DE102020121325A1

DE102020121325A1 - Anzeigevorrichtung mit verbessertem Kontrastverhältnis

Info

Publication number: DE102020121325A1
Application number: DE102020121325.5A
Authority: DE
Inventors: Pawel Motyl; Matus Banyay
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2020-08-13
Filing date: 2020-08-13
Publication date: 2022-02-17

Abstract

Es wird eine Anzeigevorrichtung 1 angegeben, die ein Anzeigeelement 2, 2a, 2b, ein das Anzeigeelement 2, 2a, 2b zumindest teilweise begrenzendes Umgebungselement 3 und ein Beleuchtungselement 4a, 4b, ausgebildet zur rückseitigen Beleuchtung des Anzeigeelements 2a, 2b, aufweist. Es ist vorgesehen, dass das Anzeigeelement 2, 2a, 2b ein in seinen optischen Eigenschaften veränderliches Anzeigematerial 5, 5a, 5b aufweist und/oder dass das Umgebungselement 3 ein in seinen optischen Eigenschaften veränderliches Umgebungsmaterial 6 aufweist.Außerdem wird ein Fahrzeug 100 mit einer solchen Anzeigevorrichtung 1 angegeben.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung sowie ein Fahrzeug mit einer Anzeigevorrichtung.
Fahrzeuge weisen üblicherweise vielfältige Anzeigevorrichtungen auf, die an oder im Fahrzeug angeordnet sind und z. B. dazu dienen, Betriebszustände zu visualisieren, also z. B. anzuzeigen, ob bestimmte Systeme des Fahrzeugs, wie beispielsweise Fahrerassistenzsysteme, Klimatisierungseinrichtungen, Beleuchtungseinrichtungen etc., ein- oder ausgeschaltet sind. Hierfür verfügen die Anzeigevorrichtungen über Beleuchtungselemente, z. B. in Form von lichtemittierenden Dioden (LEDs), mit denen Anzeigeelemente, z. B. in Form eines das jeweilige Fahrzeugsystem repräsentierenden Symbols, beleuchtet oder nicht beleuchtet werden, um einen ein- bzw. ausgeschalteten Zustand des Fahrzeugsystems zu repräsentieren.
Bei derartigen Anzeigevorrichtungen besteht häufig die Herausforderung, einen auch unter schwierigen Bedingungen, z. B. direkter Sonnenlichteinstrahlung, ausreichenden Kontrast zu gewährleisten, so dass die Anzeigeelemente gut erkennbar sind und leicht zwischen verschiedenen Anzeigezuständen, z. B. ein- oder ausgeschaltet bzw. beleuchtet oder unbeleuchtet, unterschieden werden kann. Gemäß verschiedener Regularien, z. B. den Vorschriften des FMVSS101 (Federal Motor Vehicle Safety Standard 101 und den ähnlichen europäischen ECE-Vorschriften, werden ein Kontrastverhältnis zwischen einem beleuchteten Anzeigeelement und einem unbeleuchteten Anzeigeelement von mindestens 1,5 und ein Kontrastverhältnis zwischen dem das Anzeigeelement umgebenden Umgebungselement und dem beleuchteten Anzeigeelement von mindestens 2,0 angestrebt.
Zudem soll auch ein sogenannter „Verschwindeeffekt“ realisierbar sein. Dies bedeutet, dass bei nicht aktiver Funktion die diesbezügliche Anzeigevorrichtung nicht wahrnehmbar ist. Bei schwarzer Umgebung werden oft transparente Materialien vewendet, welche durch den dahinter liegenden Hohlraum dunkel wirken. Bei verchromter Umgebung könnte ein Material in einem Grau- oder Weißton gewählt werden, um den Verschwindeeffekt zu generieren, da durch Reflektion an dem verchromten Material die graue bzw. weiße Fläche als nicht sichtbar empfunden wird. Dieses zusätzliche Erfordernis macht es praktisch unmöglich, Anzeigeelemente, z. B. in Form weißer Symbole, mit reflektierenden Umgebungsmaterialien zu verwenden.
Bei der Einhaltung der genannten Mindestkontrastverhältnisse erweisen sich bei bestimmten Materialkombinationen die hohe Lichtreflexion sowohl des Materials des Anzeigeelements als auch des Materials des Umgebungselements als problematisch. So reflektiert das zumeist weiße Material des Anzeigeelements bei Sonneneinstrahlung derart, dass eine Beleuchtung des Anzeigeelements nahezu keinen Einfluss auf das resultierende Kontrastverhältnis hat. Beispielsweise wurde die Leuchtdichte eines Anzeigeelements in einem Fahrzeug bei Sonneneinstrahlung mit 7169 cd/m² bestimmt. Durch Beleuchtung kann eine Leuchtdichte von 7734 cd/m² erreicht werden, so dass sich ein Kontrastverhältnis beleuchtet/nichtbeleuchtet von 7734 cd/m² / 7169 cd/m² = 1,08 ergibt. Dieser Wert liegt deutlich unter 1,5, so dass Regularien, wie z. B. die Vorschriften gemäß FMVSS101, nicht eingehalten werden können. Zudem reflektieren das Material des Anzeigeelements und das Material des Umgebungselements eingestrahltes Sonnenlicht im nahezu gleichen Maße, sodass auch hier das angestrebte Kontrastverhältnis nicht erreicht wird.
Eine Möglichkeit, die geforderten Kontrastverhältnisse zu erreichen, besteht darin, Beleuchtungselemente mit hoher Lichtstärke vorzusehen. Solche Beleuchtungselemente mit hoher Lichtstärke erzeugen im Betrieb jedoch eine nicht unerhebliche Abwärme, die abgeführt werden muss. Bei einer Beleuchtung mit LEDs kann es z. B. erforderlich sein, ausreichend Freiraum um die jeweilige LED herum einzuhalten, so dass die Leiterplatte, auf der die LED angeordnet ist, entsprechend groß dimensioniert werden muss, oder es müsste eine zusätzlicher Kühlkörper vorgesehen werden. Dies kann zu Einschränkungen in Hinblick auf den zur Verfügung stehenden Bauraum führen.
