能够开关的发光装置及其用图

能够开关的发光装置及其用图
【专利摘要】本发明涉及一种发光装置(1)，所述发光装置能够以至少两种运行方式－－对应于自由看视模式的运行方式(B1)和对应于受限看视模式的运行方式(B2)来运行。所述发光装置包括平面状伸展的背光装置(2)，其按照受限看视模式的运行方式(B2)将光出射到受限的角度范围中。沿观察方向设置在背光装置(2)前面的、平板状光学元件(3)以及发光机构(4)，所述发光机构沿侧向布置在光学元件(3)的窄边上。光学元件(3)设计为光导体，光导体由底板合成材料A和均匀分布于其上的由聚合物B构成的散射颗粒组成。光导体对于从背光装置(2)中发出的光至少80％是透明的或者说透过性的。从发光机构(4)中沿侧向射入光学元件(3)的光针对自由的视域范围出射，其中，在运行方式(B2)中，背光装置(2)接通，发光机构(4)关断，在运行方式(B1)中，发光机构(4)接通，背光装置(2)关断。由此，在与处在发光装置(1)前面的透射式的成像装置(5)相配合的情况下，可以实现可选地自由或受限看视的显示屏。
【专利说明】
能够开关的发光装置及其用途
技术领域
[0001 ]近年来，在扩宽LCD (液晶）视角方面取得重大进步。但是经常存在如下状况，就是 显示屏的非常大的看视范围可能是不利的。越来越多地也可以在移动设备(诸如笔记本电 脑和平板电脑)上提供信息，诸如银行数据或其他私人数据和敏感数据。与此相应地需要监 控的是:哪些人被允许看到敏感数据，使用者必须能够在很宽的视角内作出选择，以便在其 显示器上与其他人分享信息，例如在观看假期照片或者针对广告用途时。另外，当使用者想 要秘密处理图像信息时，其需要很小的视角。
【背景技术】
[0002] 基于微片层(Mikro-Lamellen)的附膜已经用于显示器，以便对显示器实现视觉上 的数据保护。但是，所述膜不能变换，其必须总是手动加设，之后再移除。这种膜还必须在不 需要时，独立于显示器运送。这种片层膜的使用缺陷还与入射光的损耗有关。
[0003] US6，765，550介绍了这种借助于微片层的视域保护。在这里，最大的缺点在于这种 过滤器的机械移除和机械加装以及在保护模式下的光损耗。
[0004] 在US5,993,940中介绍了如下的膜的使用，这种膜具有均匀布置在其表面上的、小 的棱镜条，以便实现隐私模式。但研发和制造都相对复杂。
[0005] 在W02012/033583中，通过操控所谓的"发色"层之间的液晶而在自由视域与受限 视域之间切换。在此，产生光损耗，耗费也相当高。
[0006] 文献US2009/0067156公开了大量构思，用于构造发光系统和显示屏设备。在其中 在图3A和图3B中绘出的变型特别是应用两个背光装置(所谓的背光）和LCD面板，背光装置 由楔形的光导体构成，后部背光40应当强制产生宽的发光角，前部背光38则应当强制产生 窄的发光角。但在此情况下，工作原理还不清楚的是，背光38应当如何产生窄的发光角，而 不使发出自背光40的、具有宽发光角的光在通过背光38时明显变换成具有窄发光角的光。
[0007] 针对根据US2009/0067156的图5的构造，需要注意的是:两个光导体46和48分别产 生"窄光"，也就是具有窄的发光角的光。光导体48的光首先通过需要复杂地利用棱镜结构 设定的分光镜50变换成"宽光"，也就是具有宽的发光角的光。这种变换极大地削减光强度， 因为首先以窄的发光角出射的、作为唯一的光被提供的光以很大的发光角(一般为半空间） 发散。这使得:视参数而定，亮度以5或更高的系数降低(就光密度而言）。这是在实践中不太 重要的设计方案。
