DE10102774A1 - Anzeigevorrichtung, insbesondere für ein Fahrzeug - Google Patents

Anzeigevorrichtung, insbesondere für ein Fahrzeug

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Abstract

Es wird eine Anzeigevorrichtung (1) für insbesondere ein Fahrzeug mit einer teilweise lichtdurchlässigen Anzeigefläche (23) und einer Beleuchtungseinrichtung für die Hinterleuchtung der Anzeigeflächen (23) vorgeschlagen, die einen Lichtleiter (2) umfasst, der sich auf der Rückseite der Anzeigefläche (23) erstreckt, an welchem seitlich Licht einkoppelbar ist und der Licht durch Totalreflexion an der der Anzeigefläche (23) zugewandten Oberflächenseite (5) und dieser gegenüberliegenden Oberflächenseite (6) leitet. Der Anzeigevorrichtung liegt die Aufgabe zugrunde, insbesondere die Lichtausbeute der Hinterleuchtung bei guter Homogenität zu verbessern. Dies wird dadurch erreicht, dass auf die von der Anzeigefläche abgewandte, glatte Oberflächenseite (5) des Lichtleiters (2) nur an einzelnen Stellen eine reflektierende und steuernde Beschichtung (20) aufgebracht ist, wobei solche Stellen wenigstens im Bereich unterhalb von lichtdurchlässigen Abschnitten der Anzeigeflächen positioniert sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug mit einer teilweise lichtdurchlässigen Anzeigefläche und einer Beleuchtungseinrichtung für die Hinterleuchtung der Anzeigefläche, die einen Lichtleiter umfasst, der sich auf der Rückseite der Anzeigefläche erstreckt, an welchem seitlich Licht einkoppelbar ist und der Licht durch Totalreflexion an der der Anzeigefläche zugewandten und dieser gegenüberliegenden Oberfläche leitet.
Stand der Technik
Anzeigevorrichtungen der einleitend bezeichneten Art sind in Form von Kombiinstrumenten in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt geworden.
Im Allgemeinen werden zur Beleuchtung von Kombiinstrumenten, d. h. von insbesondere in Fahrzeugen verwendeten integrierten Aufbauten mit einer Vielzahl von Anzeigen, Lichtleiter mit einer rauen Oberfläche eingesetzt, um das Licht durch Streuung aus dem Lichtleiter zur gewünschten Auskoppeloberfläche umzulenken. Regelmäßig wird auf diese Weise ein großer Teil einer Anzeigefläche von hinten beleuchtet, um wenige lichtdurchlässige Bereiche der Anzeigefläche zu durchleuchten. Auf diese Weise wird nur ein Teil von in den Lichtleiter eingekoppeltem Licht tatsächlich für die Beleuchtung der relevanten Bereiche der Anzeigeoberfläche eingesetzt.
Darüber hinaus ist häufig ein starker Diffusor zwischen Lichtleiter und Anzeigefläche notwendig, um eine homogene Ausleuchtung zu erreichen, was eine weitere Verringerung der Lichtausbeute mit sich bringt.