Aus dem Bereich Beleuchtungsvorrichtungen für Kraftfahrzeuge ist die Verwendung von photochromen und elektrochromen Materialien bekannt, deren Transparenz von der Intensität des auftreffenden Lichts abhängig ist.
So offenbart die DE 10 2012 017 346 A1 eine Beleuchtungsvorrichtung, bei der zwischen einem Reflektor zur Reflexion von Umgebungslicht und einer Abdeckung ein in seiner Transparenz veränderliches Bauteil angeordnet ist, das photochrome oder elektrochrome Strukturen umfassen kann. Optional kann ein Leuchtmittel vor dem Reflektor angeordnet sein.
Aus der US 10 429 555 B2 ist ein Frontscheinwerfer für ein Fahrzeug bekannt, der eine Lichtquelle, eine photochrome Linse und einen Einwegspiegel zwischen der Lichtquelle und der photochromen Linse aufweist. Mittels des Einwegspiegels wird beim Betrachten der Lichtquelle durch die photochrome Linse zumindest ein Teil der Lichtquelle verborgen.
Weiterhin ist aus der CN 207 350 186 U eine Rücklichtabdeckung für ein Fahrzeug mit einem photochromen Material bekannt. Dies ermöglicht eine Personalisierung des Fahrzeugs.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung, eine Anzeigevorrichtung anzugeben, mit der höhere Kontrastverhältnisse ohne Änderung der Beleuchtungselemente erreicht werden können.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Die abhängigen Ansprüche enthalten Ausführungsvarianten dieser erfindungsgemäßen Lösungen.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung, die ein Anzeigeelement, ein das Anzeigeelement zumindest teilweise begrenzendes Umgebungselement und ein Beleuchtungselement, ausgebildet zur rückseitigen Beleuchtung des Anzeigeelements, aufweist.
Die Anzeigevorrichtung kann beispielsweise in oder an einem Fahrzeug genutzt werden und z. B. im Innenraum eines Fahrzeugs angeordnet sein oder werden.
Unter einem Anzeigeelement kann ein Bauteil verstanden werden, das in zwei oder mehr Zuständen, z. B. beleuchtet oder nicht beleuchtet bzw. ein- oder ausgeschaltet, betrieben werden kann und der visuellen Anzeige eines Zustands, z. B. des Zustands eines Fahrzeugsystems, dient. In einer einfachen Ausgestaltung kann das Anzeigeelement nach Art einer Kontrollleuchte ausgebildet sein und z. B. über eine kreisrunde Anzeigefläche verfügen, die wahlweise beleuchtet oder nicht beleuchtet wird. In weiteren Ausgestaltungen kann das Anzeigeelement in Form eines Piktogramms ausgebildet sein, welches das anzuzeigende System repräsentiert.
Es können auch mehrere Anzeigeelemente miteinander kombiniert sein, also z. B. ein Anzeigeelement in Form eines Piktogramms, das ständig beleuchtet sein kann, mit einem diesem Anzeigeelement zugeordneten weiteren Anzeigeelement nach Art einer Kontrollleuchte, deren Ein- bzw. Ausgeschaltetsein den Zustand des durch das Piktogramm repräsentierten Systems anzeigt. Folglich kann eine Anzeigevorrichtung auch mehrere Anzeigeelemente aufweisen.
Zur rückseitigen Beleuchtung des Anzeigeelements ist ein Beleuchtungselement vorgesehen, das z. B. ein oder mehrere lichtemittierende Dioden aufweisen kann. Lichtemittierende Dioden weisen vorteilhaft einen geringen Stromverbrauch auf, sie benötigen nur geringen Bauraum und zeichnen sich durch eine lange wartungsfreie Nutzungsdauer aus. Das auf das Anzeigeelement auftreffende Licht zur rückseitigen Beleuchtung wird im Folgenden auch als Beleuchtungslicht bezeichnet.
Rückseitige Beleuchtung bedeutet, dass die Beleuchtung im Gebrauchszustand der Anzeigevorrichtung von der dem Betrachter abgewandten Seite des Anzeigeelements erfolgt bzw. von Betrachter aus gesehen das Beleuchtungselement hinter dem Anzeigeelement angeordnet ist. Verfügt die Anzeigevorrichtung über mehrere Anzeigeelemente, kann entweder jedem Anzeigeelement ein Beleuchtungselement zugeordnet sein oder mehrere Anzeigeelemente können durch ein gemeinsames Beleuchtungselement beleuchtet werden.
Das Anzeigeelement ist zumindest teilweise von einem Umgebungselement begrenzt. Mit anderen Worten wird das Anzeigeelement von dem Umgebungselement zumindest teilweise umgeben, wenn es im Gebrauchszustand der Anzeigevorrichtung von vorn betrachtet wird. Hierfür können Anzeigeelement und Umgebungselement in einer Ebene angeordnet sein.
Um eine ausreichende Erkennbarkeit des Anzeigeelements zu gewährleisten, ist einerseits ein ausreichend hohes Kontrastverhältnis zwischen dem Anzeigeelement und dem Umgebungselement und andererseits ein ausreichend hohes Kontrastverhältnis zwischen dem Anzeigeelement im beleuchteten Zustand und dem Anzeigeelement im unbeleuchteten Zustand erforderlich. Unter Kontrastverhältnis ist dabei der Quotient aus der maximalen und der minimalen Leuchtdichte zu verstehen, also z. B. der Quotient aus der Leuchtdichte des beleuchteten Anzeigeelements zur Leuchtdichte des unbeleuchteten Anzeigeelements oder der Quotient aus der Leuchtdichte des Anzeigeelements zur Leuchtdichte des Umgebungselements.
