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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Anzeigeelement, ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Anzeigen eines Bildes mit einem an die umgebenden Lichtverhältnisse angepassten Abstrahlverhalten und mit verbesserter Kontrastbildung.
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Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Displays, also Anzeigeelemente, bekannt.
DE 603 18 871 T2 beschreibt ein Anzeigesystem, das relativ dünn ausgebildet ist und Bilder in unterschiedliche Richtungen abstrahlt. Das Anzeigesystem schaltet hierbei zwischen transparenten und nicht transparenten Zuständen unter Verwendung einer photochromen oder einer elektrochromen Schicht. Eine optimale Abstrahlung und Kontrastbildung zur Visualisierung des Bildes, kann nicht erzielt werden.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Anzeigeelement sowie ein Fahrzeug bereitzustellen, die sich selbst bei kontrast-sensitiven Sichtverhältnissen, d.h. Situationen, bei denen der Anwender Kontrastunterschiede besonders wahrnimmt, z.B. bei einer Nachtfahrt, durch einen sehr guten Kontrast, und damit durch ein optimiertes Abstrahlverhalten auszeichnen. Ferner ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Anzeigen eines Bildes mit erhöhtem Kontrast, und dadurch mit verbesserter Ausleuchtung anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Anzeigeelement gelöst, das eine Austrittsfläche für ein Bild, eine photochrome Schicht und in Kombination dazu, eine elektrochrome Schicht, umfasst. Ferner umfasst das Anzeigeelement insbesondere auch eine bildgebende Schicht (z.B. ein Bildschirm, ein Matrixdisplay o.ä.), die vorzugsweise unterhalb der Austrittsfläche des erfindungsgemäßen Anzeigeelements angeordnet ist. Das Vorsehen einer photochromen Schicht in Kombination mit einer elektrochromen Schicht ermöglicht eine optimierte Steuerung des Abstrahlverhaltens des Anzeigeelements mit verbesserter Kontrastbildung. Hierzu ist die photochrome Schicht mindestens teilweise auf der Austrittsfläche oder auf der elektrochromen Schicht angeordnet oder ist die elektrochrome Schicht mindestens teilweise auf der Austrittsfläche oder auf der photochromen Schicht angeordnet. Mit anderen Worten ergibt sich ein Schichtaufbau: Austrittsfläche/elektrochrome Schicht/photochrome Schicht oder ein Schichtaufbau:
- Austrittsfläche/photochrome Schicht/elektrochrome Schicht. Üblicherweise ist eine Transparenz bzw. ein Absorptionsverhalten einer elektrochromen Schicht durch das Anlegen einer Spannung gezielt steuerbar, während sich eine Transparenz bzw. ein Absorptionsverhalten einer photochromen Schicht automatisch durch den Lichteinfall auf diese Schicht einstellt. Durch diese Kombination an Schichten wird es somit möglich, den Kontrast des erfindungsgemäßen Anzeigeelements gezielt in Abhängigkeit der Lichtverhältnisse zu steuern und ggf. eine Verdunkelung bzw. eine erhöhte Transparenz zu bewirken, um auch das Abstrahlverhalten und somit die Wahrnehmbarkeit des Bildes zu beeinflussen. Das erfindungsgemäße Anzeigeelement zeichnet sich bei geringer Anzahl an Einzelschichten durch ein optimiert angepasstes Abstrahlverhalten aus. Dadurch kann erreicht werden, dass z.B. parasitäres Licht aus auf schwarz geschalteten, also inaktiven Bereichen des Anzeigeelements unterdrückt wird, während aktive Bereiche des Anzeigeelements sich durch eine maximierte Transparenz auszeichnen. Schwarze Bereiche werden also schwärzer, während aktive Bereiche mit Bildinhalten nicht abgedunkelt werden, wodurch eine sehr gute Bilderkennung mit optimalem Kontrastverhältnis ermöglicht wird.
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Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung zum Inhalt.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Anzeigeelements umfasst die elektrochrome Schicht mehrere, einzeln aktivierbare Bereiche. Hierdurch wird eine verbesserte Steuerung des Kontrastverhältnisses gefördert. Insbesondere die Bereiche des Bildes, die nicht aktiv sind und von dem Benutzer als „Postkarte“ wahrgenommen werden, können hinsichtlich ihres absorptiven Verhaltens durch positionsselektive bzw. bereichsselektive und insbesondere auch intensitätsselektive Aktivierung der elektrochromen Schicht optimiert werden, so dass der Postkarteneffekt teilweise oder vollständig unterdrückt werden kann.
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Hierbei ist es insbesondere von Vorteil, wenn die einzeln aktivierbaren Bereiche in Form eines Gitters angeordnet sind. Das Gitter kann gleichmäßig über den Bereich der Austrittsfläche des Bildes verteilt sein, und z.B. in Form von gleichgroßen und gleichmäßig angeordneten Quadranten ausgebildet sein, oder aber in denjenigen Bereichen, die bevorzugt Bildinhalte wiedergeben, verstärkt präsent sein. Hierdurch kann insbesondere eine bereichsoptimierte Kontrasterhöhung gefördert werden.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, dass die photochrome Schicht bei Lichteinfall oberhalb einer vordefinierten Intensität im Wesentlichen transparent ist. Mit anderen Worten umfasst die photochrome Schicht lichtsensitive Substanzen, die bei erhöhtem Lichteinfall transparent werden und somit das Kontrastverhältnis bei starkem Lichteinfall verbessern.
