DE2130733B2 - Einrichtung zum Beseitigen des Phantomlichteffektes bei Lichtsignalen - Google Patents

Description

Das Hauptpafent betrifft eine Einrichtung zum !Beseitigen des Phantomlichteffektes bei Lichlsignalen, bei der im Strahlengang des von außen her die Lichtaustrittsöffnung des Signals passierenden Fremdlichtes ein lichtdurchlässiger, mit Flüssigkristallen gefüllter Hohlkörper vorgesehen ist, der im Bereich ■eines bedarfsweise anschaltbaren elektrischen oder !magnetischen Feldes angeordnet ist und der als Signalabschlußsche^;be verwendet ist.

Unter den Begriff Phantomlichteffekt ist folgender Vorgang zu verstehen: Von außen her auf die Signallaterne fallendes Fremdlicht wird innerhalb der Signallaterne reflektiert, passiert dabei zweimal das Farbfilter und schließlich die Lichtaustrittsöffnung der Signallaterne und kann von einem Beobachter als farbiges Signal wahrgenommen werden. Die Farbe ist tlie gleiche wie bei dem eingeschalteten Zustand der Signallaterne. Dieser Effekt ist unerwünscht und führt bei abgeschaltetem Signalbild zu Irreführungen und Gefährdungen, weil ein Signalbild vorgetäuscht wird, da in Wirklichkeit nicht existiert. Besonders kritisch ist das etwa in Richtung der optischen Achse der Signallaterne einfallende Fremdlicht, beispielsweise die Strahlen der tiefstehenden Sonne oder des Lichtes von Fahrzeug-Sicheinwerfern, weil dieses Licht die Signallaterne auch etwa wieder in Richtung der optischen Achse verläßt und damit das für einen Beobachter infolge des Phantomlichteffektes erkennbare Signalbild in der Originalfarbe gut sichtbar macht.

Es ist versucht worden, diesen Effekt dadurch zu vermeiden, daß durch besondere Formgebung der Signalabschlußscheibe der Signale das von außen her auf die Signallaterne auftretende Licht an der Signalabschlußscheibe in eine dem Beobachter abgekehrte Richtung abgelenkt wird. Da eine solche Anordnung den Phantomlichteffekt nicht völlig beseitigen konnte, wurden bedarfsweise schwenkbare lichtundurchlässige Blenden eingebaut.

Bekannt ist ferner eine Vorrichtung, die in der

Signallampe einen Hohlkörper mit einer bedarfsweise einfüllbaren Flüssigkeit enthält. Dieser Füll- bzw. Entleerungsvorgang ist jedoch für einen schnellen Umschaltvorgang zu langwierig.

Im Hauptpatent ist zur Beseitigung des Effektes die Verwendung einer Flüssigkristallschicht vorgeschlagen worden. Eine solche (nematische) Flüssigkrisiallschichi hat die Eigenschaft, daß sie schlagartig lichtundurchlässig wird, wenn sie von einem elektrischen oder magnetischen Feld durchdrungen wird. Es kommt dann zu einer Absorption und einer diffusen Lichtstreuung, welche die Schicht z. B. milchig weiß bis gelb erscheinen läßt. Vorteilhafterweise ordnet man eine solche Flüssigkristallschicht innerhalb zweier planparalleler transparenter Platten an, die auf ihren Innenseiten je eine transparente Leiterschicht besitzen, an die eine bestimmte Spannung angelegt werden kann. Setzt man eine solche Anordnung von einem Beobachter aus gesehen vor das Farbfilter, so kann von außen einfallendes Licht das Farbfilter nur noch teilweise erreichen, so daß nach einer weiteren Reflexion dieses diffusen Anteils im Signalgeber für den Betrachter kein Phantomeffekt mehr zu beobachten ist. Im eingeschalteten Zustand der Laterne wird das Feld an der Flüssigkristallschicht abgeschaltet und diese danach lichtdurchlässig. Der Flüssigkristall wird lediglich im abgeschalteten Zustand der Signallaterne in seinen Streuzustand versetzt. Befindet sich vom Betrachter aus gesehen vor der Flüssigkristallschicht eine Signalabschlußscheibe, so wird kaum noch Streulicht aus der Laterne hinausgelangen. Ist jedoch, wie vorgeschlagen wurde, die nach außen weisende Flüssigkristallabschlußplatte als Signalabschlußscheibe ausgebildet, so sieht der Beobachter im abgeschalteten Zustand des Signals. z. B. ein milchig weißes bis gelbes Streulicht. Diese Farbe kann jedoch auch bereits mit einer verkehrstechnischen Farbe verwechselt werden und zu einer Verkehrsgefährdung führen.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Einrichtung nach dem Hauptpatent derart weiterzubilden, daß im ausgeschalteten Zustand der Signallaterne eine verkehrsneutrale Farbe angezeigt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Flüssigkristall Farbstoffe gelöst sind, die beim Ein- bzw. Abschalten des an den Flüssigkristall anlegbaren Feldes eine verkehrstechnische Farbe des Lichtsignals in eine verkehrsneutrale Farbe umwandeln.

