EP4330597A1 - Bildschirm für einen freien und einen eingeschränkten sichtmodus - Google Patents

Bildschirm für einen freien und einen eingeschränkten sichtmodus

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Publication number
EP4330597A1
EP4330597A1 EP22723034.9A EP22723034A EP4330597A1 EP 4330597 A1 EP4330597 A1 EP 4330597A1 EP 22723034 A EP22723034 A EP 22723034A EP 4330597 A1 EP4330597 A1 EP 4330597A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
light
mode
light guide
operating mode
screen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22723034.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
André HEBER
Markus Klippstein
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SiOptica GmbH
Original Assignee
SiOptica GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SiOptica GmbH filed Critical SiOptica GmbH
Publication of EP4330597A1 publication Critical patent/EP4330597A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0035—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/1323—Arrangements for providing a switchable viewing angle
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1347—Arrangement of liquid crystal layers or cells in which the final condition of one light beam is achieved by the addition of the effects of two or more layers or cells
    • G02F1/13471—Arrangement of liquid crystal layers or cells in which the final condition of one light beam is achieved by the addition of the effects of two or more layers or cells in which all the liquid crystal cells or layers remain transparent, e.g. FLC, ECB, DAP, HAN, TN, STN, SBE-LC cells

Definitions

  • US Pat. No. 5,956,107 A discloses a switchable light source with which a screen can be operated in a number of modes.
  • the disadvantage here is that all light decoupling is based on scattering and therefore only low efficiency and non- optimal light direction effects can be achieved. In particular, the achievement of a focused cone of light is not disclosed in detail.
  • CN 107734118 A describes a screen that uses two background lights to make the viewing angle of a screen controllable.
  • the upper of the two backlights should emit focused light.
  • a lattice with opaque and transparent sections is mentioned in particular as a configuration for this.
  • the same presumably means that the light from the second backlight, which has to penetrate the first in the direction of an LCD panel, is also focused and the public viewing mode, which is actually intended for a wide viewing angle, suffers a significant narrowing of the angle.
  • US 2007/030240 A1 describes an optical element for controlling the light propagation direction of light originating from a backlight.
  • This optical element requires, for example, liquid crystals in the form of PDLCs, which is expensive on the one hand and critical to safety, particularly for end customer applications, since PDLC liquid crystals generally require voltages in excess of 60V for their circuitry.
  • CN 1987606 A in turn describes a screen that uses two backlights to make the viewing angle of a screen controllable.
  • a "first light plate” is used, which must be wedge-shaped in order to enable the intended focused light output. Precise details for achieving the focused light extraction with the appropriate Winkelbe conditions are not disclosed.
  • US 2018/0267344 A1 describes a structure with two flat lighting modules.
  • the light from the lighting module located at the back in the viewing direction is focused by a separate structure. After focusing, the light still has to pass through the front lighting module, which has scattering elements. Thus, strong light focusing for privacy protection cannot be optimally implemented.
  • US 2007/0008456 A1 discloses the division of a light emission angle into at least 3 areas, two areas of which are generally exposed to light. It follows that a privacy screen in which a so illuminated display is used, cannot be viewed from just one direction.
  • WO 2015/121398 A1 by the applicant describes a screen of the type described initially.
  • scattering particles are present in the volume of the corresponding light guide, which is essential for switching the operating mode.
  • the scattering particles selected there made of a polymer usually have the disadvantage that light is coupled out from both large areas, which means that about half of the useful light is emitted in the wrong direction, namely towards the background lighting, and not in sufficient light there due to the structure Scope can be recycled.
  • the scattering particles made of polymer that are distributed in the volume of the light guide can, under certain circumstances, especially at higher concentrations, lead to scattering effects that reduce the visual protection effect in the protected operating mode.
  • US2020/012129 A1 discloses a lighting device and a screen that describe two lights for switching between a narrow and a wide viewing mode.
  • one of the light guides is formed with fibers.
  • the scattering decoupling structure of a light conductor is limited to certain strips in the projection direction. This is disadvantageous for homogeneous image illumination and usually also causes unwanted moiré effects in the structure, for example in interaction with the pixel columns or rows of an LCD panel above.
  • the aforementioned methods and arrangements usually have the disadvantage that they significantly reduce the brightness of the basic screen and/or require an active, or at least a special, optical element for mode switching and/or a complex and require expensive manufacturing and/or reduce the resolution in free-to-view mode.
  • a screen that can be operated in at least two operating modes B1 for a free view mode and B2 for a restricted view mode.
  • Such a screen comprises a transmissive image display device, which modulates light incident on it to display image content, and which can be operated in the first operating mode B1 for the free view mode and in the second operating mode B2 for the restricted view mode, the image display device being an LCD panel is.
  • An illumination device is arranged behind the transmissive image display device in the viewing direction of an observer onto the screen, which can be operated in the at least two operating modes B1 for the free view mode and B2 for the restricted view mode, with the illumination device in the first operating mode B1 emits light in a non-restricted viewing angle range and in the second operating mode B2 light in a contrast restricted viewing angle range.
  • the image display device can be configured in two ways.
  • the image display device comprises either an LCD panel with two liquid crystal layers, one of which is used to modulate the light in order to enable the display of the image content, and the other of which is used to define the viewing angle range in the first operating mode B1 for to switch the free view mode large and to restrict in the second operating mode B2 for the restricted view mode.
  • the corresponding arrangement is preferably designed as a module and also includes a polarization filter behind the rear liquid crystal layer, between the two and in front of the front liquid crystal layer.
  • liquid crystal layer which is used to switch the viewing angle range in the first operating mode B1 for an unobstructed viewing mode and in the second operating mode B2 for a restricted viewing mode dus to restrict, is in the viewing direction of an observer in front of the other liquid crystal layer and switches the viewing angle range through different polarization for the two operating modes B1 and B2.
  • color and image-modulated light is already polarization-coded to determine the viewing angle range, so that in the B2 operating mode from oblique viewing directions at least 90%, preferably over 97%, is extinguished at the front polarization filter, which acts as an analyzer, with vertical However, not consideration.
  • Other polarization properties are modulated accordingly for operating mode B1, so that it can pass through the analyzer from essentially all directions of incidence.
  • the image display device comprises a dual-view LCD panel, which simultaneously displays two selectable image contents in different viewing angle ranges, with the two image contents being identical or different in the first operating mode B1 for a free view mode, and with in the second operating mode B2 for a limited view mode, at least one of the image contents is permanently black or monochrome, so that only a black or informationless, monochrome image is visible from the corresponding viewing angle area.
  • White images are also to be regarded as monochromatic in this context.
  • a dual-view LCD panel can comprise, for example, a barrier screen, a lenticular or a prism grid, which images selected groups of pixels in different viewing angle ranges in each case. By acting on these pixel groups, it is then possible to determine which pixels, and thus which respective image content, can be perceived from which viewing angle range.
  • the screen also includes a control for the transmissive image display device and the lighting device for switching between the at least two operating modes B1 and B2.
  • the control for the transmissive image display device and the lighting device for switching between the at least two operating modes B1 and B2 preferably comprises an electronic device which preferably, but not necessarily, synchronously processes the two operating modes B1 and B2 both for the image display device and for the lighting device 2a toggles.
  • the lighting device comprises a planar backlight and one in front of the backlight in a viewing direction arranged, plate-shaped light guide with two opposing large areas, which are connected via narrow sides, the light guide on at least one of the large areas and / or within its volume has decoupling elements. Lamps are arranged laterally on the narrow sides of the light guide.
  • the decoupling elements are in shape and number per area and in their
  • each decoupling element is smaller in each case in its horizontal len and vertical dimensions than the minimum width and fleas of the smallest pixels of the image display device.
  • the pixels will usually be color sub-pixels, but can also be monochromatic pixels.
  • the decoupling elements are preferably selected in terms of their shape and number per surface and in their extent in such a way that in projection directions parallel to the surface normal of the light guide, parts or the entire surface of at least two decoupling elements are in each case for at least a subset of the smallest pixels of the image display direction are arranged below each smallest pixel of this subset of the image reproduction device.
  • the subset can also include all the smallest pixels.
  • the backlight emits light in a limited angular range.
  • the light guide is at least 50% transparent to the light emitted by the background lighting.
  • the background lighting is switched on and the lighting means are switched off, in the first operating mode B1 at least the lighting means are switched on.
  • the light guide emits light, which is coupled laterally into at least one of its narrow sides, into a restricted angle range.
  • the light guide is at least 30% transparent for the light emanating from the background lighting.
  • the lamps are switched on and the background lighting is switched off in the second operating mode B2, and at least the background lighting is switched on in the first operating mode B1.
  • the viewing angle range and the restricted angle range overlap by at least 50%, preferably by at least 75%, particularly preferably by at least 85%.
  • the particular advantage of combining these measures to implement the two operating modes B1 and B2 both in the image display device and in the lighting device is that, in particular, the modes of action that restrict the viewing angle range for the second operating mode B2 complement each other, so that the privacy screen in this has a particularly strong effect in restricted viewing mode.
  • the lighting device preferably emits light in a definable, restricted viewing angle range such that outside of this restricted viewing angle range, which is measured in a selectable plane that intersects the screen, at most 50%, preferably at most 20% , particularly preferably at most 10% of the highest luminance present within the restricted viewing angle range is present as the maximum luminance value.
  • a plane for defining the measurement can advantageously include, for example, the perpendicular bisector of the screen and be parallel to the lower edge of the screen to within a tolerance of 7 degrees.
  • a "large” viewing angle range for example, an angle range measured in the above-mentioned plane comes into question, which extends from about -60° to +60° or from about -60° to +30°, without restricting the generality of angle of 0° should coincide with the perpendicular bisector.
  • a "restricted" viewing angle range would be, for example, from about -30° to +30°, or also from about -20° to +30° (asymmetry is possible), or from about -10° to +50°.
  • any area that is smaller than the hemisphere in front of the screen can be considered as a limited viewing angle area.
  • said restricted viewing angle range is designed asymmetrically about the surface normal of the background lighting.
  • the asymmetrical design preferably takes place in a selectable preferred direction. This is particularly so in in-vehicle applications helpful, for example when a screen according to the invention is arranged as a so-called center information display in the dashboard approximately in the middle between the driver and front passenger.
  • the restricted angle range for the view that is only released for the front passenger in operating mode B2 must be designed asymmetrically, i.e. directed towards the front passenger.
  • the preferred direction in which the asymmetry is formed corresponds here to the horizontal.
  • At least one optical component is arranged between the image display device and the light guide, preferably a diffuser (this can be isotropic or anisotropic) and/or a prismatic film (this can also have an isotropic or anisotropic effect).
  • a diffuser this can be isotropic or anisotropic
  • a prismatic film this can also have an isotropic or anisotropic effect.
  • the decoupling elements are distributed over at least one of the large areas and/or within the volume of the light guide in such a way that the light radiated into the light guide by the lamps and decoupled from the light guide by the decoupling elements has the following Conditions fulfilled: 1) At least 50% of the amount of light coupled out on one of the large areas between an angle range of -50° and +50° to the surface normal of the large area is between an angle range of -20° and +20° in relation to one or two predetermined preferred directions perpendicular to each other and to the surface normal, and/or at least 70% of the amount of light emitted on one of the large surfaces between an angular range of -50° and +50° to the surface normal of the large surface is emitted between an angular range of -30° and +30 ° radiated in relation to the one or two preferred directions, and 2) at least 50% of those emitted from the light line
  • the quantity of light coupled out is coupled out in the direction away from or towards the backlight.
  • the lighting device can
  • the light guide preferably consists of a transparent, thermoplastic or thermoelastic polymer, eg plastic, or of glass.
  • the light guide or its substrate can contain at least 40 percent by weight polymethyl methacrylate, preferably at least 60 percent by weight polymethyl methacrylate on its weight.
  • it can be polycarbonate (PC), for example.
  • the decoupling elements can basically be distributed in different ways in or on the light guide during production of the light guide according to adaptable and predeterminable conditions for the decoupling of the light.
  • the decoupling elements are locally limited structural changes in the volume and/or on the surfaces of the light guide. Additional optical layers that are attached to the surfaces of the light guide, i.e., e.g. diffusion layers, reflection layers, (dual) brightness-enhancing, collimating or polarization-recycling layers ((dual) brightness enhancement film - (D)) BEF) or reflective polarizers.
