用于具有自由看视模式和受限看视模式的显示屏的照明装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种照明装置(1a)，用于具有透射式的图像生成器(5)的显示屏(1)，其中，图像生成器(5)具有自身由子像素组成的像素，并且照明装置(1a)能够以至少两种运行方式运行，所述至少两种运行方式包括对应自由看视模式的运行方式B1和对应受限看视模式的运行方式B2，所述照明装置包括：平面延伸的背景照明器(2)，沿观察方向位于背景照明器(2)的前面的板状的光导(3)，沿侧向布置在光导(3)的至少一个窄边上的发光机构(4)。上的发光机构(4)。上的发光机构(4)。

【技术实现步骤摘要】
用于具有自由看视模式和受限看视模式的显示屏的照明装置


[0001]近年来，在扩大LCD的可视角度方面已取得了长足的进步。然而，经常存在如下的情况，其中显示屏的非常大的观看范围可能是不利的。诸如银行数据或其他私人信息以及敏感数据之类的信息越来越多地可在笔记本电脑和平板电脑等移动设备上获得。因此，用户需要对允许谁查看此类敏感数据进行监控；用户必须能够在较宽的视角之间进行选择，以便在其显示屏上与他人分享的信息，例如，在观看假期照片或阅读广告时；另一方面，则用户需要很窄的视角，以使显示的信息不公开。
[0002]在汽车制造中会遇到类似的问题：在这里，当发动机运行时，驾驶员不能被诸如数字娱乐节目之类的图像内容分散注意力，而前排座位的乘客则希望在乘车时观看图像内容。因此，需要一种可以在相应的显示运行方式之间切换的显示屏。

技术介绍

[0003]基于微型叶片的附加薄膜已经用于移动式显示器，以为其提供光学的数据保护。然而，这样的薄膜不能(来回)切换，其必须总是被用手放上，然后再移开。另外，它们在不使用时必须与显示屏分开携带。一个主要的缺点是伴随使用这种叶片薄膜的光损失。
[0004]文献US2009/0067156公开了配置照明系统和显示屏设备的大量构思。其中在图3A和3B中所示的变型特别是使用了两个由楔形光导组成的背景照明器(所谓的背光灯)和LCD面板，其中，后部背光灯40用于强制产生较宽的照明角度，前部背光灯38用于强制产生很窄的照明角度。但是，尚不清楚背光灯38以什么方式产生很窄的照明角而不会将源自背光灯40的具有宽照明角的光在通过背光灯38时明显转换成具有很窄照明角的光。
[0005]关于US2009/0067156的图5所示的实施例，应当注意，两个光导46和48分别产生“窄光”，即具有窄照明角的光。将光导48中的光仅借助复杂地利用棱镜结构可实现的分光镜50转换为“宽光”，即具有宽照明角的光。这种转换极大地降低了光强度，因为首先以窄的照明角度辐射的光(唯一可用的光)随后散布成宽的照明角度，通常散入半空间。由此，根据参数而定，亮度(就光密度而言)将降低5倍或更高。因此，这种方案几乎没有实际意义。
[0006]在根据US2009/0067156的图7的实施例中，将紫外线转换成可见光的磷层是绝对必要的。这种耗费很大，并且在想要从背光灯获得足够的光来照亮LCD面板以便可以读取的目的，需要非常高的紫外线强度。因此，该实施例既昂贵又复杂，仅屏蔽紫外线辐射是不可行的。
[0007]US5,956,107A公开了一种可切换的发光机构，利用该发光机构能够以多种运行方式运行显示屏。此处的缺点是光的耦合输出完全通过散射来实现，这产生了低效率和不是最佳的光指向效应。特别是没有详细公开获得聚焦的光锥的方式。
[0008]在CN107734118A中介绍了一种显示屏，该显示屏允许通过两个背景照明器控制显示屏的视角。为此，两个背景照明器中的上面那个用于辐射聚焦的光。作为对此所用的设计被称为带有不透明和透明的分段的光栅。但是，可能的结果是，第二背景照明器的光(其必须朝向LCD面板的方向穿透第一背景照明器的光)也被聚焦，因此，用于宽视角的公共看视
模式受到明显的角度限制。
[0009]US2007/030240A1介绍了一种用于控制从背景照明器发出的光的光传播方向的光学元件。例如，需要PDLC形式的液晶，该光学元件一方面是昂贵的，并且对于另一方面，特别是对于终端用户应用而言，这在安全方面是有争议的，因为通常PDLC液晶需要60V以上的电压进行切换。
[0010]在CN1987606A中再次介绍了一种显示屏，该显示屏允许通过两个背景照明器控制其视角。在此，特别是使用“第一灯板”，该第一灯板必须呈楔形，以实现预期的聚焦的光输出。没有公开实现聚焦的光耦合输出的更详细细节和相应的角度条件。
[0011]此外，CN106195766A公开了用于在两种照明运行方式之间切换的两个发光机构。在此，使用了用于将聚焦的光耦合输出的锯齿形的耦合输出结构。此处的缺点是，锯齿形的耦合输出结构包含竖向的干扰侧面，该干扰侧面阻碍或甚至阻止了看视保护运行方式所需的很强的光聚焦。
[0012]此外，US2018/0267344A1介绍了一种包括两个平面照明模块的组件。在此，来自后照明模块的光(沿观察方向观察)由单独的结构聚焦。聚焦后，光线必须通过前照明模块，该模块具有散射元件。因此，无法最佳地实现足以看视保护的聚焦的光。
[0013]DE112010004660T5介绍了一种带有可切换的背光灯的LCD装置。在此，来自后部背光灯的光被前部背光灯转换。
[0014]最后，US2007/0008456A1公开了将光辐射角分成至少三个范围，其中通常两个范围接收光。由此，以这种方式照亮的受看视保护的显示器可能无法仅从一个方向观看。
[0015]通常，上述方法和装置具有以下缺点：它们显著降低了基本显示屏的亮度和/或需要有源的或至少专用的光学元件以在运行方式之间进行运行方式切换，和/或需要复杂且昂贵的制造，和/或降低自由看视模式下的分辨率。
[0016]申请人的WO2015/121398A1介绍了开头所述类型的显示屏。为了在运行方式之间进行切换，该显示屏实质上具有在各个光导的型体中提供散射颗粒的特征。然而，通常，在那里选择的由聚合产物组成的散射颗粒具有共同的缺点，即光从两个大表面耦合输出来，从而大约一半的有用光沿错误的方向辐射，即朝着背景照明器辐射并且由于这种结构，而无法充分再循环。此外，分布在光导的型体中的聚合物的散射颗粒、尤其是较高浓度的散射颗粒可能会导致散射效应，从而可能会降低保护运行方式下的看视保护效果。

