EP4150249A1 - Anzeigeelement mit im randbereich reduzierter hintergrundbeleuchtung - Google Patents

Anzeigeelement mit im randbereich reduzierter hintergrundbeleuchtung

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EP4150249A1
EP4150249A1 EP21726552.9A EP21726552A EP4150249A1 EP 4150249 A1 EP4150249 A1 EP 4150249A1 EP 21726552 A EP21726552 A EP 21726552A EP 4150249 A1 EP4150249 A1 EP 4150249A1
Authority
EP
European Patent Office
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light
display
display element
light guide
area
Prior art date
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Pending
Application number
EP21726552.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jürgen Bäthis
Oliver Jakoby
Andreas BRÜNINGHAUS
Jochen Möller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aumovio Germany GmbH
Original Assignee
Continental Automotive Technologies GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive Technologies GmbH filed Critical Continental Automotive Technologies GmbH
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Pending legal-status Critical Current

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    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices

Definitions

  • the present invention relates to a display element with a background lighting that is reduced in the edge area.
  • Non-self-illuminating, transmissive display elements such as LCDs (LCD:
  • Liquid crystal display requires a backlight to display images.
  • the task of the backlight is to illuminate the display element as uniformly as possible over the entire active surface, in order to produce a display that is as homogeneous as possible right into the edge area.
  • a maximally bright display is achieved in that the alignment of a liquid crystal layer of the display element in combination with the alignment of polarizing filters allows maximum transmission.
  • a dark or black display content, e.g. in the edge area, is achieved through minimal transmission, which in contrast to self-illuminating displays is always greater than zero.
  • a display element can be arranged behind a design surface, for example a decorative film, a real wood veneer, artificial leather, etc. If the display element is a non-self-illuminating display element, then Depending on the brightness conditions between the display and the surroundings, an undesirable so-called paspartout or postcard effect can become visible. In this case, the edge area of the display shines through the overlying design surface. Such an effect is shown by way of example in FIG. 1. A corresponding display without a passpartout or postcard effect is shown in FIG. 2
  • a display element has a display panel and a backlight, arranged behind the display panel, with a light guide with edge coupling.
  • the background lighting is configured in such a way that a light intensity of the background lighting is lower in an edge area of the display panel than in a central area of the display panel.
  • the occurrence of a passpartout or postcard effect is prevented or at least mitigated in that the Light intensity in the edge area, ie at the transition between the display and the environment, is reduced. In this way, the transition between the display and the surroundings is less clear or even imperceptible to the viewer.
  • the light guide has a microstructuring for coupling out light, which is designed such that less light is coupled out of the light guide in an area of the light guide for backlighting the edge area of the display panel than in an area of the light guide for backlighting the central one Area of the display panel.
  • the light guide has a microstructuring.
  • the microstructuring is usually designed in such a way that the most homogeneous possible illumination is achieved.
  • the microstructuring is adapted in such a way that less light is coupled out of the light guide in the edge area.
  • the microstructuring is arranged on the top of the light guide, on the bottom of the light guide or on the top and bottom of the light guide.
  • the arrangement of the microstructuring on the upper side has the advantage that the light is essentially coupled out in the direction of the display panel.
  • a reflector below the light guide there is also the possibility of arranging the microstructuring on the underside of the light guide and of coupling out light essentially in the direction of the reflector. A combination of both approaches is also possible.
  • a location-dependent coupling out of the light from the light guide is achieved by a location-dependent number of coupling-out structures per area or by a location-dependent property of the coupling-out structures.
  • the microstructuring in the edge area be thinned out.
  • the microstructure elements of the microstructuring to have other properties that are dependent on the location, at least in the edge area, for example a depth structure that is dependent on the location, angle of inclination that is dependent on the location, or a location-dependent variable. In this way, the intensity of the light that is coupled out of the light guide by the microstructuring can be reduced to a desired value in the edge area.
  • the light intensity of the backlighting has a gradient at least in the edge area of the display panel.
  • the gradient gently fades out the display in the direction of the edge area.
  • the decrease in light intensity can take place with a uniform gradient as well as with an almost constant course in the inner area and a steep gradient in the respective fade-out area.
  • the backlight has at least one light-influencing masking element.
  • the backlighting can mainly use common components, i.e. a custom-made product can be dispensed with. It is sufficient to provide a masking element at a suitable point.
  • the light-influencing masking element is an optical layer of an optical layer stack of the background lighting.
  • Optical layer stacks are used for different purposes.
  • the layers can be wavelength-selective filters, polarization films or films that influence the direction of propagation or other optical properties.
  • the light influencing The masking element can be introduced as an additional layer in a simple manner as part of the production of the layer stack.
  • the light-influencing masking element is an imprint applied to the light guide or to an optical layer stack of the background lighting.
  • the use of printing has the advantage that no additional element is required that has to be manufactured, adjusted and connected to the other elements.
  • the light-influencing masking element is an optical layer arranged on a reflector or an imprint applied to the reflector.
  • Non-self-illuminating transmissive display elements often have a reflector which serves to guide as much as possible of the light that does not leave the light guide in the direction of the display panel back into the light guide or in the direction of the display panel.
  • a masking element can also be arranged on such a reflector. This has the advantage that a relatively large amount of installation space is available in the area below the display panel.
  • the use of printing has the advantage that no additional element is required that has to be manufactured, adjusted and connected to the other elements.
  • the light-influencing masking element has a location-dependent transmission.
  • the location-dependent transmission can be achieved, for example, by means of light-absorbing or light-scattering elements embedded in the masking element.