Um dies zu erreichen, löst man vorteilhafterweise im Flüssigkristall dichroitische Farbstoffe auf, die das auf die Flüssigkristallschicht auffallende Licht in einer verkehrsneutralen Farbe streuen, wenn das in den Flüssigkristall anlegbare Feld abgeschaltet wird. Dies läßt sich folgendermaßen verstehen. Ein Farbeffekt an einem Flüssigkristall wird beobachtet, wenn in einer nematischen Flüssigkristallschicht dichroitische Farbstoffe gelöst sind und an die Flüssigkristallschicht eine

Spannung angelegt wird. Durch Ausrichtung der Moleküle der nematischen Flüssigkristalle im elektrischen Feld werden die dichroitischen Farbstoffe mit ausgerichtet. Die Absorption in einem dichroitischen Farbstoff ist eine Funktion der Orientierung der Molekühllängsachse zur Richtung des einfallenden Lichtes. Da der Phantomlichteffekt dann am stärksten ist, wenn von außen auf die Signallaterne einfallendes Licht senkrecht auf die Flüssigkristallschicht auftrifft, muß diese Lichteinfallsrichiung in Betra-ht gezogen to werden. Eine farbige Streuung des Lichtes an der Flüssigkristallschicht tritt nicht auf, wenn die Richtungen der Moleküllängsachsen und des einfallenden Lichtes die gleichen sind. Diese entsteht vielmehr nur dann, wenn die Ausrichtung der dichroitischen Farbs'.offe senkrecht zur Lichteinfallsrichtung ist. Das ist z. B. der Fall, wenn das elektrische Feld an der Flüssigkristallschicht abgeschaltet ist. Soll beispielsweise eine rot anzeigende Signallaterne im abgeschalteten 2'ustand blau erscheinen, so löst man beispielsweise Indophenol-Blau im Flüssigkristall auf. Zur Erzeugung der roten Farbe werden die Lichtquelle und der Flüssigkristall eingeschaltet, der dann transparent ist. Beim Ausschalten der Lampe und des Feldes an der Flüssigkristallschicht entsteht dann ein blauer Farbton.

Es ist auch möglich, daß man im Flüssigkristall nichtdichroitische Farbstoffe auflöst, die dann das auf die Flüssigkristallschicht auffallende Licht in einer verkehrsneutralen Farbe streuen, wenn das an den Flüssigkristall anlegbare Feld eingeschaltet wird. Solche Farbstoffe wirken praktisch transparent im nicht eingeschalteten Zustand des Flüssigkristalls und farbig und diffus streuend, wenn an die Flüssigkristallschicht ein Feld angelegt ist.

Von Vorteil ist auch eine Einrichtung, bei der im Flüssigkristall dichroitische und nichtdichroitische Farbstoffe gelöst sind, die das auf die Flüssigkristallschicht von außen auffallende Licht in einer verkehrsneutralen Farbe streuen, wenn das an den Flüssigkristall anlegbare Feld abgeschaltet wird und die das auf die Flüssigkristallschicht auffallende Signallicht in einer verkehrstechnischen Farbe aussenden, wenn das an den Flüssigkristall anlegbare Feld eingeschaltet wird. Dann kann nämlich sogar auf das Farbfilter der Signallaterne verzichtet werden.