Anzumerken ist, dass sich sämtliche Angaben, wie z. B. Angaben zur Leuchtdichte, Transparenz, Reflexion, Absorption etc., in dieser Beschreibung, sofern nicht anders angegeben, auf sichtbares Licht beziehen, also auf elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich zwischen 380 nm und 750 nm.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Anzeigeelement ein in seinen optischen Eigenschaften veränderliches Anzeigematerial aufweist und/oder das Umgebungselement ein in seinen optischen Eigenschaften veränderliches Umgebungsmaterial aufweist. Mit anderen Worten kann nur das Anzeigeelement ein in seinen optischen Eigenschaften veränderliches Anzeigematerial aufweisen, es kann nur das Umgebungselement ein in seinen optischen Eigenschaften veränderliches Umgebungsmaterial aufweisen oder es können sowohl das Anzeigeelement ein in seinen optischen Eigenschaften veränderliches Anzeigematerial als auch das Umgebungselement ein in seinen optischen Eigenschaften veränderliches Umgebungsmaterial aufweisen.
Beispielweise kann das Anzeigeelement aus einem in seinen optischen Eigenschaften veränderlichen Anzeigematerial bestehen und/oder das Umgebungselement kann aus einem in seinen optischen Eigenschaften veränderlichen Umgebungsmaterial bestehen.
Zur Veränderung der optischen Eigenschaften kann das Anzeigematerial bzw. Umgebungsmaterial ein Material aufweisen oder aus einem Material bestehen, das eine Veränderung der optischen Eigenschaften bewirken kann. Ein solches Material kann gleichmäßig oder ungleichmäßig im Anzeigematerial bzw. Umgebungsmaterial verteilt sein, d. h. innerhalb des Anzeige- bzw. Umgebungsmaterials kann die Konzentration des eine Veränderung der optischen Eigenschaften bewirkenden Materials unterschiedliche sein. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein Anteil eines solchen Materials im Umgebungselement direkt benachbart zum Anzeigeelement besonders hoch ist, um ein besonders hohes Kontrastverhältnis am Übergang zwischen Anzeigeelement und Umgebungselement bewirken zu können.
Die optischen Eigenschaften können im gesamten Spektrum des sichtbaren Lichts oder nur in Teilbereichen des sichtbaren Lichts oder in verschiedenen Teilbereichen des sichtbaren Lichts in unterschiedlichem Ausmaß veränderbar sein.
Unter optischen Eigenschaften sind dabei insbesondere die Transmission, Absorption und Reflexion zu verstehen, die durch den Transmissionsgrad, Absorptionsgrad bzw. Reflexionsgrad quantifiziert werden können. Dabei beträgt die Summe aus Transmissionsgrad, Absorptionsgrad bzw. Reflexionsgrad stets 1 bzw. 100 %. Folglich bedingt eine Änderung einer dieser optischen Eigenschaften eine Änderung mindestens einer anderen dieser Eigenschaften.
Bevorzugt kann das Anzeigeelement ein in seinem Reflexionsgrad veränderliches Anzeigematerial aufweisen und/oder es kann das Umgebungselement ein in seinem Reflexionsgrad veränderliches Umgebungsmaterial aufweisen. Mit anderen Worten kann die Anzeigevorrichtung ein Anzeigeelement mit einem Anzeigematerial aufweisen, das in mindestens zwei Zuständen mit unterschiedlichem Reflexionsgrad vorliegen kann, und/oder die Anzeigevorrichtung kann ein Umgebungselement mit einem Umgebungsmaterial aufweisen, das in mindestens zwei Zuständen mit unterschiedlichem Reflexionsgrad vorliegen kann.
Die veränderlichen optischen Eigenschaften können beispielsweise bewirkt werden, indem das Anzeigematerial bzw. Umgebungsmaterial ein phototropes oder elektrotropes Material aufweist. Phototrope bzw. elektrotrope Materialien können auch als photochrome bzw. elektrochrome Materialien bezeichnet werden.
Phototrope bzw. photochrome Materialien weisen Spezies auf, die lichtinduziert reversibel ineinander umwandelbar sind, wobei mit der Umwandlung eine entsprechende Änderung der elektromagnetischen Spektren, also z. B. des Absorptionsspektrums, Transmissionsspektrums und/oder Reflexionsspektrums, und damit der optischen Eigenschaften verbunden ist. Bei Bestrahlung mit Licht einer bestimmten Wellenlänge im sichtbaren Bereich oder auch außerhalb des sichtbaren Bereichs, z. B. mit UV-Strahlung, werden die Spezies in einen aktivierten Zustand überführt.
Wird die Bestrahlung beendet, wandeln sich die Spezies wieder in den inaktivierten Zustand um.
Ein phototroper Effekt kann beispielsweise durch die Zugabe von Silberionen, z. B. in Form von Silberhalogeniden wie Silberchlorid oder Silberbromid, bewirkt werden, die unter Einwirkung von ultravioletter Strahlung reduziert und in einen aktivierten Zustand überführt werden können und dabei eine Erhöhung des Absorptionsgrads bei gleichzeitiger Verringerung des Transmissionsgrads sowie des Reflexionsgrads hervorrufen. Folglich weist ein solches Material bei Einwirkung von UV-Strahlung eine niedrigere Leuchtdichte auf als bei Nicht-Vorhandensein bzw. geringerer Einwirkung von UV-Strahlung. Ein phototropes Material hat den Vorteil, dass die Änderung der optischen Eigenschaften direkt von der einfallenden elektromagnetischen Strahlung abhängig ist und keine weitere Steuerung erforderlich ist. Beispielsweise ist im Gegensatz zu elektrotropen Materialien keine Spannungsversorgung notwendig. Das phototrope Material kann beispielsweise in ein Kunststoffmaterial oder einen Lack eingebettet werden.
Ein ähnlicher Effekt kann durch ein elektrotropes Material erreicht werden, bei dem die Änderung der elektromagnetischen Spektren und damit der optischen Eigenschaften vom Anliegen einer Spannung abhängig ist. Ein elektrotropes Material hat den Vorteil, dass die optischen Eigenschaften durch Anlegen einer Spannung unabhängig von weiteren äußeren Einflüssen, also z. B. unabhängig vom Vorhandensein von UV-Strahlung, gesteuert werden können.