  • the location-dependent transmission can also be achieved by varying a microstructure of the masking element or by changing the phase of the material of the masking element. This allows the backlighting of the display panel to be set in a very controlled manner depending on the location.
  • a display element according to the invention is preferably used for realizing a
  • Means of transport or in a household appliance Means of transport or in a household appliance.
  • Fig. 1 shows schematically a postcard effect display
  • Fig. 2 shows schematically a display without a postcard effect
  • FIG. 3 shows schematically a first exemplary embodiment of a display element according to the invention
  • Fig. 4 is a plan view of an example of a light guide for use in
  • FIG. 5 shows schematically a second exemplary embodiment of a display element according to the invention
  • FIG. 6 shows schematically a third exemplary embodiment of a display element according to the invention.
  • FIG. 7 shows schematically a fourth exemplary embodiment of a display element according to the invention.
  • FIG. 8 shows schematically a fifth exemplary embodiment of a display element according to the invention
  • 9 shows schematically a sixth exemplary embodiment of a display element according to the invention.
  • Fig. 10 shows schematically a seventh embodiment of a display element according to the invention.
  • Fig. 1 shows schematically a display with a paspartout or postcard effect. It can be seen how a known display element, which is arranged behind a translucent layer, acts on a viewer.
  • the translucent layer is a decorative surface 100.
  • the decor of the decorative surface 100 is indicated in FIG. 1 by hatching.
  • the dimensions of the display element are indicated by means of corner elements 101.
  • Several symbols 102 are represented by the display element.
  • light passes through the decor surface 100 in the entire transparent display area 103 of the decor surface 100, even where no symbols 102 are displayed. This leads to a brightening of the display area 103 that is perceptible to the viewer, which is shown in FIG.
  • FIG. 2 shows a display without a passpartout or postcard effect behind a decorative surface 100.
  • the dimensions of the display element are again indicated by means of corner elements 101.
  • the background lighting of the display element is designed such that no or at least hardly any light passes through the decorative surface 100 at the edges of the display area 103, while the intensity of the backlighting is unchanged in a central area 105 of the display area. This is indicated in FIG. 2 by the variable line thickness of the hatching.
  • the location-dependent backlighting means that there are no disruptive visible edges at the edges of the display area 103, i.e. the pass-partout or postcard effect is avoided.
  • the display element 1 has a housing 4 to which a cover plate 6 is fastened by means of a fastening element 5. This is provided with a protective layer 7 on its outside facing away from the housing 4.
  • the cover plate 6 has a light-permeable display area 103, which is designed here as a decorative element, for example as a wood decor. This can be produced, for example, by back injection molding or film back injection molding.
  • an externally illuminated display panel 2 is arranged, for example a liquid crystal display panel (English: LCD panel).
  • the display panel 2 extends somewhat beyond the visible display area VDA. It is connected to the cover plate 6 by means of an optically clear connecting element 8 tied together. This connection, also referred to as “optical bonding”, takes place, for example, by means of a curable, optically clear liquid or by means of an optically clear solid, for example a film, which is provided with an adhesive layer on both sides. Alternatively, there can also be an air gap at this point.
  • the display panel 2 is connected via a control line 9 to a control unit, not shown here, which supplies it with energy and with image information to be displayed.
  • the display panel 2 is illuminated by a backlight 3.
  • the backlight 3 has a light source 30 arranged in the lateral area of the housing 4. This is preferably a light emitting diode (LED) or a light source based on LED technology. A fluorescent tube, a laser light source or other suitable light sources can also be used here.
  • the light generated by the light source 30 is coupled into a light guide 31, which has a microstructuring 32, 33 on its underside or on its top or both on its underside and on its top, through which light is coupled out of the light guide 31.
  • the microstructuring 32, 33 has an irregular structure when viewed on a small scale.
  • a reflector 34 is arranged, for example a reflective film or a reflective coating on the inside of the housing 4.
  • the reflector 34 also extends laterally upwards from the light guide 31 in order to get as much of the light as possible that does not enter the light guide 31 Leaves towards the display panel 2, to lead again into the light guide 31 or in the direction of the display panel 2.
  • An optical layer stack 35 is arranged between the light guide 31 and the display panel 2.
  • the layers of the optical layer stack 35 influence the light passing through them in different ways, depending on the application. These can be wavelength-selective filters, polarization films or films that influence the direction of propagation or other optical properties.
  • diaphragms 10 are arranged in an edge area, which shade stray light.
  • a double arrow indicates the entire display area VDA of the display element 1 that is visible to a viewer.
  • masking areas FOA are indicated by means of double arrows.
  • the image shown by the display element 1 from the inside to the outside in the direction of an edge of the visible display area VDA becomes increasingly less visible; it is faded out.
  • the display element 1 has a background lighting that is reduced in the edge area.
  • the microstructuring 32, 33 viewed on a large scale from the inside to the outside, has a gradient, for example a decreasing number of microstructure elements per area.
  • the microstructuring 32, 33 is thinned out in the edge area. It is also possible for the microstructure elements of the microstructuring 32, 33 to have other location-dependent properties, at least in the edge area, for example a location-dependent depth structure, a location-dependent angle of inclination or a location-dependent variable.
  • the intensity of the light that is decoupled from the light guide 31 by the microstructuring 32, 33 decreases from the inside to the outside, ie in the fade-out area FOA a light decoupling from the inside to the outside from 100% to x% is achieved.
  • the value of x can go down to zero.
  • FIG. 4 shows a plan view of an example of a light guide 31 for use in the display element 1 from FIG. 3.
  • zones 311-314 are indicated schematically from the inside to the outside, which have a light decoupling of decreasing strength from the inside to the outside.