  • the structure of the decoupling elements can be specified so that the effect of each decoupling element is at least approximately known and the properties of the light guide or of the light emerging from the light guide can be defined in a targeted manner by a definable distribution of the decoupling elements.
  • the required properties for the decoupling elements, which are essential for the invention, in terms of their number per unit area, their shape, their orientation and extent in three dimensions and their distribution over at least one of the large areas and/or within the volume of the light guide can, for example, be an optics simulation software such as "LightTools" from Synopsis or another provider and then physically implemented accordingly.
  • the distribution of the decoupling elements on at least one of the large areas and/or within the volume of the light guide is advantageously specified in such a way that the decoupled light achieves a luminance homogeneity of 70% on at least 70% of the surface of the light guide.
  • the luminance homogeneity can be defined as Lv min /Lv max , i.e. as the ratio of the lowest luminance value to the highest value of an area.
  • Another applicable regulation for measuring the luminance homogeneity is defined in the "Uniformity Measurement Standard for Displays V1.3" by the "German Automotive OEM Work Group Displays". It is possible that decoupling elements are attached to both large surfaces and/or optionally in the volume.
  • the decoupling elements for decoupling light on at least one of the large areas of the light guide preferably consist of microlenses and/or micropris men and/or diffractive structures and/or three-dimensional structural elements and/or scattering elements with a maximum extension in their largest dimension that is smaller than 100 microns, preferably less than 50 microns.
  • diffractive structures it can be a flologram or a grating/diffraction grating, for example.
  • the outcoupling elements themselves can also have the external shape of microlenses, microprisms, scattering elements and/or diffractive structures. They can then be configured in particular as flea spaces, which are then formed in the volume of the light guide.
  • the flea spaces can be empty of air, but are preferably filled with a gaseous, liquid or solid material.
  • the material has a refractive index which differs from that of the material used for the light guide; it is preferably lower.
  • the flare value of the material also preferably deviates from that of the material used for the light guide, and is preferably higher. Advantages of these configurations are higher efficiency in light extraction.
  • the flea spaces can also be formed if the light guide is formed from two substrate layers connected to one another, the substrate layers are preferably of the same type.
  • the connection can be chemical, physical or by gluing.
  • the flea spaces are then designed as material recesses on at least one of the boundary surfaces of the substrate layers.
  • the decoupling elements are attached to at least one of the large surfaces of the light guide, they are advantageously formed from a plastic or glass structured with a tool, the structure of which was embossed using a tool. This is possible, for example, in mass production by a UV-curing material - eg a lacquer, a monomer, etc.
  • a light guide substrate which is structured by means of a tool and cured by UV radiation, eg polymerized.
  • UV radiation eg polymerized.
  • Other radiation curable materials can also be used.
  • the formation of the recesses for the realization of the decoupling elements can be realized, for example, mechanically, lithographically or by printing, or also by applying, converting, removing or dissolving material.
  • lattice structures, microprisms - either convex with a proportion of plastic on the surface pointing outwards and/or concave as an embossing or recess within the surface layer of the structured plastic - other three-dimensional structural elements with other shapes, or even microlenses can be used inexpensively and implemented with suitability for mass production.
  • Concavely formed and convexly formed structures can equally be used.
  • the background lighting consists, for example, of a flat radiator, preferably a further light guide with further light sources arranged on the side or on the back, and at least one light collimator integrated into the flat radiator and/or arranged in front of it, such as at least one prism foil and/or at least one privacy filter (lamella filter).
  • the background lighting can basically be constructed like an LED backlight, for example as a so-called direct-lit LED backlight, edge LED backlight, OLED or as another surface emitter, on which e.g. at least one permanent privacy filter (with micro-lamellas ) is upset.
  • One advantage of the invention is that the requirements for the background lighting are generally reduced compared to the prior art: the combination of the view-restricting effects of the image display device and the lighting device (in which the background lighting is integrated) do not have to as in the prior art, privacy contrasts of 100:1 or better can be achieved. On the contrary, values of 10:1 in the background lighting are already extremely helpful, to greatly improve the privacy effect of the image display device in the B2 mode.
  • a residual light of the image display device in the B2 operating mode of, for example, 0.5% of the maximum brightness at an angle of -40 degrees would already drop to 0.05% if at -40 degrees the lighting device was only 10% (but not the harder to reach value of 1%) of the maximum brightness.
  • means for reducing or controlling reflections for example an anti-reflection coating, can be arranged.
  • the former is useful, for example, when the passenger is watching entertainment content that could distract the driver.
  • a screen according to the invention can also be used to input or display confidential data, for example PIN numbers, e-mails, SMS or passwords, at ATMs, payment terminals or mobile devices.
  • confidential data for example PIN numbers, e-mails, SMS or passwords, at ATMs, payment terminals or mobile devices.
  • the lighting means mentioned can be LEDs or LED lines or laser diodes. Other variants are conceivable and are within the scope of the invention.
  • the desired restricted angular ranges for the B2 mode for a restricted view can be defined and implemented independently for the horizontal and vertical directions, respectively.
  • a larger angle (or possibly no restriction at all) in the vertical direction could make sense than in the horizontal direction, for example if people of different sizes should see an image at ATMs, while the side view should remain severely or completely restricted .
  • security regulations often require restricted visibility in mode B2, both horizontally and vertically. In principle, the performance of the invention is retained if the parameters described above are varied within certain limits.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram for decoupling light, which is coupled into a light guide from the side, from the lower large area of the light guide, on which the decoupling elements are located, with the light exiting the light guide on the upper large area,
  • 2 shows a schematic diagram for decoupling light that is coupled into a light guide from the side, from the upper large surface of the light guide, on which the decoupling elements are located, with the light exiting the light guide on the upper large surface
  • 3 shows a schematic diagram of a screen in a first embodiment in a first operating mode B1 for a clear view mode
  • FIG. 4 shows a schematic diagram of a screen in a first embodiment in a second operating mode B2 for a limited view mode
  • FIG. 5 shows a schematic diagram of an exemplary form of a decoupling element
  • FIG. 6 shows a schematic diagram of a screen in a second embodiment in the first operating mode B1 for a clear view mode
  • FIG. 7 shows a schematic diagram of a screen in a second embodiment in the second operating mode B2 for a restricted view mode.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram for decoupling light that is coupled into a light guide 3 from the side of light sources 4, on the lower large surface of the light guide 3, on which the decoupling elements 6 are located.
  • the coupled light leaves the light guide 3 on the upper large area.
  • the light is decoupled from the upper large area of the light guide 3 in a wide angle (greater than 60°).
  • the location of the decoupling elements 6 is indicated by the number 6, but the actual decoupling elements 6 are not shown here because they have to be microscopically small.
  • Light from the light sources 4, e.g. from LEDs is thus coupled into the light guide 3 from the side.
  • rays of the coupled light are thrown back into the light guide 3 on the outer wall until they finally (possibly repeatedly) hit a decoupling element 6 for the desired decoupling.
  • the decoupling is stylized by the thin rays.
  • the illustration in FIG. 1 is highly stylized for better visibility; in reality, a very large number of beam paths in the light guide 3 is implemented. In addition, light refractions at refractive index transition surfaces are not taken into account.
  • Fig. 2 shows a schematic diagram for the decoupling of light, the side of
  • Lamps 4 is coupled into a light guide 3, from the upper large area of the Light guide 3, on which the decoupling elements 6 are located.
  • the light also leaves the light guide 3 here through the upper large area.
  • FIG. 1 applies here analogously.
  • the only technical difference here is the position and, if necessary, the design of the decoupling elements 6, which are now on top of the light guide 3 and thus decouple the light directly upwards. In this case, the decoupled light does not have to pass through the light guide 3 again, in contrast to the given units according to FIG.
  • FIGS. 3, 4, 6 and 7 are sectional representations.
  • 3 shows a schematic diagram of a screen 1a in a first embodiment in a first operating mode B1 for a clear view mode
  • FIG. 4 in a second operating mode B2 for a restricted view mode.
  • a screen 1a which can be operated in at least the two operating modes B1 for a free view mode and B2 for a restricted view mode, initially comprises a transmissive image display device 1, which modulates light incident on it to display image content, and in at least a first operating mode B1 for a clear view mode and in a second mode B2 for a restricted view mode can be operated.
  • the image display device 1 is an LCD panel.
  • an illumination device 2a which can be operated in the at least two operating modes B1 for an unobstructed view mode and B2 for a restricted view mode, with the illumination device 2a in the first operating mode B1 light in an unrestricted viewing angle range and in the second operating mode B2 emits light in a contrast restricted viewing angle range.
  • the screen 1a also includes a control for the transmissive image display device 1 and the lighting device 2a for switching between the at least two operating modes B1, as shown by way of example in FIG. 3, and B2, as shown by way of example in FIG.
  • the lighting device 2a comprises at least one extensive backlight 2, which emits light in a limited angular range, a plate-shaped light guide 3 located in front of the backlight 2 in the viewing direction, which is attached to at least one of the large areas and / or within its volume decoupling elements 6 , whereby the light guide 3 is at least 50% transparent to the light emanating from the background lighting 2, and lamps 4 arranged laterally on the narrow sides of the light guide 3.
  • operating mode B2 the background lighting 2 is switched on and the lamps 4 are switched off, whereas in the B1 operating mode at least the lamps 4 are switched on.
  • FIG. 3 the passage of the light (thin arrows) originating from the illumination device 2a through the image display device 1 in all directions is indicated by the bold arrows.
  • the bold arrows in FIG. 4 indicate that the image display device 1 only lets light through in a restricted viewing angle range (bold dashed arrows mean that the light is not let through there or only lets through a maximum of ten percent).
  • light from the illumination device 2a that is restricted only in the viewing angle range also strikes the image display device 1.
  • the particular advantage of combining these measures to implement operating modes B1 and B2 both in the image display device 1 and in the lighting device 2a is that, in particular, the modes of action that restrict the viewing angle range for operating mode B2 complement each other, so that the privacy screen in has a particularly strong effect in this restricted viewing mode.
  • the control - not shown in the drawing - for the transmissive image reproduction device 1 and the lighting device 2a for switching between the at least two operating modes B1 and B2 preferably comprises an electronic device which preferably, but not necessarily, the two operating modes B1 and B2 synchronously respectively for both the image display device 1 and the lighting device 2a.
  • the image display device 1 comprises an LCD panel with two liquid crystal layers, one of which is used to modulate the light in order to enable the display of said image content, and the other of which is used to increase the viewing angle range in the first mode B1 for one To switch large free view mode and restrict in the second mode B2 for a restricted view mode.
  • the corresponding arrangement is preferably designed as a module and also includes a polarization filter behind the rear liquid crystal layer, between the two and in front of the front liquid crystal layer.
  • the image display device 1 comprises a dual
  • Visible LCD panel which simultaneously displays two selectable image contents in different viewing angle ranges, with the two image contents being identical or different in the first operating mode B1 for the free view mode, and with at least one of the image in the second operating mode B2 for the restricted view mode - Content is permanently black or monochrome - which also includes white - so that only a black or information-less, colored image is visible from the corresponding viewing angle area,
  • the liquid crystal layer that is used to switch the viewing angle range in the first operating mode B1 for a free view mode and to restrict it in the second operating mode B2 for a restricted view mode in the viewing direction of one viewer in front of the other Liquid crystal layer is located and the viewing angle range switches through different polarization for the two modes B1 and B2.
  • color and image-modulated light is already polarization-coded to determine the viewing angle range, so that in the B2 operating mode from oblique viewing directions at least 90%, preferably over 97%, is extinguished at the front polarization filter (which acts as an analyzer), with vertical
  • Other polarization properties are modulated accordingly for operating mode B1, so that it can pass through the analyzer from essentially all directions of incidence.
  • the lighting device 2a preferably emits light in a definable, restricted viewing angle range such that outside of this restricted viewing angle range, which is measured in a selectable plane that intersects the screen 1a, at most 50%, preferably preferably at most 20%, particularly preferably at most 10% of the highest luminance present within the restricted viewing angle range is present as the maximum luminance value.
  • a level defining the measurement can advantageously, for example, contain the perpendicular bisector on the screen and lie parallel to the lower edge of the screen 1a with a tolerance of 7 degrees.
  • a "large” viewing angle range for example, an angle range measured in the above-mentioned plane comes into question, which extends from about -60° to +60° or from about -60° to +30°, with the generality not being restricted angle of 0° should coincide with the perpendicular bisector.
