用于影响光传播方向的方法和结构技术

本发明专利技术涉及一种用于影响多个相邻的自发光和/或被照明的面(F1、F2、...)的光传播方向的方法，这些面在光出射侧包括自身的或共同的透明的基板(1)，所述基板布置在自发光或被照明的面(F1、F2、

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于影响光传播方向的方法和结构


[0001]近年来，在扩大LCD和OLED的视角方面取得了很大进展。但是，时常存在屏幕的这种非常大的可视区域可能会成为劣势的情况。在例如笔记本电脑、手机和平板电脑等移动设备上也越来越多地提供各种信息，例如银行数据或其他个人详细信息和敏感数据。因此，人们需要监控允许谁看到这些敏感数据；人们需要能够在宽的视角之间进行选择，以便与他人分享其显示器上的信息，例如在查看假日照片或用于广告目的时进行分享。另一方面，如果人们想对图像信息保密，就需要小的视角。
[0002]类似的问题出现在车辆制造中：当发动机启动时，驾驶员不得被数字娱乐节目等图像内容分散注意力，而乘客则希望在乘坐时观看这些内容。因此需要能够在相应的显示模式之间切换的屏幕。

技术介绍

[0003]基于微薄层的附加薄膜已用于移动式显示器，以实现其视觉数据保护。然而，这些薄膜不能(切换)改变，薄膜总是必须手动涂抹，然后再取下。当人们不需要薄膜时，还必须将薄膜与显示器分开。此外，使用这种层状薄膜的一个显著缺点与相关的光损耗有关。
[0004]专利文献US5,956,107A公开了一种可切换光源，利用该光源，屏幕能够以多种模式运行。缺点在于，所有的光耦合都基于散射，因此只能实现低效率和非最佳光方向效果。特别地，没有详细公开聚焦光锥的实现。
[0005]在CN107734118A中介绍了一种使用两个背光来使屏幕的视角可控的屏幕。为此，两个背光中的上背光应发出聚焦光。为此作为设计方案特别提到了具有不透明和透明部分的格栅。但是，这可能意味着来自第二背光的光(该光必须在朝向LCD面板的方向上穿透第一背光)也被聚焦，而实际上应当设置用于宽视角的共同观看模式会发生明显的角度变窄。
[0006]在US2007/030240A1中介绍了一种用于控制源自背光的光的光传播方向的光学元件。例如，这种光学元件需要PDLC形式的液晶，一方面价格昂贵，另一方面特别是对于终端客户应用而言安全性至关重要，因为PDLC液晶针对其电路通常需要高于60V的电压。
[0007]在CN1987606A中，再次介绍了一种屏幕，该屏幕通过两个背光使屏幕的视角可控。特别地，在此使用了必须是楔形的“第一光板”，以实现预期的聚焦光耦合。没有公开以适当的角度条件实现聚焦光耦合的准确细节。
[0008]此外，US2018/0267344A1介绍了一种具有两个平面照明模块的结构。在此，来自沿观察方向后置的照明模块的光由单独的结构聚焦。聚焦后，光仍需经过带有漫射板的前照明模块。因此，不能最佳地实现用于看视保护的屏幕的强的光聚焦。
[0009]最后，US2007/0008456A1公开了将光出射角分成至少三个区域，其中两个区域通常施加有光。由此得出，使用以这种方式照明的显示器的用于看视保护的屏幕不能仅从一个方向观看。
[0010]上述方法和结构通常具有共同的缺点，即上述方法和结构显著降低了基本屏幕的亮度和/或需要用于模式切换的有源、至少是专门的光学元件和/或需要复杂且昂贵的生产
和/或在自由可视模式下降低分辨率和/或只允许较弱的看视保护。

