DE3235817A1

DE3235817A1 - Vorrichtung zur ausleuchtung passiver anzeigen

Info

Publication number: DE3235817A1
Application number: DE19823235817
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr.-Ing. 8510 Fürth Ziegler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1982-09-28
Filing date: 1982-09-28
Publication date: 1984-03-29

Description

Vorrichtung zur Ausleuchtung passiver Anzeigern
Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Ausleuchten passiver Anzeigen nach der Gattung des Xauptanspruchs. Es ist bereits bekannt, beispielsweise bei LCD-Uhren, die Anzeige vom Rand des Displays zu beleuchten. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß nur eine schlechte Ausleuchtung zu erzielen ist, da ein GroßteIl des abgestrahlten Lichtes nicht auf die Displayscheibe bzv. nur im großen Winkel zur Flächennormalen auf die Displayscheibe auftrifft. Ferner ist es bekannt, passire Anzeigen durch eine diffuse Beleuchtung über reflektierende Flächen am Rand der anzeige auszuleuchten, wobei die Lichtquelle in dem Raum hinter der Anzeige angeordnet ist. Diese und derartige Beleuchtungsvorrichtungen haben einen sehr schlechten Wirkungsgrad und gewahrleisten insbesondere bei größeren Anzeigeflächen seine gleichmäßige Ausleuchtung. Außerdem führt die vor der Anzeige angeordnete Scheibe oftmals zu Reflexionen von Lichtquellen oder hellen Bereichen in dem Raum, in dem sich der Betrachter befindet. Dies ist insbesondere bei Kraftfahrzeugen der Fall, bei denen Licht von außen durch die Fahrzeugscheiben, insbesondere die Heckscheibe auf das Armaturenbrett mit seinen verschiedenen Anzeigen fällt und deren Kontrast durch die Reflexionen an dem Deckglas reduziert.
Mit der vorliegenden Lösung wird angestrebt, derartige Anzeigen mit möglichst hohem Wirkungsgrad blendungsfrei aus zuleuchten.
Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß unter Vermeidung störender Reflexe und Spiegelungen die vor der Anzeige angeordnete, keilförmig in ihrer Dicke abnehmenden Scheibe das Licht einer getrennt von der Anzeige angeordneten Lichtquelle mit hohem Wirkungsgrad und mit kleines Ausfallwinkel zur Blickrichtung auf die Anzeige gelenkt wird. Außerdem läßt sich durch die Gestalt der Scheibe und durch die Richtung des in die Scheibe eintretenden Lichtes eine weitgehend gleichmäßige Auseuchtung der Anzeige erreichen. Durch die keilförmige Scheibe läßt sich außerdem ein kompakter Aufbau für die Anzeige realisieren, so daß nur eine geringe Einbautiefe erforderlich ist.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale möglich. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das dünnere Ende bzw. die Spitze der keilförmigen Scheibe dem dunkleren Bereich eines un-Qerschiedlich hellen, den Betrachter umgebenen Umfeldes zugewandt ist. Außerdem kann die Scheibe auch noch zur Ausleuchtung zusätzlicher Beschriftungen einer die Anzeige einrahmenden Blende verwendet werden, indem an der dünneren Stirnseite der keilförmigen Scheibe das dort austretende Licht auf eine unterhalb der Scheibe angebrachte Durchsicht-Beschriftung der Blende fällt.
Zeichnung Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfoigenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 die Ausleuchtung der Anzeige eines Kilometerzählers im Kraftfahreug über eine keilförmige Scheibe und Figur 2 eine mit dem Lichtleiter einstückig ausgebildete keilförmige Scheibe zur Ausleuchtung einer LCD-Anzeige.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele In Figur 1 ist die Beleuchtung eines im Armaturenbrett eines Kraftfahrzeuges angeordneten Kilometerzählers 10 dargestellt. Er besteht aus mehreren Scheiben, die in bekannter Weise an ihrem Umfang Ziffern 11 in der Folge von O bis 9 tragen und die schrittweise in Pfeilrichtung weitergedreht werden. Vor dem Kilometerzähler 10 ist eine durchsichtige Scheibe 12, vorzugsweise aus Plexiglas angeordnet. Die Scheibe 12 ist in ihrer Dicke keilförmig ausgebildet und befindet sich mit einem Abstand a von eta 1 mm vor der Ziffernanzeige des Kilometerzählers 10. Eine Lichtquelle 13 befindet sich hinter dem Kilometerzähler 10. Das Licht der Lichtquelle 13 wird mit einen Reflektor 14 gebündelt auf die Stlrnseite eines Lichtlelters 15 geworfen, der bis dicht an die Licht quelle 13 heranreicht. Das andere Ende des Lichtleiters 15 ist an der Stirnfläche 12a am dickeren Ende der ScheI-be 12 an dieser optisch angekoppelt, sc daß das gepunktet angedeutet Licht von der Lichtquelle 13 In den T ichtleiXer 15 und von dort am dickeren Ende der keilförmigen Scheibe 12 von der Stirnfläche 12a her in die Scheibe 12 eintritt. Abgesehen von der Divergenz des eintretenden Strahlenbündels fällt der größte Teil des Lichtes unter einem Winkel Ekleiner aufaufdie vordere Oberfläche der Scheibe 12 und wird von dort total reflektiert; denn bei