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Vorl-ic} rJy elitung zur Beleuchtung einer wenigstens teilweise
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lichtdurchlässigen Anzeigescheibe Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zur Beleuchtung einer wenigstens teilweise lichtdurchlässigen Anzeigescheibe oder
-fläche, vorzugsweise einer LCD-Anzeige, durch auf ihre Rückseite auftreffendes
Licht.
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Anzeigescheibenoder -flächen, die von hinten beleuchtet werden, sind
in vielen Ausführungen bekannt. Es kann sich beispielsweise um eine Anzeigefläche
mit fest aufgebrachter, beispielsweise aufgedruckter Beschriftung handeln, die bei
Dunkelheit oder unzureichenden Lichtverhältnissen beleuchtet wird. Beispiele hierfür
sind beleuchtete Hinweisschilder oder -zeichen, beleuchtete Telefontaste und dgl.
Das Licht tritt in diesen Anwendungsfällen von hinten durch die Anzeigescheibe und
macht die auf die Anzeigescheibe aufgebrachten Symbole oder Konturen erkennbar,
wobei diese Symbole ode Konturen sowohl positiv als auch negativ aufgebracht sein
können.
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Aber auch moderne LCD-Anzeigen, die im Gegensatz zu LED-Anzeigen bei
Dunkelheit nicht abgelesen werden können, werden in der Regel von hinten beleuchtet.
Die Beleuchtung von hinten ergibt ein gutes Kontrastbild und vermeidet die schlechte
Ablesbarkeit und die Licht reflexe an der Frontscheibe bei Beleuchtung von vorne.
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Ein Nachteil der rückwärtigen Beleuchtung ist jedoch der für die Lichtquellen
und ihre elektrischen Anschlüsse erforderliche Platzbedarf hinter der Anzeigescheibe.
Zum einen steht der erforderliche Raum bei beengten Einbauverhältnissen nicht immer
zur Verfügung -beispielsweise bei Einbau einer LCD-Anzeige in einen Telefonhörer
-zum anderen wird der mechanische Aufbau der Anzeigescheibe und ihre Kontaktierung
mit einer Leiterplatte sehr aufwendig, da auch die Lichtquellen in diese Konstruktion
einbezogen und mechanisch befest werden müssen.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Beleuchtungsvorr
tung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Lichtquel: oder die Lichtquellen
nicht direkt hinter der Anzeigescheibe angeordnet
werden müssen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine an der Rückseite der Anzeigescheibe angeordnete
lichtdurchlässige Lichtführungsplatte, wobei mindestens eine Seitenfläche dieser
Lichtführungsplatte wenigstens teilweise gegen ihre rückseitiqe Oberfläche geneigt
ist und wobei die Rückseite der Lichtführungsplatte mit Ausnahme eines schmalen,
der geneigten Seitenfläche zugeordneten Streifens, hinter dem die Lichtquelle-(n)
angeordnet ist/sind, ebenfalls verspiegelt ist.
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Die Lichtquelle kann nun seitlich oder am Rand der Anzeigescheibe
hinter der Lichtführungsplatte angeordnet sein. Das von ihr ausgestrahlte Licht
tritt durch einen unverspiegelten Streifen der Lichtführungsplatte, wird an den
verspiegelten, geneigten Seitenflächen umgelenkt und gelangt von dort auf die verspiegelte
Rückseite der Lichtführungsplatte, wo es abermals reflektiert wird und nun von hinten
auf die Anzeigescheibe auftrifft. Durch die seitliche Anordnung der Lichtquellen
in bezug auf die Anzeigescheibe wird der direkt hinter der Anzeigescheibe befindliche
Raum freigehalten. Es ergibt sich somit eine wesentlich geringere Einbautiefe. Außerdem
wird der mechanische Aufbau der Anzeigescheibe und ihrer Kontaktierung mit einer
Leiterplatte wesentlich einfacher, da die Lichtquellen nicht mehr hinter der Anzeigescheibe,
sondern seitlich von dieser und damit auch. seitlich zur Leiterplatte angeordnet
sind.
