可照明信息单元的制作方法

专利名称：可照明信息单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及技术装置或机器的特别是车辆配件的可照明信息单元。
背景技术：
这种信息单元在许多实施方案中例如在汽车领域中是众所周知的。在这里，通过光信号提供者等向驾驶员表示关于车辆的操作状态或车上安装的越来越大量的数据是一个问题。
例如，关于后窗加热的接通状态的数据，关于防抱死系统、座位加热或ESP是否激活的信息，关于各种外部发光单元如行驶灯和/或近光灯或雾灯或后雾灯的切换状态的信息以显示器的形式表示。
由于安全的原因，车辆制造商要求以这种方式表示的信息在白天和晚上都能很好识别。特别地，为了保证安全和舒适，需要这种显示最大程度上易读，不依赖于视角，具有大的对比锐度。
例如，发光二极管用作已知显示器的光源。来自该发光二极管的光入射到扩展光束以便增加照明表面并同时增加照射角度的散射透镜上。随后，放大的光束入射到外壳的内侧。那里的外壳在外侧上具有不透明涂漆。在涂漆中包含用激光产生的凹陷，例如它们具有如对应后窗加热或ABS刹车系统的符号的形状。随后，扩展光束通过这些凹陷，使得期望的符号或期望的字符看起来明亮。但是，使用该类型显示的缺点是这样的事实，在一方面由于光学的空间限制，经由散射透镜的光束扩展可能仍然是不够的。由于这点导致这样的缺点，光束的发散角从而向外照射角仅增加到不足的程度。由于这点导致这样的问题，只有在基本上平行于光源的向外照射方向的视角范围内，观察者可以没有任何问题地识别显示。在该视角范围之外，不能读出显示。这可能导致安全问题，特别是对于安全相关数据如ESP接通状态的显示。
为了减轻视角太小的问题，已提出通过添加放置在显示外壳和散射透镜之间的散射板，补充上述构架。在该散射板的帮助下，通过在散射板中的多次散射，由散射透镜扩展的光束从定向光照射最大程度地转变成漫射光照射。虽然以这种方式可获得期望的视角扩展，但是其构架有一系列缺点。在一方面，因为使用显示的设计时，由于光束扩展的复杂构架，产生了对设计自由的限制，从而开发成本非常大，这是不利的。在另一方面，由于多个所需部件，产生了不可能降到其水平之下的最小架构尺寸。因为几个部件是必需的，在制造和开发时必须严格遵守规定公差，这导致了制造成本的进一步增加。使用散射透镜和布置在下游的散射板的组合的又一个缺点在于这样的事实，在白天的非照明条件下，凹陷符号或字母不具有跟涂漆的期望对比度，使得它们的任一个都不能足够清楚地察觉，或者虽然没有实施照明，但依赖于涂漆的涂色，不合需要地看起来像是它们被接通，或不合需要地具有正被切断的样子。

发明内容
本发明的目的在于提出技术装置或机器的特别是车辆配件的可照明信息单元，它是跟视角无关的白天和晚上都可读的，此外可特别便宜地制造。
根据本发明，信息单元的可视显示元件包括至少一个光散射塑料元件，通过它透明散射体嵌入透明塑料体中，从而实现该目的。
这样，经由显示元件本身里的散射，可实现离开光源的照射光的扩展。这样，既不需要散射透镜，也不需要现有技术状态情况下的分立散射圆盘。更确切地，该功能已集成到构成显示元件的材料中。由于该原因，通过显示元件中的光散射，可有利地实现显示元件能够在面向用户的半空间内以任意可视角度读出。可以用便宜和灵活的方式有利地设计信息单元的设计。特别地，也不需要考虑任何最小尺寸。根据本发明的信息单元在陆上、水上或空中交通工具中在显示操作或内部配置的各种数据的应用是特别有利的。根据本发明的信息单元的应用也有利于消费电子设备如电视、视频装置等以及一般所有家庭装置的显示面板。
特别地，根据本发明的具有散射塑料元件的信息单元的又一个优点是即使以关于垂直于表面的方向的大视角，在白天和晚上都具有良好的可识别性。