Indem das Anzeigeelement ein in seinen optischen Eigenschaften veränderliches Anzeigematerial aufweist, kann insbesondere durch Verringerung des Reflexionsgrads eine Verringerung der Leuchtdichte des Anzeigeelements bewirkt werden. Folglich kann durch Beleuchtung eine Erhöhung des Kontrastverhältnisses zwischen beleuchtetem und unbeleuchtetem Anzeigeelement erreicht werden, da die Beleuchtung zu einer größeren relativen Erhöhung der Leuchtdichte führt. Mithin kann ein verbessertes Kontrastverhältnis zwischen dem beleuchteten Anzeigeelement und dem unbeleuchteten Anzeigeelement ohne Änderung des Beleuchtungselements erreicht werden.
Indem das Umgebungselement ein in seinen optischen Eigenschaften veränderliches Umgebungsmaterial aufweist, kann insbesondere durch Verringerung des Reflexionsgrads eine Verringerung der Leuchtdichte des Umgebungselements bewirkt werden. Folglich kann durch Beleuchtung des Anzeigeelements eine Erhöhung des Kontrastverhältnisses zwischen beleuchtetem Anzeigeelement und Umgebungselement erreicht werden. Mithin kann ein verbessertes Kontrastverhältnis zwischen dem beleuchteten Anzeigeelement und dem Umgebungselement ohne Änderung des Beleuchtungselements erreicht werden.
Indem sowohl das Anzeigeelement als auch das Umgebungselement ein in seinen optischen Eigenschaften veränderliches Umgebungsmaterial aufweist, können beide Kontrastverhältnisse ohne Änderung des Beleuchtungselements verbessert werden.
Die Erfindung ermöglicht zudem vorteilhaft die Nutzung weiterer Materialkombinationen für das Anzeige- und Umgebungselement, die unter Einhaltung der eingangs erläuterten Erfordernisse bisher nicht für Anzeigevorrichtungen genutzt werden können. Beispielsweise kann nun auch ein weißes Anzeigematerial mit einem verchromten oder anderen hochreflektiven Umgebungsmaterial kombiniert werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsvarianten kann für den Fall, dass sowohl das Anzeigeelement ein in seinen optischen Eigenschaften veränderliches Anzeigematerial aufweist als auch das Umgebungselement ein in seinen optischen Eigenschaften veränderliches Umgebungsmaterial aufweist, vorgesehen sein, dass die optischen Eigenschaften des Umgebungsmaterials in größerem Ausmaß veränderlich sind als die optischen Eigenschaften des Anzeigematerials.
Dies kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass das Umgebungsmaterial im Vergleich zum Anzeigematerial einen höheren Anteil eines Materials aufweist, das eine Veränderung der optischen Eigenschaften bewirken kann. Z. B. kann das Umgebungsmaterial einen höheren Anteil an durch UV-Strahlung reduzierbaren Silberionen aufweisen als das Anzeigematerial.
Dadurch kann vorteilhaft eine verbesserte Einstellung der Kontrastverhältnisse ermöglicht werden.
Gemäß weiteren Ausführungsvarianten kann das Umgebungselement eine Beschichtung aufweisen.
Die Beschichtung kann einen Reflexionsgrad für sichtbares Licht kleiner als 30 %, bevorzugt kleiner als 20 %, weiter bevorzugt kleiner als 10 %, aufweisen. Mit anderen Worten kann die Beschichtung eine Verringerung des Reflexionsgrades und damit eine Verringerung der Leuchtdichte bewirken. Dadurch lässt sich das Kontrastverhältnis zwischen beleuchtetem Anzeigeelement und Umgebungselement vorteilhaft erhöhen.
Die Beschichtung kann beispielsweise als Lackierung ausgebildet sein. Die Beschichtung kann das Umgebungselement teilweise oder vollständig bedecken. Eine solche Beschichtung lässt sich vorteilhaft leicht aufbringen und kann zudem an die Farbgebung der Umgebung angepasst werden.
Gemäß weiteren Ausführungsvarianten können das Anzeigematerial und/oder das Umgebungsmaterial derart ausgebildet sein, dass die optischen Eigenschaften des Anzeigematerials bzw. des Umgebungsmaterials wellenlängenabhängig veränderbar sind.
Mit anderen Worten kann vorgesehen sein, dass sich die optischen Eigenschaften des Umgebungsmaterials bzw. Anzeigematerials in einem ersten Wellenlängenbereich anders verändern als in einem vom ersten Wellenlängenbereich abweichenden zweiten Wellenlängenbereich.
Beispielsweise können das Anzeigematerial und/oder das Umgebungsmaterial derart ausgebildet sein, dass der Absorptionsgrad für Licht mit einer Wellenlänge in einem ersten Wellenlängenbereich veränderbar ist, während der Absorptionsgrad für Licht mit einer Wellenlänge in einem zweiten Wellenlängenbereich nicht veränderbar ist. Z. B. kann das entsprechende phototrope Material im aktivierten Zustand zu einer Erhöhung des Absorptionsgrads für Licht mit einer Wellenlänge in einem ersten Wellenlängenbereich führen, während der Absorptionsgrad für Licht mit einer Wellenlänge in einem zweiten Wellenlängenbereich unverändert bleibt.
Der erste Wellenlängenbereich kann beispielsweise durch eine minimale Wellenlänge λ_min ≥ 550 nm begrenzt sein, während der zweite Wellenlängenbereich durch eine maximale Wellenlänge Amax < 550 nm begrenzt sein kann.
Dadurch kann bewirkt werden, dass der Absorptionsgrad für von außen einfallendes Licht im ersten Wellenlängenbereich erhöht und der Reflexionsgrad verringert werden, so dass es insofern zu einer Verbesserung des Kontrastverhältnisses gemäß obiger Erläuterung kommt.
