NL1023737C2

NL1023737C2 - Lichtverdelende optische folie.

Info

Publication number: NL1023737C2
Application number: NL1023737A
Authority: NL
Inventors: Klaus Herbert Gunter Wenger
Original assignee: Klaus Herbert Gunter Wenger; Machf Otto Schouten B V
Priority date: 2003-06-24
Filing date: 2003-06-24
Publication date: 2004-12-28
Also published as: CA2528640A1; WO2004113968A2; BRPI0411742A; AU2004250562A1; US20070195533A1; EP1636617A2; JP2007521505A; KR20060025185A; WO2004113968A3; CN1809767A

Description

I - 1 -

I LICHTVERDELENDE OPTISCHE FOLIE

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een folie, welke folie is voorzien van optisch brekende, 5 piramidevormige elementen die elk een driehoekig grondvlak bezitten.

De onderhavige uitvinding heeft tevens betrekking op I een verlichtingssysteem, dat de folie en een lichtbron I 10 omvat, en op het gebruik van een dergelijke folie.

I Een dergelijke folie is als diepte perceptie verschaffende folie, bekend uit WO 03/027755. De bekende folie, welke is voorzien van een reliëfstructuur met 15 optische, over ongeveer 60 gaden ten opzichte van elkaar I gedraaide, piramidevormige elementen, maakt deel uit van I een beeldweergave systeem. Bij de weergave van beelden op I een beeldscherm worden groepjes, bestaande uit meerdere complementair en volgens een honingraatstructuur I 20 gerangschikte, elementen door eenzelfde beeldpunt I beschenen. Hierdoor ontvangen linker en rechter oog van een I waarnemer verschillende licht intensiteiten waardoor, als I gevolg van dienovereenkomstige looptijdverschillen van I zenuwsignalen naar de hersenen, een perceptie van diepte in I 25 de weergegeven beelden wordt gesuggereerd. Dit effect, I waarbij linker en rechter oog verschillende I lichtintensiteiten waarnemen, kan worden versterkt door de I piramidevormige elementen een voor het linker en rechter oog gradueel verschillend hoogte verloop te geven.

30

Doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een folie die voor beide ogen dezelfde verdelende/verspreidende eigenschappen met betrekking tot invallende elektromagnetische golven heeft.

Daartoe bezit de folie overeenkomstig de uitvinding 35 I - 2 - het kenmerk dat de grondvlakken van naburige elementen over I 180 graden ten opzichte van elkaar zijn gedraaid.

I Verrassender wijze is vastgesteld, dat bij een 5 dergelijke rangschikking van de grondvlakken van de I piramidevormige elementen, de folie als geheel bij inval van elektromagnetische golven daarop optisch brekende I eigenschappen krijgt die de folie geschikt maken om aan de uittredende golven in gewenste richting een gewenst patroon 10 te verschaffen. Dat patroon kan bijvoorbeeld uniform verdeeld zijn, waardoor golven, die bijvoorbeeld van een geconcentreerde lichtbron afkomstig zijn, verspreid kunnen worden en diffuus gemaakt kunnen worden.

15 Een dergelijk uniform patroon is bovendien nuttig bij het oplossen van het welbekende kijkhoek probleem, dat ontstaat bij het onder veelal beperkte kijkhoek goed kunnen waarnemen van beelden op beeldschermen, zoals vlakke beeldschermen of LCD schermen. Door de folie op het H 20 beeldscherm aan te brengen wordt de beperking van de H kijkhoek opgeheven en is het weergegeven beeld vanuit elke H praktische hoek beter waar te nemen.

H Dienovereenkomstig bezit de werkwijze volgens de H 25 uitvinding het kenmerk dat de grondvlakken in naburige H rijen zijn verdeeld, waarbij elementen uit de naburige rijen over 180 graden ten opzichte van elkaar gedraaide grondvlakken bezitten.

30 Een folie, veelal een transparante folie, waarop dergelijke gestructureerd gerangschikte elementen zijn aangebracht is met behulp van relatief eenvoudige technieken te vervaardigen.