根据本发明的特别优选的设计，透明塑料体选自聚碳酸酯。聚碳酸酯具有这样的优点，它们具有特别有利于注射成型和/或挤出方法以及塑料的热塑成形的所有特殊方法。特别地，在低温下的影响值以及高温稳定性是有利的。此外，聚碳酸酯具有对于注射成型的特别合适的处理温度。聚碳酸酯的机械和热稳定性特别有利于用作陆上、水上和空中交通工具的外壳部件的材料。通过使用聚碳酸酯作为透明塑料体，已显出对于散射性质，对于内嵌透明散射体的重力分量为0.0001～10％，以及对于散射体具有大约0.1μm～5μm优选的2.5μm的尺寸是特别有利的。此外，对于获得关于照射角的光的最佳均匀性，如果散射体的尺寸具有窄分布函数例如大约一尺寸的高斯分布，那么它是有利的。此外，具有双模或多模的窄分布函数如高斯分布的散射体的混合物已表现出是特别适合的。当包含物具有基本上球形形状时，还可以获得特别好的散射性质。在将散射体跟聚碳酸酯混合时，令人惊讶地确定特别地可以保持期望的聚碳酸酯的机械性质以及已知的处理行为和体积收缩。因此，聚碳酸酯的机械性质有利地不受散射体的混合物的负面影响。
随着根据本发明的信息单元的进一步形成，为光散射塑料元件提供覆盖层，其中覆盖层包括例如可通过激光处理产生的凹陷。这样，有利地实现散射体中散射的光以仅在凹陷处的目标方式射出显示元件，因为覆盖层是不透明的。换句话说，关于白天设计，使用明亮的内部涂色，导致对于暗符号的有利的高对比率。漆料涂敷特别适合用作覆盖层。可选地，如果仅在关于表面对应于上述凹陷的区域为光散射塑料元件提供覆盖层，那么也可以保持上述有利的性质。这样，可实现散射体中散射的光以仅在凹陷处的目标方式外射但是没有射出显示元件。这样，可以表示关于对比度反转的信息。这样，在白天时显示元件相对于覆盖层或涂漆层的明亮背景看起来很暗，对应于有利的高对比值。通过聚碳酸酯内的散射体处的散射，光源所发出的光能保持其总和没有被吸收，只是转变成关于光照射反向的漫射光照射。
使用本发明的可选形成，覆盖层具有暗涂色印记。这样，类似于在先前部分中所描述的过程，可以有利地实现显示元件跟覆盖层或涂漆层之间的特别低的对比度。这导致这样的实施，在白天和在非照明条件下显示看起来基本上是均匀灰暗的，并且凹陷符号和/或字母不能识别。这些有利地仅在接通光源时可识别。
如果塑料元件集成到操作元件中，那么导致特别紧凑的构造方式。例如，信息单元可以集成在按钮中作为显示，并且在光学上显示按钮的接通状态。
如果塑料元件本身已经设计作为操作元件，那么可以获得更紧凑的构造方式。这样，有利地例如可以取消额外的散射圆盘的使用，因为光散射的功能、期望信息的显示的功能，以及按钮的切换功能全部统一到一个部件中。由此，如果按钮由聚碳酸酯制成这是特别有利的，因为关于在低温下的冲击强度和关于热稳定性，特别是对于在汽车领域中的应用，聚碳酸酯是有利的。
本发明的一种特殊设计构想设计成组合仪器的信息单元或在其中的显示。这样，关于跟安全特别相关的转速计信息，保证了可以不依赖于视角读出该信息。
本发明的一种变化特征在于光散射塑料元件被设计成信息单元中的光分布器或光导。通过使用塑料元件作为光导，特别是使用LED作为光源，关于它们的数目可以减少，这有利地导致信息单元的成本降低。由此，可以利用这样的事实，通过散射，以这样的方式获得发射光的均匀性，使得各个LED的位置从外面不能识别，因为显示均匀地照射在整个表面上。由于光散射塑料元件，由单个LED照射的表面基本上在显示的整个表面上延伸；因此，光有利地分布在整个显示上。这样，可以仅用一个LED照射显示的几个位置。该实施方案也适合作在任意空间方向上行进的光源的多维光导。


在下文通过附图更详细地说明本发明的优选实施方案。
附图分别显示图1具有内在光散射特性和LED的根据本发明的按钮；图2根据本发明的显示单元的工作方式的示意表示；图3根据本发明的显示单元的光导性质的说明的示意表示；图4根据现有技术状态的显示的示意表示；图5根据现有技术改进状态的复杂的、成本增大方式的显示的示意表示；图6根据本发明的多维光导的平面图；图7图6的根据本发明的多维光导的侧视图；图8根据本发明的多维光导的应用例子。
具体实施例方式
