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Title:
DISPLAY DEVICE, IN PARTICULAR FOR A VEHICLE, FOR DISPLAYING INFORMATION, WITH ASYMMETRICAL BACKLIGHTING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/057551
Kind Code:
A1
Abstract:
The display device, which is suitable in particular for a vehicle, is provided with: - a display (12), which has a front side with a display surface for displaying information such as a graphical representation, alphanumeric characters or characters in general, and a rear side facing away from the front side; and - a backlighting unit (20) for backlighting the display (12). The backlighting unit (20) comprises a light guide plate (22), which has: - a light exit side facing the rear side of the display (12); - a rear side facing away from the light exit side; - an edge side, which connects the light exit side and the rear side and has a plurality of side portions; and - a plurality of light sources (24), which are disposed along at least one of the side portions and introduce light into the light guide plate (22) through said side portion. The light guide plate (22) has a light outcoupling structure for reducing the intensity and/or the proportion of light exiting from the light exit side of the light guide plate (22) into a predefined viewing solid angle range, which lies laterally above the display surface of the display (12) and which has an optical axis, in order to reduce the visibility of information on the display surface of the display (12) when the display surface is observed from the viewing solid angle range.

Inventors:
SÁNCHEZ CASTILLO ALBERTO (DE)
EBBERT GREGOR (DE)
Application Number:
PCT/EP2022/077782
Publication Date:
April 13, 2023
Filing Date:
October 06, 2022
Export Citation:
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Assignee:
BEHR HELLA THERMOCONTROL GMBH (DE)
International Classes:
F21V8/00
Domestic Patent References:
WO2022002367A12022-01-06
Foreign References:
JP2017069106A2017-04-06
US20210149234A12021-05-20
KR20180028624A2018-03-19
US20170339398A12017-11-23
DE102021126025A2021-10-07
DE102022114165A2022-06-03
US20080165308A12008-07-10
JP2017069106A2017-04-06
JP2009110765A2009-05-21
US20120092891A12012-04-19
DE102021126024A2021-10-07
DE102022114155A2022-06-03
DE102022114153A2022-06-03
Attorney, Agent or Firm:
DOMPATENT VON KREISLER SELTING WERNER - PARTNERSCHAFT VON PATENTANWÄLTEN UND RECHTSANWÄLTEN MBB (DE)
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Claims:
ANSPRÜCHE Anzeigevorrichtung insbesondere für ein Fahrzeug, mit einem Display (12), das eine Vorderseite mit einer Anzeigefläche zur Anzeige von Information wie z.B. grafischer Darstellung, alphanummerischer Zeichen oder allgemein Schriftzeichen und eine der Vorderseite abgewandte Rückseite aufweist, wobei die Anzeigefläche einen oberen Randbereich, einen diesem gegenüberliegenden unteren Randbereich und zwei zwischen dem oberen und dem unteren Randbereich angeordnete, einander gegenüberliegende Seitenrandbereiche aufweist, und einer Hinterleuchtungseinheit (20) zur Hinterleuchtung des Displays (12), wobei die Hinterleuchtungseinheit (20) eine Lichtleiterplatte (22) mit einer der Rückseite des Displays (12) zugewandten Lichtaustrittsseite und einer dieser abgewandten Rückseite sowie mit einer diese beiden Seiten verbindenden, mehrere Seitenabschnitte aufweisenden Randseite und mehrere Lichtquellen (24) aufweist, die längs mindestens eines der Seitenabschnitte angeordnet sind und durch diesen Seitenabschnitt Licht in die Lichtleiterplatte (22) einbringen, und wobei die Lichtleiterplatte (22) eine Lichtauskoppelstruktur zur Reduktion der Intensität und/oder des Anteils von aus der Lichtaustrittsseite der Lichtleiterplatte (22) austretendem Licht in einen vorgegebenen, sich über einen der Randbereiche bzw. Seitenrandbereiche der Anzeigefläche des Displays (12) schräg nach oben erstreckenden, eine optische Achse aufweisenden Blickraumwinkelbereich zwecks Reduktion der Sichtbarkeit von Information auf der Anzeigefläche des Displays (12) bei Betrachtung der Anzeigefläche ausgehend von einer Position in dem Blickraumwinkelbereich aufweist. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Blickraumwinkelbereich oberhalb und seitlich desjenigen oder derjenigen Randabschnitte der Anzeigefläche des Displays (12) liegt, der oder die parallel zu dem oder den Seitenabschnitte der Lichtleiterplatte (22) ver- laufen, entlang dem oder entlang denen die Lichtquellen (24) angeordnet sind. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine zwischen der Lichtaustrittsseite der Lichtleiterplatte (22) und der Rückseite des Displays (12) angeordneten Lichtkonzentrationsschicht zur Konzentration von Licht in Richtung auf Bereiche, die außerhalb des vorgegebenen Blickraumwinkelbereichs liegen, und/oder zur Verstärkung der Reduktion der Lichtintensität und/oder des Anteils von aus der Lichtleiterplatte (22) austretendem Licht in Richtung zu dem vorgegebenen Blickraum winkel bereich. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtkonzentrationsschicht einen Light Control Film zur Erzeugung einer zu einer ovalähnlichen Einengung des Abstrahlwinkelbereichs führenden Kol- limation von aus der Lichtaustrittsseite der Lichtleiterplatte (22) austretendem Licht, wobei der eingeengte Abstrahlwinkelbereich durch eine Hauptachse der ovalähnlichen Einengung und eine zu der Hauptachse rechtwinklig verlaufende Nebenachse der ovalähnlichen Einengung definiert ist, die beide parallel zur Lichtaustrittsfläche der Lichtleiterplatte (22) verlaufen, und dass die Lichtkonzentrationsschicht relativ zur Lichtleiterplatte (22) verdreht angeordnet ist und bei Betrachtung der Anzeigefläche des Displays (17) in einer zur Anzeigefläche senkrecht verlaufenden Blickrichtung die Hauptachse der ovalähnlichen Einengung des Abstrahlwinkelbereichs mit der Projektion der optischen Achse des Blickraumwinkelbereichs einen spitzen Winkel <P bildet. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtauskoppelstruktur Aussparungen und/oder Vorsprünge wie z.B. Prismen aufweist, die von einer rotationssymmetrischen oder symmetrischen Ausbildung abweichen oder anderweitig asymmetrisch ausgebildet sind. Anzeigevorrichtung insbesondere für ein Fahrzeug, mit einem Display (12), das eine Vorderseite mit einer Anzeigefläche zur Anzeige von Information wie z.B. grafischer Darstellung, alphanummerischer Zeichen oder allgemein Schriftzeichen und eine der Vorderseite abgewandte Rückseite aufweist, wobei die Anzeigefläche einen oberen Randbereich, einen diesem gegenüberliegenden unteren Randbereich und zwei zwischen dem oberen und dem unteren Randbereich angeordnete, einander gegenüberliegende Seitenrandbereiche aufweist, einer Hinterleuchtungseinheit (20) zur Hinterleuchtung des Displays (12), wobei die Hinterleuchtungseinheit (20) eine Lichtleiterplatte (22) mit einer der Rückseite des Displays (12) zugewandten Lichtaustrittsseite und einer dieser abgewandten Rückseite sowie mit einer diese beiden Seiten verbindenden, mehrere Seitenabschnitte aufweisende Randseite und mehrere Lichtquellen (24) aufweist, die längs mindestens eines der Seitenabschnitte angeordnet sind und durch diesen Seitenabschnitt oder diese Seitenabschnitte Licht in die Lichtleiterplatte (22) einbringen, und einer zwischen der Lichtaustrittsseite der Lichtleiterplatte (22) und der Rückseite des Displays (12) angeordneten Lichtkonzentrationsschicht zur Konzentration von Licht in Richtung auf Bereiche, die außerhalb eines vorgegebenen Blickraumwinkelbereichs liegen, und/oder zur Verstärkung der Reduktion der Lichtintensität und/oder des Anteils von aus der Lichtleiterplatte (22) austretendem Licht bei Betrachtung der Anzeigefläche ausgehend von einer Position in dem Blickraumwinkelbereich. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtkonzentrationsschicht einen Light Control Film zur Erzeugung einer zu einer ovalähnlichen Einengung des Abstrahlwinkelbereichs führenden Kol- limation von aus der Lichtaustrittsseite der Lichtleiterplatte (22) austretendem Licht, wobei der eingeengte Abstrahlwinkelbereich durch eine Hauptachse der ovalähnlichen Einengung und eine zu der Hauptachse rechtwinklig verlaufende Nebenachse der ovalähnlichen Einengung definiert ist, die

- 17 - beide parallel zur Lichtaustrittsfläche der Lichtleiterplatte (22) verlaufen, und dass die Lichtkonzentrationsschicht relativ zur Lichtleiterplatte (22) verdreht angeordnet ist und bei Betrachtung der Anzeigefläche des Displays (17) in einer zur Anzeigefläche senkrecht verlaufenden Blickrichtung die Hauptachse der ovalähnlichen Einengung des Abstrahlwinkelbereichs mit der Projektion der optischen Achse des Blickraumwinkelbereichs einen spitzen Winkel <P bildet. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hinterleuchtungseinheit (20) einen Reflektor (21) aufweist, der an der oder in der Rückseite der Lichtleiterplatte (22) ausgebildet oder der Rückseite der Lichtleiterplatte (22) gegenüberliegend und mit Abstand zu dieser angeordnet ist.