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Genaue Ausführungsformen der Erfindung werden anhand de.·· Fig. näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel mit einem dichroitischen Farbstoff im Flüssigkristall,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel mit einem nichtdichroitischen Farbstoff im Flüssigkristall und

Fig.3 ein Ausführungsbeispiel mit einem dichroitischen und einem nichtdichroitischen Farbstoff im Flüssigkristall.

Die in der Fig. 1 dargestellte Signallaterne enthält eine Lichtquelle 1, einen Reflektor 2, einen Farbfilter 3 und eine Flüssigkristallvorrichtung 4, welche aus zwei transparenten parallel zueinander liegenden Platten 5 und 6 besteht, zwischen denen sich eine Flüssigkristallschicht 7 befindet. Als Flüssigkristall 7 ist eine Substanz verwendet, die darauffallendes Licht dann streut, wenn sich kein Feld an der Flüssigkristallschicht anlegt, und die transparent ist, wenn ein Feld vorhanden ist. In der Flüssigkristallschicht sind dichroitische Farbstoffe 8 gelöst. Auf den beiden Innenseiten der transparenten Platten 6 und 5 befindet sich je eine transparente Leiterschicht 9, die mit elektrischen Anschlüssen 10 und 11 versehen sind. Die Stromzuführungsleitungen 12 sind so geschaltet, dat> über einen Schalter 13 sowohl die Lichtquelle 1 als auch die Flüssigkristallvorrichtung 4 gleichzeitig eingeschaltet werden können. Durch die Vorrichtung 14 wird eine für den Flüssigkristall geeignete Spannung ausgewählt. Im eingeschalteten Zustand gelangt nun Licht von der Lichtquelle 1 über den Reflektor 2 gemäß dem Pfeil 15 durch den Farbfilter 13 hindurch, wobei der Lichtstrahl dann durch den Farbfilter 3 beispielsweise roi gefärbt wird. Im weiteren Verlauf des Lichtstrahls wird die Flüssigkristallvorrichtung 4 durchlaufen, welche im eingeschalteten Zustand transparent ist. Ein Beobachter 16 sieht die Farbe des Lichtes, die beim Durchgang durch den Farbfilter 3 entstanden ist, also rot. Im ausgeschalteten Zustand wird nun von außen einfallendes Licht 17 an der Flüssigkristallschicht gestreut und zwar in einer durch den dichroitischen Farbstoff vorgegebenen Farbe./. B. blau. Dieses von außen einfallende Licht 17 kann die Flüssigkristallvorrichtung 4 nicht mehr durchdringen und zu dem unerwünschien Phaniomi'ichieifckt fuhren.

Die F i g. 2 zeigt wiederum eine Vorrichtung mit einer Lichtquelle 1, einem Reflektor 2. einem Farbfilter 3 und einer Flüssigkristallvorrichtung 4 mit den begrenzenden Platten 5 und 6, den Leiterschichten 9. einem solchen Flüssigkristall 18, der in den Streuzustand versetzt wird, wenn ein Feld angelegt ist und der transparent ist, wenn das Feld abgeschaltet ist. In diesem Flüssigkristall 18 ist ein nichtdichroitischer Farbstoff 19 gelöst. Die Stromzuführung ist diesmal so geschaltet, daß gleichzeitig die Lichtquelle 1 aus- und die Flüssigkristallvorrichtung 4 eingeschaltet wird und umgekehrt. Wird die Lichtquelle 1 eingeschaltet und die Flüssigkristallvorrichtung 4 ausgeschaltet, so gelangt das Licht wieder durch den Farbfilter 3 und schließlich durch die transparente Flüssigkristallschicht nach außen, wo ein Betrachter 16 wieder die Farbe des Farbfilters sieht. Ist die Lichtquelle 1 abgeschaltet, das Feld an der Flüssigkristallschicht jedoch eingeschaltet, so sieht der Betrachter das gefärbte Streulicht des von außen einfallenden Lichtes 17. also beispielsweise blau. Der Phantomlichteffekt kann wieder nicht auftreten.