Indem der Absorptionsgrad und der Transmissionsgrad für Licht mit einer Wellenlänge im zweiten Wellenlängenbereich unverändert bleiben, kann solches Licht weiterhin gleich gut transmittiert werden. Erfolgt nun die Beleuchtung des Anzeigeelements mit Licht mit einer Wellenlänge im zweiten Wellenlängenbereich kann dieses trotz höherem Kontrastverhältnis unverändert zum Betrachter gelangen.
Durch diese Maßnahme kann die Wirkung des Anzeigematerials bzw. Umgebungsmaterials auf das Beleuchtungslicht einerseits und das von außen auf die Anzeigevorrichtung auftreffende Licht weitgehend entkoppelt werden.
Vorzugsweise kann dabei vorgesehen sein, dass das Beleuchtungselement Licht mit einer Wellenlänge im zweiten Wellenlängenbereich emittiert und/oder dass das Beleuchtungselement kein Licht mit einer Wellenlänge im ersten Wellenlängenbereich emittiert. Beispielsweise können LEDs mit einem entsprechenden Emissionsspektrum, also z. B. LEDs mit einer Emissionswellenlänge kleiner als 550 nm, als Beleuchtungselement genutzt werden.
Dadurch wird bewirkt, dass das vom Beleuchtungselement im zweiten Wellenlängenbereich emittierte Licht das Anzeigeelement im Wesentlichen unverändert passieren und vom Betrachter nahezu vollständig wahrgenommen werden kann und entsprechend zum resultierenden Kontrastverhältnis beiträgt. Emittiert das Beleuchtungselement kein Licht mit einer Wellenlänge im ersten Wellenlängenbereich, so erfolgt auch keine Beeinflussung des emittierten Lichts durch das Anzeigematerial bzw. Umgebungsmaterial. Folglich trifft nur Licht mit einer Wellenlänge im zweiten Wellenlängenbereich als Beleuchtungslicht auf das Anzeigeelement bzw. Umgebungselement.
Alternativ oder zusätzlich kann die Anzeigevorrichtung ein zwischen dem Beleuchtungselement und dem Anzeigeelement angeordnetes Filterelement aufweisen, das zur wellenlängensensitiven Filterung von vom Beleuchtungselement ausgesandten Lichts ausgebildet ist und zwar derart, dass lediglich Licht mit einer Wellenlänge im zweiten Wellenlängenbereich durch das Filterelement durchgelassen wird.
Dadurch wird ebenfalls bewirkt, dass nur Licht mit einer Wellenlänge im zweiten Wellenlängenbereich als Beleuchtungslicht auf das Anzeigeelement trifft und dieses Beleuchtungslicht das Anzeigeelement unbeeinflusst passieren kann.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer Anzeigevorrichtung gemäß vorstehender Beschreibung.
Mithin werden auch mit dem erfindungsgemäßen Fahrzeug die Vorteile der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung erreicht. Sämtliche Ausführungen bezüglich der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung lassen sich analog auf das erfindungsgemäße Fahrzeug übertragen.
Unter einem Fahrzeug kann jedes mobile Verkehrsmittel, d. h. sowohl ein Landfahrzeug als auch ein Wasser- oder Luftfahrzeug, z. B. ein Personenkraftwagen, verstanden werden. Die Anzeigevorrichtung kann bevorzugt in einem Innenraum des Fahrzeugs angeordnet sein.
Im Folgenden wird die Erfindung beispielhaft unter Bezugnahme auf die anliegenden Figuren anhand bevorzugter Ausführungsformen erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils für sich genommen als auch in verschiedenen Kombinationen miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Anzeigevorrichtung;
2a, b alternative Detailansichten von beispielhaften Ausgestaltungen der Anzeigevorrichtung aus 1;
3 eine schematische Darstellung einer zweiten beispielhaften Anzeigevorrichtung;
4a, b alternative Detailansichten von beispielhaften Ausgestaltungen der Anzeigevorrichtung aus 3;
5 eine schematische Darstellung einer dritten beispielhaften Anzeigevorrichtung;
6a eine Darstellung zu den optischen Eigenschaften gemäß dem Stand der Technik;
6b eine Darstellung zu den optischen Eigenschaften gemäß der in 2a gezeigten Ausgestaltung;
6c eine Darstellung zu den optischen Eigenschaften gemäß der in 2b gezeigten Ausgestaltung; und
7 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Fahrzeugs.

In 1 ist eine beispielhafte Anzeigevorrichtung 1 dargestellt, wie sie z. B. in einem Fahrzeug 100 vorhanden sein kann. Die Anzeigevorrichtung 1 weist zwei Anzeigeelemente 2a, 2b auf, die von einem Umgebungselement 3 begrenzt sind. Zur rückseitigen Beleuchtung der Anzeigeelemente 2a, 2b sind zwei Beleuchtungselemente 4a, 4b vorgesehen, die beabstandet zu den Anzeigeelementen 2a, 2b angeordnet sind. Als Beleuchtungselemente 4a, 4b werden im Ausführungsbeispiel auf einer Leiterplatte 9 angeordnete LEDs genutzt. Um einen Lichtverlust und eine wechselseitige Beeinflussung des von den Beleuchtungselementen 4a, 4b ausgesandten Lichts zu vermeiden, ist ein Trennelement 10 vorgesehen, dass die Strahlengänge des von den beiden Beleuchtungselementen 4a, 4b ausgesandten Lichts voneinander trennt.
Außerdem sind zwei Reflexionselemente 11a, 11b vorhanden, die seitlich zwischen den Beleuchtungselementen 4a, 4b und dem Umgebungselement 3 angeordnet sind und dazu dienen möglichst viel Licht der Beleuchtungselemente 4a, 4b in Richtung Anzeigeelemente 2a, 2b zu leiten.
Der in 1 mit einem Kreis gekennzeichnete und mit dem Buchstaben A bezeichnete Ausschnitt der Anzeigevorrichtung 1 wird in 2 vergrößert dargestellt, wobei die 2a und 2b zwei verschiedene Ausgestaltungsvarianten zeigen.
