CN110418730A - 显示元件和用于运行显示元件的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种显示元件(100)，该显示元件在后侧的承载材料(102)和前侧的透明覆盖材料(104)之间具有用于激励显示元件(100)振动的电活性组件(106)和用于激励显示元件(100)照明(110)的电致发光组件(108)。

Description

显示元件和用于运行显示元件的装置
技术领域
本发明涉及一种根据独立权利要求的前序部分所述的装置或方法。本发明的主题还有一种计算机程序。
背景技术
DE 10 2009 006 260 A1描述了一种通过触觉跟踪对中央车辆信息系统的远程控制。
发明内容
在此背景下，利用这里呈现的措施，根据一些独立权利要求给出了一种显示元件、一种用于运行该显示元件的方法、以及一种使用该方法的装置、一种操作元件以及最后还有一种相应的计算机程序。从属权利要求中列出的措施可以是在独立权利要求中给出的装置的有利改进方案和改善。
电致发光可以通过电场激发。为此，可以在两个电极之间布置电绝缘发光材料。其间具有绝缘体的电极形成电容器或电容。当交流电压施加到电极时，发光材料开始发光。
振动发生组件同样可以由电场激励。为此，可以在两个电极之间布置电绝缘的电活性材料。其间具有绝缘体的电极形成电容器或电容。当交流电压施加到电极时，电活性材料以交流电压的频率变形并产生振动。
在显示元件中，可以集成光发生组件和振动发生组件。在此，可以分开地驱控光发生组件和振动发生组件。
在此提出了一种显示元件，该显示元件在后侧的承载材料和前侧的透明覆盖材料之间具有用于激励显示元件振动的电活性组件和用于激发显示元件照明的电致发光组件。
显示元件可以被理解为操作元件的一部分。电活性组件可以包括电活性聚合物并且以变形对施加的电场做出反应。电致发光组件可以具有电致发光颜料或电致发光涂料，并且以发光对施加的电场起反应。
电活性组件可以设置在承载材料和电致发光组件之间。因此，电致发光组件的光可以透过透明覆盖材料。
电活性组件和电致发光组件可以在前侧和后侧通过电极电接触。电活性组件和电致发光组件可以通过公共电极接触。通过电极的多次使用可以节省材料。此外，在制造期间可以节省至少一个工作步骤。
电活性组件可具有至少一种电活性聚合物层。电活性组件可具有多个重叠地布置的聚合物层。聚合物层可以单独电接触。
显示元件可以具有压力检测装置，该压力检测装置被设计成以电信号在显示元件上显示压力。压力检测装置可以集成在显示元件中。
压力检测装置可包括该电活性组件或另外的电活性组件。为了检测压力，可以使用为产生振动而使用的相同的材料。因此，可以简化显示元件的结构。
压力检测装置可以布置在承载材料和覆盖材料之间。由此可以保护压力检测装置免受环境影响。
此外，在此给出一种用于运行根据这里给出的措施的显示元件的装置，其中该装置具有以下特征：
用于为电致发光组件供电的第一电压源；
用于为电活性组件供电的第二电压源；和
用于驱动第一电压源和第二电压源的逻辑电路。
电压源可以是交流电压源。逻辑电流可以称为控制器。
此外，提出了一种用于车辆的操作元件，其具有操作界面，其具有根据这里呈现的方法的至少一个显示元件和根据这里呈现的方法的至少一个装置。
操作元件可包括多个显示元件。每个显示元件可以形成为显示可通过操作元件的显示器显示的图标。同样地，显示元件可以形成为这种显示器的可单独控制的像素，它们一起可以映射图形信息。例如，显示元件可以并排布置在网格中。还可以通过振动以触觉方式提供符号和/或图形信息。
因此，根据实施例，显示元件可以覆盖例如小于一平方厘米，小于一平方毫米或小于一平方微米的控制器显示器区域的面积。单个显示元件的尺寸越小，操作元件的多个显示元件就可以表示结构更精细的图案或触觉图案。
用于运行根据这里给出的措施的显示元件的方法包括以下步骤：
将交变电场施加到电活性元件，以激励显示元件振动；和
将交变电场施加到电致发光组件，以照亮显示元件。