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Description:
Anzeigevorrichtung, insbesondere für ein Fahrzeug, zum Anzeigen von Information mit asymmetrischer Hinterleuchtung

Die vorliegende PCT-Anmeldung nimmt die Prioritäten der nationalen deutschen Patentanmeldungen 10 2021 126 025.6 vom 7. Oktober 2021 und 10 2022 114 165.9 vom 3. Juni 2022 in Anspruch, deren Inhalte hiermit durch Bezugnahme zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gehören.

Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung insbesondere für ein Fahrzeug zum Anzeigen von Information entweder in einem Privat-Modus oder in einem Teilungs-Modus.

In den letzten Jahren hat sich die Anzahl von Anzeigenvorrichtungen und deren Größe im Fahrzeug stetig vermehrt. Moderne Konzepte beinhalten Anzeigevorrichtungen, die sich über die gesamte Breite der Instrumententafel erstrecken. Auch sind Designvorschläge bekannt, bei denen sowohl auf der Fahrerseite als auch auf der Beifahrerseite separate Anzeigevorrichtungen angeordnet sind.

Aus Sicherheitsgründen sollte der Fahrer eines Fahrzeugs nicht durch solche Information abgelenkt werden können, die auf einer dem Beifahrer zugeordneten Anzeigevorrichtung bzw. in einem Bereich einer Anzeigevorrichtung angezeigt wird, die dem Beifahrer zugeordnet ist.

In US-A-2008/0165308 ist beispielhaft beschrieben, dass das Licht aus einer kantenbeleuchteten Lichtleiterplatte einer Hinterleuchtungseinheit (Edge-Lit Backlight Unit) schräg gerichtet austritt, was bei dem in dieser Druckschrift beschriebenen Display durch zusätzliche, optisch wirkende Filme korrigiert wird, so dass das Hinterleuchtungslicht, wenn es auf die Rückseite des Displays auftrifft, im Wesentlichen senkrecht gerichtet und die Lichtverteilung insgesamt symmetrisch ist.