Aufgabe und Vorteile der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anzeigevorrichtung, insbesondere für ein Fahrzeug bereitzustellen, die mit einer guten Lichtausbeute homogen beleuchtbar ist.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Anzeigevorrichtung der einleitend bezeichneten Art dadurch gelöst, dass auf die von der Anzeigefläche abgewandte, glatte Oberflächenseite des Lichtleiters nur an einzelnen Stellen eine reflektierende und streuende Beschichtung aufgebracht ist, wobei solche Stellen wenigstens im Bereich unterhalb von lichtdurchlässigen Abschnitten der Anzeigefläche positioniert sind. Durch diese Maßnahme wird in den Lichtleiter eingekoppeltes Licht im Wesentlichen nur an den Stellen, vorzugsweise ausschließlich an solchen Stellen, des Lichtleiters ausgekoppelt, an welchen ein lichtdurchlässiger Bereich der Anzeigefläche durchleuchtet werden soll. Damit wird das eingekoppelte Licht besonders effizient ausgenutzt. Darüber hinaus ist die Anpassung einer solchen Beleuchtungseinrichtung an unterschiedliche Ausgestaltungen von Anzeigeflächen durch eine entsprechend geänderte Positionierung und gegebenenfalls Formgebung der reflektierenden und streuenden Schicht leicht möglich. Im Weiteren kann bei einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung die Lichtleiterdicke auf z. B. 1 bis 2 mm reduziert werden, womit ein insgesamt kompakter Aufbau der Anzeigevorrichtung möglich wird. Mit Reduzierung der Lichtleiterdicke wird zudem ein großer Blickwinkel der Anzeigevorrichtung gegebenenfalls auch ohne Diffusorfolie erreicht. Die Erfindung nutzt dabei auf elegante Art die Erkenntnis aus, dass eine Totalreflexion von Licht an der sonst glatten, der Anzeigefläche gegenüberliegenden Oberfläche des Lichtleiters nicht mehr stattfindet, wenn ohne die Oberfläche zu verändern, eine entsprechende Beschichtung aufgebracht wird. Vielmehr kann an diesen Stellen das Licht den Lichtleiter verlassen und wird von der Beschichtung unmittelbar zurückreflektiert, jedoch vorwiegend unter einem Winkel, bei dem der Lichtleiter einfach durchstrahlt wird, wodurch das gestreute Licht an diesen Stellen die Anzeigefläche beleuchtet. Die verbleibenden Bereiche, die keine Beschichtung aufweisen, sondern an Umgebungsatmosphäre angrenzen, zeigen nach wie vor eine Totalreflexion von eingekoppeltem Licht. Da der Aufbau vergleichsweise einfach herzustellen ist, lässt sich durch diese Vorgehensweise die Entwicklung neuer effizienter Anzeigevorrichtungen, insbesondere Kombiinstrumente, in Fahrzeugen deutlich beschleunigen. Unter der Formulierung "an welchem seitlich einkoppelbar ist" wird im Sinne der Erfindung auch eine Einkoppelung verstanden, die zwar im Seitenbereich des Lichtleiters angeordnet ist, bei welcher jedoch das Licht von der Rückseite zugeführt und dann im Seitenbereich umgelenkt wird. Dies kann z. B. durch ein im Randbereich des Lichtleiters angeformtes Prisma erfolgen.
Aus der europäischen Offenlegungsschrift EP 0 902 260 A2 ist ein Kombiinstrument bekannt, bei welchem grafische Elemente, wie Symbole, Ziffern usw. unmittelbar durch entsprechende Vertiefungen in einem Lichtleiter realisiert sind. Die Vertiefungen sind mit Tinte aufgefüllt. Der Lichtleiter weist auf der Rückseite, d. h. auf der Seite, auf welcher auch die grafischen Elemente ausgebildet sind, eine ganzflächige Beschichtung auf. Auf diese Weise wirkt die Anzeige im beleuchteten Zustand, wie wenn die grafischen Symbole vor einer Hintergrundstruktur frei im Raum schweben würden. D. h., man versucht gezielt eine von hinten durchleuchtete Anzeigeoberfläche zu vermeiden. Der Aufbau hat den Nachteil, dass der Lichtleiter für das Einbringen der Vertiefungen zur Bereitstellung der grafischen Elemente durch z. B. Lasertechnik, Prägetechnik oder Frästechnik bearbeitet werden muss.
Der Aufbau der Anzeigevorrichtung wird insbesondere dann einfach, wenn die Beschichtung durch eine Farbbeschichtung realisiert wird. Beispielsweise kann die Schicht durch Spritzguss oder Siebdrucktechnik aufgebracht werden. Damit kann ein und derselbe Lichtleiter durch eine unterschiedliche Farbeschichtung in einfacher und kostengünstiger Weise für unterschiedliche Anzeigevorrichtungstypen ausgelegt werden. Die gleichen Vorteile lassen sich auch erreichen, wenn die Beschichtung durch eine reflektierende und streuende Folie bereitgestellt ist, die auf die Lichtleiteroberfläche aufgebracht, z. B. aufgeklebt wird.