  • a different number of microstructure elements per area can be provided in the different zones 311-314, or the microstructure elements are designed differently in such a way that they cause light outcoupling of different strengths in the different zones 311-314.
  • a central zone 311 has the greatest light output.
  • a zone 312 adjoining this to the outside still has a large amount of light coupling out.
  • a zone 313 adjoining this to the outside still has at least a small amount of light coupling out.
  • An outermost zone 314 has no or hardly any light outcoupling.
  • Such a light guide 31 has a characteristic with which the light distribution shown in FIG. 2 can be achieved.
  • FIG. 5 schematically shows a second exemplary embodiment of a display element 1 according to the invention. It largely corresponds to the display element 1 shown in FIG. 3, but the decreasing light intensity in this exemplary embodiment is achieved by a masking element 36.
  • this is designed as an optical layer 361, for example as a film or as a rigid or flexible plate, which has a transmission that decreases in its edge area 360 from the inside to the outside. The transmission decreases from 100% in the inner area to x% in the outer area of the edge area 360, so that a blanking area FOA is realized. The value of x can go down to zero.
  • the change in transmission can be achieved, for example, by light-absorbing or light-scattering elements embedded in the optical layer 361.
  • the change in transmission can also be achieved by changing a microstructure of the optical layer 361 in the edge region 360 or by changing the phase of the material of the optical layer 361 in this region.
  • the optical layer 361 is arranged in FIG. 5 as the uppermost layer on the optical layer stack 35, but it can also be on another Position in the optical layer stack 35 can be arranged.
  • FIG. 7 schematically shows a fourth exemplary embodiment of a display element 1 according to the invention. It largely corresponds to the display element 1 shown in FIG FOA is decreasing.
  • the use of printing 363 has the advantage that no additional element is required that has to be manufactured, adjusted and connected to the other elements.
  • FIG 8 schematically shows a fifth exemplary embodiment of a display element 1 according to the invention. It largely corresponds to the display element 1 shown in FIG applied printing 364, the transmission of which decreases from the inside to the outside in the fade-out area FOA.
  • FIG 9 schematically shows a sixth embodiment of a display element 1 according to the invention. It largely corresponds to the display element 1 shown in FIG as a rigid or flexible plate with location-dependent transmission in the edge area, similar to the one described above.
  • FIG. 10 schematically shows a seventh exemplary embodiment of a display element 1 according to the invention. It largely corresponds to the display element 1 shown in FIG. 9, but the masking element 36 is in this In the case of an imprint 366 applied to the reflector 34. There is also the possibility that the reflector 34 is designed as a film to which a printed surface is applied as a masking element 36. Another variant consists in that the reflector 34 is designed as a vapor-deposited metal layer which has less material in the masking area FOA, for example a thinner layer or a layer provided with holes, ie non-reflective areas. In these variants, the reflectivity decreases from the inside to the outside in the masking area FOA, which means that correspondingly less light is incident in the edge area of the display panel 2.
  • optical layers 361, 362, 365 and prints 363, 364, 366 are examples of light-influencing masking elements 36 according to the invention.
  • a combination of the first exemplary embodiment with one of the further exemplary embodiments and any other combination, including multiple combinations of the described exemplary embodiments, are suitable. to achieve the desired result. These combinations are also solutions according to the invention, even if they are not described in detail here.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Anzeigeelement (1) mit einer im Randbereich reduzierten Hintergrundbeleuchtung (2). Das Anzeigeelement (1) weist ein Anzeigepaneel (2) und eine hinter dem Anzeigepaneel (2) angeordnete Hintergrundbeleuchtung (3) mit einem Lichtleiter (31) mit Kanteneinkopplung auf. Die Hintergrundbeleuchtung (3) ist derart ausgestaltet, dass eine Lichtstärke der Hinterleuchtung in einem Randbereich (21) des Anzeigepaneels (2) geringer ist als in einem zentralen Bereich (22) des Anzeigepaneels (2).

Description

Beschreibung
Anzeigeelement mit im Randbereich reduzierter Hintergrundbeleuchtung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Anzeigeelement mit einer im Randbereich reduzierten Hintergrundbeleuchtung.
Nicht-selbstleuchtende transmissive Anzeigeelemente, wie z.B. LCDs (LCD:
Liquid Crystal Display; Flüssigkristallanzeige), benötigen zur Bilddarstellung eine Hintergrundbeleuchtung. Die Aufgabe der Hintergrundbeleuchtung (englisch: Backlight) ist es dabei, das Anzeigeelement so gleichförmig wie möglichst über die gesamte aktive Fläche zu beleuchten, um eine möglichst homogene Anzeige bis in den Randbereich zu erzeugen. Eine maximal helle Anzeige wird dabei erreicht, indem die Ausrichtung einer Flüssigkristallschicht des Anzeigeelements in Kombination mit der Ausrichtung von Polfiltern eine maximale Transmission zulässt. Ein dunkler oder schwarzer Anzeigeinhalt, z.B. im Randbereich, wird dabei durch eine minimale Transmission erreicht, die hier aber im Gegensatz zu selbstleuchtenden Anzeigen immer größer Null ist.
Im Automobilbereich, aber auch bei Haushaltsgeräten und in anderen Anwendungsbereichen, ist der Trend zu beobachten, dass Bedien- oder Anzeigefunktionen im ausgeschalteten Zustand möglichst unsichtbar sein sollen, um ein reduziertes Design mit glatten, großzügigen Flächen zu erzielen. Technische Elemente sollen nur dann sichtbar sein, wenn sie benötigt werden. Bekannt sind derartige Verschwindetechniken beispielsweise unter den Bezeichnungen „Shytech“ oder „Camouflage“.