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Es gibt verschiedene Möglichkeiten zur Ausbildung der geneigten Seitenflächen
der Lichtführungsscheibe. In der konstruktiv einfachsten Lösung sind diese Seitenflächen
um einen Winkel von etwa 450 gegen die rückseitige Oberfläche der Lichtführungsplatte
geneigt. Das von der Lichtquelle ausgesandte Licht wird dann in etwa parallel zur
Oberfläche der Lichtführungsplatte umgelenkc. Wird der Winkel etwas kleiner als
45° gewählt, so werden die Lichtstrahlen hauptsächlich der verspiegelten Rückseite
zugeleitet, von wo aus sie auf die Anzeigescheibe reflektiert werden, während bei
einem Winkel, der etwas größer als 450 ist, die Lichtstrahlen teilweise direkt von
den verspiegelten Seitenflächen auf die Anzeigescheibe geleitet werden.
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In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform sind die geneigter
Seitenflächen in mindestens zwei zu den Oberflächen parallele Tei flächen aufgeteilt,
die in bezug auf die rückseitige Oberfläche verschiedene Neigungswinkel besitzen.
Dies führt zu einer wesent] gleichmäßigeren Beleuchtung der verspiegelten Rückseite
der Licht führungsplatte, da die auftreffenden Lichtstrahlen von der geneic Seitenfläche
nicht alle in demselben Winkel reflektiert werden1 ur damit auch zu einer wesentlich
besseren und gleichmäßigeren Ausleuchtung der Anzeigescheibe. Bevorzugt ist jede
der geneigten SE flächen in jeweils zwei zu den Oberflächen parallele Teilflächen
aufgeteilt, wobei die an die rückseitige Oberfläche der Lichtfüh platte anstoßende
Teilfläche gegenüber dieser um einen Winkel yoi etwa 440 geneigt ist, während die
an die der Anzeigescheibe.zugeordnete Oberfläche der Lichtführungsscheibe anstoßende
Teilfläche gegenüber der rückseitigen Oberfläche um--einen Winkel von etwa 410 geneigt
ist.
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Eine weitere zweckmäßige Möglichkeit zur Ausbildung der geneigte)
Seitenflächen besteht darin, daß diese Seitenflächen im Querschn.
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gekrümmt sind, beispielsweise in Form eines Kreisabschnitts, ein Parabelabschnitts
oder Ellipsenabschnitts. Durch entsprechende w der Krümmung läßt sich hierbei nahezu
jede gewünschte optische C rakteristik bezüglich der Lichtführung erreichen.
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Die Ausleuchtung der Anzeigescheibe.kann weiter noch dadurch ver bessert
werden, daß die geneigten Seitenflächen und die nicht gE die rückseitige Oberfläche
geneigten Seitenflächen der Lichtfühi platte verspiegelt sind. Auf diese nicht geneigten
Seitenflächer auftreffendes Licht tritt dann nicht seitlich aus, sondern wird weder
auf die Anzeigescheibe oder auf die verspiegelte Rückseite der Lichtführungsplatte
reflektiert.
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Dic lichtdurchlässige Lichtführungsplatte kann aus mattem Mater aber
auch glasklar hergestellt werden. In diesem Fall wird als material bevorzugt Polycarbonat-Kunststoff
verwendet, das die e forderlichen optischen und auch günstige mechanische Eigenschaf
wie z. B. Unzerbrechlichkeit hat. Außerdem kann es in nahezu je gewünschten Form
bearbeitet werden, was beispielsweise bei Fens alas nicht der Fall ist.
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ie verspiegelten Flächen der Lichtführungsplatte können besoners einfach
durch Metallisierung hergestellt werden.
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ie optischen Eigenschaften bezüglich der Ausleuchtung der Aneigescheibe
werden ganz wesentlich verbessert, wenn der verpiegelte Teil der Rückseite der Lichtführungsplatte
zumindest eilweise körnige Struktur besitzt oder aufgerauht ist. Die aufreffenden
Lichtstrahlen werden dann diffus reflektiert, was eine ehr gleichmäßige Ausleuchtung
der Anzeigescheibe zur Folge hat.
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rinzipiell können auch die nicht geneigten Seitenflächen der ichtführungsplatte
mit einer körnigen Struktur versehen sein, ährena dies bei den geneigten Seitenflächen
nicht so günstig ist, a dann ein Teil der auftreffenden Lichtstrahlen in die Lichtquelle
urückreflektiert würde.
