DE19729469A1 - Anzeigematrix - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anzeigematrix bzw. gruppierte Anzeigeelemente oder Anzeige-Arrays nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Mit der Erfindung soll die äußere Erscheinungsform von Signalanzeigen verbessert werden, und zwar insbesondere von solchen Signalanzeigen, bei denen der Informa­ tionsinhalt geändert werden kann.

Beschreibbare oder veränderbare Signalanzeigen weisen im allgemeinen eine Gruppe oder ein Array von Anzeigeelementen auf, die (üblicherweise elektromagnetisch) steuerbar sind. Die Anzeigen bieten dem Betrachter in einer EIN-Position eine helle Oberfläche und in einer AUS-Position eine dunkle Oberfläche dar. Das Array kann aktiviert werden, so daß die Elemente eine Information oder irgendeine andere An­ zeige darstellen.

Üblicherweise sind die Elemente als Pixel in einem Array dargestellt und im allge­ meinen in einem solchen Array, bei dem die Pixel in Zeilen und Spalten angeordnet sind.

Die helle Oberfläche, die in der EIN-Position dargeboten wird, ist mehr oder weniger deutlich sichtbar, und zwar in Abhängigkeit vom Umgebungslicht. Es ist deshalb in vielen Anwendungsfällen wünschenswert, das Array zu beleuchten, damit die hellen Oberflächen heller erscheinen und mehr mit den dunklen Oberflächen kontrastieren.

Es wurden bereits früher Vorschläge gemacht, wie solche Elemente beleuchtet wer­ den können, aber diese Vorschläge neigten dazu, die räumliche Tiefe zu vergrößern, die bei dem Array erforderlich war, oder die Kosten bei der Herstellung oder im Be­ trieb solcher Signale zu erhöhen. Bei einer Verwendung als Fahrzeugbestimmungs­ signal, beispielsweise als Signal, welches den Zielort eines Omnibusses angibt, be­ wirkt die Vergrößerung der Tiefe, daß der Abstand des Arrays von der Windschutz­ scheibe vergrößert werden muß, wodurch der Winkel verkleinert wird, über den das Array gelesen werden kann.

Mit der vorliegenden Erfindung werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Be­ leuchten des Arrays einer veränderbaren Anzeigematrix vorgeschlagen, die eine transparente Folie vor dem Array aufweisen, so daß die Blickrichtung auf die Matrix durch die durchsichtige Folie geht.

Die transparente Folie ist vorzugsweise die transparente Vorderwand eines Gehäuses für die Anzeigematrix. Es könnte jedoch ebensogut die Windschutzscheibe eines Busses oder eines anderen Fahrzeugs sein.

Würde eine Fahrzeug-Windschutzscheibe oder ein Fahrzeugfenster als vordere trans­ parente Folie verwendet, hätte dies einige Vorteile, weil hierdurch ein großer Blick­ winkel für Beobachter außerhalb des Fahrzeugs geschaffen würde. Es ist jedoch im allgemeinen nicht empfehlenswert, die Fahrzeug-Windschutzscheibe oder das Fahr­ zeugfenster als Folie zu verwenden, weil ihre bzw. seine Herstellung in erster Linie mit dem Fahrzeug und nicht mit der Anzeigematrix verbunden ist.

Entsprechend der Erfindung besteht die Beleuchtung der Anzeigematrix aus Lichtern, die an der transparenten Folie befestigt und gegen die Anzeigematrix gerichtet sind, d. h. vom Betrachter weggerichtet. Auf diese Weise beleuchten die Lichter die hellen Oberflächen von solchen Elementen, welche in Blickrichtung die EIN-Position mar­ kieren. Dies ist ein einfacher und leichter Weg, um den Kontrast zu erhöhen und da­ mit die Klarheit des Zeichens zu verbessern, ohne die räumliche Tiefe unangemessen zu vergrößern.

Obgleich hier von einem Zeichen oder Signal gesprochen wird, das von vorne sicht­ bar ist, können die Zeichen und Symbole auch so eingerichtet werden, daß sie von hinten oder von der Seite erkennbar sind; sie können auch woanders als an einem Fahrzeug vorgesehen werden. Außerdem beschränkt sich der Begriff der Matrix nicht auf solche Anzeigeelemente, die streng in Spalten und Zeilen untergliedert sind.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Lichter lichtemittie­ rende Dioden oder LEDs.