技术实现思路

[0011]因此，本专利技术的目的是，介绍一种用于影响光传播方向的方法和结构。该方法应该成本低廉并且适合大规模生产并且普遍适用于特别是OLED屏幕，也适用于其他的屏幕类型，以便能够在看视保护模式和自由观看模式之间切换，这种屏幕的分辨率基本上不降低。
[0012]根据本专利技术，该目的通过一种用于影响多个相邻自发光和/或被照明的面(F1、F2、...)的光传播方向的方法来实现，这些面在光出射侧包括透明基板。在第一个替代方案中，每个面都有自身的基板，或者在第二个替代方案中，多个或所有面(F1、F2、...)使用共同的基板。在这种情况下，所述基板布置在自发光或被照明的面(F1、F2、...)的发光层的上方，但不一定直接布置在发光层的上方。由此出发，根据本专利技术的方法包括以下步骤：
[0013]针对至少多个面(F1、F2、...)，在光出射侧分别将可切换的吸收体在第一替代方案中布置在相应的基板的一个或多个分面上或在第二替代方案中布置在共同的基板的一个或多个分面上，该可切换的吸收体的空间主传播方向在不计最大为10
°
的公差的情况下，平行于基板的光出射面而置，
[0014]限制从每个单独的面(F1、F2、...)发出的光的光传播，使得来自面(F1、F2、...)的光不穿过基板或不穿过基板的在平行投影的情况下位于另一个面之前的部分出射，而是仅穿过在平行投影的情况下仅位于所观察的面之前的基板部分出射，
[0015]针对第一运行状态B1，接通可切换的吸收体的吸收效果，使得从面(F1、F2、...)发出的一部分光被吸收，而其余的光在基板的光出射侧的其上未施加可切换的吸收体的面分部上不受阻碍地出射，由此来自相应的面(F1、F2、...)的光仅从受限的视角可见，该受限的视角特别是由可切换的吸收体的几伺形状、相应面(F1、F2、...)的几何形状、结构中的折射率关系和基板的厚度来限定，
[0016]针对第二运行状态B2，关闭可切换的吸收体的吸收效果，以便使从面(F1、F2、...)发出的光可以在不计可切换的吸收体的残余吸收损耗的情况下，穿过吸收体不受阻碍地传播，从而来自相应的面(F1、F2、...)的光能够从不受限制的视角(但至少从比运行状态B1下的视角更大的视角)可见。
[0017]在本专利技术的第一变型以及所有随后的变型中，受限的视角不一定意味着在某些方向上根本没有光出射。更确切地说，仍然可以在那里出射一定的残余光，但是残余光会妨碍观看的舒适性。即使在应当限制能见度的区域中，此类残余光(以亮度测量)的典型值也是峰值(峰值能够从受限的视角的专用区域中最大程度地感知)的百分之几，通常最多为1％到5％。
[0018]在第一替代方案中，每个面(F1、F2、...)包括自己的基板(即1.1、1.2、1.3等)。然后这些基板优选地基本上布置在一个平面中。相反，在第二替代方案中，所有面(F1、F2、...)也可以包括共同的面式伸展的基板。此外，多个面簇(F1、F2、...)可以各自包括一个基板，然后存在多个基板。
[0019]特别地，对应于所有面(F1、F2、...)的可切换的吸收体可以同时在运行状态B1和B2之间进行整面切换时被切换，要么是仅部分面在运行状态B1和B2之间进行切换，其方式为，仅可切换的吸收体的真子集被切换。
[0020]例如，共同的基板或单独的基板可以被视为由玻璃或聚合物制成的透明间隔件。同时，这样的基板也可以是图像发生器的组成部分，例如OLED像素或OLED面板的基板，或LCD面板的基板。然而，如果已经存在单独的基板，例如OLED或LCD面板，则本专利技术中所介绍的基板是共同的基板或单独的基板是附加的光学层。通常，本专利技术中使用的基板所具有的厚度依赖于设计方案可以从几微米到大约一毫米或几毫米。
[0021]例如，通过将永久的或可切换的吸收层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于影响多个相邻的自发光和/或被照明的面(F1、F2、...)的光传播方向的方法，所述多个相邻的自发光和/或被照明的面在光出射侧包括透明的基板(1)，其中，所述基板(1)布置在自发光或被照明的面(F1、F2、...)的发光层的上方，并且在第一替代方案中，每个面(F1、F2、...)包括自身的基板(1)，在第二个替代方案中，所有面(F1、F2、...)包括共同的面式伸展的基板(1)，所述方法包括以下步骤：针对至少多个面(F1、F2、...)，在光出射侧上分别将能够切换的吸收体(2)在第一替代方案中布置在相应的基板(1)的一个或多个分面上或在第二替代方案中布置在共同的基板(1)的一个或多个分面上，其中，所述能够切换的吸收体(2)的空间主传播方向在不计最大为10
°
