具有自由看视模式和受限看视模式的显示屏的制作方法

近年来，在扩宽lcd中的可视角度方面已经取得了长足的进步。然而，经常存在如下情况，其中，显示屏的这种非常大的视角范围可能是不利的，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以在诸如笔记本电脑和平板电脑之类的移动设备上提供。因此，人们需要对允许谁看到这些敏感数据进行监控；他们必须能够在较宽的视角之间进行选择，以便与他人在其显示器上共享信息，例如，在看视度假照片或为了广告目的时。另一方面，当人们想要隐私地处理信息时，则需要很小的观察角度。

在汽车结构中会遇到类似的问题：在这里，当发动机接通时，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看视图像内容。由此，需要一个可以在相应显示模式之间切换的显示屏。

背景技术：

基于微型栅条的辅助膜已经在移动显示屏上使用，以提供所谓的隐私模式下的光学数据保护。但是，这种膜不能(转换)切换，而这种膜必须手动放置和移除。同样，不使用膜时，它们必须与显示屏分开运输。另外，使用此类栅条膜的另一个重大缺点是会导致光损失

us6,765,550描述了由微型栅条提供的这种看视保护。在此，最大的缺点是以机械的方式移除或以机械的方式加装滤镜，以及在保护模式下发生光损耗。

在us5,993,940中描述了膜的使用，该膜具有在其表面均匀布置的、很小的棱镜条，以实现隐私模式。该膜的开发和制造非常复杂。

在wo2012/033583中，通过操控在所谓的“发色”层之间的液晶来实现自由看视和受限看视之间的切换。这产生光损失，并且耗费也相当高。

文献us2009/0067156公开了配置照明系统和显示屏设备的大量构思。在那里在图3a和3b中所示的变型特别是使用了两个由楔形光导和lcd面板组成的背光照明件、即所谓的背光照明件件，其中，后背光照明件40应当强制产生宽的照明角度，而前背光照明件38则应当强制产生很窄的照明角度。但是，尚不清楚背光照明件38以什么方式产生窄的照明角而不会将源自背光照明件40的具有宽照明角的光在通过背光照明件38时，基本上转换为具有窄照明角的光。

关于us2009/0067156的图5中所示的配置，应注意，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中的光通过需要复杂地利用棱镜结构产生的分反射镜50转换成“宽光”，即具有宽照明角的光。这种转换极大地降低了光强度，因为起初以狭窄的照明角度出射的光(其作为唯一的光提供)然后被发散成宽的照明角度，通常发散到半空间。这使得：根据参数，亮度将降低5倍或更多(就光密度而言)。因此，该构造几乎没有实际意义。

在根据us2009/0067156的图7的实施例中，将uv光转换成可见光的磷层是绝对必要的。这相当费力；为了达到从背光照明件获得足够的光来照亮lcd以便能够读取lcd的目的，人们需要非常高强度的uv。因此，该配置昂贵且复杂并且仅屏蔽紫外线辐射是不可行的。

us2012/0235891描述了显示屏中的非常复杂的背光照明件。根据图1和15，该设计不仅采用了多个光导，而且还采用了其他复杂的光学元件，例如微透镜元件40和棱镜结构50，它们将来自后照明的光在光路上转换为前照明。这是昂贵且实施起来很复杂的，并且涉及光损失。根据us2012/0235891中图17所示的变型，照明机构4r和18都产生具有窄照明角的光，首先将由后照明机构18辐射的光费力地转换成具有大照明角的光。如上所述，这种复杂的转换极大地降低了亮度。

根据jp2007-155783，难于计算和制造的特殊光学表面19用于根据光入射角将光偏转到变化的窄或宽的区域中。这些结构类似于菲涅耳透镜。此外，存在干扰侧边，该干扰侧边将光偏转到不需要的方向。因此，仍然不确定是否可以实现真正合理的光分布。

根据gb2428128a的教导，为了实现受限的看视，使用额外的、明显远离显示屏的照明机构，所述照明机构照亮安装在显示屏上的全息图，以便以特殊的波长覆盖侧方视线。在此，缺点是照明机构与显示屏之间所需的间隔，以及制作相应的全息图的耗费。

美国文献us2013/0308185描述了一种构造有台阶的特殊的光导，这种光导将光在大面积上辐射到不同方向，这是根据光导自哪个方向从窄边被照亮而定的。与诸如lcd的透射式成像装置相互作用，可以产生能够在自由看视模式和受限看视模式之间切换的显示屏。在此，其中的缺点是，只能针对左/右或上/下方向产生受限的看视效果，而不能像对于确定的支付动作同时为左/右和上/下方向产生受限的看视效果。另外，即使在受限的看视模式下，从阻挡的视角仍然可以看到一些残留的光。

在wo2015/121398中，申请人公开了一种开头描述的类型的显示屏，该显示屏为了在模式之间进行切换，基本上在各个光导的型体中具有散射颗粒。通常，在该处选择的由一些聚合物组成的散射颗粒具有不利之处，即光会从两个大面耦合输出，从而使大约一半的有用光沿错误的方向辐射，也就是用于背光照明，并且在那里，由于结构原因，无法已足够程度回收。此外，分布在光导的型体中的、由聚合物构成的散射颗粒尤其是在较高浓度下，可能导致散射效应，从而在保护模式下，降低了看视保护效果。