Zur Realisierung einer Verschwindetechnik kann beispielsweise ein Anzeigeelement hinter einer Designoberfläche angeordnet werden, z.B. einer Dekorfolie, einem Echtholzfurnier, Kunstleder, etc. Handelt es sich bei dem Anzeigeelement um ein nicht-selbstleuchtendes Anzeigeelement, so kann abhängig von den Helligkeitsverhältnissen zwischen der Anzeige und der Umgebung ein unerwünschter sogenannter Passepartout- oder Postkarteneffekt Sichtbarwerden. In diesem Fall scheint der Randbereich der Anzeige durch die darüber liegende Designoberfläche hindurch. Ein solcher Effekt ist beispielhaft in Fig. 1 dargestellt. Eine entsprechende Anzeige ohne einen Passepartout- oder Postkarteneffekt zeigt Fig. 2
Ein Lösungsansatz zur Vermeidung des Passepartout- oder Postkarteneffektes besteht in d Verwendung einer Matrix-Hintergrundbeleuchtung mit lokaler Verdunklung (englisch: Local Dimming Matrix Backlight). Dabei wird die Hintergrundbeleuchtung als Beleuchtungsmatrix ausgelegt, bei der bestimmte Matrixelemente in ihrer Helligkeit veränderbar sind. Dies ist allerdings eine aufwendige und daher kostspielige Lösung.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, hierzu eine günstigere Alternative auf Basis einer einfachen Hintergrundbeleuchtung mit Lichtleiter und seitlicher Kanteneinkopplung (englisch: Edge Backlight) vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird durch ein Anzeigeelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung weist ein Anzeigeelement ein Anzeigepaneel und eine hinter dem Anzeigepaneel angeordnete Hintergrundbeleuchtung mit einem Lichtleiter mit Kanteneinkopplung auf. Die Hintergrundbeleuchtung ist derart ausgestaltet, dass eine Lichtstärke der Hinterleuchtung in einem Randbereich des Anzeigepaneels geringer ist als in einem zentralen Bereich des Anzeigepaneels.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird das Auftreten eines Passepartout- oder Postkarteneffekts dadurch verhindert oder zumindest abgemildert, dass die Lichtstärke im Randbereich, d.h. am Übergang zwischen der Anzeige und der Umgebung, reduziert wird. Auf diese Weise ist der Übergang zwischen der Anzeige und der Umgebung für den Betrachter weniger deutlich oder sogar gar nicht wahrnehmbar.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist der Lichtleiter eine Mikrostrukturierung zum Auskoppeln von Licht auf, die derart ausgestaltet ist, dass in einem Bereich des Lichtleiters zur Hinterleuchtung des Randbereichs des Anzeigepaneels weniger Licht aus dem Lichtleiter ausgekoppelt wird als in einem Bereich des Lichtleiters zur Hinterleuchtung des zentralen Bereichs des Anzeigepaneels. Zum Auskoppeln von Licht aus dem Lichtleiter weist der Lichtleiter eine Mikrostrukturierung auf. Üblicherweise ist die Mikrostrukturierung so ausgestaltet, dass eine möglichst homogene Ausleuchtung erzielt wird. Abweichend davon wird bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung die Mikrostrukturierung dahingehend angepasst, dass im Randbereich weniger Licht aus dem Lichtleiter ausgekoppelt wird.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die Mikrostrukturierung auf der Oberseite des Lichtleiters, auf der Unterseite des Lichtleiters oder auf der Oberseite und der Unterseite des Lichtleiters angeordnet. Die Anordnung der Mikrostrukturierung auf der Oberseite hat den Vorteil, dass das Licht im Wesentlichen in Richtung des Anzeigepaneels ausgekoppelt wird. In Kombination mit einem Reflektor unterhalb des Lichtleiters besteht aber ebenso die Möglichkeit, die Mikrostrukturierung auf der Unterseite des Lichtleiters anzuordnen und Licht im Wesentlichen in Richtung des Reflektors auszukoppeln. Auch eine Kombination beider Ansätze ist möglich.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine ortsabhängige Auskopplung des Lichts aus dem Lichtleiter durch eine ortsabhängige Anzahl von Auskoppelstrukturen pro Fläche oder durch eine ortsabhängige Eigenschaft der Auskoppelstrukturen erzielt. Mittels einer ortsabhängigen Anzahl von Auskoppelstrukturen pro Fläche kann die Mikrostrukturierung im Randbereich ausgedünnt werden. Ebenso ist es möglich, dass die Mikrostrukturelemente der Mikrostrukturierung zumindest im Randbereich andere vom Ort abhängige Eigenschaften haben, beispielsweise eine vom Ort abhängige Tiefenstruktur, vom Ort abhängige Neigungswinkel oder eine ortsabhängige Größe. Auf diese Weise kann die Intensität des Lichts, das von der Mikrostrukturierung aus dem Lichtleiter ausgekoppelt wird, im Randbereich auf einen gewünschten Wert reduziert werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist die Lichtstärke der Hinterleuchtung zumindest im Randbereich des Anzeigepaneels einen Gradienten auf. Durch den Gradienten wir ein sanftes Ausblenden der Anzeige in Richtung des Randbereichs erreicht. Die Abnahme der Lichtstärke kann sowohl mit einem gleichmäßigen Gradienten erfolgen als auch mit einem nahezu konstanten Verlauf im inneren Bereich und einem steilen Gradienten im jeweiligen Ausblendebereich.