  • a "restricted" viewing angle range would be, for example, from about -30° to +30°, or also from about -20° to +30° (asymmetry is possible), or from about -10° to +50°.
  • the decoupling elements 6 for decoupling light on at least one of the large areas of the light guide 3 preferably consist of microlenses and/or micropris men and/or diffractive structures and/or three-dimensional structural elements and/or scattering elements with an extension in their largest dimension of max times 100 microns, preferably a maximum of 50 microns.
  • diffractive structures it can be a flologram or a grating/diffraction grating, for example.
  • FIG. 5 shows a basic sketch of an exemplary form of a decoupling element 6, here in the form of a microprism.
  • This type of decoupling element can be distributed homogeneously or preferably inhomogeneously (i.e. for example--apart from exceptions--in greater numbers per area with increasing distance from the illuminants 4) on one or both large areas and/or in the volume of the light guide 3 e.g. as an air-filled recess.
  • Other forms of decoupling elements 6 are of course possible.
  • the decoupling elements are chosen in their shape and number per area and in their extent such that the horizontal and vertical dimensions of each decoupling element are smaller than the minimum of width and size of the smallest pixels of the image display device.
  • the pixels will usually be color sub-pixels, but can also be monochromatic pixels.
  • the decoupling elements are preferably selected in terms of their shape and number per surface and in their extension in such a way that in projection directions parallel to the surface normal of the light guide, parts or the entire surface of at least two decoupling elements for at least a subset of the smallest pixels of the image display unit Direction 1 are arranged device below each smallest pixel of this subset of the image display.
  • the subset can also include all the smallest pixels.
  • FIG. 6 shows a schematic diagram of a screen 1a in a second embodiment in the first operating mode B1 for a clear view mode and FIG. 7 in the second operating mode B2 for a restricted view mode.
  • This configuration is an alternative to the configuration shown in FIGS. 3 and 4 .
  • 6 and 7 comprises at least one extensive backlighting 2, a plate-shaped light guide 3 located in front of the backlighting 2 in the viewing direction, which decouples on at least one of the large areas and/or within its volume elements 6, wherein the light guide 3 is at least 30% transparent to the light emanating from the background lighting 2, and wherein the light guide 3 emits light coupled into at least one of its narrow sides into a limited angular range, and laterally on the narrow sides of the light guide 3 arranged lamps 4.
  • the first operating mode B1 for the restricted view mode according to FIG. 6 at least the backlight 2 is switched on, whereas in the second operating mode B2 for the clear view mode according to FIG hold are.
  • the lighting device 2a can also contain a collimation film at a suitable point in the structure, for example a lens or prism grid above or below the plate-shaped light guide 3.
  • the light guide 3 preferably consists of a transparent, thermoplastic or thermoelastic polymer, eg plastic, or of glass.
  • the light guide or its substrate can comprise at least 40 percent by weight polymethyl methacrylate, preferably at least 60 percent by weight polymethyl methacrylate, based on its weight.
  • it can be polycarbonate (PC), for example.
  • the decoupling elements 6 can basically be distributed in different ways in or on the light guide during the production of the light guide 3 according to adaptable and predeterminable conditions for the decoupling of the light.
  • the decoupling elements 6 are locally limited structural changes in the volume and/or on the surfaces of the light guide.
  • additional optical layers that are attached to the surfaces of the light guide 3, ie, for example, diffusion layers, reflection layers, (dual) brightness-enhancing, collimating or polarization-recycling layers ((dual) brightness enhancement film - ( D) BEF) or reflective polarizers.
  • These additional layers which do not come under the term “decoupling element” 6, are only connected to the light guide 3 at the edges, if at all, but are usually only loosely attached in the area of the large areas and do not form a physical unit with the light guide 3 .
  • paints applied to the large areas which combine with the light guide 3 by chemical reactions or other forces (eg van der Waals forces), form a physical unit and can no longer be separated from one another; such paints therefore do not count as an additional layer in the sense mentioned above.
  • the structure of the decoupling elements 6 can be specified so that the effect of each decoupling element 6 is known at least approximately and properties of the light guide 3 or the light emerging from the light guide 3 can be defined in a targeted manner by a definable distribution of the decoupling elements 6.
  • the required properties, which are essential for the invention, for the decoupling elements 6 in terms of their number per unit area, their shape, their orientation and extent in three dimensions and their distribution over at least one of the large areas and/or within the volume of the light guide 3 can, for example, be an optics simulation software such as "LightTools" from Synopsis or other providers and then physically implemented accordingly. It is possible for decoupling elements 6 to be attached to both large areas and/or optionally in the volume of the light guide 3 as well.
  • the background lighting 2 consists, for example, of a flat radiator, preferably another light guide with additional light sources arranged on the side or on the back, and at least one light collimator integrated into the flat radiator and/or arranged in front of it, such as at least one prismatic film and/or or at least one privacy filter (lamella filter).
  • the background lighting 2 can basically be constructed like an LED backlight, for example as a so-called direct-lit LED backlight, edge LED backlight, OLED or as another surface radiator on which, for example, at least one permanent privacy filter (with micro-lamellae ) is upset.
  • An advantage of the screen described above is that the requirements for the background lighting 2 are generally reduced compared to the prior art: through the combination of the view-restricting effects of the image display device 1 and the lighting device 2a (in which the background lighting 2 is integrated is), it is not necessary to achieve privacy contrasts of 100:1 or better, as is the case with the prior art. On the contrary, values of 10:1 in the background lighting 2 are already extremely helpful in order to greatly improve the visual protection effect of the image display device 1 in the B2 operating mode.
  • a residual light of the image display device 1 in the B2 operating mode of, for example, 0.5% of the maximum brightness at an angle of -40 degrees would already drop to 0.05% if at -40 degrees the lighting device was only 10% (but not the value of 1%) of the maximum brightness that is more difficult to achieve.
  • the screen is used particularly advantageously in a vehicle for the selective display of image content only for the passenger in mode B2 or simultaneously for the driver and the passenger in mode B1.
  • the former is useful, for example, when the passenger is watching entertainment content that could distract the driver.
  • a screen as described above can also be used to enter or display confidential data, for example PIN numbers, e-mails, SMS or passwords, at ATMs, payment terminals or mobile devices.
  • the lighting device described above and the screen that can be implemented with it solve the problem: a screen was described with which information can be reliably displayed by means of an optionally restricted viewing angle, with a free , unrestricted view is possible in the viewing angle.
  • the highest possible resolution, ie the native resolution of the screen used is visible in both operating modes.
  • the limited viewing angle achieves a comprehensive visual protection effect without placing increased demands on the lighting device used.
  • the screen described above can advantageously be used wherever confidential data is displayed and/or entered, such as when entering a PIN or for displaying data at ATMs or payment terminals or for entering passwords or when reading e-mails on mobile phones Devices. As described above, it can also be used in cars.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Bildschirm (1a), der in mindestens zwei Betriebsarten B1 für einen freien Sichtmodus und B2 für einen eingeschränkten Sichtmodus betrieben werden kann, umfassend eine transmissive Bildwiedergabeeinrichtung (1), die auf sie einfallendes Licht zur Darstellung eines Bildinhalts moduliert, und die in mindestens einer ersten Betriebsart B1 für einen freien Sichtmodus und in einer zweiten Betriebsart B2 für einen eingeschränkten Sichtmodus betrieben werden kann, eine in Betrachtungsrichtung eines Betrachters hinter der transmissiven Bildwiedergabeeinrichtung (1) befindliche Beleuchtungseinrichtung (2a), die in mindestens zwei Betriebsarten B1 für einen freien Sichtmodus und B2 für einen eingeschränkten Sichtmodus betrieben werden kann, wobei die Beleuchtungseinrichtung (2a) in der ersten Betriebsart B1 Licht in einen nicht eingeschränkten Betrachtungswinkelbereich und in der zweiten Betriebsart B2 Licht in einen eingeschränkten Betrachtungswinkelbereich abstrahlt, sowie eine Ansteuerung für die transmissive Bildwiedergabeeinrichtung (1) und die Beleuchtungseinrichtung (2a) zur Umschaltung zwischen den mindestens zwei Betriebsarten B1 und B2.

Description

Titel
[0001] Bildschirm für einen freien und einen eingeschränkten Sichtmodus
Technisches Gebiet der Erfindung [0002] In den letzten Jahren wurden große Fortschritte zur Verbreiterung des Sehwin kels bei LCDs erzielt. Allerdings gibt es oft Situationen, in denen dieser sehr große Seh bereich eines Bildschirms von Nachteil sein kann. Zunehmend werden auch Informatio nen 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 Wer bezwecke. Andererseits benötigen sie einen kleinen Betrachtungswinkel, wenn sie die Bildinformationen vertraulich behandeln wollen. [0003] Eine ähnliche Problemstellung ergibt sich im Fahrzeugbau: Dort darf der Fahrer bei eingeschaltetem Motor nicht durch Bildinhalte, wie etwa digitale Entertainmentpro gramme, abgelenkt werden, während der Beifahrer selbige jedoch auch während der Fahrt konsumieren möchte. Mithin wird ein Bildschirm benötigt, der zwischen den ent sprechenden Darstellungsmodi umschalten kann.
Stand der Technik
[0004] Zusatzfolien, die auf Mikro-Lamellen basieren, wurden bereits für mobile Dis plays eingesetzt, um deren optischen Datenschutz zu erreichen. Allerdings waren diese Folien nicht (um)schaltbar, sie mussten immer erst per Hand aufgelegt und danach wie- der entfernt werden. Auch muss man sie separat zum Display transportieren, wenn man sie nicht gerade braucht. Ein wesentlicher Nachteil des Einsatzes solcher Lamellen-Fo- lien ist ferner mit den einhergehenden Lichtverlusten verbunden.
[0005] Die Schrift US 5,956,107 A offenbart eine umschaltbare Lichtquelle, mit der ein Bildschirm in mehreren Modi betrieben werden kann. Nachteilig hierbei ist, dass sämtli- che Lichtauskopplung auf Streuung beruht und damit nur geringe Effizienz sowie nicht- optimale Lichtrichtungseffekte erzielt werden. Insbesondere die Erzielung eines fokus sierten Lichtkegels wird nicht näher offenbart.
[0006] In der CN 107734118 A ist ein Bildschirm beschrieben, der mittels zwei Hinter grundbeleuchtungen den Betrachtungswinkel eines Bildschirms kontrollierbar gestaltet. Die obere der beiden Hintergrundbeleuchtungen soll hierzu fokussiertes Licht aussen den. Als Ausgestaltung dazu wird insbesondere ein Gitter mit opaken und transparenten Abschnitten genannt. Selbiges führt jedoch mutmaßlich dazu, dass auch das Licht der zweiten Hintergrundbeleuchtung, welches die erste in Richtung eines LCD-Panels durchdringen muss, ebenfalls fokussiert wird und mithin der eigentlich für einen breiten Betrachtungswinkel vorgesehene öffentliche Betrachtungsmodus eine deutliche Winkel schmälerung erleidet.
[0007] Die US 2007/030240 A1 beschreibt ein optisches Element zur Kontrolle der Lichtausbreitungsrichtung von aus einer Hintergrundbeleuchtung herrührenden Lichtes. Dieses optische Element verlangt beispielsweise Flüssigkristalle in Form von PDLCs, was zum einen teuer, zum anderen aber insbesondere für Endkundenanwendungen si cherheitskritisch ist, da PDLC-Flüssigkristalle in der Regel Spannungen höher als 60V für Ihre Schaltung benötigen.
[0008] In der CN 1987606 A wird wiederum ein Bildschirm beschrieben, der mittels zwei Hintergrundbeleuchtungen den Betrachtungswinkel eines Bildschirms kontrollierbar ge- staltet. Dabei kommt insbesondere ein „first light plate“ zum Einsatz, welches keilförmig sein muss, um die beabsichtigte fokussierte Lichtauskopplung zu ermöglichen. Genaue Details zur Erzielung der fokussierte Lichtauskopplung mit entsprechenden Winkelbe dingungen werden nicht offenbart.