首先，在图4中示意地对应于现有技术状态的显示单元。显示单元包括光二极管1，光二极管外壳2，散射透镜3，以及显示外壳4。显示外壳4涂敷上不透明的涂漆层5。不透明涂漆层5具有凹陷6，在每种情况中显示外壳4的外壳外侧7在那里释放。由凹陷6释放的外壳外侧7的区域形成平面图8中相对于不透明涂漆层5的可见符号。可从图4中进一步推论，由光二极管1发出的光照射10基本上成束，因此近似入射到粘附在光二极管外壳2中的散射透镜3上。通过散射透镜3稍微扩展的光照射11具有比发出的光照射10稍微更大的发散角，并且入射到显示外壳4上。稍微扩展的光照射通过由涂漆层5中的凹陷6形成的符号9射出显示，并射到在光轴12的方向上观看的观察者。扩展的光照射11没有入射到以关于光轴12大约45°的角度观察的观察者14上，使得观察者14不能识别照明的符号9。
根据现有技术状态的一种变形，在图5中表示具有集成显示单元的按钮15。光二极管1可以被识别，所发出的光照射10从那里射出。发出的光照射10入射到散射透镜3上。由散射透镜3扩展的光照射11进一步经过按钮散射圆盘16，通过它依靠按钮散射圆盘16中的多次散射使扩展的光照射11转变成漫射光照射17。漫射光照射17入射到具有不透明涂漆层5的按钮15上。漫射光照射17经过涂漆层5中的在视图8中呈现为符号9的凹陷6，入射到在光轴12的方向上观看的观察者13上，以及入射到以关于光轴大约45°的角度观看的观察者14上。由于漫射光照射17，从而在光轴的方向上观看的观察者13，以及以关于光轴12大约45°的角度观看的观察者14可以相同程度地识别平面图中的符号9。但是这里需要散射透镜3跟按钮散射圆盘16的相互作用，其中这些部件必须彼此布置成某个距离。由于这点，该构架变得复杂和成本增加。
图1中显示根据本发明的显示单元。同样地，可识别光二极管1，其发出定向的、发出的光照射10。平行于光轴12的定向的、发出的光照射10直接入射到显示外壳4上。显示外壳4由其中嵌入透明散射体18的聚碳酸酯制成。外壳外侧7涂敷上具有明亮涂色的其中形成凹陷6的不透明涂漆层5，凹陷6在平面图8中形成符号9。在显示外壳4内的定向的、发出的光照射10通过在透明散射体18中的多次散射转变成漫射光照射17。漫射光照射17经过包含于涂漆层5中的并形成平面图中的符号9的凹陷6，入射到在光轴12的方向上观看的观察者13上，以及入射到以关于光轴12大约45°的角度观看的观察者14上。
由于漫射光照射17，从而在光轴12的方向上观看的观察者13以及以关于光轴12大约45°的角度观看的观察者14有利地相同程度地识别平面图8中的符号9。从而，仅通过一个部件令人惊讶地获得该有利的效果，该部件本身实现散射透镜3的功能，按钮散射圆盘6的功能，以及显示外壳4的功能。
如果图1中的光二极管1没有接通，在平面图8中，由于对比率，由包含于涂漆层5中的凹陷6表示的符号9看起来基本上是暗的。由于这点，在入射日光21下光二极管1切断状态中的符号9以相对于明亮涂漆层5的颜色对比呈现。
这样，可以实现即使是在白天在光轴12的方向上观看的观察者13以及以关于光轴12大约45°的角度观看的观察者14能够相同程度地识别符号。
根据本发明，外壳外侧7可以用具有暗涂色的并且其中包含凹陷6的不透明涂漆层5覆盖到相同程度，凹陷6形成平面图8中的符号9。并且在该情况中，显示外壳4内的定向的、发出的光照射10通过透明散射体18处的多次散射转变成漫射光照射17。漫射光照射17再次经过包含于涂漆层5中的并形成平面图8中的符号9的凹陷6，入射到在光轴12的方向上观看的观察者13上，以及入射到以关于光轴12大约45°的角度观看的观察者14上。
由于漫射光照射17，在暗的涂漆层5的情况中，在光轴12的方向上观看的观察者13以及以关于光轴12大约45°的角度观看的观察者14可以有利地相同程度地识别符号9。
相反，如果在暗涂漆层的情况中，图1中的光二极管1没有接通，那么在平面图9中由包含于涂漆层5中的凹陷6表示的符号9由于涂漆层和没被光二极管1照射的凹陷6之间的低对比率而基本上不能识别。由于这点，因此给出入射白光21在光二极管1的切断状态下的符号9几乎不能以关于暗的涂漆层5的任何对比度呈现。在白光21下而且光二极管1没有接通时实际上不能识别符号9。
