WO2014166816A1 - Holografische folie und verfahren zur herstellung derselben - Google Patents

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Stefan Morgott
Joachim Reill
Peter Brick
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Osram Opto Semiconductors GmbH
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    • G03H2223/23—Diffractive element
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    • G03H2270/20—Shape
    • G03H2270/23—Ribbon shaped, e.g. holographic foil

Definitions

  • Holographic film and method of making the same There is provided a holographic film and a method of making the same.
  • Light sources such as light emitting diodes, with a
  • phase holograms have a refractive index modulation of the material and have a significantly higher diffraction efficiency.
  • volume holograms when the layer thickness is large enough, in particular with respect to the interference structures embossed in the hologram.
  • volume holograms can be imprinted by modern techniques several independent holograms (so-called
  • Reflection holograms during exposure signal wave and reference wave from different half-spaces Reflection holograms during exposure signal wave and reference wave from different half-spaces.
  • An object to be solved is to specify a holographic film which is able to transmit light with as homogeneous a luminance as possible. Another object to be achieved is to provide a holographic film capable of a plurality periodically arranged lamp to emit radiated light with a homogeneous as possible luminance. Another problem to be solved is a
  • the object is to provide a backlight device which is able to backlight as much as possible to an element to be backlit, for example an LCD display.
  • Claim 9 a backlighting device according to claim 14 and a method for producing a holographic film according to claim 15 solved.
  • the transmission and / or reflection properties of the holographic film vary periodically along at least one of its major extension directions.
  • the holographic foil is designed to be from a
  • Holographic film be designed to at least partially in at least a first wavelength range radiated by a plurality of periodically arranged lamps and incident on the holographic film light Direction to a to be illuminated or backmillendes element to transmit, ie to direct towards a to be illuminated or backmillendes element.
  • the first wavelength range is typically centered about a first wavelength, which at a
  • Exposure of the holographic film is used during the production of the holographic film.
  • Wavelength for example, correspond to red light.
  • Holographic film in areas with above average irradiated luminance partially reflects the incident light and transmits the incident light as completely as possible in areas with below-average radiated luminance.
  • the holographic foil comprises a first multiplicity of periodically arranged regions, which are formed as reflection holograms. This means that the holographic foil in these regions is designed to reflect light emitted by the light sources out of the first wavelength range, ie to deflect into a half space, which, viewed from the holographic foil, faces the light sources.
  • the Holographic film be designed to reflect on the holographic film incident light in the areas of the reflection holograms in the direction of a to be illuminated or backlit element away, ie wegzulenken of a to be illuminated or backlit element.
  • the reflection holograms are arranged at regular intervals in at least one main extension direction of the holographic film.
  • the reflection holograms are each arranged in the areas which are closest to the locations provided for the luminous means.
  • the reflection holograms thus lie in the main emission direction immediately behind the locations provided for the light sources.
  • the main emission direction is one direction
  • the reflection holograms are designed to partially diffuse light emitted by the luminous means.
  • the holographic foil also has a second plurality of periodically arranged regions
  • the holographic foil may be adapted to the holographic foil
  • the transmission holograms are each
  • the centers of the rings are arranged in at least one main extension direction of the holographic film at regular intervals. It is furthermore particularly preferred that the centers of the rings have the locations provided for the lighting means in the
  • Main emission direction are immediately downstream. If the holographic film also has reflection holograms, it is particularly preferred that the transmission holograms
  • annular arrangement is to be understood both a circular arrangement and an arrangement with a more general ring shape, for example in
  • Transmission holograms are preferably arranged in areas in which light with a below average luminance impinges on the holographic film.
  • the plurality of transmission holograms can be one
  • the reflection holograms can each be spaced from each other.
  • the transmission holograms are designed to collimate light emitted by the luminous means and transmitted by the transmission holograms in a main emission direction. Underneath is too
  • Transmission Hologrammen transmitted light is deflected towards the Lot out, and is particularly preferred that transmitted by the transmission holograms light in the
  • radiation in a certain emission direction is meant in each case a radiation in a limited solid angle range, wherein the solid angle range is preferably defined by directions which each form an angle of less than 20 °, preferably less than 10 °, with the emission direction.
  • the solid angle range is preferably defined by directions which each form an angle of less than 20 °, preferably less than 10 °, with the emission direction.
  • Both a half-width of the first wavelength range and the size of the solid angle ranges are dependent on the exact formation of the holographic film and in particular on its thickness.
  • the reflection and transmission holograms are as phase volume holograms educated. As the thickness of the film increases, the half width of the first one generally decreases
  • Wavelength range and the size of the solid angle ranges are equally large.
  • the first wavelength range has a half-width of less than 30 nm.
  • arranged transmission holograms are preferably between 5 cm and 40 cm, more preferably between 10 cm and 20 cm.
  • the holographic film is furthermore designed to be emitted by a second multiplicity of periodically arranged illuminants and onto which
  • the holographic film is preferably this
  • the holographic film incident light from the second and third wavelength ranges each also transmits, reflects and / or collimates, as happens with light from the first wavelength range.
  • a plurality of periodically arranged regions which are formed as reflection holograms and are suitable for reflecting light emitted by the light sources from the first wavelength range
  • a further plurality of periodically arranged regions which are designed as reflection holograms and are suitable for reflecting light emitted by the light sources from the second wavelength range, and another plurality of periodically arranged regions, which are designed as reflection holograms and are suitable for this purpose, from the light sources reflect radiated light from the third wavelength range include.
  • a further plurality of periodically arranged regions which are designed as transmission holograms and are suitable for transmitting light emitted by the light sources from the second wavelength range, and
  • the first wavelength range is preferably centered around a first wavelength, which corresponds to red light.
  • the second wavelength range is preferably centered around a second wavelength, which corresponds to green light.
  • the third wavelength range is preferably centered around a third wavelength, which corresponds to blue light.
  • the holographic sheeting may include multiplex holograms in which holograms are for the various reasons
  • Wavelength ranges are imprinted simultaneously in one layer. Alternatively, it is possible to have several individual ones
  • Holographic single layers to be arranged one behind the other and, for example, to attach to each other, for example, to laminate each other.
  • a lighting device which comprises a holographic film which may be formed as indicated above, and a first plurality of periodically arranged lighting means which are adapted to receive light from the at least one first
  • the periodic arrangement of the lighting means preferably corresponds to the periodic variation of the transmission and / or reflection properties of the holographic film.
  • the holographic foil is arranged downstream of the light sources in the main emission direction. The light emitted by the illumination device emerges on the side of the holographic film facing away from the light sources and preferably propagates in the main emission direction.
  • one of the holographic foil in the Hauptabstrahlraum downstream element, such as a diffuser causes that of the
  • Lighting device emitted light on the
  • the distance from the lamps to the holographic film is preferably between 0.5 cm and 10 cm, more preferably between 1 cm and 5 cm.
  • Lighting device as LED (light-emitting diodes) - lighting device or is designed as a laser illumination device.
  • the illumination device comprises at least one light-emitting diode or a laser, preferably a semiconductor laser, for generating light from the first wavelength range.
  • Lighting device is provided that the plurality of periodically arranged lighting means a plurality of
  • light-emitting diodes include light-emitting diodes. These may in particular be light-emitting diodes which emit white light or light-emitting diodes which emit monochromatic light.
  • Illumination device for each of the lighting means in each case the region of the holographic film is formed as a reflection hologram, which in the
  • Reflection holograms so preferably immediately behind the bulbs. This ensures that the holographic film in the areas in which an above-average luminance is irradiated, the incident light at least partially reflected, resulting in a more homogeneous luminance distribution.
  • Lighting device further comprises a diffuser, which is adapted to diffuse the light transmitted from the holographic film diffused light. This will
  • Lighting device also has a second plurality
  • Periodically arranged lighting means which are adapted to light from at least a second
  • Wavelength range to radiate and a third plurality of periodically arranged lighting means, which are adapted to emit light from at least a third wavelength range.
  • holographic foil to it
  • the first wavelength range corresponds to red light
  • the second Wavelength range green light corresponds to red light
  • Wavelength range of blue light Wavelength range of blue light.
  • the lighting means may be light-emitting diodes emitting white light.
  • the holographic foil may be configured to guide substantially identical white light emitted by the light sources in each of the three wavelength ranges.
  • the holographic foil may be configured to emit light emitted from staggered light sources from different wavelength ranges in spite of
  • a backlighting device which comprises a lighting device which may be designed as indicated above, as well as holding means for a backlit element.
  • a lighting device which may be designed as indicated above, as well as holding means for a backlit element.
  • Element may be, for example, an LCD display or a poster.
  • the backlit element can, for example in the case of an LCD display, fixed to the
  • Backlight device can be designed to accommodate changing elements to be backlit, for example posters.