技术实现思路

[0017]因此，本专利技术的目的是，介绍一种照明装置，通过该照明装置与显示屏相配合下，可以通过可选地受限的视角来实现信息的安全呈现，并且在另一运行方式中，能够实现自由的、尽可能在看视角度方面不受限制的看视。本专利技术应当通过简单的手段尽可能低廉地实现。在两种运行方式下，应该都可以看到尽可能高的分辨率，尤其是所用显示屏的原始分辨率。此外，本专利技术的解决方案应该引起尽可能小的光损失。
[0018]根据本专利技术，该目的通过一种用于具有透射式图像发生器的显示屏的照明装置来实现，该图像发生器具有自身由子像素组成的像素，并且其中该照明装置能够以至少两种运行方式运行，即对应自由看视的运行方式B1和对应受限看视的运行方式B2，包括：
[0019]平面延伸的背景照明器，其在宽角度范围内辐射光(“宽”是指大于90
°
或大于
120
°
，这可以相对于垂直于背景照明器面法线的一个或两个优先方向进行定义)，
[0020]沿观察方向看位于背景照明器的前面的板状的光导，并且在大表面中的至少一个上和/或在其型体内，具有大量耦合输出元件以及可选地还有聚焦元件，其中，光导对背景照明器发出的光的至少70％是透明的，
[0021]沿侧向布置在光导的至少一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种照明装置(1a)，用于具有透射式的图像生成器(5)的显示屏(1)，其中，图像生成器(5)具有自身由子像素组成的像素，并且照明装置(1a)能够以至少两种运行方式运行，所述至少两种运行方式包括对应自由看视模式的运行方式B1和对应受限看视模式的运行方式B2，所述照明装置包括：平面延伸的背景照明器(2)，其能够在宽角度范围内辐射光，沿观察方向位于背景照明器(2)的前面的板状的光导(3)，所述光导在其大表面的至少一个上和/或在其型体内具有多个耦合输出元件(6)以及可选地具有多个聚焦元件(6a)，其中，光导(3)对由背景照明器(2)发出的光的至少70％是透明的，沿侧向布置在光导(3)的至少一个窄边上的发光机构(4)，其中，耦合输出元件(6)将从发光机构(4)发出并且在光导(3)中由于全反射在大表面之间来回投射的光以如下方式耦合输出：使得所述耦合输出元件在材料过渡部具有功能面，所述功能面具有如下的结构、例如如下的倾斜度：使得打到功能面上的光以限定的角度耦合输出通过大表面，其中，可选地存在的聚焦元件(6a)对由耦合输出元件(6)耦合输出的光的至少50％至少部分地在其光传播方向上进行限制，其中，耦合输出元件(6)还在其形状以及单位面积数量和在其伸展上以如下方式选择：每个耦合输出元件(6)分别在其水平和竖直尺寸方面都小于图像生成器(5)的子像素的宽度和高度中的最小值，在平行于光导(3)的面法线的投影方向上，至少两个耦合输出元件(6)的表面的一部分或全部布置在图像生成器(5)的每个子像素下方；在平行于光导(3)的面法线的投影方向上，耦合输出元件(6)的填充系数最大为光导(3)的大表面的50％，其中，耦合输出元件(6)和可选地存在的聚焦元件以及其相应的形状在大表面的至少一个上和/或在光导(3)的型体内的分布以如下方式设定：使得从发光机构(4)进入光导(3)并且再通过耦合输出元件(6)从光导(3)耦合输出以及从可选地存在的聚焦元件(6a)作用到其光传播方向的光满足以下条件：从大表面之一合计耦合输出的光量的至少80％关于一个或两个指定的相互垂直的优先方向在合计最大60
°
、优选40
°
的相对角度范围内辐射，从光导(3)中耦合输出的光量的50％以上沿远离背景照明器(2)的方向或朝向背景照明器(2)的方向辐射，其中，在运行方式B2中，背景照明器(2)以及发光机构(4)被关闭，并且其中，在运行方式B1中，至少背景照明器(2)被接通。2.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置(1a)，其特征在于，设定恰好一个垂直于所述面法线的优先方向，并且所述优先方向对应于与所述图像发生器(5)的取向相关的水平方向。3.根据前述权利要求中的任一项所述的照明装置(1a)，其特征在于，由发光机构(4)辐射到光导(3)中并通过耦合输出元件(6)从光导(3)中耦合输出并由可选地存在的聚焦元件(6a)在其光传播方向施加作用的光的一半以上关于一个或两个设定的、相互垂直的所述优先方向在整个表面上具有变化...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德雷，
申请(专利权)人：矽光学有限公司，
类型：发明
国别省市：