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Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung mit integrierter Raumbeleuchtung für ein Kraftfahrzeug. Eine Raumbeleuchtung auch Ambiente-Beleuchtung genannt, wird in Kraftfahrzeugen verwendet, um den Insassen bei Dunkelheit die Orientierung im Kraftfahrzeug zu erleichtern. Dabei werden in der Regel eine Beleuchtung mit geringer Lichtintensität und/oder eine indirekte Beleuchtung verwendet, um die Umgebung des Fahrers wie Bereiche der Türverkleidung, der Mittelkonsole oder des Armaturenbretts zu erhellen. Ziel dabei ist, dem Fahrer eine visuelle Orientierungshilfe zu geben, ohne dass der Fahrer durch die Lichtquelle selbst oder das durch eine Fahrzeugkabinenoberfläche reflektierte Licht geblendet werden könnte. Beispielsweise ist die Raumbeleuchtung vorgesehen, den Fußraum der Fahrzeugkabine zu beleuchten. Bevorzugt wird die Raumbeleuchtung verwendet, dem Fahrer das Auffinden von Bedienelementen, beispielsweise durch eine den Drehknopf eines Drehstellers umgebende Beleuchtung, eine sogenannte Coronabeleuchtung zu erleichtern oder die Begrenzung von berührempfindlichen Eingabeflächen zu markieren. Bisher wurde die Raumbeleuchtung konstruktiv losgelöst und unabhängig von der Funktionsbeleuchtung im Fahrzeugbau realisiert. Im Fahrzeugbau wird aber generell eine hohe Integrationsdichte angestrebt, um Bauraum und Gewicht insbesondere zum Zwecke der Energieeinsparung zu verringern.
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Vor diesem Hintergrund bestand Bedarf nach einer Lösung, bei der eine Anzeigevorrichtung mit Raum-Beleuchtung bereit gestellt wird, die eine erhöhte Integrationsdichte aufweist. Diese Aufgabe wird durch eine Anzeigevorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Eine gleichermaßen vorteilhafte Verwendung ist Gegenstand des Verwendungsanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
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Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung, welche eine Schicht aus einem für sichtbares Licht transparenten Matrixmaterial aufweist. Die Schicht weist eine dem Betrachter zugewandte, erste Hauptfläche, beispielsweise im Schwerefeld obere Hauptfläche und eine dem Betrachter abgewandte, zweite Hauptfläche, beispielsweise im Schwerefeld untere Hauptfläche auf. Die Schicht weist wenigstens eine, die erste und zweite Hauptfläche verbindende Stirnfläche auf. Darunter wird beispielsweise eine zur ersten Hauptfläche orthogonale Stirnfläche verstanden. Die Schicht ist beispielsweise als eine planparallele Platte ausgebildet. Erfindungsgemäß ist auf der Seite der zweiten Hauptfläche, beispielsweise unter der Schicht, eine Anzeige angeordnet, wobei diese so ausgerichtet ist, dass die Anzeige, beispielsweise das von der Anzeige angezeigte Symbol, durch die Schicht hindurch durch den Betrachter betrachtet werden kann. Der Begriff Anzeige ist weit auszulegen und umfasst beispielsweise eine flexibel elektronisch ansteuerbare Anzeige, wie eine elektronische Pixelmatrixanzeige, bevorzugt eine Anzeige in Vakuum-Fluoreszenz-, LCD- oder OLED-Technologie, sowie eine einfache hinterleuchtete Symbolanzeige, bei der mittels Durchleuchtung einer Maske oder Projektion ein Symbol auf einer hinterleuchteten Mattscheibe sichtbar gemacht wird.
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Erfindungsgemäß ist ferner ein Leuchtelement, beispielsweise eine Leuchtdiode, vorgesehen, wobei das Leuchtelement so angeordnet ist, dass dessen Licht über die Stirnfläche in die Schicht eingekoppelt wird. Beispielsweise ist ein Lichtleiter zwischen Stirnfläche und Leuchtelement angeordnet. Bevorzugt ist das Leuchtelement benachbart zur Stirnfläche angeordnet, dass dessen Hauptabstrahlrichtung auf die Stirnfläche gerichtet ist.