  • a method of making a holographic film formed as described above comprising the steps of: providing a Layer of a holographic material, for example of a photorefractive material, which in a
  • Exposure process where appropriate after appropriate development undergoes a permanent and spatially variable shift of its refractive index; and exposing the layer with
  • At least one preferably substantially planar
  • Layer is irradiated as the reference wave and wherein the signal wave is irradiated in a second plurality of areas on the same side of the layer as the
  • Transmission holograms are formed.
  • the film may contain a silver halide or a photopolymer as a holographic material.
  • the reference direction is preferred with the
  • the layer having the first reference wave with the first wavelength and simultaneously with a first signal wave having the first wavelength along a first signal direction and with a second signal wave with the first first wavelength is exposed along a second signal direction.
  • the two exposure steps may be performed for two or three different wavelengths, whereby the above-described embodiments of the holographic film may be formed.
  • the emission characteristic of the holographic film can be specifically determined by the use of suitable signal waves.
  • both the reference wave (s) and the signal wave (s) are substantially plane waves.
  • the signal waves (n) of a certain wavelength are coherent with the reference wave of the same wavelength.
  • all reference waves run along the
  • the exposure of the layer takes place using a scanning method, whereby a scalable
  • Exposure method is provided, wherein the requirements for the stability of the exposure
  • the exposure of the holographic film is carried out using a mode-locked, diode-pumped solid-state laser which emits, for example, at least one of three wavelengths (for example 446 nm, 532 nm and 628 nm). But it can too
  • a direct diode laser can be used.
  • an expanded laser beam can be used, which at the same time as a reference and as
  • Signal wave is used.
  • a reference beam is split by a beam splitter, and the sub-beams are used separately to generate a reference wave and at least one signal wave. These then hit the layer at the same time and interfere with each other there.
  • partial areas of the layer can be exposed independently of each other until the exposure of the
  • Wavelengths corresponding to those of the illumination device used later are preferably used during the exposure.
  • a laser it can also be used as an exposure source.
  • light-emitting diodes are preferred
  • Light emitting diodes used which correspond in terms of their wavelength to those of the exposure laser used.
  • Figure 1 is a perspective view of a section of a lighting device according to a first embodiment
  • Figure 2 shows a detail of the lighting device according to the first embodiment in a
  • FIG. 3 shows an exposure scheme for the production of the
  • Size relationships in particular the size ratios of individual subregions and elements among one another, are generally not to be considered as true to scale.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a detail of a lighting device, designated overall by 300, according to a first exemplary embodiment.
  • the illumination device 300 comprises a holographic film 100 and a plurality of light-emitting diodes 200, which serve as lighting means.
  • the LEDs 200 are in
  • the holographic film 100 is disposed opposite to the light emitting diodes 200 so that the light emitting diodes 200
  • reflection holograms 12 are formed. Light emitted by the light-emitting diodes 200 and incident on the reflection holograms 12 is at least partially reflected. In this
  • Embodiment are the reflection holograms 12th
  • transmission holograms 14 are formed in regions of the holographic film 100 that are particularly far away from the light-emitting diodes 200. Radiated from the LEDs and the transmission holograms 14th
  • incident light is transmitted as completely as possible.
  • the transmission holograms 14 are formed annularly around the reflection holograms 12.
  • the inner edges of the transmission holograms 14 are each circular, and the outer edges of the
  • Transmission holograms 14 are each rectangular or square. Inwardly, the transmission holograms 14 extend to near the edges of the circular ones
  • Reflection holograms 12 approach; the outside borders
  • FIG. 2 shows a section of the total of 300
  • FIG. 2 shows by way of example one of the light-emitting diodes 200 serving as light-emitting means with the regions of the holofgraphic foil 100 lying opposite to it. Light emitted by the light emitting diode 200 hits the light
  • the light emitting diode 200 emits light in different directions; especially the shines
  • LED 200 emits light both in a main emission direction which is perpendicular to the holographic film 100 and at an oblique angle to the main emission direction.
  • Radiation directions of the deflected by the holographic film 100 light shown The radiation of the light takes place in the various embodiments, however, each in a solid angle area around the shown
  • the holographic film is formed so that only a part 22 of the in the
  • Main emission of radiated light 20 is reflected.
  • the transmitted part 22 of the light 20 emitted in the main emission direction is preferably perpendicular to the holographic film 100 without deflection
  • Main radiation emitted light 26 strikes the holographic film 100 at an oblique angle. Since with unchanged passage of the light 26 through the
  • the holographic film 100 is designed so that it at an oblique angle to the
  • the holographic film 100 incident light 26 transmitted as completely as possible.
  • the light 26 incident on the holographic film 100 at an oblique angle is thereby deflected towards the solder, and it is particularly preferred that this be at an oblique angle to the holographic film 100
  • incident light 26 is deflected in the main emission and thereby collimated, so that the transmitted light 28 on the light emitting diodes 200 facing away from the
  • an element 30 to be backlit is arranged on the side of the holographic film 100 facing away from the light emitting diodes 200.
  • the element 30 to be backlit can be, for example, an LCD display or a poster.
  • the illumination device 300 serves as a backlighting device for the backlighting
  • Element 30 and provides a backlight for the backlit element 30, wherein the
  • Background illumination due to the special transmission and reflection properties of the holographic film 100 has a particularly homogeneous luminance, whereby the backlit element 30 is backlit particularly homogeneous.
  • holographic foil 100 a diffuser (not shown) can furthermore be arranged. That transmitted from the holographic film 100 preferably in the main emission direction
  • Light 22, 28 is diffusely transmitted through the diffuser, so that the illumination device 300 light in the entire on the side facing away from the holographic film
  • Lighting device 300 can thus be used as a planar
  • the flat light source having a particularly homogeneous luminance due to the special transmission and reflection properties of the holographic film 100. Does the lighting device 300 as
  • the diffuser between the holographic film 100 and the backlit element 30 is arranged.
  • the diffuser causes a further homogenization of the backlight of the backlit element 30.
  • FIG. 3 shows an exposure scheme for the production of the holographic film 100 shown in FIG.
  • the reference wave 34 thus strikes in the direction of the layer 32, which is provided as the main emission direction of the holographic film to be produced.
  • the layer 32 is exposed with a signal wave which is coherent with the reference wave 34 and in particular has the same wavelength as the reference wave 34.
  • Reference shaft 34 and the signal wave are preferably substantially plane waves.
  • the reference wave 34 and all signal waves are preferably provided by splitting a single laser beam so that they are coherent with each other.
  • the signal wave 36 is preferably diffused in order to effect a diffuse reflection of the holographic film to be produced. Even in the case of a diffuse signal wave 36, however, this is temporally coherent with the reference wave 34.
  • Signal wave 38, 40 preferably strikes the layer 32 from the direction which is provided as the direction of incidence of the light emitted by a light source. This can be effected, in particular, by guiding the signal wave 38, 40 so that it passes through a location provided for a luminous means and is directed from there to the layer 32.
  • the signal wave 38, 40 can thereby
  • the signal wave 38, 40 can be fanned out, for example, at the place provided for a light source, or the signal wave 38, 40 can
  • FIG. 4 shows a section of a lighting device, generally designated 300, according to a second exemplary embodiment in a schematic
  • the illumination device illustrated in FIG. 4 also has a holographic film 100 as well
  • Light-emitting diodes which serve as lighting means. It differs from the illumination device illustrated in FIG. 2 in that light emitting diodes 200a, 200b, 200c are provided which radiate light from three different wavelength ranges.
  • the description of FIG. 4 primarily focuses on the resulting differences from the illumination device illustrated in FIG.
  • the wavelength ranges may be, in particular, a wavelength range that corresponds to red light, a wavelength range that corresponds to green light, and a wavelength range that corresponds to blue light.
  • Wavelength ranges radiate.
  • the light emitting diode 200a emits light in a wavelength range corresponding to red light
  • the light emitting diode 200b emits light in one
  • the holographic foil 100 is in this case
  • each of the LEDs 200a, 200b, 200c designed to divert the light incident on each of the LEDs 200a, 200b, 200c suitably.
  • the type and direction of the deflection corresponds to each of the
  • the holographic film 100 is formed so that only a part 22 a of the in
  • Main emission of radiated light 20a is reflected.
  • the transmitted part 22a of the light 20a emitted in the main emission direction is preferably perpendicular to the holographic film 100 without deflection
  • Main radiation direction of emitted light 20a is
  • the reflection is shown here for the sake of clarity only in a direction opposite to the main emission direction; However, as in the illumination device shown in FIG. 2, it preferably takes place diffusely in different directions.
  • Main emission direction emitted light 26a is incident on the holographic film 100 at an oblique angle.
  • the holographic film 100 is designed so that it transmits at the oblique angle to the holographic film 100 incident light 26a as completely as possible.