In JP-A-2017-069106 und JP-A-2009-110765 sowie in US-A-2012/0092891 sind weitere Beispiele für Anzeigevorrichtungen beschrieben. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anzeigevorrichtung insbesondere für ein Fahrzeug zu schaffen, mit der es möglich ist, die Sichtbarkeit von angezeigter Information bei Betrachtung der Anzeigevorrichtung oder eines Bereichs der Anzeigevorrichtung von der Seite, insbesondere von der Fahrerseite, wahlweise minimieren zu können.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung gemäß einer ersten Variante eine Anzeigevorrichtung insbesondere für ein Fahrzeug vorgeschlagen, die versehen ist mit einem Display, das eine Vorderseite mit einer Anzeigefläche zur Anzeige von Information wie z.B. grafischer Darstellung, alphanummerischer Zeichen oder allgemein Schriftzeichen und eine der Vorderseite abgewandte Rückseite aufweist, wobei die Anzeigefläche einen oberen Randbereich, einen diesem gegenüberliegenden unteren Randbereich und zwei zwischen dem oberen und dem unteren Randbereich angeordnete, einander gegenüberliegende Seitenrandbereiche aufweist, und einer Hinterleuchtungseinheit zur Hinterleuchtung des Displays, wobei die Hinterleuchtungseinheit eine Lichtleiterplatte mit einer der Rückseite des Displays zugewandten Lichtaustrittsseite und einer dieser abgewandten Rückseite sowie mit einer diese beiden Seiten verbindenden, mehrere Seitenabschnitte aufweisenden Randseite und mehrere Lichtquellen aufweist, die längs mindestens eines der Seitenabschnitte angeordnet sind und durch diesen Seitenabschnitt Licht in die Lichtleiterplatte einbringen, und wobei die Lichtleiterplatte eine Lichtauskoppelstruktur zur Reduktion der Intensität und/oder des Anteils von aus der Lichtaustrittsseite der Lichtleiterplatte austretendem Licht in einen vorgegebenen, sich über einen der Randbereiche bzw. Seitenrandbereiche der Anzeigefläche des Displays schräg nach oben erstreckenden, eine optische Achse aufweisenden Blickraumwinkelbereich zwecks Reduktion der Sichtbarkeit von Information auf der Anzeigefläche des Displays bei Betrachtung der Anzeigefläche ausgehend von einer Position in dem Blickraumwinkelbereich aufweist. Nach dem erfindungsgemäßen Konzept gemäß dieser ersten Variante ist zur Hinterleuchtung des optoelektronischen Displays eine Hinterleuchtungseinheit vorgesehen, bei der das Licht aus der der Rückseite des Displays zugewandten Lichtaustrittsseite einer Lichtleiterplatte austritt, in die seitlich Licht mehrerer Lichtquellen eingespeist wird (sogenanntes Edge-Lit-System). Die Lichtleiterplatte weist typischerweise eine rechteckige Lichtaustrittsseite auf und umfasst dementsprechend rechtwinklig zueinander verlaufende benachbarte Seitenabschnitte. Entlang eines dieser Seitenabschnitte oder entlang der beiden Seitenabschnitte eines Paares von rechtwinklig zueinander verlaufenden Seitenabschnitte befinden sich die Lichtquellen. Die Anzeigefläche des Displays weist typischerweise einen oberen Randabschnitt, einen diesem gegenüberliegenden unteren Randabschnitt sowie zwei einander gegenüberliegende Seitenrandabschnitte auf, wobei diese Seitenrandabschnitte typischerweise parallel zu den Seitenabschnitten der Lichtleiterplatte verlaufen. Das Licht verlässt die Lichtaustrittsseite der Lichtleiterplatte dergestalt asymmetrisch, dass zu dem Bereich der Lichtleiterplatte hin, der den Lichtquellen abgewandt ist, mehr Licht austritt als in die sich seitlich und oberhalb der übrigen Lichtaustrittsseiten befindenden Bereiche. Hierzu kann die Lichtleiterplatte zusätzlich mit einer entsprechenden Lichtauskoppelstruktur versehen sein. Bei Betrachtung der Anzeigefläche des Displays in Blickrichtungen, die verschieden sind von derjenigen Richtung, in der aus der Lichtaustrittsseite der Lichtleiterplatte aufgrund der seitlichen Einspeisung von Licht mehr Licht als seitlich der anderen Seitenrandabschnitte der Lichtleiterplatte austritt, ist demnach die Sichtbarkeit von Information eingeschränkt, wodurch also die Betrachtung von Information auf der Anzeigefläche des Displays für einen direkt senkrecht auf das Display blickenden Betrachter weitaus höher ist als für einen von der besagten Seite aus auf das Display blickenden Betrachter. Insoweit weist also die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung eine Privat-Modus-Funktionalität auf.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung liegt der Blickraumwinkelbereich oberhalb und seitlich desjenigen oder derjenigen Randbereiche bzw. Seitenrandbereiche der Anzeigefläche des Displays, der oder die parallel zu dem oder den Seitenabschnitte der Lichtleiterplatte verlaufen, entlang dem oder entlang denen die Lichtquellen angeordnet sind. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann die Lichtleiterplatte, die an ihrer Rückseite interne oder externe Reflektionsstrukturen aufweist, zusätzlich noch mit einem (weiteren) Reflektor an ihrer Rückseite versehen sein, der entweder direkt an der Rückseite oder im Abstand zu dieser angeordnet ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung gemäß erster Variante ist zusätzlich versehen mit einer zwischen der Lichtaustrittsseite der Lichtleiterplatte und der Rückseite des Displays angeordneten Lichtkonzentrationsschicht zur Konzentration von Licht in Richtung auf Bereiche, die außerhalb des vorgegebenen Blickraumwinkelbereichs liegen, und/oder zur Verstärkung der Reduktion der Lichtintensität und/oder des Anteils von aus der Lichtleiterplatte austretendem Licht in Richtung zu dem vorgegebenen Blickraumwinkelbereich.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Lichtkonzentrationsschicht einen Light Control Film zur Erzeugung einer zu einer ovalähnlichen Einengung des Abstrahlwinkelbereichs führenden Kolli- mation von aus der Lichtaustrittsseite der Lichtleiterplatte austretendem Licht, wobei der eingeengte Abstrahlwinkelbereich durch eine Hauptachse der ovalähnlichen Einengung (d.h. die längere der beiden rechtwinklig zueinander verlaufenden Achsen) und eine zu der Hauptachse rechtwinklig verlaufende Nebenachse der ovalähnlichen Einengung (d.h. die kürzere der beiden rechtwinklig zueinander verlaufenden Achsen) definiert ist, die beide parallel zur Lichtaustrittsfläche der Lichtleiterplatte verlaufen, und dass die Lichtkonzentrationsschicht relativ zur Lichtleiterplatte verdreht angeordnet ist und bei Betrachtung der Anzeigefläche des Displays in einer zur Anzeigefläche senkrecht verlaufenden Blickrichtung die Hauptachse der ovalähnlichen Einengung des Abstrahlwinkelbereichs mit der Projektion der optischen Achse des Blickraumwinkelbereichs einen spitzen Winkel a bildet. Light Control Filme (LCF) sind im Stand der Technik grundsätzlich bekannt und dienen der Kollimation des aus der Lichtaustrittsseite der Lichtleiterplatte austretenden Lichts, indem der Abstrahlwinkelbereich ovalähnlich eingeengt wird, so dass am oberen Randabschnitt und am unteren Randabschnitt der Anzeigefläche Licht "abgeschnitten" ist, was auch an den beiden Seitenrandabschnitten der Anzeigefläche der Fall ist. Derartige Light Control Filme werden bei Displays für Automobil-Anwendungen eingesetzt, um Reflektionen an der Windschutzscheibe bzw. an den Seitenscheiben zu verhindern. Indem man den Light Control Film derart verkippt, dass die Hauptachse der ovalähnlichen Einengung gegenüber der Projektion der optischen Achse des Blickraumwinkelbereichs auf die Ebene, in der die Anzeigefläche liegt, schräg verläuft, mit dieser optischen Achse bzw. deren Projektion also einen spitzen Winkel bildet, kann die Lichtabschottung in Richtung des vorgegebenen Blickraumwinkelbereichs weiter erhöht werden.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der zuvor beschriebenen Variante der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung kann ferner vorgesehen sein, dass die Lichtauskoppelstruktur Aussparungen und/oder Vorsprünge wie z.B. Prismen aufweist, die von einer rotationssymmetrischen Ausbildung abweichen oder anderweitig asymmetrisch ausgebildet sind.