Die Fig. 3 zeigt eine Ausführung, die ähnlich aulgebaut ist wie die in den Fig. 1 und 2 beschriebene, die jedoch kein Farbfilter 3 enthält. Lichtquelle 1 und Flüssigkristallvorrichtung 4 sind genauso geschaltet wie in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ausgeführt wurde. Die Flüssigkristallvorrichtung 4 enthalt einen Flüssigkristall 18 wie in dem Beispiel der Fig. 2 beschrieben wurde. Im Flüssigkristall 18 aufgelöst sind diesmal sowohl dichroitische Farbstoffe 8 als auch nichtdichroitische Farbstoffe 19. Zur Ausstrahlung einer verkehrstechnischen Farbe, z. B. rot, wird die Lichtquelle 1 eingeschaltet, der Flüssigkristall jedoch ausgeschaltet. Dann sieht der Beobachter 16 die Farbe, die durch den dichroilischen Farbstoff erzeugt wird, während die Farbe des nichtdichroitischen Farbstoffes nicht ausgestrahlt wird. Wird die Lichtquelle 1 abgeschaltet, die Flüssigkristallvorrichtung 4 jedoch eingeschaltet, so sieht der Beobachter 16 diesmal nur das Streulicht des einfallenden Lichtes 17. Das Streulicht hat nunmehr die F'arbe des nichtdichroitischen Farbstoffes, nicht aber die Farbe des dichroitischen Farbstoffes. Wählt man beispielsweise als dichroitischen Farbstoff rot. als nichtdichroilischen Farbstoff blau, so ergibt der Einschaltzustand der Lichtquelle 1 eine Farbausstrahlung in einer verkehrstechnischen Farbe, der Ausschaltzustand der Lichtquelle 1 die Farbe eines verkehrsneutralen Zustandes.

Erwähnt sei hier noch, daß der Slreuzustand des flüssigen Kristalles auch mit Hilfe von Wechselstrom oder mit Hilfe von magnetischen Feldern erreicht werden kann. Im letzteren Falle müßte dann eine andere Flüssigkristallvorrichtung gewählt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Beseitigen des Phantomlichtefiektes bei Lichtsignalen, bei der im Strahlengang des von außen her die Lichtaustrittsöffnung des Signals passierenden Fremdlichtes ein lichtdurchlässiger, mit Flüssigkristailen gefüllter Hohlkörper vorgesehen ist, der im Bereich eines bedarfsweise anschaltbaren elektrischen oder magnetischen Feldes angeordnet ist und der als Signalabschlußscheibe verwendet ist, nach Anspruch 7 des Patents 20 01087, dadurch gekennzeichnet, daß im Flüssigkristall Farbstoffe gelöst sind, die beim Ein- bzw. Ausschalten des an den Flüssigkristall anlegbaren Feldes eine verkehrstechnische Farbe des Signallichtes in eine verkehrsneutrale Farbe umwandeln.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Flüssigkristall dichroitisehe Farbstoffe gelöst sind, die das auf die Flüssigkristallschicht auffallende Licht in einer verkehrsneutralen Farbe streuen, wenn das an den Flüssigkristall anlegbare Feld abgeschaltet wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Flüssigkristall nichtdichroitische Farbstoffe gelöst sind, die das auf die Flüssigkristallschicht auffallende Licht in einer verkehrsneutralen Farbe streuen, wenn das an den Flüssigkristall anlegbare Feld eingeschaltet wird.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Flüssigkristall dichroitische und nichtdichroitische Farbstoffe gelöst sind, die das auf die Flüssigkristallschicht auffallende Licht in einer verkehrsneutralen Farbe streuen, wenn das an den Flüssigkristall anlegbare Feld abgeschaltet wird und die das Signallicht in einer verkehrstechnischen Farbe streuen, wenn das an den Flüssigkristall anlegbare Feld angeschaltet wird.