[0008] 在根据US2009/0067156的图7的设计中，强制需要的是磷光层，磷光层应当将紫外 光变换成可见光。耗费是很大的，并且当希望从背光中获得足够的光以便可读地照亮LCD面 板时，需要非常高强度的紫外光。这一过程随之也是昂贵而且复杂的并且从屏蔽所选需要 的紫外辐射方面考虑就已经无法付诸实施了。
[0009] US2012/0235891介绍了一种显示屏中的非常复杂的背光。其中，根据图1和图15不 仅使用多个光导体，而且还使用了其他复杂的光学元件，例如微型透镜元件40和棱镜结构 50,这种光学元件将从后部发光装置发出的光在通往前部发光装置的光程上加以改变。这 需要昂贵而且复杂地实施并且同样涉及到光损耗的问题。根据US2012/0235891中图17的变 型，两个光源4R和18发出具有窄的发光角的光，其中，来自后部光源18的光要很复杂的过程 才变换成具有大发光角的光。复杂的变换过程如上面已经发现那样，大大削减了亮度。 [0010]根据JP2007-155783,使用了专门的、需要复杂计算和制造的光学表面19,这种光 学表面这样将光根据光入射角折转到不同的或宽或窄的范围中。这种结构类似于菲涅耳透 镜。另外，存在光转向不希望的方向的干扰侧面。由此，不清楚是够能够实现真正合理的光 分布。
[0011] 对于前面提到的方法和装置，一般缺点在于，这些方法和装置明显降低基础显示 屏的亮度，和/或需要主动式光学元件进行模式转换，和/或需要复杂以及昂贵的制造方案， 和/或降低了可自由看视的模式下的分辨率。

【发明内容】

[0012] 因此，本发明的目的在于，介绍了一种能够开关的发光装置，这种发光装置实现了 至少两种发光模式，其中一种模式仅照明受限的空间角，另一种模式实现了在尽可能大的 空间角中的照明。由此，在应用具有显示屏的发光装置时，通过选择性受限的看视角度来实 现对信息的安全显示，其中，在第二模式中，应当实现自由的、尽可能在看视角度方面不受 限的视域。发光装置应当能够利用简单的手段成本低廉地实施。在两种运行模式中，应当可 以看到尽可能高的分辨率，特别优选的是所用显示屏原本的分辨率。另外，通过这种解决方 案应当仅引起尽可能低的光损耗。
[0013] 本发明的目的按照本发明通过如下的发光装置来实现，这种发光装置能够以至少 两种运行方式:针对自由看视模式的B1和针对受限看视模式的B2来运行，包括：
[0014] 呈平面式伸展的背光装置，这种背光装置按照针对受限的看视模式的运行方式B2 将光出射到受限的角度范围内，其中，从背光装置发出的光沿至少一个相对于背光装置的 面法线成大于45°的角度设置的方向、以最大光强度的最多10%出射，
[0015]沿看视方向在背光装置前方安置的板状的光学元件，以及
[0016] 发光机构，发光机构沿侧向布置在光学元件的窄边上，
[0017] 其中，
[0018] 光学元件设计为光导体，光导体由底板合成材料A和均匀分布于其上的由聚合物B 组成的散射颗粒组成，
[0019] 由聚合物B组成的散射颗粒与底板合成材料A的重量百分比为0.01至3，
[0020]聚合物B的折射率nD(B)以至少0.01个单位高于底板合成材料A的折射率nD(A)，以 及
[0021]光导体对于从背光装置中发出的光至少80%是透明的或者说透过性的，
[0022]使得从发光机构中沿侧向射入光学元件的光针对模式B1中自由的视域范围沿相 对于背光装置的面法线成大于45°的角度设置的方向、以最大光强度的至少20%出射， [0023]在运行方式B2中，背光装置接通，发光机构关断，在运行方式B1中，发光机构接通， 背光装置关断。
[0024] 所述的底板合成材料A优选与聚合物B是不相容的。