Die Anzeigeelemente können zahlreiche verschiedene Formen haben. Üblicherweise sind sie drehbar befestigte Scheiben oder Plättchen, die auf der einen Seite hell und auf der anderen Seite dunkel sind, so daß in Blickrichtung die helle bzw. dunkle Seite einer Scheibe eine EIN- bzw. AUS-Stellung darstellt.

Falls gewünscht, kann die transparente Folie flexibel sein, um sich an einen ge­ krümmten Raum anzupassen, beispielsweise an die Innenfläche einer gekrümmten Bus-Windschutzscheibe.

Erfolgt die Beleuchtung durch LEDs, so werden diese vorzugsweise über Zwischen­ räume in einer Schaltung verbunden, die an der transparenten Folie vorgesehen ist, um in einer Richtung weg vom Betrachter und in Richtung auf die Anzeigeelemente zu strahlen. Der Leiter ist üblicherweise eine leitende Paste, die im allgemeinen un­ durchsichtig, aber nicht dominierend und für den Betrachter nicht erkennbar ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einer Matrix von Anzeigeelementen mit hellen und dunklen Seiten, die so gewählt sind, daß sie mit der hellen Oberfläche der Elemente den Buchstaben "T" gegen den dunklen Hintergrund dar­ stellen;

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Busses mit einem Anzeigegehäuse und einer Windschutzscheibe;

Fig. 3 eine Ansicht eines Teils des Zeichens, wie man es beim Blick von vorne auf einen Bus sieht;

Fig. 4 eine Seitenansicht entlang den Linien 4-4 der Fig. 3, welche eine Blick­ richtung V zeigt, die derjenigen eines Betrachters der Vorrichtung ent­ spricht, und zwar in einigem Abstand zur linken Seite der Anzeigematrix;

Fig. 5 eine transparente Gehäusefront, die Streifen und LEDs aufweist;

Fig. 6 einen Schnitt durch die LED und ein Linsensystem;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht einer LED, die auf einer transparenten gedruckten Leiterplatine ("PWB" = printed wiring board) angeordnet ist, die als die durchsichtige Folie und als Vorderseite des Gehäuses fungiert.

In der Beschreibung sind zwei Definitionen zu beachten. "LED" bezieht sich hier auf den LED-Chip als solchen, der hier mit 10 bezeichnet und mit der Verdrahtung 11 verbunden ist, die in dem die Linse bildenden Kunststoff 12 eingebettet ist. In ande­ ren Fällen versteht man unter der LED die Kombination aus Chip und Linse.

Die meisten PWBs (= printed wiring boards) sind undurchsichtig und würden sich deshalb nicht eignen, die Vorderseite eines Anzeigegehäuses gemäß der Erfindung zu bilden. Die Erfindung betrifft deshalb nur solche PWBs oder Äquivalente, die trans­ parent sind, oder andere transparente Folien, welche die LEDs und ihre Schaltungen tragen.

In der Fig. 1 ist ein Ausschnitt aus einer Anzeigematrix dargestellt, bei der die hellen Seiten (34) der Anzeigeelemente ein T bilden, während die dunklen Seiten (36) den Hintergrund bilden.

In der Fig. 2 weist die Vorderseite eines Busses 14' ein Gehäuse 16 für eine Bus- Bestimmungsanzeige auf, das ein Kippscheiben-Anzeigen-Array 14 aufweist.

Wie man aus der Fig. 2 erkennt, sieht man das Kippscheiben-Array 14 durch die Fahrzeug-Windschutzscheibe 17 und die Gehäuse-Vorderwand 20, die eine transpa­ rente PWB aus Glas oder Kunststoff ist.

Der in der Fig. 2 dargestellte Ausschnitt des Busses zeigt, daß die LED-Umkapselun­ gen 22 auf der Innenseite des PWB 20 angeordnet sind, und zwar mit leitendem Kle­ ber 24 (Fig. 7), so daß das LED-Licht vom PWB 20 auf die Anzeigematrix strahlt. Der in der Fig. 6 dargestellte LED-Chip 10 liegt zwischen den Leitern 26, bei denen es sich um Streifen handelt, die auf die Innenseite des PWB gedruckt oder hieran befestigt sind. Auf diese Weise führen die leitenden Streifen 26 (Fig. 5) Ströme von einer V+-Quelle über eine Anzahl von LEDs 10, die in Serie geschaltet sind, wobei diese Serienschaltungen wiederum als solche parallel geschaltet sind. Diese Serien- Parallel-Schaltung ist für eine gute Energieversorgung der LED besser als eine Parallel-Serienschaltung.