35 Een volgende uitvoeringsvorm van de folie volgens de uitvinding heeft het kenmerk dat de afmetingen van de - 3 - elementen gelijk zijn. In de praktijk zullen zijden van het grondvlak van de elementen in het gebied tussen 1-200 μπι, bij voorkeur in het gebied tussen 5 en 40 μπι, meer bij voorkeur rond 10 μπι liggen waarbij, ingevolge een verdere 5 bijzonder eenvoudige implementatie, de driehoekige grondvlakken gelijkzijdig kunnen zijn.

Nog een verdere uitvoeringsvorm van de folie volgens de uitvinding heeft het kenmerk dat de elementen een hoogte 10 bezitten die in afhankelijkheid van een gewenst optisch brekingspatroon is gekozen.

Gebleken is dat door variatie van de hoogte van de piramidale elementen op de folie, het brekingspatroon, c.q.

15 de lichtverdeling bij gebruik van een elektromagnetische lichtbron, kan worden gevarieerd. Zo ontstaat bijvoorbeeld een uniforme, diffuse, lichtspreiding bij gelijke hoogtes van de piramides.

20 Gebleken is verder dat evenzo door variatie van de tophoeken van de piramidevormige elementen de optische breking van de invallende golven en daarmee de spreiding van de uittredende golven kan worden beïnvloed.

25 Het verlichtingssysteem, dat de folie en een daarop schijnende lichtbron omvat, heeft overeenkomstig de uitvinding het kenmerk dat de afstand tussen de folie en de lichtbron variabel is.

30 Ook, al of niet in combinatie met een of meer van de bovenvermelde maatregelen, is door variatie van de afstand tussen de folie en de lichtbron verandering van het licht brekingspatroon tot stand te brengen.

35 De grondvlakken van de piramidevormige elementen kunnen naar de lichtbron toe zijn gekeerd of van de I - 4 - lichtbron af zijn gekeerd.

I Een verlichtingssysteem met een gewenst uittredend lichtschijnsel kan aldus worden verkregen door de hoogten I 5 van de piramidale elementen te kiezen in afhankelijkheid van de gewenste lichtverdeling, of door de grootte van de I tophoeken te kiezen in afhankelijkheid van de gewenste lichtverdeling, dan wel door combinaties van het voorgaande.

I De folie kan in de praktijk worden gebruikt als optisch brekende folie om aan elektromagnetische golven, zoals licht, bijvoorbeeld zichtbaar licht, een gewenst brekingspatroon te geven. Te denken is bijvoorbeeld aan het 15 met een gewenst intensiteit patroon verdelen of verspreiden van elektromagnetische golven die afkomstig kunnen zijn van een veelal geconcentreerde lichtbron, zoals een gloeilamp, TL-buis, of dergelijke, dan wel een lichtreflector. De folie werkt voorts anti reflectief en gaat schittering 20 tegen. Ook kan de folie vóór of op verlichtingssystemen, H zoals verlichtingsarmaturen of verlichte of lichtdoorlatende objecten, bijvoorbeeld verkeersborden of aanduidingborden, ramen, verlichte nissen, lichtkoepels en dergelijke zijn aangebracht. Ook dient te worden gedacht H 25 aan verbeterde aflezing van meetinstrumenten in voertuigen, zoals auto, vliegtuig of schip. Verder valt te denken aan toepassingen in wetenschappelijke optische toestellen, bijvoorbeeld spectrometers, dan wel LCD of plasmaschermen, H foto en/of video camera's en dergelijke. Nog andere H 30 toepassingen zijn te vinden in lampenkappen, gordijnen, H zonweringen of zonneschermen, theaterpodia, muurverlichting, verlichte afschermeenheden om ruimtes te H scheiden, alsook voor speelgoed of gimmicks. Afhankelijk H van het frequentiegebied waarin de folie effectief is, kan 35 evenzo ten aanzien van warmtestraling een gewenst, veelal H egaal verspreid warmtepatroon worden gecreëerd.

- 5 -

Thans zal de onderhavige uitvinding, tezamen met de verdere voordelen en aan de hand van de bijgaande tekening, waarin overeenkomstige in de verschillende figuren 5 aangeduide onderdelen van dezelfde verwijzigingscijfers zijn voorzien, nader worden toegelicht. Daarbij toont:

Figuur 1 een schematische weergave van een eerste mogelijke rangschikking van optisch brekende elementen die op een folie volgens de uitvinding zijn aangebracht; 10 Figuur 2 een tweede mogelijke rangschikking in matrix formatie van die elementen;

Figuur 3 een detail van een optisch brekend piramidevormig element voor toepassing op de folie van figuur 1; 15 Figuur 4 de folie van de figuren 1 of 2, toegepast in combinatie met een lichtgevende puntbron, zoals een lamp of een lichtgevende lijnbron, zoals een TL buis.

Figuur 1 toont een eerste mogelijke rangschikking met 20 hoge beleggingsgraad van elektromagnetische golven brekende elementen 1 die zijn aangebracht op of in een veelal de golven doorlatende folie 2. De elementen 1 die als het ware een reliëfstructuur aan de onderliggende laag folie verschaffen, kan ook in een CRT, plasma of LCD beeldscherm 25 of dergelijke zijn geïntegreerd, maar ook kan de folie losneembaar op het beeldscherm zijn aan te brengen. Elk element 1 heeft een driehoekig grondvlak 3 en de grondvlakken 3 van naburige elementen 1 zijn over 180 graden ten opzichte van elkaar zijn gedraaid.

30 Figuur 2 toont een andere mogelijke rangschikking van de elementen 1 in een matrix formatie met rijen en kolommen, waarin per rij en/of per kolom, de elementen als onderling 180 graden gedraaide elementen 1 zijn aangebracht.

35 De elektromagnetische golven kunnen elke gewenste frequentie bezitten. De frequentie ligt bijvoorbeeld in het Λ Λ O * 1» -» , I - 6 - I zichtbare lichtspectrum of in gebied met warmtestraling, te I weten het infrarode spectrum. De folie 2 kan, maar hoeft de I golven niet door te laten, maar zal in de praktijk vaak uit I een lichtdoorlatend kunststof materiaal, zoals polyetheen, I 5 polipropyleen of ? zijn vervaardigd. De elementen 1 kunnen op de folie 2 zijn aangebracht, maar ook daaruit zijn weggesneden. Bekende technieken om dat te bereiken zijn: I laser of röntgen technieken, I bundel technieken en diamand snijden met zeer hoge precisie.

I 10 Figuur 3 toont een detail van het optisch brekende piramidevormige element 1 met daarin tophoek T, welke hier I in het weergegeven bovenaanzicht centraal boven het grondvlak 3 is gelegen. De afmetingen van de elementen 1 I kunnen gelijk zijn, of zonodig per rij en/of per kolom I 15 verschillend zijn. Veelal zullen ter verkrijging van I breking in het gewenste frequentiegebied zijden 4 van het grondvlak 3 afmetingen bezitten die liggen in het gebied tussen 1-200 pm, bij voorkeur in het gebied tussen 5 en 40 ym, meer bij voorkeur rond 10 ym. Naast het betreffende 20 frequentiegebied is hiervoor veelal ook de toegepaste techniek, alsook het kostenaspect bepalend. In een eenvoudige uitvoering is het driehoekige grondvlak 3 gelijkzijdig, waarbij ook de hoeken van de zijvlakken van de piramide 60 graden kunnen zijn, hetgeen tot een goede 25 praktische hoogte van de piramides leidt als de lengte van een zijde bijvoorbeeld 10 ym bedraagt. Indien een homogeen H en uniform brekingspatroon van op de folie vallende golven H gewenst is dient het driehoekige grondvlak 3 gelijkzijdig H te zijn.

30 Figuur 4 toont een schematische weergave van een H lichtbron 5, hetgeen bijvoorbeeld een puntbron, zoals een H gloeilamp of spaarlamp kan zijn. De weergave kan ook worden H gezien als een doorsnede, in welk geval daarin loodrecht op H het vlak van de tekening een lijnbron, zoals een TL buis H 35 kan worden gezien, waaromheen de folie 2 zich bevindt. De H folie 2 vormt dan de lampenkap of is daarin geïntegreerd.