当检测到显示元件的触摸时，可以将交变电场施加到电致发光组件。该方法可以例如以软件或硬件或以软件和硬件的混合形式实现，例如在控制单元中实现。
还有利的是具有程序代码的计算机程序产品或计算机程序，该程序代码可以存储在机器可读载体或存储介质上，例如半导体存储器，硬盘存储器或光学存储器，并用于执行，实现和/或控制根据上述实施例之一的方法的步骤，特别是当程序产品或程序在计算机或设备上执行时。
附图说明
这里呈现的措施的实施例在附图中示出并且在以下描述中更详细地解释。图中示出：
图1示出了根据一个实施例的显示元件的示意图；
图2示出了电致发光膜的附图；
图3示出了根据一个实施例的操作元件的示意图；
图4示出了根据一个实施例的用于运行显示元件的装置的电路图；
图5至16示出了根据一个实施例的操作元件的操作的附图；
图17示出了根据一个实施例的用于运行显示元件的方法的流程图；和
图18示出了根据一个实施例的操作元件的示意图。
具体实施方式
在以下对本发明的有利实施例的描述中，对于在不同附图中示出的和相似作用的元件使用相同或相似的附图标记，其中省略了对这些元件的重复描述。
图1示出了根据一个实施例的显示元件100的示意图。显示元件100具有承载材料102和透明覆盖材料104。覆盖材料1044可以称为透明密封剂。在承载材料102和覆盖材料104之间布置有电活性组件106和电致发光组件108。承载材料102形成显示元件100的后侧。覆盖材料104形成显示元件100的前侧或可见侧。电致发光组件108设置在电活性组件106和覆盖材料104之间。电活性组件106被配置为当交流电场施加到电活性组件104时激励显示元件100振动。电致发光组件108被配置为当交流电场施加到电致发光组件108时激励显示元件100照明。光线110穿透透明覆盖材料104。
在一个实施例中，显示元件100具有压力检测装置112。压力检测装置112以电信号在显示元件100显示出例如通过手指114造成的压力。
换句话说，提供了具有触觉功能的按压电致发光表面100。
提出了具有附加功能的电致发光照明表面100，即所谓的触觉功能。在具有触觉功能的表面100的情况中，由致动器106产生振动。根据振动幅度和频率，可以模拟具有不同纹理/粗糙度的不同表面。
表面100的接触力可以通过力测量来测量。一旦触摸力超过力水平，就可以产生具有特定波形的振动。由此可以在虚拟按钮的操作期间给出真实感。应用示例是具有触觉功能的汽车触摸显示器。当触摸显示器时，致动器106产生振动。
图2示出了电致发光膜200的图示。膜200基本上对应于图1中的显示元件。与此相反，这里电活性组件由绝缘层202代替。
电致发光涂层200可用于塑造出具有特别薄的层厚度的灯体。这种涂层200可以应用于平面或曲面，甚至可以应用于柔性塑料薄膜。电致发光照明膜200是发光电容器。它用作多层电容，其中颜料204和绝缘体202作为电介质206。
电致发光表面200的典型结构，即所谓的“标准构造”，如图2所示。透明电极涂层208，例如ITO涂层或PEDOT：PSS沉积在透明聚合物薄膜层104上，例如PET，PE，PI薄膜104上。
由此产生所谓的前电极208。在前电极208的一个边缘上，施加前汇流条210。对于前汇流条210的印刷，例如可以通过丝网印刷工艺使用银导电浆料。作为下一层，例如通过丝网印刷施加磷光体层204。该层204是实际的发光电致发光层108。替代磷作为发光件，可以使用其他类型的电致发光材料，例如金属盐。
作为电绝缘层202，将电介质绝缘材料施加到荧光体层204上。例如，钛酸钡可以通过丝网印刷沉积。不透明电极涂层，例如炭黑或金属涂层，也可用作后电极212。
作为封装，可以应用最后一层102，其也可以由不透明材料制成。
可以以相反的顺序执行整个构建过程，这称为“反向构建”。在该过程中，后电极212作为第一步骤施加到不透明保护表面102。作为最后的工艺步骤，该结构通过透明聚合物膜104封装。