[0025] 在此，板状的光学元件由两个彼此相对置的、彼此平行布置的大平面构成。特别是 在此排除了楔形的结构。两个大平面由四个窄边围成，这四个窄边被用于将从发光机构出 射的光耦合输入到光学元件中。散射颗粒均匀分布，由此，光学元件不具备不均匀的光学结 构。
[0026]通过对由具有均匀分布于其中的聚合物散射颗粒的底板合成材料构造的光学元 件的上述配置，使得在光学元件中以及在整个发光装置中不发生或者仅以可忽略的程度发 生如下情况:发出自背光装置并且原来出射到受限的角度范围的光变换成出射到不受限的 角度范围的光。
[0027]从背光装置发出的光在运行状态B2中沿至少一个相对于面法线以大于45°的角度 设置的方向、以最大光强度的最高10%出射。上述方向可以按照投影到面上的方式、关于观 察者而言例如处在水平面中，这样，光的出射则按照合理方式在水平面中受限。也就是光的 出射不一定在与水平面垂直的竖向面中受限，其中，反过来的设计方案也是可以考虑的。在 出射范围受限与出射范围不受限之间的过渡可以连续或离散地实现。在优选的简便制造的 设计方案中，在运行模式B2中朝向受限的角度范围实现出射，但在朝向所有相对于背光装 置的面法线成大于45°的角度设定的所有方向上、也就是在45°角锥形体之外的方向上以最 大光强度的最高10%出射，以便尽可能全面限制需要保护的信息的安全性。
[0028]换言之，能够以至少两种运行方式B1、B2运行的发光装置包括：
[0029] 呈平面式伸展的背光装置，其以如下的出射特征发光，沿相对于背光装置的面法 线成大于45°的角度设置的方向、以最大光强度的最多10%出射，
[0030] 沿观察方向在背光装置前面设置的光学元件，所述光学元件对于从背光装置中发 出的光至少80%是透明的或者说透过性的，并且所述光学元件对于从发光机构沿侧向以相 对于其面法线呈超出80°的角度入射的光折转到尽可能大的角度范围中，使得沿相对于背 光装置的面法线成大于45°的角度设置的方向、以最大光强度的至少20%出射
[0031] 光学元件如上所述设计为光导体，
[0032] 在运行方式B2中，背光装置接通，但发光机构不接通，在运行方式B1中，发光机构 接通，但背光装置不接通。
[0033] 原则上，当前面介绍的参数在确定的边界中变化时，本发明的设计方案保持发挥 作用。这样，背光装置例如能够以如下的出射特征发光，使得沿相对于背光装置的面法线成 大于10. .45°的角度设置的方向、最多以最大光强度的至少0. .20%出射。
[0034]此外，沿观察方向在背光装置前面设置的光学元件(其对于从背光装置发出的光 至少80%或者还以小于80 % (例如70%或者甚至仅50 % )是透明的或者说是透过性的）还可 以将从发光机构中沿侧向以相对于其面法线呈超出80°的角度入射的光折转到尽可能大的 角度范围中，使得沿相对于背光装置的面法线成大于10..70°的角度设置的方向、至少以最 大光强度的至少10.. 70 %出射。
[0035] 另外需要注意的是，从发光机构沿侧向入射到光学元件中的光对于自由的视域范 围、也就是在模式B1中，沿相对于背光装置的面法线成大于10..45°的角度设置的方向、以 最大光强度的至少20%出射，而当然沿相对于背光装置的面法线成小于45°的角度设置的 方向、也以更大比例的光出射或者说耦合输出，使得总体上非常大的角度范围（在最佳情况 下例如光学元件前面的半空间)都被照亮。
[0036] 光学元件(也就是光导体)中的散射颗粒形成相应的光耦合输出结构。
[0037] 背光装置能够有利地设计为侧光、边光、直接LED背光、边缘LED背光，0LED或其他 平面发光装置。背光装置也可以是暗场发光装置。
[0038] 背光装置例如是典型的背光(边缘背光、直接LED背光等），将常设的看视保护过滤 器，也称为隐私过滤器(例如3M?的Vikuiti?)，以便消减光的出射特征，使得光基本上仅以 受限的空间角度出射。
