DE4426344C2 - Anzeigeinstrument - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Anzeigeinstrumente, insbesondere für Kraftfahrzeuge. Speziell betrifft die Erfindung sogenannte "Deadfront"-Displays oder auch Durchlichtanzeigen, die völlig dunkel erscheinen, wenn die Anzeige ausgeschaltet ist.

Typische Kantenfilter-Anzeigen verwenden einen zwischen einem beleuchteten Anzeigenbereich und dem Betrachter angeordneten rauchfarbenen oder neutralen (Grau-)Filter. Diese rauchfarbe­ nen oder neutralen (Grau-)Filter können Licht um etwa von 80 bis 90% in allen Lichtwellenlängen im Sichtbaren abschwä­ chen. Da die Abschwächung alle sichtbaren Wellenlängen beein­ flußt, muß eine relativ helle Lichtquelle eingesetzt werden, um eine für den Fahrer des Kraftfahrzeugs wahrnehmbare Anzei­ ge zu erzeugen. Es wäre vorteilhaft, eine Kantenfilter-Anzei­ ge mit verringertem Bedarf an Helligkeit der Beleuchtung vor­ zusehen.

Ferner tritt trotz der hohen Abschwächung durch den rauch­ farbenen oder neutralen Farbfilter einiges auf den Filter fallendes Umgebungslicht hindurch und fällt auf die Anzeige; es verwischt oder reduziert den Kontrast der Anzeige. Es ist daher erwünscht, eine Kantenfilter-Anzeige vorzusehen, bei der das auf die Anzeige auffallende Umgebungslicht eine geringere schädliche Wirkung entfaltet.

Bekannt ist beispielsweise, wie im US-Patent Nr. 4,582,394 beschrieben, im Strahlengang zwischen Anzeige und Betrachter holographische Mittel anzuordnen, um Licht einer oder mehre­ rer unerwünschter Wellenlängen im Sichtbaren vom Betrachter weg zu reflektieren, während erwünschte Lichtwellenlängen au­ ßerhalb derartiger Reflexionswellenlängenmaxima zum Betrach­ ter durchtreten können. Typisch für derartige holographische Mittel ist der Nachteil, daß die Anzeigen außerhalb der opti­ schen Achse schlecht wahrnehmbar sind - ferner sind sie rela­ tiv kostenaufwendig.

Entsprechend besteht ein Bedarf an kostengünstigen Mitteln, um eine Kantenfilter-Anzeige zu schaffen, die ein gewünschtes Bild anzeigt, ohne eine relativ helle Lichtquelle zu benöti­ gen.

Aus der DE 43 06 083 A1 ist ein Anzeigegerät für Fahrzeuge bekannt, bei dem ein semitransparentes, reflektierendes Element so angeordnet ist, daß auf einer reflektierenden Oberfläche dieses Elements erscheinende Dinge, die von den Fahreraugen erkannt werden sollen, zu einem Augenpunkt des Fahrers gerichtet werden. Dabei ist ein Film mit Wellenlän­ genselektivität auf der Oberfläche des Substrats für das semi­ transparente, reflektierende Element angeordnet, der das Auf­ treten einer hohen Reflektanz nur in dem Wellenlängenbereich ermöglicht, der für eine Farbe für das von der Anzeigevor­ richtung emittierte Anzeigelicht definiert ist. Es werden al­ so zwar wellenlängenselektierende Reflexionselemente, aber keine Kantenfilter, die Streulicht sicher ausfiltern, einge­ setzt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Anzeigeinstrument zu schaffen, das ein gewünschtes Farbbild anzeigt, ohne eine relativ helle Ausgangslichtquelle zu benötigen.

Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Anzeige­ instrument, insbesondere für Kraftfahrzeuge, gekennzeichnet durch:

• (A) eine Lichtquelle, die in einem oder mehreren schmalen Wellenlängenbändern emittiert; und
• (B) einen Kantenfarbfilter mit für die Wellenlänge des minde­ stens eines schmalen Lichtemissions-Bandes der Lichtquelle ausgelegten Durchlaßbereich, so daß Licht anderer Wellen­ längen als des mindestens einen schmalen Lichtemissions-Ban­ des der Lichtquelle durch den Kantenfarbfilter stärker abge­ schwächt wird, als Licht mit den den schmalen Lichtemis­ sions-Bändern im Sichtbaren entsprechenden Wellenlängen.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Erfindungsgemäße Kraftfahrzeug-Anzeigeinstrumente umfassen einen beleuchteten Anzeigenbereich und einen zwischen dem beleuchteten Anzeigebereich und dem Betrachter angeordneten Kantenfarbfilter.

Ein Hauptaspekt der Erfindung umfaßt einen auf die Wellen­ länge mindestens eines ausgewählten schmalen Lichtemissions-Ban­ des abgestimmten Kantenfarbfilter. Ein erfindungsgemäßer Kantenfarbfilter läßt die ausgewählten schmalen Lichtemissi­ ons-Bänder mit geringer Abschwächung durchtreten, schwächt aber das Licht der meisten anderen Wellenlängen im Sichtbaren, die auf den Filter auffallen, stark ab. Demzufolge besitzt der abgestimmte Filter bei den Emissionswellenlängen der Beleuchtungsquelle Abschwä­ chungs-"Fenster".

Die Erfindung schafft ferner Mittel, um den erwünschten Lichtdurchfall durch eine Kantenfilter-Anzeige mit geringer Abschwächung zu ermöglichen, während verhindert wird, daß we­ sentliche Teile des auftreffenden Umgebungslichts in uner­ wünschte Bereiche der Anzeige einfallen und dadurch das er­ wünschte Kantenfilterbild verschlechtern. Obwohl einiges Um­ gebungslicht durch die Kantenfilter-Anzeige durchtreten kann, wird die Reflexion des meisten Umgebungslichts weiter abge­ schwächt, wenn es durch den Farbfilter in Richtung des Be­ trachters zurückfällt, während die Lichtemissionen der ge­ wünschten Anzeige mit geringerer Abschwächung durch den Farb­ filter fallen.

Ferner schafft die Erfindung eine Kantenfilter-Durchlichtan­ zeige für Kraftfahrzeuge, die infolge der verringerten Ab­ schwächung der Wellenlängen der Anzeige-Lichtquelle weniger Licht von der Lichtquelle benötigt, um eine gewünschte Anzei­ gewirkung zu schaffen, als bei herkömmlichen Kantenfilter-An­ zeigesystemen erforderlich ist.

Weiterhin schafft die Erfindung Mittel, um die vorangehenden Vorteile unter Verwendung im Handel erhältlicher Komponenten zu erreichen, und erlaubt verhältnismäßig kostengünstig den Aufbau bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung weist einen ge­ färbten Farbfilter mit einer flachen oder gekrümmten Oberflä­ che aus Kunststoff oder Glas, typischerweise 2 bis 5 mm dick, die sich über den größten Teil der Anzeigeoberfläche er­ streckt, auf. Das Filtermaterial ist unterschiedlich gefärbt, um die gewünschten optischen Eigenschaften zu erhalten. Derartige Materialien sind im Handel erhältlich.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ver­ wendet eine Anzeige-Lichtquelle mit Lichtemissionen in mehreren schmalen Bändern, besonders bevorzugt sind drei. Die Farben der Lichtemission in schmalen Bändern sind ausgewählt, um einen gewünschten visuellen Effekt zu erzeugen. Beispiels­ weise können ausgewählte Lichtemissionen in schmalen Bändern im roten, grünen und blauen Bereich kombiniert werden, um ein gewünschtes beleuchtetes Muster weißen Lichts zu erzeugen. Eine Kantenfarbfilterlinse der Erfindung kann so ausgelegt werden, daß eine reduzierte Abschwächung von Licht innerhalb der Wellenbänder, die ungefähr den schmalen Lichtemissions-Bän­ dern der Anzeige-Lichtquelle entsprechen, erfolgt.