图3示出了根据一个实施例的操作元件300的示意图。操作元件300包括显示元件100，其基本上对应于图1中的显示元件。此外，操作元件300包括用于操作显示元件100的装置302。装置302具有用于为显示元件100的电致发光组件108供电的第一电压源304和用于为显示元件100的电活性组件106供电的第二电压源306。此外，装置302包括用于驱动第一电压源304和第二电压源306的逻辑电路308或控制器308。
组件106，108布置在电极208，212，310之间。在此，透明前电极208布置在覆盖材料104或覆盖层304与电致发光组件108之间。在电致发光组件108和电活性组件106之间布置有电活性组件106的中间电极310。中间电极310可以反射电致发光组件108的光线110。在电活性组件106和承载材料102或基板102之间布置有电活性组件106的共同后电极212和电致发光组件108。
第一电压源304与透明前电极208和中间电极310连接。第二电压源与中间电极310和后电极212连接。透明前电极208在此接地。
在后电极212和承载材料102之间布置有绝缘层312和传感器层314。传感器层314是压力检测器112的一部分。压力检测器112将电压信号316提供给逻辑电路308。
在一个实施例中，另外的绝缘层318布置在电致发光组件108和中间电极310之间，因为电致发光组件108可以具有导电组件。
在这里提出的措施中，如图2所示，介电绝缘层被电活性聚合物层106代替。在电活性聚合物(EAP)106中，通过电场产生变形。这些变形导致传感器表面104振动。电活性聚合物等级，如介电弹性体，如硅氧烷，聚氨酯或丙烯酸基弹性体或压电或电致伸缩聚合物如PVDF基聚合物可用于此目的。
由电活性聚合物层106产生的振动可以通过所谓的摩擦调制来模拟具有不同粗糙度和/或纹理的表面104。该效果有助于操作者识别有源传感器表面100。结果，实现了盲操作。表面104的接触由传感器单元112检测。一旦接触力超过预定水平并且激活传感器层314，就可以照亮表面104。对于传感，也可以使用一种应变仪原理(DMS)或压电或压阻测量原理。
在另一功能模式中，仅在触摸传感器表面104之后才触发振动。这在虚拟按钮的操作中给出了一定的真实感。
换句话说，图3中示意性地示出了层系统100的结构。中央控制器308读取力信号316，并且根据控制算法，控制电压源304，306U1和U2。电场由电活性聚合物层106的前电极310和后电极212以及U2交流电压源306产生。激励的频率处于这样的范围中，使得该频率特别适合以产生触觉效果。此外，可以选择层系统100的几何形状和激励频率，使得系统可以在机械共振中运行。共振中的振动幅度可以明显超过准静态运行的幅度。
通过U1交流电压源304在照射装置的前电极208和后电极212之间产生电场。交流电压的频率在50Hz和4kHz之间的范围内。相同的后电极212可以用于照明装置108和电活性聚合物层106。电压U1和U2的电压幅度通常在几个100V的范围内。为了在透明封装104损坏的情况下保护用户免受电击，提出将照明装置108的前电极208接地。
作为EAP功能材料106，可以使用聚偏二氟乙烯(PVDF)及其共聚物。对于PVDF的电激活，场强度必须高达200至300V/μm。为了保持控制电压较低，可以将EAP层106的层厚度限制为例如0.5至2μm。由EAP层106产生的激发力与层厚度成比例地增加。为了获得足够的用于触觉功能的力，可以将多个EAP层106堆叠在彼此之上。由此，相同的极化电极彼此电连接。
电活性聚合物层106不仅可以用作致动器，还可以用作力/压力传感器314。在此，检测传感器314的电容或充电状态的变化。在多层电活性聚合物层结构中，值得考虑使用一个层314作为传感器并将剩余层106用作致动器。由此，可以省略用于力确定的任何其他层。
因为大多数电致发光材料108(例如金属盐)是导电的，所以第四绝缘层318可以设置在发光材料108下方。在此，具有高介电常数的材料可以用作绝缘材料318，使得U1电压主要通过磷光体层108或发光层108下降。由于PVDF材料通常具有相当高的介电常数，例如高达30至50的值，因此与EAP层106相同的材料可用于第四绝缘层318。因此，通过使用尽可能少的不同材料可以进一步简化工艺链。
