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公開番号2022138154
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-09-22
出願番号2022036236
出願日2022-03-09
発明の名称少なくとも2つの動作モードを有するディスプレイ用の照明装置
出願人ジオプティカ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング,SIOPTICA GMBH
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類F21S 2/00 20160101AFI20220914BHJP(照明)
要約【課題】あらかじめ定めることのできる角度領域からのイメージ内容の定められた観察を可能にする、照明装置及びディスプレイスクリーンを提供する。
【解決手段】ディスプレイスクリーン1のための照明装置1aに関し、照明装置が少なくとも部分的に分離された角度領域W1とW2を、2つそれぞれ又は同時に2つ照明するために、少なくとも2つの動作モードにおいて、及び/又は、少なくとも1つの動作モードにおいて、動作することができる。照明装置は平面的に広がったバックライト2を有し、バックライトが第1の選択においては光を制限された角度領域W2内へ放射する。照明装置はバックライトの前に位置する、プレート形状の光ガイド3を有し、光ガイドの縁の少なくとも一方に横向きに配置された光源4を有し、光源から光ガイド内へ入射して、アウトカップリング要素によって光ガイドから分離された光が制限された角度領域W1内へ放射される。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項1】
ディスプレイスクリーン(1)のための照明装置(1a)であって、少なくとも部分的に分離された角度領域W1とW2を、それぞれ(B1、B2)又は両方同時に(B3)照明するために、少なくとも2つの動作モードB1とB2において、及び/又は、少なくとも1つの動作モード(B3)において、動作することができ、
-平面的に広がったバックライト(2)であって、前記バックライトが第1の選択においては光を制限された角度領域W2内へ、かつ第2の選択においては光を制限された角度領域W2a内へ放射するバックライト(2)と、
-観察方向から見てバックライト(2)の前に位置する、プレート形状の光ガイド(3)であって、前記光ガイドが大面積の少なくとも1つの上及び/又はその体積の内部にアウトカップリング要素(6)を有し、光ガイド(3)がバックライト(2)から放出される光について、少なくとも70%透過する光ガイド(3)と、
-光ガイド(3)の縁の少なくとも一方に横向きに配置された光源(4)と、
を有し、
-アウトカップリング要素(6)が、面積あたりのその数とその広がりにおいて次のように、すなわち光ガイド(3)がその面積の少なくとも50%上で、その大面積を通る光の最大25%、好ましくは最大10%を10度より多く散乱させるように、選択されており、それによって少なくとも動作モードB2においてバックライト(2)から制限された角度領域(W2)又は(W2a)内へ放射された光は、光ガイド(3)を通過する際に、前記角度領域(W2)又は(W2a)の最大でわずかに外部で散乱され、
-さらに、大面積の少なくとも1つ上及び/又は光ガイド(3)の体積の内部のアウトカップリング要素(6)の分配が次のように、すなわち光源(4)から光ガイド(3)内へ入射して、アウトカップリング要素(6)によって光ガイド(3)から分離された光が、制限された角度領域W1a内へ放射されるように、定められており、かつ光ガイド(3)から分離された光量の少なくとも50%が、バックライト(2)から離れる方向に分離され、
-第1の選択において、制限された角度領域W1aが、前記制限された角度領域W1に相当し、第2の選択において、光ガイド(3)から制限された角度領域W1a内へ分離された光が、観察方向から見てプレート形状の光ガイド(3)の前に位置する1つ又は複数の光学的な層(5b)によって、最終的に制限された角度領域W1内へ放射されるように、結像され、かつ第2の選択において、さらに、前記1つ又は複数の光学的な層(5b)が、バックライト(2)に由来する光を、最終的に制限された角度領域W2内へ放射されるように、偏向し、
-最終的に、
i.動作モードB1(実装されている限り)において、光源(4)がオンにされ、バックライト(2)がオフにされており、
ii.動作モードB2(実装されている限り)において、バックライト(2)がオンにされて、光源(4)はオフにされており、
iii.動作モードB3(実装されている限り)においては、光源(4)もバックライト(2)もオンにされている、照明装置。
続きを表示(約 2,000 文字)【請求項2】
アウトカップリング要素(6)がマイクロレンズ及び/又はマイクロプリズム及び/又は回折構造及び/又はホログラム及び/又は3次元の構造要素及び/又は散乱要素からなる、ことを特徴とする請求項1に記載の照明装置(1a)。
【請求項3】