通常，上述方法和装置具有共同的缺点，即它们明显降低了基底显示屏的亮度，和/或者需要主动的、但至少是特殊的光学元件，用以在模式之间进行切换，和/或需要复杂而昂贵的制造，和/或在自由看视模式下，降低分辨率。

用于lcd显示屏的背光照明中的光导通常由合成材料(例如pmma(甲基丙烯酸甲酯)或聚碳酸酯)通过适合于大规模生产的而且成本有效的注塑方法制成。然后，这样制成的光导通常具有宏观的而且肉眼可辨认的、将光耦合输出的表面瑕疵。由于这种粗糙的纹理，这种光导的雾度通常很高，可能采用15％甚至更高的值。这种散射特性使得已经聚焦在大面上的光不可能在不受到明显影响的情况下穿透这种光导。另外，根据现有技术的光导总是需要其他光学层，来均匀分布地辐射对于lcd面板良好可用的光。用于该目的的装置例如是扩散膜、增亮膜(bef，dbef)或在背侧使用反射器，其将在背面耦合输出的光反射回来。特别是由于通常被设计为散射元件的粗糙的、通常设计为散射元件的耦合输出结构，不具有扩散器的应用不能在光的均匀度方面没有明显损失。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是，提出一种照明装置，通过该照明装置在与显示屏相配合下，能够借助选择性受限制的视角来实现对信息的安全显示，并且在其他运行方式下使得能够在看视时实现尽可能在观察角度方面不受限制的自由看视。本发明能够以简单的手段尽可能低廉地实现。在两种运行方式下，应当都能看到最高的分辨率、特别是所用显示屏的原始分辨率。此外，本发明的解决方案将导致尽可能少的光损失。

根据本发明，该目的通过用于显示屏的照明装置来解决，所述照明装置可在至少两种运行方式下运行，即，对应自由看视模式的b1和对应受限看视模式的b2，其中，照明装置包括平面延伸的背光照明件，其将光辐射到受限角度范围内。原则上，每个小于背光照明件前面的半空间的区域都可以作为受限角度范围；然而，此处优选地优选是水平和/或竖直地为+/-20或30度的角度范围，或者为围绕面法线的圆锥体或背光照明件上可选择的方向矢量，小于最大亮度的1％至5％的很小的光量可以忽略不计。术语“竖直地”和“水平地”首先主要是涉及背光照明件的面上或光导的大面上的两个相互垂直的优先方向，所述优先方向在运行中，根据利用照明装置的、通常固定的显示屏的定向，相当于实际上与观察者的位置进而还有地面相关的水平和竖直的方向。

照明装置还包括在观察方向上位于背光照明件的前方的、板状的光导，其具有至少四个窄边和两个大面，并且在至少一个大面上和/或在其形体之内设有耦合输出元件，所述光导对于由背光照明件发出的光至少有70％是透明的，并且光导具有布置在光导的窄边上的发光机构，优选布置在光导的一个或两个长边上。

耦合输出元件在其每个单位面积的数量及其延伸方面以如下方式选择，以使光导在其面积的至少50％但优选为80％上具有根据astmd1003测量，小于7％、但优选小于2％或特别优选地小于1％的平均雾度值(此处的测量根据利用作为基准的雾度计的较常见的程序a作为基础)，由此，由背光照明件至少在b2运行模式下辐射到受限的角度范围的光在通过光导时，最多稍微散射到所述的角度范围之外。对于“稍微”例如可以认为，由于雾度很低，在与面法线成例如水平40°下，最多有光密度的1％通过散射到达，照明装置以0°角度发射散射光。

在制造光导时，与针对耦合输出管的可适配的和可规定的条件相应地，原则上能够以各种方式将耦合输出元件分布在光导内或光导上。耦合输出元件是光导的型体和/或表面上局部受限的结构变化。因此，术语“耦合输出元件”在表达上排除了施加到光导表面上的其他光学层，也就是例如扩散层、反射层、偏振再循环层((双)亮度增强层((d)bef)。这些不被认为是耦合输出元件的附加层仅在边缘处连接到光导，而在大面的区域中仅散布放置，并且没有与光导形成物理上的整体。相反，涂在大面上并通过化学反应与光导结合的漆料形成物理整体，并且不可彼此分离。因此，这种漆料不再视为上面提到的层。

可以给出耦合输出元件的结构，使得每个耦合输出元件的作用至少大致已知，并且通过耦合输出元件的预定分布能够有针对性地确定光导的特性或从其射出的光的特性。

根据本发明，耦合输出元件在大面中的至少一个上和/或在光导的形体内的分布被规定为：使得由照明机构辐射到光导中并由耦合输出元件从光导中耦合输出的光满足以下条件：

在大面之一上相对于大面的面法线在-50°和+50°之间的角度范围内耦合输出的光量的至少30％关于一个或两个规定的、彼此垂直且与面法线垂直的优先方向、在-20°和+20°的角度范围之间辐射，和/或在大面之一上相对于大面的面法线在-50°和+50°的角度范围之间耦合输出的光量的至少40％相对于一个或两个优先方向，在-30°到+30°的角度范围之间辐射，以及

从光导(3)耦合输出的光量的至少50％、优选地至少60％、或者特别优选至少80％在远离背光照明件(2)的方向上被耦合输出。

两种运行方式b1和b2的不同之处还在于，在运行方式b2中，接通背光照明件，关闭(在光导的窄边上的)照明机构，而在运行方式b1中，至少接通(在光导的窄边上的)照明机构。在此，仅考虑到最初由照明机构辐射到光导中并且随后经由耦合输出元件从光导中出射的光，其中，辐射几乎仅通过耦合输出元件进行。