Die leitenden Streifen oder Pfade bestehen vorzugsweise aus Silberpaste oder -tinte; sie können jedoch auch aus jeder anderen leitenden Paste oder Flüssigkeit bestehen, die sowohl leitend als auch undurchsichtig ist. Silber oder Silberpaste können auch verwendet werden, um den leitenden Kleber 24 leitfähig zu machen. Es können je­ doch auch andere leitende Komponenten im Kleber verwendet werden.

Das Gehäuse 22, welches den undurchsichtigen Einschluß für die LED und die Zelle bildet, besteht vorzugsweise aus einem weißen Kunststoff, der eine Öffnung auf­ weist, um eine leitende Verbindung zwischen einem Leiter 26 und der Anode oder Kathode des LED-Chips 10 herzustellen. Die nach innen schrägen Wände des Gehäu­ ses reflektieren - hier mittels eines Reflexionsbands 31 - die Strahlen des LED-Chips 10 auf die Anzeigematrix. Die Seitenwände 27 des Gehäuses 22 sowie die Boden­ wände 29 bestehen vorzugsweise aus undurchsichtigem weißen Kunststoff. Mit sei­ nen Seiten- und Rückwänden verhindert das Gehäuse 22 das Entweichen von LED- Strahlen in ungewollte Richtungen und verhindert ein direktes Hineinblicken in die LED-Strahlen durch einen Betrachter. Die Innenseite der Gehäusewände ist, wie oben beschrieben, vorzugsweise so ausgestaltet, daß sie LED-Strahlen reflektiert und diese auf gewünschte Weise auf die Anzeigeelemente lenkt.

Die LEDs 11 und Linsen 12 beleuchten somit Oberflächen der Scheiben oder Plättchen, die der Blickrichtung gegenüberliegen, und bewirken die hellen bzw. EIN- Bereiche 34 (Fig. 1), um gut mit den dunklen Bereichen 36 (Fig. 1) für den Betrach­ ter, der in die Blickrichtung V schaut, zu kontrastieren.

Das LED-Gehäuse 22 enthält undurchsichtige Seitenwände 27 und Böden 29, die als Abdeckung wirken, um einen Beobachter, der in Blickrichtung V schaut, daran zu hindern, direkt in das Licht der LED zu schauen. Dieser kann nur reflektiertes Licht von der hellen Oberfläche der Scheiben oder Plättchen sehen. Die lichtundurchlässi­ gen Wände 27 und 29 sind innen vorzugsweise mit einem Band 31 bedeckt, das eine reflektierende Oberfläche aufweist und Licht von dem Chip in die allgemeine Rich­ tung der Scheibe reflektiert.

Wie die Fig. 3 zeigt, sind die LED-Gehäuse 22 relativ klein im Vergleich zu einem Anzeigeelement, und mit relativ kleinen im wesentlichen undurchsichtigen Streifen versehen, die nicht von der Darstellung der Anzeige ablenken, wie etwa in eine Auto- Rückscheibe eingebettete Drähte zum Aufheizen der Rückscheibe, und praktisch un­ sichtbar sind.

Bei den meisten, wenn nicht gar bei allen bekannten lichtverstärkenden Flip-Schei­ ben gibt es ein Licht (im allgemeinen LED-Licht oder Licht über optische Fasern) für jedes Anzeigeelement, und dieses individuelle Licht muß abgedeckt oder geschaltet werden, wenn sich die beweglichen Scheiben in der AUS-Position befinden.

Bei der vorliegenden Erfindung ist die LED jedoch niemals in Richtung auf den Be­ trachter ausgerichtet. Somit ist ein Abdecken und Schalten nicht erforderlich. Die LEDs können deshalb dauernd eingeschaltet sein, und eine einzelne LED kann ver­ schiedene Elemente beleuchten.

Die LEDs müssen deshalb genügend Licht zur Verfügung stellen, um gemeinsam alle hellen Seiten der Scheibe anzustrahlen, die für den Betrachter sichtbar sind.

Obgleich die Fig. 4 eine LED im Zentrum von jeweils 2×2-Rechteckscheiben zeigt, ist es nicht erforderlich, daß der Zentrum-zu-Zentrum-Abstand der LED-Gehäuse in einer Zeile oder Spalte ganzzahligen Vielfachen eines Pixel-Abstands entspricht. Die LED-Gehäuse müssen folglich nicht mit den Kreuzungspunkten zwischen den Pixeln ausgerichtet sein.