Gemäß einer zweiten Variante der Erfindung wird die obige Aufgabe gelöst durch eine Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug, die versehen ist mit einem Display, das eine Vorderseite mit einer Anzeigefläche zur Anzeige von Information wie z.B. grafischer Darstellung, alphanummerischer Zeichen oder allgemein Schriftzeichen und eine der Vorderseite abgewandte Rückseite aufweist, wobei die Anzeigefläche einen oberen Randbereich, einen diesem gegenüberliegenden unteren Randbereich und zwei zwischen dem oberen und dem unteren Randbereich angeordnete, einander gegenüberliegende Seitenrandbereiche aufweist, einer Hinterleuchtungseinheit zur Hinterleuchtung des Displays, wobei die Hinterleuchtungseinheit eine Lichtleiterplatte mit einer der Rückseite des Displays zugewandten Lichtaustrittsseite und einer dieser abgewandten Rückseite sowie mit einer diese beiden Seiten verbindenden, mehrere Seitenabschnitte aufweisende Randseite und mehrere Lichtquellen aufweist, die längs mindestens eines der Seitenabschnitte angeordnet sind und durch diesen Seitenabschnitt oder diese Seitenabschnitte Licht in die Lichtleiterplatte einbringen, und einer zwischen der Lichtaustrittsseite der Lichtleiterplatte und der Rückseite des Displays angeordneten Lichtkonzentrationsschicht zur Konzentration von Licht in Richtung auf Bereiche, die außerhalb eines vorgegebenen Blickraumwinkelbereichs liegen, und/oder zur Verstärkung der Reduktion der Lichtintensität und/oder des Anteils von aus der Lichtleiterplatte austretendem Licht bei Betrachtung der Anzeigefläche ausgehend von einer Position in dem Blickraumwinkelbereich.

Bei dieser zweiten Variante der Erfindung wird zur Realisierung einer asymmetrischen Ausrichtung des von der Lichtleiterplatte abgegebenen Lichts beim Erreichen der Rückseite des Displays vor diesem eine Lichtkonzentrationsschicht in Form eines optischen Films eingesetzt, mit dem das Licht in Richtung auf Bereiche, die außerhalb des vorgegebenen Blickraumwinkelbereichs liegen, konzentriert wird, oder der die Reduktion der Lichtintensität und/oder des Anteils von aus der Lichtleiterplatte austretendem Licht in Richtung auf den vorgegebenen Blickraumwinkelbereich verstärken. Bei Betrachtung der Anzeigefläche des Displays von dem vorgegebenen Blickraumwinkelbereich aus, ist die Sichtbarkeit der angezeigten Information eingeschränkt, womit wiederum eine Pri- vat-Modus-Funktionalität gegeben ist.

Die Lichtkonzentrationsschicht gemäß der Anzeigevorrichtung nach dieser zweiten Variante kann in vorteilhafter Weise so ausgeführt sein, wie es weiter oben für die Lichtkonzentrationsschicht der Erfindung gemäß erster Variante beschrieben ist.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung gemäß beider Varianten kann vorgesehen sein, dass die Hinterleuchtungseinheit einen Reflektor aufweist, der an der oder in der Rückseite der Lichtleiterplatte ausgebildet oder der Rückseite der Lichtleiterplatte mit Abstand zu dieser zugewandt angeordnet ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im Einzelnen zeigen dabei :

Fig. 1 den grundsätzlichen Aufbau eines Display-Stapels (schematisch), Fig. 2a eine Seitenansicht der kantenbeleuchteten Lichtleiterplatte mit Verdeutlichung der asymmetrischen Lichtauskopplung aus der Lichtaustrittsseite der Lichtleiterplatte,