在此，优先方向可以相当于外部参考系中的上述的竖直方向或水平方向。

如上所述，在运行方式b1中，至少导光板的边缘上的照明机构被接通，而背光照明件可以被接通或关闭。

针对耦合输出元件在其每单位面积的数量、其形状和在三维中的伸展及其在至少一个大面上和/或在光导的形体内的分布方面的所需要的、对于本发明重要的特征例如可以利用lighttrans公司或其他供应商的光学器件模拟软件(例如“virtuallab”)来确定，然后相应地以物理或者说实物方式实现。

在现有技术中，如果不使用诸如反射器、bef、dbef、棱镜膜或漫射器之类的附加层，就无法实现上述辐射特性。在此，特殊的辐射特性尤其用于获得足够有效的光增益，因为通常在-20°至+20°或-30°或+30°的很窄的竖向角度范围内看视配备有本发明的照明装置的显示屏。同时，必须注意达到本发明所必需的低雾度水平，以免妨碍运行方式b2中的看视保护效果。

可以在两个大面上以及额外在形体中都设置耦合输出元件。

光导优选地由透明的、热塑性或热弹性材料构成或由玻璃构成。

优选地，耦合输出元件在大面中的至少一个上和/或在光导的形体内的分布被设定为，使得耦合输出的光在光导的至少70％的面积上达到至少70％的亮度均匀性。为此，可以将亮度均匀性定义为lv^min/lv^max，即每单位面积的最低亮度值与最高亮度值之比。针对亮度均匀性的定义的规定在德国平板显示器论坛(deutschesflachdisplay-forum)的“针对显示器的同一测量标准v1.2(uniformitymeasurementstandardfordisplaysv1.2)”中进行定义。

此外，对于一些用途有利的是，所述受限的角度范围相对于背光照明件的面法线不对称地构成。非对称的构造优选沿优先方向之一实现。这尤其在汽车应用中是有帮助的，例如，如果需要与本发明的照明装置组合以形成在仪表板上的所谓的中央信息显示器的显示屏大约布置在驾驶员和前排乘客之间的中心位置。于是，以运行方式b2仅对于前排乘客可自由看视的、受限的用于看视的角度范围不对称地构造。这里，沿其设定不对称性的优先方向对应的是水平方向。

耦合输出元件的最大尺寸为100μm，优选在1μm至30μm之间。

用于在光导的至少一个大面上耦合输出光的耦合输出元件优选由微透镜和/或微棱镜和/或衍射结构和/或三维结构元件和/或散射元件组成，它们在最大尺寸上的最大延伸率小于35微米，优选小于15微米。在衍射结构的情况下，可以是全息图或光栅/衍射光栅。

耦合输出元件本身也可以仅具有微透镜、微棱镜、散射元件和/或衍射结构的外形。然后，这些耦合输出元件可以特别地构造为在光导的形体中形成的空腔。空腔可以被排空空气，但是优选地用一些气态、液态或固态材料填充，该材料的折射率不同于光导材料的折射率并且优选地小于光导材料的折射率。通过用材料填充和选择材料，可以影响光的传导和耦合输出。替代地或附加地，材料的雾度值也优选地不同于光导的雾度值并且优选地高于光导的雾度值。这种配置的优点是光耦合输出效率更高。

如果光导由两个优选同类的、相互连接的基底层形成的话，则能够替代地以及在技术上以更容易的方式形成空腔。连接能够以化学的方式例如通过粘接来实现。然后，这些空腔在基底层的至少一个界面上形成为材料凹部。

如果耦合输出元件设置在光导的至少一个大面上，则耦合输出元件优选由利用工具设置结构的合成材料或玻璃制成。这例如在批量生产中可行，方式为：在光导基底上施加uv硬化材料(例如漆料、单体等)，所述uv硬化材料通过工具进行结构化并在紫外线照射下硬化(例如聚合)。也可以使用其他通过辐射硬化的材料。用以实现耦合输出元件的凹部的构造能够例如通过机械、光刻或印刷技术的方式来实现，但是也可以通过材料沉积、材料转化、材料磨蚀或材料溶解来实现。

由此，例如光栅结构、微棱镜(要么凸形地以合成材料部分在表面上向外伸出，和/或呈凹形地作为结构化的合成材料的表层内的压凹部或凹入部)、其他形状的其他三维结构元件或者还有微透镜能够成本低廉地并且适合批量生产地实施。凹形和凸形构成的结构都可以相等地使用。

最后，光导或其基底可以包含占其重量至少40重量％、或优选60重量％的聚甲基丙烯酸甲酯。可替换地，所包含的材料可以是聚碳酸酯(pc)。

背光照明件例如包括平面发射器、优选地是另一具有横向或后表面布置的其他照明机构的光导以及至少一个集成在平面发射器中和/或布置在平面发射器前面的光准直仪，例如是至少一个棱镜膜和/或至少一个隐私滤光器(微型栅条滤光器)。

相应地，背光照明件原则上可以类似于led背光照明件那样设计，例如作为所谓的侧灯、边缘光、直接led背光照明件、边缘led背光照明件、oled或在其上例如安装有至少一个永久的隐私滤光器(带有微型栅条)的其他面发射器。其他变型设置为使用所谓的“直接背光照明件”，即定向的背光照明件。