Verwendung von Plexiglas beträgt der Grenzwinkel für die Totalreflexion des Lichtes etwa 450 Das reflektierte Licht fällt nunmehr unter einem Winkel £' von größer 45 auf die hintere, zur Anzeige hin liegende Oberfläche der Scheibe 12, es tritt dort aus und fällt auf die vorderen Ziffern 11 des Kilometerzählers 10. Das divergierende Licht des Strahlenbündels, welches teilweise unter einen Winkel von kleiner aufaufdie hintere Oberfläche der Scheibe 12 fällt, wird dort zur vorderen Oberfläche hin reflektiert, dort nochmals reflektiert und erst dann über die hintere Oberfläche der Scheibe 12 ausgekoppelt. Um einen Betrachter 16 durch Spiegelungen von äußeren Lichtquellen an der vorderen Oberfläche der Scheibe 12 nicht zu irritieren oder zu blenden, ist die vordere, zum Betrachter 16 hin liegende Oberfläche 12b der Scheibe 12 aus der senkrecht zur Blickrichtung des Betrachters 16 liegenden Ebene herausgeneigt. Da durch die Fahrzeugscheiben des Kraftfahrzeuges das Tageslicht einfällt, befindet sich der Betrachter 16 in einem unterschiedlich hellen Umfeld mit einem helleren oberen und einem dunkleren unteren Bereich. Zur Vermeidung von Spiegelungen ist hier das dünnere Ende der keilförmIgen Scheibe 12 dem dunkleren, unteren Bereich im Umfeld des Betrachters 16 zugewandt. Von schräg oben einfallendes Licht wird in diesem Fall durch die Oberfläche 12b der Scheibe 12 nach unten abgelenkt. Außerdem ist vor der Scheibe 12 noch eine Blende 17 angeordnet, die sus einem Kunststoff besteht, der im Bereich der Anzeige durchsichtig und in den umliegenden Bereichen eingefärbt ist, so daß vom Beobachter 16 pro ahlernrad jeweils nur eine Ziffer 11 gesehen wird. Eine besonders gute und gleichmäßige Ausleuchtung der Anzeige ergibt sich dadurch, daß die hintere, zur Anzeige hin liegende Oberfläche 12c der keilförmigen Scheibe 12 nahezu senkrecht zur Blickrichtung X des Betrachters 16 liegt.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel nach Figur 2 ist die keilförmige Scheibe 20 mit dem Lichtleiter 21 einstückig ausgebildet. Hier besteht die passive Anzeige aus einem Flüssigkristall-Display (LCD) 22, das mit geringem Abstand a hinter der rückseitigen Oberfläche 20a der keilförmigen Scheibe 20 angeordnet ist. Das Licht einer Lichtquelle 23 fällt in die Stirnseite 21a des Lichtleiters 21 ein. Dabei ist der Lichtleiter 21 so gestaltet, daß das einfallende Licht nahezu vollständig an seinen Grenzflächen reflektiert und schließlich am dickeren Ende der keilförmigen Scheibe 20 in diese einfällt. Dort wird es an der vorderen, schrägen Oberfläche 20b einfach oder mehrfach reflektiert und tritt schließlich an der hinteren, zur Anzeige hin gerichteten Oberfläche 20a aus. Der Verlauf eines solchen Lichtbündels ist in Figur 2 gepunktet dargestellt. Ein relativ kleiner, durch die gestrichelte Linie dargestellter Anteil des gesamten Lichtstromes wird dagegen nicht über die hintere Oberflache 20a der Scheibe 20 ausgekoppelt sondern er tritt an der Stirnseite 20c am dünneren Ende der keilförmigen Scheibe 20 aus. Das dort austretende Licht wird in vorteilhafter Weise zur Ausleuchtung einer Durchsicht-Beschriftung 24ineiner vor der Scheibe 20 angeordneten. Blende 25 verwendet. Die Ausleuchtung einer solchen Beschriftung 24 von hinten kann noch dadurch verstärkt werden, daß das dünnere Ende der keilförmigen Scheibe 2§ sowie die Durchsicht-Reschriftung 24 der wende 25 von einem Reflektor 26 eingefaßt ist.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten husvihrungsbeispiele beschränkt, da die Gestaltung der keilförmigen Scheibe unmittelbar vor der Anzeige sowie die Ankopplung des zur bichtquelle führenden Lichtleiters je nach Größe und Anordnung der Anzeige sowie nach den Platzvern.l+n ssen zur Unterbringung der Lichtquelle verschiedenartig gestaltet Sein können. Wesentlich ist jedoch, daß durch die keilförmige Scheibe das Licht über die Anzeige hinweglaufen und durch die geeignete Anstellung der vorderen Oberfläche der Scheibe das Licht für den Beobachter unsichtbar in Bereich der Anzeige so reflektiert werden kann, daß es an der hinteren Oberfläche der Scheibe austritt und die Anzeige in dem gewünschten Bereich beleuchret. Durch die geringe Entfernung zwischen der Anzeige und der Auskoppelfläche der Scheibe sind die Verluste durch die Divergenz des Strahlenbündels gering. Außerdem wird die Anzeige unter einem kleinen Winkel zur Blickrichtung des Betrachters beleuchtet. Gegenüber den herkömmlichen Lösungen wird dadurch eine wesentliche Steigerung des Beleuchtungswirkungsgrades erreicht. Die Anzeige selbst kann in dieser Anordnung bei einer kleinen vIrtuellen Verschiebung durch die keilförmige Scheibe hindurch abgelesen und auch im Tageslicht gut bereuchtet werden. Gleichzeitig bildet die Scheibe ene mechanische Abdeckung zum Schutz der Anzeige.

Claims

Ansprüche 1. Vorrichtung zur Ausleuchtung passiver Anzeigen mit einer Lichtquelle und mit einer vor der Anzeige angeordneten durchsichtigen Scheibe, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (12, 20) in ihrer Dicke keilförmig ausgebildet und mit geringem Abstand (a) zur Anzeige (10, 22) angeordnet ist, daß das Licht von der Lichtquelle (13, 23) am dickeren Ende der keilförmigen Scheibe (12, 20) von der Stirnfläche (12a) her eintritt und größtenteils aus der zur Anzeige (10, 22) hin liegenden Oberfläche (12c, 20a) der Scheibe (12, 20). austritt und daß die zum Betrachter (16) hin liegende Oberfläche (12b, 20b) der Scheibe (12, 20) aus der senkrecht zur Blickrichtung (X) des Betrachters (16) liegenden Ebene heraus geneigt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das dünnere Ende der keilförmigen Scheibe (12, 20) dem dunkleren Bereich eines unterschiedlich hellen, dem Betrachter (16) umgebenen umfeldes zugewandt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Anzeige (10, 22) hin liegende Oberfläche (12c, 20a) der Scheibe (12, 20) nahezu senkrecht zur Biickrichtung (x) des Betrachters (16) liegt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeicrnet, daß an der Stirnfläche (12a) am dickeren Ende der keilförmigen Scheibe (12, 20) ein zur Lichtquelle (13, 23) führender Lichtleiter (15, 21) angeordnet ist.
5. orrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeicnnet, aaß die Scheibe (20) mit dem Lichtleiter (21) einstückig ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (12, 2¢) vor einer Anzeige t1O, 22) in einem Kraftfahrzeug angeordnet und von einer Blende (17, 25) teilweise abgedeckt ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das am dünneren Ende der keilförmigen Scheibe (20) aus der Stirnseite (20c) austretende Licht auf eine unterhalb der Scheibe (20) angebrachte Durchsicht-Beschriftung (24) der Blende (25) fällt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das dünnere Ende der keilförmigen Scheibe (20) und die Durchschrift-Beschriftung (24) der Blende (25) von einem Reflektor (26) eingefaßt ist.