wird, wie es auch zu Fig. 3 erläutert wurde,

wobei ferner die Auskoppelelemente 6 derart auf m indestens einer der Großflächen und/oder innerhalb des Volumens des Lichtleiters 3 verteilt sind, dass die Auskopplung des von den Leuchtm itteln 4 herrührenden Lichtes aus dem Lichtleiter 3 zu mindestens 80% auf einer der Großflächen des Lichtleiters 3 nach oben in Richtung des Bildgebers 5 durchgeführt wird (dies ist in Fig. 4 dadurch stilisiert, dass die dünnen Lichtpfeile, welche das nach oben ausgekoppelte Licht verkörpern, lediglich in eine Richtung zeigen ; bevorzugt wird sogar mehr als 90% des Lichtes auf nur einer Großfläche ausgekoppelt, wodurch die Lichtausbeute und Effizienz der Anordnung wesentlich verstärkt wird gegenüber dem Stand der Technik) , und

wobei in der Betriebsart B1 m indestens die Leuchtmittel 4 eingeschaltet sind.

Es ist dabei möglich, dass für die Betriebsart B1 die Hintergrundbeleuchtung 2 ein- oder ausgeschaltet ist. In Fig. 4 ist die Hintergrundbeleuchtung 2 beispielhaft ausgeschaltet. Ist ein besonders heller Modus für die Frontansicht gewünscht, dann kann in der Betriebsart B1 die Hintergrundbeleuchtung 2 gleichfalls eingeschaltet sein, was zeichnerisch nicht dargestellt ist.

Die Fig. 5 zeigt nun eine Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Bildschirms 1 in der Betriebsart B2 für einen eingeschränkten Sichtmodus, wobei nunmehr die Hintergrundbeleuchtung 2 ein- und die Leuchtm ittel 4 ausgeschaltet sind.

Das von der Hintergrundbeleuchtung 2 lediglich in einen eingeschränkten Winkel abgestrahlte Licht, in der Zeichnung Fig. 5 von den dicken Pfeilen repräsentiert, durchdringt dann im Wesentlichen ohne Streuung oder Ablenkung den Lichtleiter 3, wie auch zu Fig. 3 beschrieben, und beleuchtet anschließend den Bildgeber 5 aufgrund seiner Winkeleinschränkung derart, dass dieser im Wesentlichen nur aus einem eingeschränkten Winkelbereich wahrgenommen werden kann. Die Einschränkung des Winkelbereichs kann horizontal und / oder vertikal gelten. Zum Merkmal, dass die Auskoppelelemente 6 derart auf mindestens einer der Großflächen und/oder innerhalb des Volumens des Lichtleiters 3 verteilt sind, dass die Auskopplung des von den Leuchtmitteln 4 herrührenden Lichtes aus dem Lichtleiter zu mindestens 80% auf einer der Großflächen des Lichtleiters 3 durchgeführt wird, ist Folgendes anzumerken: Im Stand der Technik, etwa bei der Nutzung von Nanopartikeln wie z.B. Titandioxid oder Polymerisat im Lichtleitervolumen, wird das Licht ungefähr zur Hälfte auf beiden Großflächen ausgekoppelt. Dies soll in der Erfindung gerade nicht umgesetzt werden, denn das Licht, was im Stand der Technik zur Hintergrundbeleuchtung 2 abgestrahlt wird, kann kaum auf den Bildgeber 5 zurückgesandt werden und geht in der Nutzungsbilanz weitestgehend verloren. Wenn die Auskoppelelemente 6 nicht innerhalb des Volumens des Lichtleiters 3, sondern auf einer der Großflächen des Lichtleiters 3 aufgebracht sind, geschieht die Auskopplung des Lichts aus dem Lichtleiter 3 primär (eben zu mindestens 80%) in der Regel auf derjenigen Großfläche des Lichtleiters 3, die zum Bildgeber 5 gewandt ist. Dies gilt auch im Falle der im Volumen des Lichtleiters 3 verteilten Auskoppelelemente 6.

Die Auskoppelelemente 6 weisen maximale Abmessungen von 100 μιτι, bevorzugt zwischen 1 μιη und 15 μιτι, auf. Typischerweise variieren die Auskoppelelemente 6 in ihrer Anzahl pro Fläche über die Oberfläche des Lichtleiters 3, um die gewünschten Auskoppeleigenschaften, wie z.B. Homogenität, zu erreichen.

Die Auskoppelelemente 6 zur Auskopplung von Licht an mindestens einer der Großflächen des Lichtleiters 3 bestehen bevorzugt aus Mikrolinsen und/oder Mikroprismen und/oder diffraktiven Strukturen und/oder Strukturelementen mit einer maximalen Ausdehnung in ihrer größten Dimension, die kleiner als 35 μιτι , bevorzugt kleiner als 15 μιτι, ist.

