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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Anzeigen, insbesondere Anzeigen,
die bei Anwendungen verwendet werden, bei denen erwünscht ist,
Betrachtungswinkel zu regeln.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Ein
Problem, das bei beleuchteten Instrumententafelanzeigen, beispielsweise
bei jenen, die bei Landfahrzeugen, Wasserfahrzeugen und Flugzeugen
verwendet werden, auftritt, ist, dass Licht, welches durch die Anzeige
abgegeben wird, über
einen breiten Bereich von Winkeln austritt. Ein Teil dieses Lichts
kann nahe reflektierenden Oberflächen, beispielsweise
einer Windschutzscheibe oder Cockpitfenstern, auftreffen und zum
Lenker des Fahrzeugs zurückgeworfen
werden. Während
Sonnenlicht im Allgemeinen verhindert, dass derartige Reflexionen
tagsüber
sichtbar werden, sind diese des Nachts oft deutlich sichtbar. Derartige
Reflexionen können
zu einer gefährlichen
Situation führen,
insofern, als sie den Benutzer ablenken oder dem Benutzer sogar
die Sicht verdecken.
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Neben
Reflexionen von durch die Anzeige abgegebenem Licht kann Umgebungslicht,
das von der Betrachtungsoberfläche
der Anzeige zum Benutzer hin reflektiert wird, die Anzeige selbst
verdecken. Die Umgebungslichtquelle kann beispielsweise Licht sein,
das durch ein nahes Fenster eintritt, oder Reflexionen von einem
von dem Benutzer getragenen weißen
Hemd.
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Um
die oben genannten Reflexionen zu beseitigen, werden verschiedene
Arten von Einfassungen, Verkleidungen und dergleichen verwendet,
um die Anzeige mindestens zum Teil zu umschließen oder zu umgeben, um zu
verhindern, dass Umgebungslicht direkt auf die vordere Oberfläche der
Anzeige fällt,
und um den Winkel von Licht, das durch die Anzeige selbst abgegeben
wird, zu regeln. Ein Beispiel für
die Verwendung einer Einfassung ist eine Instrumententafel mit einer
oder mehreren vertieften Anzeigen. Ein Beispiel für eine verkleidete
Anzeige ist ein Kfz-Armaturenbrett mit einem oberen Abschnitt des
Armaturenbretts oder einer Traufe, die sich über die Anzeige hinaus erstrecken,
um zu verhindern, dass Licht, beispielsweise von der Sonne, durch
die Windschutzscheibe eintritt und von der Betrachtungsoberfläche des
Tachometers zum Fahrzeuglenker hin reflektiert wird. Die Traufe
soll auch dazu beitragen, Reflexionen von indirekten Quellen, beispielsweise
die oben beschriebene „Weißhemdenreflexion", zu verhindern.
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Ein
Nachteil der Verwendung von Einfassungen, Verkleidungen, Traufen
und dergleichen, um Umgebungslicht oder abgestrahltes Licht zu regeln, ist
das zusätzliche
Gewicht und die zusätzliche
Tiefe, welcher der Instrumententafel dadurch hinzugefügt wird.
Denn Kfz-Hersteller sind doch unter anderem bestrebt, das Fahrzeuggesamtgewicht
zu reduzieren, um die Kraftstoffeffizienz zu erhöhen. Eine Reduktion der Armaturenbretttiefe
trägt zu
reduziertem Fahrzeuggewicht bei. Eine Reduktion der Tiefe einer Instrumententafel
schafft auch mehr nutzbaren Platz im umliegenden Bereich.
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Es
ist auch bekannt, die Fläche
der Anzeige zur Verwendung mit trauflosen Instrumententafeln mit
einer beliebigen Struktur oder Textur zu versehen, um dazu beizutragen,
störende
Reflexionen von der Vorderfläche
der Anzeige zu verhindern. Eine derartige Struktur verhindert keine
Reflexionen, die durch von der Anzeige abgegebenes Licht verursacht
werden.
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Lichtkollimierender
Film, der für
gewöhnlich eine
Reihe von Mikrolamellenelementen aufweist, dient dazu, den Betrachtungswinkel
von durch den Film transmittiertem Licht einzuschränken. Er
wurde vor einer Anzeige, beispielsweise auf einem Rechnerbildschirm,
verwendet, um den Betrachtungswinkel einzuschränken, damit nur die Person,
die sich direkt vor dem Bildschirm befindet, den Inhalt der Anzeige
ansehen kann. Lichtkollimierender Film wurde für denselben Zweck hinter einer
Flüssigkristallanzeige,
beispielsweise bei der Anzeige eines öffentlich zugänglichen
Geldausgabeautomaten, verwendet. Die Verwendung von Blickschutzfilterfilmen
in diesen Fällen
schränkt
allerdings den Betrachtungswinkel nur in einer Richtung ein.
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Die
Kombination aus zwei benachbarten Lagen aus lichtkollimierendem
Film, deren Kollimierachsen orthogonal zueinander verlaufen und
die vor einer Anzeige angeordnet sind, wurde bekannt gemacht, jedoch
ist diese Kombination wie unten nicht zufriedenstellend.
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Der
nächstkommende
bekannte Stand der Technik ist in
US
5,877,829 offenbart. Darin wird eine Anzeigevorrichtung
beschrieben, die einen ersten lichtkollimierenden Film mit einer
ersten Kollimationsorientierung und ein Anzeigeelement, das vor
dem kollimierenden Film angeordnet ist, aufweist.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung weist eine Anzeigevorrichtung mit eingeschränkter Beleuchtung
und Betrachtbarkeit auf. Bei einer Ausführungsform ist ein Anzeigeelement
mit einem ersten und einem zweiten Lichtregelelement kombiniert.
Das erste und das zweite Lichtregelelement begrenzen gemeinsam die
Gerichtetheit von Licht von einer Lichtquelle, die das Anzeigeelement
beleuchtet, in mindestens zwei Richtungen. Nur eines aus der Gruppe,
die das erste und das zweite Lichtregelelement umfasst, begrenzt die
Gerichtetheit von reflektiertem Umgebungslicht, welches die Anzeige
beleuchtet.
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Bei
einer konkreten Ausführungsform
ist eine Anzeigevorrichtung zwischen einer Lichtquelle und einem
Be trachter angeordnet. Die Anzeigevorrichtung kann ein Anzeigeelement,
beispielsweise einen Anzeiger, aufweisen. Ein erstes lichtkollimierendes Element
ist zwischen dem Anzeiger und der Lichtquelle angeordnet, und ein
zweites lichtkollimierendes Element ist vor dem Anzeiger, beispielsweise zwischen
dem Betrachter und dem Anzeiger, angeordnet.
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Bei
noch einer anderen Anordnung weist die Anzeigevorrichtung eine analoge
Anzeige auf. Der Anzeiger kann ein Anzeiger vom Zeigertyp sein.
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Bei
noch einer anderen Ausführungsform weist
die Anzeigevorrichtung eine digitale Anzeige auf. Der Anzeiger kann
ein digitaler Anzeiger, beispielsweise ein Flüssigkristalldisplay, sein.
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Bei
noch einer anderen Ausführungsform weist
die Anzeigevorrichtung eine passive Anzeige auf, in welcher weder
der Anzeiger noch Markierungen auf Reize von außen, beispielsweise mechanische
oder elektronische Eingaben, reagieren.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
eine allgemeine Anzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung in
einer Seitenansicht.
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2 zeigt
eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in einer schrägen Ansicht.
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3 zeigt
einen Querschnitt durch einen lichtkollimierenden Film.
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4 zeigt
eine zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in einer schrägen Ansicht.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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In
diesem Dokument bezeichnen, sofern nicht Gegenteiliges festgehalten
wird, die Begriffe „vor" und „vorne" relative Positionen
nahe der oder innerhalb der Anzeige oder Instrumententafel, die dem
Betrachter zugewandt sind, und die Begriffe „hinter" und „hinten" bezeichnen relative Positionen nahe
der oder innerhalb der Anzeige oder Instrumententafel, die dem Betrachter
abgewandt sind.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Anzeigevorrichtung,
bei der zwei Lichtregelelemente mit einer Lichtquelle zusammenwirken,
um die Gerichtetheit von Licht, das von der Anzeige abgegeben wird,
zu begrenzen. Die Lichtregelelemente schränken das Licht in mindestens
zwei Richtungen ein. Ferner begrenzt eines der Lichtregelelemente
die Gerichtetheit von reflektiertem Umgebungslicht, das in die Anzeige
eintritt. Bei einem Aspekt kann die Verwendung der Anzeigevorrichtung Reflexionen
von Oberflächen
nahe der Anzeige, beispielsweise sowohl oberhalb als auch seitlich
der Anzeige, reduzieren oder beseitigen, insofern als die Gerichtetheit
oder der Betrachtungswinkel von Licht, das durch die Anzeige abgegeben
wird, in mindestens zwei Richtungen eingeschränkt werden kann. Bei einem
anderen Aspekt kann, da die Anzeigevorrichtung die Gerichtetheit
von reflektiertem Umgebungslicht, das in die Anzeige eintritt, nur
in einer Richtung begrenzen kann, die Anzeige mittels Umgebungslicht
betrachtet werden, während
unerwünschte
Reflexionen des Umgebungslichts von der Anzeige selbst reduziert
oder beseitigt werden. Ein Begrenzen der Gerichtetheit des Umgebungslichts,
das von der Anzeige reflektiert wird, kann auch genutzt werden,
um ein optisches Dead-Front-Erscheinungsbild
vorzusehen, wie unten beschrieben wird.
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Wie
in diesem Dokument beschrieben wird, sind die Lichtregelelemente,
die durch lichtkollimierende Filme beispielhaft verkörpert werden,
durch die Anordnung des Anzeigeelements oder Anzeigers zwischen
diesen getrennt. Im Gegensatz zu früheren Lösungen, welche lediglich zwei
benachbarte kollimierende Filme vor oder hinter dem Anzeiger kombinieren,
ermöglicht
die vorliegende Erfindung eine akzeptable Leistung mit sowohl Umgebungslicht
als auch Hintergrundbeleuchtung. Wenn zwei lichtkollimierende Filme
durch Kleben mittels eines transparenten optischen Klebstoffes verbunden
werden, derart, dass die Richtung der Lichtkollimationsachse von einem
Film orthogonal zu der Richtung der Lichtkollimationsachse des anderen
Films verläuft,
und diese verbundene Kombination aus Filmen vor einem Anzeigemittel
angeordnet wird, ist die Anzeige auf Grund der reduzierten Lichttransmission
durch die kombinierten Filme bei Umgebungslicht schwer zu lesen.
Beim Gebrauch würde
eine derartige Anzeigevorrichtung eine ständige Hintergrundbeleuchtung der
Anzeige benötigen,
um die ausreichende Sichtbarkeit der Anzeige und der Markierungen
hinter den kombinierten kollimierenden Filmen zu gewährleisten.
Die ständige
Hintergrundbeleuchtung würde
voraussichtlich die Lebensdauer der Lichtquelle reduzieren, wodurch
für den
Benutzer zusätzliche
Kosten und Unannehmlichkeiten entstünden. Andererseits kann, wenn
die zusammengefügte
Kombination aus Filmen hinter dem Anzeigemittel angeordnet wird, Umgebungslicht
von der Vorderfläche
der Anzeige oder der Markierungen reflektiert werden, was ein mindestens
teilweises „Auswaschen" der Anzeige zur
Folge hat.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann eine Instrumententafelanzeige, welche
die Anzeigevorrichtung aufweist, hergestellt werden, die keine Einfassung,
Verkleidung, Traufe oder dergleichen erfordert und dennoch unerwünschte Reflexionen
infolge von durch die Anzeige reflektiertem Licht wirksam reduziert.
Die Anzeigevorrichtung reduziert auch wirksam unerwünschtes Umgebungslicht,
das von der Oberfläche der
Anzeige reflektiert wird. Dies ist von Bedeutung, da Umgebungslicht
als wichtige Lichtquelle für
viele Anzeigen gilt und demnach, welches Mittel auch immer verwendet
wird, um Reflexionen zu verhindern, dieses erforderlichenfalls ausreichend
Umgebungslicht in die Anzeige einlassen muss, um diese zu beleuchten,
wenn keine zusätzliche
Beleuchtung vorgesehen ist. Eine Anzeige gemäß einem Aspekt der vorliegenden
Erfindung kann sowohl mittels transmittiertem Licht von einer Lichtquelle
als auch nur mittels reflektiertem Umgebungslicht betrachtbar sein.
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1 zeigt
eine allgemeine Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Anzeigevorrichtung 100 weist ein erstes Lichtregelelement 120,
ein zweites Lichtregelelement 130 und ein Anzeigeelement 125,
das zwischen dem ersten und dem zweiten lichtkollimierenden Film
angeordnet ist, auf. Wie oben beschrieben wurde, regeln die Lichtregelelemente 120 und 130 gemeinsam
das Umgebungslicht, um unerwünschte
Reflexionen zu verhindern oder zu reduzieren. Eines der Lichtregelelemente,
zum Beispiel das einer Ansicht nächstliegende, dient
ferner dazu, die Umgebungslichtreflexionen zu reduzieren. Ferner
kann eine Lichtquelle, die nicht dargestellt ist, verwendet werden,
um die Anzeige zu beleuchten.
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Eine
konkrete Ausführungsform
gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist in 2 dargestellt,
welche eine analoge Anzeigevorrichtung 200 darstellt. Analoge
Anzeigen sind bestens bekannt und können Anzeigeinstrumente vom
Zeigertyp, beispielsweise Tachometer, Höhenmesser, Öldruckmesser und dergleichen,
sein. Anzeigeinstrumente vom Zeigertyp weisen im Allgemeinen einen Anzeiger,
beispielsweise einen Zeiger, auf, der mit einer mechanischen oder
elektromechanischen Betätigungsvorrichtung
drehbar gekoppelt ist. In 2 ist ein
Anzeigeelement oder Anzeiger 225 als Nadel vom Zeigertyp
veranschaulicht und als an einem Ende einer drehbaren Koppelwelle 240 befestigt
dargestellt. Das andere Ende der Welle 240 steht mit einem
Anzeigerbetätigungsmechanismus,
beispielsweise einem mechanischen oder elektromechanischen Anzeigeinstrumentmotor
(nicht dargestellt), in Eingriff. Die Welle 240 verläuft durch
eine Öffnung 215 in
dem ersten lichtkollimierenden Film 220.
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Die
Lichtquelle 235 dient dazu, die Anzeigevorrichtung zu beleuchten.
Die Lichtquelle kann aus einer oder mehreren Glühlampen, fluoreszierenden Lampen,
Leuchtdioden, Elektrolumineszenzplatten und dergleichen bestehen.
Die Lichtquelle 235 ist für gewöhnlich hinter der Anzeigevorrichtung 200 angeordnet,
derart, dass Licht, welches durch die Lichtquelle 235 abgegeben
wird, durch den ersten kollimierenden Film 220 transmittiert
wird, den Anzeiger 225 beleuchtet, und durch den zweiten
kollimierenden Film 230 zu dem Betrachter transmittiert
wird. Ebenfalls in Erwägung
gezogen werden Lichtquellen, beispielsweise Lichtleiterhintergrundbeleuchtungen, die
für gewöhnlich für Flüssigkristallanzeigen
verwendet werden, oder Faseroptiklichtleitungen, welche jeweils
gestatten, die tatsächliche
Lichtquelle an einer anderen Position als hinter der Anzeigevorrichtung
anzuordnen.
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Zwischen
dem Anzeiger 225 und der Lichtquelle 235 angeordnet
ist ein erster lichtkollimierender Film 220, wobei eine
erste Kollimationsachse in einer ersten Richtung ausgerichtet ist.
Vor dem Anzeiger 225 angeordnet ist ein zweiter lichtkollimierender
Film 230, wobei eine zweite Kollimationsachse in einer
zweiten Richtung ausgerichtet ist. Bei einer konkreten Ausführungsform
unterscheidet sich die Orientierung der Lichtkollimationsachse des
ersten kollimierenden Films 220 wesentlich von der Orientierung
der Lichtkollimationsachse des zweiten kollimierenden Films 230.
Wenn eine derartige Anzeige hintergrundbeleuchtet ist, wird Licht,
das durch die Lichtquelle 235 abgegeben wird, durch den
ersten kollimierenden Film 220 in einer ersten Richtung
kollimiert, das kollimierte Licht beleuchtet den Anzeiger und wird
dann durch den zweiten kollimierenden Film 230 in einer
zweiten Richtung kollimiert, was den Betrachtungswinkel des abgegebenen
Lichtes reduziert. Im Allgemeinen wird der am meisten eingeschränkte Betrachtungswinkel
von einer Seite zur anderen und von oben nach unten dann erzielt,
wenn die Kollimationsachse des ersten kollimierenden Films 220 in
ungefähr
90 Grad zu der Kollimationsachse des zweiten kollimierenden Films 230 ausgerichtet
ist. Es sollte festgehalten werden, dass in diesem Dokument der
Begriff „kollimieren" das Reduzieren des
Betrachtungswinkels (oder Konuswinkels) von Licht bezeichnet und
nicht voraussetzt, dass das Licht perfekt kollimiert wird.
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Wenn
Umgebungslicht auf die Fläche
der Anzeige auftrifft, tritt ein Teil des Umgebungslichts durch
die Lamellen des zweiten kollimierenden Films 230 ein,
um den Anzeiger 225 zu beleuchten und dadurch dem Betrachter
zu gestatten, die Anzeige auch bei Nichtvorhandensein einer Hintergrundbeleuchtung
zu betrachten.
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Zum
Zweck der Veranschaulichung sind in 2 eine oder
mehrere Kennzeichnungen oder Markierungen 260 als auf der
Vorderfläche
des ersten lichtkollimierenden Films 220 angeordnet dargestellt.
Beispielhafte Markierungen sind Zahlen, die Meilen pro Stunde auf
einem Tachometer, Fuß auf
einem Höhenmesser
darstellen, oder aber Grafiken wie ein Symbol für Wasser auf einem Wassertemperaturanzeigeinstrument
oder ein Symbol für Öl auf einem Öldruckanzeigeinstrument
und dergleichen.
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Die
Anordnung von Markierungen ist nicht auf eine Oberfläche des
ersten kollimierenden Films 220 begrenzt, sondern kann
auf jeder beliebigen Oberfläche
erfolgen. Beispielsweise können
Markierungen auf einer Oberfläche
hinter dem Zeiger oder auf einer Oberfläche vor dem Zeiger angeordnet
werden, je nach gewünschtem
Erscheinungsbild der Anzeige. Markierungen, die vor dem Anzeiger 225 angeordnet
sind, beispielsweise auf einer Oberfläche des zweiten lichtkollimierenden
Films 230, scheinen in Bezug auf den Anzeiger im Raum zu
schweben. Alternativ dazu scheinen Markierungen, die auf der Oberfläche eines
ersten kollimierenden Films 220 angeordnet sind, sich hinter
dem Anzeiger 225 zu befinden. Markierungen, die auf der
Vorderfläche
des zweiten kollimierenden Films 230 angeordnet sind, werden
mittels reflektiertem oder transmittiertem Licht ständig sichtbar
sein, während
Markierungen, die auf der hinteren Oberfläche des zweiten lichtkollimierenden
Films 230 angeordnet sind, dazu neigen, nur mittels transmittiertem
Licht sichtbar zu sein, und eventuell, je nach Orientierung der
Kollimationsachse des Films 230, nur für den Benutzer direkt vor der Anzeige
sichtbar sind.
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Zum
Zweck der Sichtbarkeit sind die Markierungen vorzugsweise lichtundurchlässige, jedoch durchscheinende
Markierungen, und es können
auch transparente Markierungen, die beispielsweise durch eine kontrastierende
Farbe oder Textur innerhalb der Anzeige sichtbar gemacht werden,
verwendet werden. Markierungen können
mittels eines beliebigen von vielen Verfahren angebracht werden.
Beispielsweise können
Markierungen heißgestanzt,
mittels Siebdruck oder anderer Druckverfahren aufgedruckt, geprägt oder
mittels Klebstoff auf einer Anzeigeoberfläche angebracht werden.
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Lichtkollimierende
Filme sind bestens bekannt. Eine Art von Blickschutzfilterfilm ist
beispielsweise eine dünne
Kunststofflage, die in geringem Abstand voneinander angeordnete,
abwechselnde Mikrolamellen oder Kollimationselemente aus lichttransmittierendem
und lichtabsorbierendem Material aufweist. Eine zweite Art von Blickschutzfilterfilm
ist beispielsweise eine im Allgemeinen transparente, dünne Kunststofflage,
die mit lichtkollimierenden Strukturen auf einer oder beiden Oberflächen des Films
versehen ist.
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Blickschutzfilterfilme
werden auf Rechnerbildschirmen und anderen festen Anzeigen verwendet,
um die Privatsphäre
des Benutzers zu schützen und
die Kontrastverstärkung
zu unterstützen.
Lamellen mit einer lichtkollimierenden Orientierung in einer im
Allgemeinen vertikalen Richtung begrenzen den Betrachtungswinkel
der Anzeige von einer Seite auf die andere. Lamellen mit einer lichtkollimierenden Orientierung
in einer im Allgemeinen horizontalen Richtung begrenzen den von
oben nach unten verlaufenden Betrachtungswinkel der Anzeige. Ferner tragen
Blickschutzfilterfilme dazu bei, Reflexionen und Spiegelungen von
der Anzeige zu reduzieren und den Kontrast durch körperliches
Hindern von Umgebungslicht daran, den Anzeigeschirm zu erreichen,
zu erhöhen.
Beispiele für
lichtkollimierende Filme, die sich zur Verwendung bei der vorliegenden
Erfindung eignen, sind von 3M, St. Paul, MN, vertriebener Light
Control Film; durch das im US-Patent 3,524,789 beschriebene Skiving-Verfahren
hergestellte Lamellenfilme; und lichttransmittierende Filme, die
Rillen oder Kanäle
aufweisen, welche mit einem lichtabsorbierenden Material gefüllt oder
beschichtet sind, wie beispielsweise im US-Patent 5,204,160 beschrieben
ist.
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Zum
Zweck der Erläuterung,
jedoch nicht zur Einschränkung,
ist in 3 ein konkreter kollimierender Film dargestellt. 3 zeigt
einen stark vergrößerten Querschnitt,
nicht maßstabsgetreu,
einer Lage aus 3M Light Control Film 300, die abwechselnde
lichttransmittierende Lamellenelemente 320 und lichtabsorbierende
Lamellenelemente 310 aufweist. Lichtstrahlen 350,
die durch den Film transmittiert werden, werden durch Lamellenelemente
in eine Richtung kollimiert, die durch den Lamellenwinkel α (alpha)
bestimmt wird. Wie für
versierte Fachleute zu erkennen sein wird, weist das kollimierte
Licht einen maximalen Betrachtungswinkel θ (theta) auf, der durch den
Lamellenwinkel, den Abstand zwischen Lamellenelementen, die Dicke
des Films und den Brechungsindex des Films gemäß dem Snellschen Gesetz bestimmt
wird. Demnach kann ein schmälerer
Betrachtungswinkel, beispielsweise durch Erhöhen der Filmdicke, durch Reduzieren
der Dicke der lichttransmittierenden Lamellenelemente oder eine Kombination
aus beiden, erreicht werden.
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Die
Sichtbarkeit der Anzeige, ob mittels transmittiertem Licht oder
reflektiertem Umgebungslicht, ist auch abhängig von der optischen Transmission
der lichtkollimierenden Filme. Der Lichttransmissionsgrad des Films
ist zum Teil abhängig
von dem Abstand zwischen lichtabsorbierenden Lamellenelementen,
das heißt
der Dicke der lichttransmittierenden Elemente des Films. Je größer der
Abstand zwischen absorptionsfähigen
Lamellenelementen, umso größer ist
die Lichttransmission durch den kollimierenden Film. Ein stärker transmittierender
kollimierender Film lässt
mehr Umgebungslicht durch den vorderen kollimierenden Film eintreten,
um den Anzeiger zu beleuchten, und gestattet, dass mehr Licht von
der Lichtquelle hinter der Anzeige durch die Anzeige zu dem Betrachter
hin transmittiert wird.
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Es
wird zu erkennen sein, dass durch Verwenden verschiedener Kombinationen
aus Lamellenwinkel und Kollimationsachse in den beiden lichtkollimierenden
Filmen in einer Anzeigevorrichtung die Richtung und der Betrachtungswinkel
von Licht, das durch die Anzeigevorrichtung abgegeben wird, geregelt
werden können.
Beispielsweise kann bei einer Instrumententafel mit mehreren Anzeigen
Licht, das von den jeweiligen Anzeigen abgegeben wird, durch die
geeignete Wahl von Kollimationsachse, Lamellenwinkel und Durchlässigkeitsgrad,
insbesondere des zweiten kollimierenden Films, zu einer stationären Benutzerposition
gelenkt werden, unabhängig davon,
ob die Anzeige, das Anzeigeinstrument oder das Messgerät oberhalb,
unterhalb oder seitlich von dem Benutzer angeordnet ist.
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Neuerlich
auf 2 Bezug nehmend ist bei einer Konstruktion einer
Anzeigevorrichtung, die sich zur Verwendung bei einem trauflosen
Kfz-Armaturenbrett eignet, der erste lichtkollimierende Film 220,
der einen Lamellenwinkel von etwa 0 (Null) Grad aufweist, vorzugsweise
mit seiner Kollimationsachse in einer im Allgemeinen vertikalen
Orientierung ausgerichtet. Der zweite lichtkollimierende Film 230 kann mit
seiner Kollimationsachse in einer im Allgemeinen horizontalen Richtung
ausgerichtet sein. Die Kollimation von Licht durch den ersten Film 220 reduziert
das seitlich abgegebene Licht und zielt daher darauf ab, Reflexionen
von reflektierenden Oberflächen
zu den Seiten der Anzeige zu beseitigen. Die Kollimation von Licht,
welches durch den zweiten Film 230 transmittiert wird,
reduziert vertikal abgegebenes Licht und zielt daher darauf ab,
Reflexionen von Oberflächen oberhalb
und/oder unterhalb der Anzeige zu beseitigen, würde jedoch zugleich einem Fahrgast
in dem Fahrzeug gestatten, mindestens einen Teil der Anzeige von
einer Position seitlich von der Anzeige aus zu betrachten. Darüber hinaus
tragen die Lamellen des zweiten kollimierenden Films 230 dazu
bei, zu verhindern, dass Umgebungslicht in die Anzeige eintritt
und das Erscheinungsbild von Anzeigermitteln 225 oder Markierungen 260 „auszuwaschen".
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Ein
weiterer Vorteil einer Anzeige gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist, dass durch geeignete Wahl und Orientierung
von lichtkollimierenden Filmen, insbesondere des zweiten lichtkollimierenden
Films 230, die Anzeige mittels transmittiertem Licht von
der Lichtquelle 235 und auch lediglich mittels reflektiertem
Umgebungslicht betrachtbar sein kann.
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Eine
Anzeige, bei welcher der Anzeiger und die Markierungen nur mittels
transmittiertem Licht sichtbar sind, jedoch mittels reflektiertem
Licht unsichtbar sind, weist bekanntermaßen ein optisches Dead-Front-Erscheinungsbild
auf. Eine schwarze, optische Dead-Front-Anzeige wird als ein markantes, stilvolles,
gefälliges
Erscheinungsbild aufweisend erachtet. Ein derartiges Erscheinungsbild
kann in einer Anzeige gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung realisiert werden. Durch Verwendung
der in 2 dargestellten Ausführungsform als Beispiel werden,
wenn der zweite kollimierende Film 230 mit seiner Kollimationsachse
in einer vertikalen Orientierung angeordnet ist und der Betrachtungswinkel
des zweiten kollimierenden Films 230 ausreichend schmal
ist, der Anzeiger 225 und die Markierungen 260 außerhalb
des Betrachtungswinkels des zweiten kollimierenden Films 230 nicht
sichtbar sein. Bei einer Kfz-Armaturenbrettanzeige wäre zum Beispiel diese
Anzeige für
den Lenker sichtbar, würde
jedoch für
eine Person, die im vorderen Beifahrersitz sitzt, ein optisches
Dead-Front-Erscheinungsbild liefern.
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Im
Gegensatz dazu ist es jedoch, wenn der zweite kollimierende Film 230 der
Anzeige von 2 einen ausreichend großen Betrachtungswinkel
aufweist oder wenn der zweite kollimierende Film 230 mit
seiner Kollimationsachse in einer horizontalen Orientierung angeordnet
ist, wahrscheinlicher, dass der Anzeiger 225 und die Markierungen 260 sowohl mittels
Umgebungslicht als auch mittels transmittiertem Licht nicht nur
für den
Lenker sondern auch für einen
Beifahrer sichtbar sind.
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4 zeigt
eine andere Ausführungsform, bei
welcher die Anzeige 400 einen digitalen Anzeiger 425 aufweist.
Bei dieser konkreten Ausführungsform ist
eine Beleuchtungsquelle 435 in einem trauflosen Kfz-Armaturenbrett 405 angebracht.
Der Anzeiger 425 ist ein Flüssigkristalldisplay (LCD),
welches durch eine Hintergrundbeleuchtung, beispielsweise eine Elektrolumineszenzplatte
(EL-Platte) 435, beleuchtet wird. Zwischen dem LCD 425 und
der EL-Platte 435 ist ein erster lichtkollimierender Film 420 angeordnet.
Ein zweiter licht kollimierender Film 430 ist zwischen dem
LCD 425 und dem Betrachter angeordnet. Bei dieser konkreten
Ausführungsform ist
ein flexibler zweiter lichtkollimierender Film 430 als in
einer konkaven Weise zu dem Betrachter hin angeordnet dargestellt.
Bei dieser konkaven Konfiguration des zweiten lichtkollimierenden
Films 430 neigt Umgebungslicht, das auf die Vorderseite
der Anzeige auftrifft, beispielsweise Umgebungslicht, das von einem
weißen
Hemd, welches der Betrachter trägt,
zu der Anzeige hin reflektiert wird, dazu, von der Anzeige in einer
anderen Richtung als zurück
zum Betrachter reflektiert zu werden, wodurch Weißhemdenreflexionen
reduziert werden.
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Die
Verwendung eines flexiblen lichtkollimierenden Films kann vorteilhaft
sein, beispielsweise um den Betrachtungswinkel der Anzeige weiter
zu regeln oder um die Beleuchtung der Anzeige zu regeln. Es wird
klar zu erkennen sein, dass eine Durchbiegung eines lichtkollimierenden
Films die relative Orientierung der Lamellenelemente beeinflussen
kann. Beispielsweise werden, wenn ein lichtkollimierender Film,
der Lamellenelemente aufweist, die im Allgemeinen parallel zueinander
sind und im Allgemeinen senkrecht zu der Dicke des Films verlaufen,
um eine Achse gebogen wird, die im Allgemeinen parallel zu der lichtkollimierenden
Achse des Films verläuft,
die Ebenen von benachbarten Lamellenelementen in dem gebogenen Film
nicht mehr im Allgemeinen parallel zueinander verlaufen, sondern
stattdessen im Allgemeinen parallel zu einem Radius der Biegungskrümmung verlaufen.
Folglich wird der Betrachtungswinkel für Licht, das von der konkaven
zu der konvexen Seite des durchgebogenen Films transmittiert wird,
erhöht.
Gleichermaßen
wird der Betrachtungswinkel für
Licht, welches von der konvexen Seite zu der konkaven Seite des
Films transmittiert wird, verringert. In einem lichtkollimierenden
Film, der um eine Achse gebogen wird, die im Allgemeinen senkrecht zu
der lichtkollimierenden Achse des Films verläuft, bleiben die Ebenen von
benachbarten Lamellenelementen im Allgemeinen parallel zueinander,
und der Betrachtungswinkel des Films bleibt unverändert. Ein Film
mit einem breiteren Betrachtungswinkel für Licht, das aus dem Film austritt,
weist auch einen breiteren Eintrittswinkel für Umgebungslicht, das durch
den Film eintritt, auf. Demnach ist es möglich, einen oder mehrere lichtkollimierende
Filme bei einer Anzeige gemäß der vorliegenden
Erfindung mit einer Krümmung
zu versehen, beispielsweise durch Biegen oder Formen des Films,
um bestimmte Aspekte der Betrachtbarkeit oder Beleuchtung der Anzeige
zu regeln. Die Krümmung
muss nicht auf dem gesamten Film vorliegen, sondern kann auch auf
lokalen Bereichen des Films vorliegen, um für lokalisierte Lichtregelung
zu sorgen.
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Wie
bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform
der Erfindung wird mindestens ein Teil des Lichtes, das von dem
Beleuchtungsmittel 435 abgegeben wird, durch den ersten
kollimierenden Film 420 transmittiert und kollimiert, tritt
durch die durchlässigen
Bereiche des LCD-Anzeigers 425 und
wird durch den zweiten kollimierenden Film 430 kollimiert.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann die Anzeigevorrichtung sowohl eine
analoge Anzeige als auch eine digitale Anzeige aufweisen. Ein Beispiel
für diese
Ausführungsform
ist ein Tachometer mit einem Anzeiger vom Zeigertyp, der die Geschwindigkeit
in Meilen pro Stunde anzeigt, in Kombination mit einem digitalen
Anzeiger, der die gefahrenen Gesamtmeilen anzeigt.
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Bei
noch einer anderen Ausführungsform
ist eine Anzeigevorrichtung passiv. Beispielsweise ein passiver
Anzeiger, bei dem weder der Anzeiger noch die Markierungen auf einen
externen Reiz, beispielsweise eine mechanische oder elektronische
Eingabe, reagieren. Bei einer beispielhaften passiven Anzeigevorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist der Anzeiger beispielsweise ein Beschilderungselement,
beispielsweise ein im Allgemeinen lichtdurchlässiges Substrat, welches im
Wesentlichen lichtundurchlässige
Markierungen daran angebracht aufweist, oder alternativ dazu ein
im Wesentlichen lichtundurchlässiges
Substrat mit im Wesentlichen lichtdurchlässigen Bereichen.
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Verschiedene
Modifikationen und Änderungen
dieser Erfindung sind für
versierte Fachleute klar ersichtlich, ohne von dem Umfang dieser
Erfindung abzuweichen. Beispielsweise können ein oder mehrere Farbfilter
innerhalb der Anzeige oder farbige Lamellenelemente in dem lichtkollimierenden
Film verwendet werden, um das Erscheinungsbild der Anzeigevorrichtung
zu verändern.
Ein zusätzlicher
durchlässiger
Film, der Markierungen aufweist, kann innerhalb der Anzeige angeordnet
werden, beispielsweise zwischen dem ersten kollimierenden Film und
dem Anzeiger oder zwischen dem Anzeiger und dem zweiten kollimierenden
Film. Eine oder mehrere Oberflächen
von einem beliebigen der oben genannten Filme, einschließlich der
lichtkollimierenden Filme, können
beschichtet oder behandelt werden, um dem Film Entspiegelungs-,
Antireflexions-, Schmutzabweisungs- oder Abriebfestigkeitseigenschaften
zu verleihen. Jedwede Kombination aus diesen Beschichtungen oder
Behandlungen kann verwendet werden, wie für eine bestimmte Anzeigeanwendung gewünscht oder
erforderlich ist. Eine oder mehrere Komponenten der Anzeige können in
einem Rahmen oder Gehäuse
umschlossen sein.
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Es
sollte sich verstehen, dass nicht beabsichtigt wird, diese Erfindung
durch die in diesem Dokument dargelegten veranschaulichenden Ausführungsformen
und Beispiele unangemessen einzuschränken und dass derartige Beispiele
und Ausführungsformen
lediglich als Beispiele dargelegt werden, wobei der Umfang der Erfindung
lediglich durch die in diesem Dokument nachfolgend dargelegten Ansprüche eingeschränkt werden
soll.