DE19902473A1

DE19902473A1 - Anzeigeeinrichtung

Info

Publication number: DE19902473A1
Application number: DE19902473A
Authority: DE
Inventors: Manfred Haehl
Original assignee: Mannesmann VDO AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1998-12-22
Filing date: 1999-01-22
Publication date: 2000-07-06

Abstract

Bei einer mittels einer Leuchtstofflampe (1) beleuchtbaren Anzeigeeinrichtung (3) tritt das Licht durch eine Apertur (2) der Leuchtstofflampe (1) in ein optisches Element (5). Von dort gelangt das Licht in eine Flüssigkristallanzeige (6). Die dort erzeugte Bilddarstellung kann mittels einer Abbildungsoptik (7) beispielsweise in eine nicht dargestellte Frontscheibe eines Kraftfahrzeuges eingespiegelt werden. Durch diese optimale Nutzung des aus der Apertur (2) austretenden Lichtes lassen sich erheblich größere Beleuchtungsstärken als bei herkömmlichen Anzeigen erreichen. Daher kann die Anzeigeeinrichtung (3) auch zur Darstellung von farbigen Abbildungen mittels einer als Farb-LCD ausgeführten Flüssigkristallanzeige (6) verwendet werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anzeigeeinrichtung, insbeson dere für ein Fahrzeug, mit einer Flüssigkristallanzeige, welche eine in ein optisches Element zur Beleuchtung der Flüssigkristallanzeige einstrahlende Leuchtstofflampe aufweist, die in ihrem Inneren mit einer Beschichtung zur Umwandlung von UV-Licht in sichtbares Licht versehen ist.

Bei heutigen Anzeigeeinrichtungen werden Leuchtstofflam pen zunehmend zur Beleuchtung von Flüssigkristallanzeigen vor allem wegen des geringen Energieverbrauchs und der geringen Wärmeabstrahlung eingesetzt. Dabei hat die Leuchtstofflampe geringen Abstand von einem als Lichtlei ter ausgeführten optischen Element, so dass eine gleich mäßige Verteilung des Lichtes ermöglicht wird. Über eine Lichtauskoppelfläche strahlt das Licht anschließend in einen rückwärtigen Bereich der Flüssigkristallanzeige ein.

Nachteilig wirkt sich bei der Verwendung der Leucht stofflampe aus, dass die Beleuchtungsstärke für einige Darstellungsformen nicht ausreichend hoch ist. So erfor dern beispielsweise bei Head-Up-Anwendungen in Kraftfahr zeugen Farbdisplays eine besonders hohe Be leuchtungsstärke, die sich bei herkömmlichen Anzeigeein richtungen zumeist nicht realisieren lässt.

Man könnte daran denken, die Beleuchtungsstärke durch leistungsstärkere Leuchtstofflampen zu erhöhen, um so ei ne ausreichende Helligkeit zu erreichen. Auf diese Weise könnte über eine größere Wendellänge jedoch lediglich die beleuchtbare Fläche vergrößert, nicht jedoch die Leucht dichte auf der Oberfläche der Lampe (auf gleichbleibender Fläche) erhöht werden.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Anzeige einrichtung der eingangs genannten Art so zu gestalten, dass die mit der Leuchtstofflampe erreichbare Beleuch tungsstärke der Flüssigkristallanzeige erhöht wird. Dabei soll die Leuchtdichte auf der Oberfläche der Lampe erhöht werden.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Leuchtstofflampe in ihrer Beschichtung eine Ausneh mung aufweist, durch die das Licht aus der Leucht stofflampe austritt und in das optische Element ein strahlt.

Eine solche Ausnehmung in der Beschichtung wird auch als Apertur bezeichnet.

Durch die im Bereich der Apertur fehlende Beschichtung der Leuchtstofflampe kann ein erheblich größerer Anteil des im Inneren der Leuchtstofflampe erzeugten Lichtes austreten und der Flüssigkristallanzeige mittels des op tischen Elementes zugeführt werden. Die hohe Leuchtdichte im Inneren der Leuchtstofflampe kann daher mittels des Lichtleiters zur Beleuchtung der Flüssigkristallanzeige uneingeschränkt genutzt werden, so dass sich bei Verwen dung gegenüber herkömmlichen Leuchtstofflampen eine we sentliche Steigerung der Beleuchtungsstärke realisieren lässt.

Weiterhin lassen sich aufgrund der hohen Beleuchtungs stärke auch sogenannte Head-Up-Displays verwirklichen, bei denen eine Abbildung in eine Frontscheibe eines Kraftfahrzeuges eingespiegelt wird.