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ine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß zwei
egenüberliegende Seitenflächen der Lichtführungsplatte in der eschriebenen Weise
wenigstens teilweise gegen ihre rückseitige berfläche geneigt und verspiegelt sind,
wobei auf der Rückseite er Lichtführungsplatte zwei schmale, diesen geneigten Seitenflächen
ugeordnete Streifen unverspiegelt sind, hinter denen jeweils minestens eine Lichtquelle
angeordnet ist. Der Lichtführungsplatte ird somit von zwei Seiten Licht zugeführt,
während die beiden nderen Seiten zu den Oberflächen senkrecht ausgerichtet und unter
mständen zusätzlich verspiegelt sind. Parallel zu diesen senkrechte eitenflächen
kann die Kontaktierung der Anzeigescheibe erfolgen.
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ur Kontaktierung ist es zweckmäßig, an der Rückseite der Lichtührungsplatte
eine Leiterplatte anzuordnen. Hierzu können zwichen der Anzeigescheibe und der Leiterplatte
an den Seiten der ichtführungsplatte, die nicht gegen -deren rückseitige Oberfläche
eneigt sind, Kontaktgummistreifen eingelegt werden. Dadurch ergibt ich eine sehr
kompakte Bauform der Anzeigeeinheit. Das wird dadurch rmöglicht, daß die Lichtquellen
nicht mehr direkt hinter der Aneigescheibe, sondern seitlich von ihr angeordnet
sind. Die Leiterlatte kann hierbei so bemessen sein, daß seitlich noch genügend
aum für die Lichtquellen vorhanden ist. Es ist jedoch auch vorteil aft, die Leiterplatte
mit Aussparungen zu versehen, in die die
Lichtquellen eingesetzt
werden. Die Leiterplatte kann hierbei di selbe Größe besitzen wie bei einer nicht
beleuchtbaren Anordnunc wobei im Unterschied zu dieser lediglich die vorzugsweise
halbkreisförmigen Aussparungen vorzusehen sind. Als Lichtquellen fir den aus Kosten-
und Energiegründen bevorzugt lichtmittierende Dioden (LED) Verwendung.
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In vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind an den Ecken der
Lichtführungsplatte Nasen vorgesehen. Diese Naseh können einerseits in Richtung
der nicht geneigten Seiten der Lichtführungsplatte vorspringend ausgebildet sein,
so daß si die zur Kontaktierung verwendeten Kontaktgummistreifen positioni d. h.
unverschiebbar halten können; andererseits können sie jedc auch in Richtung der
Anzeigescheibe vorspringend ausgebildet sei so daß sie diese halten. Die gesamte,
aus Anzeigescheibe, Lichtführungsscheibe und Leiterplatte bestehende Anordnung kann
zweck mäßig durch einen Metallrahmen zusammengehalten werden, der auf die Anzeigescheibe
aufgesetzt ist und der nach hinten abstehende Zungen aufweist, die durch entsprechende
in der Leiterplatte vor gesehene Aussparungen ragen. Die einzelnen Bauteile werden
dann einfach dadurch zusammengehalten, daß die durch die Aussparunger der Leiterplatte
ragenden Zungen des Metallrahmens oder ein Tei] dieser Zungen umgebogen wird.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Unteransprüchen
sowie aus der Beschreibung zur Zeichnung, in der eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung dargestellt ist.
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Es zeigen: Fig. 1 Die Draufsicht auf eine Lichtführungsplatte von
vorne, Fig. 2 die Ansicht dieser Lichtführungsplatte in Richtung des Pfeils II der
Fig. 1, Fig. 3 die Ansicht der Lichtführungsplatte in Richtung des Pfeil III der
Fig. 1,
Fig. 4 die Einzelheit A der Fig. 3 in vergrößertem Maßstab,
ig. 5 eine in einen Telefon- oder Funkgerätehörer eingebaute Beleuchtungsvorrichtung
gemäß der Erfindung in einem Längsschnitt durch diesen Hörer und Dig. 6 einen Querschnitt
durch den Hörer gemäß Fig. 5.
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:n Fig. 1 bis 3 ist eine Lichtführungsplatte als Ganzes mit bezeichnet.