本发明的另一个有利的实施方式设置为：在运行方式b1中，根据给定的极限角σ，γ，以角度β从光导射出的耦合输出的光在光导表面的每个点上，以满足80°＞β＞γ和/或-80°＜β＜-σ(其中10°＜γ＜80°和10°＜σ＜80°，优选γ＝σ＝40°)的条件的角度范围、垂直于光导表面并沿两个优先方向中的至少一个测量，具有从光导表面的这一点沿着面法线出射的光的光强度的最大80％、优选60％或者特别优选地最大50％。在本文中，优先方向通常是沿竖直定向。在不失一般性的情况下，在此处将负角对应于光耦合输入的一侧；即，-90°角对应于发生耦合输入的方向。在此，极限角σ，γ被固定地设定，具体而言是根据各个应用所需的光学功率来设定。在特别优选的极限角γ＝σ＝40°的情况下，光强度条件仅适用于-40°至-80°之间以及40°至80°之间的角度。极限角σ，γ越小，在一个或两个优先方向上，就有越多的光沿所述一个或多个优先方向会聚到垂直平分线上。例如，在汽车中，在运行方式b1中，驾驶员和前排乘客使用本发明的照明装置以能够良好定义的视角看向显示屏时，宁愿选择小于40°的极限角σ，γ。相反，在笔记本电脑中，由于显示屏的可折叠性和通用的应用场景，在不同人的观察角方面，大约40°或更大的数值是合理的。80°的极限可能也可以为70°。

以此方式，如果将本发明的具有显示屏的照明装置安装在汽车中，则可以例如减少在挡风玻璃上的干扰反射，特别是在夜间驾驶期间。此外，在满足上述条件的情况下，实现明显的来自光导的耦合输出效率，并且不使用任何聚焦层如棱镜膜等。

具有可以在至少两种运行方式(即b1用于自由看视模式，b2用于受限看视模式)下运行的显示屏的根据本发明的照明装置是特别有利的，其包括：

根据本发明的照明结构，和

在观察方向上布置在光导前面的透射成像器。

此外，对于本发明而言，有利的是使用由自身包括子像素的像素组成的成像器，并且所述耦合输出元件的每个尺寸在高度、深度和宽度方面，小于所使用的成像器的子像素的宽度和高度中的最小值，即小于这两个数值中的最小值。优选地，所述耦合输出元件的每个尺寸，在高度、深度和宽度方面，甚至比所使用的成像器的子像素的宽度和高度中的最小值小1.3、1.5或2.0倍。由此，图像变得更加均匀，并且可以避免结构图案和子像素图案的重叠现象。

本发明的显示屏的另一有意义的实施例在于，沿看视方向在成像器前面布置有另一光导(例如由玻璃或合成材料制成)，其具有用于耦合输出光的机构，所述机构能够沿侧向由发光机构馈给光。在此使用的、用于耦合输出机构例如是上述的那些机构，或者是现有技术中已知的，例如具有合适的大小和数量的二氧化钛硫酸钡等的纳米颗粒，例如在wo2015/121398a1和wo2017/089482a1中进行介绍，这些纳米颗粒均匀地分布在光导的形体中。利用该构造方案，在运行方式b2中，可能还不经意地存在的剩余光还以如下方式重叠或叠加射入原本在看视前受保护的角度范围内，使得不再能感知到对比度，进而肯定不再能从不能自由看视的角度看到图像。同样，耦合输出元件能够以空腔的形式或在界面上形成，从而当在汽车中使用时，例如确保信息只能由前排乘客看到，而不能由驾驶员看到，因为辐射被限制为相应的部分空间。

合格的照明机构适合于辐射彩色光或白光。在此，照明机构可以对透射型成像器显示的图像中不存在的颜色的光进行辐射。

可替换地，照明机构可以辐射具有如下颜色的光，该颜色存在于由透射成像器显示的图像中或者在色谱中接近于这种颜色。最后可以考虑的是，照明机构辐射如下颜色的光，这种颜色大致相当于透射成像器显示的图像中存在的颜色的互补颜色。

“有色光”尤其应理解为不是白色的可见光，例如红色、绿色、蓝色、绿松石、青色、洋红色或黄色的光。此外，该光可以可选地以各种亮度等级辐射。此外可行的是，照明机构发射的光的色彩(farbigkeit)也关于时间得到调制，例如在颜色和/或亮度方面得到调制。另外，照明机构可以利用不同的照明机构来实现，例如呈led行的rgbled，这些照明机构同时地或在时间上错开地和/或在空间上错开地辐射不同颜色和/或不同亮度的光。

在成像器的上侧上和/或在光导的大面的至少一个上如也在隐私滤光器的至少一个(如果有的话)上，例如可以布置用于降低反射减小或控制反射的机构，例如是防眩光涂层和/或防反射涂层。

根据本发明的显示屏可以特别有利地用于车辆中，以选择性地仅对于前排乘客以运行方式b2显示图像内容，或者在运行方式b1中同时向驾驶员和前排乘客显示图像内容。前者很有用，例如是当前排乘客正在看视娱乐内容，而娱乐内容可能会分散驾驶员的注意力的时候。