图4示出了根据一个实施例的用于运行显示元件100的装置302的电路图。该电路图通过升压转换器400和直流电压中间电路402描绘了两个电压源304，306及其电源。两个电压源304，306在此实施为每个双通道降压转换器404的一个通道。
换句话说，图4示出了功率电子器件302的实施例的电路图。为了产生电压U1，U2，可以使用各种功率电子电路。在此，作为各种电路配置的代表，示出了双通道高/低转换器302。通过操作开关S5，S6，产生直流电压Uv。通过操作开关S3，S4，可以在通道1中产生0V和Uv之间的输出电压，并且通过操作开关S1，S2，可以在通道2中产生0V和Uv之间的输出电压。
图5至图16示出了根据一个实施例的操作元件300的操作的图示。操作元件300基本上对应于图3中的操作元件。在此，操作元件300具有至少两个不同的显示元件100。显示元件100代表两个不同的符号。由于其压力检测装置，显示元件100可以被称为传感器表面100。出于清楚器件，一个显示元件100是三角形。另一个显示元件在这里示出为一个圆圈。操作元件300还可以具有多个可单独驱控的显示元件100。在这种情况下，显示元件可以是显示矩阵的完全或部分独立可控的单个像素。由此，几乎任何符号和/或图像内容都可以显示在操作元件300上。这里操作元件300具有弯曲的用户界面500。用户界面可以是例如车辆内部的部分区域。
触觉反馈502在汽车技术中特别重要，以确保仪器的“盲”操作性，使得在操作仪器时不会丢失与道路的视觉接触。
不仅触摸显示器300，而且可以为任何触摸表面300提供这种触觉功能。在汽车操作者的中控台面板中，可能出现元件100，其不会从面板300的表面500突出。只要它们没有按下，它们也不会点亮。然而，在操作者区段处生成振荡502。由此可以简单地通过收的触摸在操作者区段100之间和被动表面区段之间进行区分。一旦操作者区段100被操纵，就提供额外的视觉反馈110并且照亮元件。
在图5中，显示元件100和传感器表面100都是不发光的。因此，显示元件100基本上不可见或不显眼。通过电活性组件，显示元件100被激励以振荡502，操作者可以感觉到该振动。
在图6中，压力检测装置检测显示元件100之一的区域中的用户界面500的触摸600。由此，操作者可以感觉到由于振动502而示出的符号的形状。
在图7中，响应于触摸，三角形100由显示元件100的电致发光组件在其整个表面上用光线110照射。
图8至图10中的图示基本上对应于图5至图7中的图示。相反，这里，操作元件300每个符号具有两个显示元件100。在这种情况下，一个显示元件100表示符号的轮廓800，而另一显示元件100表示符号的表面。
在一个实施例中，传感器表面100的轮廓800在初始情况下被照亮。另外，在传感器段100处产生振动502。一旦操作者区段100被操纵，整个传感器表面100被另外照亮。
在图8中，符号的轮廓由不同颜色的显示元件100照明，并且轮廓由振动502映射。
在图9中，如图6所示，感测触摸600。
在图10中，如图7中所示，触摸的符号由光线110整体照亮。
在图11至16中，与前面的附图相反，符号彼此叠加或重叠。如在图8至10中那样，轮廓800在检测到触摸600之前由压力检测装置照亮，并且可以通过振动502感测到。响应于触摸的检测，符号在整个表面上被照亮。
在一个实施例中，传感器表面100重叠。仅传感器表面100的轮廓800(其将根据上下文应该被激活)被照亮并进入振动502。一旦操作者区段100被操作，整个传感器表面100被另外照亮。
在图11中，三角形符号的轮廓800的显示元件100被照亮，并且三角形表面进入振动502。
在图12中，识别出三角形的触摸600。
在图13中，三角形表面的显示元件100在其整个表面上被照亮。
在图14中，圆形符号的轮廓800的显示元件100被照亮，并且圆形区域进入振动502。
在图15中，识别出圆圈的触摸600。