光ガイド(3)の体積の内部に形成されたアウトカップリング要素を有する、請求項1に記載の照明装置(1a)であって、アウトカップリング要素が中空室又は屈折率差として形成されており、それが好ましくはマイクロレンズ、マイクロプリズム又は回折構造の外側形状を有している、ことを特徴とする照明装置(1a)。
【請求項4】
バックライト(2)が、
-平面的な放射器、好ましくは側方又は背側に配置された光源を備えた光ガイド、
-選択的に、平面的な放射器内に統合され、及び/又はその前に配置された、少なくとも1つの光コリメータ、
からなる、ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の照明装置(1a)。
【請求項5】
動作モードB1のために、あらかじめ定められた限界角度σ、γにしたがって、光ガイド(3)から角度βで出射する、分離された光が、光ガイド(3)の表面に対して垂直に測定して、10°<γ<80°及び10°<σ<80°、好ましくはγ=σ=20°として、条件80°>β>γ及び/又は-80°<β<-σを満たす角度領域内の光ガイド(3)の表面の各点において、かつ2つの優先方向の少なくとも1つにおいて、光ガイド(3)の表面のこの種の点から任意の方向に最大の光密度で出射する光が有する光密度の最大80%、特に好ましくは最大50%を有する、ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の照明装置(1a)。
【請求項6】
請求項1から5のいずれか1項に記載の照明装置(1a)と観察方向から見てその前に配置されているディスプレイスクリーン(1)とからなる配置において、
ディスプレイスクリーン(1)が、ディスプレイスクリーン上にイメージ内容を定められたように表示するための電子的な駆動を含めて、少なくとも1つの透過性のディスプレイスクリーン、好ましくはLCDパネルを有している、ことを特徴とする配置。
【請求項7】
ディスプレイスクリーン(1)が、少なくともデュアルビューモードで動作することができ、前記デュアルビューモードが、2つの異なる、少なくとも部分的に分離された角度領域R1とR2から2つの異なるイメージ(L、R)を同時又は時間的にシーケンシャルに観察することを許す、ことを特徴とする請求項6に記載の配置。
【請求項8】
少なくとも部分的に分離された異なる角度領域R1とR2から2つの異なるイメージを同時に観察することを許す、デュアルビューモードが、ディスプレイスクリーン(1)の前又は後ろにプリズムラスター及び/又はレンズラスター及び/又は透明-不透明のパターンを有するバリアスクリーンが周期(P)で配置されていることにより、さらにディスプレイスクリーン(1)上に2つの周期的に互いに入れ子にされたイメージ内容(L、R)を表示する場合に、その際に入れ子にされた2つのイメージ内容(L、R)をディスプレイスクリーン(1)上に表示する場合に、前記周期(P)と最大3パーセントの許容誤差までで一致し、イメージ内容(L、R)がそれぞれ主として角度領域(R1、R2)から知覚することができ、照明装置が動作モードB3において作動し、かつそれぞれ好ましくは値領域R1つW1もしくはR2とW2が著しく重なり合うことによって、実現されている、ことを特徴とする請求項7に記載の配置。
【請求項9】
観察方向から見てディスプレイスクリーン(1)の前又は後ろに配置されている、平面的に広がった、セクション(7a、7b)を備えたコンポーネント(7)が、ローカルな調光によってイメージの黒-白-コントラストを改良するために、配置されており、前記セクションが入射した光をそれぞれ最小値と最大値の間で選択可能な透過度で透過する、ことを特徴とする請求項7又は8に記載の配置。
【請求項10】
平面的に広がったコンポーネント(7)が、リアルに選択されたセクション(7b)上で、周期(P)を有するバリアスクリーンの透明-不透明のパターンを表示し、かつそれに対して相補的に選択されたセクション(7a)上ではそれぞれ選択可能又は最大の透過度を実現し、かつ
入れ子にされたイメージ内容(L、R)の周期(PB)は、ディスプレイスクリーン(1)上に表示する場合に、最大3パーセントの許容誤差までで前記周期(P)と一致するので、前記イメージ内容(L、R)がそれぞれ主として異なる角度領域(R1、R2)から知覚できる、ことを特徴とする請求項9に記載の配置。
(【請求項11】以降は省略されています)

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
近年、LCDにおいて視野角を広げるための大きな改革がなされている。もちろん、このディスプレイのきわめて大きい視認領域が欠点となり得る状況が、しばしば生じる。銀行データ又は他の個人的情報及びセンシティブなデータのような情報もノートブック及びタブレットPCのようなモバイル機器上で提供可能であることが多くなっている。それに応じて人々は、これらのセンシティブなデータを誰が見ることを許されるのかについてのコントロールを必要とする;それらは、自らのディスプレイ上で情報を、たとえば休暇の写真を見る場合あるいは宣伝目的のためにも、他人と分かち合うために、広い視野角で選択することができなければならない。他方で、イメージ情報を秘密裏に取り扱おうとする場合には、人は小さい視野角を必要とする。