Wenn also die Auskoppelelemente 6 auf mindestens einer der Großflächen des Lichtleiters 3 angebracht sind, so werden diese vorteilhaft aus einem mit einem Werkzeug strukturierten Kunststoff gebildet, dessen Struktur vermittels eines Werkzeuges 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. Weitere Möglichkeiten der Herstellung sind beispielsweise Spritzguss, warmes Prägen und Lithographie. Schließlich kann der Lichtleiter 3 bzw. sein Substrat mindestens 40 Gewichtsprozent Polymethylmethacrylat, bevorzugt mindestens 60 Gewichtsprozent Polymethylmethacrylat, bezogen auf sein Gewicht, umfassen. Alternativ kann es sich beispielsweise um Polycarbonat (PC) handeln.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass für die Betriebsart B1 das von den Leuchtmitteln 4 herrührende und aus dem Lichtleiter 3 an jedem Punkt seiner Oberfläche austretende Licht in Winkeln ß > 40° und/oder ß < -40° - bevorzugt sogar in Winkeln ß > 20° und ß < -20° -, gemessen senkrecht zur Oberfläche des Lichtleiters 3 und in vertikaler Orientierung zur Oberfläche des Lichtleiters 3 (mit Orientierung ist hier die Ausrichtung des Lichtleiters 3 und damit inhärent auch des Bildgebers 5 gemeint, also insbesondere eine Portrait- oder Landscape-Orientierung), maximal 50% von der Lichtstärke aufweist, die das Licht aufweist, welches von einem solchen Punkt der Oberfläche des Lichtleiters 3 senkrecht zu seiner Oberfläche austritt. Dadurch wird z.B. eine Verminderung von störenden Reflektionen in der Windschutzscheibe, vor allem bei Nachtfahrten, erzielt, wenn der erfindungsgemäße Bildschirm in einem Fahrzeug eingebaut ist.

Diesbezüglich zeigt Fig. 6 eine schematische Darstellung zur Definition der vertikalen Richtung des zu messenden Winkels ß, wobei der Lichtleiter 3 (wie auch der nicht dargestellte Bildgeber 5) im Landscape-Modus angeordnet ist, d.h. die Langseiten befinden sich oben und unten. Die Strichpunktlinie stilisiert eine senkrecht auf der Oberfläche des Lichtleiters 3 stehende Richtung, zu der in vertikaler Ausrichtung bzw. Ebene, hier durch den mit„V" beschrifteten Doppelpfeil gekennzeichnet, der Winkel ß gemessen wird. Schließlich ist in Fig. 7 ein beispielhaftes Diagramm zur relativen Helligkeit des aus dem Lichtleiter 3 ausgekoppelten Lichtes, gemessen in vertikaler Richtung, dargestellt. Die Abszisse repräsentiert den Winkel ß und die Ordinate eine relative Leuchtdichte, welche in Richtung vertikal jeweils unter dem entsprechenden Winkel Winkels ß gemessen wurde. Klar zu erkennen ist, dass wie oben beschrieben für die Betriebsart B1 das von den Leuchtmitteln 4 herrührende und aus dem Lichtleiter 3 an dem hier gewählten Messpunkt seiner Oberfläche austretende Licht in Winkeln ß >40 Grad und/oder ß < -40 Grad, maximal 50% (hier ca. sogar weniger als 25%) von der Lichtstärke aufweist, die das Licht aufweist, welches von dem gewählten Punkt der Oberfläche des Lichtleiters 3 senkrecht zu seiner Oberfläche austritt. Eine weitere sinnvolle Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Bildschirm 1 besteht, wie in Fig. 8 gezeigt, darin, dass in Betrachtungsrichtung vor dem Bildgeber 5 ein weiterer Lichtleiter 5a mit Mitteln zur Auskopplung von Licht angeordnet ist, der seitlich von Leuchtmitteln 4a mit Licht gespeist werden kann. Die hier eingesetzten Mittel zur Auskopplung sind beispielsweise die weiter oben für den Lichtleiter 3 beschriebenen. Vermittels dieser Ausgestaltung kann ein eventuell noch unbeabsichtigt vorhandenes Restlicht in der Betriebsart B2 in die eigentlich vor Blicken geschützten Winkelbereiche noch derart überlagert bzw. überstrahlt werden - siehe in Fig. 8 die schmalen schrägen Pfeile 7 -, dass kein Kontrast mehr wahrnehmbar ist und somit keinerlei Bildwahrnehmung aus den nicht freigegebenen Winkeln mehr möglich ist.