Um eine homogene Ausleuchtung einer Anzeigefläche und einen hohen Blickwinkel für die Anzeigefläche zu erreichen, wird im Weiteren vorgeschlagen, dass die Beschichtung auf dem Lichtleiter in der flächigen Ausdehnung etwas größer ist, als der zu beleuchtende lichtdurchlässige darüber liegende Bereich der Anzeigefläche, z. B. ein Symbol oder ein Zeichen usw.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die flächige Ausdehnung der reflektierenden, streuenden Beschichtung bezogen auf den auszuleuchtenden transparenten Bereich der Anzeigefläche in Abhängigkeit vom Abstand zur seitlichen Einkoppelstelle von Licht unterschiedlich festgelegt. Auf diese Weise lässt sich eine besonders homogene Ausleuchtung über die ganze Anzeigefläche einer Anzeigevorrichtung erreichen, indem z. B. der Überlapp der flächigen Ausdehnung in Bezug auf den zu beleuchtenden lichtdurchlässigen Bereich in der Nähe der Einkoppelstelle kleiner gehalten ist, als an entfernteren Stellen. Damit wird ein Verlust von Licht bis zu den entfernteren Stellen durch eine etwas größere Auskoppeloberfläche ausgeglichen.
Eine weitere Möglichkeit, die Leuchtdichte über die Anzeigefläche einzustellen, besteht darin, dass die Streu- und/oder Reflexionseigenschaften der Beschichtung in Abhängigkeit vom Abstand zur seitlichen Einkoppelstelle von Licht unterschiedlich festgelegt sind. Durch diese Maßnahme wird es wiederum auf einfache Weise möglich, von der Lichteinkoppelstelle entfernter gelegene Stellen derart zu begünstigen, dass insgesamt eine homogene Ausleuchtung der kompletten Anzeigefläche gegeben ist. Zur Veränderung der Streu- und Reflexionseigenschaften der Beschichtung kann z. B. deren Farbe variiert werden. Darüber hinaus kann die Beschichtung eine Rasterung aufweisen. Insbesondere durch diese Maßnahme kann in einfacher Weise eine Festlegung des Anteils von ausgekoppeltem Licht durch eine Aufteilung des Streu- und Reflexionsbereichs wiederum in Licht auskoppelnde und totalreflektierende Bereiche erreicht werden.
Um die homogene Ausleuchtung der Anzeigevorrichtung weiter zu verbessern, kann zwischen Lichtleiter und Anzeigefläche eine Diffusionsfolie vorgesehen werden. Aufgrund der ohnehin gleichmäßigen Auskopplung von Licht ist jedoch allenfalls eine Folie anstatt mit einem starken nur mit einem leichten Streueffekt erforderlich, was wiederum die Lichtausbeute der Beleuchtungseinrichtung verbessert.
Ebenfalls ist es möglich, die lichtdurchlässigen Bereiche der Anzeigefläche in Form von beispielsweise lichtdurchlässigen Bereichen einer Abdeckfolie streuend auszubilden. Hierdurch kann die Diffusionsfolie komplett eingespart werden.
Zur weiteren Optimierung der Lichtausbeute kann zwischen dem Lichtleiter und der Anzeigefläche ein oder zwei BEFS (BEF = Brightness Enhancement Film) eingesetzt werden.
Zeichnungen
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und unter Angabe weiterer Vorteile und Einzelheiten näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 bis 3 stark schematisierte perspektivische Darstellungen von Anzeigevorrichtungen mit unterschiedlicher Reflexions- und Streuschicht auf der Außenseite eines Lichtleiters und
Fig. 4 die schematische Darstellung eines Zifferblatts eines Drehzahlmessers mit Lichtleiter und Lichtquellen sowie angedeutetem Zeiger.