Diese Lichtführungsplatte besteht aus einem licht-[uchlässigen, vorzugsweise durchsichtigen
Material; beispielsweise :ann sie aus Makrolon bestehen. Die Rückseite 3 dieser
Lichtführungslatte ist in dem mit 2 bezeichneten Bereich verspiegelt, insbeondere
metallisiert. Außerdem ist die Rückseite der Lichtführungslatte, wie durch die Struktur
4 angedeutet, aufgerauht oder mit iner körnigen Struktur versehen, die eine difuse
Reflektion aufreffenden Lichts bewirkt. Die Seitenflächen 5 und 6 der Lichtführungjlatte
sind gegen die Rückseite 3 geneigt, wie dies insbesondere us der Fig. 3 zu erkennen
ist. Diese Seitenflächen sind ebenfalls erspiegelt. Verspiegelt sind im übrigen
auch die zu der Rückseite er Lichtführungsplatte nicht geneigten Seitenflächen 7
und 8.
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ie Rückseite der Lichtführungsplatte ist zum Lichteintritt in den
und b bezeichneten Bereichen, die zu den geneigten Seitenflächen parallele Streifen
bilden, nicht verspiegelt. Durch diese lichtazhlässigen Streifen tritt Licht ein
und wird, wie im folgenden @ch beschrieben wird, an den geneigten Seitenflächen
5 und 6 re-Lektiert.
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Le Lichtführungsplatte 1 ist außerdem mit Nasen 9a-9d versehen, e
in Richtung der nicht geneigten Seitenflächen sowie nach oben springen. Auf die
Funktion dieser Nasen wird ebenfalls im folenden noch eingegangen.
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e Einzelheit A der Fig. 3 ist in der Fig. 4 in vergrößertem Maß-@ab
dargestellt. Dort ist zu erkennen, daß die gegen die Rückseite r Lichtführungsplatte
1 geneigte Seitenfläche 5 aus zwei Teilächen 5a und 5b zusammengesetzt ist, die
in verschiedenen Winkeln gen die riickw-lrtige Oberfläche der Lichtführungsplatte
geneigt
sind, und zwar die Teilfläche 5a um 440 und die Teilfläche
5b um 410 (gegenüber der Senkrechten entspricht dies, wie gezeigt, den Winkeln 460
und 490). Durch diese Aufteilung wird gewährlei-Stets daß die verspiegelte Rückseite
der Lichtführungsplatte gleichmäßig beleuchtet wird, was andererseits eine gleichmäßige
Ausleuchtung der Anzeigscheibe zur Folge hat.
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Die Lichtquelle, vorzugsweise eine Jichtemittierende Diode, ist unter
dem nicht verspiegelten Streifen a angeordnet. Zwei typische, von dieser nicht gezeigten
Lichtquelle ausgehende Lichtstrahlen sind in der Fig. 4 eingezeichnet und mit B
bzw. C bezeichnet. Der Lichtstrahl B tritt senkrecht durch den nicht verspiegelten
Streifen a der Rückseite der Lichtführungsplatte in diese ein und wird an der verspiegelten
Teilseitenfläche 5a reflektiert. Er trifft auf den verspiegelten Teil der Rückseite
der Lichtführungsplatte und wird dort abermals reflektiert, so daß er nach vorne
aus der Lichtführungsplatte austritt und dort eine in der Fig.4 nicht gezeigte Anzeigescheibe
von hinten beleuchtet. Der Lichtstrahl C trifft auf die ebenfalls verspiegelte Teilseitenfläche
5b, die einen anderen Winkel mit der Rückseite der Lichtführungsplatte einschließt,
was zur Folye hat, daß der Lichtstrahl C in einem etwas anderen Winkel reflektiert
wird als der Lichtstrahl B. Der Lichtstrahl C trifft dann auf die verspiegelte Rückseite
der Lichtführungsplatte, und zwar in dem Bereich, der mit einer zusätzlichen Körnung
versehen oder aufgerauht ist. Hierdurch ergibt sich eine diese Reflektion, so daß
die Lichtstrahlen in diesem Bereich gestreut werden. Durch die unterschiedliche
Neigung der beiden Seitenflächen 5a und 5b sowie durch die grobe Struktur der Rückseite
der Lichtführungsplatte wird eine sehr gut und gleichmäßige Ausleuchtung der Anzeigescheibe
erreicht.