[0039]而特别优选的是，背光装置替代常设的隐私过滤器包括至少一个用于使光准直化 的光学层，以便实现从光学层发出的光的角度受限的出射特征。在此，例如可以是指两个 3M?的型号为"Optical Lighting Film"（0LF)Typ2301(2301 型）的交叉的层。
[0040] 在本发明的范围内还包括发光装置如前所述的用途，其中，在发光装置前面布置 透射式的成像装置，例如LCD面板，使得在模式B1中，也就是在自由的看视模式中，在成像装 置上显示的图基本上从每个相对于成像装置的中垂线倾斜最多90°的方向都是可见的，并 且在模式B2中，也就是在受限的看视模式中，在成像装置上显示的图基本上仅从相对于成 像装置的中垂线倾斜最多45°的方向是可见的。
[0041] 角度范围可以根据部件的如下所述的设计方案发生波动。在一定的应用中，在从 大角度(例如相对于成像装置的中垂线超出45°时)斜向看视时，允许有一定的剩余光。发光 机构例如可以是LED或激光二极管。其他设计方案也是可行的。
[0042]最后，还可以给出其他模式，例如运行模式B3,其中，分别有两个部件被接通，也就 是背光装置还有发光机构。当使用处在模式B3中的、具有发光机构的背光装置时，获得特别 明亮的图像，这种图像朝向边缘变得更暗。也可以考虑其他运行模式，例如对于背光装置还 有发光机构具有经调光的发光数值。此外，也可以考虑模式之间(特别是模式B1与模式B2之 间或者反过来)的过渡渐变地切换，例如此时，在很短的时间过程中、例如超过1至2秒，将背 光装置的亮度调为零，而同时将发光机构的亮度调高为最大值或者一定数值，或者反过来 也可以。在应用具有成像装置的本发明时，在自由的看视模式与受限的看视模式之间进行 舒适的过渡。因此，在优选的设计方案中，发光装置包括电子控制装置，电子控制装置相应 渐变地控制运行模式B1与B2(或者反过来)之间的过渡。
[0043] 另外，本发明还能够以如下有利方式设计：
[0044] 形成光学元件的光导体例如可以由Evonik LD12 8N或Evonikp乙；E}0GLAS?LED 薄膜 15950/99/1-3 构造。
[0045] 此外，合理的是:从至少两个侧面(优选为相对置的侧面）的在侧向布置的发光机 构执行光的耦合输入。
[0046]借助于在光学元件的朝向背光装置的侧面上的部分反射，能够在总体上实现更好 的光获得率，这是因为朝向背光装置射出的光再度反射回到可被利用的光的方向。
[0047]在优选的设计方案中，光学元件在其朝向背光装置的侧面上部分反射，其中，反射 的强度在面上而改变，以便在运行方式B1(自由看视模式）中，对从光学元件中耦合输出的 光的在面上所出现的亮度差异加以平衡。亮度差异基于不均匀的发光而发生，这种不均匀 的发光与仅在侧面布置的发光机构有关，在面的中心，所示的内容比更靠近发光机构的边 缘上更暗。这种变化可以按照不同方式执行。一方面，反射强度(也就是反射与透射的比例） 能够连续变化地选定，使得反射在出射的光的亮度最低的地方是最强度。可替换地，也可以 规定出相对于最大亮度的亮度极限值，并且仅在亮度未经反射落到所规定的极限值以下的 区域中，执行部分反射，也就是将朝向一个方向透过性的层施加到光学元件上。这种变型是 较为成本低廉的。
[0048] 此外，在透射式的成像装置的背面上的部分反射对于使从光学元件中获得的光进 一步均匀化是非常有利的。这种部分反射也可以为了平衡亮度差异而类似于光学元件上的 部分反射而变型地设计或者仅分区域地施加。