  • the light 26a incident on the holographic film 100 at an oblique angle is preferably deflected towards the solder, and the light 26a striking the holographic film 100 at an oblique angle is particularly preferred
  • Main emission direction transmitted light 22a propagates.
  • the light emitted from the light emitting diodes 200b and 200c from the second or third wavelength range is deflected in a corresponding manner and direction as shown in the drawing.
  • the exposure scheme shown in FIG. 3 can be successively compared with reference and signal waves of three different ones
  • Wavelengths are applied, for example, with a first wavelength, which corresponds to red light, a second wavelength, which corresponds to green light and a third wavelength, which corresponds to blue light.
  • a first wavelength which corresponds to red light
  • a second wavelength which corresponds to green light
  • a third wavelength which corresponds to blue light.
  • Wavelengths are applied simultaneously.
  • three different individual layers 32 each having one of the three different wavelengths according to the

Landscapes

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Abstract

Es wird eine holografische Folie (100) beschrieben, deren Transmissions-und/oder Reflexionseigenschaften entlang zumindest einer ihrer Haupterstreckungsrichtungen periodisch variieren und die dazu ausgebildet ist, von einer Vielzahl periodisch angeordneter Leuchtmittel (200) abgestrahltes und auf die holografische Folie (100) auftreffendes Licht (20, 26) aus mindestens einem ersten Wellenlängenbereich zumindest teilweise zu transmittieren (22, 28). Es werden außerdem eine Beleuchtungseinrichtung (300), eine Hinterleuchtungseinrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung einer holografischen Folie (100) beschrieben.

Description

Beschreibung
Holografische Folie und Verfahren zur Herstellung derselben Es werden eine holografische Folie und ein Verfahren zur Herstellung derselben angegeben.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102013103539.6, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Hinterleuchtungseinrichtungen mit flächig verteilten
Lichtquellen (Direct Backlights) zeigen häufig niedrige
Leuchtdichte in den Bereichen zwischen den Lichtquellen. Dies führt dazu, dass die Hintergrundbeleuchtung nicht ausreichend homogen ist. Diese ungleichmäßige Ausleuchtung führt bei der Verwendung zur Hinterleuchtung von Anzeigeeinrichtungen zu unerwünschten Artefakten (Clouding) . Aus dem Stand der Technik ist bekannt, die einzelnen
Lichtquellen, beispielsweise Leuchtdioden, mit einer
Sekundäroptik, beispielsweise Arguslinsen, zu versehen, um eine möglichst breite Abstrahlung zu erreichen und
Helligkeitslücken zwischen den Lichtquellen auszufüllen.
Aus dem Stand der Technik sind des Weiteren holografische Verfahren bekannt. Hierbei wird die von einem Objekt
ausgehende Signalwelle sowohl in ihrer Amplituden- als auch in ihrer Phaseninformation erfasst. Genauer wird die
Signalwelle mit einer zu ihr kohärenten Referenzwelle
überlagert und das entstehende Interferenzmuster in einer fotoempfindlichen Schicht aufgezeichnet. Mit dem auf diese Weise erzeugten Hologramm kann durch Beleuchtung mit der ursprünglichen Referenzwelle eine Reproduktion der
ursprünglichen Signalwelle erfolgen.
Sogenannte Amplitudenhologramme haben den Nachteil, dass sie einen beträchtlichen Anteil des einfallenden Lichts
absorbieren und somit nur eine geringe Beugungseffizienz aufweisen. Dagegen weisen sogenannte Phasenhologramme eine Brechungsindexmodulation des Materials auf und verfügen über eine deutlich höhere Beugungseffizienz.
Des Weiteren spricht man von Volumenhologrammen, wenn die Schichtdicke insbesondere in Bezug auf die in dem Hologramm eingeprägten Interferenzstrukturen groß genug ist. In
Volumenhologrammen können durch moderne Techniken mehrere unabhängige Hologramme eingeprägt werden (sogenanntes
Multiplexing) .
Außerdem unterscheidet man Reflexionshologramme von
Transmissionshologrammen. Kommen bei der Belichtung
Signalwelle und Referenzwelle aus demselben Halbraum, entsteht ein Transmissionshologramm, bei welchem während der Rekonstruktion die Referenzwelle vom Hologramm transmittiert und dabei gebeugt wird. Dagegen kommen bei
Reflexionshologrammen während der Belichtung Signalwelle und Referenzwelle aus verschiedenen Halbräumen. Bei der
Rekonstruktion wird die Referenzwelle vom Hologramm
reflektiert .
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, eine holografische Folie anzugeben, die in der Lage ist, Licht mit einer möglichst homogenen Leuchtdichte zu transmittieren . Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, eine holografische Folie anzugeben, die in der Lage ist, von einer Vielzahl periodisch angeordneter Leuchtmittel abgestrahltes Licht mit einer möglichst homogenen Leuchtdichte zu transmittieren . Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, eine
holografische Folie anzugeben, die in der Lage ist, Licht mit verschiedenen Wellenlängen mit einer möglichst homogenen Leuchtdichte zu transmittieren. Eine weitere zu lösende
Aufgabe besteht darin, eine Hinterleuchtungseinrichtung anzugeben, die in der Lage ist, ein zu hinterleuchtendes Element, beispielsweise eine LCD-Anzeige, möglichst homogen zu hinterleuchten.
Diese Aufgaben werden durch eine holografische Folie gemäß Patentanspruch 1, eine Beleuchtungseinrichtung gemäß
Patentanspruch 9, eine Hinterleuchtungseinrichtung gemäß Patentanspruch 14 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer holografischen Folie gemäß Patentanspruch 15 gelöst.
Die Transmissions- und/oder Reflexionseigenschaften der holografischen Folie variieren entlang zumindest einer ihrer Haupterstreckungsrichtungen periodisch. Als
Haupterstreckungsrichtungen werden dabei diejenigen
Richtungen bezeichnet, die innerhalb der Ebene der Folie liegen . Die holografische Folie ist dazu ausgebildet, von einer
Vielzahl periodisch angeordneter Leuchtmittel abgestrahltes und auf die holografische Folie auftreffendes Licht aus mindestens einem ersten Wellenlängenbereich zumindest
teilweise zu transmittieren. Insbesondere kann die
holografische Folie dazu ausgebildet sein, von einer Vielzahl periodisch angeordneter Leuchtmittel abgestrahltes und auf die holografische Folie auftreffendes Licht aus mindestens einem ersten Wellenlängenbereich zumindest teilweise in Richtung auf ein zu beleuchtendes oder zu hinterleuchtendes Element hin zu transmittieren, d.h. in Richtung auf ein zu beleuchtendes oder zu hinterleuchtendes Element zu lenken. Der erste Wellenlängenbereich ist typischerweise um eine erste Wellenlänge herum zentriert, welche bei einer
Belichtung der holografischen Folie während der Herstellung der holografischen Folie verwendet wird. Die erste
Wellenlänge kann beispielsweise rotem Licht entsprechen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der holografischen Folie ist vorgesehen, dass die Transmissions- und/oder
Reflexionseigenschaften der holografischen Folie mit
derselben Periode variieren, die für die periodische
Anordnung der Leuchtmittel vorgesehen ist. Dadurch kann eine homogenere Leuchtdichte erreicht werden, indem die
holografische Folie in Bereichen mit überdurchschnittlicher eingestrahlter Leuchtdichte das auftreffende Licht teilweise reflektiert und in Bereichen mit unterdurchschnittlicher eingestrahlter Leuchtdichte das auftreffende Licht möglichst vollständig transmittiert .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der holografischen Folie ist vorgesehen, dass die holografische Folie eine erste Vielzahl periodisch angeordneter Bereiche umfasst, welche als Reflexionshologramme ausgebildet sind. Dies bedeutet, dass die holografische Folie in diesen Bereichen dazu ausgebildet ist, von den Leuchtmitteln abgestrahltes Licht aus dem ersten Wellenlängenbereich zu reflektieren, also in einen Halbraum hineinzulenken, welcher von der holografischen Folie aus gesehen den Leuchtmitteln zugewandt ist. Dadurch wird
erreicht, dass in diesen Bereichen das auftreffende Licht teilweise reflektiert wird. Insbesondere kann die holografische Folie dazu ausgebildet sein, auf die holografische Folie auftreffendes Licht in den Bereichen der Reflexionshologramme in Richtung von einem zu beleuchtenden oder zu hinterleuchtenden Element weg zu reflektieren, d.h. von einem zu beleuchtenden oder zu hinterleuchtenden Element wegzulenken .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der holografischen Folie ist vorgesehen, dass die Reflexionshologramme in zumindest einer Haupterstreckungsrichtung der holografischen Folie in regelmäßigen Abständen angeordnet sind. Vorzugsweise sind die Reflexionshologramme jeweils in den Bereichen angeordnet, die den für die Leuchtmittel vorgesehenen Orten am nächsten liegen. Die Reflexionshologramme liegen also in der Hauptabstrahlrichtung unmittelbar hinter den für die Leuchtmittel vorgesehenen Orten. Dabei ist hier und im folgenden mit der Hauptabstrahlrichtung eine Richtung
gemeint, die senkrecht auf der holografischen Folie steht und von den für die Leuchtmittel vorgesehenen Orten zu der holografischen Folie hin verläuft.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der holografischen Folie ist vorgesehen, dass die Reflexionshologramme dazu ausgebildet sind, von den Leuchtmitteln abgestrahltes Licht teilweise diffus zu reflektieren.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der holografischen Folie ist vorgesehen, dass die holografische Folie ferner eine zweite Vielzahl periodisch angeordneter Bereiche
umfasst, welche als Transmissionshologramme ausgebildet sind. Dies bedeutet, dass die holografische Folie in diesen
Bereichen dazu ausgebildet ist, von den Leuchtmitteln
abgestrahltes Licht aus dem ersten Wellenlängenbereich zu transmittieren, also in einen Halbraum hineinzulenken, welcher von der holografischen Folie aus gesehen den
Leuchtmitteln abgewandt ist. Dadurch wird erreicht, dass in diesen Bereichen das auftreffende Licht möglichst vollständig transmittiert wird. Insbesondere kann die holografische Folie dazu ausgebildet sein, auf die holografische Folie
auftreffendes Licht in den Bereichen der
Transmissionshologramme in Richtung auf ein zu beleuchtendes oder zu hinterleuchtendes Element hin zu transmittieren, d.h. in Richtung auf ein zu beleuchtendes oder zu
hinterleuchtendes Element zu lenken.
