DE102020008062A1 - Optical element with variable transmission, associated method and screen using such an optical element - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein optisches Element (1), umfassend, mindestens erste und zweite, aus transparenten Materialien bestehende Bereiche (B1) und (B2), die sich über die Fläche des optischen Elements (1) in einer ein- oder zweidimensionalen periodischen Abfolge abwechseln und die sich mindestens in ihrer Brechzahl unterscheiden, wobei die Brechzahl N1 der Bereiche (B1) größer ist als die Brechzahl N2 der Bereiche (B2), jeweils eine mindestens zeitweise opake Schicht (OB) an der Unterseite jedes der Bereiche (B2), jeweils eine mindestens zeitweise opake Schicht (AB) an der Oberseite jedes der Bereiche (B2), so dass an der Unterseite auf das optische Element (1) auftreffendes Licht aufgrund der opaken Schichten (OB), wenn diese im opaken Zustand ist, ausschließlich durch die Oberflächen der Bereiche (B1) in das optische Element (1) einfällt, und dort je nach Einfallswinkel, Polarisation und Brechzahlunterschied zwischen N1 und N2 entweder a) innerhalb eines Bereiches (B1) totalreflektiert und hernach an der oberen Oberfläche des entsprechenden Bereiches (B1) wieder ausgekoppelt wird, oder b) die Brechzahlgrenze von (B1) zu (B2) überwindet und in den angrenzenden Bereich (B2) einfällt, in diesem propagiert und schließlich an dessen oberer Seite aufgrund der mindestens zeitweise opaken Schicht (AB) absorbiert wird, wenn diese im opaken Zustand ist, oder ausgekoppelt wird, wenn die mindestens zeitweise opake Schicht (AB) transparent ist, oder c) nach Überwinden der Brechzahlgrenze von (B1) zu (B2) wiederum die nächste Brechzahlgrenze (B2) zum benachbarten Bereich (B1) überwindet und je nach dann gegebener Ausbreitungsrichtung und Polarisation ausgekoppelt wird oder weiter im optischen Element (1) propagiert, bis es entweder ausgekoppelt oder absorbiert wird, wodurch das an der Oberseite aus dem optischen Element (1) austretende Licht gegenüber dem an der Unterseite auf das optische Element (1) auftreffende Licht in seinen Ausbreitungsrichtungen eingeschränkt ist. Ferner umfasst die Erfindung ein zweites und ein drittes optisches Elemente (2, 10), ein Verfahren sowie einen Bildschirm, der ein solches optisches Element für die wahlweise Umschaltung zwischen einem freien und einem Sichtschutzmodus nutzt.The invention relates to an optical element (1) comprising at least first and second areas (B1) and (B2) consisting of transparent materials, which alternate over the surface of the optical element (1) in a one- or two-dimensional periodic sequence and which differ at least in terms of their refractive index, the refractive index N1 of the areas (B1) being greater than the refractive index N2 of the areas (B2), in each case an at least temporarily opaque layer (OB) on the underside of each of the areas (B2), in each case an at least temporarily opaque layer (AB) on the top of each of the areas (B2), so that light incident on the underside of the optical element (1) due to the opaque layers (OB), when it is in the opaque state, exclusively through the Surfaces of the areas (B1) in the optical element (1) incident, and depending on the angle of incidence, polarization and refractive index difference between N1 and N2 either a) total reflection within a region (B1). ated and then coupled out again on the upper surface of the corresponding area (B1), or b) overcomes the refractive index limit from (B1) to (B2) and falls into the adjacent area (B2), propagates in this and finally on its upper side is absorbed due to the at least temporarily opaque layer (AB) if it is in the opaque state, or is coupled out if the at least temporarily opaque layer (AB) is transparent, or c) after overcoming the refractive index limit from (B1) to (B2) in turn overcomes the next refractive index limit (B2) to the neighboring area (B1) and, depending on the direction of propagation and polarization then given, is decoupled or continues to propagate in the optical element (1) until it is either decoupled or absorbed, whereby the at the top from the optical Element (1) exiting light is restricted in its propagation directions compared to the light impinging on the underside of the optical element (1). The invention also includes a second and a third optical element (2, 10), a method and a screen that uses such an optical element for selectively switching between a free and a privacy mode.
Description
Gebiet der Erfindungfield of invention
In den letzten Jahren wurden große Fortschritte zur Verbreiterung des Sehwinkels bei LCDs erzielt. Allerdings gibt es oft Situationen, in denen dieser sehr große Sehbereich eines Bildschirms von Nachteil sein kann. Zunehmend werden auch Informationen auf mobilen Geräten wie Notebooks und Tablet-PCs verfügbar, wie Bankdaten oder andere, persönliche Angaben, und sensible Daten. Dem entsprechend brauchen die Menschen eine Kontrolle darüber, wer diese sensiblen Daten sehen darf; sie müssen wählen können zwischen einem weiten Betrachtungswinkel, um Informationen auf ihrem Display mit anderen zu teilen, z.B. beim Betrachten von Urlaubsfotos oder auch für Werbezwecke. Andererseits benötigen sie einen kleinen Betrachtungswinkel, wenn sie die Bildinformationen vertraulich behandeln wollen. Eine ähnliche Problemstellung ergibt sich im Fahrzeugbau: Dort darf der Fahrer bei eingeschaltetem Motor nicht durch Bildinhalte, wie etwa digitale Entertainmentprogramme, abgelenkt werden, während der Beifahrer selbige jedoch auch während der Fahrt konsumieren möchte. Mithin wird ein Bildschirm benötigt, der zwischen den entsprechenden Darstellungsmodi umschalten kann.In recent years, great advances have been made in widening the viewing angle of LCDs. However, there are often situations in which this very large viewing area of a screen can be a disadvantage. Information is also increasingly available on mobile devices such as notebooks and tablet PCs, such as bank details or other personal details and sensitive data. Accordingly, people need control over who can see this sensitive data; they must be able to choose between a wide viewing angle in order to share information on their display with others, e.g. when looking at holiday photos or for advertising purposes. On the other hand, they need a small viewing angle if they want to keep the image information confidential. A similar problem arises in vehicle construction: the driver must not be distracted by image content such as digital entertainment programs when the engine is switched on, while the passenger would like to consume the same while driving. A screen is therefore required which can switch between the corresponding display modes.
Stand der TechnikState of the art
Zusatzfolien, die auf Mikro-Lamellen basieren, wurden bereits für mobile Displays eingesetzt, um deren visuellen Datenschutz zu erreichen. Allerdings waren diese Folien nicht (um)schaltbar, sie mussten immer erst per Hand aufgelegt und danach wieder entfernt werden. Auch muss man sie separat zum Display transportieren, wenn man sie nicht gerade braucht. Ein wesentlicher Nachteil des Einsatzes solcher Lamellen-Folien ist ferner mit den einhergehenden Lichtverlusten verbunden.Additional films based on micro-lamellas have already been used for mobile displays in order to achieve visual data protection. However, these foils were not switchable, they always had to be applied by hand and then removed again. You also have to transport them separately to the display when you don't need them. A significant disadvantage of the use of such lamellar foils is also associated with the associated loss of light.
Die
In der
In der
Die
Gemäß der
In der
Die
Den vorgenannten Verfahren und Anordnungen ist in der Regel der Nachteil gemein, dass sie die Helligkeit des Grundbildschirms deutlich reduzieren und/oder ein aufwändiges und teures optisches Element zur Modi-Umschaltung benötigen und/oder nur eingeschränkten Sichtschutz bieten und/oder die Auflösung im frei betrachtbaren Modus reduzieren und/oder nur schmale Betrachtungsbereiche zulassen, der Helligkeit über das Winkelspektrum so rasch abnimmt, dass ein Betrachter ein bezüglich der Helligkeit sehr unhomogenes Bild sieht.The aforementioned methods and arrangements usually have the disadvantage in common that they significantly reduce the brightness of the basic screen and/or require a complex and expensive optical element for mode switching and/or offer only limited visual protection and/or the resolution in the freely viewable Reduce mode and/or allow only narrow viewing areas that decreases in brightness across the angular spectrum so rapidly that a viewer sees an image that is very inhomogeneous in terms of brightness.
Beschreibung der ErfindungDescription of the invention
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein flächig ausgedehntes optisches Element zu beschreiben, welches einfallendes Licht in seinen Ausbreitungsrichtungen definiert beeinflussen kann, und welches optional zwischen mindestens zwei Betriebszuständen umschalten kann. Das optische Element soll preiswert umsetzbar und insbesondere mit verschiedenartigen Bildschirmtypen universell verwendbar sein, um eine Umschaltung zwischen einem Sichtschutz- und einem freien Betrachtungsmodus zu ermöglichen, wobei die Auflösung eines solchen Bildschirms im Wesentlichen nicht oder nur vernachlässigbar herabgesetzt werden soll. Ferner soll das optische Element grundsätzlich die Möglichkeit bieten, eine Top-Head-Lichtverteilung zu erzielen. Damit ist gemeint, dass die Helligkeit in einem Winkelbereich von wenigstens 7 Grad um den mittleren Emmissionswinkel herum nicht mehr als 15 Prozent abnimmt.It is therefore the object of the invention to describe an extensive optical element which can influence the propagation directions of incident light in a defined manner and which can optionally switch between at least two operating states. The optical element should be inexpensive to implement and universally usable in particular with various screen types in order to enable switching between a privacy screen and a free viewing mode, with the resolution of such a screen not being reduced or only being reduced negligibly. Furthermore, the optical element should in principle offer the possibility of achieving a top-head light distribution. This means that the brightness does not decrease by more than 15 percent in an angular range of at least 7 degrees around the mean emission angle.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst von einem ersten optischen Element, das flächig ausgedehnt ist, umfassend,
- - mindestens erste und zweite, aus transparenten Materialien bestehende Bereiche B1 und B2, die sich über die Fläche des ersten optischen Elements in einer ein- oder zweidimensionalen periodischen Abfolge abwechseln und die sich mindestens in ihrer Brechzahl unterscheiden, wobei die erste Brechzahl N1 der ersten Bereiche B1 größer ist als die zweite Brechzahl N2 der zweiten Bereiche B2,
- - jeweils eine mindestens zeitweise opake Schicht OB an der Unterseite jedes der Bereiche B2,
- - jeweils eine mindestens zeitweise opake Schicht AB an der Oberseite jedes der Bereiche B2,
- - so dass an der Unterseite auf das erste optische Element auftreffendes Licht aufgrund der opaken Schichten OB, wenn diese im opaken Zustand sind, ausschließlich durch die Oberflächen der Bereiche B1 in das erste optische Element einfällt, und dort je nach Einfallsrichtung, Polarisation und Brechzahlunterschied zwischen N1 und N2 entweder a) innerhalb eines Bereiches B1 totalreflektiert und hernach an der oberen Oberfläche des entsprechenden Bereiches B1 wieder ausgekoppelt wird (Fall a), oder b) die Brechzahlgrenze von B1 zu B2 überwindet und in den angrenzenden Bereich B2 einfällt, in diesem propagiert und schließlich an dessen oberer Seite aufgrund der mindestens zeitweise opaken Schicht AB absorbiert wird, wenn diese im opaken Zustand ist, oder ausgekoppelt wird, wenn die mindestens zeitweise opake Schicht AB transparent ist (Fall b), oder c) nach Überwinden der Brechzahlgrenze von B1 zu B2 wiederum die nächste Brechzahlgrenze B2 zum benachbarten Bereich B1 überwindet und je nach dann gegebener Ausbreitungsrichtung und Polarisation ausgekoppelt wird oder weiter im ersten optischen Element propagiert, bis es entweder ausgekoppelt oder absorbiert wird (Fall c),
- - wodurch das an der Oberseite aus dem ersten optischen Element austretende Licht gegenüber dem an der Unterseite auf das erste optische Element auftreffende Licht in seinen Ausbreitungsrichtungen eingeschränkt ist.
- - at least first and second regions B1 and B2 consisting of transparent materials, which alternate over the surface of the first optical element in a one- or two-dimensional periodic sequence and which differ at least in their refractive index, the first refractive index N1 of the first regions B1 is greater than the second refractive index N2 of the second regions B2,
- - an at least temporarily opaque layer OB on the underside of each of the areas B2,
- - an at least temporarily opaque layer AB on the upper side of each of the areas B2,
- - so that light incident on the underside of the first optical element due to the opaque layers OB, when these are in the opaque state, falls exclusively through the surfaces of the areas B1 into the first optical element, and depending on the direction of incidence, polarization and the difference in refractive index between N1 and N2 either a) totally reflected within a region B1 and then decoupled again at the upper surface of the corresponding region B1 (case a), or b) overcomes the refractive index limit from B1 to B2 and falls into the adjoining region B2, in which it propagates and finally on its upper side due to the at least temporarily opaque layer AB being absorbed if this is in the opaque state, or coupled out if the at least temporarily opaque layer AB is transparent (case b), or c) after overcoming the refractive index limit of B1 to B2 in turn overcomes the next refractive index limit B2 to the adjacent area B1 and depending on is then decoupled in a given propagation direction and polarization or continues to propagate in the first optical element until it is either decoupled or absorbed (case c),
- - As a result of which the light exiting from the first optical element at the top is restricted in its propagation directions compared to the light impinging on the first optical element at the bottom.
Im weiteren Verlauf der Beschreibung wird vereinfacht nur von „optischem Element“ gesprochen, wenn das erste erfindungsgemäße optische Element gemeint ist. Späterhin, nach Einführung eines zweiten und dritten erfindungsgemäßen optischen Elements, werden nur diese zur Unterscheidung mit „zweitem optischen Element“ bzw. „drittem optischen Element“ bezeichnet.In the further course of the description, the term “optical element” is only used to simplify matters when the first optical element according to the invention is meant. Later, after the introduction of a second and third optical element according to the invention, only these are referred to as “second optical element” or “third optical element” to distinguish them.
Mit dem Einfallswinkel eines Lichtstrahles in die Bereiche B1 ist insbesondere dessen Richtungsvektor gemeint, der den horizontalen und vertikalen Einfallswinkel auf die untere Oberfläche eines Abschnitts B1 beschreibt und neben dem Polarisationszustand ganz wesentlich für die weitere Propagation des Lichtes im Bereich B1 bzw. an den Grenzflächen zur Bereichen B2 ist.The angle of incidence of a light beam in the areas B1 means in particular its direction vector, which describes the horizontal and vertical angle of incidence on the lower surface of a section B1 and, in addition to the state of polarization, is very important for the further propagation of the light in area B1 or at the interfaces to areas B2 is.
Grundsätzlich sollen unter die Fälle c) all diejenigen Lichtstrahlen fallen, die nicht unter die Fälle a) oder b) fallen.In principle, cases c) should include all those light rays that do not come under cases a) or b).
Mit der „periodischen Abfolge“ der Bereiche B1 und B2 ist nicht gemeint, dass diese immer gleich breit und/oder hoch sein müssen, sondern dass sich die Bereiche B1 und B2 lediglich stets abwechseln. Ihre Größe kann jedoch variieren.The "periodic sequence" of the areas B1 and B2 does not mean that they always have to be of the same width and/or height, but rather that the areas B1 and B2 merely always alternate. However, their size may vary.