这样，在每种情况中，通过暗或亮的涂漆层5和光二极管1的接通或切断状态的合适的组合选择，在白天或晚上可以获得彼此相反的两种状态。因此，依赖于例如希望在日光21下和切断光二极管时符号9是特别地很好识别还是特别地不可识别，涂漆层应当选择为暗(在切断光二极管1时符号9和涂漆层5之间小的对比度)或选择为亮(在切断光二极管1时符号9和涂漆层5之间大的对比度)。
在图2中表示本发明的又一种形成的一种实施方案。如在图1可以看到，光二极管1布置在具有集成显示的按钮15内。光二极管1发出光照射10。发出的光照射10基本上是定向的，并入射到显示外壳4的内侧。显示外壳4包括聚碳酸酯，其中嵌入透明散射体18。外壳外侧7覆盖上包含凹陷6的不透明涂漆层5，凹陷6在平面图8中形成符号9。显示外壳4内的定向的、发出的光辐射10通过在透明散射体18中的多次散射转变成漫射光照射17。漫射光照射17经过包含于涂漆层5中的并形成平面8中的符号9的凹陷6，入射到在光轴12的方向上观看的观察者13上，以及入射到以关于光轴12大约45°的角度观看的观察者14上。
由于漫射光照射17，在光轴12的方向上观看的观察者13，以及以关于光轴12大约45°的角度观看的观察者14可以有利地相同程度地识别平面图8中的符号9。因此，以这样的方式形成并布置显示单元4，使得同时它形成按钮15本身。从而，以令人惊讶的简单方式仅用一个部件获得有利的效果，该一个部件本身统一散射透镜3的功能，按钮散射圆盘16的功能，以及显示外壳4和按钮15的功能。
如果图2中表示的按钮15的光二极管1没有接通，那么由于从外部入射的日光21的漫散射，在平面图8中，由涂漆层5中包含的凹陷6表示的符号9看起来基本上是暗的。由于这点，给出入射日光21时在光二极管1的切断状态下，符号9呈现关于亮的涂漆层5的颜色对比。
这样，可有利地实现即使在白天在光轴12的方向上观看的观察者13以及以关于光轴12大约45°的角度观看的观察者14相同程度地识别符号。
最后，在图3中示意地表示根据本发明的更有利的实施方案例子。如在图3中可以看到，从光二极管1中发出的、基本上是定向的光照射10入射到平板20上。平板20由聚碳酸酯制成，其中嵌入透明散射体18。在平板20内，定向的、发出的光照射10通过透明散射体18处的多次散射转变成漫射光散射17。漫射光照射17从平板20的整个外表面中射出到更大区域上。因此，漫射光照射具有比所发出的光照射10的横截面积显著更大的扩展。这样，通过由可能的透明地涂色的聚碳酸酯制成的平板20的照明，其中光照射10射出到小面积上，可能的透明地涂色的透明散射体18嵌入聚碳酸酯中，已经在所发出光照射的横截面的几倍上使光扩展。
因此，由可能的透明地涂色聚碳酸酯制成的平板20分布光，并且这用作光分布器。通过该布局，单个光二极管1的光可以有利地和令人惊讶地应用于例如照明几个空间分布的显示符号9。此外，通过该布局，例如也可以仅用一个或少数几个光二极管1照明具有在所有三个空间方向上无穷形成的表面的覆盖。对于安全功能这是特别关注的，例如安装在车门上的警告灯，通过该灯可以告知其他交通参与者打开的门，其中优选地增加了车辆驾驶员的操作舒适度。
可从用来说明光导22的图6和图7中看到光二极管1。光导22由可能的透明地涂色的聚碳酸酯制成，其中嵌入可能的透明地涂色的透明散射体18。由光二极管1发出的光通过由可能的透明地涂色聚碳酸酯制成的光导22中的可能的透明地涂色透明散射体18处的多次光散射传输到四个按钮15。漫射光照射17在光导的末端射出，并在大的面积上入射到按钮15。有利地，通过该布局，在每种情况中用一个相同光二极管1在大的面积上照射四个按钮15。因此，如在图6中可以特别好地看到，在水平方向上实现光的引导，以及如在图7中可以特别好地看到，在垂直方向上实现光的引导。这样，令人惊讶地提出了多维光导，通过它例如可以照明几个空间分布的显示符号9。