Vorzugsweise sind die Transmissionshologramme jeweils
ringförmig ausgebildet, wobei die Mittelpunkte der Ringe in zumindest einer Haupterstreckungsrichtung der holografischen Folie in regelmäßigen Abständen angeordnet sind. Besonders bevorzugt ist ferner, dass die Mittelpunkte der Ringe den für die Leuchtmittel vorgesehenen Orten in der
Hauptabstrahlrichtung unmittelbar nachgeordnet sind. Weist die holografische Folie auch Reflexionshologramme auf, so ist besonders bevorzugt, dass die Transmissionshologramme
ringförmig um die Reflexionshologramme herum angeordnet sind. Unter einer ringförmigen Anordnung ist dabei sowohl eine kreisförmige Anordnung zu verstehen als auch eine Anordnung mit einer allgemeineren Ringform, beispielsweise in
Rechtecken oder Quadraten, um deren Mittelpunkte herum die Reflexionshologramme angeordnet sind. Die
Transmissionshologramme sind vorzugsweise in Bereichen angeordnet, in denen Licht mit einer unterdurchschnittlichen Leuchtdichte auf die holografische Folie auftrifft.
Die Vielzahl von Transmissionshologrammen kann eine
zusammenhängende Fläche oder einen zusammenhängenden Bereich ausbilden. Die Reflexionshologramme können dagegen jeweils voneinander beabstandet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der holografischen Folie ist vorgesehen, dass die Transmissionshologramme dazu ausgebildet sind, von den Leuchtmitteln abgestrahltes und von den Transmissionshologrammen transmittiertes Licht in einer Hauptabstrahlrichtung zu kollimieren. Darunter ist zu
verstehen, dass von den Transmissionshologrammen
transmittiertes Licht in solcher Weise abgelenkt wird, dass insgesamt das von der holografischen Folie transmittierte Licht in einen engeren Raumwinkelbereich abgestrahlt wird. Insbesondere ist bevorzugt, dass von den
Transmissionshologrammen transmittiertes Licht zum Lot hin abgelenkt wird, und besonders bevorzugt ist, dass von den Transmissionshologrammen transmittiertes Licht im
Wesentlichen in die Hauptabstrahlrichtung abgelenkt wird.
Hier und im folgenden ist mit Abstrahlung in einer bestimmten Abstrahlrichtung jeweils eine Abstrahlung in einen begrenzten Raumwinkelbereich gemeint, wobei der Raumwinkelbereich bevorzugt durch Richtungen definiert ist, welche mit der Abstrahlrichtung jeweils einen Winkel kleiner als 20°, bevorzugt kleiner als 10° bilden. Der von dem
Raumwinkelbereich eingeschlossene Raumwinkel beträgt
bevorzugt weniger als 0,379 Steradiant, weiter bevorzugt weniger als 0,0955 Steradiant.
Sowohl eine Halbwertsbreite des ersten Wellenlängenbereichs als auch die Größe der Raumwinkelbereiche sind von der genauen Ausbildung der holografischen Folie und insbesondere von deren Dicke abhängig. Bevorzugt sind die Reflexions- und Transmissionshologramme als Phasenvolumenhologramme ausgebildet. Mit steigender Dicke der Folie verringert sich dann in der Regel die Halbwertsbreite des ersten
Wellenlängenbereichs sowie die Größe der Raumwinkelbereiche, da zunehmend hohe Anforderungen an die Erfüllung der Bragg- Bedingung gestellt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der holografischen Folie ist vorgesehen, dass der erste Wellenlängenbereich eine Halbwertsbreite von weniger als 30 nm aufweist.
Die regelmäßigen Abstände zwischen den Reflexionshologrammen und/oder zwischen den Mittelpunkten der ringförmig
angeordneten Transmissionshologramme liegen vorzugsweise zwischen 5 cm und 40 cm, besonders bevorzugt zwischen 10 cm und 20 cm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der holografischen Folie ist vorgesehen, dass die holografische Folie ferner dazu ausgebildet ist, von einer zweiten Vielzahl periodisch angeordneter Leuchtmittel abgestrahltes und auf die
holografische Folie auftreffendes Licht aus mindestens einem zweiten Wellenlängenbereich zumindest teilweise zu
transmittieren, sowie von einer dritten Vielzahl periodisch angeordneter Leuchtmittel abgestrahltes und auf die
holografische Folie auftreffendes Licht aus mindestens einem dritten Wellenlängenbereich zumindest teilweise zu
transmittieren .
Die holografische Folie ist dabei vorzugsweise dazu
ausgebildet, von den Leuchtmitteln abgestrahltes und auf die holografische Folie auftreffendes Licht aus dem ersten, zweiten und dritten Wellenlängenbereich jeweils im
Wesentlichen in dieselben Richtungen zu lenken. Darunter ist zu verstehen, dass die holografische Folie auftreffendes Licht aus dem zweiten und dritten Wellenlängenbereich jeweils ebenso transmittiert , reflektiert und/oder kollimiert, wie dies mit Licht aus dem ersten Wellenlängenbereich geschieht.
Insbesondere kann die holografische Folie
- eine Vielzahl periodisch angeordneter Bereiche, welche als Reflexionshologramme ausgebildet und dazu geeignet sind, von den Leuchtmitteln abgestrahltes Licht aus dem ersten Wellenlängenbereich zu reflektieren,
- eine weitere Vielzahl periodisch angeordneter Bereiche, welche als Reflexionshologramme ausgebildet und dazu geeignet sind, von den Leuchtmitteln abgestrahltes Licht aus dem zweiten Wellenlängenbereich zu reflektieren, und - eine weitere Vielzahl periodisch angeordneter Bereiche, welche als Reflexionshologramme ausgebildet und dazu geeignet sind, von den Leuchtmitteln abgestrahltes Licht aus dem dritten Wellenlängenbereich zu reflektieren, umfassen .
Alternativ oder zusätzlich kann die holografische Folie
- eine Vielzahl periodisch angeordneter Bereiche, welche als Transmissionshologramme ausgebildet und dazu
geeignet sind, von den Leuchtmitteln abgestrahltes Licht aus dem ersten Wellenlängenbereich zu transmittieren,
- eine weitere Vielzahl periodisch angeordneter Bereiche, welche als Transmissionshologramme ausgebildet und dazu geeignet sind, von den Leuchtmitteln abgestrahltes Licht aus dem zweiten Wellenlängenbereich zu transmittieren, und
- eine weitere Vielzahl periodisch angeordneter Bereiche, welche als Transmissionshologramme ausgebildet und dazu geeignet sind, von den Leuchtmitteln abgestrahltes Licht aus dem dritten Wellenlängenbereich zu transmittieren, umfassen . Der erste Wellenlängenbereich ist bevorzugt um eine erste Wellenlänge herum zentriert, welche rotem Licht entspricht. Der zweite Wellenlängenbereich ist bevorzugt um eine zweite Wellenlänge herum zentriert, welche grünem Licht entspricht. Der dritte Wellenlängenbereich ist bevorzugt um eine dritte Wellenlänge herum zentriert, welche blauem Licht entspricht.