Ein zusätzlicher Ausgleichsfilter kann über einen Teil oder die gesamte Anzeige erforderlich sein, um die gewünschte Farbausgabe zu erreichen. Beispielsweise wandelt ein über den Graphiken, die weiß erscheinen sollen, angeordneter blauer Ausgleichsfilter Farbe von bernstein nach weiß um, wenn der Farbfilter ausgelegt ist, die Emission von rotem Licht vom Meßgerät mit geringerer Abschwächung als anderem Licht im System zu ermöglichen.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele anhand der begleiten­ den Zeichnung erläutert. Hierin zeigen:

Fig. 1 die Lichtabschwächungscharakteristika einer bevorzug­ ten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kantenfarbfil­ ters;

Fig. 2 ein Spektrum einer für die Ausführung der Erfindung bevorzugten typischen Leuchtstofflampe (Fluoreszenzlampe); und

Fig. 3 die spektrale Transmission eines zur Ausführung der Erfindung bevorzugten Kantenfarbfiltermaterials.

Bevorzugte kraftfahrzeugtechnische Anzeigeinstrumente gemäß der Erfindung werden durch Abstimmen eines Kantenfarbfiltermaterials auf das Lichtemissionsmuster einer ausgewählten Anzeigen-Lichtquelle hergestellt. Lichtemissionen einer Anzeigen-Lichtquelle umfassen ein gewünschtes Anzeigebild, das durch den Kantenfarbfilter zum Betrachter durchtritt. Unerwünschte Lichtemissionen, wie Umgebungs-/Sonnenlicht, werden durch den Kantenfarbfilter stark abgeschwächt.

Wie in Fig. 1 dargestellt, ist ein Vorteil der Kantenfarbfil­ ter der Erfindung selektive Transmission sichtbaren Lichts besonderer Wellenlängen und hohe Abschwächung der meisten an­ deren Wellenlängen des sichtbaren Lichts. Fig. 1 zeigt einen Kantenfarbfilter, der selektiv Licht in Fenstern von ungefähr 410-450 nm, 520-560 nm und 590-630 nm durchläßt. Licht von Wellenlängen außerhalb dieser ausgewählten Durchlaßberei­ che wird stark abgeschwächt.

Fig. 2 zeigt ein Spektrum einer typischen handelsüblichen Leuchtstofflampe mit drei Haupt-Lichtemissionen in schmalen Bändern im Sichtbaren, jedes ungefähr 20 nm breit, bei ungefähr 430 nm, 540 nm und 605 nm im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums. Die Summe dieser drei Lichtemissionen in schmalen Bändern erscheint dem menschlichen Auge als blauweißes Licht.

Bevorzugte erfindungsgemäße Kantenfarbfilter umfassen eine flache oder gekrümmte Oberfläche aus Kunststoff oder Glas, typischerweise 2 mm bis 5 mm dick und besonders bevorzugt 2,1 mm bis 2,6 mm dick, die sich typischerweise über den meisten Teil oder die gesamte Anzeigeoberfläche erstreckt. Bevorzugte Materialien der Erfindung umfassen (sind aber keinesfalls darauf beschränkt) gefärbte Kunststoffe, wie Plexiglas, Acrylharze, Polycarbonate oder Kamax (polyaliphatische Imidcopolymere. Derartige gefärbte Kunststoffe sind im Handel erhältlich und können unter Verwendung bekannter Techniken zu gewünsch­ ten Anordnungen als Teil eines Kraftfahrzeug-In­ strumentenfeldes mit besonderer spektraler Transmission, wie sie hier beschrieben wurden, verarbeitet werden. Der Filter kann auch eine Mehrschichtanordnung oder eine mehrteilige An­ ordnung sein und/oder kann Oberflächenbeschichtungen aus Me­ tallen oder Nichtmetallen besitzen.

Das Kantenfilter-Erscheinungsbild soll besonders bevorzugt im Umgebungslicht schwarz erscheinen, aber da derartige schwarze Erscheinungsbilder schwierig zu erzielen sind, ohne einige Nachteile bei den gewünschten optischen Eigenschaften und/oder beim Aufwand bei der Herstellung in Kauf zu nehmen, können Farbfilter dunkelbrauner oder dunkelroter Farbe vorteilhaft bei der Ausführung der Erfindung eingesetzt werden. Die Kantenfarbfilter sollen sichtbares Licht mit Wel­ lenlängen außerhalb der ausgewählten Durchlaßfenster um min­ destens 90% abschwächen.