Obgleich drehbare oder kippbare Scheiben 32 gezeigt sind, ist das Display gleicher­ maßen brauchbar, wenn es bewegliche, aber nicht notwendigerweise drehbare Ele­ mente aufweist, die ebenfalls zwischen hellen und dunklen Bereichen an bestimmten Stellen im Array wechseln.

Darüber hinaus muß die Anordnung der Pixel im Array nicht in Zeilen und Spalten erfolgen, sondern sie kann auch anders sein.

Die in den Fig. 3 und 4 gezeigten Scheiben stellen eine vorteilhafte Version für eine erfindungsgemäße Anwendung, die aus mehreren Scheiben ausgewählt wurde, und Arrays oder Matrizen, die mit den LEDs und der erfindungsgemäßen transparenten Folie verwendet werden können. Der elektromagnetische Vorgang ist Fachleuten be­ kannt und wird hier nur kurz beschrieben.

Die in den Fig. 3 und 4 dargestellten Scheiben oder Plättchen sind ungefähr achteckig in jeweils einem im wesentlichen rechteckigen Rahmen gehalten; sie drehen sich et­ was weniger als 180° (zwischen der dargestellten Position der oberen Elemente der Fig. 4) um ihre diagonalen Achsen, die durch die Drehstifte 42 definiert sind. Für die Anzeige liegen sie der Blickrichtung V gegenüber, und zwar entweder mit der hellen Seite 34 oder mit der dunklen Seite 36. Jede Scheibe enthält einen Magneten, der in der Fig. 3 nicht dargestellt ist und der eine Achse aufweist, die sich zwischen den Polstücken 44 und 46 von jeweils unterschiedlicher Polarität erstreckt und die akti­ vierbar durch Umschalten der Polstücke ist, um sich zwischen den Positionen zu be­ wegen, welche die helle oder dunkle Oberfläche in Blickrichtung darstellt. Die Spu­ len 48 (Fig. 4) an den Polstücken 44 und 46 (Fig. 3) sind durch ein Überbrückungs­ element 50 (Fig. 4) miteinander verbunden und werden durch nicht dargestellte Leiter auf den Stiften 54 und 56 aktiviert, um die Polstück-Polaritäten zu schalten. Die Pol­ stücke 44 und 46 fungieren bei dieser Version auch jeweils als Anschläge für eine Scheibe, die in jeder Begrenzungsposition durch ein Polstückende angehalten wird, während die Ausnehmung 52 (Fig. 3) in der Scheibe das andere Polstück umgibt, wo­ bei die Seite mit der Ausnehmung in Richtung der anderen Begrenzungsposition ro­ tieren kann, weggerichtet vom Betrachter gemäß Fig. 3 und nach rechts in der Fig. 4.

Eine Neigung der Anzeigematrix und/oder ihres Gehäuses kann in jeder beliebigen Weise erreicht werden, um ausgewählte Blickrichtungen vorzusehen, beispielsweise mit einer nach unten oder nach links gerichteten Neigung zum Vorteil der Betrachter auf die Seitenwand.

Eine Scheibe mit einer vertikalen statt diagonalen Achse ist in dem US-Patent 4 577 427 (Brown) vom 25. Mai 1986 beschrieben, dessen Offenbarungen zum Gegenstand dieser Beschreibung gemacht werden.

Weitere Scheiben, die für eine rückseitige Beleuchtung gemäß der Erfindung geeignet sind, sind die US-Patente 4 156 872 (Helwig) vom 29. Mai 1979 und 4069480 (Helwig) vom 17. Januar 1978.

Als Alternativen zu Scheiben können bewegliche Stäbe verwendet werden, wie sie in den US-Patenten 4 744 163 (Browne) vom 17. Mai 1988 oder 4 566 210 (Winrow) vom 28. Januar 1986 beschrieben sind. Diese Alternativen können ebenfalls mit von hinten anstrahlenden LEDs beleuchtet werden, die entsprechend der Erfindung in einem Schaltkreis angeordnet sind.