Die entsprechenden Leuchtmittel 4a sind zur Abstrahlung farbigen oder weißen Lichts ausgebildet. Dabei können die Leuchtmittel 4a Licht in einer Farbe abstrahlen, welche im von dem transmissiven Bildgeber 5 dargestellten Bild nicht vorkommt. Alternativ ist es möglich, dass die Leuchtmittel 4a Licht in einer Farbe abstrahlen, welche im von dem transmissiven Bildgeber 5 dargestellten Bild vorkommt bzw. im Farbspektrum nahe an einer solchen Farbe liegt. Schließlich ist es denkbar, dass die Leuchtmittel 4a Licht in einer Farbe abstrahlen, die in etwa der Komplementärfarbe einer Farbe, welche im von dem transmissiven Bildgeber 5 dargestellten Bild vorkommt, entspricht. Mit „farbigem Licht" ist insbesondere sichtbares Licht gemeint, welches nicht weiß ist, also z.B. Licht in den Farben rot, grün, blau, türkis, gelb, cyan, magenta oder gelb.

Ferner kann dieses Licht wahlweise in verschiedenen Helligkeitsstufen abgestrahlt werden. Außerdem ist es möglich, dass die Farbigkeit des von den Leuchtmitteln 4a ausgehenden Lichtes auch zeitlich moduliert wird, etwa in Farbe und / oder Helligkeit. Darüber hinaus können die Leuchtmittel auch mit verschiedenen einzelnen Leuchtmitteln 4a umgesetzt werden, etwa RGB-LEDs in LED-Zeilen, die gleichzeitig oder zeitlich versetzt und / oder räumlich versetzt jeweils Licht unterschiedlicher Farben und / oder unterschiedlicher Helligkeit abstrahlen. Der Lichtleiter 5a kann, insbesondere wenn er ähnliche Auskoppelelemente 6 wie für den Lichtleiter 3 beschrieben in geeigneter Weise nutzt, auch Licht nur in eine ausgewählte Richtung, beispielsweise nach links oder rechts, aber nahezu nicht bzw. vernachlässigbar senkrecht zu seiner Oberfläche auskoppeln. Dies hat den Vorteil, dass der Bildkontrast für die frontal in der Betriebsart B2 auf den Bildschirm schauenden Person nahezu oder nicht vermindert wird, während der Sichtschutzeffekt zur Seite hin wie vorstehend beschrieben deutlich verbessert wird.

Ferner ist es möglich, dass der besagte eingeschränkte Winkelbereich symmetrisch oder asymmetrisch um die Flächennormale des Bildgebers 5 ausgebildet ist. Dies ist insbesondere bei Anwendungen im Fahrzeug hilfreich, etwa wenn der Bildschirm 1 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 Hintergrundbeleuchtung 2 kann beispielweise bestehen aus

einem flächigen Strahler, vorzugsweise einem Lichtleiter m it seitlich oder auf der Rückseite angeordneten Leuchtm itteln, z.B. LEDs,

- zwei im rechten Winkel gekreuzte, in den flächigen Strahler integrierte und / oder davor angeordnete Lichtkollimatoren, wie etwa Optical Lighting Film™ von 3M™ oder Prismenrastern, sowie mindestens einem davor angeordneten Privacyfilter, z.B. von 3M™.

Der Einsatz einer gerichteten Hintergrundbeleuchtung 2, also eines „directed backlights" ist ebenso möglich.

Besonders vorteilhaft findet der erfindungsgemäße Bildschirm 1 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. der Fall, wenn der Beifahrer sich Unterhaltungsinhalte anschaut, die den Fahrer ablenken könnten.

In allen vorgenannten Ausgestaltungen können die besagten Leuchtm ittel 4 bzw. 4a LEDs bzw. LED-Zeilen oder Laserdioden sein. Andere Varianten sind denkbar und liegen im Rahmen der Erfindung.

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 m it unterschiedlicher Größe ein Bild sehen sollen, während der Seiteneinblick stark oder komplett eingeschränkt bleiben soll. Für POS-Zahlterm inals sind hingegen auf Grund von Sicherheitsbestimmungen oftmals Sichteinschränkungen im Modus B2 sowohl in horizontaler als in vertikaler Richtung notwendig.