Fig. 2b eine Draufsicht auf die kantenbeleuchtete Lichterleiterplatte gemäß Fig. 2a, ,

Fig. 2c eine bildliche Darstellung der asymmetrischen Lichtauskopplung bei Betrachtung der Lichtaustrittsseite der Lichtleiterplatte von oben,

Fig. 2d eine Seitenansicht der kantenbeleuchteten Lichtleiterplatte mit über deren Lichtaustrittsseite angeordneten optischen Filmen und Elementen zur einheitlichen Ausrichtung des Hinterleuchtungslichts und zur Symmetrierung der Lichtverteilung,

Fig. 2e eine bildliche Darstellung der symmetrischen Lichtauskopplung bei Betrachtung auf die zusätzlichen optischen Filme,

Fig. 3a eine grafische Darstellung mit Vergleich der Effekte für die Lichtblockierung in einer vorgegebenen Richtung bei asymmetrischer Lichtauskopplung aus der Lichtleiterplatte gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 3b ein Diagramm der Lichtverteilung über den Betrachtungswinkel, ausgehend von der Normalen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 3c eine Seitenansicht der kantenbeleuchteten Lichtleiterplatte mit asymmetrischer Lichtauskopplung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 4a eine grafische Darstellung der Lichtverteilung von aus einem Light Control Film austretendem Licht, Fig. 4b eine grafische Darstellung der Lichtverteilung von aus einem Light Control Film austretendem Licht bei Verkippung des Films,

Fig. 5 die Restlicht-Verteilungsprofile für die beiden in Fign. 4a und 4b gezeigten Fälle und

Fig. 6 weitere grafische Darstellungen mit Kurvenverläufen für die verstärkte Lichtblockade nach rechts und links bei Verwendung der erfindungsgemäßen Merkmale.

Derzeitige Display-Anwendungen insbesondere für Fahrzeuge werden immer anspruchsvoller. Multifunktionale Integration in das Display wird mehr und mehr zum Stand der Technik bei Display-Systemen. Insbesondere besteht Nachfrage nach Lösungen zur Erhöhung der Sicherheit und der Privatsphäre.

In diesem Zusammenhang existieren Lösungen, die eine Sichtschutzfunktion in die Hinterleuchtungseinheiten integrieren, wobei diese Lösungen statische Lösungen sein können, die einen oder mehrere Light Control Films LCFs verwenden, um den Austritt von Licht in einem bestimmten Blickwinkel zu blockieren. Außerdem existieren schaltbare Sichtschutzlösungen, welche die Option bereitstellen, das Display in einem normalen Display-Modus (sogenannter Teilungs-Modus) sowie in einem Privat-Modus (in dem Informationen nur in einer bevorzugten Richtung sichtbar bleiben) zu verwenden. Insbesondere werden schaltbare Lösungen optimiert, um die beste optische Leistung im Privat-Modus zu erbringen, während die optische Leistung im Teilungs-Modus vernachlässigt wird.

Erfindungsgemäß kann eine von zwei Komponenten oder können auch beide Komponenten in den optischen Display-Stapel eingebracht werden, um den Privat-Modus zu verbessern, wobei der Teilungs-Modus weniger beeinträchtigt wird. Die vorliegend beschriebene Erfindung umfasst in einer vorteilhaften Ausprägung zwei Faktoren: Kombinieren der Lichtsteuerungseigenschaften durch einen Light Control Film (LCF) als einer der beiden Faktoren mit der selektiven, weil asymmetrischen Verteilung des aus der Hinterleuchtungseinheit austretenden Lichts als der andere der beiden Faktoren.

Ein optischer Display-Stapel weist im Wesentlichen auf (siehe Fig. 1):

Ein Deckglas 10 mit (oder ohne) Beschichtungen, ein Display-LCD-Panel 12 zur Erzeugung des angezeigten Bildes, optisches Bonding 14, 16, ein Touchpanel 18 (oder ohne Touchpanel) und eine Hinterleuchtungseinheit 20 mit gegebenenfalls einem Reflektor 21 als Beleuchtungssystem.

Eine standardmäßige Hinterleuchtungseinheit weist typischerweise eine Diffusorfolie, eine Linse zur Kollimation von Licht in Vorwärtsrichtung, eine polarisierende Recyclingfolie zur Erhöhung der Lichtausbeuteeffizienz und einen Reflektor 21 z.B. in Form einer Folie auf. Bei einem kantenbeleuchteten System wird eine Lichtleiterplatte (LGP) 22 verwendet, um das Licht der an einer Kantenseite platzierten LEDs 24 auszukoppeln und um eine gleichmäßige Lichtverteilung über der Austrittsfläche 26 zu erreichen (siehe die Fign. 2a und 2b). Die von der Lichtleiterplatte 22 ausgehende Winkellichtverteilung ist in der Tat nicht symmetrisch, wie Fig. 2c zeigt. Durch die Anordnung an sich bekannter optischer Filme wie z.B. eines Diffusors 28, eines Prismenfilms 30 mit symmetrischen Prismen- bzw. Linsenstrukturen und eines Polarisationsregenerierungsfilms 32 zwischen der Hinterleuchtungseinheit 20 und dem Display-LCD-Panel 12 (siehe die Fig. 2d) wird die Lichtverteilung symmetrisch, wie Fig. 2e zeigt.