Claims (16)

1. Anzeigematrix, enthaltend

• 1.1 1.1 bewegliche Anzeigeelemente,
• 1.1.1 wobei diese Anzeigeelemente EIN- und AUS-Stellungen einnehmen können und
• 1.1.2 wobei diese Anzeigeelemente eine helle oder dunkle Oberfläche darbieten, wenn man in die Richtung der EIN- bzw. AUS-Position blickt,
  gekennzeichnet durch
• 1.2 eine im wesentlichen transparente Folie (20), die zwischen einem Betrachter, der in die besagte Richtung blickt, und der Anzeigematrix (14; 34, 36) angeordnet ist,
• 1.3 wenigstens eine Lichtquelle (10, 27), die auf der transparenten Folie (20) vorgesehen ist und die Licht auf die Anzeigematrix (14; 34, 36) wirft,
• 1.3.1 wobei die Folie (20) Leiter (26) für diese Lichtquelle (10, 27) enthält.

2. Anzeigematrix nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Lichtquelle (10, 27) eine LED ist.

3. Anzeigematrix nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeele­ mente (34, 36) auf einer transversalen Achse als drehbare Scheiben (32) und so ange­ ordnet sind, daß sie eine helle (34) oder dunkle (36) Seite in Blickrichtung (V) dar­ bieten.

4. Anzeigematrix nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie sich in einem Gehäuse (16) befindet und daß die transparente Folie die Vorderwand (20) dieses Ge­ häuses (16) ist.

5. Anzeigematrix nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die transparente Folie (20) flexibel ist.

6. Anzeigematrix nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die LEDs zwi­ schen der Folie (20) und der Anzeigematrix (14) angeordnet sind.

7. Anzeigematrix nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die LEDs (10) über Zwischenräume eines im wesentlichen transparenten Leiters (26), der aus einer leitenden Matrix besteht, verbunden sind.

8. Anzeigematrix nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter (26) leitfähige Tinte oder Paste ist.

9. Anzeigematrix nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter (26) auf der Folie (20) aufgebracht ist.

10. Anzeigematrix nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die LED (10) in einem Gehäuse befindet, das es ermöglicht, daß Licht von der LED (10) auf wenigstens eines der gruppierten Anzeigeelemente (32) gelangt.

11. Anzeigematrix nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die LED (10) mit einer durchsichtigen Linse (12) kombiniert ist und daß das Gehäuse (22) eine un­ durchsichtige Wand (27) an der Linse (12) besitzt, welche das Licht der LED (10) daran hindert, daß es den Blick eines Betrachters in Blickrichtung direkt erreicht, aber diesem Licht gestattet, das Anzeigeelement (32) zu bestrahlen.

12. Anzeigematrix nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite (31) der Wand (27) reflektierend ist.

13. Beleuchtungssystem für eine Anzeigeeinheit, gekennzeichnet durch

• a) eine im wesentlichen transparente Folie (20), die sich zwischen einem Betrachter, der in Blickrichtung (V) sieht, und der Einheit (14) befindet,
• b) wenigstens eine LED (10), die sich auf der Folie (20) befindet,
• c) eine Einrichtung (29) zum Sperren des Lichts der LED (10) in der Weise, daß es nicht direkt von einem Betrachter gesehen wird,
• d) wobei die LED (10) wenigstens einen Teil der Einheit (14) beleuchtet,
• e) Leiter (26), die auf der Folie (20) angeordnet sind und die LED (10) mit Energie versorgen.

14. Beleuchtungssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß es ein un­ durchsichtiges Gehäuse (22) enthält, welches das Entweichen von Licht von den LEDs (10) in Richtung auf einen Betrachter verhindert, während es dem Licht der LED (10) gestattet, die Einheit (14) zu beleuchten.

15. Beleuchtungssystem nach Anspruch 1 oder Anspruch 13, dadurch gekennzeich­ net, daß mehrere Lichtquellen vorgesehen sind, die in Serien-Parallel-Schaltung ge­ schaltet sind.

16. Fahrzeugbestimmungsanzeige zum Erkanntwerden durch einen Betrachter, der in eine Blickrichtung sieht, dadurch gekennzeichnet, daß die Blickrichtung (V) durch ein Fenster (17) des Fahrzeugs geht, daß mehrere LEDs (10) an einer transparenten Folie (20) befestigt sind, die das Fenster darstellen kann, welche dazu dienen, eine Anzeigeeinheit (14) zu beleuchten, daß eine Vorrichtung (27, 29) vorgesehen ist, die verhindert, daß Licht von den LEDs (10) in Blickrichtung (V) direkt sichtbar ist, und daß eine Vorrichtung (26) für die Versorgung der LEDs (10) mit Energie vorgesehen ist.