Der dritte Fall c) für die Strahlen, die nach Überwinden der Brechzahlgrenze von B1 zu B2 wiederum die nächste Brechzahlgrenze B2 zum benachbarten Bereich B1 überwinden und je nach dann gegebener Ausbreitungsrichtung und Polarisation ausgekoppelt werden oder weiter im optischen Element propagieren, bis sie entweder ausgekoppelt oder absorbiert werden, ist für spezielle Anwendungsfälle von Interesse, etwa wenn Lichtausbreitungs-richtungen in mittleren Winkeln von zum Beispiel ca. 30 bis 50 Grad absorbiert werden sollen, größere und kleinere Winkelbereiche als diese jedoch mit Licht beaufschlagt werden sollen. Die unter c) genannten Fälle können auf Basis optischer Simulation des optischen Elements durch geeignete Dimensionierung der Brechzahlen N1 und N2 sowie geeignete Wahl der Breiten der Bereiche B1 und B2 sowie deren Höhe ein- oder ausgeschlossen werden. Dazu folgen weiter unten noch Details.The third case c) for the rays which, after overcoming the refractive index limit from B1 to B2, in turn overcome the next refractive index limit B2 to the neighboring area B1 and, depending on the then given propagation direction and polarization, are decoupled or continue to propagate in the optical element until they are either decoupled or is of interest for special applications, for example when light propagation directions in medium angles of, for example, approx. 30 to 50 degrees are to be absorbed, but larger and smaller angular ranges than these are to be exposed to light. The cases mentioned under c) can be included or excluded on the basis of optical simulation of the optical element by suitable dimensioning of the refractive indices N1 and N2 and suitable choice of the widths of the regions B1 and B2 and their height. More details follow below.
Für die Erzielung der erfindungsgemäßen und bevorzugten Einschränkung der Ausbreitungsrichtungen des einfallendes Lichtes (d.h. es sind nur noch die Fälle a) der Strahlen vorhanden) ist es wichtig, dass die beiden mindestens zeitweise opaken Schichten AB und OB tatsächlich opak sind. Sobald eine der Schichten nicht opak ist, können schräge Lichtstrahlen oberhalb des eigentlichen Grenzwinkels der Totalreflexion an der Grenzfläche B1-B2 entweder an der oberen Kante der Bereiche B2 austreten, oder aber sie können ggf. bei Eintritt in Bereiche B2 nachfolgend über beispielsweise die Oberkanten der Bereiche B1 austreten.In order to achieve the inventive and preferred restriction of the propagation directions of the incident light (i.e. only cases a) of the rays are still present), it is important that the two at least temporarily opaque layers AB and OB are actually opaque. As soon as one of the layers is not opaque, oblique light rays above the actual critical angle of total reflection at the interface B1-B2 can either exit at the upper edge of the areas B2, or they can, if necessary, enter areas B2 below, for example, via the upper edges of the Leak areas B1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind derart ausgestaltet, dass jede mindestens zeitweise opake Beschichtung OB an der Unterseite der Bereiche B2 durch eine permanente Absorberschicht und/ oder durch mindestens eine nach unten hin spiegelnde Schicht ausgebildet ist. Wenn nur eine spiegelnde Schicht vorhanden ist, was im Rahmen der Erfindung möglich ist, so hat diese selbstredend ebenfalls opake Eigenschaften. Die spiegelnden Eigenschaften tragen dazu bei, die Effizienz zu erhöhen, etwa wenn ein erfindungsgemäßes optisches Element in einer Beleuchtungseinrichtung, etwa für ein LCD-Panel, eingebaut wird.Advantageous configurations are designed in such a way that each at least temporarily opaque coating OB is formed on the underside of the regions B2 by a permanent absorber layer and/or by at least one layer reflecting downwards. If there is only one reflective layer, which is possible within the scope of the invention, then this naturally also has opaque properties. The reflective properties contribute to increasing the efficiency, for example when an optical element according to the invention is installed in a lighting device, for example for an LCD panel.
Ferner ist es möglich, dass jede mindestens zeitweise opake Schicht AB an der Oberseite der Bereiche B2 durch eine permanente Absorberschicht ausgebildet ist. Weisen dann in bestimmten, statischen Ausgestaltungen beide Schichten OB und AB permanente opake Eigenschaften auf und sind die Brechzahlen N1 und N2 unveränderbar, so wirkt das optische Element permanent einschränkend auf die Ausbreitungsrichtungen des auf es einfallenden Lichtes.It is also possible for each at least temporarily opaque layer AB to be formed by a permanent absorber layer on the upper side of the regions B2. If both layers OB and AB then have permanently opaque properties in certain static configurations and if the refractive indices N1 and N2 are unchangeable, then the optical element has a permanent restricting effect on the propagation directions of the light incident on it.
In einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen optischen Elements ist die Brechzahl N1 des Materiales in den Bereichen B1 und/oder die Brechzahl N2 des Materiales in den Bereichen B2 zwischen mindestens zwei Zuständen umschaltbar, so dass die Brechzahlunterschiede an den Brechzahlgrenzen von B1 zu B2 jeweils modulierbar sind, wodurch die besagte Einschränkung der Ausbreitungsrichtungen variierbar ist.In a particular configuration of the optical element according to the invention, the refractive index N1 of the material in the areas B1 and/or the refractive index N2 of the material in the areas B2 can be switched between at least two states, so that the differences in the refractive index at the refractive index limits from B1 to B2 can each be modulated , whereby said restriction of the propagation directions can be varied.
Dazu kann mindestens eines der Materialien der Bereiche B1 und/oder B2 aus Flüssigkristallen bestehen, die mit Elektroden in Kontakt stehen, um über eine Änderung der Spannung an den Elektroden eine Brechzahländerung für linear polarisiertes Licht in den Flüssigkristallen herbeizuführen. Die Elektroden können, wenn Sie beispielsweise an der Ober- und Unterseite der Bereiche B1 angeordnet sind, transparent sein, wie z.B. in Form von ITO-Schichten. Sind die Elektroden jedoch nötig, um die Brechzahl der Bereiche B2 zu verändern, dann kann es auch -insbesondere im Falle von permanenten Absorberschichten AB und OB sein-, dass nicht-transparente, ggf. sogar opake Elektroden, zum Einsatz kommen.For this purpose, at least one of the materials of the regions B1 and/or B2 can consist of liquid crystals which are in contact with electrodes in order to bring about a change in the refractive index for linearly polarized light in the liquid crystals by changing the voltage at the electrodes. The electrodes can be transparent, e.g. in the form of ITO layers, if they are arranged, for example, on the top and bottom of the areas B1. However, if the electrodes are necessary in order to change the refractive index of the regions B2, then it is also possible—particularly in the case of permanent absorber layers AB and OB—that non-transparent, possibly even opaque electrodes are used.
Für diese Ausgestaltung mit Flüssigkristallen ist es zu bevorzugen, dass die Schichten AB und OB bevorzugt permanent opak sind, so dass ferner in der Regel ausschließlich die Lichtstrahlen des Falles a) das optische Element nach oben verlassen können. Allerdings weisen diese Strahlen des Falles a) je nach Brechzahldifferenz an den Grenzflächen B1 zu B2 einen schmaleren oder breiteren Winkelbereich der Ausbreitungsrichtungen auf. Dieser Winkelbereich ist umso breiter, je größer die Brechzahldifferenz ist und umso kleiner, je kleiner die Brechzahldifferenz ist.For this configuration with liquid crystals, it is preferable that the layers AB and OB are preferably permanently opaque, so that furthermore, as a rule, only the light rays of case a) can leave the optical element upwards. However, depending on the difference in refractive index at the boundary surfaces B1 and B2, these rays of case a) have a narrower or wider angular range of the propagation directions. This angular range is wider, the larger the difference in refractive index is, and the smaller it is, the smaller the difference in refractive index is.
Ist hingegen in anderen, andersartig schaltbaren Ausgestaltungen der Erfindung mindestens eine der beiden mindestens zeitweise opaken Schichten AB und/oder OB zwischen einem opaken und einem transparent Zustand umschaltbar, so ist die Eigenschaft der Einschränkung der Ausbreitungsrichtungen des auf das optische Element einfallenden Lichtes zu- und abschaltbar: Ausschließlich in dem Fall, dass beide Schichten AB und OB opak sind, werden die Lichtausbreitungsrichtungen eingeschränkt (Fall a)). Sobald eine der Schichten AB oder OB nicht opak ist, liegt die Einschränkung der Lichtausbreitungsrichtungen nicht mehr vor (Fälle a), b) und ggf. c)). Somit ist das optische Element schaltbar. Sollten sogar beide Schichten, nämlich AB und OB, transparent geschaltet sein, so bewirkt das optische Element lediglich -je nach Einfallsrichtung des Lichtes- Strahlversätze und totale interne Reflexionen, blockt aber insgesamt kein Licht ab.On the other hand, if at least one of the two layers AB and/or OB, which are at least temporarily opaque, can be switched between an opaque and a transparent state in other, differently switchable configurations of the invention, then the property of restricting the propagation directions of the light incident on the optical element is can be switched off: Only in the case that both layers AB and OB are opaque are the directions of light propagation restricted (case a)). As soon as one of the layers AB or OB is not opaque, the direction of light propagation is no longer restricted (cases a), b) and possibly c)). The optical element can thus be switched. Even if both layers, namely AB and OB, are switched to be transparent, the optical element only causes beam offsets and total internal reflections, depending on the direction of incidence of the light, but does not block any light overall.
In bevorzugten schaltbaren Ausgestaltungen wird nur die obere Schicht AB opak-transparent umschaltbar gestaltet, während die untere Schicht OB permanent opak (und ggf. auch reflektierend) ausgebildet ist. Dies ist ausreichend, um die gewünschten Effekte zu erzielen.In preferred switchable configurations, only the upper layer AB is designed such that it can be switched from opaque to transparent, while the lower layer OB is designed to be permanently opaque (and possibly also reflective). This is sufficient to achieve the desired effects.
Die Umschaltbarkeit der Schichten AB bzw. OB kann bevorzugt basieren auf einem oder gleichzeitig mehreren der folgenden Prinzipien: Elektrobenetzung, Elektrophorese, Elektrochromie und/oder Flüssigristallzellen. Andere Ausgestaltungen sind selbstverständlich auch möglich.The switchability of the layers AB or OB can preferably be based on one or more of the following principles: electrowetting, electrophoresis, electrochromism and/or liquid crystal cells. Other configurations are of course also possible.
Im Falle der Elektrobenetzung werden für eine Schicht AB und/oder OB mindestens zwei Zustände der der Elektrobenetzung unterliegenden Flüssigkeit oder Flüssigkeitsmischung definiert. In einem ersten Betriebszustand würde die Schicht AB bzw. OB die entsprechende Oberfläche eines Bereiches B2 möglichst komplett überdecken, also opak sein (dann ist die Einschränkung der Ausbreitungsrichtungen gegeben, Fall a)) und in einem zweiten Betriebszustand würde die Schicht AB bzw. OB die entsprechende Oberfläche eines Bereiches B2 nur auf kleinstmöglichster Fläche überdecken, also weitestgehend transparent sein (dann ist die Einschränkung der Ausbreitungsrichtungen nicht bzw. nur vernachlässigbar gegeben, Fälle a), b) und ggf. c)).In the case of electrowetting, at least two states of the liquid or liquid mixture subject to electrowetting are defined for a layer AB and/or OB. In a first operating state, the layer AB or OB would cover the corresponding surface of an area B2 as completely as possible, i.e. be opaque (then the propagation directions are restricted, case a)) and in a second operating state, the layer AB or OB would cover the only cover the corresponding surface of an area B2 over the smallest possible area, i.e. be as transparent as possible (then the restriction of the propagation directions is not given or only given to a negligible extent, cases a), b) and possibly c)).
Im Falle von Elektrophorese würden für eine Schicht AB und/oder OB opake Partikel, die elektrophoretisch bewegt werden können, in einer Flüssigkeit oder Gelmatrix bereitgestellt. Aufgrund der Wirkung eines elektrischen Feldes, welches über transparente Elektroden angelegt werden kann, würden diese dann in einem ersten Betriebszustand als Schicht AB bzw. OB die entsprechende Oberfläche eines Bereiches B2 möglichst komplett überdecken, so dass die Schicht AB bzw. OB opak wirkt (dann ist die Einschränkung der Ausbreitungsrichtungen gegeben). In einem zweiten Betriebszustand bei einer anderen elektrischen Feldverteilung würden die Partikel als Schicht AB bzw. OB die entsprechende Oberfläche eines Bereiches B2 auf kleinstmöglichster Fläche überdecken oder in ein Reservoir überführt werden oder im Volumen verteilt sein, die Schicht also mithin transparent sein (dann ist die Einschränkung der Ausbreitungsrichtungen nicht gegeben). Grundsätzlich ist diese Ausgestaltung unter Nutzung der Elektrophorese auch derart ausgestaltbar, dass für Schichten AB und/oder OB, insbesondere für AB, aufgrund der Partikelpositionen unmittelbar auf den Bereichen AB (und/oder OB) oder entfernt davon (maximal 100µm genügen) eine Totalreflexionsstruktur an der Oberfläche der Bereiche B2 entweder gestört -mit entsprechender Absorption des Lichtes durch die Partikel- oder nicht gestört wird -mit entsprechendem Abstand der Partikel, so dass die Totalreflexion stattfindet und die entsprechenden Strahlen nach weiterer Propagation im optischen Element mindestens teilweise aus den Oberkanten der Bereiche B1 ausgekoppelt werden. Im Allgemeinen können in diesem Zusammenhang alle optischen Schalttechnologien angewendet werden, die auf einer solchen oder ähnlichen Variante der sogenannten „frustrated total internal reflection“ basieren.In the case of electrophoresis, for a layer AB and/or OB, opaque particles that can be moved electrophoretically would be provided in a liquid or gel matrix. Due to the effect of an electrical field, which can be applied via transparent electrodes, these would then cover the corresponding surface of an area B2 as completely as possible in a first operating state as layer AB or OB, so that the layer AB or OB appears opaque (then the direction of propagation is restricted). In a second operating state with a different electric field distribution, the particles would cover the corresponding surface of an area B2 as a layer AB or OB on the smallest possible area or be transferred to a reservoir or be distributed in the volume, the layer would therefore be transparent (then the Restriction of the directions of propagation not given). In principle, this embodiment can also be designed using electrophoresis in such a way that layers AB and/or OB, in particular AB, have a total reflection structure due to the particle positions directly on regions AB (and/or OB) or away from them (a maximum of 100 μm is sufficient). the surface of the areas B2 is either disturbed - with corresponding absorption of the light by the particles - or is not disturbed - with a corresponding distance between the particles, so that total reflection takes place and the corresponding rays, after further propagation in the optical element, at least partially emerge from the upper edges of the areas B1 to be decoupled. In general, all optical switching technologies that are based on this or a similar variant of the so-called "frustrated total internal reflection" can be used in this context.
Überdies kommen als Partikel auch Januspartikel in Frage, die ortsfest aufgrund von elektrischen Feldeinwirkungen rotiert werden können und deren Oberfläche jeweils etwa zur Hälfte opak und zur anderen Hälfte streuend, weiß und/oder reflektierend sind. Diese Januspartikel können ebenso die Schichten AB und/oder OB bilden, um diese zwischen einem opaken und einem reflektierenden Zustand umzuschalten, wobei in letzterem Zustand aufgrund der Reflexion die entsprechenden Strahlen nach weiterer Propagation im optischen Element mindestens teilweise aus den Oberkanten der Bereiche B1 ausgekoppelt werden.In addition, Janus particles can also be considered as particles, which can be rotated in a stationary manner due to the effects of electric fields and whose surface is approximately half opaque and the other half scattering, white and/or reflective. These Janus particles can also form the layers AB and/or OB in order to switch them between an opaque and a reflective state, with the corresponding beams being coupled out at least partially from the upper edges of the regions B1 in the latter state due to the reflection after further propagation in the optical element .