Durch bewussten Verzicht auf die typischerweise bei Edge-Lit-basierten Hinter- leuchtungseinheiten von Displays eingesetzten Maßnahmen zur Homogenisierung und Symmetrierung des aus der LGP austretenden Hinterleuchtungslichts kann durch die "natürliche" asymmetrische Auskoppelstruktur der Lichtleiterplatte 22 die (leichte) Asymmetrie in der gesamten Winkellichtverteilung der Hinterleuchtung im Design beibehalten werden (siehe die Fign. 3a bis 3c). Die Asymmetrie kann gegebenenfalls etwas abgemildert beibehalten bleiben, wenn der Prismenfilm 30' eine asymmetrische Prismen- bzw. Linsenstruktur aufweist.

Infolge der asymmetrischen Lichtverteilung (wie in den Fign. 3a bis 3c gezeigt) in der Hinterleuchtung wird die im Zentrum entlang der horizontalen Achse beobachtete Lichtdichte über einige Blickwinkel verringert, was vor allem dann spürbar ist, wenn das Display lediglich mit geringer Lichtintensität (Restlich!) hinterleuchtet wird. Das erfindungsgemäße insoweit statische Sichtschutzkonzept basiert auf einem kantenbeleuchteten Design (edge lit back light unit). Diese Asymmetrie kann unabhängig von einem Konzept genutzt werden, das zur Realisierung eines zusätzlichen schaltbaren Sichtschutzeffekts verwendet wird.

Der Hauptvorteil der Verringerung des Restlichts über den Blickwinkel ist die sofortige Verbesserung des Lichtblockiereffekts der Sichtschutzdisplayanwendung.

Der vorliegend beschriebene Ansatz ist insbesondere gut geeignet für Anwendungen, bei denen sich der Beobachter entlang einer horizontalen Achse des Displays also seitlich neben dem Display befindet, wo die Lichtblockierung maximiert werden muss. In einem Fahrzeug mit Beifahrerdisplay (oder mit Beifahrerdisplaybereich) würde der Fahrer höchstwahrscheinlich das Beifahrerdisplay von der Seite aus beobachten (wollen), weshalb dieses Design der Hinterleuchtung sehr gut geeignet wäre, um den Sichtschutz bei Automobil-Anwendungen dahingehend einzusetzen, dass der Fahrer durch die auf dem Beifahr- erdisplay(-Bereich) angezeigte Information nicht abgelenkt wird. Das gilt insbesondere dann, wenn sich der Beifahrer auf "seinem" Display bzw. Displaybereich ein Video oder einen Film anschaut.

Zur weiteren Verbesserung des Lichtblockiereffekts (z.B. in der Automobil-Anwendung, d.h. in Richtung der Fahrerposition im Fahrzeug) bietet ein zweites Elements in der Hinterleuchtungseinheit einen gewissen Grad an Abstimmbarkeit, die wiederum unabhängig von einem Sichtschutzsystem ist, das verwendet wird, um den Sichtschutz im Display schaltbar zu machen. Hierzu wird ein an sich bekannter Light Control Film (LCF) eingesetzt.

Der bekannte LCF wird bisher dergestalt eingesetzt, dass das aus dem Display austretende Licht "beschnitten", d.h. kollimiert wird (siehe Fig. 4a).

Bei Automobil-Anwendungen wird dieser "Schnitt" hauptsächlich durchgeführt, um Reflexionen des hinterleuchteten Displays entweder an der Windschutzscheibe (Lichtschnitt von oben nach unten, d.h. Einengung des Abstrahlwinkelbereichs oben und unten, wie in Fig. 4a gezeigt) und/oder an den Seitenfensterscheiben (Lichtschnitt links und von rechts, d.h. Einengung des Abstrahlwinkelbereichs links und rechts, wie ebenfalls in Fig. 4a gezeigt) zu reduzieren.

Wird die effektive Schnittachse (Symmetrieachse) des LCF um einige Grad (siehe Winkel a in Fig. 4b) gedreht, so wird die eingeengte Lichtverteilung längs der horizontalen Achse h asymmetrisch.