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist die Hintergrundbeleuchtung zumindest ein lichtbeeinflussendes Ausblendeelement auf. Alternativ oder zusätzlich zur einer ortsabhängigen Auskopplung durch die Mikrostrukturierung besteht die Möglichkeit, eines oder mehrere zusätzliche optische Elemente vorzusehen, die die Lichtstärke der Hinterleuchtung gezielt beeinflussen. Die Verwendung eines zusätzlichen Ausblendeelements hat dabei den Vorteil, dass die Hinterleuchtung überwiegend gängige Komponenten nutzen kann, d.h. es kann auf eine Sonderanfertigung verzichtet werden. Es ist ausreichend, an geeigneter Stelle ein Ausblendeelement vorzusehen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist das lichtbeeinflussende Ausblendeelement eine optische Schicht eines optischen Schichtstapels der Hintergrundbeleuchtung. Optische Schichtstapel werden für unterschiedliche Zwecke verwendet. Beispielsweise kann es sich bei den Schichten um wellenlängenselektive Filter handeln, um Polarisationsfolien oder um Folien, die die Ausbreitungsrichtung oder andere optische Eigenschaften beeinflussen. Das lichtbeeinflussende Ausblendeelement kann im Rahmen der Herstellung des Schichtstapels auf einfache Weise als zusätzliche Schicht eingebracht werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist das lichtbeeinflussende Ausblendeelement eine auf den Lichtleiter oder auf einen optischen Schichtstapel der Hintergrundbeleuchtung aufgebrachte Bedruckung. Die Verwendung einer Bedruckung hat den Vorteil, dass kein zusätzliches Element benötigt wird, das hergestellt, justiert und mit den anderen Elementen verbunden werden muss.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist das lichtbeeinflussende Ausblendeelement eine auf einem Reflektor angeordnete optische Schicht oder eine auf den Reflektor aufgebrachte Bedruckung. Nicht-selbstleuchtende transmissive Anzeigeelemente weisen oftmals einen Reflektor auf, der dazu dient, möglichst viel von dem Licht, das den Lichtleiter nicht in Richtung Anzeigepaneel verlässt, wieder in den Lichtleiter oder in Richtung des Anzeigepaneels zu leiten. Auch auf einem solchen Reflektor kann ein Ausblendeelement angeordnet werden. Dies hat den Vorteil, dass im Bereich unterhalb des Anzeigepaneels relativ viel Bauraum zur Verfügung steht. Die Verwendung einer Bedruckung hat dabei den Vorteil, dass kein zusätzliches Element benötigt wird, das hergestellt, justiert und mit den anderen Elementen verbunden werden muss.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist das lichtbeeinflussende Ausblendeelement eine ortsabhängige Transmission auf. Die ortsabhängige Transmission kann beispielsweise mittels in das Ausblendeelement eingelagerter lichtabsorbierender oder lichtstreuender Elemente erreicht werden. Die ortsabhängige Transmission kann auch über eine Variation einer Mikrostruktur des Ausblendeelements oder durch Phasenänderung des Materials des Ausblendeelements erzielt werden. Dies erlaubt es, die Hinterleuchtung des Anzeigepaneels sehr kontrolliert ortsabhängig einzustellen. Vorzugsweise wird ein erfindungsgemäßes Anzeigeelement zur Realisierung einer
Anzeige mit Verschwindetechnik eingesetzt, beispielsweise in einem
Fortbewegungsmittel oder in einem Haushaltsgerät.
Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden
Beschreibung und den angehängten Ansprüchen in Verbindung mit den Figuren ersichtlich.
Figurenübersicht
Fig. 1 zeigt schematisch eine Anzeige mit Postkarteneffekt;
Fig. 2 zeigt schematisch eine Anzeige ohne Postkarteneffekt;
Fig. 3 zeigt schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Anzeigeelements;
Fig. 4 in Draufsicht ein Beispiel eines Lichtleiters zur Verwendung im
Anzeigeelement aus Fig. 3;
Fig. 5 zeigt schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Anzeigeelements;
Fig. 6 zeigt schematisch ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Anzeigeelements;
Fig. 7 zeigt schematisch ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Anzeigeelements;
Fig. 8 zeigt schematisch ein fünftes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Anzeigeelements; Fig. 9 zeigt schematisch ein sechstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Anzeigeelements; und
Fig. 10 zeigt schematisch ein siebtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Anzeigeelements.
Figurenbeschreibung
Zum besseren Verständnis der Prinzipien der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren detaillierter erläutert. Gleiche Bezugszeichen werden in den Figuren für gleiche oder gleichwirkende Elemente verwendet und nicht notwendigerweise zu jeder Figur erneut beschrieben. Es versteht sich, dass sich die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt und dass die beschriebenen Merkmale auch kombiniert oder modifiziert werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, wie er in den angehängten Ansprüchen definiert ist.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Anzeige mit Passepartout- oder Postkarteneffekt. Zu sehen ist, wie ein bekanntes Anzeigeelement, das hinter einer lichtdurchlässigen Schicht angeordnet ist, auf einen Betrachter wirkt. Im dargestellten Beispiel handelt es sich bei der lichtdurchlässigen Schicht um eine Dekor-Oberfläche 100. Das Dekor der Dekor-Oberfläche 100 ist in Fig. 1 durch eine Schraffur angedeutet. Die Abmessungen des Anzeigeelements sind mittels Eckelementen 101 angedeutet. Durch das Anzeigeelement werden mehrere Symbole 102 dargestellt. Durch die Flintergrundbeleuchtung des Anzeigeelements tritt im gesamten lichtdurchlässigen Anzeigebereich 103 der Dekor-Oberfläche 100 Licht durch die Dekor-Oberfläche 100, auch dort, wo keine Symbole 102 dargestellt werden. Dies führt zu einer für den Betrachter wahrnehmbaren Aufhellung des Anzeigebereichs 103, was in Fig. 1 durch die verringerte Liniendicke der Schraffur innerhalb des Anzeigebereichs 103 veranschaulicht wird. An den Rändern des Anzeigebereichs 103 führt dies zu störenden sichtbaren Kanten 104, d.h. der Anzeigebereich 103 hebt sich wie eine aufgelegte Postkarte von der Dekor-Oberfläche 100 ab, bzw. die umliegende Dekor-Oberfläche 100 wirkt wie ein Passepartout für den Anzeigebereich 103.