Im Falle von Elektrochromie würden die Schichten AB und/oder OB mit elektrochromen Materialien, z.B. einiger Metalloxide (TiO2, NiO, Nb2O, MoO3, Ta2O5, WO3, IrO2, Zr2O5), sowie entsprechenden transparenten Elektroden wie z. B. ITO (indium doped tinoxide), FTO (fluorinedopedtinoxide) oder AZO (Aluminium-dotiertes Zinkoxid), die die elektrochromen Materialien einbetten, ausgebildet. In Abhängigkeit von der an den Elektroden angelegten Spannung werden dann mindestens zwei Zustände für die Schichten AB und/oder OB definiert. In einem ersten Betriebszustand ist die Schicht AB bzw. OB opak (dann ist die Einschränkung der Ausbreitungsrichtungen gegeben) und in einem zweiten Betriebszustand ist die Schicht AB bzw. OB transparent (dann ist die Einschränkung der Ausbreitungsrichtungen nicht gegeben).In the case of electrochromism, the layers AB and/or OB would be coated with electrochromic materials, e.g. some metal oxides (TiO 2 , NiO, Nb 2 O, MoO 3 , Ta 2 O 5 , WO 3 , IrO 2 , Zr 2 O 5 ), as well corresponding transparent electrodes such. B. ITO (indium doped tin oxide), FTO (fluorine doped tin oxide) or AZO (aluminum-doped zinc oxide), which embed the electrochromic materials formed. At least two states for layers AB and/or OB are then defined as a function of the voltage applied to the electrodes. In a first operating state, the layer AB or OB is opaque (then the direction of propagation is restricted) and in a second operating state the layer AB or OB is transparent (then the direction of propagation is not restricted).
Die Schichten AB und/ oder AB können auch als Flüssigristallzellen, etwa TN-Zellen mit entsprechenden Polarisator-Paaren, ausgebildet werden. Diese können dann entsprechend über das Anlegen entsprechender elektrischer Felder bzw. Spannungen an Elektroden opak (dann ist die Einschränkung der Ausbreitungsrichtungen gegeben) oder transparent (dann ist die Einschränkung der Ausbreitungsrichtungen nicht gegeben) geschaltet werden. Ein Polarisator des besagten Polarisator-Paares kann dann auch einem Polarisator eines LCD-Panels physisch entsprechen, wenn das erfindungsgemäße optische Element im Zusammenhang mit einem solchen LCD-Panel verwendet wird.Layers AB and/or AB can also be in the form of liquid crystal cells, such as TN cells with appropriate pairs of polarizers. These can then be switched to opaque (then the direction of propagation is restricted) or transparent (then the direction of propagation is not restricted) by applying corresponding electrical fields or voltages to electrodes. A polarizer of said pair of polarizers can then also physically correspond to a polarizer of an LCD panel if the optical element according to the invention is used in connection with such an LCD panel.
Generell gilt: Je kleiner der Brechzahlunterschied zwischen N1 und N2 ist, desto schmaler ist die Lichtverteilung des das optische Element verlassenden Lichtes.In general, the smaller the difference in refractive index between N1 and N2, the narrower the light distribution of the light leaving the optical element.
Es soll hier zum klaren physikalischen Verständnis noch einmal festgehalten werden, dass mit „Brechzahl“ entweder die Brechzahl N1 oder N2 für eine ausgewählte Wellenlänge, z.B. 580 nm, oder aber die jeweilige Dispersionskurve über den mit dem menschlichen Auge sichtbaren Wellenlängenbereich gemeint ist. Im Falle der Dispersionskurve bedeutet der Brechzahlunterschied den jeweiligen Wert, der bei einer ausgewählten sichtbaren Wellenlänge Ä der Differenz zwischen N1(λ) und N2(Ä) entspricht.For a clear physical understanding, it should be noted once again that "refractive index" means either the refractive index N1 or N2 for a selected wavelength, eg 580 nm, or the respective dispersion curve over the wavelength range visible to the human eye. In the case of the dispersion curve, the refractive index difference means the particular value that corresponds to the difference between N1(λ) and N2(λ) at a selected visible wavelength λ.
In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, dass das optische Element in besonderen Ausgestaltungen als sehr exaktes, wellenlängenselektives Farbfilter ausgebildet werden kann: Wenn sich die Dispersionskurve N1(λ) und N2(Ä) schneiden, dann würde bei opaken Schichten AB und OB überall dort, wo N2(λ)>N1(λ) gilt, der entsprechende Wellenlängenbereich effizient ausgelöscht, also nicht aus dem optischen Element ausgekoppelt, während die Wellenlängenbereiche mit N1(λ)>N2(λ) aus dem optischen Element ausgekoppelt würden. Je nach Ausgestaltung der Dispersionskurven wäre dann ein solches optisches Element mit wellenlängenselektiver Wirkung mit schräg gerichtetem Licht zu betreiben, weil in jedem Falle der Grenzwinkel der Totalreflexion an den Grenzflächen B1-B2 genutzt werden muss, um die Spektren zu trennen. In einer beispielhaften Weiterbildung würden dann mit einem solchen wellenlängenselektiven Farbfilter zwei Spektren, beispielsweise eines in einem schmalen UV-Bereich und eines in einem weißen, spektral weiten Bereich getrennt. Wird die Trennwirkung durch abgeschaltete Opazität der Schichten AB und/oder OB aufgehoben, so könnten beide Spektren durch das Farbfilter transmittiert werden. Das UV-Licht könnte hernach in sichtbares, weißes Licht konvertiert werden, so dass insgesamt für weißes Licht wiederum die Möglichkeit besteht, zwischen verschiedenen Winkelspektren umzuschalten.In this context, it should be mentioned that the optical element can be designed as a very precise, wavelength-selective color filter in special configurations: If the dispersion curves N1(λ) and N2(Ä) intersect, then with opaque layers AB and OB, where N2(λ)>N1(λ) applies, the corresponding wavelength range is efficiently canceled, i.e. not coupled out of the optical element, while the wavelength ranges with N1(λ)>N2(λ) would be coupled out of the optical element. Depending on the configuration of the dispersion curves, such an optical element with a wavelength-selective effect would then have to be operated with obliquely directed light, because in any case the critical angle of total reflection at the interfaces B1-B2 must be used to separate the spectra. In an exemplary development, two spectra, for example one in a narrow UV range and one in a white, spectrally wide range, would then be separated with such a wavelength-selective color filter. If the separating effect is eliminated by switching off the opacity of layers AB and/or OB, both spectra could be transmitted through the color filter. The UV light could then be converted into visible, white light, so that for white light there is again the possibility of switching between different angle spectra.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des optischen Elements sind die Bereiche B1 und B2 bei Betrachtung in Parallelprojektion senkrecht auf das optische Element streifenförmig abwechselnd über die Fläche des optischen Elements verteilt angeordnet. Damit würde die Einschränkung der Lichtausbreitungsrichtungen senkrecht zu den streifenförmigen Bereichen B1 und B2 wirksam sein, nicht aber parallel zu ihnen.In an advantageous embodiment of the optical element, the regions B1 and B2 are arranged in strips, distributed alternately over the surface of the optical element, when viewed in parallel projection perpendicular to the optical element. The restriction of the light propagation directions would thus be effective perpendicularly to the strip-shaped areas B1 and B2, but not parallel to them.
Demgegenüber sieht eine andere Ausgestaltung vor, dass die Bereiche B1 bei Betrachtung in Parallelprojektion senkrecht auf das optische Element punkt-, kreis-, oval-, rechteckförmig, hexagonal oder anders zweidimensional geformt über die Fläche des optischen Elements verteilt angeordnet und die Bereiche B2 dazu jeweils komplementär geformt sind. Damit würde die Einschränkung der Lichtausbreitungsrichtungen jeweils in mindestens zwei Ebenen, die senkrecht zu der Oberfläche des optischen Elements stehen, wirksam sein. Praktisch ist die Wirkung eines solchen optischen Elements in der Regel derart, dass die Licht-ausbreitungsrichtungen für transmittiertes Licht in jedem Winkel nahe der Mittelsenkrechten des optischen Elementes bzw. parallel dazu fokussiert sind. Mit „nahe“ ist in diesem Falle gemeint, dass die Abweichungen von der Mittelsenkrechten bzw. der Parallelen hierzu -je nach Ausgestaltung- weniger als 25 oder 30 Grad beträgt.In contrast, another embodiment provides that the areas B1 are distributed over the surface of the optical element in a parallel projection perpendicular to the optical element in a point, circular, oval, rectangular, hexagonal or other two-dimensional shape, and the areas B2 are arranged in each case are complementarily shaped. The restriction of the directions of light propagation would thus be effective in at least two planes that are perpendicular to the surface of the optical element. In practice, the effect of such an optical element is usually such that the light propagation directions for transmitted light are focused at every angle close to the perpendicular bisector of the optical element or parallel thereto. In this case, “near” means that the deviations from the perpendicular bisector or the parallel thereto—depending on the design—is less than 25 or 30 degrees.
Andere Formen der Bereiche B1 und B2 sind ebenso möglich. Wichtig für die Erhaltung der Funktionsweise der Erfindung ist dabei stets, dass die Bereiche B1 und B2 optisch unmittelbar aneinander angrenzen, so dass ein optischer Brechzahlsprung möglichst ohne Luftspalt gegeben ist.Other shapes of the areas B1 and B2 are also possible. It is always important for maintaining the functioning of the invention that the areas B1 and B2 optically directly adjoin one another, so that there is an optical jump in the refractive index as far as possible without an air gap.
Weitere Ausgestaltungen sehen vor, dass die Bereiche B1 und B2 bei Betrachtung in Schnittrichtung senkrecht zur oberen Oberfläche des optischen Elements trapezförmig ausgebildet sind. Durch derartige Ausbildungsformen der Bereiche B1 und B2 wird eine gezielte Beeinflussung der Ausbreitungsrichtungen des aus dem optischen Element austretenden Lichtes vorgenommen: Je nach Ausgestaltung findet eine stärkere oder schwächere Fokussierung des Lichtes über die Fläche statt. Außerdem ist es möglich, etwa durch parallelogrammförmige Schnittformen der Bereiche B1 und B2 eine Peak-Verschiebung durch die einhergehende Verkippung der Grenzflächen zwischen den Bereichen B1 und B2 zu erzielen.Further configurations provide that the areas B1 and B2 are formed in a trapezoidal manner when viewed in the cutting direction perpendicular to the upper surface of the optical element. Such configurations of the areas B1 and B2 result in a targeted influencing of the directions of propagation of the light emerging from the optical element: depending on the design, the light is focused more or less over the surface. In addition, it is possible to achieve a peak shift through the accompanying tilting of the boundary surfaces between the regions B1 and B2, for example by cutting the regions B1 and B2 in the shape of a parallelogram.
Ferner kann es von Vorteil sein, wenn die mindestens zeitweise opaken Schichten AB und/oder OB in das Material, aus dem die Bereiche B1 bestehen, eingebettet sind, wobei bevorzugt der Materialanteil der Bereiche B1 des optischen Elements nahtlos in den besagten, die Schichten AB und/oder OB einbettenden Anteil, übergeht.Furthermore, it can be advantageous if the at least temporarily opaque layers AB and/or OB are embedded in the material of which the regions B1 are made, with the material portion of the regions B1 of the optical element preferably being seamlessly integrated into said layers AB and/or OB embedding portion.
Es ist überdies möglich, dass auf mindestens einem Teil der Bereiche B1, bevorzugt auf allen Bereichen B1, an deren Oberseite eine Linsenstruktur aufgebracht ist, bevorzugt eine konvexe Linsenstruktur. Dies unterstützt die definierte Beeinflussung der Ausbreitungsrichtung des aus dem optischen Element austretenden Lichtes. Alternativ oder zusätzlich kann die Unterseite der Bereiche B1 eine konkave oder kovexe Linsenstruktur aufweisen, um die Lichteintrittsrichtungen in die Bereiche B1 zu beeinflussen, und damit auch Einfluss darauf zu nehmen, ob ein Lichtstrahl schließlich unter die besagten Fälle a), b) oder c) fällt.It is also possible for a lens structure, preferably a convex lens structure, to be applied to at least some of the areas B1, preferably to all areas B1, on the upper side of which. This supports the defined influencing of the propagation direction of the light emerging from the optical element. Alternatively or additionally, the underside of the areas B1 can have a concave or covex lens structure in order to influence the direction of light entry into the areas B1 and thus also to influence whether a light beam finally falls under the said cases a), b) or c). falls.
Grundsätzlich lassen sich im Rahmen der Erfindung die oberen Schichten AB und die unteren Schichten OB vertauschen, d.h. das erste optische Element funktioniert, insbesondere wenn beide Schichten AB und OB permanent opak sind, egal welche der Großflächen oben oder unten ist.In principle, within the framework of the invention, the upper layers AB and the lower layers OB can be interchanged, ie the first optical layer Element works, especially when both layers AB and OB are permanently opaque, no matter which of the large areas is top or bottom.
Weiterhin kann es hilfreich sein, dass zur Optimierung des Effekts unterhalb und/oder oberhalb des optischen Elements ein Polarisator, optional ein reflektierender Polarisator, angeordnet ist. Die Kontrolle der Polarisation durch einen Polarisator erhöht die Effizienz der Nutzung der Brechzahlübergänge. Weiterhin kann die p-Polarisation des ein- oder ausfallenden Lichtes genutzt werden, um die Fresnel-Reflektionen zu minimieren, d.h. die Beschränkung der Lichtausbreitungsrichtungen zu optimieren.Furthermore, it can be helpful for a polarizer, optionally a reflecting polarizer, to be arranged below and/or above the optical element in order to optimize the effect. Controlling the polarization with a polarizer increases the efficiency of using the refractive index transitions. Furthermore, the p-polarization of the incoming or outgoing light can be used to minimize the Fresnel reflections, i.e. to optimize the restriction of the light propagation directions.
Für besondere Anwendungsfälle ist es möglich, dass auf dem optischen Element mindestens ein Bereich B1 ausgebildet ist, der bei Betrachtung in Parallelprojektion senkrecht auf das optische Element in seiner kürzesten Ausdehnung mindestens zwanzigmal so groß ist, wie die kürzeste Ausdehnung aller Bereiche B2 bei Betrachtung in Parallelprojektion senkrecht auf das optische Element, so dass innerhalb des besagten mindestens einen Bereiches B1 außer an dessen Rändern und bis auf Parallelversätze keine Einschränkung der Ausbreitungsrichtungen des aus dem optischen Element austretenden Lichtes gegenüber dem auf das optische Element auftreffenden Lichtes vorliegt. Dies bedeutet nichts anderes, als das die Einschränkung der Ausbreitungsrichtungen nicht auf der gesamten Fläche des optischen Elements wirkt. Derartige nicht einschränkende Bereiche B1 können sich -ohne einander zu berühren- auch mehrfach auf dem optischen Element wiederholen.For special applications, it is possible for at least one region B1 to be formed on the optical element, which, when viewed in parallel projection perpendicular to the optical element, is at least twenty times as large in its shortest extent as the shortest extent of all regions B2 when viewed in parallel projection perpendicular to the optical element, so that within said at least one area B1, except at its edges and apart from parallel offsets, there is no restriction of the propagation directions of the light exiting the optical element compared to the light impinging on the optical element. This means nothing other than that the restriction of the directions of propagation does not affect the entire surface of the optical element. Such non-restrictive areas B1 can also be repeated multiple times on the optical element without touching one another.