Der vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Bildschirm löst die gestellte Aufgabe : Er erlaubt praktisch gut umsetzbare Lösungen, um eine sichere Darstellung von Informationen durch einen wahlweise eingeschränkten Betrachtungswinkel zu realisieren, während in einer weiteren Betriebsart eine freie, im Betrachtungswinkel uneingeschränkte, Sicht möglich ist. Die Erfindung ist mit einfachen Mitteln preisgünstig realisierbar. In beiden Betriebsarten ist die native Auflösung der verwendeten Bildwiedergabeeinrichtung nutzbar. Außerdem wird nur ein geringer Lichtverlust durch die Lösung eingeführt. Die vorangehend beschriebene Erfindung kann vorteilhaft überall da angewendet werden, wo vertrauliche Daten angezeigt und/oder eingegeben werden, wie etwa bei der PIN-Eingabe oder zur Datenanzeige an Geldautomaten oder Zahlungsterminals oder zur Passworteingabe oder beim Lesen von Emails auf mobilen Geräten. Die Erfindung kann -wie weiter oben beschrieben- auch im PKW angewendet werden.

Claims

Patentansprüche

1. Bildschirm (1 ), der in mindestens zwei Betriebsarten B1 für einen freien Sichtmodus und B2 für einen eingeschränkten Sichtmodus betrieben werden kann, umfassend

eine flächenartig ausgedehnte Hintergrundbeleuchtung (2), die Licht in einen eingeschränkten Winkelbereich abstrahlt,

einen in Betrachtungsrichtung vor der Hintergrundbeleuchtung (2) angeordneten transmissiven Bildgeber (5),

einen zwischen dem Bildgeber (5) und der Hintergrundbeleuchtung (2) gelegenen, plattenförmigen Lichtleiter (3), welcher aus einem transparenten, thermoplastischen oder thermoelastischen Kunststoff oder aus Glas besteht, und welcher auf mindestens einer der Großflächen und/oder innerhalb seines Volumens Auskoppelelemente (6) aufweist, wobei

seitlich an Schmalseiten des Lichtleiters (3) Leuchtmittel (4) angeordnet sind, der Lichtleiter (3) für das von der Hintergrundbeleuchtung (2) ausgehende Licht zu mindestens 70% transparent ist,

die Auskoppelelemente (6) in ihrer Anzahl pro Fläche und in ihrer Ausdehnung derart gewählt sind, dass der Lichtleiter (3) auf mindestens 80% seiner Fläche einen durchschnittlichen Haze-Wert kleiner als 7% aufweist, bevorzugt kleiner als 2%, besonders bevorzugt kleiner als 1 %, gemessen gemäß ASTM D1003, wodurch das von der Hintergrundbeleuchtung (2) mindestens in der Betriebsart B2 in einen eingeschränkten Winkelbereich abgestrahlte Licht beim Durchgang durch den Lichtleiter (3) lediglich geringfügig gestreut wird,

wobei ferner die Auskoppelelemente (6) derart auf mindestens einer der Großflächen und / oder innerhalb des Volumens des Lichtleiters (3) verteilt sind, dass die Auskopplung des von den Leuchtmitteln (4) herrührenden Lichtes aus dem Lichtleiter zu mindestens 80% auf einer der Großflächen des Lichtleiters (3) in Richtung des Bildgebers (5) durchgeführt wird, und

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.

2. Bildschirm (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Betrachtungsrichtung vor dem Bildgeber (5) ein weiterer Lichtleiter (5a) mit Mitteln zur Auskopplung von Licht angeordnet ist, der seitlich von Leuchtmitteln (4a) mit Licht gespeist werden kann, wobei der weitere Lichtleiter (5a) bevorzugt mit Auskoppelelementen (6) ausgebildet ist.

3. Bildschirm (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der besagte eingeschränkte Winkelbereich sym metrisch oder asymmetrisch um die Flächennormale des Bildgebers (5) ausgebildet ist, bevorzugt in horizontaler Richtung.

4. Bildschirm (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberseite des Bildgebers (5) und / oder auf mindestens einer der Großflächen des Lichtleiters (3) und/oder des Lichtleiters (5a) , wenn vorhanden, Mittel zur Reflexm inderung, beispielsweise eine Antiglare- und/oder eine Antireflexbeschichtung, angeordnet sind.

5. Bildschirm (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskoppelelemente (6) maximale Abmessungen von 100 μιτι , bevorzugt zwischen 1 μιη und 15 μιη aufweisen.

6. Bildschirm (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskoppelelemente (6) aus Mikrolinsen und / oder Mikroprismen und / oder diffraktiven Strukturen und / oder Strukturelementen und/oder Streuelementen bestehen.

7. Bildschirm (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit innerhalb des Volumens des Lichtleiters (3) ausgebildeten Auskoppelelementen, dadurch gekennzeichnet, dass die

Auskoppelelemente als Hohlräume ausgebildet sind, welche bevorzugt die äußere Form von Mikrolinsen, Mikroprismen oder diffraktiven Strukturen aufweisen.