Die holografische Folie kann Multiplex-Hologramme umfassen, bei denen Hologramme für die verschiedenen
Wellenlängenbereiche gleichzeitig in einer Schicht eingeprägt sind. Alternativ ist es möglich, mehrere einzelne
holografische Einzelschichten hintereinander anzuordnen und beispielsweise aneinander zu befestigen, zum Beispiel aufeinander zu laminieren. Es wird außerdem eine Beleuchtungseinrichtung angegeben, welche eine holografische Folie umfasst, welche wie oben angegeben ausgebildet sein kann, sowie eine erste Vielzahl periodisch angeordneter Leuchtmittel, welche dazu ausgebildet sind, Licht aus dem mindestens einen ersten
Wellenlängenbereich abzustrahlen. Die periodische Anordnung der Leuchtmittel entspricht vorzugsweise der periodischen Variation der Transmissions- und/oder Reflexionseigenschaften der holografischen Folie. Die holografische Folie ist in der Hauptabstrahlrichtung den Leuchtmitteln nachgeordnet. Das von der Beleuchtungseinrichtung abgestrahlte Licht tritt auf der den Leuchtmitteln abgewandten Seite der holografischen Folie aus und breitet sich bevorzugt in der Hauptabstrahlrichtung aus. Wahlweise kann durch ein der holografischen Folie in der Hauptabstrahlrichtung nachgeordnetes Element, beispielsweise einen Diffusor, bewirkt werden, dass sich das von der
Beleuchtungseinrichtung abgestrahlte Licht auf der den
Leuchtmitteln abgewandten Seite der holografischen Folie in allen Richtungen ausbreitet.
Der Abstand von den Leuchtmitteln zu der holografischen Folie liegt vorzugsweise zwischen 0,5 cm und 10 cm, besonders bevorzugt zwischen 1 cm und 5 cm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Beleuchtungseinrichtung ist vorgesehen, dass die
Beleuchtungseinrichtung als LED (Leuchtdioden) - Beleuchtungseinrichtung oder als Laser- Beleuchtungseinrichtung ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass die Beleuchtungseinrichtung mindestens eine Leuchtdiode oder einen Laser, bevorzugt einen Halbleiterlaser, zur Erzeugung von Licht aus dem ersten Wellenlängenbereich umfasst. Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Beleuchtungseinrichtung ist vorgesehen, dass die Vielzahl periodisch angeordneter Leuchtmittel eine Vielzahl von
Leuchtdioden umfasst. Dabei kann es sich insbesondere um Leuchtdioden handeln, welche weißes Licht abstrahlen, oder um Leuchtdioden, welche monochromatisches Licht abstrahlen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Beleuchtungseinrichtung ist vorgesehen, dass zu jedem der Leuchtmittel jeweils der Bereich der holografischen Folie als Reflexionshologramm ausgebildet ist, der in der
Hauptabstrahlrichtung dem jeweiligen Leuchtmittel
nachgeordnet ist, also derjenige Bereich der holografischen Folie, welcher dem jeweiligen Leuchtmittel am nächsten liegt. Bei Betrachtung senkrecht zur Folie liegen die
Reflexionshologramme also vorzugsweise unmittelbar hinter den Leuchtmitteln. Dadurch wird erreicht, dass die holografische Folie in den Bereichen, in denen eine überdurchschnittlich hohe Leuchtdichte eingestrahlt wird, das auftreffende Licht zumindest teilweise reflektiert, wodurch sich eine homogenere Leuchtdichteverteilung ergibt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Beleuchtungseinrichtung ist vorgesehen, dass die
Beleuchtungseinrichtung ferner einen Diffusor umfasst, der dazu ausgebildet ist, das von der holografischen Folie transmittierte Licht diffus zu streuen. Dadurch wird
erreicht, dass die Beleuchtungseinrichtung gleichmäßig Licht in den gesamten in der Hauptabstrahlrichtung liegenden
Halbraum abstrahlt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Beleuchtungseinrichtung ist vorgesehen, dass die
Beleuchtungseinrichtung ferner eine zweite Vielzahl
periodisch angeordneter Leuchtmittel umfasst, welche dazu ausgebildet sind, Licht aus mindestens einem zweiten
Wellenlängenbereich abzustrahlen, sowie eine dritte Vielzahl periodisch angeordneter Leuchtmittel, welche dazu ausgebildet sind, Licht aus mindestens einem dritten Wellenlängenbereich abzustrahlen. Dabei ist die holografische Folie dazu
ausgebildet, von der zweiten Vielzahl von Leuchtmitteln abgestrahltes und auf die holografische Folie auftreffendes Licht zumindest teilweise zu transmittieren, sowie
von der dritten Vielzahl von Leuchtmitteln abgestrahltes und auf die holografische Folie auftreffendes Licht zumindest teilweise zu transmittieren. Vorzugsweise entspricht der erste Wellenlängenbereich rotem Licht, der zweite Wellenlängenbereich grünem Licht und der dritte
Wellenlängenbereich blauem Licht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Beleuchtungseinrichtung ist vorgesehen, dass jedes
Leuchtmittel Licht aus jedem der drei Wellenlängenbereiche abstrahlt. Beispielsweise kann es sich bei den Leuchtmitteln um Leuchtdioden handeln, die weißes Licht abstrahlen.
Wahlweise können verschiedene Leuchtmittel, die Licht aus verschiedenen Wellenlängenbereichen abstrahlen, regelmäßig versetzt sein. Die holografische Folie kann dazu ausgebildet sein, von den Leuchtmitteln abgestrahltes weißes Licht in jedem der drei Wellenlängenbereiche im Wesentlichen identisch zu lenken. Wahlweise kann die holografische Folie dazu ausgebildet sein, von versetzten Leuchtmitteln abgestrahltes Licht aus verschiedenen Wellenlängenbereichen trotz der
Versetzung in dieselben Richtungen zu lenken.
Es wird außerdem eine Hinterleuchtungseinrichtung angegeben welche eine Beleuchtungseinrichtung umfasst, die wie oben angegeben ausgebildet sein kann, sowie Haltemittel für ein zu hinterleuchtendes Element. Bei dem zu hinterleuchtenden
Element kann es sich beispielsweise um eine LCD-Anzeige oder um ein Poster handeln. Das zu hinterleuchtende Element kann, beispielsweise im Fall einer LCD-Anzeige, fest mit der
Hinterleuchtungseinrichtung verbunden sein, oder die
Hinterleuchtungseinrichtung kann zur Aufnahme wechselnder zu hinterleuchtender Elemente, beispielsweise von Postern, ausgebildet sein.
Es wird außerdem ein Verfahren zur Herstellung einer wie oben beschrieben ausgebildeten holografischen Folie angegeben, das folgende Verfahrensschritte umfasst: Bereitstellen einer Schicht aus einem holografischen Material, beispielsweise aus einem fotorefraktivem Material, welches bei einem
Belichtungsprozess gegebenenfalls nach geeigneter Entwicklung eine permanente und örtlich variable Verschiebung seines Brechungsindex erfährt; und Belichten der Schicht mit
mindestens einer (bevorzugt im Wesentlichen ebenen)
Referenzwelle aus dem ersten Wellenlängenbereich entlang einer Referenzrichtung und gleichzeitig mit mindestens einer ersten (bevorzugt im Wesentlichen ebenen) Signalwelle aus dem ersten Wellenlängenbereich, wobei die Signalwelle in einer ersten Vielzahl von Bereichen auf die andere Seite der
Schicht eingestrahlt wird als die Referenzwelle und wobei die Signalwelle in einer zweiten Vielzahl von Bereichen auf dieselbe Seite der Schicht eingestrahlt wird wie die
Referenzwelle. Dabei entspricht die erste Vielzahl von
Bereichen der oben beschriebenen ersten Vielzahl von
Bereichen, in denen Reflexionshologramme ausgebildet werden, und die zweite Vielzahl von Bereichen entspricht der oben beschriebenen zweiten Vielzahl von Bereichen, in denen
Transmissionshologramme ausgebildet werden.
Beispielsweise kann die Folie ein Silberhalogenid oder ein Fotopolymer als holografisches Material enthalten. Die Referenzrichtung stimmt bevorzugt mit der
Hauptabstrahlrichtung des Lichts bei einer späteren
Verwendung der hergestellten holografischen Folie überein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Schicht mit der ersten Referenzwelle mit der ersten Wellenlänge und gleichzeitig mit einer ersten Signalwelle mit der ersten Wellenlänge entlang einer ersten Signalrichtung und mit einer zweiten Signalwelle mit der ersten Wellenlänge entlang einer zweiten Signalrichtung belichtet wird.