In der Ausgestaltungsvariante gemäß 2a weist das Umgebungselement 3 ein Umgebungsmaterial 6 auf, das in seinen optischen Eigenschaften veränderlich ist. Dies wird im Ausführungsbeispiel erreicht, indem das Umgebungsmaterial 6 ein phototropes Material aufweist. Dieses phototrope Material kann mittels elektromagnetischer Strahlung, z. B. mittels UV-Strahlung, von einem deaktivierten Zustand in einen aktivierten Zustand überführt werden. Dieser Übergang von deaktivierten in den aktivierten Zustand bzw. umgekehrt ist mit einer Änderung der optischen Eigenschaften verbunden.
Im Ausführungsbeispiel bewirkt das phototrope Material im aktivierten Zustand eine Erhöhung des Absorptionsgrads, die mit einer Verringerung des Reflexionsgrads einhergeht. Durch Verringerung des Reflexionsgrads vermindert sich die Leuchtdichte des Umgebungselements 3, so dass sich das Kontrastverhältnis zwischen dem Anzeigeelement 2 und dem Umgebungselement 3 erhöht. Folglich kann der Betrachter besser zwischen Anzeigeelement 2 und Umgebungselement 3 unterscheiden.
In der Ausgestaltungsvariante gemäß 2b weist das Umgebungselement 3 ebenfalls ein Umgebungsmaterial 6 auf, das in seinen optischen Eigenschaften veränderlich ist. Zusätzlich weist das Anzeigeelement 2 ein Anzeigematerial 5 auf, das ebenfalls in seinen optischen Eigenschaften veränderlich ist. Diese Veränderbarkeit der optischen Eigenschaften wird erreicht, indem das Umgebungsmaterial 6 und das Anzeigematerial 5 ein phototropes Material aufweisen. Es handelt sich dabei um das gleiche phototrope Material, was jedoch im Anzeigematerial 5 und im Umgebungsmaterial 6 in unterschiedlichen Anteilen vorhanden ist. Das Umgebungsmaterial 6 weist nämlich einen höheren Anteil des phototropen Materials auf als das Anzeigematerial 5.
Dieses phototrope Material kann mittels elektromagnetischer Strahlung, z. B. mittels UV-Strahlung, von einem deaktivierten Zustand in einen aktivierten Zustand überführt werden. Dieser Übergang von deaktivierten in den aktivierten Zustand bzw. umgekehrt ist mit einer Änderung der optischen Eigenschaften verbunden.
Im Ausführungsbeispiel bewirkt das phototrope Material im aktivierten Zustand eine Erhöhung des Absorptionsgrads, die mit einer Verringerung des Reflexionsgrads einhergeht. Durch Verringerung des Reflexionsgrads vermindern sich die Leuchtdichten des Umgebungselements 3 und des Anzeigeelements 2. Da die Anteile des phototropen Materials im Anzeigematerial 5 und Umgebungsmaterial 6 unterschiedlich hoch sind, werden die Leuchtdichten auch unterschiedlich stark beeinflusst.
Dies führt dazu, dass sich sowohl das Kontrastverhältnis zwischen dem Anzeigeelement 2 und dem Umgebungselement 3 erhöht als auch das Kontrastverhältnis zwischen dem Anzeigeelement 2 in beleuchteten und unbeleuchteten Zustand. Folglich kann der Betrachter besser zwischen Anzeigeelement 2 und Umgebungselement 3 sowie einem beleuchteten und einem unbeleuchteten Anzeigeelement 2 unterscheiden.
Der sich ergebende Effekt wird durch die 6a bis 6c veranschaulicht. 6a stellt die optischen Eigenschaften einer Anzeigevorrichtung 1 gemäß dem Stand der Technik, also ohne ein in seinen optischen Eigenschaften veränderliches Anzeigematerial 5 und ohne ein in seinen optischen Eigenschaften veränderliches Umgebungsmaterial 6 dar. Eingestrahltes Licht, z. B. Sonnenlicht, trifft auf das Anzeigeelement 2 sowie das Umgebungselement 3. Aufgrund des hohen Reflexionsgrads des Anzeigesowie Umgebungsmaterials 5, 6 wird ein hoher Anteil des eingestrahlten Lichts reflektiert. Dadurch wirken sich Leuchtdichtenunterschiede zwischen dem beleuchteten und unbeleuchteten Anzeigeelement 2 sowie zwischen dem Anzeigeelement 2 und dem Umgebungselement 3 nur geringfügig auf die entsprechenden Kontrastverhältnisse aus, mit der Folge, dass ein Betrachter der Anzeigevorrichtung 1 nur schlecht zwischen Anzeigeelement 2 und Umgebungselement 3 sowie einem beleuchteten und einem unbeleuchteten Anzeigeelement 2 unterscheiden kann.
6b stellt die optischen Eigenschaften einer Anzeigevorrichtung 1 dar, bei der wie in 2a das Umgebungselement 3 ein in seinen optischen Eigenschaften veränderliches Umgebungsmaterial 6 aufweist. Das Anzeigeelement 2 weist hingegen kein in seinen optischen Eigenschaften veränderliches Anzeigematerial 5 auf.
Eingestrahltes Licht, z. B. Sonnenlicht, trifft auf das Anzeigeelement 2 sowie das Umgebungselement 3. Aufgrund des hohen Reflexionsgrads des Anzeigematerials 5 wird ein hoher Anteil des eingestrahlten Lichts im Bereich des Anzeigeelements 2 reflektiert. Im Bereich des Umgebungselements 3 bewirkt die Lichteinstrahlung eine Aktivierung des phototropen Materials, so dass der Absorptionsgrad erhöht und der Reflexionsgrad verringert werden. Folglich wird im Vergleich zum Stand der Technik weniger Licht reflektiert, so dass die Leuchtdichte des Umgebungselements 3 abnimmt. Dadurch wird ein höheres Kontrastverhältnis zwischen dem Anzeigeelement 2 und dem Umgebungselement 3 erreicht und ein Betrachter kann einfacher zwischen dem Anzeigeelement 2 und dem Umgebungselement 3 unterscheiden.