根据本发明的显示屏可用于在自动取款机、支付终端或移动设备上输入或显示敏感数据，例如pin、电子邮件、sms文本消息或密码。

在上述所有实施例中，所述照明机构可以是led或led行或激光二极管。其他变型是可行的并且落在本发明的范围内。

此外，可以针对水平和竖直方向彼此独立地定义和实现用于在运行方式b2中受限看视的期望受限角度范围。例如，在竖直方向上，比在水平方向上更大的角度是合理的，例如当在自动提款机处不同升高的人都应当看到图像而侧边的看视应当保持很大程度上或完全被限制。另一方面，对于pos支付终端，基于安全规定经常需要在b2运行模式下在水平和竖直方向上进行安全限制。

原则上，即使上述参数在确定的边界内发生改变，本发明的性能也不会受到影响。

应当认为，在不脱离本发明的范围的情况下，前面提到的特征和下面将要解释的特征不仅能够以所给出的组合应用，而且能够以其他组合或单独地应用，而不离开本发明的范围。

附图说明

下面借助也显示出对于本发明关键的附图来详细阐述本发明。其中：

图1示出用于将沿侧向耦合输入到光导中的光从光导的在其上存在耦合输出元件的下部大面耦合输出的原理图示，其中，光在上部大面离开光导，

图2示出用于将沿侧向耦合输入到光导中的光从光导的在其上存在耦合输出元件的上部大面耦合输出的原理图示，其中，光在上部大面离开光导，

图3示出出自背光照明件的光通过光导的原理图示，

图4示出在与对应自由看视模式的模式b1中的成像器相配合下的根据本发明的背光照明件的原理图示，

图5示出在与对应受限看视模式的模式b2中的成像器相配合下的根据本发明的背光照明件的原理图示，

图6示出用于定义需要测量的角度β的竖直方向的示意图，

图7示出沿竖直方向测量针对从光导中耦合输出的光的相对亮度的图线，

图8示出与如下的成像器相配合下的根据本发明的照明装置的构造，在所述成像器中，沿看视方向在成像器前面布置有另一光导，其具有用于耦合输出光的机构，所述光导能够沿侧向由发光机构提供光，以及

图9示出在对应现有技术中的光导的角度范围内的竖向亮度分布。

附图不忠实于比例并且仅示意地反应原理图示。

具体实施方式

在图1中示出用于在光导3的下部大面上耦合输出光的原理图示，所述光沿侧向由照明机构4耦合输入到光导3中，在所述下部大面上设置有耦合输出元件6。而出射光从光导3的上部大面耦合输出。在水平方向上，光在此以大角度从光导3的上部大面出射。耦合输出元件6的位置以数字6标示，但是未示出耦合输出元件6，因为耦合输出元件必须微缩标示。然后，光通过照明机构4(例如led)沿横向耦合输入到光导3中。由于全反射，耦合输入的光的射束(由粗体表示的射束)在外壁上被再次反射回到光导3中，直到它们最终(可能重复多次)打到耦合输出元件6上，以实现所希望的耦合输出。这种耦合输出由细射束表示。为了更好地理解，图1中的表示是高度示意性的。实际上，在光导3中存在很大量的光路。

图2是示出用于将沿侧向由照明机构4耦合输入到光导3中的光从光导3的上部大面耦合输出的原理图示，在上部大面上存在耦合输出元件6。在这里，光也通过上部大面离开光导3。在这里，就此方面针对图1的实施方案也适用。

这里在技术上不同的仅仅是当时处在光导3的上侧上的耦合输出元件6的位置以及必要时还有构造，并由此直接将光向上耦合输出，而不必再次横穿光导3。

图3示出来自背光照明件2的光通过光导3、具体而言通过光导3的两个大面或横穿其形体的原理图示。在此，耦合输出元件6基本上可以忽略的，因为光是来自背光照明件2的，也就是说，光没有沿侧向通过照明机构4的窄边耦合输入到光导3中，因此不会或几乎不会通过在光导3中的全反射来回转向。因此，在图中未示出耦合输出元件6，因为它们在这种状况下的影响可忽略不计。

在图4中示出在对应自由看视模式的运行方式b1下具有成像器5(以下在所看视的“显示屏1”的术语下相统合)的照明装置的原理图示。

所述显示屏1包括：

平面延伸的背光照明件2，其将光辐射到限制的角度范围内，在此，所述限制的角度范围是指例如相对于背光照明件2的面法线向左向右+/-30度的角度范围；有小于最大亮度的3％至5％的很小的光通量可能在定义受限的角度范围时，保持被忽略；

从看视方向看布置在背光照明件2前面的透射成像器5；

布置在成像器5和背光照明件2之间的板状光导3，在所述光导的大面的至少一个上和/或在其形体内设有耦合输出元件6，光导3对于背光照明件2发出的光的至少70％是透明的，

沿侧向布置在光导3的窄边上的照明机构4，所述照明机构优选布置在光导3的一个或两个长边上，即，在水平方向上(横向模式)，在上部和下部布置；

其中，未图示出来的耦合输出元件6在其每单位面积的数量及其伸展方面以如下方式选定，使得光导3以其面积的至少50％具有小于7％、优选小于2％、特别优选小于1％的平均雾度值(利用雾度计根据astm1003过程a测得)，由此，由背光照明件2至少以运行方式b2射入受限的角度范围内的光在通过光导3时，最多稍微在所提到的角度范围之外发生散射，

此外，对耦合输出元件6在大面中的至少一个上和/或在光导3的形体内的分布进行如下规定，使得由照明机构4辐射到光导3中并由耦合输出元件6从光导3中耦合输出的光满足以下条件，而无需使用附加的光学层，例如漫射器、反射器等，所述条件为：