[0049] 当光学元件为了更好的耦合输出而借助于多个凹陷部以激光设计结构的话，能够 获得其他在光产率方面的改进方案，其中，凹陷部不大于250μπι，以便a)不可见，以及b)不会 使从背光装置发出的、在角度上受限的光发生散射。在此，凹陷部能够具备改变的面积设定 或者梯度式分布地布置在光学元件上。
[0050] 可替换或作为补充地可行的是，光学元件是具有集成的棱镜的板状光导体，其中， 在表面上，耦合输出光的微型棱镜凹陷地整合于光导体中，微型光导体分别设计为锥形。
[0051] 有利的是，已经基于设计准直化的背光被以如下方式设计为背光装置(也就是光 源），使得其发出的光仅出射到前面介绍的、受限的角度范围内。另外，有利的是，始终由相 同的光源(例如在侧向布置的发光机构）用于两种模式。这样，光针对在两种运行方式B1和 B2之间的变换例如借助于光电子或光机械开关，一方面被耦合输入到光学元件中，以及一 方面被耦合输入到背光装置中。在这里例如考虑作为开关的例如是遮光片或机械变换装置 (如能翻转的镜面）。也可以将发光机构分两行地构造，其中，则分别仅接通所需要的或相应 的行。当发光装置也具有上面介绍的第三运行模式B3时，后面的变型是特别有利的。
[0052]另外，所需要的或所允许的、针对视域受限的模式B2的出射装置分别针对水平和 竖直的方向彼此独立地限定和实施。例如当对于取款机，应当被具有不同身高的人看到，但 从侧向的看视应当大大受限时，沿竖向壁沿水平方向更大的角度可以是很有作用的。
[0053] 在另一有利的构造方案中，发光装置包括控制装置，所述控制装置在自由看视的 运行方式B1中，对在从光学元件中耦合输出的光在面上的亮度差异，借助于对在透射式的 成像装置上显示的图像内容进行与亮度差异互补的控制来加以平衡，使得在透射式的成像 装置上能够看到就亮度而言基本均匀的图像。换言之:在从光学元件中耦合输出时，会产生 亮度差异(例如对于观察者而言在一个方向上(例如水平方向上)或者在多个方向上(例如 在水平和竖直方向上)或者沿倾斜的方向出现梯度），或者也产生亮斑，所显示的图像得到 相应地调光。在测量出亮度差异之后，可以对此例如获得相对亮度的以固定的系数标准化 的倒数值，也就是基于其中最高的相对亮度等于1的数值的标准化亮度，分别在图中相应部 位上的亮度值与这些数值相乘。然后，最暗的部位不被调暗，最亮的部位被最大程度地调 暗。
[0054] 不言而喻的是，前面提到的以及后面还有阐释的特征能够不仅以所给出的组合使 用，而且也能够以其他组合或者单独使用，而不离开本发明的范围。
【附图说明】
[0055] 下面借助于示出本发明关键特征的附图详细阐述本发明。其中：
[0056] 图1示出针对将沿侧向耦合输入光学元件的光耦合输出到最大可能的空间角中的 原理简图；
[0057] 图2示出针对使从背光装置发出的光透射光学元件的原理简图；
[0058]图3示出按照自由看视模式的第一运行方式B1的发光装置的原理简图，其中，最大 可能的空间角被照亮，在这里，发光装置与成像装置一同使用；
[0059]图4示出按照受限看视模式的第二运行方式B2中的发光装置的原理简图，其中，受 限的空间角被照亮，在这里，发光装置与成像装置一同使用；
[0060]图5示出针对从光学元件中耦合输出的光的相对亮度的图线，以及
[0061]图6示出针对需要显示的图像的以根据图5的情况为基础的亮度修正值的图线。
[0062]上述图并不是忠实于比例，仅是反应原理的图示。
【具体实施方式】
[0063] 在图1中示出将光耦合输出到最大可能的空间角中的原理简图，所述光沿侧向从 发光机构4中耦合输入到光学元件3中，光学元件在这里仅以剖视图作为小截面图示出。小 点表现的是作为光散射颗粒的散射颗粒，这里的光沿侧向从发光机构4中耦合输入。基于全 反射，使耦合输入的光线在外壁上再度返回到光导体中，直至光线最后达到所需要的耦合 输出的散射颗粒。图1中的图示为了更好理解而大大象征性表现;实际上在光学元件3中存 在非常大量的光程。