最后在图8中示意地表示作为车辆座椅加热的状态显示的根据本发明的信息单元的一个设计。在图的部分a)的平面图中可以看到这点。由此，通过不透明涂漆层5中的凹陷6在状态显示的右侧部分表示座椅的符号9。在左侧部分23看到作为座椅加热部位的状态显示的矩形凹陷6。在图的部分b)中，它是图的部分a)的状态显示的截面，还可看到光二极管1，它发出基本上定向的光照射10。从而，单独的光二极管1分配给状态显示的左侧部分23的每个凹陷6。用不透明的隔离壁24将这些在光学上彼此隔离。在状态显示的左侧部分23中的每个光二极管的基本定向的光照射10进入分别分配给状态显示的左侧部分23的每个凹陷6的光导22中。光导22由其中嵌入可能的涂色透明散射体18的可能的透明地涂色聚碳酸酯制成。每个光导22的出口在每种情况中进入座椅加热的状态显示的凹陷6的一个中。因此，用光选择性地照明状态显示的符号，这些光好像专门从分配给相应凹陷的光二极管1中发出，因为定向的光照射10基本上仅进入分配给光二极管的光导22中。通过定向照射10在每个光导22内的在透明散射体18处实现的多次散射，漫射照射17在每个光导22的上端射出。这样，可以分别选择性地接通或关闭每个凹陷6，同时每个凹陷6的整个表面的照射是可能的，虽然该表面大于基本上以定向方式发出的照射10的横截面。
相反，在状态显示的右侧部分25中布置在该部分的光二极管1的定向光照射10入射到由其中嵌入可能的透明地涂色透明散射体18的可能的透明地涂色聚碳酸酯制成的显示外壳4上。在那里，通过在透明散射体18处的散射，它转变成漫射光照射17。一个光二极管1的漫射光照射17完全照射在状态显示的右侧部分25中由不透明涂漆层5中的凹陷6表示的座椅符号9。因此，受益于本发明，仅用一个光二极管1可完全照明在右侧部分中包含几个凹陷6的座椅符号9。
参考数字的列表1 光二极管2 光二极管外壳3 散射透镜4 显示外壳5 涂漆层6 凹陷7 外壳外侧8 平面图9 符号10 发出的光照射11 扩展的光照射12 光轴13 观察者14 观察者15 按钮16 按钮散射圆盘17 漫射光照射18 透明散射体19 显示外壳内侧20 平板21 日光22 光导23 左侧部分24 光学隔离壁25 右侧部分
权利要求
1.一种用于技术装置或机器的、特别是车辆配件的可照明信息单元，其特征在于信息单元的可视显示元件(4)包含至少一个光散射塑料元件(4)，通过它透明散射体(18)嵌入到透明塑料体(4)中。
2.根据权利要求1或2的可照明信息单元，其特征在于透明塑料体(4)和/或透明散射体(18)是透明地涂色的。
3.根据权利要求1的可照明信息单元，其特征在于透明塑料体(4)选自聚碳酸酯和/或选自防火的和/或耐高温的聚碳酸酯。
4.根据前述权利要求之一的可照明信息单元，其特征在于光散射塑料元件(4)具有覆盖层(5)，其中覆盖层(5)包括优选地可以通过激光处理产生的凹陷(6)。
5.根据前述权利要求之一的可照明信息单元，其特征在于光散射塑料元件(4)的部分具有覆盖层(5)。
6.根据权利要求4或5之一的可照明信息单元，其特征在于覆盖层(5)具有明亮色。
7.根据权利要求4或5之一的可照明信息单元，其特征在于覆盖层(5)具有暗色。
8.根据前述权利要求之一的可照明信息单元，其特征在于光散射塑料元件(4)集成到工作元件(15)中。
9.根据前述权利要求之一的可照明信息单元，其特征在于光散射塑料元件(4)被设计成工作元件(15)。
10.根据前述权利要求之一的可照明信息单元，其特征在于该信息单元被设计成组合仪器和/或组合仪器中的显示器。
11.根据前述权利要求之一的可照明信息单元，其特征在于光散射塑料元件(4)被设计成信息单元中的单维或多维光分布器(20)。
12.根据前述权利要求之一的可照明信息单元，其特征在于它被设计成具有三维表面结构的盖子。
13.根据前述权利要求之一的可照明信息单元，其特征在于它被设计成警告灯，特别是打开的车门的警告灯，其中优选地增加了操作舒适性。
全文摘要
本发明的目的在于提出技术装置或机器的特别是车辆配件的信息单元，它是跟视角无关的白天和晚上都可读的。为此，该信息单元的可视显示元件(6)包括至少一个光散射塑料元件(4)，其中，透明的和/或彩色透明的散射体嵌入到明的和/或彩色透明的塑料化合物(4)中。
文档编号G02B6/00GK1950734SQ200580014106
公开日2007年4月18日 申请日期2005年3月29日 优先权日2004年3月29日
发明者迈克尔·弗雷汉格汉斯, 安德烈亚斯·太格 申请人:爱彼斯塑胶有限公司