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Erfindungsgemäß sind in das Matrixmaterial der Schicht Streuzentren eingebettet. Bevorzugt sind die Streuzentren wenigstens in dem Bereich der Schicht eingebettet, der benachbart zur Anzeige, beispielsweise unmittelbar über der Anzeige angeordnet ist. Als Streuzentren werden beispielsweise solche Fremdkörper im Matrixmaterial verstanden, die eine Beeinflussung, beispielsweise Ablenkung, der Lichtausbreitung im Matrixmaterial bewirken. Es obliegt dem Fachmann durch einige wenige Versuche in Abhängigkeit der Leuchtdichte des Leuchtelements eine geeignete Anhäufungsdichte der Streuzentren zu wählen, dass eine Streuung des vom Leuchtelement über die Stirnfläche eingekoppelten mit dem Auge erkennbar ist, ohne dass es zu einer wahrnehmbaren und damit störenden Eintrübung der Schicht kommt, die die Sichtbarkeit der darunter liegenden Anzeige beeinträchtigt. Dadurch dass die Schicht erfindungsgemäß für die Erzeugung von Streulicht und damit für die Erzeugung einer Raumbeleuchtung, auch Ambiente-Beleuchtung genannt, und gleichzeitig zum Schutz der Anzeige verwendet wird, können Komponenten, Bauraum und letztlich Gewicht eingespart werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist das Matrixmaterial ein Glas, wie ein silikatisches Glas, bevorzugt ein Borosilkatglas auf, um eine besonders haltbare und widerstandsfähige Schicht bereitzustellen. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist das Matrixmaterial einen oder mehrere Kunststoffe, bevorzugt ein oder mehrere Polymere, bevorzugter thermoplastische Polymere, wie Polycarbonat; Polymethacrylate, wie Polymethylmethacrylat; Polyolefine, wie Polyethylen und Polypropylen; Polyester wie Polyethylenterephthalat und Polyethylennaphthalat, Celluloseacetat, Polyvinylchlorid und Acrylnitril-Butadien-Styrol-Terpolymere oder Kombinationen davon auf. Durch die Verwendung von Kunststoff wird eine gewichtssparende Variante der Ausgestaltung erreicht.
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Gemäß einer bevorzugten Variante werden die Streuzentren durch in die Schicht eingebettete Streupartikel ausgebildet, die Aluminiumoxid, Titanoxid, Zirkonoxid, Siliziumoxid, Zinkoxid, Indiumzinnoxid, Zinnoxid oder Kombinationen daraus aufweisen. Gemäß einer bevorzugten alternativen Ausgestaltung werden die Streuzentren durch offene oder geschlossene, bevorzugt geschlossene Poren ausgebildet.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Variante sind die Streuzentren durch Streupartikel aus Kunststoff, wie aus thermoplastischem Polymer, bevorzugt Polymethylmethacrylat, Polycarbonat, Polyester oder Kombinationen ausgebildet sind.
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Bevorzugt machen die lichtstreuenden Partikel 0,01 bis 10, bevorzugt 0,01 bis 1 Gewichtsprozent der Schicht aus. Gemäß einer bevorzugten Variante unterscheiden sich die Streuzentren, beispielsweise die Streupartikel, und das Matrixmaterial im Brechungsindex für sichtbares Licht nur geringfügig. Als eine geringfügige Unterscheidung wird eine betragsmäßige Differenz im Bereich von 0,010 bis 0,122, bevorzugt im Bereich von 0,010 bis 0,030, verstanden.
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Bevorzugt weisen die Streuzentren einen mittleren (zahlengemittelten) Durchmesser von 10 nm bis 20 µm, bevorzugt 70 nm bis 1 µm, noch bevorzugter 100 nm bis 400 nm auf.
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Bevorzugt ist zwischen der Schicht und der Anzeige eine strukturierte, bevorzugt mikrostrukturierte, Grenzfläche vorgesehen, um dadurch eine Rückreflexion des durch die Streuzentren gestreuten Lichtes zu verstärken und damit den Raumbeleuchtungseffekt zu steigern.