[0064] 图2示出发出自背光装置2的光透射光学元件3的原理简图。在此，散射颗粒的作用 可以忽略，因为光从背光装置2中有针对性地发出，并且不会或几乎不会通过光导体中的全 反射而来回折转。
[0065]图3给出按照第一运行方式B1(自由看视模式）的发光装置1的原理简图，其中，最 大可能的空间角被照亮，发光装置1在这里连同成像装置5-起应用。图4示出按照受限看视 模式的第二运行方式B2的发光装置1，其中，仅受限的空间角被照亮。
[0066]能够按照至少两种运行方式B1、B2运行的发光装置1包括：
[0067] 平面状伸展的背光装置2,其按照受限看视模式的运行方式B2将光出射到受限的 角度范围中，其中，从背光装置2中发出的光沿至少一个相对于背光装置2的面法线成大于 45°的角度设置的方向、以最大光强度的最多10%出射，
[0068] 沿观察方向设置在背光装置2前面的、平板状光学元件3,以及 [0069]发光机构4,所述发光机构沿侧向布置在光学元件3的窄边上，
[0070]其中，光学元件3设计为光导体，光导体由底板合成材料A和均匀分布于其上的由 聚合物B构成的散射颗粒组成，
[0071 ]由聚合物B组成的散射颗粒与底板合成材料A的重量百分比为0.01至3，
[0072]聚合物B的折射率nD(B)以至少0.01个单位高于底板合成材料A的折射率nD(A)，以 及
[0073]光导体对于从背光装置2中发出的光至少80%是透明的或者说透过性的，
[0074]使得从发光机构4中沿侧向射入光学元件3的光针对模式B1中自由的视域范围沿 相对于背光装置2的面法线成大于45°的角度设置的方向、以最大光强度的至少20%出射， [0075]在运行方式B2中，背光装置2接通，发光机构4关断，在运行方式B1中，发光机构4接 通，背光装置2关断。
[0076]通过对由具有均匀分布于其中的聚合物散射颗粒的底板合成材料构造的光学元 件3的上述配置，使得在光学元件3中以及在整个发光装置1中不发生或者仅以可忽略的程 度发生如下情况:发出自背光装置2并且原来出射到受限的角度范围的光变换成出射到不 受限的角度范围的光。
[0077]对此，需要注意的是，从发光机构沿侧向入射到光学元件3中的光对于在模式B1中 的自由的视域范围，沿相对于背光装置2的面法线成大于45°的角度设置的方向、以最大光 强度的至少20%出射，而当然沿相对于背光装置2的面法线成小于45°的角度设置的方向、 也以更大比例的光出射或者说耦合输出，使得总体上非常大的角度范围（在最佳情况下例 如光学元件3前面的半空间)都被照亮。
[0078]针对自由看视范围的第一运行方式B1则允许在成像装置5(例如LCD面板)上能够 以完全的分辨率从尽可能大的空间角看到图像。反过来，在针对受限的看视范围的第二运 行方式B2中表现为：成像装置5上的图像同样以完全的分辨率，但仅能从受限的空间角看 到，这对应的是隐私的观察模式(所谓的看视保护模式或隐私模式）。根据针对发光角的参 数的设计方案的不同，在成像装置5上显示的图像的可见范围也相应在空间角中被受限地 看到。在未示出的第三运行方式B3中，背光装置2还有发光机构4可以被接通，以便显示尽可 能明亮的图像。
[0079]发光装置1能够在诸多方面做出改变，以便获得所希望的效果。
[0080] 背光装置2能够有利地设计为侧光、边缘光、直接LED背光、边缘LED背光、0LED或者 其他平面发光装置。此外可行的是，背光装置2是暗场发光装置。但特别优选的是，背光装置 2在这里是典型的背光发光装置，也就是基于边缘光、直接LED背光等的背光发光装置，将常 设的隐私过滤器(例如3M?的Vikuiti?)施加到这种背光发光装置上，以便以如下方式削减 光的出射特征，使得光基本上仅被出射到受限的空间角中。