Fig. 1 zeigt stark schematisiert eine Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug z. B. einen Teil eines Fahrzeugtachometers. Die Anzeigevorrichtung 1 umfasst einen entsprechend einer gekrümmten Skala ebenfalls gekrümmten Lichtleiter 2, auf welchem eine Abdeckfolie 3 mit einer Anzeigefläche 23 angeordnet ist, die beleuchtbare Symbole 4 (beispielhaft ist die Ziffer 1 dargestellt) aufweist.
Der Lichtleiter 2 weist eine glatte, der Anzeigefläche 23 zugewandte Oberflächenseite 5 und eine dazu parallel verlaufende gegenüberliegende ebenfalls glatte Oberflächenseite 6 auf. An gegenüberliegenden Einkoppelflächen 7, 8 wird Licht jeweils über eine Lichtquelle 9, 10 in den Lichtleiter 2 eingekoppelt. Als Lichtquelle kann eine LED, eine Glühbirne oder Leuchtstoffröhre Anwendung finden. Der Lichtleiter kann aus PMMA (Polymethylmethacrylat) oder ähnlichem Material bestehen.
Licht, das von der Lichtquelle 9, 10 über die Einkoppelflächen 7, 8 in den Lichtleiter 2 eingekoppelt wird, erfährt insbesondere an den Oberflächenseiten 5, 6, aber auch an Seitenflächen 11, 12 des Lichtleiters 2 Totalreflexion und wird auf diese Weise weiter reflektiert. Dies ist durch einen schematisiert dargestellten Strahlenverlaufsabschnitt 13 angedeutet. Sobald der Lichtstrahl 13 jedoch auf eine Stelle 14 trifft, die von außen mit einer Farbschicht 20 bedruckt ist, wird das Licht durch die geänderte Grenzbedingung zwischen Lichtleiter und Farbschicht 20 nicht mehr total reflektiert, sondern verlässt den Lichtleiter, um von der Farbschicht wieder zurückgestreut zu werden. Jedoch derart, dass das Licht den Lichtleiter unterhalb des Symbols 4 auf der Anzeigefläche 23 verlässt. Dies soll durch den Strahlenverlaufsabschnitt 15 verdeutlicht werden.
In Fig. 1 hat die bedruckte reflektierende Stelle 14 die gleiche Form wie das zu beleuchtende Symbol 4, womit Streulicht 15 die Lichtleiteroberflächenseite 5 überwiegend in der gleichen Form wie das zu beleuchtende Symbol 4 verlässt, um dieses anzustrahlen.
Um eine volle Ausleuchtung des Symbols 4 auf der Anzeigefläche 23 zu gewährleisten, ist es bevorzugt, wenn die auf die Oberflächenseite 6 gedruckte Schicht 20 etwas größer ist als das zu beleuchtende Symbol 4. Hierdurch wird darüber hinaus die Blickwinkelabhängigkeit bei der Betrachtung der Anzeigefläche 23 verbessert.
Die Anzeigevorrichtung 16 gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von der Anzeigevorrichtung 1 genau dadurch, dass die reflektierende streuende Stelle 17 unter Verwendung einer kreisförmigen Beschichtung 21 größer ist als das zu beleuchtende Symbol 4.
Ein reflektierender streuender Bereich kann jedoch je nach gewünschter Ausleuchtung eines Symbols auch elliptisch bzw. vieleckig sein oder andere Flächenformen aufweisen.
Die Anzeigevorrichtung 18 in Fig. 3 entspricht bis auf die bedruckte reflektierende und streuende Stelle ebenfalls den Anzeigevorrichtungen 1 und 16. In Fig. 3 ist die bedruckte Stelle 22 jedoch in Form von vielen Einzelflächen 19 in der Art eines Rasters zusammengesetzt. Dadurch kann besonders einfach die Leuchtkraft des ausgekoppelten Lichtstrahls 15 eingestellt werden.