的公差的情况下，平行于一个基板或多个基板(1)的光出射面而置，限制从每个单独的面(F1、F2、...)发出的光的光传播，使来自面(F1、F2、...)的光不穿过基板(1)或不穿过基板(1)的在平行投影的情况下位于另一个面之前的部分出射，而是仅穿过在平行投影的情况下仅位于所观察的面之前的基板部分(1)出射，针对第一运行状态B1接通能够切换的吸收体(2)的吸收效果，使得从面(F1、F2、...)发出的一部分光被吸收，而其余的光在基板(1)的光出射侧的其上未施加能够切换的吸收体(2)的面分部上不受阻碍地出射，由此来自相应的面(F1、F2、...)的光仅从受限的视角可见，所述受限的视角特别是由能够切换的吸收体(2)的几何形状、相应的面(F1、F2、...)的几何形状、结构中的折射率关系和基板(1)的厚度来限定，针对第二运行状态B2关闭能够切换的吸收体(2)的吸收效果，以便使从面(F1、F2、...)发出的光能够在不计能够切换的吸收体(2)的残余吸收损耗的情况下，不受阻碍地穿过吸收体传播，由此来自相应的面(F1、F2、...)的光能够从不受限制的视角可见。2.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，对应于所有面(F1、F2、...)的吸收体(2)同时在运行状态B1和B2之间进行整面切换时被切换，或者仅部分面在运行状态B1和B2之间执行切换，方式为，仅能够切换的吸收体(2)的真子集被切换。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，对从每个单独的面(F1、F2、...)发出的光的光传播的限制通过将永久的或能够切换的吸收层(3)在第一替代方案中布置在一个个基板(1)之间或在第二替代方案中布置在共同的基板(1)内来实现，其中分别布置有能够切换的吸收体(2)和吸收层(3)的平面在不计最大为25度的公差的情况下，优选地彼此垂直而置。4.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其特征在于，对从每个单独的面(F1、F2、...)发出的光的光传播的限制通过选择基板(1)相对于空气的折射率关系以如下方式进行：使得不需要的光束转换为全反射。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在其上未施加能够切换的吸收体(2)的一个基板或多个基板(1)的分面上，分别布置准直透镜(4)以进一步实现光束聚焦。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，每个能够切换的吸收体(2)包括电致变色层和/或液晶层和/或基于电泳的层和/或基于用吸收性颗粒电润湿的层，每个层都能够由电场操控。7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，每个能够切换的吸收体(2)包括能够切换的滤波器，所述滤波器分别在第一状态下吸收由其下方的面(F1、F2、...)发射
的颜色的颜色光谱，并在第二状态下将所述颜色光谱透射，其中，能够切换的滤波器能够通过电场与其状态相关地进行操控。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，每个能够切换的吸收体(2)具有针孔或反向针孔的几何形状。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，存在多个自发光或被照明的面(F1、F2、...)，这些面整体形成屏幕，使得这样的屏幕能够在用于受限的视角的运行状态B1和用于不受限制的视角的运行状态B2之间进行切换。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，自发光的面(F1、F2、...)分别相当于OLED屏幕、mini
‑
LED屏幕、VCSEL屏幕、QLED屏幕、LED屏幕或micro
‑
LED屏幕的最小像素或最小像素簇。11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，每个能够切换的吸收体(2)具有针孔的几何形状，其特征在于，所述针孔布置在共同的基板(1)或相应的基板(1)的一个或多个分面上，使得自发光或被照明的面(F1、F2、...)的几何重心和未被能够切换的吸收体(2)覆盖的面分部的几何重心至少对于一部分的面(F1、F2、...)在平行投影中彼此不重合。12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，每个能够切换的吸收体(2)具有反向针孔的几何形状，其特征在于，在未被吸收体(2)覆盖的分面上布置有微结构化的去耦元件(5)，所述微结构化的去耦元件通过改变方向将内部全反射光束从共同的基板(1)或相应的基板(1)中去耦，由微结构化的去耦元件(5)去耦的光仅从受限的视角可见。13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将永久散射的微结构(6)布置在能够切换的吸收体(2)上。14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，基板(1)中的散射的微结构(6)对内部全反射光束进行去耦和/或散射。15.根据权利要求9所述的方法，其...

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