Die verschiedenen, oben beschriebenen Ausführungsformen des holografischen Projektionsschirms werden dadurch erhalten, dass die beiden zuletzt beschriebenen Belichtungsschritte (d.h. die Verwendung entweder mindestens einer ersten
Signalwelle oder die Verwendung einer ersten und einer zweiten Signalwelle der gleichen Wellenlänge) für
verschiedene Wellenlängen (insbesondere gleichzeitig oder nacheinander) ausgeführt werden. Insbesondere kann mindestens einer der beiden Belichtungsschritte für zwei oder drei verschiedene Wellenlängen ausgeführt werden, wodurch die oben beschriebenen Ausführungsformen der holografischen Folie ausgebildet werden können.
Allen Ausführungsformen des Herstellungsverfahrens ist gemeinsam, dass durch die Verwendung geeigneter Signalwellen die Abstrahlcharakteristik der holografischen Folie gezielt festgelegt werden kann. Für alle Ausführungsformen gilt bevorzugt, dass sowohl die Referenzwelle (n) als auch die Signalwelle (n) im Wesentlichen ebene Wellen sind. Außerdem sind die Signalwellen (n) einer bestimmten Wellenlänge zu der Referenzwelle der gleichen Wellenlänge kohärent. Schließlich verlaufen bevorzugt alle Referenzwellen entlang der
Referenzrichtung .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Belichtung der Schicht unter Verwendung eines Scanverfahrens erfolgt, wodurch ein skalierbares
Belichtungsverfahren bereitgestellt wird, bei welchem die Anforderungen an die Stabilität des zur Belichtung
typischerweise verwendeten Lasersystems reduziert sind. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Belichtung der holografischen Folie unter Verwendung eines modengekoppelten, diodengepumpten Festkörperlasers ausgeführt wird, welcher beispielsweise mindestens eine von drei Wellenlängen (beispielsweise 446 nm, 532 nm und 628 nm) emittiert. Es kann aber auch
beispielsweise ein direkter Diodenlaser verwendet werden.
Beispielsweise kann ein aufgeweiteter Laserstrahl verwendet werden, welcher gleichzeitig als Referenz- und als
Signalwelle dient. Hierbei wird ein Referenzstrahl durch einen Strahlteiler aufgeteilt, und die Teilstrahlen werden getrennt zur Erzeugung einer Referenzwelle und mindestens einer Signalwelle genutzt. Diese treffen dann gleichzeitig auf die Schicht und interferieren dort miteinander.
Es können aber auch Teilflächen der Schicht unabhängig voneinander belichtet werden, bis die Belichtung der
Gesamtfläche erreicht ist. Hierdurch wird eine stückweise Belichtung der Gesamtfläche erreicht, wodurch die
Anforderungen an die Belichtungsleistung reduziert werden.
Bevorzugt werden bei der Belichtung Wellenlängen benutzt, welche denen der später verwendeten Beleuchtungseinrichtung entsprechen. Beispielsweise kann bei der Verwendung eines Lasers dieser auch als Belichtungsquelle verwendet werden. Bei der Verwendung von Leuchtdioden werden bevorzugt
Leuchtdioden verwendet, welche in Bezug auf ihre Wellenlänge denen des verwendeten Belichtungslasers entsprechen.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand mehrerer
Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine Perspektivansicht eines Ausschnitts einer Beleuchtungseinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel , Figur 2 einen Ausschnitt der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in einer
schematischen Schnittdarstellung,
Figur 3 ein Belichtungsschema für die Herstellung der
holografischen Folie der in Figur 1 dargestellten
Beleuchtungseinrichtung, und
Figur 4 einen Ausschnitt einer Beleuchtungseinrichtung
gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer schematischen Schnittdarstellung .
In den folgenden Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche oder gleich wirkende Bestandteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Die Figuren und die
Größenverhältnisse, insbesondere auch die Größenverhältnisse einzelner Teilbereiche und Elemente untereinander, sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht zu betrachten.
Vielmehr dienen sie zur Verdeutlichung einzelner Aspekte der Erfindung. Zum besseren Verständnis oder zur besseren
Darstellbarkeit können diese übertrieben groß bzw. dick dargestellt sein. Die Erfindung ist auch nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn diese Merkmale oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Ansprüchen bzw. den Ausführungsbeispielen angegeben ist. Figur 1 zeigt eine Perspektivansicht eines Ausschnitts einer insgesamt mit 300 bezeichneten Beleuchtungseinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Die Beleuchtungseinrichtung 300 umfasst eine holografische Folie 100 sowie eine Vielzahl von Leuchtdioden 200, die als Leuchtmittel dienen. Die Leuchtdioden 200 sind in
regelmäßigen Abständen auf einem Trägerelement 10 angeordnet und bilden ein regelmäßiges zweidimensionales Gitter. Die holografische Folie 100 ist gegenüber von den Leuchtdioden 200 angeordnet, so dass das von den Leuchtdioden 200
abgestrahlte Licht auf die holografische Folie 100 auftrifft.
In den Bereichen der holografischen Folie 100, die den
Leuchtdioden 200 gegenüberliegen, sind Reflexionshologramme 12 ausgebildet. Von den Leuchtdioden 200 abgestrahltes und auf die Reflexionshologramme 12 auftreffendes Licht wird zumindest teilweise reflektiert. In diesem
Ausführungsbeispiel sind die Reflexionshologramme 12
kreisförmig ausgebildet.
Ferner sind in Bereichen der holografischen Folie 100, die von den Leuchtdioden 200 besonders weit entfernt liegen, Transmissionshologramme 14 ausgebildet. Von den Leuchtdioden abgestrahltes und auf die Transmissionshologramme 14
auftreffendes Licht wird möglichst vollständig transmittiert .
Die Umrisse der Transmissionshologramme 14 sind in der
Zeichnung gestrichelt dargestellt. In diesem
Ausführungsbeispiel sind die Transmissionshologramme 14 ringförmig um die Reflexionshologramme 12 herum ausgebildet. Die inneren Ränder der Transmissionshologramme 14 sind jeweils kreisförmig, und die äußeren Ränder der
Transmissionshologramme 14 sind jeweils rechteckig oder quadratisch. Nach innen reichen die Transmissionshologramme 14 bis nah an die Ränder der kreisförmigen
Reflexionshologramme 12 heran; nach außen grenzen die
Transmissionshologramme 14 jeweils an benachbarte
Transmissionshologramme 14, die zu benachbarten Leuchtdioden 200 gehören.
Figur 2 zeigt einen Ausschnitt der insgesamt mit 300
bezeichneten Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel in einer schematischen
Schnittdarstellung .
In Figur 2 ist exemplarisch eine der als Leuchtmittel dienenden Leuchtdioden 200 mit den ihr gegenüberliegenden Bereichen der holofgrafischen Folie 100 gezeigt. Von der Leuchtdiode 200 abgestrahltes Licht trifft auf die
holografische Folie 100. Die Leuchtdiode 200 strahlt Licht in verschiedene Richtungen ab; insbesondere strahlt die
Leuchtdiode 200 Licht sowohl in einer Hauptabstrahlrichtung ab, die senkrecht zu der holografischen Folie 100 liegt, als auch in schrägem Winkel zu der Hauptabstrahlrichtung.
In den schematischen Figuren sind lediglich diskrete
Abstrahlrichtungen des von der holografischen Folie 100 umgelenkten Lichts dargestellt. Die Abstrahlung des Lichts erfolgt in den verschiedenen Ausführungsbeispielen jedoch jeweils in einen Raumwinkelbereich um die gezeigten
Abstrahlrichtungen herum, wie dies im allgemeinen Teil beschrieben ist. Auf die Darstellung der Raumwinkelbereiche wurde aus Gründen der Einfachheit verzichtet.
Von der Leuchtdiode 200 in der Hauptabstrahlrichtung
abgestrahltes Licht 20 trifft senkrecht auf die holografische Folie 100 auf. Da bei unverändertem Durchtritt des Lichts 20 durch die holografische Folie 100 eine überdurchschnittlich hohe Leuchtdichte auftreten würde, ist die holografische Folie so ausgebildet, dass nur ein Teil 22 des in der
Hauptabstrahlrichtung abgestrahlten Lichts 20 transmittiert wird, während ein anderer Teil 24 des in der
Hauptabstrahlrichtung abgestrahlten Lichts 20 reflektiert wird. Dabei wird vorzugsweise der transmittierte Teil 22 des in der Hauptabstrahlrichtung abgestrahlten Lichts 20 ohne Ablenkung senkrecht zur holografischen Folie 100
transmittiert, und der reflektierte Teil 24 des in der
Hauptabstrahlrichtung abgestrahlten Lichts 20 wird
vorzugsweise diffus in verschiedene Richtungen reflektiert. Von der Leuchtdiode 200 in schrägem Winkel zu der
Hauptabstrahlrichtung abgestrahltes Licht 26 trifft in schrägem Winkel auf die holografische Folie 100 auf. Da bei unverändertem Durchtritt des Lichts 26 durch die
holografische Folie 100 eine unterdurchschnittlich hohe
Leuchtdichte auftreten würde, ist die holografische Folie 100 so ausgebildet, dass sie in schrägem Winkel auf die
holografische Folie 100 auftreffendes Licht 26 möglichst vollständig transmittiert. Vorzugsweise wird das in schrägem Winkel auf die holografische Folie 100 auftreffende Licht 26 dabei zum Lot hin abgelenkt, und besonders bevorzugt wird das in schrägem Winkel auf die holografische Folie 100
auftreffende Licht 26 in die Hauptabstrahlrichtung abgelenkt und dadurch kollimiert, so dass sich das transmittierte Licht 28 auf der den Leuchtdioden 200 abgewandten Seite der
holografischen Folie 100 im Wesentlichen parallel zu dem bevorzugt in Hauptabstrahlrichtung transmittierten Licht 22 ausbreitet . In einer bevorzugten Ausführung der Beleuchtungseinrichtung 300 ist auf der den Leuchtdioden 200 abgewandten Seite der holografischen Folie 100 ein zu hinterleuchtendes Element 30 angeordnet. Bei dem zu hinterleuchtenden Element 30 kann es sich beispielsweise um eine LCD-Anzeige oder ein Poster handeln .