[0009] Ferner beschreibt die US 2018/0267344 A1 einen Aufbau mit zwei flachen Be- leuchtungsmodulen. Hierbei wird das Licht des in Betrachtungsrichtung hinten liegenden Beleuchtungsmodules durch eine separate Struktur fokussiert. Nach der Fokussierung muss das Licht noch das vordere Beleuchtungsmodul passieren, welches über Streu elemente verfügt. Somit ist eine starke Lichtfokussierung für einen Sichtschutz nicht op timal umsetzbar. [0010] Schließlich offenbart die US 2007/0008456 A1 die Aufteilung eines Lichtab- strahlwinkels in mindestens 3 Bereiche, wobei in der Regel zwei Bereiche davon mit Licht beaufschlagt werden. Hieraus ergibt sich, dass ein Sichtschutz, bei dem ein so beleuchtetes Display verwendet wird, nicht allein aus einer Richtung betrachtbar sein kann.
[0011] Die WO 2015/121398 A1 der Anmelderin beschreibt einen Bildschirm der ein gangs beschriebenen Art. Dort sind für die Umschaltung der Betriebsarten essentiell Streupartikel im Volumen des entsprechenden Lichtleiters vorhanden. Die dort gewähl ten 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 Polymeri sat unter Umständen, insbesondere bei höherer Konzentration, zu Streueffekten führen, die den Sichtschutzeffekt in der geschützten Betriebsart vermindern.
[0012] Die US2020/012129 A1 offenbart eine Beleuchtungseinrichtung und einen Bild schirm, welche zwei Lichter für die Umschaltung zwischen einem schmalen und einem breiten Betrachtungsmodus beschreiben. Dabei wird zum einen einer der Lichtleiter mit Fasern ausgebildet. Zum anderen wird die streuende Auskoppelstruktur eines Lichtlei ters in Projektionsrichtung auf bestimmte Streifen beschränkt. Dies ist für eine homo gene Bildausleuchtung nachteilig und verursacht in der Regel auch ungewollte Moire- Effekte im Aufbau, etwa im Zusammenspiel mit den Pixelspalten bzw. -zeilen eines dar- über liegenden LCD-Panels.
[0013] Den vorgenannten Verfahren und Anordnungen ist in der Regel der Nachteil ge mein, dass sie die Helligkeit des Grundbildschirms deutlich reduzieren und / oder ein aktives, zumindest jedoch ein spezielles, optisches Element zur Modi-Umschaltung be nötigen und / oder eine aufwändige sowie teure Herstellung erfordern und / oder die Auflösung im frei betrachtbaren Modus reduzieren.
Beschreibung der Erfindung
[0014] Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Bildschirm zu beschreiben, mit wel chem eine sichere Darstellung von Informationen vermittels eines wahlweise einge- schränkten Betrachtungswinkels realisiert werden kann, wobei in einer weiteren Be triebsart eine freie, möglichst im Betrachtungswinkel uneingeschränkte Sicht möglich sein soll. In beiden Betriebsarten soll eine möglichst hohe Auflösung, besonders bevor zugt die native Auflösung des verwendeten Bildschirms, sichtbar sein. Ferner soll der eingeschränkte Betrachtungswinkel einen möglichst umfassenden Sichtschutzeffekt er zielen, ohne erhöhte Anforderungen an eine zu verwendende Beleuchtungseinrichtung zu stellen.
[0015] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst von einem Bildschirm, der in min destens zwei Betriebsarten B1 für einen freien Sichtmodus und B2 für einen einge schränkten Sichtmodus betrieben werden kann. Ein solcher Bildschirm umfasst eine transmissive Bildwiedergabeeinrichtung, die auf sie einfallendes Licht zur Darstellung eines Bildinhalts moduliert, und die in der ersten Betriebsart B1 für den freien Sichtmo dus und in der zweiten Betriebsart B2 für den eingeschränkten Sichtmodus betrieben werden kann, wobei die Bildwiedergabeeinrichtung ein LCD-Panel ist.
[0016] In Betrachtungsrichtung eines Betrachters auf den Bildschirm ist hinter der trans- missiven Bildwiedergabeeinrichtung eine Beleuchtungseinrichtung angeordnet, die in den mindestens zwei Betriebsarten B1 für den freien Sichtmodus und B2 für den einge schränkten Sichtmodus betrieben werden kann, wobei die Beleuchtungseinrichtung in der ersten Betriebsart B1 Licht in einen nicht eingeschränkten Betrachtungswinkelbe reich und in der zweiten Betriebsart B2 Licht in einen demgegenüber eingeschränkten Betrachtungswinkelbereich abstrahlt. [0017] Dabei kann die Bildwiedergabeeinrichtung auf zweierlei Weise ausgestaltet sein.
In einer ersten Alternative umfasst die Bildwiedergabeeinrichtung entweder ein LCD- Panel mit zwei Flüssigkristallschichten, von denen die eine zur Modulation des Lichtes dient, um die Darstellung des Bildinhalts zu ermöglichen, und von denen die andere dazu dient, den Betrachtungswinkelbereich in der ersten Betriebsart B1 für den freien Sichtmodus groß zu schalten und in der zweiten Betriebsart B2 für den eingeschränkten Sichtmodus einzuschränken. Die entsprechende Anordnung ist bevorzugt als ein Modul ausgebildet und umfasst weiterhin jeweils einen Polarisationsfilter hinter der hinteren, zwischen den beiden und vor der vorderen Flüssigkristallschicht.
[0018] Dabei ist es denkbar, dass diejenige Flüssigkristallschicht, welche dazu dient, den Betrachtungswinkelbereich in der ersten Betriebsart B1 für einen freien Sichtmodus groß zu schalten und in der zweiten Betriebsart B2 für einen eingeschränkten Sichtmo- dus einzuschränken, in Betrachtungsrichtung eines Betrachters vor der anderen Flüs- sigkristallschicht liegt und den Betrachtungswinkelbereich durch für die beiden Betriebs arten B1 und B2 jeweils unterschiedliche Polarisierung umschaltet. Somit wird bereits farblich und bildmoduliertes Licht für die Bestimmung des Betrachtungswinkelbereichs polarisationskodiert, so dass es in der Betriebsart B2 aus schrägen Betrachtungsrich tungen am vorderen Polarisationsfilter, der als Analysator wirkt, zu mindestens 90%, bevorzugt zu über 97%, ausgelöscht wird, bei senkrechter Betrachtung jedoch nicht. Für die Betriebsart B1 werden entsprechend andere Polarisationseigenschaften aufmodu liert, so dass es aus im Wesentlichen allen Einfallsrichtungen den Analysator passieren kann.
[0019] In einer zweiten Alternative umfasst die Bildwiedergabeeinrichtung ein Dual- Sicht-LCD-Panel, welches gleichzeitig zwei wählbare Bildinhalte in unterschiedliche Be trachtungswinkelbereiche abbildet, wobei in der ersten Betriebsart B1 für einen freien Sichtmodus die beiden Bildinhalte identisch oder verschieden sind, und wobei in der zweiten Betriebsart B2 für einen eingeschränkten Sichtmodus mindestens einer der Bil dinhalte permanent schwarz oder einfarbig ist, so dass aus dem entsprechenden Blick winkelbereich nur ein schwarzes oder informationsloses, einfarbiges Bild sichtbar ist. Auch weiße Bilder sind in diesem Zusammenhang als einfarbig anzusehen. Ein Dual- Sicht-LCD-Panel kann, wie im Stand der Technik bekannt, beispielsweise einen Barrie- reschirm, ein Linsen- oder ein Prismenraster umfassen, welches ausgewählte Gruppen von Pixeln in jeweils andere Betrachtungswinkelbereiche abbildet. Durch Beaufschlagen dieser Pixelgruppen ist es dann möglich festzulegen, welche Pixel, und damit welcher jeweilige Bildinhalt, aus welchem Betrachtungswinkelbereich wahrnehmbar sind.
[0020] Außerdem umfasst der Bildschirm noch eine Ansteuerung für die transmissive Bildwiedergabeeinrichtung und die Beleuchtungseinrichtung zur Umschaltung zwischen den mindestens zwei Betriebsarten B1 und B2. Die Ansteuerung für die transmissive Bildwiedergabeeinrichtung und die Beleuchtungseinrichtung zur Umschaltung zwischen den mindestens zwei Betriebsarten B1 und B2 umfasst bevorzugt eine elektronische Einrichtung, welche bevorzugt, aber nicht unbedingt, die beiden Betriebsarten B1 und B2 synchron jeweils sowohl für die Bildwiedergabeeinrichtung als auch für die Beleuch tungseinrichtung 2a umschaltet.
[0021] Die Beleuchtungseinrichtung umfasst eine flächenartige Hintergrundbeleuch tung sowie einen in einen in einer Betrachtungsrichtung vor der Hintergrundbeleuchtung angeordneten, plattenförmigen Lichtleiter mit zwei einander gegenüberliegenden Groß flächen, welche über Schmalseiten verbunden sind, wobei der Lichtleiter auf mindestens einer der Großflächen und / oder innerhalb seines Volumens Auskoppelelemente auf weist. Seitlich an Schmalseiten des Lichtleiters sind Leuchtmittel angeordnet. [0022] Die Auskoppelelemente sind in ihrer Form sowie Anzahl pro Fläche und in ihrer
Ausdehnung derart gewählt, dass jedes Auskoppelelement jeweils in seinen horizonta len und vertikalen Abmessungen kleiner ist als das Minimum aus Breite und Flöhe der kleinsten Pixel der Bildwiedergabeeinrichtung. Die Pixel werden in der Regel Farbsub- pixel sein, es können aber auch monochromatische Pixel sein. Bevorzugt sind die Aus- koppelelemente in ihrer Form sowie Anzahl pro Fläche und in ihrer Ausdehnung außer dem derart gewählt, dass in Projektionsrichtungen parallel zur Flächennormalen des Lichtleiters jeweils Teile oder die ganze Oberfläche jeweils mindestens zweier Auskop pelelemente für mindestens eine Teilmenge der kleinsten Pixel der Bildwiedergabeein richtung unterhalb eines jeden kleinsten Pixels dieser T eilmenge der Bildwiedergabeein- richtung angeordnet sind. Die Teilmenge kann insbesondere auch alle kleinsten Pixel umfassen.
[0023] In einer ersten Alternative strahlt die Hintergrundbeleuchtung Licht in einen ein geschränkten Winkelbereich ab. Der Lichtleiter ist in diesem Fall für das von der Hinter grundbeleuchtung ausgehende Licht zu mindestens 50% transparent. In der zweiten Betriebsart B2 sind die Hintergrundbeleuchtung ein- und die Leuchtmittel ausgeschaltet, in der ersten Betriebsart B1 sind mindestens die Leuchtmittel eingeschaltet.
[0024] In einer zweiten Alternative strahlt hingegen der Lichtleiter Licht, das seitlich in mindestens einer seiner Schmalseiten eingekoppelt wird, in einen eingeschränkten Win kelbereich ab. Der Lichtleiter ist in diesem Fall der Lichtleiter für das von der Hinter- grundbeleuchtung ausgehende Licht zu mindestens 30% transparent. Anders als in der ersten Alternative sind hier in der zweiten Betriebsart B2 die Leuchtmittel ein- und die Hintergrundbeleuchtung ausgeschaltet, in der ersten Betriebsart B1 ist mindestens die Hintergrundbeleuchtung eingeschaltet.
[0025] In beiden Alternativen überlappen sich der Betrachtungswinkelbereich und der eingeschränkte Winkelbereich zu mindestens 50%, bevorzugt zu mindestens 75%, be sonders bevorzugt zu mindestens 85%. Je größer die Überlappung ist, desto besser ist der Sichtschutz, wobei die Helligkeitskurve in der Realität typischerweise kein stufenar tiges Verhalten zeigt, sondern eher einen kontinuierlichen Verlauf ähnlich einer Glocken kurve.
[0026] Der besondere Vorteil beim Kombinieren dieser Maßnahmen zur Umsetzung der beiden Betriebsarten B1 und B2 sowohl in der Bildwiedergabeeinrichtung als auch in der Beleuchtungseinrichtung ist, dass sich insbesondere die im Betrachtungswinkelbereich einschränkenden Wirkungsweisen für die zweite Betriebsart B2 ergänzen, so dass der Sichtschutz in diesem eingeschränkten Sichtmodus besonders stark wirkt. Dazu ist es vorteilhaft, wenn sich die jeweiligen Betrachtungswinkelbereiche der Bildwiedergabeein- richtung als auch in der Beleuchtungseinrichtung für die zweite Betriebsart B2 stark über lappen oder identisch sind.