Die Leuchtstofflampe könnte zu diesem Zweck unmittelbar benachbart zu der Flüssigkristallanzeige angeordnet sein, wobei das optische Element durch einen Reflektor oder ei nen einfachen Spiegel gebildet ist. Besonders vorteilhaft ist es hingegen, wenn das optische Element - beispiels weise ein Kondensor - zur Projektion des aus der Ausneh mung austretenden Lichtes auf die Flüssigkristallanzeige eine konvexe Linse aufweist. Dadurch werden die aus der Apertur der Leuchtstofflampe austretenden Lichtstrahlen gebündelt und können so auf die Flüssigkristallanzeige gerichtet werden. Verluste durch möglicherweise ungenutzt austretende und die Flüssigkristallanzeige verfehlende Lichtstrahlung entstehen daher nicht.

Eine andere besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist auch dadurch gegeben, dass das optische Element durch einen gegen die Ausnehmung anliegenden Lichtleiter gebildet ist.

Dabei liegt der Lichtleiter mit einer Lichteinkoppelflä che gegen die Apertur der Leuchtstofflampe und mit einer Lichtauskoppelfläche gegen die Rückseite der Flüssigkris tallanzeige unmittelbar an. Die dadurch erreichbare Be leuchtungsstärke kann dabei weiter verbessert werden, wo bei zugleich durch die Möglichkeit einer mit vergleichs weise geringen Verlusten behafteten. Umlenkung des Lichtes eine kompakte Bauform realisiert werden kann.

Dabei ist eine besonders günstige Weiterbildung der Er findung dann gegeben, wenn das optische Element einzelne lichtleitende Fasern aufweist.

Hierdurch können die lichtleitenden Fasern bei unter schiedlichen Anzeigeeinrichtungen flexibel eingesetzt werden und ermöglichen zugleich durch ihre Flexibilität einen Ausgleich von Zusammenbautoleranzen und eine ver einfachte Montage. Die einzelnen Fasern können hierzu beispielsweise ähnlich eines Glasfaserkabels zusammenge fasst sein und ermöglichen auch die Einkopplung mehrerer Lichtquellen. Zugleich ist durch die flexible Eigenschaft solcher lichtleitenden Fasern auch eine Schwenkbewegung der Flüssigkristallanzeige beispielsweise von einer dem Fahrer zu einer dem Passagier des Kraftfahrzeuges zuge wandten Position möglich.

Besonders günstig ist es auch, wenn die Anzeigeeinrich tung zur Einspiegelung einer Abbildung in die Front scheibe eines Kraftfahrzeuges und die Flüssigkristallan zeige als eine Farb-Flüssigkristallanzeige ausgeführt ist.

Hierbei kann die mittels der Apertur erreichbare, verbes serte Beleuchtungsstärke besser für eine bisher mittels einer Leuchtstofflampe nur unzureichend realisierbare (und damit aus Gründen der Verkehrssicherheit bisher un taugliche), farbige Abbildung in der Frontscheibe genutzt werden.

Die Apertur kann sich sowohl im wesentlichen als schmaler Schlitz über die gesamte Länge der Leuchtstofflampe er strecken als auch eine quadratische Grundfläche aufweisen und in etwa zentral angeordnet sein. Einen guten Kompro miss zwischen einer ausreichend großen Beschichtungsflä che einerseits und einer ausreichend großen Apertur ande rerseits lässt sich bei einer besonders günstigen Ausge staltung der Erfindung dadurch erreichen, dass die Leuchtstofflampe einen Durchmesser von ca. 15 mm und die Ausnehmung eine Fläche zwischen 10 mm² und 100 mm² auf weist. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Leuchtstofflam pe eine nicht zu geringe Länge (z. B. in einer Größenord nung von 100 mm) aufweist, so daß Dunkelzonen der Lampe hinreichend außerhalb des aktiven Bereichs liegen.

Hierdurch wird die zur Umwandlung der in der Leucht stofflampe erzeugten UV-Strahlung in sichtbares Licht er forderliche Beschichtungsfläche nur unwesentlich vermin dert. Andererseits ermöglicht eine solche Apertur eine optimale Beleuchtung der Flüssigkristallanzeige mit etwa der doppelten Helligkeit im Vergleich zu herkömmlichen Leuchtstofflampen.

Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind zwei davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Leuchtstofflampe mit einer Apertur,

Fig. 2 eine seitliche Prinzipdarstellung einer Anzeigeeinrichtung mit der in Fig. 1 ge zeigten Leuchtstofflampe,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer weiteren Leuchtstofflampe mit einer Aper tur und einem angeschlossenen Lichtleiter,

Fig. 4 eine seitliche Prinzipdarstellung einer Anzeigeeinrichtung mit der in Fig. 3 ge zeigten Leuchtstofflampe.