In diesem Fall dient die Beleuchtungseinrichtung 300 als Hinterleuchtungseinrichtung für das zu hinterleuchtende
Element 30 und stellt eine Hintergrundbeleuchtung für das zu hinterleuchtende Element 30 bereit, wobei die
Hintergrundbeleuchtung aufgrund der besonderen Transmissionsund Reflexionseigenschaften der holografischen Folie 100 eine besonders homogene Leuchtdichte aufweist, wodurch das zu hinterleuchtende Element 30 besonders homogen hinterleuchtet wird .
Auf der den Leuchtdioden 200 abgewandten Seite der
holografischen Folie 100 kann ferner ein Diffusor (nicht gezeigt) angeordnet sein. Das von der holografischen Folie 100 bevorzugt in der Hauptabstrahlrichtung transmittierte
Licht 22, 28 wird durch den Diffusor diffus transmittiert , so dass die Beleuchtungseinrichtung 300 Licht in den gesamten auf der der holografischen Folie abgewandten Seite des
Diffusors liegenden Halbraum abstrahlen kann. Die
Beleuchtungseinrichtung 300 kann somit als flächige
Lichtquelle dienen, wobei die flächige Lichtquelle aufgrund der besonderen Transmissions- und Reflexionseigenschaften der holografischen Folie 100 eine besonders homogene Leuchtdichte aufweist. Dient die Beleuchtungseinrichtung 300 als
Hinterleuchtungseinrichtung, so ist der Diffusor zwischen der holografischen Folie 100 und dem zu hinterleuchtenden Element 30 angeordnet. In diesem Fall bewirkt der Diffusor eine weitere Homogenisierung der Hintergrundbeleuchtung des hinterleuchteten Elements 30.
Figur 3 zeigt ein Belichtungsschema für die Herstellung der in Figur 2 dargestellten holografischen Folie 100.
Hierbei wird eine Schicht 32 aus einem holografischen
Material mit einer Referenzwelle 34 belichtet, welche
vorzugsweise senkrecht auf die Schicht 32 auftrifft. Die Referenzwelle 34 trifft somit in der Richtung auf die Schicht 32 auf, die als Hauptabstrahlrichtung der herzustellenden holografischen Folie vorgesehen ist. Gleichzeitig wird die Schicht 32 mit einer Signalwelle belichtet, welche zu der Referenzwelle 34 kohärent ist und insbesondere die gleiche Wellenlänge wie die Referenzwelle 34 aufweist. Die
Referenzwelle 34 und die Signalwelle sind vorzugsweise im Wesentlichen ebene Wellen.
Da auf der Schicht 32 in verschiedenen Bereichen verschiedene Transmissions- und Reflexionseigenschaften ausgebildet werden sollen, müssen verschiedene Bereiche mit Signalwellen mit verschiedenen Eigenschaften belichtet werden. Dies kann entweder gleichzeitig geschehen, indem mehrere Signalwellen gleichzeitig bereitgestellt und auf verschiedene Bereiche der Schicht 32 gerichtet werden, oder die verschiedenen Bereiche können nacheinander ausgebildet werden. In jedem Fall werden die Referenzwelle 34 und sämtliche Signalwellen vorzugsweise durch Aufspaltung eines einzigen Laserstrahls bereitgestellt, so dass sie zueinander kohärent sind.
In den Bereichen, in denen die herzustellende holografische Folie einen Teil des auftreffenden Lichts reflektieren soll, sind Reflexionshologramme auszubilden. Daher wird in diesen Bereichen die Signalwelle 36 auf die andere Seite der Schicht 32 eingestrahlt als die Referenzwelle 34. Die Signalwelle 36 ist dabei vorzugsweise diffus, um eine diffuse Reflexion der herzustellenden holografischen Folie zu bewirken. Auch im Fall einer diffusen Signalwelle 36 ist diese jedoch mit der Referenzwelle 34 zeitlich kohärent.
In den Bereichen, in denen die herzustellende holografische Folie das auftreffende Licht möglichst vollständig
transmittieren und kollimieren soll, sind
Transmissionshologramme auszubilden. Daher wird in diesen Bereichen die Signalwelle 38, 40 auf dieselbe Seite der
Schicht 32 eingestrahlt wie die Referenzwelle 34. Die
Signalwelle 38, 40 trifft dabei vorzugsweise jeweils aus der Richtung auf die Schicht 32 auf, die als Einfallsrichtung des von einem Leuchtmittel abgestrahlten Lichts vorgesehen ist. Dies kann insbesondere bewirkt werden, indem die Signalwelle 38, 40 so geführt wird, dass sie einen für ein Leuchtmittel vorgesehenen Ort durchläuft und von dort auf die Schicht 32 gelenkt wird. Die Signalwelle 38, 40 kann dabei
beispielsweise an dem für ein Leuchtmittel vorgesehenen Ort aufgefächert werden, oder die Signalwelle 38, 40 kann
nacheinander von dem für ein Leuchtmittel vorgesehenen Ort auf verschiedene Bereiche gelenkt werden, in denen
Transmissionshologramme auszubilden sind, wobei die
Referenzwelle 34 in diesem Fall jeweils auf diejenigen
Bereiche eingestrahlt wird, auf die zu diesem Zeitpunkt eine Signalwelle 38, 40 gelenkt wird. Figur 4 zeigt einen Ausschnitt einer insgesamt mit 300 bezeichneten Beleuchtungseinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer schematischen
Schnittdarstellung . Die in Figur 4 dargestellte Beleuchtungseinrichtung weist ebenfalls eine holografische Folie 100 auf sowie
Leuchtdioden, die als Leuchtmittel dienen. Sie unterscheidet sich von der in Figur 2 dargestellten Beleuchtungseinrichtung dadurch, dass Leuchtdioden 200a, 200b, 200c vorgesehen sind, die Licht aus drei verschiedenen Wellenlängenbereichen abstrahlen. Die Beschreibung von Figur 4 stellt vor allem auf die sich hieraus ergebenden Unterschiede zu der in Figur 2 dargestellten Beleuchtungseinrichtung ab.
Bei den Wellenlängenbereichen kann es sich insbesondere um einen Wellenlängenbereich, der rotem Licht entspricht, einen Wellenlängenbereich, der grünem Licht entspricht sowie einen Wellenlängenbereich, der blauem Licht entspricht, handeln.
In dem dargestellten Ausschnitt befindet sich je eine
Leuchtdiode, die Licht aus je einem der drei
Wellenlängenbereiche abstrahlt. Die Leuchtdiode 200a strahlt Licht in einem Wellenlängenbereich ab, der rotem Licht entspricht, die Leuchtdiode 200b strahlt Licht in einem
Wellenlängenbereich ab, der grünem Licht entspricht, und die Leuchtdiode 200c strahlt Licht in einem Wellenlängenbereich ab, der blauem Licht entspricht. Die holografische Folie 100 ist in diesem Fall dazu
ausgebildet, das von jeder der Leuchtdioden 200a, 200b, 200c auftreffende Licht jeweils geeignet abzulenken. Die Art und Richtung der Ablenkung entspricht dabei für jede der
Leuchtdioden der in Bezug auf die in Figur 2 dargestellte Beleuchtungseinrichtung beschriebenen Ablenkung.