相对于大面的面法线在大面中的一个上以-50°和+50°之间的角度范围耦合输出的光量的至少30％关于一个或两个彼此垂直且垂直于面法线的规定的优先方向在-20°和+20°之间的角度范围内辐射，和/或在大面中的一个上以-50°和+50°之间的角度范围耦合输出的光量的至少40％关于一个或两个优先方向在-30°和+30°之间的角度范围内辐射，以及

从光导3耦合输出的光量的至少50％，优选至少60％或特别优选至少80％沿背离背光照明件2的方向耦合输出，

其中，在运行方式b1中至少接通照明机构4。

所述优先方向相互垂直地位于光导3上的平面中或背光照明件2的面上。在例如付款终端或机动车中的运行中，显示屏相对于其外部环境是固定的，因此可以为优先方向分配例如术语“竖直”和“水平”，而与显示屏的“纵向”或“横向”无关，其实际上与环境的外部坐标系有关。“竖直”对应于显示屏的从上到下的方向，“水平”对应于从左到右的方向。

在此可行的是，在运行方式b1下，接通或关闭背光照明件灯2。在图4中，例如关闭背光照明件2关闭。如果在正面看视时需要特别明亮的模式的话，则在运行方式b1下，背光照明件2也可以接通，这在图中未示出。

图5示出了在受限看视模式下的b2运行模式下根据本发明的显示屏1的原理图示。在此，背光照明件2点亮，而照明机构4熄灭。

如图5中的粗体箭头所示，由背光照明件2仅在受限的角度范围中辐射的光然后基本上无散射或偏转地穿透光导3，如结合图3所描述的那样，并且随后将成像器5基于其角度限制以如下方式照亮，使得：只能从受限的角度范围感知或者说看清成像器5。角度范围的限制可以适用于水平方向和/或竖直方向。

针对“耦合输出元件6在大面中的至少一个上和/或在光导3的形体内的分布以如下方式规定，即，从光导3输出的光量的50％或更多在背离背光照明件2的方向上被耦合输出”的特征，应注意以下几点：在现有技术中，例如，在光导形体中利用纳米颗粒(例如二氧化钛或聚合体)时，大约有一半的光在两个大面上耦合输出。这在本发明中恰好不会发生，因为在现有技术中被辐射到背光照明件2的光几乎不会折回到成像器5，并且在用度平衡方面很大程度上散失了。

通过如下方式预先设定输出元件6在大面中的至少一个上和/或在光导3的形体内的分布，实现了光增益效率的极大提高。由照明机构4辐射到光导中并通过出耦合输出元件6从光导3中耦合输出的光，在没有其他仅以非定向的方式增强耦合输出的光量的光学层(例如漫射器、反射器或增亮膜)的情况下，满足以下条件：相对于大面的面法线在大面之一上以-50°和+50°之间的角度范围内耦合输出的光量的至少30％关于一个或两个彼此垂直且垂直于面法线的规定的优先方向在-20°和+20°之间的角度范围内辐射(例如沿上述竖直和/或水平方向辐射)，和/或在大面中的一个上以-50°和+50°之间的角度范围耦合输出的光量的至少40％关于一个或两个优先方向在-30°和+30°之间的角度范围内辐射，上述内容与现有技术相比，带来了光增益方面巨大的效率提升，因为通常不能使用上述附加光学层，这是因为否则运行方式b2由于散射、折射以及必要时还有其他光学作用而被干扰。

耦合输出元件6的最大尺寸为100μm，优选在1μm和30μm之间。典型地，耦合输出元件6的每单位面积的数量在光导3的整个表面上变化，以便实现期望的耦合输出特性，例如均匀性。

用于从光导3的大面中的至少一个光输出的耦合输出元件6优选地由微透镜和/或微棱镜和/或衍射结构和/或三维结构元件组成，它们在最大尺寸上的最大伸展小于35μm、优选小于15μm。

因此，如果将耦合输出元件6安装在光导3的大面中的至少一个上，则所述耦合输出元件有利地由通过工具设定结构的合成材料形成，其结构已借助工具压制。这例如在批量生产中是可行的，例如通过将紫外线硬化材料(例如，漆或清漆，单体等)施加到光导的基底上实现，紫外线硬化材料通过工具设定结构，并通过紫外线对其进行硬化辐射，例如聚合。其他合格的制造工艺例如是注塑、热压和光刻。

最后，光导3或其基底可包含占其重量至少40重量％、优选至少60重量％的聚甲基丙烯酸甲酯。可替换地，所包含的材料可以是聚碳酸酯(pc)。

在本发明的另一个有利的实施例中，在运行方式b1中，根据给定的极限角σ，γ，以角度β从光导3中射出的耦合输出的光在光导3的表面的每个点上，以满足80°＞β＞γ和/或-80°＜β＜-σ(其中10°＜γ＜80°和10°＜σ＜80°，优选γ＝σ＝40°)的条件的角度范围、垂直于光导3的表面并沿两个优先方向中的至少一个、例如沿相对于光导3的表面的竖直定向上(以定向在这里也意指光导3的取向进而还有成像器5的取向，也就是特别是纵向定向或横向定向)测量，具有从光导3的表面的这一点垂直于其表面、也就是沿着面法线出射的光的光强度的最大80％、优选60％或者特别优选地最大50％。因此，如果将本发明的显示屏安装在机动车辆中，则例如实现了减小挡风玻璃中的干扰反射，特别是在夜间驾驶中的干扰反射。极限角σ，γ是根据针对相应用途将照明装置例如在汽车中或笔记本电脑中的期望应用来规定和确定。

关于这一点，图6示出用于定义要测量的角度β的竖直方向的示意图，其中，光导3(同样未示出成像器5)以横向模式布置，即，长边缘处在上方和下方。点划线表示垂直于光导3的表面的方向，相对于该方向沿竖直方向或平面(在这里通过用“v”标出的双箭头表达)测量角度β。

最后，图7示出在竖直方向上以运行方式b1测量的、从光导3耦合输出的光的相对亮度的示例曲线图。横坐标表示角度β，纵坐标表示在竖直方向上在各个角度β处测得的相对亮度。可以清楚地看到，如上面针对运行方式b1所述，由照明机构4发出并从光导3中在其表面上的选定测量点上以角度β＞40°和/或β＜-40°出射的光具有如下光强度的最大50％(这里甚至小于约25％)，所述光强度是从光导3的垂直于其表面的选定点射出的光所具有的。

图9示出沿现有技术的光导在出射角β的整个角度范围内沿优先方向(此处竖直方向相应地位于处在上级的坐标系中)的亮度分布，这种分布在没有任何其他否则在背光照明件灯中很常见的层，例如漫射层，增亮膜或反射器层的情况下获得。在现有技术中，这些附加层用于使光分布的参数适配于给定值，但是它们不能用于上面和下面描述的照明装置和显示屏中，因为那样的话，无法在b2运行模式下运行，因为这些层由于它们的非定向的统计学辐射而干扰任何隐私效应。

如图8所示，根据本发明的显示屏1的另一合理的实施方式在于：在看视方向上看，在成像器5的前面布置有另一光导5a，其具有用于将光耦合输出的机构，所述光导能够沿侧向由照明机构4a馈送光。此处用于耦合输出的机构例如是上述用于光导3的机构。在此实施例中，任何可能还无意存在的、在运行方式b2下进入本来被保护不被看视的角度范围的剩余光仍以如下方式叠加或叠加辐射(请参见图3中的窄的斜箭头)，从而不再能感受到对比度，进而从不能自由看视的角度绝不再能看到图像。

相应的照明机构4a设计用于辐射彩色光或白色光。在此，照明机构4可以辐射在透射成像器5显示的图像中不存在的颜色的光。

此外，该光可以可选地以各种亮度水平辐射。此外，对于诸如照明机构4a发射的光的颜色和/或亮度被及时调制。另外，照明机构可以包括不同的照明机构4a，例如，在led行中的rgbled，其同时或在不同的时间和/或交错地发射不同颜色和/或不同亮度的光。

光导5a特别是如果其以合适的方式使用与针对光导3所描述的那些类似的耦合输出元件6的话，也可以仅沿一个选定方向(例如向左或向右)输出光，但是几乎没有或仅在可忽略的范围内垂直于其表面耦合输出。这样做的优点是，对于处于显示屏运行方式b2正前方的人，图像对比度不会或几乎不会降低，而如上所述，侧向的看视保护得到了显著改善。

此外，可行的是，所述的限制的角度范围相对于成像器5的面法线对称或不对称地构造。这尤其在机动车辆应用中是有用的，例如，如果显示屏1作为所谓的在驾驶员和前排乘客之间的中间位置的仪表板上的中心信息显示器来布置时。在这种情况下，必须不对称地(即，指向前排乘客)构造对于乘客能自由看视的、受限的视角范围。

背光照明件2例如可以包括：

平面发射器，优选是光导，在其边缘或背面设置有诸如led之类的照明机构，以及

两个成直角交叉并集成在平面发射器中和/或布置在其前面的光准直器，例如3m^tm的“opticallightingfilm(光学照明膜)”^tm或棱镜阵列，以及至少一个布置在其前面的隐私滤光器，同样出自3m^tm。

也可以使用所谓的定向背光照明件2，也就是所谓的“directedbacklights”同样可行。

特别有利的是，在车辆中使用根据本发明的显示屏1以仅在b2运行模式下为前排乘客选择性地显示图像内容，或者在运行方式b1下为驾驶员和前排乘客同时显示图像内容。前者适用于例如前排乘客正在看视可能分散驾驶员注意力的娱乐内容的情况。

在上述所有实施例中，所述照明机构4或4a可以是led或led行或激光二极管。其他变型也是可行的并且落在本发明的范围内。

上面描述的根据本发明的照明装置以及可以与之一起实现的显示屏解决了所要解决的问题。并且能够容易地转换成实际的解决方案，该解决方案借助于可选地受限制的视角以及在单独的运行方式下实现了对信息的安全呈现。而在另一运行方式下，能够自由地沿看视角度不受限的看视。本发明可以通过简单的手段以可承受的成本付诸实践。在两种运行方式下，都可以利用所采用的图像显示屏设备的原始分辨率。而且，该解决方案导致光损失很小。

上述发明可以在显示和/或输入机密数据的任何地方有利地使用，例如在输入pin或密码时、在atm或支付终端上显示数据或在移动设备上阅读电子邮件时，都是有利的。如上所述，本发明可以也可用于轿车。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种用于显示屏(1)的照明装置，所述显示屏能够在至少两种运行方式下运行，在所述至少两种运行方式中，运行方式b1对应自由看视模式，运行方式b2对应受限看视模式，所述照明装置包括：

呈面状伸展的背光照明件(2)，所述背光照明件将光辐射到受限的角度范围内，

沿看视方向处在背光照明件(2)前面的、板状的光导(3)，所述光导在大面中的至少一个上和/或在光导的形体内部具有耦合输出元件(6)，其中，光导(3)针对由背光照明件(2)发出的光的至少70％是透明的，

沿侧向布置在光导(3)的窄边上的照明机构(4)，

其中，

耦合输出元件(6)在其每单位面积的数量方面以及在其伸展方面以如下方式选择：使得根据astmd1003测量，光导(3)在其面积的至少50％上具有小于7％的平均雾度值，由此，由背光照明件(2)至少在运行方式b2下射入受限的角度范围内的光在通过光导(3)时，最多稍微在所述角度范围之外发生散射，

在运行方式b2下，背光照明件(2)接通，照明机构(4)断开，在运行方式b1下，至少接通照明机构(4)，

其特征在于，

耦合输出元件(6)在大面中的至少一个上和/或在光导的形体内部的分布以如下方式规定，使得由照明机构(4)射入光导(3)中并且由耦合输出元件(6)从光导(3)中耦合输出的光满足如下条件：

在大面之一上相对于大面的面法线在-50°和+50°之间的角度范围内耦合输出的光量的至少30％关于一个或两个规定的、彼此垂直且与面法线垂直的优先方向、相对于大面的面法线在-20°和+20°的角度范围之间辐射，和/或在大面之一上相对于大面的面法线在-50°和+50°的角度范围之间耦合输出的光量的至少40％相对于一个或两个优先方向，在-30°到+30°的角度范围之间辐射，以及从光导(3)耦合输出的光量的至少50％在远离背光照明件(2)的方向上被耦合输出。

2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，光导(3)由透明的、热塑性的或热弹性的合成材料或由玻璃构成。

3.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置，其特征在于，耦合输出元件(6)在大面中的至少一个上和/或在光导(3)的形体内部的分布以如下方式规定：使得耦合输出的光在光导的至少70％的面积上达到至少70％的亮度均匀性。

4.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置，其特征在于，耦合输出元件(6)的最大尺寸为100μm，优选在1μm至30μm之间。

5.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置，其特征在于，耦合输出元件(6)由微透镜和/或微棱镜和/或衍射结构和/或三维结构元件和/或散射元件组成。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的照明装置，具有布置在光导(3)的形体内的耦合输出元件，其特征在于，耦合输出元件设计为空腔，所述空腔优选具有微透镜、微棱镜或衍射结构的外形。

7.根据权利要求6所述的照明装置，其特征在于，所述空腔利用气态的、液态的或者固态的材料填充，其中，所述材料的折射率不同于、优选小于用于光导(3)的材料的折射率，或者空腔被排空空气。

8.根据权利要求6或7所述的照明装置，其特征在于，所述空腔利用气态的、液态的或者固态的材料填充，其中，所述材料的雾度值不同于、优选高于用于光导(3)的材料的雾度值。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的照明装置，其特征在于，光导(3)由两个彼此在界面上连接的、优选相同类型的基底层形成，并且所述空腔设计为在至少一个界面上的材料凹部，优选具有微透镜、微棱镜、三维结构元件或衍射结构的外形。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的照明装置，其特征在于，当耦合输出元件(6)安装在大面或光导(3)的界面中的至少一个上时，耦合输出元件由利用工具、优选以机械、光刻、印刷技术或者材料添附、材料削去、材料转变或材料分解的方式结构化的合成材料或玻璃来形成。

11.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置，其特征在于，所述背光照明件(2)包括：

平面发射器，优选为带有沿侧向或在背部布置的照明机构的光导，

至少一个集成到平面发射器中和/或布置在平面发射器前面的光准直器。

12.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置，其特征在于，在运行方式b1中，根据给定的极限角σ，γ，以角度β从光导(3)中射出的耦合输出的光在光导(3)的表面的每个点上，以满足80°＞β＞γ和/或-80°＜β＜-σ(其中10°＜γ＜80°和10°＜σ＜80°，优选γ＝σ＝40°)的条件的角度范围、垂直于光导(3)的表面并沿两个优先方向中的至少一个测量，具有从光导(3)的表面的这一点沿着面法线出射的光的光强度的最大80％、特别优选地最大50％。

13.一种显示屏(1)，所述显示屏能够在至少两种运行方式下运行，在所述至少两种运行方式中，运行方式b1对应自由看视模式，运行方式b2对应受限看视模式，所述显示屏包括：

根据前述权利要求中任一项所述的照明结构(1a)，以及

沿看视方向布置在光导(3)前面的透射的成像器(5)。

14.根据权利要求13所述的显示屏(1)，其特征在于，在看视方向上在成像器(5)的前面布置有另一光导(5a)，所述另一光导具有用于将光耦合输出的机构，所述另一光导能够沿侧向由照明机构(4a)提供光，其中，所述另一光导(5a)优选构造有耦合输出元件(6)。

15.根据权利要求13或14所述的显示屏(1)，其中，成像器构造有本身由子像素组合而成的像素，其特征在于，耦合输出元件(6)的每个尺寸在高度、深度和宽度方面，小于成像器(5)的子像素的宽度和高度中的最小值。

16.一种根据权利要求1至12中任一项所述的照明装置(1a)或根据权利要求13至15中任一项的显示屏(1)在车辆中的用途，用于选择性地在运行方式b2中仅对前排乘客显示图像内容以及在运行方式b1中同时对驾驶员和前排乘客显示图像内容。