6c stellt die optischen Eigenschaften einer Anzeigevorrichtung 1 dar, bei der wie in 2b das Umgebungselement 3 sowie das Anzeigeelement 3 ein in seinen optischen Eigenschaften veränderliches Umgebungsmaterial 6 bzw. Anzeigematerial 5 aufweisen.
Eingestrahltes Licht, z. B. Sonnenlicht, trifft auf das Anzeigeelement 2 sowie das Umgebungselement 3. Im Bereich des Umgebungselements 3 sowie des Anzeigeelements 2 bewirkt die Lichteinstrahlung eine Aktivierung des jeweiligen phototropen Materials, so dass der Absorptionsgrad erhöht und der Reflexionsgrad verringert werden. Da das Umgebungsmaterial 6 einen höheren Anteil des phototropen Materials als das Anzeigematerial 5 aufweist, werden der Absorptions- und Reflexionsgrad im Bereich des Umgebungselements 3 stärker beeinflusst als im Bereich des Anzeigeelements 2.
Dadurch wird ein höheres Kontrastverhältnis zwischen dem Anzeigeelement 2 und dem Umgebungselement 3 einerseits und dem Anzeigeelement 2 im beleuchteten und unbeleuchteten Zustand andererseits erreicht und ein Betrachter kann einfacher zwischen dem Anzeigeelement 2 und dem Umgebungselement 3 sowie dem Anzeigeelement 2 im beleuchteten und unbeleuchteten Zustand unterscheiden.
3 zeigt eine zweite beispielhafte Anzeigevorrichtung 1. Der in 3 mit einem Kreis gekennzeichnete und mit dem Buchstaben B bezeichnete Ausschnitt der Anzeigevorrichtung 1 wird in 4 vergrößert dargestellt, wobei die 4a und 4b zwei verschiedene Ausgestaltungsvarianten zeigen.
Die Anzeigevorrichtung 1 der 3 unterscheidet sich von der beispielhaften Anzeigevorrichtung 1 gemäß 1 dadurch, dass die optischen Eigenschaften des Umgebungsmaterials 6 (4a) bzw. die optischen Eigenschaften des Anzeigematerials 5a, 5b und des Umgebungsmaterials 6 (4b) wellenlängenabhängig veränderbar sind. Konkret ist der Absorptionsgrad für Licht mit einer Wellenlänge in einem ersten Wellenlängenbereich veränderbar, während der Absorptionsgrad für Licht mit einer Wellenlänge in einem zweiten Wellenlängenbereich nicht veränderbar ist.
Mit anderen Worten ist das phototrope Material, z. B. ein Silberhalogenid wie Silberchlorid oder Silberbromid, im Anzeigematerial 5a, 5b bzw. Umgebungsmaterial 6 derart ausgebildet, z. B. eingebettet, dass es im aktivierten Zustand die optischen Eigenschaften nur für einen Teilbereich des Spektrums des sichtbaren Lichts, nämlich Licht mit einer Wellenlänge im ersten Wellenlängenbereich, verändert. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass nur der Absorptions- und Reflexionsgrad für Licht mit einer minimale Wellenlänge λ_min ≥ 550 nm beeinflusst wird, während der Absorptions- und Reflexionsgrad für Licht mit einer maximale Wellenlänge Amax < 550 nm unabhängig vom Aktivierungszustand des phototropen Materials ist.
Dadurch wird in Kombination mit einem Filterelement 8a, 8b die Möglichkeit geschaffen, die Beeinflussung des eingehenden Licht, z. B. des Sonnenlichts, von der Beeinflussung des ausgehenden Lichts, also des den Beleuchtungselementen 4a, 4b ausgesandten Lichts, zu entkoppeln. Hierfür sind die Filterelemente 8a, 8b zur wellenlängensensitiven Filterung des von den Beleuchtungselementen 4a, 4b ausgesandten Lichts ausgebildet und zwar derart, dass lediglich Licht mit einer Wellenlänge im zweiten Wellenlängenbereich durch die Filterelement 8a, 8b durchgelassen wird.
Hierbei besteht die Möglichkeit, bei zwei Beleuchtungselementen 4a, 4b die beiden Filterelemente 8a, 8b, wie in 3 schematisch gezeigt, unterschiedlich auszubilden. Beispielsweise kann ein erstes Filterelement 8a, das als Bandpassfilter ausgebildet sein kann, orangefarbenes Licht durchlassen, während ein zweites Filterelement 8b blaues Licht durchlässt.
Die Filterelemente 8a, 8b können dabei derart ausgebildet sein, dass sie mit den Reflexionselementen 11a, 11b verbunden, z. B. in die Reflexionselemente 11a, 11b eingeklippt bzw. eingesteckt, werden können. Dies ermöglicht einen einfachen Austausch der Filterelemente 8a, 8b, z. B. bei sich in ihrer Farbe ändernden Beleuchtungselementen 4a, 4b. Vorzugsweise sollten die Filterelemente 8a, 8b mit den Reflexionselementen 11a, 11b derart fest verbindbar sein, dass keine Vibrationen auftreten. Um zu verhindern, dass aufgrund von Reflektionen zwischen einem Reflexionselement 11a, 11b und einem Filterelement 8a, 8b ungefiltertes Licht zum Anzeigeelement 2a, 2b gelangt, kann das Filterelement 8a, 8b vorzugsweise den gesamten Bereich zwischen Reflexionselement 11a, 11b, Umgebungselement 3 und Anzeigeelement 2a, 2b einnehmen.
Im Übrigen wird auf die Erläuterungen zu 1 und den 2a und 2b verwiesen, die entsprechend auf die 3, 4a und 4b übertragen werden können.