8. Bildschirm (1 ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlräume mit einem gasförmigen, flüssigen oder einem festen Material ausgefüllt sind, wobei das Material einen Brechungsindex aufweist, welcher von dem des für den Lichtleiter (3) verwendeten Materials abweicht, bevorzugt geringer ist, oder dass die Hohlräume luftleer sind.

9. Bildschirm (1 ) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlräume m it einem gasförmigen, flüssigen oder einem festen Material ausgefüllt sind, wobei das

Material einen Haze-Wert aufweist, welcher von dem des für den Lichtleiter (3) verwendeten Materials abweicht, bevorzugt höher ist.

10. Bildschirm (1 ) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (3) aus zwei m iteinander 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 oder diffraktiven Strukturen aufweisend, ausgebildet sind .

1 1 . Bildschirm (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskoppelelemente (6) , wenn diese auf mindestens einer der Großflächen oder Grenzflächen des Lichtleiters (3) angebracht sind , aus einem m it einem Werkzeug, vorzugsweise mechanisch , lithographisch, drucktechnisch oder materialauftragend, materialabtragend, -umwandelnd oder -auflösend, strukturierten Kunststoff gebildet sind.

12. Bildschirm (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Betriebsart B1 das von den Leuchtmitteln (4) herrührende und aus dem Lichtleiter (3) an jedem Punkt seiner Oberfläche austretende Licht in Winkeln ß > γ und/oder ß < -σ, mit 10° < γ < 80° und 10° < σ < 80°, bevorzugt γ = σ = 40°, gemessen senkrecht zur

Oberfläche des Lichtleiters (3) und in vertikaler Orientierung zur Oberfläche des Lichtleiters (3) , vorzugsweise maximal 50% von der Lichtstärke aufweist, die das Licht aufweist, welches von einem solchen Punkt der Oberfläche des Lichtleiters (3) senkrecht zu seiner Oberfläche austritt.

13. Bildschirm (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hintergrundbeleuchtung (2) besteht aus

einem flächigen Strahler, vorzugsweise einem Lichtleiter m it seitlich oder auf der Rückseite angeordneten Leuchtm itteln,

- m indestens einem in den flächigen Strahler integrierten und/oder davor angeordneten Lichtkollimator.

14. Bildschirm (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Betrachtungsrichtung vor dem Bildgeber (5) ein weiterer, plattenförmiger Lichtleiter (5a) mit Großflächen angeordnet ist, der seitlich von Leuchtm itteln (4a) m it Licht gespeist werden kann, wobei der weitere Lichtleiter (5a) aus Glas ist, wobei die Großflächen an Materialien m it kleinerer Brechzahl angrenzen, und wobei der weitere Lichtleiter (5a) bevorzugt m it Auskoppelelementen (6) ausgebildet ist.

15. Beleuchtungseinrichtung für einen Bildschirm (1 ) , der in mindestens zwei Betriebsarten B1 für einen freien Sichtmodus und B2 für einen eingeschränkten Sichtmodus betrieben werden kann, umfassend

eine flächenartig ausgedehnte Hintergrundbeleuchtung (2) , die Licht in einen eingeschränkten Winkelbereich abstrahlt,

- einen in einer Betrachtungsrichtung vor der Hintergrundbeleuchtung (2) gelegenen, plattenförmigen Lichtleiter (3) , welcher aus einem transparenten, thermoplastischen oder thermoelastischen Kunststoff oder aus Glas besteht, und welcher auf m indestens einer der Großflächen und/oder innerhalb seines Volumens Auskoppelelemente (6) aufweist, wobei seitlich an Schmalseiten des Lichtleiters (3) Leuchtmittel (4) angeordnet sind, der Lichtleiter (3) für das von der Hintergrundbeleuchtung (2) ausgehende Licht zu mindestens 70% transparent ist,

wobei ferner die Auskoppelelemente (6) derart auf mindestens einer der Großflächen und/oder innerhalb des Volumens des Lichtleiters (3) verteilt sind, dass die Auskopplung des von den Leuchtmitteln (4) herrührenden Lichtes aus dem Lichtleiter zu mindestens 80% auf einer der Großflächen des Lichtleiters (3) durchgeführt wird, und

16. Verwendung eines Bildschirms (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 in einem Fahrzeug zur wahlweisen Darstellung von Bildinhalten lediglich für den Beifahrer in der Betriebsart B2 und gleichzeitig für den Fahrer und den Beifahrer in der Betriebsart B1 .