同様な問題設定は、車両建造においても生じる:そこではドライバーは、エンジンがかかっている場合には、たとえばデジタルのエンターテインメントプログラムのようなイメージ内容によって気をそらされてはならず、しかし同乗者は走行の間もそれを楽しみたいと思う。したがってしかるべき表示モードの間で切り替えることができるディスプレイスクリーンが必要とされる。
続きを表示(約 2,000 文字)【背景技術】
【0002】
マイクロ薄板に基づく付加箔がすでに、モバイルディスプレイ用に、その可視的なデータ保護を達成するために使用されている。もちろんこの箔は、切り替え可能ではなく、それらは常にまず手で載置して、その後また除去しなければならない。また、それらは、必要とされない時は、ディスプレイとは別に持ち歩かなければならない。この種の薄板箔を使用することの本質的な欠点は、さらに、光損失と結びついていることである。
【0003】
米国特許第6765550(B2)号明細書は、マイクロ薄板によるこの種の覗き見防止を記述している。ここでは、最大の欠点は、フィルタの機械的な除去もしくは機械的な取りつけと、保護されたモードにおける光損失である。
【0004】
米国特許出願公開第5993940(A)号明細書には、箔の使用が記述されており、その箔は、プライバシーモードを得るために、その表面上に均一に配置された小さいプリズム細片を有している。開発と形成は、きわめて煩雑である。
【0005】
国際公開第2012/033583(A1)号においては、いわゆる「クロモニック」層の間で液晶の駆動を用いて自由な視野と制限された視野の間で切り替えが行われる。その場合に光損失が生じ、かつ手間はきわめて高い。
【0006】
米国特許出願公開第2012/0235891(A1)号明細書は、ディスプレイスクリーン内のきわめて複雑なバックライトを記述している。そこでは、図1と15に示すように、複数の光ガイドが使用されるだけでなく、たとえば、後方の照明からの光を、前方の照明へのルート上で変形させる、マイクロレンズ素子40とプリズム構造50のような、他の複雑な光学素子も使用される。これは、実現が高価かつ複雑であって、同様に光損失とも結びついている。米国特許出願公開第2012/0235891(A1)号明細書の図17に示す変形例によれば、2つの光源4Rと18が、狭い照明角度を有する光を形成し、その場合に光は後方の光源18からまず、より大きい照明角度を有する光へ、複雑に変換される。この複雑な変換は、-ずっと上ですでに記録してあるように-著しく輝度を減少させるものである。
【0007】
特開第2007-155783(A)号公報によれば、計算と形成が複雑な特殊な光学表面19が利用され、その表面が後に光をそれぞれ光入射角度に応じて種々の狭い領域又は広い領域へ偏向させる。この構造は、フレネルレンズに似ている。さらに、光を望まない方向へ偏向させる、障害側面が存在する。したがって、実際に有意義な光分配が達成できるかどうかは、明らかではない。
【0008】
米国特許出願公開第2013/0308185(A1)号明細書には、段付きで形成された特殊な光ガイドが記述されており、それが、大表面上で光を、それがそれぞれどの方向で縁から照明されるか、に応じて種々の方向へ放射する。したがって透過性のイメージ再生装置、たとえばLCディスプレイと協働して、自由な視野モードと制限されたそれとの間で切り替え可能なディスプレイスクリーンを形成することができる。その場合の欠点は、左/右又は上/下のためだけの制限された視認効果は発生させることはできるが、たとえば所定の計数プロセスのために必要とされるような、左/右/上/下のために同時に発生させることができないことである。さらに、制限された視野モードにおいても、ブロックされた覗き方向から常にまだ在留光を見ることができる。
【0009】
本出願人の国際公開第2015/121398(A1)号は、2つの動作モードを有するディスプレイスクリーンを記述しており、それにおいて動作モードを切り替えるために必要な散乱粒子がしかるべき光ガイドの体積内に存在している。しかし、そこで選択されている重合体からなる散乱粒子は、通常、2つの大面積からの光が分離される欠点を有しており、それによってたとえば有用光の半分が誤った方向に、すなわちバックライトへ、放射されて、そこで構造に基づいて充分な範囲においてリサイクルできない。さらに、光ガイドの体積内へ分配された、重合体からなる散乱粒子は、場合によっては、特に濃度が高い場合に、散乱効果をもたらし、それが保護された動作モードにおける視野保護効果を減少させる。
【0010】
上述した方法と配置に共通して、通常、欠点があって、ベースディスプレイスクリーンの輝度を低下させ、かつ/又はモードの切り替えに複雑かつ高価な光学素子を必要とし、かつ/又はデュアル-ビューモードを可能とせず、かつ/又は白黒コントラストに限定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
(【0011】以降は省略されています)

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