Alternativ zu einer Ausgestaltung mit Filterelementen 8a, 8b kann auch vorgesehen sein, dass als Beleuchtungselemente 4a, 4b LEDs mit einem entsprechenden Emissionsspektrum genutzt werden, so dass die Filterelemente 8a, 8b entbehrlich sind (nicht dargestellt), aber dennoch die Vorteile von wellenlängenabhängig veränderbaren optischen Eigenschaften des Umgebungsmaterials 6 bzw. Umgebungs- und Anzeigematerials 5, 6 genutzt werden können.
5 zeigt eine dritte beispielhafte Anzeigevorrichtung 1. Im Unterschied zu der bezugnehmend auf 3 erläuterten Ausführungsvariante ist zusätzlich eine Beschichtung 7 vorgesehen, die das Umgebungselement 3 ganz oder teilweise auf dessen Außenseite, also auf der zum Betrachter gerichteten Seite, bedeckt. Bei der Beschichtung 7 kann es sich beispielsweise um eine Lackbeschichtung oder eine Verchromung handeln. Die Beschichtung 7 ermöglicht eine weitere Anpassung der resultierenden Kontrastverhältnisse, so dass dies besser auf die individuellen Gegebenheiten und Bedürfnisse eingestellt werden können, indem mittels der Beschichtung 7 die optischen Eigenschaften des Umgebungselements 3 beeinflusst werden.
7 zeigt ein beispielhaftes Fahrzeug 100 mit einer Anzeigevorrichtung 1 in einer schematischen Darstellung. Die Anzeigevorrichtung 1 ist dabei im Vergleich zum übrigen Fahrzeug 1 stark vergrößert dargestellt, damit Details der Anzeigevorrichtung 1 erkennbar sind.
Die Anzeigevorrichtung 1 weist zwei Anzeigeelemente 2a, 2b auf, die in Form eines ein schleuderndes Fahrzeug darstellenden Symbols, welches ein System zur elektronischen Stabilisierung des Fahrzeugs (ESP-System) repräsentiert, und des Schriftzugs „OFF“, der den Aktivierungszustand deises ESP-Systems repräsentiert, ausgebildet sind. Im Übrigen kann die Anzeigevorrichtung 1 wie zu den 2 bis 6 beschrieben ausgebildet sein.
Bezugszeichenliste

1: Anzeigevorrichtung
2, 2a, 2b: Anzeigeelement
3: Umgebungselement
4a, 4b: Beleuchtungselement
5, 5a, 5b: Anzeigematerial
6: Umgebungsmaterial
7: Beschichtung
8, 8a, 8b: Filterelement
9: Leiterplatte
10: Trennelement
11a, 11b: Reflexionselement
100: Fahrzeug
λmin: minimale Wellenlänge
λmax: maximale Wellenlänge

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102012017346 A1 [0008]
US 10429555 B2 [0009]
CN 207350186 U [0010]

Claims

Anzeigevorrichtung (1), aufweisend: - ein Anzeigeelement (2, 2a, 2b), - ein das Anzeigeelement (2, 2a, 2b) zumindest teilweise begrenzendes Umgebungselement (3) und - ein Beleuchtungselement (4a, 4b), ausgebildet zur rückseitigen Beleuchtung des Anzeigeelements (2a, 2b), wobei das Anzeigeelement (2, 2a, 2b) ein in seinen optischen Eigenschaften veränderliches Anzeigematerial (5, 5a, 5b) aufweist und/oder wobei das Umgebungselement (3) ein in seinen optischen Eigenschaften veränderliches Umgebungsmaterial (6) aufweist.
Anzeigevorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die optischen Eigenschaften des Umgebungsmaterials (6) in größerem Ausmaß veränderlich sind als die optischen Eigenschaften des Anzeigematerials (5, 5a, 5b).
Anzeigevorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Umgebungselement (3) eine Beschichtung (7) aufweist.
Anzeigevorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Anzeigematerial (5, 5a, 5b) und/oder das Umgebungsmaterial (6) phototrope Materialien sind.
Anzeigevorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Anzeigematerial (5, 5a, 5b) und/oder das Umgebungsmaterial (6) derart ausgebildet sind, dass die optischen Eigenschaften des Anzeigematerials (5, 5a, 5b) bzw. des Umgebungsmaterials (6) wellenlängenabhängig veränderbar sind.
Anzeigevorrichtung (1) nach Anspruch 5, wobei das Anzeigematerial (5, 5a, 5b) und/oder das Umgebungsmaterial (6) derart ausgebildet sind, dass der Absorptionsgrad für Licht mit einer Wellenlänge in einem ersten Wellenlängenbereich veränderbar ist und dass der Absorptionsgrad für Licht mit einer Wellenlänge in einem zweiten Wellenlängenbereich nicht veränderbar ist.
Anzeigevorrichtung (1) nach Anspruch 6, wobei das Beleuchtungselement (4a, 4b) Licht mit einer Wellenlänge im zweiten Wellenlängenbereich emittiert und/oder wobei das Beleuchtungselement (4a, 4b) kein Licht mit einer Wellenlänge im ersten Wellenlängenbereich emittiert.
Anzeigevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, aufweisend: - ein zwischen dem Beleuchtungselement (4a, 4b) und dem Anzeigeelement (2, 2a, 2b) angeordnetes Filterelement (8, 8a, 8b), ausgebildet zur wellenlängensensitiven Filterung des vom Beleuchtungselement (4a, 4b) ausgesandten Lichts derart, dass lediglich Licht mit einer Wellenlänge im zweiten Wellenlängenbereich durch das Filterelement (8, 8a, 8b) durchgelassen wird.
Anzeigevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei der erste Wellenlängenbereich durch eine minimale Wellenlänge λ_min ≥ 550 nm begrenzt ist und/oder wobei der zweite Wellenlängenbereich durch eine maximale Wellenlänge Amax < 550 nm begrenzt ist.
Anzeigevorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Beleuchtungselement (4a, 4b) lichtemittierende Dioden aufweist.
Fahrzeug (100) mit einer Anzeigevorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche.