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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung, insbesondere für ein Verkehrsmittel, beispielsweise für die Instrumententafel eines Kraftfahrzeugs.
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In modernen Kraftfahrzeugen verwendete Anzeigevorrichtungen müssen vergleichsweise hohen Temperaturschwankungen standhalten können. Wenn das Fahrzeug beispielsweise bei einer Außentemperatur von -20 °C abgestellt ist, kühlt der Fahrzeuginnenraum auf diese Temperatur ab. Während der Benutzung kann der Fahrzeuginnenraum zum Komfort der Insassen zügig auf eine Temperatur von ca. +20 °C aufgeheizt werden. Über die Lebensdauer des Fahrzeuges hinweg können diese oder ähnliche Temperaturänderungen mehrere tausend Male stattfinden. Ferner sind moderne Kraftfahrzeuge auch für den Einsatz in sehr kalten oder sehr heißen Umgebungen ausgelegt, sodass die Anzeigevorrichtungen im Innenraum Temperaturen von -40°C und +85°C aushalten sollten.
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Diese Anforderungen erfüllende Anzeigevorrichtungen (auch Displayvorrichtungen oder Displays genannt) sind in der Regel über den Randabschnitt / Randbereich der Anzeigevorrichtungen kontaktiert. Die Schichten der Anzeigevorrichtung (Treiberelektronik, Hintergrundbeleuchtung, Polarisatoren, LCD-Panel/Farbfilter) werden in der Regel durch einen Rahmen aus Kunststoff oder Metall zusammengehalten. Auf diese Schichtanordnung wird dann eine Deckplatte (auf dem Gebiet der Displays auch Deckglas genannt, obgleich diese auch aus Kunststoff hergestellt sein kann) gebondet. Insbesondere können unter dem Rahmen der Anzeigevorrichtung um den eigentlichen Anzeigebereich mit den Bildpunkten / Pixel, auf dem das zu wiedergebende Bild dargestellt wird, elektrische Leitungen verlaufen, die den Anzeigebereich mit der Steuerungselektronik der Anzeigevorrichtung verbinden. Damit der Rahmen für den Betrachter nicht sichtbar ist, liegt er unter einem schwarz lackierten Randstreifen (sog. Schwarzdruck) der Deckplatte / des Deckglases.
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Aktuelle Displayentwicklungen zielen darauf ab, Licht auch außerhalb des Anzeigeabschnitts zu emittieren, um dem Betrachter ein immersiveres Betrachtungserlebnis zu bieten. Aus dem Stand der Technik ist es hierzu bekannt, eine Umgebung, insbesondere eine Wandfläche hinter dem Display zu beleuchten. Beispielsweise offenbart das Dokument
WO 2005/076602 A1 eine Anzeigevorrichtung, die über Befestigungsmittel an einer Wand eines Raumes befestigt ist. Die Anzeigevorrichtung weist zwei an ihrer Rückseite angebrachte Beleuchtungseinheiten auf, die dazu vorgesehen sind, ein aus zwei Spots auf der Wand gebildetes Hintergrundlicht zu erzeugen. Die Spots sind auf der rechten und linken Seite der Anzeigevorrichtung dargestellt.
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Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anzeigevorrichtung bereitzustellen, die für den Einsatz in Kraftfahrzeugen geeignet ist und dem Benutzer ein immersiveres Betrachtungserlebnis bietet.
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Diese Aufgabe wird durch eine Anzeigevorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Die Anzeigevorrichtung umfasst eine Anzeige mit einem Anzeigeabschnitt zum Anzeigen eines Bildes sowie einem zum Anzeigeabschnitt benachbarten Randabschnitt, einen den Randabschnitt überlappenden Lichtleiter, der im Bereich eines Abschnitts seiner Außenoberfläche, insbesondere (außenseitig) auf dem Abschnitt seiner Außenoberfläche, mit einer Reflexionsschicht versehen ist, und eine Beleuchtungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, Licht in den Lichtleiter einzustrahlen. Die Reflexionsschicht weist einen zwischen dem Randabschnitt der Anzeige und dem Lichtleiter ausgebildeten ersten Reflexionsabschnitt und einen abseits des Randabschnitts ausgebildeten zweiten Reflexionsabschnitt auf. Der Lichtleiter weist eine erste Lichtaustrittsfläche in seinem dem ersten Reflexionsabschnitt entgegengesetzten Oberflächenbereich auf, die frei von der Reflexionsschicht ist, sodass das Licht benachbart zum Anzeigeabschnitt über die erste Lichtaustrittsfläche aus dem Lichtleiter austreten kann.
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Die Begriffe „umfassend“, „aufweisend“, „mit“ und Ähnliche sind in dieser Offenbarung als nicht abschließend zu verstehen. Insbesondere bedeutet der Begriff „umfassend ein/e“ in diesem Kontext „umfassend mindestens ein/e“, d.h. „umfassend ein/e“ schließt nicht aus, dass weitere entsprechende Elemente vorhanden sind. Zum Beispiel sind die Begriffe „umfassend eine Anzeige“, „umfassend einen Lichtleiter“, „umfassend eine Beleuchtungseinrichtung“ und „mit einem Anzeigeabschnitt“, so zu verstehen, dass die Anzeigevorrichtung eine oder mehrere Anzeigen, Lichtleiter und Beleuchtungseinrichtungen und die Anzeige einen oder mehrere Anzeigeabschnitte aufweisen kann.
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Eine erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung ermöglicht, Licht im Bereich des Randabschnitts zu emittieren und den Randabschnitt somit während des Betriebs der Anzeigevorrichtung optisch zu kaschieren. Insbesondere kann ein Randabschnitt mit Kontaktierungsleitungen der Anzeige beziehungsweise ein Rahmen der Anzeige de facto mit einem Lichtband überdeckt werden. Dem Betrachter kann auf diese Weise der Eindruck vermittelt werden, dass sich der Anzeigeabschnitt, der dazu eingerichtet ist, das Bild anzuzeigen, in den Bereich des Randabschnitts hinein erstreckt. Da die gesamte, dem Betrachter zugewandte Lichtaustrittsfläche der Anzeigevorrichtung effektiv vergrößert wird, kann dem Betrachter bei unverändert großem Anzeigeabschnitt ein intensiveres Betrachtungserlebnis geboten werden. Als synergetischer Zusatzeffekt kann erfindungsgemäß erreicht werden, dass auf einer dem Betrachter zugewandten Seite der Anzeigevorrichtung mit dem genannten dunklen Randabschnitt kein zusätzlicher, die Anzeige einfassender Rahmen benötigt wird.
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Es wurde gesagt, dass der Anzeigeabschnitt zum Anzeigen des Bildes ausgestaltet ist, also die Bildpunkte (Pixel) bildende, im Betrieb Licht emittierende Elemente aufweist. Diese Licht emittierenden Elemente sind vorzugsweise im Bereich einer zweiten Lichtaustrittsfläche angeordnet, die im Wesentlichen parallel und/oder fluchtend zur ersten Lichtaustrittsfläche verläuft. Eine Deckplatte (auch als Deckglas bezeichnet) kann im Bereich des Anzeigeabschnitts/der zweiten Lichtaustrittsfläche angeordnet sein, ohne sich in den Randabschnitt hinein zu erstrecken.
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Vorzugsweise sind die Deckplatte und der Lichtleiter lediglich über eine Trennfuge voneinander getrennt und verlaufen benachbart zur Trennfuge flächenbündig zueinander, sodass sich ein fließender Übergang zwischen der Deckplatte und dem Lichtleiter ergibt. Die Trennfuge ist dazu eingerichtet, Licht aus dem Lichtleiter daran zu hindern, in die Deckplatte hineinzustrahlen („hineinzubluten“). Der Randabschnitt bleibt als sogenannter Dunkelbereich vorzugsweise während der Anzeige des Bildes im Wesentlichen dunkel, d. h. es kann vorgesehen sein, dass im Randabschnitt der Anzeige selbst kein Bildpunkt des Bildes angeordnet ist und/oder dass der Randabschnitt entsprechend kein zum Bild gehörendes Licht emittiert. Die Anzeige kann eine LCD-, TFT-LCD-, LED- oder OLED-Anzeige (LCD- / OLED-Display) sein. Außerdem kann die Anzeige flach oder gekrümmt (auch als „curved“ bezeichnet) sein. Die Anzeige kann eine Instrumententafel für ein Kraftfahrzeug sein.
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Insbesondere kann am Randabschnitt entlang eines äußeren Randes der Anzeige ein Fixierelement, beispielsweise ein Rahmen der Anzeige zum Zusammenhalten mehrerer Schichten der Anzeige (außer der Deckplatte) oder ein isolierendes Klebeband, zur Fixierung elektrischer Anschlussleitungen der Anzeige, vorgesehen sein. Der Randabschnitt kann an einen äußersten Rand der Anzeige angrenzen und eine Breite von 2 mm bis 15 mm, insbesondere 5 mm bis 10 mm, aufweisen. Der Lichtleiter überlappt den Randabschnitt derart, dass in einem Querschnitt quer zum äußeren Rand oder einer Außenkante der Anzeige (in dieser Offenbarung als „Querschnitt“ bezeichnet) vorzugsweise ein Abstand zwischen dem äußeren Rand der Anzeige und dem Anzeigeabschnitt größer ist als ein Abstand zwischen einem dem Anzeigeabschnitt zugewandten Ende des Lichtleiters ist. Somit kann das Licht den Lichtleiter im Bereich des Randabschnitts verlassen.
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Vorzugsweise überdeckt der Lichtleiter den Randabschnitt hinsichtlich der überdeckten Fläche des Randabschnitts mindestens zu 80 % oder mindestens zu 90 % oder im Wesentlichen vollständig. So kann sichergestellt werden, dass der Randabschnitt im Wesentlichen für den Betrachter unsichtbar ist. Höchstvorzugsweise ist der Abstand zwischen dem dem Anzeigeabschnitt zugewandten Ende des Lichtleiters und Bildpunkten am dem Lichtleiter zugewandten Rand des Anzeigeabschnitts geringer als 10 mm oder geringer als 5 mm oder geringer als 2 mm. Auf diese Weise kann insbesondere bei den oben genannten Anzeigetypen ein relativ fließender Übergang zwischen dem Anzeigeabschnitt und dem Lichtleiter realisiert werden.
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In einer bevorzugten Variante ist zur bauraumoptimierten und optisch klaren Ausgestaltung der Anzeigevorrichtung vorgesehen, dass der Lichtleiter als Band, insbesondere flaches oder, in dem vorgenannten Querschnitt betrachtet, abschnittsweise oder vollständig gekrümmtes Band, ausgebildet ist. Der Lichtleiter kann ferner an die Geometrie der Anzeige angepasst sein, insbesondere gerundet oder frei geformt sein. In dem Querschnitt betrachtet, kann der Lichtleiter breiter sein als der Randabschnitt, sodass sich der Lichtleiter auf einer dem Anzeigeabschnitt entgegengesetzten Seite des Randabschnitts über den Randabschnitt hinaus erstreckt. Das Licht kann in diesem Fall bauraumsparend auf der dem Randabschnitt zugewandten Seite des Lichtleiters (also auf einer der ersten Lichtaustrittsfläche entgegengesetzten Seite des Lichtleiters neben dem ersten Reflexionsabschnitt) in diesen eingestrahlt oder eingekoppelt werden. Alternativ ist es denkbar, dass das Licht an einer quer zur ersten Lichtaustrittsfläche und/oder zweiten Lichtaustrittsfläche verlaufenden Seitenfläche, insbesondere auf einer der Anzeige entgegengesetzten Seite, in den Lichtleiter eingestrahlt wird. Am Lichtleiter kann auf derselben Seite wie die erste Lichtaustrittsfläche eine dritte Lichtaustrittsfläche ausgebildet sein, die ebenfalls zur Transmission von Licht aus dem Lichtleiter ausgebildet ist. Die dritte Lichtaustrittsfläche ist hierbei im vorgenannten Querschnitt betrachtet gegenüber dem Randabschnitt seitlich versetzt.
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Wenn das Licht auf der dem Randabschnitt zugewandten Seite des Lichtleiters in letzteren eine gestrahlt wird, ist die dritte Lichtaustrittsfläche vorteilhafterweise das Licht streuend ausgebildet. Wenn außerdem die erste Lichtaustrittsfläche und die zweite Lichtaustrittsfläche zusammen die dem Randabschnitt entgegengesetzte Oberfläche des Lichtleiters bilden, kann praktisch der gesamte Bereich hinter dieser Oberfläche mit Licht kaschiert werden. Dies ermöglicht insbesondere die optisch kaschierte Anbindung eines weiteren Anzeigeabschnitts und weiteren Randabschnitts derselben oder einer weiteren Anzeigevorrichtung an den oben genannten Anzeigeabschnitt, auf die unten im Detail eingegangen wird.
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Der Lichtleiter (bzw. das flache Band) kann aus einem Vollmaterial (sog. „Bulkware“) bestehen oder als Hohlkörper ausgebildet sein. Vorzugsweise ist der Lichtleiter aus einem transparenten Kunststoff hergestellt und/oder monolithisch ausgebildet. Das Material des Lichtleiters kann einen Brechungsindex aufweisen, der größer als 1,1 oder größer als 1,2 oder größer als 1,3 ist. Unabhängig davon, ob der Lichtleiter als flaches Band ausgebildet ist oder nicht, kann er einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Die Kanten des Lichtleiters können dabei gerundet oder gefast sein.
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In einer Variante weist der Lichtleiter in dem vorgenannten Querschnitt im Wesentlichen die Form eines Trapezes auf. Als Trapez wird hierbei ein echtes Trapez bezeichnet, bei dem nur zwei der vier Seiten parallel zueinander verlaufen. Vorzugsweise ist das Trapez rechtwinklig, wobei die beiden rechten Winkel bevorzugt auf einer dem Anzeigeabschnitt abgewandten Seite des Lichtleiters im Bereich des zweiten Reflexionsabschnitts liegen. Der stumpfe Winkel ist hierbei vorzugsweise bei einer ersten Kante des Lichtleiters an der ersten Lichtaustrittsfläche vorgesehen. Insbesondere kann die erste Lichtaustrittsfläche im vorgenannten Querschnitt betrachtet entlang des Umfangs des Lichtleiters zwischen der ersten mit dem stumpfen Winkel und dem zweiten Reflexionsabschnitt auf der dem Randabschnitt entgegengesetzten Seite des Lichtleiters angeordnet sein. Zwischen der ersten Kante und einer zum Randabschnitt benachbarten zweiten Kante des Lichtleiters kann so ebenfalls Licht aus dem Lichtleiter austreten, insoweit sich die Reflexionsschicht nicht in diesen Bereich erstreckt. Dieser Bereich bildet somit eine vierte Lichtaustrittsfläche.
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Die Reflexionsschicht ist im Rahmen dieser Offenbarung bevorzugt als separate Schicht außerhalb des Lichtleiters ausgebildet. Sie ist vorzugsweise auf der Außenoberfläche des Lichtleiters angeordnet und kann insbesondere mit Letzterem in Kontakt stehen. Hierfür kann die Reflexionsschicht direkt an die Außenoberfläche des Lichtleiters fixiert, daran gefügt, und/oder darauf haftend ausgebildet sein. Alternativ kann die die Reflexionsschicht an einem vorzugsweise rückseitig, also auf der Seite des Randabschnitts, am Lichtleiter befestigten Trägerelement (beispielsweise in Form eines Rahmens) befestigt und darüber an der Außenoberfläche des Lichtleiters gehalten sein.
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Vorteilhafterweise verläuft der erste Reflexionsabschnitt auf der Oberfläche des Randabschnitts. Insbesondere kann die Reflexionsschicht den Randabschnitt mit ihrem ersten Reflexionsabschnitt direkt oder indirekt über eine oder mehrere Zwischenschichten (insbesondere Haftschicht/en) kontaktieren. Der erste Reflexionsabschnitt kann im Wesentlichen parallel zur ersten Lichtaustrittsfläche verlaufen. Der erste Reflexionsabschnitt und die erste Lichtaustrittsfläche, an der die Reflexionsschicht fehlt, sind im vorgenannten Querschnitt betrachtet im Wesentlichen gleich breit, nämlich so breit wie der Randabschnitt, wobei die Breite hierbei der Quererstreckung senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung des Lichtleiters entspricht. Vorzugsweise sind die Fläche des Randabschnitts, die Fläche des ersten Reflexionsabschnitts und die erste Lichtaustrittsfläche im Wesentlichen gleich groß, sodass der Randabschnitt möglichst weitgehend mit Licht verdeckt/kaschiert ist. Der erste Reflexionsabschnitt kann für den Betrachter sichtbar sein.
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Der zweite Reflexionsabschnitt verläuft vorzugsweise auf einer von der Anzeige abgewandten Seite des Lichtleiters den Lichtleiter einfassend um diesen herum, ist also vorteilhafterweise im vorgenannten Querschnitt quer zum äußeren Rand U-förmig ausgebildet. Der zweite Reflexionsabschnitt kann sich beginnend am vom Anzeigeabschnitt abgewandten Ende des ersten Reflexionsabschnitts über die vom Anzeigeabschnitt abgewandte Randoberfläche des Lichtleiters bis hin zur ersten Lichtaustrittsfläche erstrecken, also an die erste Lichtaustrittsfläche und/oder an den ersten Reflexionsabschnitt grenzen. Im Querschnitt betrachtet kann der zweite Reflexionsabschnitt gegenüber dem Randabschnitt in Richtung der Randoberfläche der Lichtleiters versetzt („abseits“ des Randabschnitts) angeordnet sein.
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Die erste, zweite, dritte und/oder vierte Lichtaustrittsfläche kann im Wesentlichen glatt oder Licht streuend ausgebildet sein. Um das Licht zu streuen, kann die Oberfläche des Lichtleiters im Bereich der Lichtaustrittsfläche aufgeraut oder mit optischen Elementen wie Mikrolinsen, Prismen oder einer zusätzlichen Streuschicht versehen sein. Die optischen Elemente können geometrisch angeordnet oder stochastisch verteilt sein. Ferner ist es denkbar, dass die optischen Elemente zusammen ein (beliebiges) Symbol darstellen.
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Nachfolgend für die Reflexionsschicht gesagtes gilt vorzugsweise für alle Reflexionsabschnitte; es kann insbesondere auf den ersten, zweiten und/oder dritten Reflexionsabschnitt bezogen werden. Vorzugsweise transmittiert die Reflexionsschicht im Wesentlichen wenig sichtbares Licht. Ihre Transmissivität liegt im sichtbaren Wellenlängenspektrum vorzugsweise unter 20 % oder unter 10 % oder unter 5% oder unter 0,1% oder unter 0,01 %. Die Reflektivität der Reflexionsschicht beträgt hingegen im sichtbaren Lichtspektrum mindestens 80 % oder mindestens 90 % oder mindestens 95 %. Vorgenannte Werte können statt im gesamten sichtbaren Wellenlängenspektrum nur für ein (gesamtes) Wellenlängenband im sichtbaren Spektrum gelten, das mindestens 100 nm oder mindestens 200 nm breit ist.
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Die Reflexionsschicht kann beispielsweise aus einem Metall (insbesondere Silber oder Aluminium) oder einem (lichtstreuenden) Lack hergestellt sein oder selbiges enthalten. Außerdem kann die Reflexionsschicht als (heller) Farbdruck und/oder glänzende Schicht oder als Diffusor (beispielsweise Milchglas oder aufgeraute Oberfläche des Lichtleiters) ausgebildet sein. Obgleich in dieser Offenbarung von einer Reflexionsschicht die Rede ist, kann diese mehrschichtig ausgestaltet sein, d. h. mehrere Unterschichten aufweisen. Ferner ist es denkbar, dass die Reflexionsschicht, beispielsweise durch Laserbearbeitung, Lasergravur oder Ätzen, im Material des Lichtleiters selbst ausgebildet ist. Ferner kann die Reflexionsschicht im Bereich einer oder mehrerer ihrer Reflexionsabschnitte, insbesondere außenseitig auf einem dem Betrachter zugewandten Teil des zweiten Reflexionsabschnitts, mit einer Tönungsschicht (z.B. Neutraldichtefilter) versehen sein, um die Transmissivität zu verringern.
Die Beleuchtungseinrichtung umfasst vorzugsweise eine oder mehrere Lichtquellen, von denen jede dazu eingerichtet sein kann, Licht über jeweils eine Aussparung in der Reflexionsschicht, insbesondere im Bereich des zweiten Reflexionsabschnitts, von außerhalb des Lichtleitermaterials in den Lichtleiter einzustrahlen. Jede Lichtquelle kann hierfür einen oder mehrere Emitter, beispielsweise LEDs, einfarbige LEDs, mehrfarbige LEDs, RGB-LEDs, RGB-W LEDs, oder COB („Chip On Board“) RGB-LEDs aufweisen, die wiederum mehrere Unteremitter (zum Beispiel rote, grüne und blaue Sub-LEDs) enthalten können. Jede der Lichtquellen kann ferner direkt auf dem Lichtleiter positioniert sein.
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In einer besonders bevorzugten Variante sind die einzelnen Lichtquellen in einem Band angeordnet und elektrisch verbunden. Beispielsweise können die Lichtquellen in diesem Fall Teil einer LED-Matrix mit mehreren, vorzugsweise mehrfarbigen, LEDs sein. Die LED-Matrix kann insbesondere eindimensional als LED-Band oder mehrdimensional, insbesondere zweidimensional, mit mehreren Reihen und Zeilen LEDs ausgestaltet sein. Die LED-Matrix kann hinsichtlich der Anordnung ihrer LEDs regelmäßig, wobei die LEDs in gleichem Abstand zueinander angeordnet sind, oder unregelmäßig, insbesondere an die Geometrie des Lichtleiters angepasst, sein. Es versteht sich von selbst, dass in dieser Offenbarung für die LED-Matrix gesagtes für alle Formen der LED-Matrix gilt, also insbesondere für das LED-Band. Höchst vorzugsweise sind die LEDs in dieser LED-Matrix individuell adressierbar bzw. einzeln ansteuerbar, sodass zueinander benachbarte LEDs Licht unterschiedlicher Wellenlänge emittieren können. Hierdurch kann im Bereich des Lichtleiters de facto, wenngleich mit niedrigerer Auflösung, eine weitere Spalte mit Bildpunkten bereitgestellt werden, um eine visuelle Erweiterung des eigentlichen im Anzeigeabschnitt dargestellten Bildes zu erzeugen.