[0081] 在一定的应用中，在相对于成型装置5的中垂线从很大的角度(例如超过45°)斜向 看视时允许一定量的剩余光。这种发光机构4例如可以是LED或者激光二极管。其他设计方 案是可行的。
[0082] 有利的是，在自由看视的运行方式B1中，对在从光学元件3中耦合输出的光在面上 的亮度差异，借助于对在透射式的成像装置5上显示的图像内容进行与亮度差异互补的控 制来加以平衡，使得在透射式的成像装置5上能够看到就亮度而言基本均匀的图像。换言 之：在从光学元件3中耦合输出时，会产生亮度差异（例如在一个或者多个方向上出现梯 度），或者也产生亮斑，所显示的图像得到相应地调光。对此，在测量出亮度差异之后，可以 例如获得相对亮度的以固定的系数标准化的倒数值，也就是基于其中最高的相对亮度等于 1的数值的标准化亮度，分别在图中相应部位上的亮度值与这些数值相乘。然后，最暗的部 位不被调暗，最亮的部位被最大程度地调暗。
[0083]与此相关地，图5示出针对从光学元件3中耦合输出的光的相对亮度的图线，以及 图6示出针对需要显示的图像的以根据图5的情况为基础的亮度修正值的图线。
[0084] 根据图5的相对亮度(通常为发光密度)简便地通过局部测量的数值比上最高数值 (连带着单位:一般为cd/m2或"nit(尼特)"）来实现。横坐标以"X"标示，这在这里应当相当 于光学元件3的水平方向。这样，例如用于光耦合输入的LED行布置在光学元件3的两个竖向 窄边上，以便获得根据图5的亮度分布。
[0085] 通过根据图5的相对亮度形成倒数并且接着与固定系数相乘，获得了根据图6的、 针对沿水平方向相同的（相对)位置X的数值(但在这时处在透射式的成像装置5上），在这里 系数例如为0.5。所述系数用于将倒数标准化，因为针对在成型装置5上显示的图的亮度值 不允许与大于1的系数相乘，原因在于成型装置5本身不能提高亮度。所述的系数通常是最 低的相对亮度值，但也可能有另外的选择，以便进一步对总体图像实现调光。
[0086] 当在成型装置5上需要显示的图像的亮度值在这时在局部分别在部位X上相应地 与相对亮度的如上所述获得的标准化的倒数值相乘时，总体图像在模式B1中基本上就亮度 而言均匀地表现，因为发光方面的亮度差异通过光学元件3在图像内容方面已经得到平衡。
[0087] 前面介绍的发光装置可以有利地完全应用于显示和/或输入保密的数据，例如输 入PIN(个人识别码)或者用于在取款机或支付终端上显示数据或者用于输入密码或者读取 手机设备上的电子邮件。
[0088] 发光装置能够开关，并且实现了至少两个发光模式，其中一个模式仅照亮受限的 空间角，另一个模式实现了对尽可能大的空间角的照明。
[0089] 由此，能够在应用具有显示屏的发光装置时，通过选择性受限的观察角来实现安 全的信息显示，其中，在第二模式中，实现自由的、尽可能在观察角度方面不受限的看视。发 光装置利用简单的机构成本低廉地实现。在两种所介绍的模式B1和B2中，能够看到所应用 的显示屏原本的完全的分辨率。另外，尽可能将光损耗保持得低。
[0090] 与现有技术相反，既不必须使用紫外光源，也不一定将以复杂方式角度受限的光 分布转变成不受限的光分布，这样的过程大大降低亮度，同时本发明也无需复杂的棱镜或 微型透镜结构。
【主权项】