在图16中，圆形表面的显示元件100在其整个区域上被照亮。
图17示出了根据一个实施例的用于运行显示元件的方法的流程图。该方法具有施加的第一步骤1700和施加的第二步骤1702。在施加的第一步骤1700中，将交变电场施加到电活性组件以激励显示元件振动。在本申请的第二步骤1702中，将交变电场施加到电致发光组件以照亮显示元件。
图18示出了根据一个实施例的操作元件300的示意图。操作元件300基本上对应于图3中的操作元件。此外，这里显示元件100具有多个叠加的电活性层106及其相关的电极212，310。装置302连接到电极212，310，使得电活性层106各自在一侧上负接触并在另一侧上正接触。
如果一个实施例包括第一特征和第二特征之间的“和/或”链接，那么这将被认为，根据一个设计方案的实施例不仅具有第一特征而且具有第二特征，并且根据另一设计方案的实施例或者仅具有第一特征或仅具有第二特征。

Claims (13)

1.一种显示元件(100)，所述显示元件在后侧的承载材料(102)和前侧的透明的覆盖材料(104)之间具有用于激励所述显示元件(100)振动的电活性组件(106)和用于激励所述显示元件(100)照明(110)的电致发光组件(108)。
2.根据权利要求1所述的显示元件(100)，其中，所述电活性组件(106)设置在所述承载材料(102)和所述电致发光组件(108)之间。
3.根据前述权利要求中任一项所述的显示元件(100)，其中，所述电活性组件(106)和所述电致发光组件(108)在前侧和后侧通过电极(208，212，310)电接触，其中，所述电活性组件(106)和所述电致发光组件(108)通过公共电极(310)接触。
4.根据前述权利要求中任一项所述的显示元件(100)，其中，所述电活性组件(106)具有至少一个电活性聚合物层(106)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的显示元件(100)，具有压力检测装置(112)，所述压力检测装置设计为，在所述显示元件(100)上以电信号(316)显示压力。
6.根据权利要求5所述的显示元件(100)，其中，所述压力检测装置(112)包括所述电活性组件(106)或另外的电活性组件。
7.根据权利要求5至6中任一项所述的显示元件(100)，其中，所述压力检测装置(112)布置在所述承载材料(102)和所述覆盖材料(104)之间。
8.一种用于运行根据权利要求1至7中任一项所述的显示元件(100)的装置(302)，其中，所述装置(302)具有以下特征：
用于为所述电致发光组件(108)供电的第一电压源(304)；
用于为所述电活性组件(106)供电的第二电压源(306)；和
用于驱控所述第一电压源(304)和所述第二电压源(306)的逻辑电路(308)。
9.一种用于车辆的操作元件(300)，具有操作界面(500)，所述操作界面具有至少一个根据权利要求1至7中任一项所述的显示元件(100)和至少一个根据权利要求8所述的装置(302)。
10.一种用于运行根据权利要求1至7中任一项所述的显示元件(100)的方法，所述方法具有以下步骤：
将交变电场施加(1700)到所述电活性组件(106)，以激励所述显示元件(100)振动(502)；和
将交变电场施加(1702)到所述电致发光组件(108)，以照亮所述显示元件(100)。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，在所述施加(1702)的步骤中，当检测到对所述显示元件(100)的触摸(600)时，将所述交变电场施加到所述电致发光组件(108)。
12.一种计算机程序，所述计算机程序被配置为执行根据前述权利要求中任一项所述的方法。
13.一种机器可读存储介质，在所述机器可读存储介质上存储有根据权利要求12所述的计算机程序。
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