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LED-Matrizen / LED-Bänder mit einzeln ansteuerbaren LEDs können beispielsweise digital gesteuert werden. Ein Beispiel für derartige LED-Matrizen / LED-Bänder, die im Rahmen der Erfindung zum Einsatz kommen können, sind mit ISELEDs (Intelligent Smart Embedded LEDs) bestückte LED-Matrizen / LED-Bänder. Es können ferner LEDs vom Typ APA102, WS2812 oder SK6812 verwendet werden. Der Abstand zwischen den Lichtquellen entlang der Randfläche der Anzeigevorrichtung / in Bandlängsrichtung kann geringer sein als die Hälfte der Dicke des Lichtleiters. Die Packungsdichte der Leuchtquellen kann größer als 300 LEDs pro Meter sein.
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Wie vorstehend beschrieben, kann sich der Lichtleiter seitlich über das dem Anzeigeabschnitt entgegengesetzte Ende des Randabschnitts hinaus erstrecken. Dadurch wird ein Anschluss für den vorstehend genannten weiteren Randabschnitt bereitgestellt, der vorteilhafterweise ebenfalls durch den Lichtleiter optisch kaschiert werden kann. Hierfür wird der weitere Randabschnitt auf der Seite des Lichtleiters positioniert, an dem der erste Reflexionsabschnitt ausgebildet ist. An den weiteren Randabschnitt kann sich sodann benachbart, auf der dem vorstehend erläuterten Anzeigeabschnitt abgewandten Seite ein weiterer Anzeigeabschnitt zur Anzeige eines weiteren Bildes anschließen. Hierbei kann der weitere Randabschnitt wie der oben erläuterte Randabschnitt und der weitere Anzeigeabschnitt wie der oben erläuterte Anzeigeabschnitt ausgestaltet sein, d. h. jeweils beliebige Merkmale jeweils letzterer aufweisen. Auf diese Weise können zwei Anzeigeabschnitte ohne optisch sichtbare Trennung durch dunkle Randabschnitte visuell miteinander verbunden werden. Bei geeigneter Steuerung der Lichtquellen kann auf diese Weise eine im Wesentlichen durchgehende Displayoberfläche bereitgestellt werden, um beispielsweise in Kraftfahrzeugen neuester Bauart ein besonders breites Display zu realisieren.
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Die Anzeigevorrichtung kann ferner eine Steuereinrichtung aufweisen, die mit der Beleuchtungseinrichtung verbunden ist. Die Steuereinrichtung kann insbesondere die Lichtquellen ansteuern, um das gewünschte Licht in den Lichtleiter einzustrahlen. Im Bereich des Lichtleiters können mittels der Steuereinrichtung dynamische Lichteffekte, wie Lauflichter, angezeigt werden. Hierzu kann die Taktfrequenz der Ansteuerung mindestens 30 Hz oder mindestens 45 Hz betragen.
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Darüber hinaus kann die Steuereinrichtung mit der Anzeige verbunden sein und sie kann dem Bild und/oder dem weiteren Bild zugehörige Bilddaten empfangen. Ferner kann die Steuereinrichtung auf Basis dieser Bilddaten Steuersignale für jede der Lichtquellen erzeugen und die Lichtquellen mit den Steuersignalen ansteuern. Die Steuereinrichtung kann die Beleuchtungseinrichtung so ansteuern, dass das in den Lichtleiter eingestrahlte Licht eine Wellenlänge aufweist, die einer Farbe eines Bildpunktes des Bildes benachbart zu der Position des Lichtleiters, an der das Licht eingestrahlt wird, aufweist. Hierfür können die Bilddaten insbesondere Farbinformationen der dem Randabschnitt und/oder dem weiteren Randabschnitt benachbarten Bildpunkte aus dem Bild bzw. dem weiteren Bild enthalten. Die Steuereinrichtung kann die Lichtemission der Lichtquellen vorteilhafterweise auf Basis dieser Farbinformationen der Lichtquellen steuern.
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Um die Lichtemission durch die Beleuchtungseinrichtung synchron mit der Darstellung des Bildes auszuführen, kann vorgesehen sein, dass Steuersignale für die Lichtquellen aus dem Overscan-Bereich des die Bildinformationen enthaltenden Videosignals entnommen werden. Die Lichtquellen können dies entweder selbst durchführen oder die Entnahme kann mittels der Steuereinrichtung erfolgen.
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In einer weiteren bevorzugten Variante der Anzeigevorrichtung weist der zweite Reflexionsabschnitt einen ersten Teilabschnitt und einen zweiten Teilabschnitt auf. Der erste Teilabschnitt ist vorzugsweise auf der Seite des Lichtleiters, an dem der erste Reflexionsabschnitt ausgebildet ist, komplanar zum ersten Reflexionsabschnitt angeordnet. Die Lichtquellen sind vorzugsweise auf der dem Randabschnitt zugewandten Seite des Lichtleiters vom ersten Teilabschnitt beabstandet angeordnet. Die Lichtquellen können jeweils RGB-LEDs und Teil einer als LED-Matrix mit mehreren Reihen und Zeilen (hier drei Reihen) ausgestalteten Beleuchtungseinrichtung sein, die von der Steuereinrichtung gesteuert werden kann.
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Der erste Teilabschnitt kann lichtstreuend (hier beispielsweise als milchig weiße Streuschicht / Diffusor) ausgebildet sein. Der zweite Teilabschnitt kann auf der dem ersten Teilabschnitt entgegengesetzten Seite des Lichtleiters und hier im Wesentlichen flächengleich (kongruent) zum ersten Teilabschnitt ausgebildet sein. Der zweite Teilabschnitt des zweiten Reflexionsabschnitts weist vorzugsweise einen Transmissionsgrad von weniger als 30 % oder weniger als 10 % (in dieser Variante sogar weniger als 7 %) auf und kann insofern gleichzeitig die dritte Lichtaustrittsfläche bilden. Ferner ist der zweite Teilabschnitt vorzugsweise im Wesentlichen nicht streuend, d. h. die Lichtintensitätsdämpfung durch Streuung ist vernachlässigbar gering. Der erste Reflexionsabschnitt ist hingegen vorzugsweise lichtstreuend (hier sandgestrahlt). Auf einer vom Lichtleiter abgewandten Oberfläche des zweiten Teilabschnitts des zweiten Reflexionsabschnitts ist bevorzugt eine Tönungsschicht ausgebildet, die als Neutraldichtefilter ausgebildet sein kann. Die Tönungsschicht kann sich über den gesamten zweiten Teilabschnitt oder nur über einen Teil des zweiten Teilabschnitts erstrecken.
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Eine hier in unabhängiger Form offenbarte Fahrzeugbaugruppe umfasst die Anzeigevorrichtung. Die Anzeigevorrichtung ist vorzugsweise Teil der Instrumententafel der Fahrzeugbaugruppe und kann insbesondere die Anzeige mit dem Anzeigeabschnitt, dem Randabschnitt, dem weiteren Anzeigeabschnitt und/oder dem weiteren Randabschnitt umfassen.
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Bevorzugte Ausführungsformen einer Anzeigevorrichtung werden nun genauer unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen, zur besseren Erkennbarkeit der Technologie nicht maßstabsgetreuen Zeichnungen erläutert, wobei
- 1 eine erste Ausführungsform einer Anzeigevorrichtung in einer Querschnittsansicht zeigt, bei der der Lichtleiter einen rechteckigen Querschnitt aufweist;
- 2 die Vorrichtung aus 1 in einer schematischen teilweisen Vorderansicht zeigt;
- 3 eine zweite Ausführungsform einer Anzeigevorrichtung in einer Querschnittsansicht zeigt, bei der der Lichtleiter gefast ist;
- 4 eine dritte Ausführungsform einer Anzeigevorrichtung in einer Querschnittsansicht zeigt, bei der die Lichtquellen am dem Anzeigeabschnitt abgewandten Rand des Lichtleiters angeordnet sind;
- 5 eine vierte Ausführungsform einer Anzeigevorrichtung in einer Querschnittsansicht zeigt, bei der zwei Anzeigeabschnitte über Lichtleiter visuell verbunden sind; und
- 6 eine fünfte Ausführungsform einer Anzeigevorrichtung in einer Querschnittsansicht zeigt.
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Die 1 und 2 stellen eine Anzeigevorrichtung 100 mit einer Anzeige 10, einem Lichtleiter 30 und einer Beleuchtungseinrichtung 50 dar. In der Ansicht aus 1 ist die Anzeigevorrichtung 100 im Querschnitt quer zu einem Seitenrand der Anzeige 10 gezeigt, wobei die Betrachtungsrichtung durch einen Betrachter der Anzeigevorrichtung 100 in 1 von oben nach unten gerichtet ist. Derselbe Querschnitt kann im Bereich eines oberen oder unteren Randes der Anzeige 10 vorhanden sein. Die Anzeige 10 ist als LCD-Display ausgebildet und hat einen Anzeigeabschnitt 12 mit Bildpunkten, auf dem während des Betriebs ein Bild angezeigt werden kann, und einen dunklen Randabschnitt 14, der zum Anzeigeabschnitt 12 benachbart ist, in diesem Fall an letzteren angrenzt. Der Anzeigeabschnitt 12 ist durch eine Deckplatte 13 (Deckglas) bedeckt, die an den Anzeigeabschnitt 12 gebondet ist.
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Zwischen der Deckplatte 13 und dem Lichtleiter 30 ist eine Trennfuge 15 ausgebildet. Der Lichtleiter 30 und die Trennfuge 15 überlappen den Randabschnitt 14 zusammen vollständig, sodass insbesondere ein hier durch einen Rahmen gebildeter Dunkelbereich 17 am Randabschnitt 14 durch den Lichtleiter überdeckt ist. Der Lichtleiter 30 ist monolithisch bandförmig (mit hier beispielhaft rechtwinkligem, an die Deckplatte angepasstem Querschnitt) ausgebildet und aus einem Kunststoff mit einem Brechungsindex hergestellt, der größer als 1,1 ist. In dem Querschnitt entspricht die Form des Lichtleiters 30 bevorzugt der Form der Deckplatte 13, d.h., beide sind rechtwinklig, gekrümmt oder weisen eine gemeinsame andere Form auf. Auf einer Außenoberfläche 32 des Lichtleiters 30 ist abschnittsweise eine Reflexionsschicht 34 angeordnet, die einen ersten Reflexionsabschnitt 36 und einen zweiten Reflexionsabschnitt 38 aufweist. Der zweite Reflexionsabschnitt 38 ist in der Querschnittsansicht aus 1 betrachtet im Wesentlichen U-förmig ausgestaltet, wobei die beiden (dünnen) Schenkel des zweiten Reflexionsabschnitts 38 auf einander entgegengesetzten Hauptoberflächen des Lichtleiters 30 ausgebildet sind.
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Der erste Reflexionsabschnitt 36 ist als Verlängerung desjenigen Schenkels ausgebildet, der am Lichtleiter 30 auf der Seite des Randabschnitts 14 anliegt. Über den ersten Reflexionsabschnitt 36 ist der Lichtleiter 30 mit dem Randabschnitt 14 verbunden. Der zweite Reflexionsabschnitt 38 beginnt auf der der Deckplatte 13/dem Anzeigeabschnitt 12 entgegengesetzten Seite des ersten Reflexionsabschnitts 36 benachbart zum ersten Reflexionsabschnitt 36 und erstreckt sich auf der dem Anzeigeabschnitt 12 entgegengesetzten Seite des Lichtleiters 30 um diesen herum bis zu einer ersten Lichtaustrittsfläche 40.
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Die erste Lichtaustrittsfläche 40 ist am Lichtleiter 30 gegenüberliegend und parallel zum ersten Reflexionsabschnitt 36 ausgebildet. Im Bereich der ersten Lichtaustrittsfläche 40 ist hier beispielhaft keine Reflexionsschicht vorgesehen. Eine zweite Lichtaustrittsfläche 18 ist im Bereich des Anzeigeabschnitts 12 vorgesehen, an der das von den Bildpunkten emittierte Licht aus der Anzeige austritt. Auf der Seite des Lichtleiters 30 mit der ersten Lichtaustrittsfläche 40 ist ferner eine dritte Lichtaustrittsfläche 42 ausgebildet. Im Bereich der dritten Lichtaustrittsfläche 42 ist die Oberfläche des Lichtleiters lichtstreuend ausgebildet. Die erste, zweite und dritte Lichtaustrittsfläche 40, 18, 42 sind im Wesentlichen zueinander komplanar angeordnet. Der zweite Reflexionsabschnitt 38 grenzt entlang des Umfangs des Lichtleiters an die erste Lichtaustrittsfläche 40 und an den ersten Reflexionsabschnitt 36. Die Reflexionsschicht 34 weist im gesamten sichtbaren Spektrum einen Reflexionsgrad von über 95 % und einen Transmissionsgrad von weniger als 0,1 % auf und ist auf dem Lichtleiter 30 aufgetragen.
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Die Beleuchtungseinrichtung 50 ist als flache eindimensionale LED-Matrix (sogenanntes LED-Band) mit mehreren im Wesentlichen gleichen Lichtquellen 54 in Form von RGB-LEDs ausgebildet (siehe 2), die während des Betriebs der Anzeigevorrichtung und insbesondere der Beleuchtungseinrichtung Licht 52 in den Lichtleiter 30 einstrahlen. Der Abstrahlwinkel jeder RGB-LED ist größer als 90° und beträgt hier beispielsweise rund 140°. Die LED-Matrix verläuft mit ihrer Haupterstreckungsrichtung entlang des äußeren Randes, hier Seitenrandes, der Anzeige 10 in einer Öffnung im zweiten Reflexionsabschnitt 38 und steht in Kontakt mit dem Lichtleiter 30.
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In der Variante aus 1 ist die Beleuchtungseinrichtung 50 auf derselben Seite des Lichtleiters 30 angeordnet wie der Randabschnitt 14. Das in den Lichtleiter 30 eingestrahlte Licht 52 kann im Rahmen des Abstrahlwinkels auf direktem Pfad von der jeweiligen Lichtquelle 54 ohne Reflexion an der Reflexionsschicht 34 zur ersten und/oder dritten Lichtaustrittsfläche 36, 42 gelangen. Ferner kann das Licht 52 nach dem Eintritt in den Lichtleiter 30 ein- oder mehrfach am ersten und/oder zweiten Reflexionsabschnitt 36, 38 reflektiert werden, bevor es an der/den Lichtaustrittsfläche/n 36, 42 in Verlängerung der zweiten Lichtaustrittsfläche 18 aus dem Lichtleiter 30 austreten kann. Durch den im Wesentlichen flächenbündigen Übergang zwischen der Deckplatte 13 und dem Lichtleiter 30 kann dem Betrachter eine visuell größere Bildfläche präsentiert werden.
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Die Beleuchtungseinrichtung 50 kann über eine Steuereinrichtung 56 gesteuert werden. Insbesondere ist die Steuereinrichtung 56 dazu eingerichtet, die Farben der Lichtquellen 54 zu steuern. Darüber hinaus kann die Steuereinrichtung 54 mit der Anzeige 10 verbunden sein, um die Farben der Lichtquellen 54 auf Basis von Bilddaten des in der Anzeige 10 dargestellten Bildes zu bestimmen. Insbesondere kann die Steuereinrichtung 56 die Beleuchtungseinrichtung 50 so ansteuern, dass das in den Lichtleiter 30 eingestrahlte Licht 52 eine Wellenlänge aufweist, die einer Farbe eines Bildpunktes des Bildes benachbart zu der Position der Lichtquelle 54, an der das Licht 52 eingestrahlt wird, aufweist.
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Die Anzeigevorrichtung 100 aus 3 unterscheidet sich lediglich dadurch von der Anzeigevorrichtung 100 aus 1, dass der Querschnitt des Lichtleiters 30 die Form eines rechtwinkligen Trapezes anstatt eines Rechtecks aufweist und die Deckplatte 13 auch den Randabschnitt 14 zumindest abschnittsweise bedeckt, somit abschnittsweise zwischen dem ersten Reflexionsabschnitt 36 und dem Randabschnitt 14 angeordnet ist. Die rechten Winkel sind an von der Anzeige 10 abgewandten Kanten des Lichtleiters 30 angeordnet.
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Mit anderen Worten ist der Lichtleiter 30 auf der Seite des Anzeigeabschnitts 12, insbesondere in dem Bereich, in dem der Lichtleiter 30 die Deckplatte 13 überpappt, gefast. Der spitze Winkel des Trapezes ist bei einer zum Randabschnitt 14 nächsten Kante des Lichtleiters 30 ausgebildet, sodass die abgeschrägte Trapezseite / - kante vom Randabschnitt 14 weg weist. Hierdurch wird die effektive Oberfläche der ersten Lichtaustrittsfläche 40 vergrößert. Die schräge Trapezkante reicht vom ersten Reflexionsabschnitt 36 bis zum zweiten Reflexionsabschnitt 38. Alternativ können mehrere Fasen analog zur vorstehend beschriebenen Fase (schrägen Trapezkante) am Lichtleiter 30 angeordnet sein. Im Übrigen weist die Anzeigevorrichtung 100 aus 3 alle Merkmale der Anzeigevorrichtung 100 aus 1 auf.
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Die Anzeigevorrichtung 100 aus 4 unterscheidet sich lediglich dadurch von der Anzeigevorrichtung 100 aus 1, dass die Beleuchtungseinrichtung 50, auf einer von der Anzeige 10 entgegengesetzten Außenoberfläche (Seitenfläche) des Lichtleiters 30 ausgebildet ist. Im Übrigen weist die Anzeigevorrichtung 100 aus 4 alle Merkmale der Anzeigevorrichtung 100 aus 1 auf.
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Eine weitere Anzeigevorrichtung 100 aus 5 unterscheidet sich dadurch von der Anzeigevorrichtung 100 aus 1, dass sie im Wesentlichen die Komponenten zweier Anzeigevorrichtungen gemäß 1 aufweist, wobei die Komponenten im Querschnitt aus 1 betrachtet spiegelbildlich bezüglich der von der Anzeige 10 abgewandten Seitenfläche des Lichtleiters 30 angeordnet sind. Insbesondere schließt an den Lichtleiter 30 ein weiterer Lichtleiter 130 an, der einen weiteren Randabschnitt 114 einer weiteren Anzeige 110 analog zum Lichtleiter 30 überlappt. Die Anzeige 110 ist zum Anzeigen eines weiteren Bildes vorgesehen. Alternativ ist es denkbar, die zweite Anzeige 110 ohne zusätzlichen Lichtleiter 130 direkt über den Lichtleiter 30 mit der Anzeige 10 visuell zu verbinden, wobei der Lichtleiter 30 auch den weiteren Randabschnitt 114 überlappt, um ihn optisch zu kaschieren. Die Anzeigen 10, 110 teilen sich eine gemeinsame Steuereinrichtung 56, können jedoch auch mit zwei Steuereinrichtungen ausgebildet sein. Im Übrigen können die Komponenten der beiden Anzeigevorrichtungen aus 5 jeweils beliebige/alle Merkmale der Komponenten der Anzeigevorrichtung 100 aus 1 aufweisen.
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Eine weitere Anzeigevorrichtung 100 aus 6 unterscheidet sich dadurch von der Anzeigevorrichtung 100 aus 1, dass der zweite Reflexionsabschnitt 38 einen ersten Teilabschnitt 62 und einen zweiten Teilabschnitt 64 aufweist. Der erste Teilabschnitt 62 ist auf der Seite des (hier flächig ausgestalteten) Lichtleiters 30, an dem der erste Reflexionsabschnitt 36 ausgebildet ist, komplanar zum ersten Reflexionsabschnitt 36 angeordnet. Die Lichtquellen 54 sind auf der dem Randabschnitt 14 zugewandten Seite des Lichtleiters 30, vorteilhafterweise vom ersten Teilabschnitt 62 beabstandet, angeordnet. Die Lichtquellen 54 sind jeweils RGB-LEDs und sind Teil einer als LED-Matrix mit mehreren Spalten und Zeilen (hier drei Spalten) ausgestalteten Beleuchtungseinrichtung, die mittels der Steuereinrichtung 56 gesteuert werden kann.
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Der erste Teilabschnitt 62 ist lichtstreuend (hier beispielsweise als milchig weiße Streuschicht / Diffusor) ausgebildet. Der zweite Teilabschnitt 64 ist auf der dem ersten Teilabschnitt 62 entgegengesetzten Seite des Lichtleiters 30 und hier im Wesentlichen flächengleich (kongruent) zum ersten Teilabschnitt 62 ausgebildet. Der zweite Teilabschnitt 64 des zweiten Reflexionsabschnitts 38 weist einen Transmissionsgrad von weniger als 30 %, insbesondere weniger als 10 % (in dieser Variante sogar weniger als 7 %) auf und kann insofern gleichzeitig die dritte Lichtaustrittsfläche 42 bilden. Ferner ist der zweite Teilabschnitt 64 im Wesentlichen nicht streuend, d. h. die Lichtintensitätsdämpfung durch Streuung bei Durchgang ist vernachlässigbar gering. Der erste Reflexionsabschnitt 36 ist lichtstreuend (hier sandgestrahlt). Auf einer vom Lichtleiter 30 abgewandten Oberfläche des zweiten Teilabschnitts 64 des zweiten Reflexionsabschnitts 38 ist eine Tönungsschicht 60 ausgebildet, die als Neutraldichtefilter ausgebildet sein kann. Die Tönungsschicht 60 ist zur Angleichung der Lichtintensitäten im Bereich der ersten und dritten Lichtaustrittsflächen 40, 42 vorgesehen. Sie erstreckt sich hier über den gesamten zweiten Teilabschnitt 64, kann sich jedoch alternativ auch nur über einen Teil des zweiten Teilabschnitts 64 erstrecken.
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Bei dieser Variante weist also mit anderen Worten die dem Betrachter zugewandte reflektive Fläche auch eine gewisse Transmissivität auf. Dies ermöglicht eine flächige Ausprägung. Dabei steht die Reflektivität des Displayrandes und die Transmissivität der angrenzenden Fläche in einem ausgewogenen Verhältnis um die drei Bereiche Anzeigeabschnitt 12, Randabschnitt 14 und zweiter Teilabschnitt 64 des zweiten Reflexionsabschnitts 38 (also de facto Display, Diplayrand und Fläche vor den LEDs) etwa gleich hell (Abweichung der Lichtstärke von < 5%) erscheinen zu lassen. Der lichtstreuende erste Teilabschnitt 62 ist so angeordnet, dass er sicherstellt, dass die einzelnen LEDs nicht vom Auge des Betrachters aufgelöst werden können. Der erste Teilabschnitt 62 und der zweite Teilabschnitt des zweiten Reflexionsabschnitt bilden de facto einen Resonator, in dem das Licht mehrfach im Lichtleiter hin und her reflektiert wird, bevor es auf der Seite des Betrachters aus dem Lichtleiter austreten kann.
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Im Übrigen weist die Anzeigevorrichtung 100 aus 6 alle Merkmale der Anzeigevorrichtung 100 aus 1 auf.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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