1. 一种发光装置（1)，所述发光装置能够以至少两种运行方式一一对应于自由看视模 式的运行方式B1和对应于受限看视模式的运行方式B2来运行，包括： 平面状伸展的背光装置(2)，所述背光装置按照受限看视模式的运行方式B2将光出射 到受限的角度范围中，其中，从背光装置(2)中发出的光沿至少一个相对于背光装置(2)的 面法线成大于45°的角度设置的方向、以最大光强度的最多10%出射； 沿观察方向设置在背光装置(2)前面的、平板状的光学元件(3);以及 发光机构(4 )，所述发光机构沿侧向布置在光学元件(3)的窄边上， 其中，光学元件（3)设计为光导体，光导体由底板合成材料A和均匀分布于底板合成材 料上的由聚合物B组成的散射颗粒组成， 由聚合物B组成的散射颗粒与底板合成材料A的重量百分比为0.01至3， 聚合物B的折射率nD(B)以至少0.01个单位高于底板合成材料A的折射率nD(A)，以及 光导体对于从背光装置(2)中发出的光至少80%是透明的或者说透过性的， 使得从发光机构(4)中沿侧向射入光学元件（3)的光针对运行方式B1中自由的视域范 围沿相对于背光装置(2)的面法线成大于45°的角度设置的方向、以最大光强度的至少20% 出射， 在运行方式B2中，背光装置(2)接通，发光机构(4)关断，在运行方式B1中，发光机构(4) 接通，背光装置(2)关断。2. 根据权利要求1所述的发光装置(1)，其特征在于，发光机构(4)是LED或激光二极管。3. 根据权利要求1或2所述的发光装置（1)，其特征在于，背光装置(2)包括至少一个用 于使光准直化的光学层。4. 根据权利要求1至3中任一项所述的发光装置（1)，其特征在于，背光装置(2)被设计 为侧光、边缘光、直接LED背光、边缘LED背光、OLED或者设计为另一种面式发光装置。5. 根据权利要求1至4中任一项所述的发光装置（1)，其特征在于，背光装置(2)是背光 源，例如边缘光或直接LED背光，在背光源上安装有常设的隐私过滤器。6. 根据权利要求1所述的发光装置（1)，所述发光装置附加地能够按照针对非常明亮的 看视模式的第三运行方式B3运行，其中，在运行方式B3中，背光装置(2)还有发光机构(4)都 被接通。7. 根据权利要求1至6中任一项所述的发光装置（1)，还包括：电子控制装置，所述电子 控制装置以如下方式渐变地控制运行模式B1与B2之间的过渡或者反过来B2与B1之间的过 渡，使得在很短的时间过程中，分别将背光装置(2)的亮度调为零，而同时将发光机构(4)的 亮度调高为最大值或者某一数值，或者反过来也可以。8. 根据权利要求1至7中任一项所述的发光装置（1)，其特征在于，光学元件（3)在其朝 向背光装置(2)的侧面上是部分反射性的，其中，反射的强度为了对在从光学元件(3)中耦 合输出的光的面上按照运行方式B1的亮度差异加以平衡而能够改变地设计，或者仅在亮度 当无反射的情况下降到预先规定的极限值以下的区域中，执行部分反射。9. 根据权利要求1至8中任一项所述的发光装置（1)，其特征在于，在发光装置（1)前面 布置有透射式的成像装置(5)，例如LCD面板。10. 根据权利要求9所述的发光装置（1 )，包括:控制装置，所述控制装置在运行方式B1 中，对在从光学元件(3)中耦合输出的光在面上的亮度差异，借助于对在透射式的成像装置 (5)上显示的图像内容进行与亮度差异互补的控制来加以平衡，使得基本上就亮度而言均 匀的图像在透射式的成像装置(5)上被看到。11. 一种采用根据权利要求9或10中任一项所述的发光装置（1)输入或显示保密数据的 用途，保密的数据例如是PIN密码、电子邮件、短消息或者取款机、支付终端或移动设备上的 口令密码。
【文档编号】G02F1/1335GK106030388SQ201580008692
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2015年2月13日
【发明人】马库斯·克里普斯坦恩, 约尔根·施瓦茨
【申请人】矽光学有限公司