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Die gesamte Beleuchtungsvorrichtung ist im Querschnitt in den ligitren
f> und 6 gezeigt, wobei die Fig. 5 einen teilweisen uci'schnitt durch einen Telefon-
oder Funkgeratehörer zeigt, der mit einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung
ausgerüstet ist. Das Gehäuse des Hörers ist mit 10 bezeichnet. Hinter einer durchsichtigen
Schutzscheibe 11 ist eine LCD-Anzeige
angeordnet, wobei die obere
Glasplatte dieser Anzeige mit 12a und die untere mit 12b bezeichnet ist. Zwischen
diesen Glasplatten befindet sich die Flüssigkristallschicht 13.
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Hinter der LCD-Anzeige ist die bereits in den Figuren 1 bis 4 beschriebene
Lichtführungsscheibe 1 angeordnet und wieder-um hinter dieser eine Leiterplatte
14, über die der LCD-Anzeige die zur Ansteuerung nötigen elektrischen Signale zugeführt
werden. Auf der Leiterplatte können auch, wie durch die Widerstände R1 und R2 angedeutet,
elektrische Bauelemente angeordnet sein. Die Kontaktierung zwischen Leiterplatte
und LCD-Anzeige erfolgt durch Kontaktgummistreifen 15led. h. Gummistreifen, in die
eine Vielzahl von gemäß der Darstellung der Fig. 5 senkrechten Leiterverbindungen
eingebettet sind. Die Kontaktgummistreifen werden hierbei auf der Seite der Lichtführungsplatte,
deren Seitenflächen nicht geneigt sind, zwischen den Nasen 9 der Lichtführungsplatte
gehalten und positioniert. Außerdem halten diese Nasen auch die Glasplatten der
LCD-Anzeige, da diese Glasplatten nicht dieselben Abmessungen besitzen. Die obere
Glasplatte ist größer und liegt auf den Nasen auf, während die untere Glasplatte
zwischen diesen Nasen aufgenommen wird. Die gesamte, aus LCD-Anzeige, Lichtführungsplatte
und Leiterplatte bestehende Anordnung wird durch einen nach oben offenen Metallrahmen
16 zusammengehalten, der Zungen 17a, 17b aufweist, die durch Aussparungen der Leiterplatte
ragen und dort umgebogen sind oder die, wie in der Fig. 5 zeigt, noch eine weitere
Platte 18 halten.
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Die Fig. 6 zeigt einen Schnitt quer durch die in einen Hörer eingebaute
Beleuchtungsvorrichtung der Fig. 5. Die geneigte und verspiegelte Seitenfläche 5
ist hier aus Dastellungsgründen lediglich mit einer Neigung gezeichnet, doch weist
sie in Wirklichkeit die in der Figur 4 dargestellte zweifache Neigung auf. Unterhalb
dieser geneigten Seitenfläche und dem nicht verspiegelten Streifen der Rückseite
der
Lichtführungsplatte zugeordnet ist eine in einer Halterung 19 sitzende Leuchtdiode
20, die in eine Ausnehmung der Leiterplatte 14 eingesetzt ist. Bevorzugt werden
an jeder Seite der Lichtführungsplatte bzw. der Leiterplatte 3 Leuchtdioden angeordnet,
wobei in der Darstellung gemäß Fig. 6 von der rechten Leuchtdiode lediglich die
Fassung 19' zu erkennen ist. Die Aussparungen in der Leiterplatte sind vorzugweise
halbkreisförmig. Diese Anordnung der Leuchtdioden hat den Vorteil, daß die Leiterplatte
genau dieselbe Größe besitzen kann wie bei einer nicht beleuchtbaren Anordnung.
Hinter der Anzeigescheibe bzw.
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Leiterplatte kann der zur Verfügung stehende Raum für andere Einbauzwecke,
beispielsweise eine Hörkapsels benutzt werden, was nicht möglich ist, wenn die Anzeigescheibe
direkt von hinten beleuchtet wird.
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Die in den Fig. 1 bis 3 gezeigten und vorher beschriebenen Seitenflächen
5 und 6 müssen nicht verspiegelt sein. Auch durch Totalreflexion findet die gewünschte
Umlenkung des Lichtes statt.
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