Fig. 1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung eine Leuchtstofflampe 1 mit einer inneren Beschichtung 17 zur Umwandlung von UV-Licht in sichtbares Licht, die übli cherweise aus einer Phosphorverbindung besteht. In dieser Beschichtung 17 ist eine in etwa quadratische Apertur 2 vorhanden. Die Apertur 2 dient dem Austritt sichtbaren Lichtes aus der Leuchtstofflampe 1, welches aufgrund der fehlenden Beschichtung im Bereich der Apertur 2 mit einer wesentlich höheren Leuchtdichte austritt. Die Abmessungen der Apertur 2 können hierzu unabhängig von der Größe des zu beleuchtenden Objektes zur Auskopplung von Lichtstrah lung maximaler Leuchtdichte auf die Leuchtstofflampe ab gestimmt werden. In der dargestellten Ausführungsform hat die Leuchtstofflampe 1 beispielsweise eine Länge von ca. 100 mm bei einem Durchmesser von ca. 15 mm und die qua dratische Apertur 2 eine Seitenlänge von ca. 5 mm.

Fig. 2 zeigt eine Anzeigeeinrichtung 3 mit der in Fig. 1 dargestellten Leuchtstofflampe 1 in einer seitlichen, teilweise geschnittenen Darstellung. Das Licht der Leuchtstofflampe 1 tritt durch die Apertur 2 aus und strahlt in ein als konvexe Linse 4 ausgeführtes optisches Element 5. Anschließend fällt das Licht in eine ein Farb- LCD aufweisende Flüssigkristallanzeige 6. Das dabei er zeugte Bild tritt anschließend in eine Abbildungsoptik 7 ein und kann so beispielsweise als Head-Up-Display in ei ne nicht dargestellte Frontscheibe eines Kraftfahrzeugs eingespiegelt werden.

Eine demgegenüber abgewandelte Ausführungsform einer Leuchtstofflampe 8 zeigt Fig. 3. Hierbei weist die Leuchtstofflampe 8 eine schlitzförmige Apertur 9 auf, ge gen die ein als Lichtleiter ausgeführtes optisches Ele ment 10 unmittelbar anliegt. Das optische Element 10 be steht aus einzelnen lichtleitenden Fasern 11, die eine flexible Anordnung der Leuchtstofflampe 8 ermöglichen, so dass neben einer universellen Verwendung bei unterschied lichen Anzeigeeinrichtungen auch eine schwenkbare Ausfüh rungsform einer mittels des optischen Elements 10 be leuchtbaren Anzeige möglich ist. Weiterhin können die einzelnen lichtleitenden Fasern 11 im Bereich einer Lichtauskoppelfläche 12 bereits auf ein der zu beleuch tenden Anzeige entsprechendes, abgestimmtes Format (hier ein Rechteck) zusammengefasst werden.

Fig. 4 zeigt eine Anzeigeeinrichtung 13 mit der in Fig. 3 dargestellten Leuchtstofflampe 8 in einer teilweise ge schnittenen Seitenansicht. Das in das optische Element 10 einstrahlende Licht gelangt hierbei zunächst in die Lichtauskoppelfläche 12, die gegen ein Linsenarray 14 zur Verteilung des Lichtes und damit zum Ausgleich von Hel ligkeitsdifferenzen anliegt. Anschließend fällt das Licht zur Erzeugung einer Bilddarstellung in eine Flüssigkris tallanzeige 15. Eine nachfolgende Abbildungsoptik 16 er öffnet unterschiedliche Darstellungsmöglichkeiten, bei spielsweise eine Abbildung auf einer nicht dargestellten Projektionsfläche.

Claims

1. Anzeigeeinrichtung, insbesondere für ein Fahrzeug, mit einer Flüssigkristallanzeige, welche eine in ein opti sches Element zur Beleuchtung der Flüssigkristallanzeige einstrahlende Leuchtstofflampe aufweist, die in ihrem In neren mit einer Beschichtung zur Umwandlung von UV-Licht in sichtbares Licht versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtstofflampe (1, 8) in ihrer Beschichtung eine Ausnehmung (Apertur 2, 9) aufweist, durch die das Licht aus der Leuchtstofflampe (1, 8) austritt und in das optische Element (5, 10) einstrahlt.

2. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass das optische Element (5) zur Projektion des aus der Ausnehmung (Apertur 2) austretenden Lichtes auf die Flüssigkristallanzeige (6) eine konvexe Linse (4) aufweist.

3. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, dass das optische Element (10) durch einen gegen die Ausnehmung (Apertur 9) anliegenden Lichtleiter gebildet ist.

4. Anzeigeeinrichtung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Ele ment (10) einzelne Lichtleitende Fasern (11) aufweist.

5. Anzeigeeinrichtung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzei geeinrichtung (3, 13) zur Einspiegelung einer Abbildung in die Frontscheibe eines Kraftfahrzeuges und die Flüs sigkristallanzeige (6, 15) als eine Farb-Flüssigkris tallanzeige ausgeführt ist.

6. Anzeigeeinrichtung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtstofflam pe (1, 8) einen Durchmesser von ca. 15 mm und die Ausneh mung (Apertur 2, 9) eine Fläche zwischen 10 mm² und 100 mm² aufweist.