Fig. 4 zeigt einige Teile eines schematisiert dargestellten Drehzahlmessers 40. Der Drehzahlmesser 40 umfasst ein mit Zahlen 51 und einer Skala aus Skalenstrichen 52 versehenes Zifferblatt 41 mit einer Anzeigefläche 54. Die Zahlen 51 und die Skalenstriche 52 sind im ansonsten lichtundurchlässigen Zifferblatt 41 lichtdurchlässig. Hinter dem Zifferblatt 41, das kreisringförmig ist, befindet sich ein Lichtleiter 42, der im Bereich der Zahlen 51 und den Skalenstrichen 52 dem kreisringförmigen Zifferblatt 41 folgt und dieses innen etwas überlappt. Des Weiteren besitzt der Drehzahlmessers 40 einen Zeiger 49 (gestrichelt dargestellt).
An gegenüberliegenden Einkoppelflächen 43, 44 wird Licht von Lichtquellen 45, 46, die Reflektoren 47, 48 besitzen, in den Lichtleiter 42 eingekoppelt. Auf der dem Zifferblatt 41 abgewandten Seite des Lichtleiters 42 ist in den gestrichelt angedeuteten Stellen 50 um jeweils eine Zahl 51 und einen Skalenstrich 52 bzw. einer Beschriftung eine Farbschicht 53 mit reflektierenden, streuenden Eigenschaften aufgedruckt. An diesen Stellen 50 wird das eingekoppelte Licht nicht durch Totalreflexion weiter reflektiert, sondern verlässt zumindest teilweise den Lichtleiter nach außen in Richtung der lichtdurchlässigen Zahlen 51 und Skalenstriche 52 der Anzeigefläche 54.
Durch diese Vorgehensweise kann auf einfache Art eine homogene Ausleuchtung des Zifferblatts 41 realisiert werden. Die Homogenität kann durch unterschiedliche Größe der bedruckten Bereiche 50 bzw. durch unterschiedliche Reflexions- und Streueigenschaften der Farbschicht 53 eingestellt werden.

Claims (8)

1. Anzeigevorrichtung (1, 16, 18, 40), insbesondere für ein Fahrzeug, mit einer teilweise lichtdurchlässigen Anzeigefläche (23, 54) und einer Beleuchtungseinrichtung für die Hinterleuchtung der Anzeigefläche (23, 54), die einen Lichtleiter (2, 42) umfasst, der sich auf der Rückseite der Anzeigefläche (23, 54) erstreckt, an welchem seitlich Licht einkoppelbar ist und der Licht durch Totalreflexion an der der Anzeigefläche zugewandten Oberflächenseite (5) und dieser gegenüberliegenden Oberfläche (6) leitet, dadurch gekennzeichnet, dass auf die von der Anzeigefläche (23, 54) abgewandte, glatte Oberflächenseite des Lichtleiters (6) nur an einzelnen Stellen (14, 17, 19, 50) eine reflektierende und streuende Beschichtung (20, 21, 53) aufgebracht ist, wobei solche Stellen wenigstens im Bereich unterhalb von lichtdurchlässigen Abschnitten der Anzeigefläche positioniert sind.
2. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung eine Farbbeschichtung (20, 21, 53) ist.
3. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung eine reflektierende und streuende Folie umfasst, die auf die Lichtleiteroberfläche (6) aufgebracht ist.
4. Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (20, 21, 53) in ihrer flächigen Ausdehnung etwas größer ist als der zu beleuchtende lichtdurchlässige Bereich (4, 51, 52).
5. Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die flächige Ausdehnung der reflektierenden, streuenden Beschichtung (20, 21, 53) bezogen auf den auszuleuchtenden transparenten Bereich der Anzeigefläche (23, 54) in Abhängigkeit vom Abstand zur seitlichen Einkoppelstelle (7, 8, 43, 44) von Licht unterschiedlich ist.
6. Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Streu- und/oder Reflexionseigenschaften der reflektierenden und streuenden Beschichtung (20, 21, 53) in Abhängigkeit vom Abstand zur seitlichen Einkoppelstelle (7, 8, 43, 44) von Licht unterschiedlich ist.
7. Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Anzeigefläche (23, 54) und Lichtleiter (2, 42) eine Diffusionsfolie angeordnet ist.
8. Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Anzeigefläche (23, 54) und Lichtleiter (2, 42) ein oder zwei BEFS angeordnet sind.
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