Von der Leuchtdiode 200a in der Hauptabstrahlrichtung
abgestrahltes Licht 20a trifft senkrecht auf die holografische Folie 100 auf. Die holografische Folie 100 ist so ausgebildet, dass nur ein Teil 22a des in der
Hauptabstrahlrichtung abgestrahlten Lichts 20a transmittiert wird, während ein anderer Teil 24a des in der
Hauptabstrahlrichtung abgestrahlten Lichts 20a reflektiert wird. Dabei wird vorzugsweise der transmittierte Teil 22a des in der Hauptabstrahlrichtung abgestrahlten Lichts 20a ohne Ablenkung senkrecht zur holografischen Folie 100
transmittiert, und der reflektierte Teil 24a des in der
Hauptabstrahlrichtung abgestrahlten Lichts 20a wird
vorzugsweise diffus in verschiedene Richtungen reflektiert. Die Reflexion ist hier der übersichtlichen Darstellung halber nur in einer zur Hauptabstrahlrichtung entgegengesetzten Richtung gezeigt; sie findet jedoch wie in der in Figur 2 dargestellten Beleuchtungseinrichtung vorzugsweise diffus in verschiedene Richtungen statt.
Von der Leuchtdiode 200a in schrägem Winkel zu der
Hauptabstrahlrichtung abgestrahltes Licht 26a trifft in schrägem Winkel auf die holografische Folie 100 auf. Die holografische Folie 100 ist so ausgebildet, dass sie in schrägem Winkel auf die holografische Folie 100 auftreffendes Licht 26a möglichst vollständig transmittiert. Vorzugsweise wird das in schrägem Winkel auf die holografische Folie 100 auftreffende Licht 26a dabei zum Lot hin abgelenkt, und besonders bevorzugt wird das in schrägem Winkel auf die holografische Folie 100 auftreffende Licht 26a in die
Hauptabstrahlrichtung abgelenkt und dadurch kollimiert, so dass sich das transmittierte Licht 28a auf der den
Leuchtdioden abgewandten Seite der holografischen Folie 100 im Wesentlichen parallel zu dem bevorzugt in
Hauptabstrahlrichtung transmittierten Licht 22a ausbreitet. Das von den Leuchtdioden 200b und 200c abgestrahlte Licht aus dem zweiten beziehungsweise dritten Wellenlängenbereich wird wie in der Zeichnung dargestellt in entsprechender Weise und Richtung abgelenkt.
Zur Herstellung einer holografischen Folie zur Verwendung in der in Figur 4 dargestellten Beleuchtungseinrichtung kann das in Figur 3 dargestellte Belichtungsschema hintereinander mit Referenz- und Signalwellen dreier unterschiedlicher
Wellenlängen angewendet werden, beispielsweise mit einer ersten Wellenlänge, welche rotem Licht entspricht, einer zweiten Wellenlänge, welche grünem Licht entspricht sowie einer dritten Wellenlänge, welche blauem Licht entspricht. Alternativ kann das Belichtungsschema für die drei
Wellenlängen simultan angewendet werden. Außerdem ist es auch möglich, drei verschiedene Einzelschichten 32 mit jeweils einer der drei verschiedenen Wellenlängen gemäß dem
dargestellten Belichtungsschema zu belichten und sie danach aufeinander zu fixieren.

Claims

Patentansprüche
1. Holografische Folie (100), deren Transmissions- und/oder Reflexionseigenschaften entlang zumindest einer ihrer Haupterstreckungsrichtungen periodisch variieren und die dazu ausgebildet ist, von einer Vielzahl periodisch angeordneter Leuchtmittel (200) abgestrahltes und auf die holografische Folie (100) auftreffendes Licht (20, 26) aus mindestens einem ersten Wellenlängenbereich zumindest teilweise zu transmittieren (22, 28) .
2. Holografische Folie (100) nach Anspruch 1, umfassend
eine erste Vielzahl periodisch angeordneter Bereiche, welche als Reflexionshologramme (12) ausgebildet sind.
3. Holografische Folie (100) nach Anspruch 2, wobei die
Reflexionshologramme (12) in zumindest einer
Haupterstreckungsrichtung der holografischen Folie (100) in regelmäßigen Abständen angeordnet sind.
4. Holografische Folie (100) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Reflexionshologramme (12) dazu ausgebildet sind, von den Leuchtmitteln (200) abgestrahltes Licht (20)
teilweise diffus zu reflektieren (24).
5. Holografische Folie (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend eine zweite Vielzahl periodisch angeordneter Bereiche, welche als
Transmissionshologramme (14) ausgebildet sind.
6. Holografische Folie (100) nach Anspruch 5, wobei die
Transmissionshologramme (14) jeweils ringförmig
ausgebildet sind, wobei die Mittelpunkte der Ringe in zumindest einer Haupterstreckungsrichtung der
holografischen Folie (100) in regelmäßigen Abständen angeordnet sind.
7. Holografische Folie (100) nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Transmissionshologramme (14) dazu ausgebildet sind, von den Leuchtmitteln (200) abgestrahltes und von den Transmissionshologrammen (14) transmittiertes Licht (28; in einer Hauptabstrahlrichtung zu kollimieren.
8. Holografische Folie (100) nach Anspruch 3 oder 6, wobei die regelmäßigen Abstände zwischen 5 cm und 40 cm liegen .
9. Beleuchtungseinrichtung (300), umfassend
eine holografische Folie (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, und
eine erste Vielzahl periodisch angeordneter Leuchtmittel (200, 200a), welche dazu
ausgebildet sind, Licht (20, 20a, 26, 26a) aus dem mindestens einen ersten
Wellenlängenbereich abzustrahlen.
10. Beleuchtungseinrichtung (300) nach Anspruch 9,
wobei die Vielzahl periodisch angeordneter Leuchtmittel (200) eine Vielzahl von Leuchtdioden umfasst.
11. Beleuchtungseinrichtung (300) nach Anspruch 9 oder 10, umfassend eine holografische Folie (100) nach
Anspruch 2, wobei zu jedem der Leuchtmittel (200) jeweils der Bereich der holografischen Folie (100) als Reflexionshologramm (12) ausgebildet ist, der in einer zu den beiden Haupterstreckungsrichtungen der holografischen Folie (100) senkrechten
Betrachtungsrichtung dem jeweiligen Leuchtmittel (200) nachgeordnet ist.
12. Beleuchtungseinrichtung (300) nach einem der
Ansprüche 9 bis 11, ferner umfassend einen Diffusor, der dazu ausgebildet ist, das von der holografischen Folie (100) transmittierte Licht (22, 22a, 28, 28a) diffus zu streuen .
13. Beleuchtungseinrichtung (300) nach einem der
Ansprüche 9 bis 12, ferner umfassend
eine zweite Vielzahl periodisch angeordneter Leuchtmittel (200b) , welche dazu ausgebildet sind, Licht aus mindestens einem zweiten
Wellenlängenbereich abzustrahlen, und
eine dritte Vielzahl periodisch angeordneter Leuchtmittel (200c) , welche dazu ausgebildet sind, Licht aus mindestens einem dritten
Wellenlängenbereich abzustrahlen, wobei die holografische Folie (100) ferner dazu ausgebildet ist, von der zweiten Vielzahl von
Leuchtmitteln (200b) abgestrahltes und auf die holografische Folie (100) auftreffendes Licht
zumindest teilweise zu transmittieren, und
wobei die holografische Folie (100) ferner dazu ausgebildet ist, von der dritten Vielzahl von
Leuchtmitteln (200c) abgestrahltes und auf die holografische Folie (100) auftreffendes Licht
zumindest teilweise zu transmittieren.
14. Hinterleuchtungseinrichtung, umfassend
eine Beleuchtungseinrichtung (300) nach einem der Ansprüche 9 bis 13, und
Haltemittel für ein zu hinterleuchtendes
Element (30) .
15. Verfahren zur Herstellung einer holografischen
Folie (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend folgende Verfahrensschritte:
- Bereitstellen einer Schicht (32) aus einem
holografischen Material, und
Belichten der Schicht (32) mit mindestens einer Referenzwelle (34) aus dem ersten
Wellenlängenbereich entlang einer Referenzrichtung und gleichzeitig mit
mindestens einer ersten Signalwelle (36, 38, 40) aus dem ersten Wellenlängenbereich, wobei die Signalwelle (38, 40) in einer ersten
Vielzahl von Bereichen auf die andere Seite der
Schicht (32) eingestrahlt wird als die Referenzwelle
(34) und wobei die Signalwelle (36) in einer zweiten Vielzahl von Bereichen auf dieselbe Seite der Schicht (32) eingestrahlt wird wie die Referenzwelle (34) .
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TEDESCO J M ET AL: "5.3: HOLOGRAPHIC DIFFUSERS FOR LCD BACKLIGHTS AND PROJECTION SCREENS", SID INTERNATIONAL SYMPOSIUM - DIGEST OF TECHNICAL PAPERS. SEATTLE, MAY 16 - 21, 1993; [SID INTERNATIONAL SYMPOSIUM - DIGEST OF TECHNICAL PAPERS], PLAYA DEL REY, SID, US, vol. 24, no. PART 01, 1 May 1993 (1993-05-01), pages 29 - 32, XP000867141 *

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