I Het gevolg van breking door de piramidevormige elementen 1 is dat de lichtbron niet of slechts diffuus vanaf de buitenkant waarneembaar is, maar toch alle uitgezonden licht ongehinderd zal doorlaten. Om verder een gewenst 5 brekingspatroon te verkrijgen, dan wel de lichtbreking te regelen zijn afgezien van de bovenvermelde variatiemogelijkheden in afmeting, hoeken van de zijvlakken, vorm, hoogte, soort materiaal en dergelijke de van belang zijnde variabelen de grootte van de tophoek in 10 relatie tot het gewenste optische brekingspatroon en de afstand tussen de folie 2 en de lichtbron 5. Zo zal een afwijking in de hoogte van de optische elementen 1 leiden tot een afwijking in de lichtverdeling, waardoor als het ware regeling van de lichtverdeling mogelijk wordt gemaakt. 15 Bij variatie van de afstand tussen folie 2 en lichtbron 5 kan bij passende variatie van de tophoek dezelfde lichtverdeling worden gerealiseerd, en kan bij een dergelijke vaste afstand variatie van de tophoek tot een variabele lichtverdeling leiden. Natuurlijk liggen allerlei 20 combinaties van de genoemde variatiemogelijkheden ook binnen het bereik van de op dit gebied geschoolde vakman.

1 Π O -

Claims

1. Folie, voorzien van optisch brekende, I piramidevormige elementen die elk een driehoekig grondvlak I 5 bezitten, met het kenmerk dat de grondvlakken van naburige I elementen over 180 graden ten opzichte van elkaar zijn gedraaid.

2. Folie volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de 10 grondvlakken in naburige rijen zijn verdeeld, waarbij elementen uit de naburige rijen over 180 graden ten opzichte van elkaar gedraaide grondvlakken bezitten.

3. Folie volgens een van de conclusies 1 of 2, met 15 het kenmerk dat de afmetingen van de elementen gelijk zijn.

4. Folie volgens een van de conclusies 1-3, met het kenmerk dat het grondvlak zijden heeft die liggen in het gebied tussen 1-200 μτη, bij voorkeur in het gebied tussen 5 20 en 40 μια, meer bij voorkeur rond 10 μπι.

5. Folie volgens een van de conclusies 1-4, met het kenmerk dat het driehoekige grondvlak gelijkzijdig is. H 25 6. Folie volgens een van de conclusies 1-5, met het H kenmerk dat de elementen respectieve hoogten bezitten die in afhankelijkheid van een gewenst optisch brekingspatroon is gekozen.

7. Folie volgens een van de conclusies 1-6, met het kenmerk dat de piramidevormige elementen respectieve tophoeken bezitten die in afhankelijkheid van een gewenste optische breking is gekozen.

8. Verlichtingssysteem, omvattende de folie volgens een van de conclusies 1-7 en een op de folie schijnende - 9 - lichtbron, met het kenmerk dat de afstand tussen de folie en de lichtbron variabel is.

9. Verlichtingssysteem volgens conclusie 8, met het 5 kenmerk dat grondvlakken van de piramidevormige elementen naar de lichtbron toe zijn gekeerd en/of van de lichtbron af zijn gekeerd.

10. Verlichtingssysteem volgens conclusie 8 of 9, met 10 het kenmerk dat kenmerk dat de elementen respectieve hoogten bezitten die in afhankelijkheid van een gewenste lichtverdeling is gekozen.

11. Verlichtingssysteem volgens een van de conclusies 15 8-10, met het kenmerk dat de piramidevormige elementen respectieve tophoeken bezitten die in afhankelijkheid van een gewenste lichtverdeling is gekozen.

13. Gebruik van de folie volgens een van de 20 conclusies 1-7, met het kenmerk dat de optisch brekende folie wordt gebruikt om elektromagnetische golven, zoals licht, bijvoorbeeld zichtbaar licht, een gewenst brekingspatroon te geven.

14. Gebruik van de folie volgens conclusie 13, met het kenmerk dat de folie wordt gebruikt om op een beeldscherm, bijvoorbeeld een LCD scherm, te worden aangebracht.

15. Beeldscherm voorzien van optisch brekende, piramidevormige elementen die elk een driehoekig grondvlak bezitten, met het kenmerk dat de grondvlakken van naburige in het beeldscherm geïntegreerde elementen over 180 graden ten opzichte van elkaar zijn gedraaid.