[0027] Vorzugsweise strahlt die Beleuchtungseinrichtung in der zweiten Betriebsart B2 Licht derart in einen definierbaren eingeschränkten Betrachtungswinkelbereich ab, dass außerhalb dieses eingeschränkten Betrachtungswinkelbereichs, der in einer wählbaren Ebene, die den Bildschirm schneidet, gemessen wird, höchstens 50%, bevorzugt höchs tens 20%, besonders bevorzugt höchstens 10% der innerhalb des eingeschränkten Be trachtungswinkelbereichs höchsten vorliegenden Leuchtdichte als maximaler Leucht dichtewert vorliegen. Eine solche Ebene zur Festlegung der Messung kann vorteilhaft z.B. die Mittelsenkrechte auf den Bildschirm beinhalten und bis auf eine Toleranz von 7 Grad parallel zur unteren Kante des Bildschirms liegen.
[0028] Als „großer“ Betrachtungswinkelbereich kommt beispielhaft ein in der vorge nannten Ebene gemessener Winkelbereich in Frage, der sich von etwa -60° bis +60° oder von etwa -60° bis +30° erstreckt, wobei ohne Beschränkung der Allgemeinheit der Winkel von 0° mit der Mittelsenkrechten zusammenfallen soll. Ein „eingeschränkter“ Be- trachtungswinkelbereich wäre beispielsweise von etwa -30° bis +30°, oder auch von etwa -20° bis +30° (Asymmetrie ist möglich), oder von etwa -10° bis +50°. Als einge schränkter Betrachtungswinkelbereich kann grundsätzlich jeder Bereich in Frage kom men, der kleiner als der Halbraum vor dem Bildschirm ist.
[0029] Ferner ist es für einige Anwendungen vorteilhaft, dass der besagte einge- schränkte Betrachtungswinkelbereich asymmetrisch um die Flächennormale der Hinter grundbeleuchtung ausgebildet ist. Die asymmetrische Ausbildung erfolgt bevorzugt in einer wählbaren Vorzugsrichtung. Dies ist insbesondere bei Anwendungen im Fahrzeug hilfreich, etwa wenn ein erfindungsgemäßer Bildschirm als sogenanntes Center-Infor- mation-Display im Armaturenbrett etwa in der Mitte zwischen Fahrer und Beifahrer an geordnet ist. Dann muss der in der Betriebsart B2 ausschließlich für den Beifahrer frei gegebene, eingeschränkte Winkelbereich für die Sicht asymmetrisch gestaltet, also auf den Beifahrer gerichtet, sein. Die Vorzugsrichtung, in welcher die Asymmetrie ausgebil det ist, entspricht hier der Horizontalen.
[0030] Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn zwischen der Bildwiedergabeeinrichtung und dem Lichtleiter mindestens eine optische Komponente angeordnet ist, bevorzugt ein Diffusor (dieser kann isotrop oder anisotrop sein) und/oder eine Prismenfolie (diese kann ebenfalls eine isotrope oder anisotrope Wirkung haben).
[0031] Außerdem ist es denkbar, dass eine Verteilung der Auskoppelelemente auf min destens einer der Großflächen und / oder innerhalb des Volumens des Lichtleiters so vorgegeben ist, dass von den Leuchtmitteln in den Lichtleiter eingestrahltes und von den Auskoppelelementen aus dem Lichtleiter ausgekoppeltes Licht die folgenden Bedingun- gen erfüllt: 1) Mindestens 50% der auf einer der Großflächen zwischen einem Winkel bereich von -50° und +50° zur Flächennormalen der Großfläche ausgekoppelten Licht menge wird zwischen einem Winkelbereich von -20° und +20° bezogen auf eine oder zwei vorgegebene, zueinander und zur Flächennormalen senkrechte Vorzugsrichtungen abgestrahlt, und / oder mindestens 70% der auf einer der Großflächen zwischen einem Winkelbereich von -50° und +50° zur Flächennormalen der Großfläche ausgekoppelten Lichtmenge wird zwischen einem Winkelbereich von -30° und +30° bezogen auf die eine oder zwei Vorzugsrichtungen abgestrahlt, und 2) mindestens 50% der aus dem Lichtlei ter ausgekoppelten Lichtmenge werden in Richtung von der Hintergrundbeleuchtung weg oder zu ihr hin ausgekoppelt. [0032] Die Beleuchtungseinrichtung kann zusätzlich noch einen Kollimationsfilm an ei ner geeigneten Stelle im Aufbau enthalten, beispielsweise ein Linsen- oder Prismenras ter ober- oder unterhalb des plattenförmigen Lichtleiters.
[0033] Der Lichtleiter besteht vorzugsweise aus einem transparenten, thermoplasti schen oder thermoelastischen Polymer, z.B. Kunststoff, oder aus Glas. Beispielsweise kann der Lichtleiter bzw. sein Substrat mindestens 40 Gewichtsprozent Polymethylme- thacrylat, bevorzugt mindestens 60 Gewichtsprozent Polymethylmethacrylat, bezogen auf sein Gewicht, umfassen. Alternativ kann es sich beispielsweise um Polycarbonat (PC) handeln.
[0034] Die Auskoppelelemente können bei der Herstellung des Lichtleiters entspre chend anpassbarer und vorgebbarer Bedingungen für die Auskopplung des Lichts grundsätzlich auf verschiedene Weise in oder auf dem Lichtleiter verteilt werden. Bei den Auskoppelelementen handelt es sich um lokal begrenzte Strukturänderungen im Volumen oder/und auf den Oberflächen des Lichtleiters. Ausdrücklich nicht unter den Begriff des Auskoppelelements fallen daher zusätzliche optische Schichten, die auf den Flächen des Lichtleiters angebracht werden, d.h. z.B. Diffusionsschichten, Reflexions schichten, (duale) helligkeitsverstärkende, kollimierende oder auch polarisationsrecy celnde Schichten ((dual) brightness enhancement film - (D)BEF) oder reflektive Polari satoren. Diese, nicht unter den Begriff des „Auskoppelelements“ fallenden zusätzlichen Schichten werden -wenn überhaupt- mit dem Lichtleiter nur an den Rändern verbunden, liegen im Bereich der Großflächen meistens jedoch nur lose auf und bilden mit dem Lichtleiter keine physische Einheit. Hingegen bilden auf die Großflächen aufgebrachte Lacke, die sich mit dem Lichtleiter durch chemische Reaktionen oder andere Kräfte (z.B. van der Waals-Kräfte) verbinden, eine physische Einheit, sind nicht mehr voneinander zu trennen; solche Lacke zählen daher nicht als zusätzliche Schicht im oben genannten Sinne.
[0035] Die Struktur der Auskoppelelemente kann vorgegeben werden, so dass die Wir kung eines jeden Auskoppelelements zumindest näherungsweise bekannt ist und Ei genschaften des Lichtleiters bzw. des aus dem Lichtleiter tretenden Lichts gezielt durch eine vorgebbare Verteilung der Auskoppelelemente festgelegt werden können.
[0036] Die geforderten, für die Erfindung wesentlichen Eigenschaften für die Auskop pelelemente hinsichtlich ihrer Anzahl pro Flächeneinheit, ihrer Form, ihrer Ausrichtung und Ausdehnung in drei Dimensionen sowie ihrer Verteilung auf mindestens einer der Großflächen und / oder innerhalb des Volumens des Lichtleiters können beispielsweise mit einer Optik-Simulationssoftware wie etwa „LightTools“ der Firma Synopsis oder an derer Anbieter bestimmt und dann entsprechend physisch umgesetzt werden.
[0037] Vorteilhaft ist die Verteilung der Auskoppelelemente auf mindestens einer der Großflächen und / oder innerhalb des Volumens des Lichtleiters so vorgegeben, dass das ausgekoppelte Licht auf mindestens 70% der Fläche des Lichtleiters eine Leucht dichtehomogenität von 70% erreicht. Die Leuchtdichtehomogenität kann hierzu als Lvmin/Lvmax definiert werden, also als Verhältnis des kleinsten Wertes der Leuchtdichte zum größten Wert einer Fläche. Eine andere anwendbare Vorschrift zur Messung der Leuchtdichtehomogenität ist in dem „Uniformity Measurement Standard for Displays V1.3“v on der „German Automotive OEM Work Group Displays“ definiert. Es ist möglich, dass Auskoppelelemente auf beiden Großflächen und / oder zusätzlich optional im Vo lumen angebracht sind.
[0038] Die Auskoppelelemente zur Auskopplung von Licht an mindestens einer der Großflächen des Lichtleiters bestehen bevorzugt aus Mikrolinsen und / oder Mikropris men und / oder diffraktiven Strukturen und / oder dreidimensionalen Strukturelementen und /oder Streuelementen mit einer maximalen Ausdehnung in ihrer größten Dimension, die kleiner als 100 Mikrometer, bevorzugt kleiner als 50 Mikrometer, ist. Im Falle von diffraktiven Strukturen kann es sich beispielsweise um ein Flologramm bzw. ein Git- ter/Beugungsgitter handeln.
[0039] Die Auskoppelemente selbst können aber auch allein die äußere Form von Mik rolinsen, Mikroprismen, Streuelementen und / oder diffraktiven Strukturen aufweisen. Sie können dann insbesondere als Flohlräume ausgestaltet werden, die dann im Volu men des Lichtleiters ausgebildet sind. Die Flohlräume können luftleer sein, sind aber bevorzugt mit einem gasförmigen, flüssigen oder festen Material ausgefüllt, Das Material weist einen Brechungsindex auf, der von dem des für den Lichtleiter verwendeten Ma terials abweicht; bevorzugt ist er geringer. Durch die Befüllung mit Material und durch die Materialwahl kann man Einfluss auf die Lichtleitung bzw. -auskopplung nehmen. Al ternativ oder ergänzend weicht auch der Flaze-Wert des Materials bevorzugt von dem- jenigen des für den Lichtleiter verwendeten Materials ab, ist bevorzugt höher. Vorteile dieser Ausgestaltungen sind höhere Effizienz bei der Lichtauskopplung.
[0040] Alternativ und technisch einfacher können die Flohlräume auch gebildet werden, wenn man den Lichtleiter aus zwei miteinander verbundenen Substratschichten bildet, die Substratschichten sind bevorzugt gleichartig. Die Verbindung kann chemisch, physi- kalisch oder durch Kleben erfolgen. Die Flohlräume sind dann als Materialaussparungen an mindestens einer der Grenzflächen der Substratschichten ausgebildet. [0041] Wenn die Auskoppelelemente auf mindestens einer der Großflächen des Licht leiters angebracht sind, so werden diese vorteilhaft aus einem mit einem Werkzeug strukturierten Kunststoff oder Glas gebildet, dessen Struktur vermittels eines Werkzeu ges eingeprägt wurde. Dies ist z.B. in Massenproduktion möglich, indem auf ein Licht- leitersubstrat ein UV-härtendes Material - z.B. ein Lack, ein Monomer etc. - aufgebracht wird, welches vermittels eines Werkzeuges strukturiert und durch UV-Strahlung ausge härtet, 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 druck- technisch realisieren, oder aber auch materialauftragend, -umwandelnd, -abtragend o- der -auflösend.
[0042] Damit können z.B. Gitterstrukturen, Mikroprismen - entweder konvex mit Kunst stoffanteil auf der Oberfläche nach außen zeigend, und / oder konkav als Einprägung bzw. Aussparung innerhalb der Oberflächenschicht des strukturierten Kunststoffs -, sonstige dreidimensionale Strukturelemente mit anderen Formen, oder auch Mikrolinsen kostengünstig und mit Massenfertigungstauglichkeit umgesetzt werden. Konkav ausge bildete und konvex ausgebildete Strukturen können gleichermaßen zum Einsatz kom men.
[0043] Die Hintergrundbeleuchtung besteht beispielsweise aus einem flächigen Strah- ler, vorzugsweise einem weiteren Lichtleiter mit seitlich oder auf der Rückseite angeord neten weiteren Leuchtmitteln, sowie mindestens einem in den flächigen Strahler inte grierten und / oder davor angeordneten Lichtkollimator, wie etwa mindestens einer Pris menfolie und / oder mindestens einem Privacyfilter (Lamellenfilter). Entsprechend kann also die Hintergrundbeleuchtung grundsätzlich aufgebaut sein wie ein LED-Backlight, beispielsweise als sogenanntes Direct-Iit LED Backlight, edge LED Backlight, OLED o- der als ein anderer Flächenstrahler, auf welchen z.B. mindestens ein permanenter Pri- vacy-Filter (mit Mikrolamellen) aufgebracht ist.