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Gemäß einer bevorzugten Variante ist zwischen der Schicht und der Anzeige teildurchlässige Sperrschicht, beispielsweise aus transluzentem und/oder eingefärbtem Materiat vorgesehen, um so vorteilhaft die unter der Schicht angeordnete Anzeige im ausgeschalteten Zustand für den Betrachter weitgehend unsichtbar zu machen.
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Bevorzugt ist zwischen der Schicht und der Anzeige, bevorzugt zwischen der Schicht und der Absorptionsschicht, ein Luftspalt vorgesehen.
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Zur Steigerung des Raumbeleuchtungseffekts weist die Schicht eine weitere Stirnfläche auf, auf der eine Reflexionsschicht aufgebracht ist um durch Reflexion an der Stirnfläche die Streuung an den Streuzentren zu steigern.
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Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtungen in einer ihrer zuvor beschriebenen Ausgestaltungen in einem Kraftfahrzeug. Beispielsweise ist die Anzeigevorrichtung in einer Mittelkonsole des Kraftfahrzeugs angeordnet.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Die Figuren sind dabei nur beispielhaft zu verstehen und stellen lediglich bevorzugte Ausführungsvarianten dar. Es zeigen:
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1 eine Schnittansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung;
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2 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung.
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1 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung. Diese weist eine im Wesentlichen transparente Schicht 1 auf. Die Schicht 1 definiert eine dem nicht dargestellten Betrachter zugewandte, erste Hauptfläche 16 und eine dem Betrachter abgewandte, zweite Hauptfläche 18 und wenigstens eine, die erste 16 und zweite Hauptfläche 18 verbindende Stirnfläche 17. Benachbart zu der Stirnfläche 17 ist ein Leuchtelement 13, beispielsweise eine LED, angeordnet, dessen Licht 2 über die Stirnfläche 17 in die Schicht 1 eingekoppelt wird. An den verbleibenden Stirnflächen de Schicht 1 insbesondere auf der gegenüberliegenden Stirnfläche 19 ist eine reflektierende, metallische Beschichtung 3 vorgesehen, um den Lichtaustritt aus der Schicht 1 zu verringern. Die Schicht 1 besteht im Wesentlichen aus einem transparenten thermoplastischen Kunststoff. In die Schicht 1 sind in annähernd homogener Dichte über den zur Hauptfläche 16 parallelen Richtung Streupartikel 15 als Streuzentren eingebettet, wodurch Streulicht geringer Intensität erzeugt wird, das über die Hauptfläche 16 aus der Schicht 1 austritt und für eine Raumbeleuchtung im Innern der Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs sorgt und ferner für den Betrachter die Ausdehnung der Schicht 1 aufgrund der bei geringer Umgebungsbeleuchtung, beispielsweise bei Nachtfahrt des Fahrzeugs, sichtbaren Reflexionen an den Streuzentren 15 markiert. Unter der Schicht 1, d.h. auf der dem Betrachter abgewandten Seite der Schicht 1 sind eine elektronische Pixelmatrixanzeige 5a und eine Funktionsanzeige 5b angeordnet. Diese sind so angeordnet, dass deren Anzeigefläche durch die Schicht 1 für den Betrachter sichtbar sind. Die Schicht 1 dient somit neben der Erzeugung der Raumbeleuchtung auch als Deckschicht für die Anzeigen 5a, 5b. Die Anzeige 5b weist eine Lichtquelle 14, einen zugehörigen Lichtschacht 7 als auch eine diffuse Schicht 8 mit Maskierung zur Sichtbarmachung eines Funktionssymbols auf. Zwischen der Schicht 1 und den Anzeigen 5a, 5b ist eine teildurchlässige Sperrschicht 4 vorgesehen, um bei abgeschalteten Anzeigen 5a, 5b, diese für den Betrachter weitgehend unsichtbar zu machen. Zwischen der teildurchlässigen Schicht 4 und der Schicht 1 ist angrenzend an die Schicht 1 eine Elektrodenstruktur 12 angeordnet, die der ortausauflösenden Berührdetektion auf der Hauptfläche 16 der Schicht 1 dient. Wie oben angedeutet, hilft das durch die Streupartikel 15 erzeugte Streulicht dem Betrachter die Ausdehnung der für die ortsauflösende Berühreingabe vorgesehenen und durch die Ausdehnung der Schicht 1 definierten Eingabefläche abzuschätzen. Zwischen der Elektrodenstruktur 12 und der teildurchlässigen Sperrschicht 4 ist ein Luftspalt 9 vorgesehen, der sich zwischen diesen erstreckt.