Ferner kann es sinnvoll sein, dass zusätzlich zu den Bereichen B1 und B2 weitere Bereiche B3, B4, ... mit anderen Parametern hinsichtlich Form und/oder Brechzahl als die der Bereiche B1 und B2 ausgebildet sind, so dass Licht, welches diese Bereiche B3, B4, ... durchdringt und aus dem optischen Element austritt, andere Beschränkungen der Ausbreitungsrichtungen erfährt, als in den Bereichen B1. Somit sind über das optische Element verteilt Bereiche mit unterschiedlicher Lichtausbreitungsrichtungseinschränkung, quasi mit unterschiedlicher Fokussierung, realisierbar.Furthermore, it can be useful that, in addition to the areas B1 and B2, further areas B3, B4, , B4, ... penetrates and emerges from the optical element, experiences different restrictions on the propagation directions than in the areas B1. It is thus possible to realize regions with different light propagation direction restrictions distributed over the optical element, so to speak with different focusing.
Weiterhin ist es denkbar, am optischen Element zusätzliche reflektierende Schichten und/oder zusätzliche absorbierende Schichten anzubringen, um den Effekt der Einschränkung der Lichtausbreitungsrichtungen weiter zu verstärken bzw. zu modulieren. Außerdem können noch Schutzbeschichtungen bzw. Substrate oben und/oder unten am optischen Element angebracht sein. Dabei sollten allerdings die Strahlversätze und Einflüsse auf die Lichtrichtung bei der Auskopplung des Lichtes insbesondere aus den Bereichen B1 bei der technisch-optischen Dimensionierung beachtet werden.Furthermore, it is conceivable to apply additional reflective layers and/or additional absorbing layers to the optical element in order to further intensify or modulate the effect of restricting the directions of light propagation. In addition, protective coatings or substrates can be attached to the top and/or bottom of the optical element. However, the beam offsets and influences on the direction of light when decoupling the light, especially from areas B1, should be taken into account in the technical-optical dimensioning.
Die Erfindung erlangt besondere Bedeutung in der Verwendung eines vorstehend beschriebenen optischen Elements mit einer Bildwiedergabeeinheit (z.B. einem LCD-Panel, einem OLED oder microLED oder jeder anderen Displaytechnologie) oder mit einer Beleuchtungseinrichtung für eine transmissive Bildwiedergabeeinheit (z.B. LCD-Panel). In letzterem Falle würde das optische Element, insbesondere in schaltbaren Ausgestaltungen, direkt in eine Beleuchtungseinrichtung für eine transmissive Bildwiedergabeeinheit wie etwa ein LCD-Panel integriert. Diese Beleuchtungseinrichtung kann dann permanent als gerichtete Hintergrundbeleuchtung wirken (wenn die Schichten AB und OB permanent opak sind), und kann beispielsweise in Ausgestaltungen gemäß der
Bei den vorgenannten Verwendungsansätzen wird ein schaltbarer Sichtschutz für die Bildwiedergabeeinheit erreicht: Im ersten Betriebszustand, bei dem nur die besagten Fälle a) für die aus dem optischen Element ausfallenden Strahlen verbleiben, ist ein Sichtschutz-Effekt, je nach Ausgestaltung mit einer Top-Head-Verteilung, gegeben. Im zweiten Betriebszustand, bei dem in der Regel die Fälle a) und b), und nur in Ausnahmefällen auch noch die Fälle c) für die aus dem optischen Element austretenden Strahlen gelten, ist ein freier Sichtmodus gegeben, bei dem die Bildwiedergabeeinheit aus allen Richtungen frei betrachtbar ist.In the above-mentioned application approaches, switchable privacy protection for the image display unit is achieved: In the first operating state, in which only the cases a) mentioned remain for the rays emerging from the optical element, a privacy protection effect is achieved, depending on the configuration with a top-head distribution, given. In the second operating state, in which cases a) and b) and only in exceptional cases also cases c) apply to the rays emerging from the optical element, there is a free view mode in which the image display unit can be seen from all directions is freely viewable.
Für den Fall, dass ein erfindungsgemäßes (erstes) optisches Element in Betrachtungsrichtung vor einer Bildwiedergabeeinheit angeordnet ist, um wahlweise oder permanent deren Lichtausbreitungsrichtungen zu beschränken, kann optional auf der Bildwiedergabeeinheit noch eine Optik vorhanden sein, die das von den jeweiligen Pixeln der Bildwiedergabeeinrichtung abgestrahlte Licht im Wesentlichen auf den Flächen bündeln, die Bereichen B1 gegenüber liegen. Dies ist beispielsweise möglich mit Mikrolinsenrastern oder Lentikularen, die in etwa die Perioden der Pixelbreiten (oder ggf. -höhen) aufweisen. Die Periode der Bereiche B1 (d.h. D2+D1) sollte dann im besten Falle mit der Periode der Pixelbreiten (oder ggf. -höhen) übereinstimmen.In the event that a (first) optical element according to the invention is arranged in front of an image display unit in the viewing direction in order to selectively or permanently limit its light propagation directions, an optical system can optionally be present on the image display unit, which the light emitted by the respective pixels of the image display device focus substantially on the faces facing regions B1. This is possible, for example, with microlens grids or lenticulars, which have roughly the periods of the pixel widths (or possibly heights). In the best case, the period of the areas B1 (i.e. D2+D1) should then correspond to the period of the pixel widths (or, if applicable, heights).
Ein solcher Bildschirm, der mindestens ein (erstes) optisches Element und eine Bildwiedergabeeinheit umfasst, kann beispielsweise in einem PKW oder einem mobilen Gerät eingesetzt werden. Außerdem ist es ggf. auch möglich, eine Bildwiedergabeeinheit nachträglich mit einem ersten optischen Element, ob schaltbar oder nicht, umzurüsten, indem dieses vor der Bildwiedergabeeinheit angeordnet wird.Such a screen, which includes at least one (first) optical element and an image display unit, can be used in a car or a mobile device, for example. In addition, it may also be possible to retrospectively retrofit an image display unit with a first optical element, whether switchable or not, by arranging this in front of the image display unit.
Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zur Herstellung eines (ersten) optischen Elements, umfassend die folgenden Schritte:
- - Herstellen einer Form, welche eine Positivstruktur der gewünschten Bereiche B1 sowie die Negativstruktur eines Trägersubstrates aufweist, (d.h., die Bereiche B2 sind vom Formmaterial gefüllt, während die Bereiche B1 nicht mit Formmaterial gefüllt sind; dabei kann in der Form eine Kavität für ein Trägersubstrat vorhanden sein, welches in einem nachfolgenden Schritt insbesondere mit einem Polymer der B1 ausgefüllt wird),
- - Füllen der Form mit einem flüssigen Polymer, welches nach Aushärten die Brechzahl N1 aufweist,
- - erstes Aushärten des Polymers durch UV-Licht oder durch Abkühlung und nachfolgendes Entfernen des Werkstückes aus der Form,
- - Füllen der Strukturen der Bereiche B2 im Werkstück mit einem Polymer, welches nach Aushärten die Brechzahl N2 aufweist,
- - zweites Aushärten des Polymers durch UV-Licht oder durch Abkühlung, sowie optional
- - nach dem ersten oder zweiten Aushärten: Bedampfen der Bereiche B2 auf der oberen und unteren Oberfläche des Werkstückes durch eine die Bereiche B1 schützende Maske hindurch mit einem opaken oder transparent-opak schaltbaren Material, um die Schichten AB bzw. OB zu erhalten, oder Bedruckung mit einem opaken Material.
- - Production of a mold which has a positive structure of the desired areas B1 and the negative structure of a carrier substrate (i.e. the areas B2 are filled with the mold material, while the areas B1 are not filled with the mold material; a cavity for a carrier substrate can be created in the mold be present, which in a subsequent step is filled in particular with a polymer of B1),
- - Filling the mold with a liquid polymer, which has the refractive index N1 after hardening,
- - initial curing of the polymer by UV light or by cooling and subsequent removal of the piece from the mold,
- - Filling the structures of the areas B2 in the workpiece with a polymer which has the refractive index N2 after curing,
- - second curing of the polymer by UV light or by cooling, as well as optional
- - After the first or second curing: vapor deposition of the areas B2 on the upper and lower surface of the workpiece through a mask protecting the areas B1 with an opaque or transparent-opaque switchable material in order to obtain the layers AB or OB, or printing with an opaque material.
Weiterhin umfasst die Erfindung noch ein anderes Verfahren zur Herstellung eines (ersten) optischen Elements, umfassend die folgenden Schritte:
- - Erzeugen mehrerer Basisblöcke BL, die in dieser Reichenfolge folgende miteinander verbundene Schichten beinhalten: eine Absorberschicht AB, eine transparente Schicht N2 mit der Brechzahl N2, eine opake und optional gleichzeitig reflektierende Schicht OB sowie eine transparente Schicht N1 mit der Brechzahl N1,
- - Stapeln mehrerer Basisblöcke BL übereinander und Verbinden dieser, beispielsweise durch Vulkanisieren, um einen Stapelblock ST zu erhalten,
- - Abschneiden von Scheiben SC mit der Schichtdicke D2 aus dem Stapelblock ST, bevorzugt senkrecht zur Flächenausdehnungsebene der einzelnen Schichten,
- - Stapeln von Scheiben SC mit jeweils dazwischenliegenden transparenten Schichten N1 der Brechzahl N1 mit der Schichtdicke D1 und Verbinden dieser, beispielsweise durch Vulkanisieren, um einen Stapelblock SN zu erhalten, sowie
- - Abschneiden von optischen Elementen aus dem Stapelblock SN, bevorzugt senkrecht zur Flächenausdehnungsebene der einzelnen Scheiben SC.
- - Generating a plurality of base blocks BL, which contain the following interconnected layers in this sequence: an absorber layer AB, a transparent layer N2 with the refractive index N2, an opaque and optionally simultaneously reflective layer OB and a transparent layer N1 with the refractive index N1,
- - Stacking several base blocks BL one on top of the other and connecting them, for example by vulcanizing, in order to obtain a stacked block ST,
- - cutting off slices SC with the layer thickness D2 from the stacked block ST, preferably perpendicular to the surface extension plane of the individual layers,
- Stacking discs SC with transparent layers N1 of refractive index N1 with layer thickness D1 in between and connecting them, for example by vulcanization, to obtain a stacked block SN, and
- - Cutting off optical elements from the stacking block SN, preferably perpendicular to the surface extension plane of the individual disks SC.
In besonderen Ausgestaltungen des optischen Elements kann die transparente Schicht N2 mit der Brechzahl N2 auch absorbierend gewählt werden statt. Dann kann die Absorberschicht AB entfallen.In special configurations of the optical element, the transparent layer N2 with the refractive index N2 can also be chosen to be absorbent instead of. Then the absorber layer AB can be omitted.
Weitere alternativ denkbare Produktionsmethoden wären beispielsweise
- • die Verwendung zweier Polymere, um in einem 3D-Druckverfahren die Bereiche B1 und B2 mit jeweils verschiedenen Brechungsindizes auszugestalten,
- • das Ätzen von Glas, wobei die geätzten Bereiche (entweder B1 oder B2) vorzugsweise im Nachgang mit einem Polymer aufgefüllt werden,
- • die unterschiedliche Vernetzung von Polymeren, sowie
- • die Nutzung fotoausgerichteter Moleküle.
- • the use of two polymers to design the areas B1 and B2 with different refractive indices in a 3D printing process,
- • the etching of glass, whereby the etched areas (either B1 or B2) are preferably subsequently filled with a polymer,
- • the different crosslinking of polymers, as well as
- • the use of photo-aligned molecules.
In allen Fällen folgt dann noch die Aufbringung der Schichten AB und OB, etwa wie vorstehend beschrieben. Selbstredend sind auch andere Herstellungsverfahren für ein optisches Element möglich.In all cases, layers AB and OB are then applied, for example as described above. Of course, other production methods for an optical element are also possible.
Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst von einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Einschränkung der Lichtausbreitungsrichtungen flächigen Lichtes, umfassend die folgenden Schritte:
- - flächige Modulation des Lichtes mittels einer flächigen Apertur, welche mindestens erste transparente Bereiche C1 und zweite opake Bereiche C2, die sich über die Fläche der Apertur in einer ein- oder zweidimensionalen periodischen Abfolge abwechseln, enthält,
- - brechzahlbasierte Aufspaltung des durch die transparenten Bereiche C1 propagierenden Lichtes in Strahlen, die innerhalb der Grenzwinkel der Totalreflexion an einer Brechzahlgrenze reflektiert und schließlich ausgekoppelt werden und in Strahlen, die oberhalb der Grenzwinkel der Totalreflexion die besagte Brechzahlgrenze durchdringen, weiter propagieren und hernach von einem Absorber absorbiert werden,
- - so dass das ausgekoppelte Licht gegenüber dem ursprünglichen flächigen Licht eingeschränkte Lichtausbreitungsrichtungen aufweist.
- - areal modulation of the light by means of an areal aperture, which contains at least first transparent areas C1 and second opaque areas C2, which alternate over the area of the aperture in a one- or two-dimensional periodic sequence,
- - Refractive index-based splitting of the propagating through the transparent areas C1 Light in rays that are reflected at a refractive index limit within the critical angle of total reflection and are finally coupled out and in rays that penetrate the said refractive index limit above the critical angle of total reflection, propagate further and are then absorbed by an absorber,
- - So that the decoupled light compared to the original planar light has limited directions of light propagation.
Die weiter oben stehenden Erläuterungen zum erfindungsgemäßen ersten optischen Element in verschiedenen Ausgestaltungen sind hier sinngemäß anzuwenden, wobei die Bereiche B1 bzw. B2 hier den Bereichen über den Aperturbereichen C1 bzw. C2 sowie die Aperturbereiche C2 den Schichten OB im übertragenen Sinne entsprechen können. Eine detaillierte Erläuterung wird aus Redundanzgründen hier nicht gegeben.The above explanations for the first optical element according to the invention in various configurations apply here analogously, with the areas B1 and B2 here being able to correspond to the areas above the aperture areas C1 and C2 and the aperture areas C2 to the layers OB in a figurative sense. A detailed explanation is not given here for reasons of redundancy.
Die Erfindung umfasst ferner auch noch ein zweites optisches Element, das aus einer ein- oder zweidimensionalen periodischen Abfolge von zwei transparenten komplementären Formen B1 und B2 mit jeweils den Brechzahlen N1 und N2 besteht, wobei die Formen optional auf einem flächigen Substrat S ausgebildet sind, und somit in zwei Richtungen jeweils eine Ebene bilden. Dabei kann die Brechzahl B2 vorteilhaft gleich eins sein, d.h. das Material in den Formen B2 ist beispielsweise Luft. Somit wird Licht, welches unter einer Vorzugsrichtung auf ein solches zweites optisches Element trifft, ungehindert transmittiert, während Licht, welches einen Winkel von mehr als 15° zur besagten Vorzugsrichtung aufweist, durch das zweite optische Element auf Grund von Totalreflexion und/oder Fresnel-Reflexionen abgelenkt.
Auch hier werden die Ausbreitungsrichtungen des ausfallenden Lichtes beeinflusst.