[0044] Ein Vorteil der Erfindung ist, dass die Anforderungen an die Hintergrundbeleuch tung allgemein gegenüber dem Stand der Technik verringert werden: Durch die Kombi- nation der sichteinschränkenden Wirkungen der Bildwiedergabeeinrichtung und der Be leuchtungseinrichtung (in welcher die Hintergrundbeleuchtung integriert ist), müssen nicht wie im Stand der Technik Privacy-Kontraste von 100:1 oder besser erzielt werden. Vielmehr sind Werte von 10:1 in der Hintergrundbeleuchtung bereits äußerst hilfreich, um den Sichtschutzeffekt der Bildwiedergabeeinrichtung in der Betriebsart B2 stark zu verbessern. Ein Restlicht der Bildwiedergabeeinrichtung in der Betriebsart B2 von z.B. 0,5% der Maximalhelligkeit in einem Winkel von -40 Grad würde schon auf 0,05% ab sinken, wenn in -40 Grad die Beleuchtungseinrichtung nur 10% (nicht aber der schwerer zu erreichenden Wert von 1%) der Maximalhelligkeit abstrahlt.
[0045] Auf der Oberseite des Bildschirms und / oder auf mindestens einer der Großflä chen des Lichtleiters wie auch auf mindestens einem der Privacyfilter, wenn vorhanden, können Mittel zur Reflexminderung oder -Steuerung, beispielsweise eine Antireflexbe schichtung, angeordnet sein.
[0046] Besonders vorteilhaft 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.
[0047] Ein erfindungsgemäßer Bildschirm kann gleichsam verwendet werden zur Ein gabe oder Anzeige von vertraulichen Daten, beispielweise von PIN-Geheimnummern, E-Mails, SMS oder Passwörtern, an Geldautomaten, Zahlungsterminals oder mobilen Geräten.
[0048] 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.
[0049] 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 un terschiedlicher Größe ein Bild sehen sollen, während der Seiteneinblick stark oder kom plett eingeschränkt bleiben soll. Für POS-Zahlterminals sind hingegen auf Grund von Sicherheitsbestimmungen oftmals Sichteinschränkungen im Modus B2 sowohl in hori zontaler als in vertikaler Richtung notwendig. [0050] Grundsätzlich bleibt die Leistungsfähigkeit der Erfindung erhalten, wenn die vor beschriebenen Parameter in bestimmten Grenzen variiert werden.
[0051] 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
[0052] Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Be- zugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die ebenfalls erfindungswesentliche Merk male offenbaren, noch näher erläutert. Diese Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Veranschaulichung und sind nicht als einschränkend auszulegen. Beispielsweise ist eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit einer Vielzahl von Elementen oder Komponenten nicht dahingehend auszulegen, dass alle diese Elemente oder Kompo- nenten zur Implementierung notwendig sind. Vielmehr können andere Ausführungsbei- spiele auch alternative Elemente und Komponenten, weniger Elemente oder Kompo nenten oder zusätzliche Elemente oder Komponenten enthalten. Elemente oder Kom ponenten verschiedener Ausführungsbespiele können miteinander kombiniert werden, sofern nichts anderes angegeben ist. Modifikationen und Abwandlungen, welche für ei- nes der Ausführungsbeispiele beschrieben werden, können auch auf andere Ausfüh rungsbeispiele anwendbar sein. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden gleiche oder einander entsprechende Elemente in verschiedenen Figuren mit gleichen Bezugs zeichen bezeichnet und nicht mehrmals erläutert. Es zeigen:
[0053] Fig. 1 eine Prinzipskizze zur Auskopplung von Licht, das seitlich in einen Lichtleiter eingekoppelt wird, aus der unteren Großfläche des Licht leiters, auf welcher sich die Auskoppelemente befinden, wobei das Licht an der oberen Großfläche den Lichtleiter verlässt,
[0054] Fig. 2 eine Prinzipskizze zur Auskopplung von Licht, das seitlich in einen Lichtleiter eingekoppelt wird, aus der oberen Großfläche des Lichtlei ters, auf welcher sich die Auskoppelemente befinden, wobei das Licht an der oberen Großfläche den Lichtleiter verlässt, [0055] Fig. 3 eine Prinzipskizze eines Bildschirms in einer ersten Ausgestaltung in einem ersten Betriebsmodus B1 für einen freien Sichtmodus,
[0056] Fig. 4 eine Prinzipskizze eines Bildschirms in einer ersten Ausgestaltung in einem zweiten Betriebsmodus B2 für einen eingeschränkten Sicht modus,
[0057] Fig. 5 eine Prinzipskizze zu einer beispielhaften Form eines Auskoppelele ments,
[0058] Fig. 6 eine Prinzipskizze eines Bildschirms in einer zweiten Ausgestaltung im ersten Betriebsmodus B1 für einen freien Sichtmodus, sowie [0059] Fig. 7 eine Prinzipskizze eines Bildschirms in einer zweiten Ausgestaltung im zweiten Betriebsmdus B2 für einen eingeschränkten Sichtmodus.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
[0060] In Fig. 1 ist eine Prinzipskizze zur Auskopplung von Licht, das seitlich von Leuchtmitteln 4 in einen Lichtleiter 3 eingekoppelt wird, auf der unteren Großfläche des Lichtleiters 3, auf welcher sich die Auskoppelemente 6 befinden, dargestellt. Das aus gekoppelte Licht verlässt den Lichtleiter 3 jedoch an der oberen Großfläche. In der hori zontalen Richtung wird hier das Licht in einen breiten Winkel (größer als 60°) 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 Strah len) 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 Viel zahl an Strahlengängen im Lichtleiter 3 umgesetzt. Außerdem sind Lichtbrechungen an Brechzahlübergangsflächen nicht berücksichtigt. [0061] 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 Aus führungen zu Fig. 1 . Technisch verschieden ist hier lediglich die Lage und ggf. die Aus gestaltung der Auskoppelelemente 6, die nun auf der Oberseite des Lichtleiters 3 liegen und somit das Licht direkt nach oben auskoppeln. Dabei muss das ausgekoppelte Licht den Lichtleiter 3 nicht noch ein weiteres Mal passieren, im Gegensatz zu den Gegeben heiten gemäß Fig. 1.
[0062] Die Prinzipskizzen in den folgenden Zeichnungen Fig.3, 4, 6 und 7 sind Schnitt darstellungen. [0063] Die Fig.3 zeigt eine Prinzipskizze eines Bildschirms 1a in einer ersten Ausge staltung in einem ersten Betriebsmodus B1 für einen freien Sichtmodus, und Fig.4 in einem zweiten Betriebsmodus B2 für einen eingeschränkten Sichtmodus. Ein Bildschirm 1a, der in mindestens den zwei Betriebsarten B1 für einen freien Sichtmodus und B2 für einen eingeschränkten Sichtmodus betrieben werden kann, umfasst zunächst eine transmissive Bildwiedergabeeinrichtung 1 , die auf sie einfallendes Licht zur Darstellung eines Bildinhalts moduliert, und die in mindestens einer ersten Betriebsart B1 für einen freien Sichtmodus und in einer zweiten Betriebsart B2 für einen eingeschränkten Sicht modus betrieben werden kann. Bei der Bildwiedergabeeinrichtung 1 handelt es sich um ein LCD-Panel. In Betrachtungsrichtung eines Betrachters hinter der transmissiven Bild- Wiedergabeeinrichtung 1 befindet sich eine Beleuchtungseinrichtung 2a, die in den min destens zwei Betriebsarten B1 für einen freien Sichtmodus und B2 für einen einge schränkten Sichtmodus betrieben werden kann, wobei die Beleuchtungseinrichtung 2a in der ersten Betriebsart B1 Licht in einen nicht eingeschränkten Betrachtungswinkelbe reich und in der zweiten Betriebsart B2 Licht in einen demgegenüber eingeschränkten Betrachtungswinkelbereich abstrahlt. Außerdem umfasst der Bildschirm 1a auch eine Ansteuerung für die transmissive Bildwiedergabeeinrichtung 1 und die Beleuchtungsein richtung 2a zur Umschaltung zwischen den mindestens zwei Betriebsarten B1 , wie sie beispielhaft in Fig.3 gezeigt ist, und B2, wie sie beispielhaft in Fig.4 gezeigt ist.
[0064] In der hier gezeigten ersten Ausgestaltung umfasst die Beleuchtungseinrichtung 2a hier mindestens eine flächenartig ausgedehnte Hintergrundbeleuchtung 2, die Licht in einen eingeschränkten Winkelbereich abstrahlt, einen in Betrachtungsrichtung vor der Hintergrundbeleuchtung 2 gelegenen, plattenförmigen Lichtleiter 3, welcher auf mindes tens einer der Großflächen und / oder innerhalb seines Volumens Auskoppelelemente 6 aufweist, wobei der Lichtleiter 3 für das von der Hintergrundbeleuchtung 2 ausgehende Licht zu mindestens 50% transparent ist, und seitlich an Schmalseiten des Lichtleiters 3 angeordnete Leuchtmittel 4. In der Betriebsart B2 sind die Hintergrundbeleuchtung 2 ein- und die Leuchtmittel 4 ausgeschaltet, wohingegen in der Betriebsart B1 mindestens die Leuchtmittel 4 eingeschaltet sind.
[0065] In Fig.3 ist das Durchlässen des von der Beleuchtungseinrichtung 2a herrühren den Lichtes (dünne Pfeile) durch die Bildwiedergabeeinrichtung 1 in alle Richtungen durch die fetten Pfeile angedeutet. Umgekehrt deuten in Fig.4 die fetten Pfeile an, dass die Bildwiedergabeeinrichtung 1 Licht nur in einen eingeschränkten Betrachtungswinkel- bereich passieren lässt (gestrichelte fette Pfeile bedeuten, dass das Licht dort nicht oder nur zu maximal zehn Prozent durchgelassen wird). Gleichzeitig trifft auch nur im Be trachtungswinkelbereich eingeschränktes Licht von der Beleuchtungseinrichtung 2a auf die Bildwiedergabeeinrichtung 1.
[0066] Der besondere Vorteil beim Kombinieren dieser Maßnahmen zur Umsetzung der Betriebsarten B1 und B2 sowohl in der Bildwiedergabeeinrichtung 1 als auch in der Beleuchtungseinrichtung 2a ist, dass sich insbesondere die im Betrachtungswinkelbe reich einschränkenden Wirkungsweisen für die Betriebsart B2 ergänzen, so dass der Sichtschutz in diesem eingeschränkten Sichtmodus besonders stark wirkt. Dazu ist es vorteilhaft, wenn sich die jeweiligen Betrachtungswinkelbereiche der Bildwiedergabeein- richtung 1 als auch in der Beleuchtungseinrichtung 2a für die Betriebsart B2 stark über lappen oder identisch sind.
[0067] Die - zeichnerisch nicht dargestellte - Ansteuerung für die transmissive Bildwie dergabeeinrichtung 1 und die Beleuchtungseinrichtung 2a zur Umschaltung zwischen den mindestens zwei Betriebsarten B1 und B2 umfasst bevorzugt eine elektronische Einrichtung, welche bevorzugt, aber nicht unbedingt, die beiden Betriebsarten B1 und B2 synchron jeweils sowohl für die Bildwiedergabeeinrichtung 1 als auch für die Be leuchtungseinrichtung 2a umschaltet.
[0068] Die Bildwiedergabeeinrichtung 1 umfasst in einer ersten Alternative ein LCD- Panel mit zwei Flüssigkristallschichten, von denen die eine zur Modulation des Lichtes dient, um die Darstellung des besagten Bildinhalts zu ermöglichen, und von denen die andere dazu dient, den Betrachtungswinkelbereich in der ersten Betriebsart B1 für einen freien Sichtmodus groß zu schalten und in der zweiten Betriebsart B2 für einen einge schränkten Sichtmodus einzuschränken. Die entsprechende Anordnung ist bevorzugt als ein Modul ausgebildet und umfasst weiterhin jeweils einen Polarisationsfilter hinter der hinteren, zwischen den beiden und vor der vorderen Flüssigkristallschicht. [0069] In einer zweiten Alternative umfasst die Bildwiedergabeeinrichtung 1 ein Dual-
Sicht-LCD-Panel, welches gleichzeitig zwei wählbare Bildinhalte in unterschiedliche Be trachtungswinkelbereiche abbildet, wobei in der ersten Betriebsart B1 für den freien Sichtmodus die beiden Bildinhalte identisch oder verschieden sind, und wobei in der zweiten Betriebsart B2 für den eingeschränkten Sichtmodus mindestens einer der Bild- Inhalte permanent schwarz oder einfarbig - worunter auch Weiß fällt - ist, so dass aus dem entsprechenden Blickwinkelbereich nur ein schwarzes oder informationsloses, ein farbiges Bild sichtbar ist,
[0070] Dabei ist es denkbar, dass diejenige Flüssigkristallschicht, welche dazu dient, den Betrachtungswinkelbereich in der ersten Betriebsart B1 für einen freien Sichtmodus groß zu schalten und in der zweiten Betriebsart B2 für einen eingeschränkten Sichtmo dus einzuschränken, in Betrachtungsrichtung eines Betrachters vor der anderen Flüs sigkristallschicht liegt und den Betrachtungswinkelbereich durch für die beiden Betriebs arten B1 und B2 jeweils unterschiedliche Polarisierung umschaltet. Somit wird bereits farblich und bildmoduliertes Licht für die Bestimmung des Betrachtungswinkelbereichs polarisationskodiert, so dass es in der Betriebsart B2 aus schrägen Betrachtungsrich tungen am vorderen Polarisationsfilter (der als Analysator wirkt) zu mindestens 90%, bevorzugt zu über 97%, ausgelöscht wird, bei senkrechter Betrachtung jedoch nicht. Für die Betriebsart B1 werden entsprechend andere Polarisationseigenschaften aufmodu liert, so dass es aus im Wesentlichen allen Einfallsrichtungen den Analysator passieren kann.
[0071] Vorzugsweise strahlt die Beleuchtungseinrichtung 2a in der zweiten Betriebsart B2 Licht derart in einen definierbaren eingeschränkten Betrachtungswinkelbereich ab, dass außerhalb dieses eingeschränkten Betrachtungswinkelbereichs, der in einer wähl baren Ebene, die den Bildschirm 1a schneidet, gemessen wird, höchstens 50%, bevor- zugt höchstens 20%, besonders bevorzugt höchstens 10% der innerhalb des einge schränkten Betrachtungswinkelbereichs höchsten vorliegenden Leuchtdichte als maxi maler Leuchtdichtewert vorliegen. Eine solche Ebene zur Festlegung der Messung kann vorteilhaft z.B. die Mittelsenkrechte auf den Bildschirm beinhalten und bis auf eine Tole ranz von 7 Grad parallel zur unteren Kante des Bildschirms 1a liegen.
[0072] Als „großer“ Betrachtungswinkelbereich kommt beispielhaft ein in der vorge nannten Ebene gemessener Winkelbereich in Frage, der sich von etwa -60° bis +60° oder von etwa -60° bis +30° erstreckt, wobei ohne Beschränkung der Allgemeinheit der Winkel von 0° mit der Mittelsenkrechten zusammenfallen soll. Ein „eingeschränkter“ Be trachtungswinkelbereich wäre beispielsweise von etwa -30° bis +30°, oder auch von etwa -20° bis +30° (Asymmetrie ist möglich), oder von etwa -10° bis +50°.
[0073] Die Auskoppelelemente 6 zur Auskopplung von Licht an mindestens einer der Großflächen des Lichtleiters 3 bestehen bevorzugt aus Mikrolinsen und / oder Mikropris men und / oder diffraktiven Strukturen und / oder dreidimensionalen Strukturelementen und / oder Streuelementen mit einer Ausdehnung in ihrer größten Dimension von maxi mal 100 Mikrometer, bevorzugt maximal 50 Mikrometer. Im Falle von diffraktiven Struk turen kann es sich beispielsweise um ein Flologramm bzw. ein Gitter/Beugungsgitter handeln.
[0074] Dazu gibt Fig. 5 eine Prinzipskizze zu einer beispielhaften Form eines Auskop pelelements 6 wieder, hier in der Form eines Mikroprismas. Diese Art von Auskoppele- menten kann homogen, oder bevorzugt inhomogen (d.h. beispielsweise - bis auf Aus nahmen - mit steigendem Abstand von den Leuchtmitteln 4 in größerer Anzahl pro Flä- che) auf einer oder beiden Großflächen und/oder im Volumen des Lichtleiters 3 verteilt sein, z.B. als mit Luft gefüllte Aussparung. Andere Formen von Auskoppelementen 6 sind selbstverständlich möglich.
[0075] Die Auskoppelelemente sind in ihrer Form sowie Anzahl pro Fläche und in ihrer Ausdehnung derart gewählt, dass jedes Auskoppelelement jeweils in seinen horizonta- len und vertikalen Abmessungen kleiner ist als das Minimum aus Breite und Flöhe der kleinsten Pixel der Bildwiedergabeeinrichtung. Die Pixel werden in der Regel Farbsub- pixel sein, es können aber auch monochromatische Pixel sein. Bevorzugt sind die Aus koppelelemente in ihrer Form sowie Anzahl pro Fläche und in ihrer Ausdehnung außer dem derart gewählt, dass in Projektionsrichtungen parallel zur Flächennormalen des Lichtleiters jeweils Teile oder die ganze Oberfläche jeweils mindestens zweier Auskop pelelemente für mindestens eine Teilmenge der kleinsten Pixel der Bildwiedergabeein- richtung 1 unterhalb eines jeden kleinsten Pixels dieser Teilmenge der Bildwiedergabe einrichtung angeordnet sind. Die Teilmenge kann insbesondere auch alle kleinsten Pixel umfassen.
[0076] Weiterhin zeigen Fig. 6 eine Prinzipskizze eines Bildschirms 1 a in einer zweiten Ausgestaltung im ersten Betriebsmodus B1 für einen freien Sichtmodus sowie Fig. 7 im zweiten Betriebsmodus B2 für einen eingeschränkten Sichtmodus. Diese Ausgestaltung ist alternativ zu der in den Fig. 3 und Fig. 4 gezeigten Ausgestaltung. Die in den Fig. 6 und Fig. 7 gezeigte Beleuchtungseinrichtung 2a des Bildschirms 1 umfasst mindestens eine flächenartig ausgedehnte Hintergrundbeleuchtung 2, einen in Betrachtungsrichtung vor der Hintergrundbeleuchtung 2 gelegenen, plattenförmigen Lichtleiter 3, welcher auf mindestens einer der Großflächen und / oder innerhalb seines Volumens Auskoppelele mente 6 aufweist, wobei der Lichtleiter 3 für das von der Hintergrundbeleuchtung 2 aus gehende Licht zu mindestens 30% transparent ist, und wobei der Lichtleiter 3 seitlich in mindestens einer seiner Schmalseiten eingekoppeltes Licht in einen eingeschränkten Winkelbereich abstrahlt, sowie seitlich an Schmalseiten des Lichtleiters 3 angeordnete Leuchtmittel 4. In der ersten Betriebsart B1 für den eingeschränkten Sichtmodus gemäß Fig. 6 ist mindestens die Hintergrundbeleuchtung 2 eingeschaltet, wohingegen in der zweiten Betriebsart B2 für den freien Sichtmodus gemäß Fig. 7 die Leuchtmittel 4 ein- und die Hintergrundbeleuchtung 2 ausgeschaltet sind. [0077] In Fig.6 ist das Durchlässen des von der Beleuchtungseinrichtung 2a herrühren den Lichtes (dünne Pfeile) durch die Bildwiedergabeeinrichtung 1 in alle Richtungen durch die fetten Pfeile angedeutet. Umgekehrt deuten in Fig.7 die fetten Pfeile an, dass die Bildwiedergabeeinrichtung 1 Licht nur in einen eingeschränkten Betrachtungswinkel bereich passieren lässt (gestrichelte fette Pfeile bedeuten, dass das Licht dort nicht oder nur zu maximal zehn Prozent durchgelassen wird). Gleichzeitig trifft auch nur im Be trachtungswinkelbereich eingeschränktes Licht von der Beleuchtungseinrichtung 2a auf die Bildwiedergabeeinrichtung 1.
[0078] Die Beleuchtungseinrichtung 2a kann zusätzlich noch einen Kollimationsfilm an einer geeigneten Stelle im Aufbau enthalten, beispielsweise ein Linsen- oder Prismen- raster ober- oder unterhalb des plattenförmigen Lichtleiters 3.
[0079] Der Lichtleiter 3 besteht vorzugsweise aus einem transparenten, thermoplasti schen oder thermoelastischen Polymer, z.B. Kunststoff, oder aus Glas. Beispielsweise kann der Lichtleiter bzw. sein Substrat mindestens 40 Gewichtsprozent Polymethylme- thacrylat, bevorzugt mindestens 60 Gewichtsprozent Polymethylmethacrylat, bezogen auf sein Gewicht, umfassen. Alternativ kann es sich beispielsweise um Polycarbonat (PC) handeln. [0080] Die Auskoppelelemente 6 können bei der Herstellung des Lichtleiters 3 entspre chend anpassbarer und vorgebbarer Bedingungen für die Auskopplung des Lichts grundsätzlich auf verschiedene Weise in oder auf dem Lichtleiter verteilt werden. Bei den Auskoppelelementen 6 handelt es sich um lokal begrenzte Strukturänderungen im Volumen oder/und auf den Oberflächen des Lichtleiters. Ausdrücklich nicht unter den Begriff des Auskoppelelements 6 fallen daher zusätzliche optische Schichten, die auf den Flächen des Lichtleiters 3 angebracht werden, d.h. z.B. Diffusionsschichten, Refle xionsschichten, (duale) helligkeitsverstärkende, kollimierende oder auch polarisations recycelnde Schichten ((dual) brightness enhancement film - (D)BEF) oder reflektive Po larisatoren. Diese, nicht unter den Begriff des „Auskoppelelements“ 6 fallenden zusätz- liehen Schichten werden -wenn überhaupt- mit dem Lichtleiter 3 nur an den Rändern verbunden, liegen im Bereich der Großflächen meistens jedoch nur lose auf und bilden mit dem Lichtleiter 3 keine physische Einheit. Hingegen bilden auf die Großflächen auf gebrachte Lacke, die sich mit dem Lichtleiter 3 durch chemische Reaktionen oder an dere Kräfte (z.B. van der Waals-Kräfte) verbinden, eine physische Einheit, sind nicht mehr voneinander zu trennen; solche Lacke zählen daher nicht als zusätzliche Schicht im oben genannten Sinne.
[0081] Die Struktur der Auskoppelelemente 6 kann vorgegeben werden, so dass die Wirkung eines jeden Auskoppelelements 6 zumindest näherungsweise bekannt ist und Eigenschaften des Lichtleiters 3 bzw. des aus dem Lichtleiter 3 tretenden Lichts gezielt durch eine vorgebbare Verteilung der Auskoppelelemente 6 festgelegt werden können. Die geforderten, für die Erfindung wesentlichen Eigenschaften für die Auskoppelele mente 6 hinsichtlich ihrer Anzahl pro Flächeneinheit, ihrer Form, ihrer Ausrichtung und Ausdehnung in drei Dimensionen sowie ihrer Verteilung auf mindestens einer der Groß flächen und / oder innerhalb des Volumens des Lichtleiters 3 können beispielsweise mit einer Optik-Simulationssoftware wie etwa „LightTools“ der Firma Synopsis oder anderer Anbieter bestimmt und dann entsprechend physisch umgesetzt werden. Es ist möglich, dass Auskoppelelemente 6 auf beiden Großflächen und / oder zusätzlich optional im Volumen des Lichtleiters 3 angebracht sind. [0082] Die Hintergrundbeleuchtung 2 besteht beispielsweise aus einem flächigen Strahler, vorzugsweise einem weiteren Lichtleiter mit seitlich oder auf der Rückseite an geordneten weiteren Leuchtmitteln, sowie mindestens einem in den flächigen Strahler integrierten und / oder davor angeordneten Lichtkollimator, wie etwa mindestens einer Prismenfolie und / oder mindestens einem Privacyfilter (Lamellenfilter). Entsprechend kann also die Hintergrundbeleuchtung 2 grundsätzlich aufgebaut sein wie ein LED-Back- light, beispielsweise als sogenanntes Direct-Iit LED Backlight, edge LED Backlight, OLED oder als ein anderer Flächenstrahler, auf welchen z.B. mindestens ein permanen ter Privacy-Filter (mit Mikrolamellen) aufgebracht ist. [0083] Ein Vorteil des vorangehend beschriebenen Bildschirms ist, dass die Anforde rungen an die Hintergrundbeleuchtung 2 allgemein gegenüber dem Stand der Technik verringert werden: Durch die Kombination der sichteinschränkenden Wirkungen der Bild wiedergabeeinrichtung 1 und der Beleuchtungseinrichtung 2a (in welcher die Hinter grundbeleuchtung 2 integriert ist), müssen nicht wie im Stand der Technik Privacy-Kon- traste von 100:1 oder besser erzielt werden. Vielmehr sind Werte von 10:1 in der Hinter grundbeleuchtung 2 bereits äußerst hilfreich, um den Sichtschutzeffekt der Bildwieder gabeeinrichtung 1 in der Betriebsart B2 stark zu verbessern. Ein Restlicht der Bildwie dergabeeinrichtung 1 in der Betriebsart B2 von z.B. 0,5% der Maximalhelligkeit in einem Winkel von -40 Grad würde schon auf 0,05% absinken, wenn in -40 Grad die Beleuch- tungseinrichtung nur 10% (nicht aber der schwerer zu erreichenden Wert von 1%) der Maximalhelligkeit abstrahlt.
[0084] Besonders vorteilhaft findet der 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 ablen ken könnten. Ein Bildschirm, wie er vorangehend beschrieben wurde, kann gleichsam verwendet werden zur Eingabe oder Anzeige von vertraulichen Daten, beispielweise von PIN-Geheimnummern, E-Mails, SMS oder Passwörtern, an Geldautomaten, Zahlungs terminals oder mobilen Geräten. [0085] In allen vorgenannten Ausgestaltungen können die besagten Leuchtmittel 4
LEDs bzw. LED-Zeilen oder Laserdioden sein. Andere Varianten sind denkbar und lie gen im Rahmen der Erfindung. [0086] Die vorstehend beschriebene Beleuchtungseinrichtung und der damit umsetz bare Bildschirm lösen die gestellte Aufgabe: Es wurde ein Bildschirm beschrieben, mit welchem eine sichere Darstellung von Informationen vermittels eines wahlweise einge schränkten Betrachtungswinkels realisiert werden kann, wobei in einer weiteren Be- triebsart eine freie, möglichst im Betrachtungswinkel uneingeschränkte Sicht möglich ist. In beiden Betriebsarten ist eine möglichst hohe Auflösung, d.h. die native Auflösung des verwendeten Bildschirms, sichtbar. Ferner erzielt der eingeschränkte Betrachtungswin kel einen umfassenden Sichtschutzeffekt, ohne erhöhte Anforderungen an die verwen dete Beleuchtungseinrichtung zu stellen. [0087] Der vorangehend beschriebene Bildschirm kann vorteilhaft überall da eingesetzt werden, wo vertrauliche Daten angezeigt und / oder eingegeben werden, wie etwa bei der PIN-Eingabe oder zur Datenanzeige an Geldautomaten oder Zahlungsterminals o- der zur Passworteingabe oder beim Lesen von Emails auf mobilen Geräten. Er kann - wie weiter oben beschrieben - auch im PKW angewendet werden.
Bezuqszeichenliste
1 Bildwiedergabeeinrichtung
1a Bildschirm 2 Hintergrundbeleuchtung
2a Beleuchtungseinrichtung
3 Lichtleiter
4 Leuchtmittel 6 Auskoppelelement

Claims

Patentansprüche
1. Bildschirm (1 a), der in mindestens zwei Betriebsarten B1 für einen freien Sichtmo dus und B2 für einen eingeschränkten Sichtmodus betrieben werden kann, umfas- send eine transmissive Bildwiedergabeeinrichtung (1), die auf sie einfallendes Licht zur Darstellung eines Bildinhalts moduliert, und die in der ersten Betriebsart B1 für den freien Sichtmodus und in der zweiten Betriebsart B2 für den eingeschränkten Sichtmodus betrieben werden kann, wobei die Bildwiedergabeeinrichtung (1) ein LCD-Panel ist, eine in Betrachtungsrichtung eines Betrachters hinter der transmissiven Bildwie dergabeeinrichtung (1) befindliche Beleuchtungseinrichtung (2a), die in den min destens zwei Betriebsarten B1 für den freien Sichtmodus und B2 für den einge schränkten Sichtmodus betrieben werden kann, wobei die Beleuchtungseinrich- tung (2a) in der ersten Betriebsart B1 Licht in einen nicht eingeschränkten Betrach tungswinkelbereich und in der zweiten Betriebsart B2 Licht in einen demgegenüber eingeschränkten Betrachtungswinkelbereich abstrahlt, wobei die Bildwiedergabeeinrichtung
• in einer ersten Alternative entweder ein LCD-Panel mit zwei Flüssigkristall- schichten umfasst, von denen die eine zur Modulation des Lichtes dient, um die Darstellung des Bildinhalts zu ermöglichen, und von denen die an dere dazu dient, den Betrachtungswinkelbereich in der ersten Betriebsart B1 für den freien Sichtmodus groß zu schalten und in der zweiten Betriebs art B2 für den eingeschränkten Sichtmodus einzuschränken, · oder in einer zweiten Alternative ein Dual-Sicht-LCD-Panel umfasst, wel ches gleichzeitig zwei wählbare Bildinhalte in unterschiedliche Betrach tungswinkelbereiche abbildet, wobei in der ersten Betriebsart B1 für den freien Sichtmodus die beiden Bildinhalte identisch oder verschieden sind, und wobei in der zweiten Betriebsart B2 für den eingeschränkten Sichtmo- dus mindestens einer der Bildinhalte permanent schwarz oder einfarbig ist, so dass aus dem entsprechenden Blickwinkelbereich nur ein schwarzes oder informationsloses, einfarbiges Bild sichtbar ist, sowie eine Ansteuerung für die transmissive Bildwiedergabeeinrichtung (1 ) und die Beleuchtungseinrichtung (2a) zur Umschaltung zwischen den mindestens zwei Betriebsarten B1 und B2, wobei die Beleuchtungseinrichtung
• eine flächenartige Hintergrundbeleuchtung (2)
• einen in einer Betrachtungsrichtung vor der Hintergrundbeleuchtung (2) an geordneten, plattenförmigen Lichtleiter (3) mit zwei einander gegenüberlie genden Großflächen, welche über Schmalseiten verbunden sind, wobei der Lichtleiter (3) auf mindestens einer der Großflächen und / oder innerhalb seines Volumens Auskoppelelemente (6) aufweist, sowie
• seitlich an den Schmalseiten des Lichtleiters (3) angeordnete Leuchtmittel (4) umfasst, wobei die Auskoppelelemente (6) in ihrer Form sowie Anzahl pro Fläche und in ihrer Ausdehnung derart gewählt sind, dass
• jedes Auskoppelelement (6) jeweils in seinen horizontalen und vertikalen Abmessungen kleiner ist als das Minimum aus Breite und Höhe der kleins ten Pixel der Bildwiedergabeeinrichtung (1), wobei in einer ersten Alternative
• die Hintergrundbeleuchtung (2) Licht in einen eingeschränkten Winkelbe reich abstrahlt,
• der Lichtleiter (3) für das von der Hintergrundbeleuchtung (2) ausgehende Licht zu mindestens 50% transparent ist, und
• in der zweiten Betriebsart B2 die Hintergrundbeleuchtung (2) ein- und die Leuchtmittel (4) ausgeschaltet sind, und in der ersten Betriebsart B1 min destens die Leuchtmittel (4) eingeschaltet sind, und wobei in einer zweiten Alternative
• der Lichtleiter (3) für das von der Hintergrundbeleuchtung (2) ausgehende Licht zu mindestens 30% transparent ist,
• der Lichtleiter (3) seitlich in mindestens einer seiner Schmalseiten einge koppeltes Licht in einen eingeschränkten Winkelbereich abstrahlt, und
• in der ersten Betriebsart B1 mindestens die Hintergrundbeleuchtung (2) eingeschaltet ist und in der zweiten Betriebsart B2 die Leuchtmittel (4) ein- und die Hintergrundbeleuchtung (2) ausgeschaltet sind.
2. Bildschirm (1a) nach Anspruch 1 mit einer Bildwiedergabeeinrichtung (1) gemäß der ersten Alternative, dadurch gekennzeichnet, dass diejenige Flüssigkristall schicht, welche dazu dient, den Betrachtungswinkelbereich in der ersten Betriebs art B1 für den freien Sichtmodus groß zu schalten und in der zweiten Betriebsart B2 für den eingeschränkten Sichtmodus einzuschränken, in Betrachtungsrichtung eines Betrachters vor der anderen Flüssigkristallschicht liegt und den Betrach tungswinkelbereich durch für die beiden Betriebsarten B1 und B2 jeweils unter schiedliche Polarisierung umschaltet.
3. Bildschirm (1a) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeich net, dass die Beleuchtungseinrichtung (2a) in der zweiten Betriebsart B2 Licht der art in einen definierbaren eingeschränkten Betrachtungswinkelbereich abstrahlt, dass außerhalb dieses eingeschränkten Betrachtungswinkelbereichs, der in einer wählbaren Ebene, die den Bildschirm (1a) schneidet, gemessen wird, höchstens 50%, bevorzugt höchstens 20%, besonders bevorzugt höchstens 10% der inner halb des eingeschränkten Betrachtungswinkelbereichs höchsten vorliegenden Leuchtdichte als maximaler Leuchtdichtewert vorliegen.
4. Bildschirm (1a) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeich net, dass zwischen der Bildwiedergabeeinrichtung (1) und dem Lichtleiter (3) min destens eine optische Komponente angeordnet ist, bevorzugt ein Diffusor und/o der eine Prismenfolie.
5. Bildschirm (1a) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeich net, dass eine Verteilung der Auskoppelelemente (6) auf mindestens einer der Großflächen und / oder innerhalb des Volumens des Lichtleiters (3) so vorgegeben ist, dass von den Leuchtmitteln (4) in den Lichtleiter (3) eingestrahltes und von den Auskoppelelementen (6) aus dem Lichtleiter (3) ausgekoppeltes Licht die folgen den Bedingungen erfüllt:
- mindestens 50% der auf einer der Großflächen zwischen einem Winkelbereich von -50° und +50° zur Flächennormalen der Großfläche ausgekoppelten Lichtmenge wird zwischen einem Winkelbereich von -20° und +20° bezogen auf eine oder zwei vorgegebene, zueinander und zur Flächennormalen senkrechte Vorzugsrichtun gen abgestrahlt, und / oder mindestens 70% der auf einer der Großflächen zwi- schen einem Winkelbereich von -50° und +50° zur Flächennormalen der Großflä che ausgekoppelten Lichtmenge wird zwischen einem Winkelbereich von -30° und +30° bezogen auf die eine oder zwei Vorzugsrichtungen abgestrahlt, und - mindestens 50% der aus dem Lichtleiter (3) ausgekoppelten Lichtmenge werden in Richtung von der Hintergrundbeleuchtung (2) weg oder zu ihr hin ausgekoppelt.
6. Bildschirm (1a) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeich net, dass die Auskoppelelemente (6) aus Mikrolinsen und / oder Mikroprismen und / oder diffraktiven Strukturen und / oder dreidimensionalen Strukturelementen und / oder Streuelementen bestehen.
7. Bildschirm (1a) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeich net, dass die Auskoppelelemente (6) in ihrer Form sowie Anzahl pro Fläche und in ihrer Ausdehnung derart gewählt sind, dass in Projektionsrichtungen parallel zur Flächennormalen des Lichtleiters (3) jeweils Teile oder die ganze Oberfläche min destens zweier Auskoppelelemente (6) für mindestens eine Teilmenge der kleins- ten Pixel der Bildwiedergabeeinrichtung (1) unterhalb eines jeden kleinsten Pixels dieser Teilmenge angeordnet sind.
8. Verwendung eines Bildschirms (1a) nach einem der vorgenannten Ansprüche in einem Fahrzeug zur wahlweisen Darstellung von Bildinhalten lediglich für den Bei fahrer in der Betriebsart B2 und gleichzeitig für den Fahrer und den Beifahrer in der Betriebsart B1.
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