Ein besonders bevorzugtes Material zur Verwendung in Kanten­ farbfiltern der Erfindung ist ein gefärbtes Poly­ methylmethacrylat (PMMA).

In Fig. 3 zeigt das Spektrum des durch einen solchen Farbfil­ ter durchgelassenen Lichts eine verrin­ gerte Abschwächung des Lichts innerhalb der Durchlaßbereiche von ungefähr 400-415 nm, 570-590 nm und 610-630 nm.

Vorzugsweise läßt der Kantenfarbfilter mindestens 10% des Lichts mit Wellenlängen innerhalb der ausgewählten Durchlaß­ bereiche durchtreten. Wenn eine Anzeige oder Teil einer- An­ zeige rot erscheinen soll, läßt der Kantenfarbfilter vorzugs­ weise ferner Licht der Wellenlängen von ungefähr 630-660 nm selektiv durch.

Ein erfindungsgemäßer Farbfilter ist viel wirksamer, wenn die ausgewählten Durchlaßbereiche geringfügig schmaler sind als die schmalen Lichtemissions-Bänder der Anzeige-Lichtquelle; dieses führt zu geringer Lichtintensität außerhalb der opti­ schen Achsen und ist mit preisgünstigen gefärbten Filterlin­ sen nicht durchführbar. Entsprechend sind Durchlaßbereiche von ungefähr derselben Breite wie die schmalen Lichtemissi­ ons-Bänder der Lichtquelle besonders bevorzugt, wenn gefärbte Kunststoff-Filterlinsen bei der Ausführung der Erfindung ver­ wendet werden.

Obwohl Umgebungslicht, wie Sonnenlicht, Licht gleicher Wel­ lenlängen, wie die ausgewählten schmalen Lichtemissions-Bän­ der beinhalten kann und damit auch reduzierte Abschwächung bei den ausgewählten Durchlaßbereichen besitzt, wird der Großteil des Umgebungslichts, der aus anderen Wellenlängen besteht, stark abgeschwächt. Entsprechend kann ein ge­ wünschtes Kantenfilter-Erscheinungsbild erhalten werden.

Claims (8)

1. Anzeigeinstrument, insbesondere für Kraftfahrzeuge, ge­ kennzeichnet durch:

• (A) eine Lichtquelle, die in einem oder mehreren schmalen Wellenlängenbändern emittiert; und
• (B) ein Kantenfarbfilter mit für die Wellenlänge mindestens eines schmalen Lichtemissions-Bandes der Lichtquelle ausge­ legtem Durchlaßbereich, so daß Licht anderer Wellenlängen als des mindestens einen schmalen Lichtemissions-Bandes der Lichtquelle durch den Kantenfarbfilter stärker abgeschwächt wird, als Licht mit den den schmalen Lichtemissions-Bändern im Sichtbaren entsprechenden Wellenlängen.

2. Anzeigeinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle drei schmale Lichtemissions-Bänder im Sichtbaren aufweist.

3. Anzeigeinstrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lichtquelle schmale Lichtemissionsbänder im Sichtbaren bei ungefähr 430 nm, 540 nm und 605 nm aufweist.

4. Anzeigeinstrument nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kantenfarbfilter eine flache oder gekrümmte Plastiklinse aufweist.

5. Anzeigeinstrument nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kantenfarbfilter ein gefärb­ tes Polymethylmethacrylat (PMMA) aufweist.

6. Anzeigeinstrument nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kantenfarbfilter selektiv für Lichtemissionen mit Wellenlängen von ungefähr 410-450 nm, 520-560 nm und 590-630 durchlässig ist.

7. Anzeigeinstrument nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kantenfarbfilter für Licht mit Wellenlängen von ungefähr 630-660 nm selektiv durchläs­ sig ist.

8. Anzeigeinstrument nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschwächung von Licht im Sichtbaren anderer Wellenlängen als des mindestens einen schmalen Lichtemissions-Bandes der Lichtquelle durch den Kan­ tenfarbfilter mindestens 90% beträgt.