Die weiter vorn stehenden Ausgestaltungen können analog angewendet werden und sollen daher an dieser Stelle nicht nochmals wiederholt werden.The invention also includes a second optical element, which consists of a one- or two-dimensional periodic sequence of two transparent complementary shapes B1 and B2, each with the refractive indices N1 and N2, with the shapes optionally being formed on a flat substrate S, and thus form a plane in each of two directions. In this case, the refractive index B2 can advantageously be equal to one, ie the material in the forms B2 is air, for example. Thus, light that hits such a second optical element from a preferred direction is transmitted unhindered, while light that has an angle of more than 15° to said preferred direction passes through the second optical element due to total reflection and/or Fresnel reflections diverted.
Here, too, the propagation directions of the emerging light are influenced.
The configurations above can be applied analogously and should therefore not be repeated again at this point.
Schließlich umfasst die Erfindung noch ein drittes optisches Element, das flächig ausgedehnt ist, umfassend,
- - mindestens erste aus einem transparenten Material bestehende Bereiche E1 und zweite aus einem opaken Material bestehende Bereiche E2, die sich über die Fläche des dritten optischen Elements in einer ein- oder zweidimensionalen periodischen Abfolge abwechseln und die sich mindestens in ihrer Brechzahl unterscheiden, wobei die Brechzahl N1 der Bereiche E1 größer ist als die Brechzahl N2 der Bereiche E2,
- - so dass an einer ersten Großfläche des dritten optischen Elements auf dieses auftreffende Licht aufgrund des opaken Materials der Bereiche E2 ausschließlich durch die Oberflächen der Bereiche E1 in das dritte optische Element einfällt, und dort je nach geometrischer Einfallrichtung, Polarisation und Brechzahlunterschied zwischen N1 und N2 entweder a) innerhalb eines Bereiches E1 totalreflektiert und hernach an der anderen Oberfläche des entsprechenden Bereiches E1 wieder ausgekoppelt wird, oder b) die Brechzahlgrenze von E1 zu E2 überwindet und in den angrenzenden Bereich E2 eindringt und dort aufgrund des opaken Materials der Bereiche E2 absorbiert wird,
- - wodurch das an der an einer zweiten Großfläche des dritten optischen Elements aus diesem austretende Licht gegenüber dem an der ersten Großfläche auf das dritte optische Element auftreffende Licht in seinen Ausbreitungsrichtungen eingeschränkt ist.
- - at least first areas E1 made of a transparent material and second areas E2 made of an opaque material, which alternate over the surface of the third optical element in a one- or two-dimensional periodic sequence and which differ at least in their refractive index, the refractive index N1 of the areas E1 is greater than the refractive index N2 of the areas E2,
- - so that on a first large surface of the third optical element, due to the opaque material of the areas E2, light incident on this incident exclusively through the surfaces of the areas E1 into the third optical element, and depending on the geometric direction of incidence, polarization and refractive index difference between N1 and N2 either a) totally reflected within an area E1 and then coupled out again at the other surface of the corresponding area E1, or b) overcomes the refractive index limit from E1 to E2 and penetrates into the adjoining area E2 and is absorbed there due to the opaque material of the areas E2 ,
- - As a result of which the light emerging from the third optical element on a second large surface thereof is restricted in its propagation directions compared to the light impinging on the third optical element on the first large surface.
Diese Ausgestaltung verbessert den Stand der Technik insbesondere dahingehend, dass erstens auch mit Lamellenfiltern ähnlichen dritten optischen Elementen eine Top-Head-Verteilung erreicht werden, da aufgrund der Totalreflexion mehr Nutzlicht in die gewünschten eingeschränkten Winkelbereiche transmittiert wird, als -wie im Stand der Technik üblich- ohne die Totalreflexion, und dass zweitens die Einschränkung der Winkelbereiche des das dritte optische Element durchdringenden Lichtes deutlich stärker eingeschränkt sind, weil nicht allein die opaken Lamellen für die Lichtrichtung sorgen, sondern auch der Brechzahl-unterschied zwischen den Bereichen E1 und E2 dafür sorgt, dass in Bereiche E2 eindringende Strahlen stärker vom Lot weg gebrochen und somit einen längeren optischen Weg durch das absorbierende Material zurücklegen müssten, mithin also stärker ausgelöscht werden, als ohne einen solchen Brechzahlunterschied.This configuration improves the prior art in particular in that, firstly, a top-head distribution can also be achieved with third optical elements similar to lamellar filters, since more useful light is transmitted into the desired restricted angular ranges due to the total reflection than is usual in the prior art - without the total reflection, and that, secondly, the restriction of the angular ranges of the light penetrating the third optical element are significantly more restricted, because not only the opaque lamellae ensure the direction of the light, but also the difference in refractive index between the areas E1 and E2 ensures that that rays penetrating areas E2 are refracted more strongly away from the perpendicular and thus would have to cover a longer optical path through the absorbing material, and consequently therefore be extinguished to a greater extent than without such a difference in refractive index.
Dieses dritte optische Element kann vorteilhaft an einer der Großflächen, bevorzugt an der unteren Großfläche, eine Verspiegelung enthalten, wobei es sich dabei entweder um eine winkelabhängige Verspiegelung der gesamten Großfläche oder um eine Vollverspiegelung an den Oberflächen der Bereiche E2 handelt.This third optical element can advantageously contain a mirror coating on one of the large areas, preferably on the lower large area, which is either an angle-dependent mirror coating of the entire large area or a full mirror coating on the surfaces of the areas E2.
Diesbezüglich umfasst die Erfindung außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines dritten optischen Elements, umfassend die folgenden Schritte:
- - abwechselndes Stapeln von ersten, aus einem transparenten Material bestehenden Schichten E1 mit einer Brechzahl N1, und zweiten, aus einem opaken Material bestehenden Schichten E2 mit einer Brechzahl N2, wobei N1 größer N2 gilt,
- - Verbinden dieser Schichten E1 und E2 miteinander, beispielsweise durch Vulkanisieren,
- - Abschneiden von dritten optischen Elementen aus dem Verbund der Schichten E1 und E2, bevorzugt senkrecht (oder in einem Winkel) zur Flächenausdehnungsebene der einzelnen Schichten E1.
- - alternating stacking of first layers E1 consisting of a transparent material with a refractive index N1, and second layers E2 consisting of an opaque material with a refractive index N2, where N1 is greater than N2,
- - Connecting these layers E1 and E2 to each other, for example by vulcanization,
- - Cutting off third optical elements from the composite of the layers E1 and E2, preferably perpendicular (or at an angle) to the surface extension plane of the individual layers E1.
Die verschiedenen vorbeschriebenen Ausgestaltungen der Erfindung können auch direkt auf einer selbststrahlenden Bildwiedergabeeinheit umgesetzt werden. Besonders geeignet sind dabei OLEDs-Panels, die im Folgenden näher beschrieben werden. Jedoch sind auch andere selbststrahlende Displayarten denkbar. Die Implementierung kann beispielsweise folgendermaßen erfolgen: Direkt auf den leuchtenden Bereich eines OLED-Pixels werden die Bereiche B1 mit der Brechzahl N1 aufgebracht. Auf die nicht-leuchtenden Bereiche des OLED-Panels werden die komplementären Strukturen B2 aufgebracht, die mit einer mindestens zeitweise opaken Schicht AB und/oder OB bedeckt sind. Die Bereiche B1 sind nicht mit streuenden Strukturen bedeckt, um die Lichtausbeute aus den OLED-Pixeln zu erhöhen, bevorzugt aber die Oberseite der mindestens zeitweise opaken Schichten AB und/oder OB.The various configurations of the invention described above can also be implemented directly on a self-radiating image display unit. OLED panels, which are described in more detail below, are particularly suitable here. However, other self-radiating display types are also conceivable. The implementation can take place as follows, for example: the regions B1 with the refractive index N1 are applied directly to the luminous region of an OLED pixel. The complementary structures B2, which are covered with an at least temporarily opaque layer AB and/or OB, are applied to the non-luminous areas of the OLED panel. The areas B1 are not covered with scattering structures in order to increase the light yield from the OLED pixels, but preferably the upper side of the at least temporarily opaque layers AB and/or OB.
Grundsätzlich bleibt die Leistungsfähigkeit der Erfindung erhalten, wenn die vorbeschriebenen Parameter in bestimmten Grenzen variiert werden.In principle, the performance of the invention is retained if the parameters described above are varied within certain limits.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those still to be explained below can be used not only in the specified combinations, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.
Die Erfindung wird im Folgenden an Hand von Zeichnungen, die auch erfindungswesentliche Merkmale zeigen, näher erläutert. Es zeigt
-
1a die Prinzipskizze (Schnittdarstellung) eines ersten optischen Elements in einer ersten Ausgestaltung in einem ersten Zustand, in dem nur Strahlen des Falles a) aus dem optischen Element ausgekoppelt werden, -
1b die Prinzipskizze (Schnittdarstellung) eines ersten optischen Elements in einer ersten Ausgestaltung in einem zweiten Zustand, in dem nur Strahlen der Fälle a) und b) aus dem optischen Element ausgekoppelt werden, -
1c die Prinzipskizze (Schnittdarstellung) eines ersten optischen Elements in einer ersten Ausgestaltung in einem dritten Zustand, in dem keine Strahlen absorbiert, sondern lediglich versetzt und/ oder totalreflektiert werden, -
1d die Prinzipskizze (Schnittdarstellung) eines ersten optischen Elements in einer zweiten Ausgestaltung in einem ersten Zustand, in dem nur Strahlen der Fälle a) und c) aus dem optischen Element ausgekoppelt werden, -
2 die Prinzipskizze der Bereiche B1 und B2 eines optischen Elements bei Betrachtung in Parallelprojektion senkrecht auf das optische Element, wobei diese streifenförmig abwechselnd über die Fläche des optischen Elements verteilt angeordnet sind, -
3 die Prinzipskizze der Bereiche B1 und B2 eines optischen Elements bei Betrachtung in Parallelprojektion senkrecht auf das optische Element, wobei die Bereiche B1 rechteckförmig über die Fläche des optischen Elements verteilt angeordnet und vom Bereich B2 vollständig umgeben sind, -
3a die Prinzipskizze der Bereiche B1 bis B4 eines optischen Elements bei Betrachtung in Parallelprojektion senkrecht auf das optische Element, wobei die Bereiche B1, B3 und B4 rechteckförmig über die Fläche des optischen Elements verteilt angeordnet und vom Bereich B2 vollständig umgeben sind, -
4 die Prinzipskizze (Schnittdarstellung) eines ersten optischen Elements in einer dritten Ausgestaltung, -
5 die Prinzipskizze (Schnittdarstellung) eines ersten optischen Elements in einer vierten Ausgestaltung, -
6a die Prinzipskizze (Schnittdarstellung) eines ersten optischen Elements in einer fünften Ausgestaltung, -
6b die Prinzipskizze (Schnittdarstellung) eines ersten optischen Elements in einer sechsten Ausgestaltung, -
6c die Prinzipskizze (Schnittdarstellung) eines ersten optischen Elements in einer siebten Ausgestaltung, -
7 die Prinzipskizze (Schnittdarstellung) eines ersten optischen Elements in einer achten Ausgestaltung, -
8 die Simulation der normierten Leuchtdichte für drei Parametersätze für aus einem ersten optischen Element der ersten Ausgestaltung austretendes Licht, aufgetragen über dem Emissionswinkel, -
9 die Simulation der normierten Leuchtdichte für drei weitere Parametersätze für aus einem ersten optischen Element der ersten Ausgestaltung austretendes Licht, aufgetragen über dem Emissionswinkel, im Vergleich zu einem Lamellenfilter, -
10 die Simulation der normierten Leuchtdichte für drei Parametersätze für aus einem ersten optischen Element der zweiten Ausgestaltung austretendes Licht, aufgetragen über dem Emissionswinkel, -
11 den simulierten Anteil der Leuchtdichte außerhalb des Bereiches von -25 Grad und +25 Grad für aus einem ersten optischen Element der ersten Ausgestaltung austretendes Licht, -
12 die Prinzipskizze (Schnittdarstellung) eines ersten optischen Elements in einer neunten Ausgestaltung in einem ersten Zustand, in dem nur Strahlen des Falles a) in einem engen Winkelbereich aus dem optischen Element ausgekoppelt werden, -
13 die Prinzipskizze (Schnittdarstellung) eines ersten optischen Elements in einer neunten Ausgestaltung in einem zweiten Zustand, in dem nur Strahlen des Falles a), jedoch in einem gegenüberden Verhältnissen der 12 aufgeweiteten Winkelbereich, aus dem optischen Element ausgekoppelt werden, -
14 die Prinzipskizze der Bereiche C1 und C2 eines Verfahrens, wobei diese Bereiche streifenförmig abwechselnd verteilt angeordnet sind, -
15 die Prinzipskizze (Schnittdarstellung) eines zweiten optischen Elements in einer ersten Ausgestaltung, -
16 die Prinzipskizze (Schnittdarstellung) eines zweiten optischen Elements in einer ersten Ausgestaltung, wobei beispielhafte Strahlen eingezeichnet sind, -
17 eine Prinzipskizze zur Illustration eines ersten optischen Elements in einer zehnten Ausgestaltung, -
18 der Vergleich der Simulationen der normierten Leuchtdichte für aus einem ersten optischen Element der ersten und der achten Ausgestaltung austretendes Licht, aufgetragen über dem Emissionswinkel, -
19 der Vergleich der Simulationen der normierten Leuchtdichte für aus einem ersten optischen Element der neunten Ausgestaltung austretendes Licht in zwei Zuständen, aufgetragen über dem Emissionswinkel, -
20 die Prinzipskizze (Schnittdarstellung) eines ersten optischen Elements in einer ersten Ausgestaltung in einem ersten Zustand, bei Verwendung mit einer transmissiven Bildwiedergabeeinheit und einer Hintergrundbeleuchtung, -
21 die Prinzipskizze (Schnittdarstellung) eines ersten optischen Elements in einer ersten Ausgestaltung in einem ersten Zustand, bei Verwendung mit einer selbstleuchtenden Bildwiedergabeeinheit, -
22 die Weiterbildung eines ersten optischen Elements der ersten Ausgestaltung zu einer schaltbaren, elften Ausgestaltung (Ausschnittdarstellung), -
23 die Weiterbildung eines ersten optischen Elements der ersten Ausgestaltung zu einer schaltbaren, zwölften Ausgestaltung, hier im ersten Zustand (Ausschnittdarstellung), -
24 die Weiterbildung eines ersten optischen Elements der ersten Ausgestaltung zu einer schaltbaren, zwölften Ausgestaltung, hier im zweiten Zustand (Ausschnittdarstellung), -
25a bis25f Prinzipskizzen zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung für erste optische Elemente, sowie -
26 die Prinzipskizze eines dritten optischen Elements.
-
1a the schematic diagram (sectional view) of a first optical element in a first configuration in a first state in which only rays of case a) are coupled out of the optical element, -
1b the basic sketch (sectional view) of a first optical element in a first embodiment in a second state in which only beams of cases a) and b) are coupled out of the optical element, -
1c the basic sketch (sectional view) of a first optical element in a first embodiment in a third state in which no rays are absorbed but only offset and/or totally reflected, -
1d the schematic diagram (sectional view) of a first optical element in a second configuration in a first state in which only beams of cases a) and c) are coupled out of the optical element, -
2 the basic sketch of the areas B1 and B2 of an optical element when viewed in parallel projection perpendicular to the optical element, these being arranged in strips alternately distributed over the surface of the optical element, -
3 the schematic diagram of the areas B1 and B2 of an optical element when viewed in parallel projection perpendicular to the optical element, with the areas B1 being distributed in a rectangular shape over the surface of the optical element and being completely surrounded by the area B2, -
3a the schematic diagram of the areas B1 to B4 of an optical element when viewed in parallel projection perpendicular to the optical element, with the areas B1, B3 and B4 being distributed rectangularly over the surface of the optical element and being completely surrounded by area B2, -
4 the basic sketch (sectional view) of a first optical element in a third embodiment, -
5 the basic sketch (sectional view) of a first optical element in a fourth embodiment, -
6a the basic sketch (sectional view) of a first optical element in a fifth embodiment, -
6b the basic sketch (sectional view) of a first optical element in a sixth embodiment, -
6c the basic sketch (sectional view) of a first optical element in a seventh embodiment, -
7 the basic sketch (sectional view) of a first optical element in an eighth embodiment, -
8th the simulation of the normalized luminance for three sets of parameters for light emerging from a first optical element of the first embodiment, plotted against the emission angle, -
9 the simulation of the normalized luminance for three further parameter sets for light emerging from a first optical element of the first embodiment, plotted against the emission angle, in comparison to a lamellar filter, -
10 the simulation of the normalized luminance for three parameter sets for one light emerging from the first optical element of the second configuration, plotted against the emission angle, -
11 the simulated fraction of luminance outside the range of -25 degrees and +25 degrees for light emerging from a first optical element of the first embodiment, -
12 the schematic diagram (sectional view) of a first optical element in a ninth configuration in a first state in which only rays of case a) are coupled out of the optical element in a narrow angular range, -
13 the schematic diagram (sectional view) of a first optical element in a ninth embodiment in a second state in which only rays of the case a), but in a relation to the ratios of12 widened angular range from which optical elements are coupled out, -
14 the schematic diagram of areas C1 and C2 of a process, with these areas being arranged in alternating strips, -
15 the basic sketch (sectional view) of a second optical element in a first embodiment, -
16 the basic sketch (sectional view) of a second optical element in a first embodiment, with exemplary rays being drawn in, -
17 a schematic diagram to illustrate a first optical element in a tenth embodiment, -
18 the comparison of the simulations of the normalized luminance for light emerging from a first optical element of the first and the eighth configuration, plotted against the emission angle, -
19 the comparison of the simulations of the normalized luminance for light emerging from a first optical element of the ninth embodiment in two states, plotted against the emission angle, -
20 the schematic diagram (sectional view) of a first optical element in a first embodiment in a first state, when used with a transmissive image display unit and a backlight, -
21 the basic sketch (sectional view) of a first optical element in a first configuration in a first state when used with a self-luminous image display unit, -
22 the further development of a first optical element of the first embodiment into a switchable, eleventh embodiment (detail view), -
23 the further development of a first optical element of the first embodiment into a switchable, twelfth embodiment, here in the first state (detail view), -
24 the further development of a first optical element of the first embodiment into a switchable, twelfth embodiment, here in the second state (detail view), -
25a until25f Schematic sketches to explain a method for manufacturing the first optical elements, and -
26 the basic sketch of a third optical element.
Die Zeichnungen sind nicht maßstabsgetreu und geben lediglich Prinzipdarstellungen wieder. Außerdem sind der besseren Übersichtlichkeit geschuldet in der Regel jeweils nur wenige Lichtstrahlen dargestellt, obwohl in der Realität von diesen eine Vielzahl vorhanden ist.The drawings are not true to scale and merely provide schematic representations. In addition, only a few light beams are shown in each case for the sake of better clarity, although in reality there are a large number of them.
Ein beispielhaftes erstes optisches Element 1, das flächig ausgedehnt ist, umfasst
- - mindestens erste und zweite, aus transparenten Materialien bestehende Bereiche B1 und B2, die sich über die Fläche des optischen
Elements 1 in einer ein- oder zweidimensionalen periodischen Abfolge abwechseln und die sich mindestens in ihrer Brechzahl unterscheiden, wobei die erste Brechzahl N1 der ersten Bereiche B1 größer ist als die zweite Brechzahl N2 der zweiten Bereiche B2, - - jeweils eine mindestens zeitweise opake Schicht OB an der Unterseite jedes der Bereiche B2,
- - jeweils eine mindestens zeitweise opake Schicht AB an der Oberseite jedes der Bereiche B2,
- - so dass an der Unterseite auf
das optische Element 1 auftreffendes Licht aufgrund der opaken Schichten OB, wenn diese im opaken Zustand ist, ausschließlich durch die Oberflächen der Bereiche B1 indas optische Element 1 einfällt, und dort je nach Einfallswinkel, Polarisation und Brechzahlunterschied zwischen N1 und N2 entweder a) innerhalb eines Bereiches B1 totalreflektiert und hernach an der oberen Oberfläche des entsprechenden Bereiches B1 wieder ausgekoppelt wird (Fall a), oder b) die Brechzahlgrenze von B1 zu B2 überwindet und in den angrenzenden Bereich B2 einfällt, in diesem propagiert und schließlich an dessen oberer Seite aufgrund der mindestens zeitweise opaken Schicht AB absorbiert wird, wenn diese im opaken Zustand ist, oder ausgekoppelt wird, wenn die mindestens zeitweise opake Schicht AB transparent ist (Fall b), oder c) nach Überwinden der Brechzahlgrenze von B1 zu B2 wiederum die nächste Brechzahlgrenze B2 zum benachbarten Bereich B1 überwindet und je nach dann gegebener Ausbreitungsrichtung und Polarisation ausgekoppelt wird oder weiterim optischen Element 1 propagiert, bis es entweder ausgekoppelt oder absorbiert wird (Fall c), - - wodurch das an der Oberseite aus
dem optischen Element 1 austretende Licht gegenüber dem an der Unterseite aufdas optische Element 1 auftreffende Licht in seinen Ausbreitungsrichtungen eingeschränkt ist.
- - at least first and second regions B1 and B2 consisting of transparent materials, which alternate over the surface of the
optical element 1 in a one- or two-dimensional periodic sequence and which differ at least in their refractive index, the first refractive index N1 of the first regions B1 is greater than the second refractive index N2 of the second regions B2, - - an at least temporarily opaque layer OB on the underside of each of the areas B2,
- - an at least temporarily opaque layer AB on the upper side of each of the areas B2,
- - so that light incident on the underside of the
optical element 1 due to the opaque layers OB, when it is in the opaque state, falls exclusively through the surfaces of the areas B1 into theoptical element 1, and depending on the angle of incidence, polarization and the difference in refractive index between N1 and N2 either a) totally reflected within a region B1 and then decoupled again at the upper surface of the corresponding region B1 (case a), or b) overcomes the refractive index limit from B1 to B2 and falls into the adjoining region B2, in which it propagates and finally at its upper one Side is absorbed due to the at least temporarily opaque layer AB if it is in the opaque state, or is coupled out if the at least temporarily opaque layer AB is transparent (case b), or c) after overcoming the refractive index limit from B1 to B2, the next one refractive index limit B2 to the adjacent region B1 and depending on the then given direction of propagation and polarization is decoupled or further propagates in theoptical element 1 until it is either decoupled or absorbed (case c), - - As a result of which the light exiting from the
optical element 1 at the top is restricted in its propagation directions compared to the light impinging on theoptical element 1 at the bottom.
Grundsätzlich sollen unter die Fälle c) all diejenigen Lichtstrahlen fallen, die nicht unter die Fälle a) oder b) fallen.In principle, cases c) should include all those light rays that do not come under cases a) or b).
In praxi liegt eine Vielzahl an Bereichen B1 und B2 auf dem ersten optischen Element 1 vor.In practice, there are a large number of areas B1 and B2 on the first
Dazu zeigt die
Strahlen des vorbeschriebenen Falles b) werden an den Schichten AB absorbiert. Von unten auf die Schichten OB einfallendes Licht wird ebenso absorbiert.
Für die Dimensionierung bezeichnet D1 die Breite der Bereiche B1, D2 die Breite der Bereiche B2 sowie H die gleiche Höhe jeweils beider Bereiche B1 und B2.
Für besondere Anwendungsfälle könnten die Bereiche B1 und B2 jeweils auch -in gewissen Grenzenunterschiedliche Höhen aufweisen.The
Rays of case b) described above are absorbed at the layers AB. Light incident on the layers OB from below is also absorbed.
For the dimensioning, D1 denotes the width of the areas B1, D2 the width of the areas B2 and H the same height of both areas B1 and B2.
For special applications, the areas B1 and B2 could also have different heights within certain limits.
Ferner zeigt
Das Winkelspektrum des oben aus dem optischen Element 1 austretenden Lichtes ist somit deutlich breiter als das gemäß den Verhältnissen nach
Weiterhin gibt die
Schließlich zeigt
Für die Erzielung der erfindungsgemäßen und bevorzugten Einschränkung der Ausbreitungsrichtungen des einfallendes Lichtes (d.h. es sind nur noch die Fälle a) der Strahlen vorhanden, wie in
Weiterhin zeigt die
Alternativ dazu gibt
Damit würde die Einschränkung der Lichtausbreitungsrichtungen jeweils in mindestens zwei Ebenen, die senkrecht zu der Oberfläche des optischen Elements 1 stehen, wirksam sein. Praktisch ist die Wirkung eines solchen optischen Elements 1 in der Regel derart, dass die Lichtausbreitungsrichtungen in jedem Winkel nahe der Mittelsenkrechten des optischen Elementes bzw. parallel dazu fokussiert sind. Mit „nahe“ ist in diesem Falle gemeint, dass die Abweichungen von der Mittelsenkrechten bzw. der Parallelen hierzu -je nach Ausgestaltung- weniger als 25 oder 30 Grad beträgt.The restriction of the directions of light propagation would thus be effective in at least two planes that are perpendicular to the surface of the
Überdies zeigt
Alle Varianten gemäß
Andere Formen der Bereiche B1 und B2 sind ebenso möglich. Wichtig für die Erhaltung der Funktionsweise der Erfindung ist dabei stets, dass die Bereiche B1 und B2 optisch unmittelbar aneinander angrenzen, so dass ein optischer Brechzahlsprung möglichst ohne Luftspalt gegeben ist.Other shapes of the areas B1 and B2 are also possible. It is always important for maintaining the functioning of the invention that the areas B1 and B2 optically directly adjoin one another, so that there is an optical jump in the refractive index as far as possible without an air gap.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind derart ausgestaltet, jede mindestens zeitweise opake Beschichtung OB an der Unterseite der Bereiche B2 durch eine permanente Absorberschicht und/oder durch mindestens eine nach unten spiegelnde Schicht ausgebildet ist. Wenn nur eine spiegelnde Schicht vorhanden ist, was im Rahmen der Erfindung möglich ist, so hat diese selbstredend ebenfalls opake Eigenschaften. Die spiegelnden Eigenschaften tragen dazu bei, die Effizienz zu erhöhen, etwa wenn ein erfindungsgemäßes optisches Element 1 in einer Beleuchtungseinrichtung, etwa für ein LCD-Panel, eingebaut wird.Advantageous configurations are designed in such a way that each at least temporarily opaque coating OB on the underside of the regions B2 is formed by a permanent absorber layer and/or by at least one layer reflecting downwards. If there is only one reflective layer, which is possible within the scope of the invention, then this naturally also has opaque properties. The reflective properties contribute to increasing the efficiency, for example when an
Ferner ist es möglich, dass jede mindestens zeitweise opake Schicht AB an der Oberseite der Bereiche B2 durch eine permanente Absorberschicht ausgebildet ist.It is also possible for each at least temporarily opaque layer AB to be formed by a permanent absorber layer on the upper side of the regions B2.
Weisen dann in bestimmten, statischen Ausgestaltungen beide Schichten OB und AB permanente opake Eigenschaften auf und sind die Brechzahlen N1 und N2 unveränderbar, so wirkt das optische Element 1 permanent einschränkend auf die Ausbreitungsrichtungen des auf es einfallenden Lichtes.If, in certain static configurations, both layers OB and AB then have permanently opaque properties and if the refractive indices N1 and N2 are unchangeable, the
Ist hingegen in anderen, schaltbaren Ausgestaltungen der Erfindung mindestens eine der beiden mindestens zeitweise opaken Schichten AB und/oder OB des ersten optischen Elements 1 zwischen einem opaken und einem transparenten Zustand umschaltbar, so ist die Eigenschaft der Einschränkung der Ausbreitungsrichtungen des auf das optische Element 1 einfallenden Lichtes auf diese Weise zu- und abschaltbar: Ausschließlich in dem Fall, dass beide Schichten AB und OB opak sind, werden die Lichtausbreitungsrichtungen eingeschränkt (Fall a) - siehe
In bevorzugten schaltbaren Ausgestaltungen wird nur die obere Schicht AB opak-transparent umschaltbar gestaltet, während die untere Schicht OB permanent opak (und ggf. auch reflektierend) ausgebildet ist. Dies ist ausreichend, um die gewünschten Effekte zu erzielen.In preferred switchable configurations, only the upper layer AB is designed such that it can be switched from opaque to transparent, while the lower layer OB is designed to be permanently opaque (and possibly also reflective). This is sufficient to achieve the desired effects.
Die Umschaltbarkeit der Schichten AB bzw. OB kann bevorzugt basieren auf einem oder gleichzeitig mehreren der folgenden Prinzipien: Elektrobenetzung, Elektrophorese, Elektrochromie und/oder Flüssigristallzellen.The switchability of the layers AB or OB can preferably be based on one or more of the following principles: electrowetting, electrophoresis, electrochromism and/or liquid crystal cells.
Im Falle der Elektrobenetzung würden für eine Schicht AB und/oder OB mindestens zwei Zustände der der Elektrobenetzung unterliegenden, opaken Flüssigkeitsmengen definiert.
Dazu zeigt die
In beiden Zeichnungen,
- - mindestens eine flächige ITO-
Elektrode 4, - -
eine flächige Isolatorschicht 8, - -
eine flächige Elektrode 9, die über aus der Fläche ragende,dünne Elektroden 9a jeweils indie Flüssigkeitstropfen 10 hineinragt, - - eine zeichnerisch nicht dargestellte regelbare Spannungsquelle, welche mit der flächigen ITO-
Elektrode 4 und der flächigen Elektrode 9 kontaktiert ist, - -
opake Flüssigkeitstropfen 10, die zwischen der Isolatorschicht 8 undden Elektrode 9 angeordnet sind, und die ggf. in eine Gelmatrix oder transparente Flüssigkeit eingebettet sind, und die dem Effekt der Elektrobenetzung unterliegen.
The
In both drawings,
- - at least one
flat ITO electrode 4, - - a
flat insulator layer 8, - - a
flat electrode 9, which protrudes into the liquid drops 10 viathin electrodes 9a protruding from the surface, - - a controllable voltage source, not shown in the drawing, which is in contact with the
flat ITO electrode 4 and theflat electrode 9, - - opaque
liquid droplets 10 placed between theinsulator layer 8 and theelectrodes 9, optionally embedded in a gel matrix or transparent liquid, and subject to the electrowetting effect.