Fig. 2 zeigt eine Anzeige ohne Passepartout- oder Postkarteneffekt hinter einer Dekor-Oberfläche 100. Die Abmessungen des Anzeigeelements sind wiederum mittels Eckelementen 101 angedeutet. Die Hintergrundbeleuchtung des Anzeigeelements ist so ausgestaltet, dass an den Rändern des Anzeigebereichs 103 kein oder zumindest kaum Licht durch die Dekor-Oberfläche 100 tritt, während in einem zentralen Bereich 105 des Anzeigebereichs die Intensität der Hinterleuchtung unverändert ist. Dies wird in Fig. 2 durch die variable Liniendicke der Schraffur angedeutet. Die ortsabhängige Hinterleuchtung führt dazu, dass an den Rändern des Anzeigebereichs 103 keine störenden sichtbaren Kanten auftreten, d.h. der Passepartout- oder Postkarteneffekt wird vermieden.
Fig. 3 zeigt schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Anzeigeelements 1. Das Anzeigeelement 1 weist ein Gehäuse 4 auf, an dem mittels eines Befestigungselements 5 eine Deckplatte 6 befestigt ist. Diese ist an ihrer dem Gehäuse 4 abgewandten Außenseite mit einer Schutzschicht 7 versehen. Die Deckplatte 6 weist einen lichtdurchlässigen Anzeigebereich 103 auf, der hier als dekoratives Element ausgebildet ist, beispielsweise als Holzdekor. Dieser kann beispielsweise durch eine Hinterspritzung oder Folienhinterspritzung hergestellt werden.
An der dem Gehäuse 4 zugewandten Innenseite der Deckplatte 6 ist ein fremdbeleuchtetes Anzeigepaneel 2 angeordnet, beispielsweise ein Flüssigkristallanzeige-Paneel (englisch: LCD Panel). Das Anzeigepaneel 2 erstreckt sich etwas über den sichtbaren Anzeigebereich VDA hinaus. Es ist mittels eines optisch klaren Verbindungselements 8 mit der Deckplatte 6 verbunden. Diese auch als "Optical Bonding" bezeichnete Verbindung erfolgt beispielsweise mittels einer aushärtbaren optisch klaren Flüssigkeit oder mittels eines optisch klaren Festkörpers, beispielsweise einer Folie, die beidseitig mit einer Klebeschicht versehen ist. Alternativ kann sich an dieser Stelle auch ein Luftspalt befinden. Das Anzeigepaneel 2 ist über eine Ansteuerleitung 9 mit einer hier nicht dargestellten Ansteuereinheit verbunden, die es mit Energie und mit darzustellenden Bildinformationen versorgt. Das Anzeigepaneel 2 wird von einer Hintergrundbeleuchtung 3 beleuchtet.
Die Hintergrundbeleuchtung 3 weist eine im seitlichen Bereich des Gehäuses 4 angeordnete Lichtquelle 30 auf. Diese ist vorzugsweise eine Leuchtdiode (LED, Light Emitting Diode) oder eine auf LED-Technologie basierende Lichtquelle. Auch eine Leuchtstoffröhre, eine Laserlichtquelle oder andere geeignete Lichtquellen sind hier anwendbar. Das von der Lichtquelle 30 erzeugte Licht wird in einen Lichtleiter 31 eingekoppelt, der an seiner Unterseite oder an seiner Oberseite oder sowohl an seiner Unterseite als auch an seiner Oberseite eine Mikrostrukturierung 32, 33 aufweist, durch die Licht aus dem Lichtleiter 31 ausgekoppelt wird. Die Mikrostrukturierung 32, 33 weist auf kleiner Skala betrachtet eine unregelmäßige Struktur auf.
Unterhalb des Lichtleiters 31 ist ein Reflektor 34 angeordnet, beispielsweise eine reflektierende Folie oder eine reflektierende Beschichtung der Innenseite des Gehäuses 4. Der Reflektor 34 erstreckt sich auch seitlich vom Lichtleiter 31 nach oben, um möglichst viel von dem Licht, das den Lichtleiter 31 nicht in Richtung Anzeigepaneel 2 verlässt, wieder in den Lichtleiter 31 oder in Richtung des Anzeigepaneels 2 zu leiten. Zwischen Lichtleiter 31 und Anzeigepaneel 2 ist ein optischer Schichtstapel 35 (englisch: Optical Stack) angeordnet. Die Schichten des optischen Schichtstapels 35 beeinflussen das sie passierende Licht auf unterschiedliche Weise, je nach Anwendungsfall. Dabei kann es sich um wellenlängenselektive Filter handeln, um Polarisationsfolien oder um Folien, die die Ausbreitungsrichtung oder andere optische Eigenschaften beeinflussen. Zwischen dem Lichtleiter 31 und dem Anzeigepaneel 2 sind in einem Randbereich Blenden 10 angeordnet, welche Streulicht abschatten.
Ein Doppelpfeil deutet den gesamten für einen Betrachter sichtbaren Anzeigebereich VDA des Anzeigeelements 1 an. In den Randbereichen 21 sind mittels Doppelpfeil Ausblendebereiche FOA angedeutet. In diesen Bereichen 21 wird die vom Anzeigeelement 1 dargestellte Abbildung von innen nach außen in Richtung eines Randes des sichtbaren Anzeigebereichs VDA immer schwächer sichtbar, sie wird ausgeblendet (englisch: fade out). Das Anzeigeelement 1 hat zu diesem Zweck eine im Randbereich reduzierte Hintergrundbeleuchtung. Zur Reduzierung der Hintergrundbeleuchtung weist die Mikrostrukturierung 32, 33 auf großer Skala betrachtet von innen nach außen betrachtet einen Gradienten auf, beispielsweise eine abnehmende Anzahl Mikrostrukturelemente pro Fläche auf.
Die Mikrostrukturierung 32, 33 ist in diesem Fall im Randbereich ausgedünnt. Ebenso ist es möglich, dass die Mikrostrukturelemente der Mikrostrukturierung 32, 33 zumindest im Randbereich andere vom Ort abhängige Eigenschaften haben, beispielsweise eine vom Ort abhängige Tiefenstruktur, vom Ort abhängige Neigungswinkel oder eine ortsabhängige Größe. Damit nimmt die Intensität des Lichts, das von der Mikrostrukturierung 32, 33 aus dem Lichtleiter 31 ausgekoppelt wird, von innen nach außen ab, d.h. im Ausblendebereich FOA wird eine von innen nach außen von 100% auf x% abnehmende Lichtauskopplung erzielt. Der Wert von x kann dabei bis zu Null heruntergehen. Die Abnahme der Intensität kann sowohl mit einem gleichmäßigen Gradienten erfolgen als auch mit einem nahezu konstanten Verlauf im inneren Bereich und einem steilen Gradienten im jeweiligen Ausblendebereich FOA. Somit wird der zentrale Bereich 22 des Anzeigepaneels 2 von der Hintergrundbeleuchtung 3 mit einer hohen Lichtintensität beleuchtet, sein Randbereich 21 dagegen mit nach außen hin abnehmender Lichtintensität. Ein Postkarteneffekt tritt somit nicht auf, oder ist zumindest so schwach, dass er vom Betrachter nicht bemerkt oder nicht als störend empfunden wird. Fig. 4 zeigt in Draufsicht ein Beispiel eines Lichtleiters 31 zur Verwendung im Anzeigeelement 1 aus Fig. 3. Hierbei sind schematisch von innen nach außen Zonen 311-314 angedeutet, die von innen nach außen eine Lichtauskopplung abnehmender Stärke aufweisen. Dazu kann in den verschiedene Zonen 311-314 eine unterschiedliche Anzahl von Mikrostrukturelementen pro Fläche vorgesehen sein, oder die Mikrostrukturelemente sind derart unterschiedlich gestaltet, dass sie in den verschiedenen Zonen 311-314 eine unterschiedliche starke Lichtauskopplung bewirken. Eine zentrale Zone 311 weist die größte Lichtauskopplung auf. Eine sich daran nach außen anschließende Zone 312 weist eine immer noch große Lichtauskopplung auf. Eine sich daran nach außen anschließende Zone 313 weist zumindest noch eine geringe Lichtauskopplung auf. Eine äußerste Zone 314 weist keine oder kaum noch eine Lichtauskopplung auf. Ein derartiger Lichtleiter 31 besitzt eine Charakteristik, mit der die in Fig. 2 gezeigte Lichtverteilung erzielt werden kann.
Fig. 5 zeigt schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Anzeigeelements 1. Es entspricht weitgehend dem in Fig. 3 gezeigten Anzeigeelement 1 , allerdings wird die abnehmende Lichtstärke in diesem Ausführungsbeispiel durch ein Ausblendeelement 36 erzielt. Dieses ist im dargestellten Beispiel als optische Schicht 361 ausgestaltet, z.B. als Folie oder als steife oder biegsame Platte, die in ihrem Randbereich 360 eine von innen nach außen abnehmende Transmission aufweist. Die Transmission nimmt dabei von 100% im Innenbereich auf x% im Außenbereich des Randbereichs 360 ab, sodass ein Ausblendebereich FOA realisiert wird. Der Wert von x kann dabei bis zu Null heruntergehen. Die Änderung der Transmission kann beispielsweise durch in die optische Schicht 361 eingelagerte lichtabsorbierende oder lichtstreuende Elemente erreicht werden. Die Änderung der Transmission kann auch über eine Änderung einer Mikrostruktur der optischen Schicht 361 im Randbereich 360 oder durch Phasenänderung des Materials der optischen Schicht 361 in diesem Bereich erzielt werden. Die optische Schicht 361 ist in Fig. 5 als oberste Schicht auf dem optischen Schichtstapel 35 angeordnet, sie kann aber auch an anderer Position im optischen Schichtstapel 35 angeordnet sein. Ein entsprechendes drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Anzeigeelements 1 , bei dem eine optische Schicht 362 als unterste Schicht des optischen Schichtstapels 35 direkt auf dem Lichtleiter 31 angeordnet ist, zeigt Fig. 6.
Fig. 7 zeigt schematisch ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Anzeigeelements 1. Es entspricht weitgehend dem in Fig. 6 gezeigten Anzeigeelement 1, allerdings ist das Ausblendeelement 36 in diesem Fall eine auf den Lichtleiter 31 aufgebrachte Bedruckung 363, deren Transmission von innen nach außen im Ausblendebereich FOA abnimmt. Die Verwendung einer Bedruckung 363 hat den Vorteil, dass kein zusätzliches Element benötigt wird, das herzustellen, zu justieren und mit den anderen Elementen zu verbinden ist.