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Der in 2 gezeigte Aufbau einer weiteren erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung. Diese weist ebenfalls eine im Wesentlichen transparente Schicht 1 auf. Die Schicht 1 definiert eine dem nicht dargestellten Betrachter zugewandte, erste Hauptfläche 16 und eine dem Betrachter abgewandte, zweite Hauptfläche 18 und wenigstens eine, die erste 16 und zweite Hauptfläche 18 verbindende Stirnfläche 17. Benachbart zu der Stirnfläche 17 ist ein Leuchtelement 13, beispielsweise eine LED, angeordnet, dessen Licht 2 über die Stirnfläche 17 in die Schicht 1 eingekoppelt wird. An den verbleibenden Stirnflächen de Schicht 1 insbesondere auf der gegenüberliegenden Stirnfläche 19 ist eine reflektierende, metallische Beschichtung 3 vorgesehen, um den Lichtaustritt aus der Schicht 1 zu verringern. Die Schicht 1 besteht im Wesentlichen aus einem Borsilikatglas. In die Schicht 1 sind in annähernd homogener Dichte über den zur Hauptfläche 16 parallelen Richtung Streupartikel 15 als Streuzentren eingebettet, wodurch Streulicht geringer Intensität erzeugt wird, das über die Hauptfläche 16 aus der Schicht 1 austritt und für eine Raumbeleuchtung im Innern der Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs sorgt und ferner für den Betrachter die Ausdehnung der Schicht 1 aufgrund der bei geringer Umgebungsbeleuchtung, beispielsweise bei Nachtfahrt des Fahrzeugs, sichtbaren Reflexionen an den Streuzentren 15 markiert. Unter der Schicht 1, d.h. auf der dem Betrachter abgewandten Seite der Schicht 1 sind eine elektronische Pixelmatrixanzeige 5a und eine Funktionsanzeige 5b angeordnet. Diese sind so angeordnet, dass deren Anzeigefläche durch die Schicht 1 für den Betrachter sichtbar sind. Die Schicht 1 dient somit neben der Erzeugung der Raumbeleuchtung auch als Deckschicht für die Anzeigen 5a, 5b. Die Anzeige 5b weist eine Lichtquelle 14, einen zugehörigen Lichtschacht 7 als auch eine diffuse Schicht 8 mit Maskierung zur Sichtbarmachung eines Funktionssymbols auf. Zwischen der Schicht 1 und den Anzeigen 5a, 5b ist auch bei dieser Ausführungsform eine für sichtbares Licht teildurchlässige Sperrschicht 4 vorgesehen, um bei abgeschalteten Anzeigen 5a, 5b, diese für den Betrachter weitgehend unsichtbar zu machen. Beispielsweise handelt es sich bei der für sichtbares Licht teildurchlässigen Sperrschicht 4 um eine Metallbeschichtung. Zwischen der teildurchlässigen Schicht 4 und der Schicht 1 ist angrenzend an die Schicht 1 eine weitere transparente Schicht 10 vorgesehen, die angrenzend an die Hauptfläche 18 angeordnet ist und mit der Schicht 1 verklebt ist. Zwischen der transparenten Schicht 10 und der teildurchlässigen Sperrschicht 4 ist ein Luftspalt 9 vorgesehen, der sich zwischen diesen erstreckt. Zwischen der transparenten Schicht 1 und der weiteren transparenten Schicht 10 ist eine Grenzfläche mit Mikrostrukturierung vorgesehen.