In einem ersten Betriebszustand gemäß
Im Falle von Elektrophorese würden für eine Schicht AB und/oder OB opake Partikel, die elektrophoretisch bewegt werden können, in einer Flüssigkeit oder Gelmatrix bereitgestellt. Aufgrund der Wirkung eines elektrischen Feldes, welches über transparente Elektroden angelegt werden kann, würden diese dann in einem ersten Betriebszustand als Schicht AB bzw. OB die entsprechende Oberfläche eines Bereiches B2 möglichst komplett überdecken, so dass die Schicht AB bzw. OB opak wirkt (dann ist die Einschränkung der Ausbreitungsrichtungen gegeben). In einem zweiten Betriebszustand bei einer anderen elektrischen Feldverteilung würden die Partikel als Schicht AB bzw. OB die entsprechende Oberfläche eines Bereiches B2 auf kleinstmöglichster Fläche überdecken oder in ein Reservoir überführt oder im Volumen verteilt werden, die Schicht also mithin transparent sein (dann ist die Einschränkung der Ausbreitungsrichtungen nicht gegeben).In the case of electrophoresis, for a layer AB and/or OB, opaque particles that can be moved electrophoretically would be provided in a liquid or gel matrix. Due to the effect of an electrical field, which can be applied via transparent electrodes, these would then cover the corresponding surface of an area B2 as completely as possible in a first operating state as layer AB or OB, so that the layer AB or OB appears opaque (then the direction of propagation is restricted). In a second operating state with a different electric field distribution, the particles would cover the corresponding surface of an area B2 as a layer AB or OB on the smallest possible area or be transferred to a reservoir or distributed in the volume, the layer would therefore be transparent (then the restriction is of propagation directions not given).
In Abwandlung dessen ist es auch möglich, dass opake, elektrophoretisch bewegbare Partikel die Schichten AB und/oder OB ersetzen. Solche Partikel würden dann auf den Oberflächen der Bereiche B2, also an den Stelle der Schichten AB und/oder OB, entweder unmittelbar anliegen, um eine Totalreflexion zu stören und einen opaken Zustand zu erzeugen, oder -nach elektrophoretischer Bewegung- in maximal 100µm Abstand angeordnet sein, um eine Totalreflexion an den besagten Stellen zu erlauben und somit Licht weiter im optischen Element propagieren zu lassen, bis es in Bereichen B1 ausgekoppelt wird.As a modification of this, it is also possible for opaque, electrophoretically movable particles to replace layers AB and/or OB. Such particles would then either lie directly on the surfaces of areas B2, i.e. at the location of layers AB and/or OB, in order to disrupt total reflection and create an opaque state, or—after electrophoretic movement—at a maximum distance of 100 μm be in order to allow total reflection at said points and thus to allow light to propagate further in the optical element until it is coupled out in areas B1.
Ferner gibt
- -
transparente Elektroden 4 und 6, - - ein -zeichnerisch nicht dargestellte- regelbare Spannungsquelle, die mit
den transparenten Elektroden 4 und 6 kontaktiert ist, - - mindestens
eine elektrochrome Schicht 5, sowie - -
optional eine Schutzschicht 7, z.B. Glas oder ein Polymer.
- -
transparent electrodes - - a controllable voltage source, not shown in the drawing, which is in contact with the
transparent electrodes - - At least one
electrochromic layer 5, as well as - - Optionally a
protective layer 7, eg glass or a polymer.
Die Schichten AB und/ oder OB können auch als Flüssigristallzellen, etwa TN-Zellen mit entsprechenden Polarisatorpaaren, ausgebildet werden. Die Flüssigkristallzellen können dann entsprechend über das Anlegen entsprechender elektrischer Felder bzw. Spannungen an Elektroden opak (dann ist die Einschränkung der Ausbreitungsrichtungen gegeben) oder transparent (dann ist die Einschränkung der Ausbreitungsrichtungen nicht gegeben) geschaltet werden.Layers AB and/or OB can also be in the form of liquid crystal cells, such as TN cells with appropriate pairs of polarizers. The liquid crystal cells can then be made opaque (then the direction of propagation is restricted) or transparent (then the restriction is effect of the propagation directions not given) can be switched.
Ferner kann es von Vorteil sein, wenn die mindestens zeitweise opaken Schichten AB und/oder OB in das Material, aus dem die Bereiche B1 bestehen, eingebettet sind, wobei bevorzugt der Materialanteil der Bereiche B1 des optischen Elements 1 nahtlos in den besagten, die Schichten AB und/oder OB einbettenden Anteil übergeht.
Dazu zeigt
Dabei kann das Material der ersten Bereiches B1 mit der ersten Brechzahl N1 das gleiche Material wie das eines wie vorstehend beschrieben gebildeten Substrates sein, wie
Alternativ ist es denkbar, dass die Bereiche B2 komplett von Material der Bereiche B1 mit der Brechzahl N1 eingehüllt sind, so wie es
For this shows
The material of the first region B1 with the first refractive index N1 can be the same material as that of a substrate formed as described above, such as
Alternatively, it is conceivable that the areas B2 are completely encased by material of the areas B1 with the refractive index N1, as is the
Weitere Ausgestaltungen sehen vor, dass die Bereiche B1 und B2 bei Betrachtung in Schnittrichtung senkrecht zur oberen Oberfläche des optischen Elements 1 trapezförmig ausgebildet sind.
Dazu geben die
Durch derartige Ausbildungsformen der Bereiche B1 und B2 wird eine gezielte Beeinflussung der Ausbreitungsrichtungen des aus dem optischen Element 1 austretenden Lichtes vorgenommen: Je nach Ausgestaltung findet eine stärkere (
For this they give
A specific influencing of the propagation directions of the light emerging from the
Es ist überdies möglich, dass auf mindestens einem Teil der Bereiche B1 eines optischen Elements 1, bevorzugt auf allen Bereichen B1, an deren Oberseite eine Linsenstruktur L aufgebracht ist, bevorzugt eine konvexe Linsenstruktur. Dies unterstützt die definierte Beeinflussung der Ausbreitungsrichtung des aus dem optischen Element 1 austretenden Lichtes.
Dazu zeigt die
Alternativ oder zusätzlich kann die Unterseite der Bereiche B1 eine -zeichnerisch nicht dargestelltekonkave oder konvexe Linsenstruktur aufweisen, um die Lichteintrittsrichtungen in die Bereiche B1 zu beeinflussen, und damit auch Einfluss darauf zu nehmen, ob ein Lichtstrahl schließlich unter die besagten Fälle a), b) oder c) fällt.It is also possible for a lens structure L, preferably a convex lens structure, to be applied to at least some of the regions B1 of an
The
Alternatively or additionally, the underside of the areas B1 can have a concave or convex lens structure (not shown in the drawing) in order to influence the direction of light entry into the areas B1, and thus also to influence whether a light beam finally falls under the said cases a), b) or c) falls.
Die
Der Wirkmechanismus ist mit anderen Worten der Folgende:
- Wenn Strahlen jeweils auf die Grenzfläche der Bereiche B1 zu den Bereiche B2 (d.h. von der Brechzahl N1 auf die Brechzahl N2) treffen, dann werden diese entweder totalreflektiert, oder in die Bereiche B2 (mit der Brechzahl N2) hineingebrochen, je nach Einfallswinkel. Wenn nun die letztgenannten Strahlen in die Bereiche B2 (mit der Brechzahl N2) hineingebrochen werden, so wird dennoch ein (kleiner) Teil auch wieder in die Bereiche B1 zurückreflektiert (Fresnel-Reflexion). Je kleiner die Differenz N1 minus N2, desto kleiner ist dieser rückreflektierte Anteil. Je höher die Höhe H (die fertigungstechnischen Limitationen unterliegt) ist, desto mehr wird dieser Rückreflexionseffekt maskiert. Im Idealfall wird eine fast perfekte Rechteckverteilung erzeugt.
- In den Zeichnungen
8-10 ist die vorgenannte Rückreflexion bereits eingerechnet. Zu beachten ist die logarithmische Ordinate in diesen Zeichnungen. Die besagten Zeichnungen 8 bis 10 geben gleichsam beispielhafte Parameter für die technischoptische Dimensionierung der wesentlichen Parameter D1, D2, H, N1 sowie N2.
In other words, the mechanism of action is as follows:
- If rays hit the interface between the areas B1 and the areas B2 (i.e. from the refractive index N1 to the refractive index N2), then they are either totally reflected or refracted into the areas B2 (with the refractive index N2), depending on the angle of incidence. If the latter beams are refracted into the areas B2 (with the refractive index N2), a (small) part is nevertheless reflected back into the areas B1 (Fresnel reflection). The smaller the difference N1 minus N2, the smaller this back-reflected portion. The higher the height H (which is subject to manufacturing limitations), the more this back-reflection effect is masked. In the ideal case, an almost perfect rectangular distribution is generated.
- In the drawings
8-10 the aforementioned back reflection is already included. Note the logarithmic ordinate in these drawings. - said drawings
8th until10 give, as it were, exemplary parameters for the technical-optical dimensioning of the essential parameters D1, D2, H, N1 and N2.
Ergänzend zeigt die
Demgegenüber zeigt
Im Übrigen gibt
In einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen optischen Elements 1 ist die Brechzahl N1 des Materiales in den Bereichen B1 und/oder die Brechzahl N2 des Materiales in den Bereichen B2 zwischen mindestens zwei Zuständen umschaltbar, so dass die Brechzahlunterschiede an den Brechzahlgrenzen B1 zu B2 jeweils modulierbar sind, wodurch die besagte Einschränkung der Ausbreitungsrichtungen variierbar ist. Dazu zeigt
Dazu zeigt
For this shows
Für die vorgenannte neunte Ausgestaltung kann mindestens eines der Materialien der Bereiche B1 und/oder B2 aus Flüssigkristallen bestehen, die mit Elektroden in Kontakt stehen, um über eine Änderung der Spannung an den Elektroden eine Brechzahländerung für linear polarisiertes Licht in den Flüssigkristallen herbeizuführen.
Die Elektroden können, wenn Sie beispielsweise an der Ober- und Unterseite der Bereiche B1 angeordnet sind, transparent sein, wie z.B. in Form einer ITO-Schicht.
Für diese Ausgestaltung ist zu bemerken, dass die Schichten AB und OB bevorzugt permanent opak sind, und dass ferner in der Regel ausschließlich die Lichtstrahlen des Falles a) das optische Element 1 nach oben verlassen können.
Allerdings weisen diese Strahlen des Falles a) je nach Brechzahldifferenz an den Grenzflächen B1 zu B2 einen schmaleren oder breiteren Winkelbereich der Ausbreitungsrichtungen auf, wie in den Zeichnungen
Grundsätzlich können in dieser neunten Ausgestaltung auch noch dritte, vierte und weitere Zustände einstellbar sein, die noch anderen Brechzahlwerten entsprechen, falls diese von einer Anwendung erfordert wird.For the ninth embodiment mentioned above, at least one of the materials of the regions B1 and/or B2 can consist of liquid crystals which are in contact with electrodes in order to bring about a change in the refractive index for linearly polarized light in the liquid crystals by changing the voltage at the electrodes.
If they are arranged, for example, on the top and bottom of the areas B1, the electrodes can be transparent, for example in the form of an ITO layer.
It should be noted for this configuration that the layers AB and OB are preferably permanently opaque, and that furthermore, as a rule, only the light rays of case a) can exit the
However, depending on the difference in refractive index at the boundary surfaces B1 and B2, these rays of case a) have a narrower or wider angular range of the propagation directions, as in the drawings
In principle, third, fourth and further states can also be set in this ninth embodiment, which correspond to other refractive index values if this is required by an application.
Für besondere Anwendungsfälle ist es möglich, dass auf dem optischen Element 1 mindestens ein Bereich B1 ausgebildet ist, der bei Betrachtung in Parallelprojektion senkrecht auf das optische Element 1 in seiner kürzesten Ausdehnung mindestens zwanzigmal so groß ist, wie die kürzeste Ausdehnung aller Bereiche B2 bei Betrachtung in Parallelprojektion senkrecht auf das optische Element 1, so dass innerhalb des besagten mindestens einen Bereiches B1 außer an dessen Rändern und bis auf Parallelversätze im Wesentlichen keine Einschränkung der Ausbreitungsrichtungen des aus dem optischen Element 1 austretenden Lichtes gegenüber dem auf das optische Element 1 auftreffenden Lichtes vorliegt. Dazu zeigt
Die Erfindung erlangt besondere Bedeutung in der Verwendung eines vorstehend beschriebenen ersten optischen Elements 1 mit einer Bildwiedergabeeinheit (z.B. einem LCD-Panel, einem OLED oder microLED oder jeder anderen Displaytechnologie) oder mit einer Beleuchtungseinrichtung für eine transmissive Bildwiedergabeeinheit.The invention acquires particular importance in the use of a first
Dazu gibt
Vorteilhaft sind hier die permanent opaken Schichten OB an der Unterseite reflektierend, so dass dort auftreffendes Licht in die Hintergrundbeleuchtung BLU zurückgeworfen und dort recycelt wird, wie in der Zeichnung angedeutet. Das Licht der Hintergrundbeleuchtung BLU kann somit ausschließlich in die Bereiche B1 eindringen und erfährt dort im ersten Zustand des optischen Elements 1, wenn die Schichten AB opak sind, die erfindungsgemäße Beschränkung der Lichtrichtungen. Die Bildwiedergabeeinheit LCD wird dann nur von erfindungsgemäß gerichtetem Licht durchdrungen und ist nur aus einem entsprechend eingeschränkten Winkelbereich sichtbar, bis auf Streuverluste, etwa aufgrund des LCD-Panels selbst. Wird ein, zeichnerisch nicht dargestellter zweiter Zustand des optischen Elements 1 eingestellt, bei dem die Schichten AB transparent geschaltet sind, so würde ein breites Winkelspektrum an Licht die Bildwiedergabeeinheit LCD durchdringen und diese würde aus einem weiten Winkelbereich sichtbar sein.Here, the permanently opaque layers OB are advantageously reflective on the underside, so that light incident there is thrown back into the background lighting BLU and recycled there, as indicated in the drawing. The light from the background illumination BLU can thus penetrate exclusively into the regions B1 and there, in the first state of the
Bei den vorgenannten Verwendungsansätzen wird ein schaltbarer Sichtschutz für die Bildwiedergabeeinheit LCD erreicht: Im ersten Betriebszustand, bei dem nur die besagten Fälle a) für die aus dem optischen Element 1 ausfallenden Strahlen verbleiben, ist ein Sichtschutz-Effekt, je nach Ausgestaltung mit einer Top-Head-Verteilung, gegeben. Die Top-Head-Verteilung ist für einen Betrachter angenehmer als eine typische Lichtverteilung auf Basis eines Lamellenfilters, weil mit einem Lamellenfilter die Bewegungsfreiheit stark eingeschränkt ist: Schon wenige Zentimeter Kopfbewegung zur Seite sorgen für starke, sichtbare Helligkeitsabfälle (siehe auch
Weiterhin zeigt
Weiterhin umfasst die Erfindung noch ein Verfahren zur Herstellung eines ersten optischen Elements 1, das an Hand der Zeichnungen
- - Erzeugen mehrerer Basisblöcke BL, die in dieser Reichenfolge folgende miteinander verbundene Schichten beinhalten: eine Absorberschicht AB, eine transparente Schicht N2 mit der Brechzahl N2, eine opake und optional gleichzeitig reflektierende Schicht OB sowie eine transparente Schicht N1 mit der Brechzahl N1, (siehe
25a) , - - Stapeln mehrerer Basisblöcke BL übereinander und Verbinden dieser, beispielsweise durch Vulkanisieren oder Kleben, um einen Stapelblock ST zu erhalten, (siehe
25b) , - - Abschneiden von Scheiben SC mit der Schichtdicke D2 aus dem Stapelblock ST, bevorzugt senkrecht zur Flächenausdehnungsebene der einzelnen Schichten AB, (siehe
25c ), wobei alternativ zum senkrechten Schnitt auch ein Schnittwinkel von ca. 60° bis 120° in Frage kommen kann, - - Stapeln von Scheiben SC mit jeweils dazwischenliegenden transparenten Schichten N1 der Brechzahl N1 mit der Schichtdicke D1 und Verbinden dieser, beispielsweise durch Vulkanisieren oder Kleben, um einen Stapelblock SN zu erhalten, (siehe
25d ), sowie - - Abschneiden
von optischen Elementen 1 aus dem Stapelblock SN, bevorzugt senkrecht zur Flächenausdehnungsebene der einzelnen Scheiben SC, (siehe25e) .
Im Ergebnis liegen (erste) optische Elemente 1 vor, wie in
- - Creation of several basic blocks BL, which contain the following interconnected layers in this sequence: an absorber layer AB, a transparent layer N2 with the refractive index N2, an opaque and optionally simultaneously reflective layer OB and a transparent layer N1 with the refractive index N1, (see
25a) , - - Stacking several base blocks BL on top of each other and connecting them, for example by vulcanizing or gluing, to obtain a stacking block ST (see
25b) , - - Cutting off slices SC with the layer thickness D2 from the stacked block ST, preferably perpendicular to the surface extension plane of the individual layers AB, (see
25c ), whereby as an alternative to the vertical cut, a cutting angle of approx. 60° to 120° can also be considered, - - Stacking discs SC with transparent layers N1 of refractive index N1 with layer thickness D1 in between and connecting them, for example by vulcanizing or gluing, to obtain a stacked block SN (see
25d ), such as - - Cutting off
optical elements 1 from the stacking block SN, preferably perpendicular to the surface extension plane of the individual disks SC, (see25e) .
The result is (first)
Selbstredend sind auch andere Herstellungsverfahren für ein optisches Element 1 möglich.Of course, other production methods for an
Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst von einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Einschränkung der Lichtausbreitungsrichtungen flächigen Lichtes, zu welchem die
- - flächige Modulation des Lichtes mittels eines flächigen Apertur, welche mindestes erste transparente Bereiche C1 und zweite opake Bereiche C2 (beispielsweise mittels Schichten OB), die sich über die Fläche der Apertur in einer ein- oder zweidimensionalen periodischen Abfolge abwechseln, enthält,
- - brechzahlbasierte Aufspaltung des durch die transparenten Bereiche C1 propagierenden Lichtes in Strahlen, die innerhalb der Grenzwinkel der Totalreflexion an einer Brechzahlgrenze reflektiert und schließlich ausgekoppelt werden und in Strahlen, die oberhalb der Grenzwinkel der Totalreflexion die besagte Brechzahlgrenze durchdringen, weiter propagieren und hernach von einem Absorber (z.B. Schichten AB) absorbiert werden,
- - so dass das ausgekoppelte Licht gegenüber dem ursprünglichen flächigen Licht eingeschränkte Lichtausbreitungsrichtungen aufweist.
- - Areal modulation of the light by means of a planar aperture, which contains at least first transparent areas C1 and second opaque areas C2 (e.g. by means of layers OB), which alternate over the area of the aperture in a one- or two-dimensional periodic sequence,
- - Refractive index-based splitting of the light propagating through the transparent areas C1 into rays that are reflected within the critical angle of total reflection at a refractive index limit and are finally coupled out, and into rays that penetrate the said refractive index limit above the critical angle of total reflection, propagate further and then from an absorber (e.g. layers AB) are absorbed,
- - So that the decoupled light compared to the original planar light has limited directions of light propagation.
Die weiter oben stehenden Erläuterungen zum erfindungsgemäßen ersten optischen Element 1 in verschiedenen Ausgestaltungen sind hier sinngemäß anzuwenden, insbesondere zusammen mit den Zeichnungen
Die Erfindung umfasst auch noch ein zweites optisches Element 2, das aus einer ein- oder zweidimensionalen periodischen Abfolge von zwei transparenten komplementären Formen B1 und B2 mit jeweils den Brechzahlen N1 und N2 besteht, wobei die Formen optional auf einem flächigen Substrat S ausgebildet sind, und somit in zwei Richtungen jeweils eine Ebene bilden. Dabei kann die Brechzahl B2 vorteilhaft gleich eins sein, d.h. das Material in den Formen B2 ist beispielsweise Luft.
Dies ist in
Somit wird Licht, welches unter einer (schmalwinkligen) Vorzugsrichtung auf ein solches zweites optisches Element 2 trifft, ungehindert transmittiert wird (siehe rechter, senkrecht -also in Vorzugsrichtungeinfallender Strahl), während Licht, welches einen Winkel von mehr als 15° zur besagten Vorzugsrichtung aufweist (siehe schräger Lichtstrahl links), durch das zweite optische Element 2 auf Grund von Totalreflexion und/oder Fresnel-Reflexionen abgelenkt wird.
Auch hier werden die Ausbreitungsrichtungen des ausfallenden Lichtes beeinflusst.
Die weiter vorn stehenden Ausgestaltungen können analog angewendet werden und sollen daher an dieser Stelle nicht nochmals wiederholt werden.The invention also includes a second
this is in
Thus, light that hits such a second
Here, too, the propagation directions of the emerging light are influenced.
The configurations above can be applied analogously and should therefore not be repeated again at this point.
Es gelten hier sinngemäß die weiter oben angegebenen Ausgestaltungsvarianten und Mittel-Wirkungszusammenhänge, die hier aus Redundanzgründen nicht wiederholt werden sollen.The design variants and means-effect relationships specified above also apply here, which should not be repeated here for reasons of redundancy.
Schließlich umfasst die Erfindung noch ein drittes optisches Element 10, das flächig ausgedehnt ist, und dessen Prinzipskizze in
- - mindestens erste aus einem transparenten Material bestehende Bereiche E1 und zweite aus einem opaken Material bestehende Bereiche E2, die sich über die Fläche des dritten optischen
Elements 10 in einer ein- oder zweidimensionalen periodischen Abfolge abwechseln und die sich mindestens in ihrer Brechzahl unterscheiden, wobei die Brechzahl N1 der Bereiche E1 größer ist als die Brechzahl N2 der Bereiche E2, - - so dass an einer ersten Großfläche des dritten optischen
Elements 10 auf dieses auftreffende Licht aufgrund des opaken Materials der Bereiche E2 ausschließlich durch die Oberflächen der Bereiche E1 in dasdritte optische Element 10 einfällt, und dort je nach geometrischer Einfallrichtung, Polarisation und Brechzahlunterschied zwischen N1 und N2 entweder a) innerhalb eines Bereiches E1 totalreflektiert und hernach an der anderen Oberfläche des entsprechenden Bereiches E1 wieder ausgekoppelt wird, oder b) die Brechzahlgrenze von E1 zu E2 überwindet und in den angrenzenden Bereich E2 eindringt und dort aufgrund des opaken Materials der Bereiche E2 absorbiert wird, - - wodurch das an der an einer zweiten Großfläche des dritten optischen
Elements 10 aus diesem austretende Licht gegenüber dem an der ersten Großfläche auf das dritte optischeElement 10 auftreffende Licht in seinen Ausbreitungsrichtungen eingeschränkt ist.
- - At least first areas E1 made of a transparent material and second areas E2 made of an opaque material, which alternate over the surface of the third
optical element 10 in a one- or two-dimensional periodic sequence and which differ at least in their refractive index, the The refractive index N1 of the areas E1 is greater than the refractive index N2 of the areas E2, - - so that on a first large surface of the third
optical element 10, due to the opaque material of the areas E2, light impinging on this impinges exclusively through the surfaces of the areas E1 into the thirdoptical element 10, and there depending on the geometric direction of incidence, polarization and difference in refractive index between N1 and N2 either a) totally reflects within an area E1 and is then coupled out again at the other surface of the corresponding area E1, or b) overcomes the refractive index limit from E1 to E2 and penetrates into the adjoining area E2 and there due to the opaque material of the areas E2 is absorbed - whereby the light emerging from the third
optical element 10 on a second large surface thereof is restricted in its propagation directions compared to the light impinging on the thirdoptical element 10 on the first large surface.
Diese dritte optische Element 10 verbessert den Stand der Technik insbesondere dahingehend, dass erstens auch mit Lamellenfiltern ähnlichen dritten optischen Elementen eine Top-Head-Verteilung erreicht werden, da aufgrund der Totalreflexion mehr Nutzlicht in die gewünschten eingeschränkten Winkelbereiche transmittiert wird, als - wie im Stand der Technik üblich- ohne die Totalreflexion, und dass zweitens die Einschränkung der Winkelbereiche des das dritte optische Element 10 durchdringenden Lichtes deutlich stärker ist, weil nicht allein die opaken Lamellen für die Lichtrichtungseinschränkung sorgen, sondern auch der Brechzahlunterschied zwischen den Bereichen E1 und E2 dafür sorgt, dass in Bereiche E2 eindringende Strahlen stärker vom Lot weg gebrochen und somit einen längeren optischen Weg durch das absorbierende Material zurücklegen müssten, mithin also stärker -da auf einem längeren Weg- absorbiert werden, als ohne einen solchen Brechzahlunterschied.
Wie aus den Erläuterungen zu
Im einfachsten Fall würden dann alle Bereiche E1 und E2 eines dritten optischen Elements 10 aus dem gleichen Material bestehen. Zusätzlich wären die Bereiche E1 aber für eine Brechzahlerhöhung mit transparenten Partikeln und die Bereiche E2 für die Opazität, etwa mit opaken Nano- oder Mikropartikeln, dotiert.This third
As from the explanations to
In the simplest case, all areas E1 and E2 of a third
Dieses dritte optische Element 10 kann vorteilhaft an einer der Großflächen, bevorzugt an der unteren Großfläche, eine Verspiegelung enthalten, wobei es sich dabei entweder um eine winkelabhängige Verspiegelung der gesamten Großfläche oder um eine Vollverspiegelung an den Oberflächen der Bereiche E2 handelt.This third
Ein vorbeschriebenes drittes optisches Element 10 kann vorteilhaft in eine Beleuchtungseinrichtung für eine transmissive Bildwiedergabeeinheit, wie etwa ein LCD-Panel, integriert werden. Diese Beleuchtungseinrichtung kann dann permanent als gerichtete Hintergrundbeleuchtung wirken und beispielsweise in Ausgestaltungen gemäß der
Schließlich umfasst die Erfindung außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines dritten optischen Elements 10, umfassend die folgenden Schritte:
- - abwechselndes Stapeln von ersten, aus einem transparenten Material bestehenden Schichten E1 mit einer Brechzahl N1, und zweiten, aus einem opaken Material bestehenden Schichten E2 mit einer Brechzahl N2, wobei N1 größer N2 gilt,
- - Verbinden dieser Schichten E1 und E2 miteinander, beispielsweise durch Vulkanisieren oder Kleben,
- - Abschneiden von dritten optischen Elementen 10 aus dem Verbund der Schichten E1 und E2, bevorzugt senkrecht (oder in einem definierten Winkel) zur Flächenausdehnungsebene der einzelnen Scheiben Schichten E1.
- - alternating stacking of first layers E1 consisting of a transparent material with a refractive index N1, and second layers E2 consisting of an opaque material with a refractive index N2, where N1 is greater than N2,
- - Connecting these layers E1 and E2 to each other, for example by vulcanizing or gluing,
- - Cutting off third
optical elements 10 from the composite of layers E1 and E2, preferably perpendicular (or at a defined angle) to the surface extension plane of the individual panes of layers E1.
Einige der weiter oben für das erste optische Element 1 beschriebenen Variationen können auch auf das zweite optische Element 2 und das dritte optische Element 10 angewendet werden.Some of the variations described above for the first
Die vorstehend beschriebenen optischen Elemente lösen die gestellte Aufgabe: Es wurden optische Elemente beschrieben, welche einfallendes Licht in seinen Ausbreitungsrichtungen definiert beeinflussen und welche optional zwischen mindestens zwei Betriebszuständen umschalten können. Jedes optische Element ist preiswert umsetzbar und insbesondere mit verschiedenartigen Bildschirmtypen universell verwendbar, um eine Umschaltung zwischen einem Sichtschutz- und einem freien Betrachtungsmodus zu ermöglichen, wobei die Auflösung eines solchen Bildschirms im Wesentlichen nicht oder nur vernachlässigbar herabgesetzt wird. Ferner bieten die optischen Elemente die Möglichkeit, eine Top-Head-Lichtverteilung zu erzielen.The optical elements described above solve the task: optical elements have been described which influence the propagation directions of incident light in a defined manner and which can optionally switch between at least two operating states. Each optical element can be implemented inexpensively and can be universally used in particular with different types of screens in order to enable switching between a privacy protection mode and a free viewing mode, with the resolution of such a screen being essentially not reduced or only negligibly reduced. Furthermore, the optical elements offer the possibility of achieving a top-head light distribution.
Die Vorteile der Erfindung sind vielseitig. So werden die genannten Wirkungsweisen mit einem einzigen optischen Element erzeugt, welches nicht notwendigerweise über Oberflächenstrukturierungen verfügen muss. Ferner können die Bereiche B1 und B2 des optischen Elements in Schutzmaterial eingebettet werden, z.B. in das Material der Bereiche B1. Überdies wird die sehr bevorzugte Top-Head-Verteilung beim ausfallenden Licht erreicht und in der theoretischen Simulation wird ein beliebig hoher Privacy-Kontrast erzielt. Im Falle der Anwendung eines erfindungsgemäßen optischen Elements in einer Hintergrundbeleuchtung für ein LCD-Panel wird eine hohe Beleuchtungsdichte erzielt. Außerdem ist mit nur einem optischen Element die Lichtausbreitungsbeschränkung in zwei Ebenen, z.B. gleichzeitig links/rechts und oben/unten, möglich.The advantages of the invention are manifold. In this way, the modes of action mentioned are generated with a single optical element, which does not necessarily have to have surface structures. Furthermore, the areas B1 and B2 of the optical element can be embedded in protective material, for example in the material of the areas B1. In addition, the very preferred top-head distribution is achieved when the light fails, and in the theoretical simulation an arbitrarily high privacy contrast is achieved. If an optical element according to the invention is used in a backlight for an LCD panel, a high luminance is achieved. In addition, with just one optical element, light propagation can be restricted in two levels, e.g. simultaneously left/right and up/down.
Die vorangehend beschriebene Erfindung kann im Zusammenspiel mit einer Bildwiedergabeeinrichtung vorteilhaft überall da angewendet werden, wo vertrauliche Daten angezeigt und/oder eingegeben werden, wie etwa bei der PIN-Eingabe oder zur Datenanzeige an Geldautomaten oder Zahlungsterminals oder zur Passworteingabe oder beim Lesen von Emails auf mobilen Geräten. Die Erfindung kann auch im PKW angewendet werden, etwa wenn der Fahrer wahlweise bestimmte Bildinhalte des Beifahrers, wie etwa Unterhaltungsprogramme, nicht sehen darf. Ferner kann das erfindungsgemäße optische Element für noch andere technische und kommerzielle Zwecke eingesetzt werden, etwa für die Lichtausrichtung einer Dunkelfeldbeleuchtung für Mikroskope, und ganz allgemein zur Lichtformung für Beleuchtungen wie etwa bei Scheinwerfern sowie in der Messtechnik.The invention described above can be advantageously used in conjunction with an image display device wherever confidential data is displayed and/or entered, such as when entering a PIN or for data display at ATMs or payment terminals or for entering passwords or when reading emails on mobile devices Devices. The invention can also be used in passenger cars, for example when the driver is not allowed to see certain image content of the passenger, such as entertainment programs. Furthermore, the optical element according to the invention can be used for other technical and commercial purposes, such as for the light alignment of a dark field illumination for microscopes, and more generally for light shaping for illumination such as headlights and in metrology.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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