Fig. 8 zeigt schematisch ein fünftes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Anzeigeelements 1. Es entspricht weitgehend dem in Fig. 5 gezeigten Anzeigeelement 1, allerdings ist das Ausblendeelement 36 in diesem Fall kein zusätzliches Bauteil, sondern eine auf die oberste der ohnehin vorhandenen Schichten des optischen Schichtstapels 35 aufgebrachte Bedruckung 364, deren Transmission von innen nach außen im Ausblendebereich FOA abnimmt.
Fig. 9 zeigt schematisch ein sechstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Anzeigeelements 1. Es entspricht weitgehend dem in Fig. 5 gezeigten Anzeigeelement 1 , allerdings ist das Ausblendeelement 36 in diesem Fall eine optische Schicht 365, die auf dem Reflektor 34 angeordnet ist, beispielsweise als Folie oder als steife oder biegsame Platte mit vom Ort abhängiger Transmission im Randbereich, ähnlich wie oben beschrieben.
Fig. 10 zeigt schematisch ein siebtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Anzeigeelements 1. Es entspricht weitgehend dem in Fig. 9 gezeigten Anzeigeelement 1, allerdings ist das Ausblendeelement 36 in diesem Fall eine auf den Reflektor 34 aufgebrachte Bedruckung 366. Dabei besteht auch die Möglichkeit, dass der Reflektor 34 als Folie ausgestaltet ist, auf die als Ausblendeelement 36 eine gedruckte Oberfläche aufgebracht ist. Eine weitere Variante besteht darin, dass der Reflektor 34 als aufgedampfte Metallschicht ausgebildet ist, die im Ausblendebereich FOA weniger Material, beispielsweise eine dünnere Schicht oder eine mit Löchern, d.h. nicht reflektierenden Bereichen, versehene Schicht aufweist. Die Reflektivität nimmt in diesen Varianten von innen nach außen im Ausblendebereich FOA ab, was dazu führt, dass im Randbereich des Anzeigepaneels 2 entsprechend weniger Licht auftrifft.
Die oben beschriebenen optischen Schichten 361, 362, 365 und Bedruckungen 363, 364, 366 sind Beispiele für erfindungsgemäße lichtbeeinflussende Ausblendeelemente 36. Eine Kombination des ersten Ausführungsbeispiels mit einem der weiteren Ausführungsbeispiele sowie jede andere Kombination, auch Mehrfachkombination aus den beschriebenen Ausführungsbeispielen, sind geeignet, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen. Auch diese Kombinationen sind erfindungsgemäße Lösungen, auch wenn sie hier nicht im Einzelnen beschrieben sind.

Claims

Patentansprüche
1. Anzeigeelement (1 ) mit einem Anzeigepaneel (2) und einer hinter dem Anzeigepaneel (2) angeordneten Hintergrundbeleuchtung (3) mit einem Lichtleiter (31) mit Kanteneinkopplung, wobei die Hintergrundbeleuchtung (3) derart ausgestaltet ist, dass eine Lichtstärke der Hinterleuchtung in einem Randbereich (21) des Anzeigepaneels (2) geringer ist als in einem zentralen Bereich (22) des Anzeigepaneels (2).
2. Anzeigeelement (1 ) gemäß Anspruch 1 , wobei der Lichtleiter (31 ) eine Mikrostrukturierung (32, 33) zum Auskoppeln von Licht aufweist, die derart ausgestaltet ist, dass in einem Bereich des Lichtleiters (31) zur Hinterleuchtung des Randbereichs (21) des Anzeigepaneels (2) weniger Licht aus dem Lichtleiter (31) ausgekoppelt wird als in einem Bereich des Lichtleiters (31) zur Hinterleuchtung des zentralen Bereichs (22) des Anzeigepaneels (2).
3. Anzeigeelement (1) gemäß Anspruch 2, wobei die Mikrostrukturierung (32, 33) auf der Oberseite des Lichtleiters (31), auf der Unterseite des Lichtleiters (31) oder auf der Oberseite und der Unterseite des Lichtleiters (31 ) angeordnet ist.
4. Anzeigeelement (1 ) gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei eine ortsabhängige Auskopplung des Lichts aus dem Lichtleiter (31) durch eine ortsabhängige Anzahl von Auskoppelstrukturen pro Fläche oder durch eine ortsabhängige Eigenschaft der Auskoppelstrukturen erzielt wird.
5. Anzeigeelement (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Lichtstärke der Hinterleuchtung zumindest im Randbereich (21) des Anzeigepaneels (2) einen Gradienten aufweist.
6. Anzeigeelement (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Hintergrundbeleuchtung (3) zumindest ein lichtbeeinflussendes Ausblendeelement (36) aufweist.
7. Anzeigeelement (1) gemäß Anspruch 6, wobei das lichtbeeinflussende
Ausblendeelement (26) eine optische Schicht (361 , 362) eines optischen Schichtstapels (35) der Hintergrundbeleuchtung (3) ist.
8. Anzeigeelement (1) gemäß Anspruch 6, wobei das lichtbeeinflussende Ausblendeelement (36) eine auf den Lichtleiter (31 ) oder auf einen optischen
Schichtstapel (35) der Hintergrundbeleuchtung (3) aufgebrachte Bedruckung (363, 364) ist.
9. Anzeigeelement (1) gemäß Anspruch 6, wobei das lichtbeeinflussende Ausblendeelement (36) eine auf einem Reflektor (34) angeordnete optische
Schicht (365) oder eine auf den Reflektor (34) aufgebrachte Bedruckung (366) ist.
10. Anzeigeelement (1 ) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei das lichtbeeinflussende Ausblendeelement (36) eine ortsabhängige Transmission aufweist.
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