Die Asymmetrie der Lichtverteilung führt dann zu einer "natürlichen" Verringerung des Restlichts auf der linken und rechten Seite der horizontalen Achse. Zusätzlich wird eine maximale Blockierung von Licht entlang der horizontalen Achse in einer bevorzugten Richtung aufgrund der Asymmetrie des LCF-Systems erreicht (Fig. 5). Diese bevorzugte Blockierrichtung kann bei einer Automobil- Anwendung in Richtung der Fahrerposition ausgerichtet sein, um den Grad der Lichtblockierung zu erhöhen.

Durch Vorsehen zweier Asymmetrien in der Hinterleuchtungseinheit, nämlich

1) asymmetrisches Design der Lichtleiterplatte und

2) asymmetrische Positionierung des LCF, kann in einer bevorzugten Richtung eine maximale Lichtblockierung erreicht werden. Diese Lichtblockierung kann entlang einer Blickrichtung optimiert werden, entlang der ein sich seitlich des Displays befindlicher Betrachter, der die Anzeigefläche des Displays einsehen würde, im Vergleich zu dem frontal zum Display positionierten Betrachter weitaus weniger "sieht".

Im Hinblick auf schaltbare Anwendungen beeinträchtigt die hier gezeigten Ansätze im gewissen Umfang die Lichtverteilung im Teilungs-Modus, was Auswirkungen auf die Leuchtdichte über große Blickwinkel haben kann. Um die Anforderungen der Automobilindustrie dennoch erfüllen zu können, würde eine geringe Erhöhung des Stroms der LEDs diesen Leuchtdichteabfall kompensieren können. Damit bleibt die optische Leistung erhalten, die für Displays im Automobilbereich im Teilungs-Modus erforderlich ist.

Andererseits wäre der Lichtblockiereffekt dieses asymmetrischen Systems im Privat-Modus drastischer, da die Lichtblockierung über große Blickwinkel signifikant wird (siehe die schraffierten Bereiche in den Fign. 3b, 5 und 6). Hierbei wird durch die Verringerung des gesamten Restlichts der Sichtschutzeffekt in Richtung der Fahrerposition über große Blickwinkel weiter verbessert (siehe Fig. 6).

Wie bereits zuvor erwähnt, kann die Erfindung kombiniert werden mit bekannten und zukünftigen Ansätzen für das elektronische bzw. optoelektronische Umschalten zwischen Teilungs-Modus und Privat-Modus. Als Beispiele für derartige Konzepte wird auf die PCT-Patentanmeldung mit dem Titel "Anzeigevorrichtung, insbesondere für ein Fahrzeug, mit umschaltbarem Teilungs- und Privatmodus (Anwaltszeichen: 222367WO; eingereicht am gleichen Tage wie die vorliegende PCT-Patenanmeldung) sowie auf die deutschen Patentanmeldungen 10 2021 126 024.8 vom 7. Oktober 2021 und 10 2022 114 155.1 vom 3. Juni 2022 sowie auf die deutsche Patentanmeldung 10 2022 114 153.5 vom 3. Juni 2022 mit dem Titel "Anzeigevorrichtung, insbesondere für ein Fahrzeug, zum Anzeigen von Information mit umschaltbarem Teilungs- und Privat-Modus verwiesen, deren Inhalte hiermit durch Bezugnahme zum Gegenstand der vorliegenden PCT-Anmeldung gehören.

Bei Displays mit schaltbarer Sichtschutzfunktion zum Wechseln zwischen Teilungs-Modus und Privat-Modus kann dies sowohl manuell als auch automatisch erfolgen. Bei Automobil-Anwendungen bietet sich eine automatische Umschaltung vom Teilungs-Modus in den Privat-Modus dann an, wenn beispielsweise durch eine den Fahrer beobachtende Kamera erkannt wird, dass der Fahrer in Richtung Beifahrerdisplay oder Beifahrerdisplaybereich blickt (Eyetracking). Es böte sich in derartigen Fällen aber auch an, auf den Privat-Modus automatisch dann umzuschalten, wenn auf dem Beifahrerdisplay bzw. Beifahrerdisplaybereich "bewegte Bilder" gezeigt werden. Es existieren also verschiedene Ansätze für die automatische Umschaltung von Teilungs-Modus in Privat-Modus. Entsprechend erfolgt dann auch die Zurücksetzung in den Teilungs-Modus automa- tisch. Die automatische Umschaltung in den Privat-Modus kann bei Fahrzeugen mit Sitzbelegungserkennung dann entfallen, wenn keine Beifahrersitzbelegung detektiert wird.

BEZUGSZEICHENLISTE

Deckglas

Display optisches Bonding optisches Bonding

Touchpanel

Hinterleuchtungseinheit

Reflektor

Lichtleiterplatte

LEDs

Austrittsfläche

Diffusor

Prismenfilm ’ Prismenfilm

Polarisationsregenerierungsfilm