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Mit anderen Worten ist eine weitere vorteilhafte Weiterbildung dadurch charakterisiert, dass die photochrome Schicht unterhalb einer vordefinierten Intensität dunkel ist. Bei geringer Lichteinstrahlung, also unterhalb einer vordefinierten Intensität, aus dunkel geschalteten Bereichen des Anzeigeelements absorbiert die photochrome Schicht mehr Licht als aktive Bildbereiche, in denen die Lichtintensität über der vordefinierten Intensität liegt. Dadurch kann der Kontrast zwischen hellen Bereichen (über der vordefinierten Intensität) und dunklen Bereichen (unterhalb der vordefinierten Intensität) erhöht werden. Eine Abdunkelung bei geringem Lichteinfall wirkt sich daher positiv im Hinblick auf die Wahrnehmbarkeit des Bildes aus.
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Eine besonders gute Kontrasterhöhung bei kontrastsensitiven Sichtverhältnissen durch Erhöhung der Transparenz der photochromen Schicht, lässt sich insbesondere vorteilhaft dadurch erzielen, dass die photochrome Schicht eine photobleichbare Verbindung umfasst. Photobleichbare Erfindungen zeichnen sich dadurch aus, dass sie bei starker Lichteinstrahlung transparent werden. Dieses Absorptionsverhalten ist daher von besonderem Vorteil für das Anzeigeelement gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug beschrieben, das insbesondere als Kraftfahrzeug ausgebildet ist, das ein wie vorstehend beschriebenes Anzeigeelement umfasst. Da die Lichtverhältnisse, insbesondere bei Nachtfahrten, in Fahrzeugen oftmals schwierig sind und parasitäre Lichteinstrahlungen unter Verminderung des Kontrastverhältnisses eines Bildes auf dem Anzeigeelement nicht immer vermieden werden können, ist das erfindungsgemäße Anzeigeelement für das erfindungsgemäße Fahrzeug besonders von Vorteil. Vielmehr bietet die Verwendung des erfindungsgemäßen Anzeigeelements die Möglichkeit einer guten Bilddarstellung selbst bei derart schwierigen, kontrast-sensitiven Lichtverhältnissen, wie z.B. einer Nachtfahrt, durch das Vorsehen einer elektrochromen Schicht in Kombination mit einer photochromen Schicht. Durch gezielte Aktivierung der photochromen Schicht und der elektrochromen Schicht kann erreicht werden, dass das parasitäre Licht aus auf schwarz geschalteten Bereichen des Anzeigeelements unterdrückt wird, während aktive Bereiche des Anzeigeelements sich durch eine maximierte Transparenz auszeichnen. Wie bereits vorstehend beschrieben, werden somit schwarze Bereiche schwärzer, während aktive Bereiche mit Bildinhalten nicht abgedunkelt werden, wodurch eine sehr gute Bilderkennung mit optimalem Kontrastverhältnis ermöglicht wird.
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Hierdurch wird nicht nur die Anzeige des Bildes verbessert, sondern es können auch der Fahrkomfort sowie die Fahrsicherheit erhöht werden. Das Anzeigeelement kann hierzu vorteilhaft als Head-up-Display oder auch als Central-Information-Display ausgebildet sein.
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Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Anzeigen eines Bildes auf einem wie vorstehend beschriebenen Anzeigeelement offenbart. Das Verfahren umfasst hierbei einen Schritt des Ausgebens eines Bildes auf einer Austrittsfläche des Anzeigeelements, wobei das Bild durch eine Bilderzeugungseinheit erhalten werden kann, einen Schritt des Aktivierens der elektrochromen Schicht durch Anlegen einer Spannung und einen Schritt des Aktivierens der photochromen Schicht durch Absorbieren von Licht. Insbesondere durch das Absorbieren von Licht durch die photochrome Schicht wird deren Transparenz erhöht. Dies trägt zu einer Kontraststeigerung und damit zu einer Verbesserung des Abstrahlverhaltens des Anzeigeelements, insbesondere bei kontrast-sensitiven Sichtverhältnissen, z.B. bei Dunkelheit, bei. Das Bild kann durch die Kontrasterhöhung und insbesondere dadurch, dass durch die gezielte Aktivierung der elektrochromen Schicht und der photochromen Schicht parasitäres Licht aus auf schwarz geschalteten Bereichen des Anzeigeelements unterdrückt wird, während aktive Bereiche des Anzeigeelements sich durch eine maximierte Transparenz kontrastreicher erscheinen, besser wahrgenommen werden. Vielmehr erscheinen schwarze Bereiche schwärzer, während aktive Bereiche mit Bildinhalten nicht abgedunkelt werden, wodurch eine sehr gute Bilderkennung mit optimalem Kontrastverhältnis ermöglicht wird. Das Verfahren ist einfach, ohne hohen technischen Aufwand anwendbar und ermöglicht eine positionsgenaue Steuerung des Kontrastverhältnisses und damit des Abstrahlverhaltens des Bildes durch das Anzeigeelement.
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Die für das erfindungsgemäße Anzeigeelement beschriebenen Vorteile, vorteilhaften Effekte und Weiterbildungen, finden auch Anwendung auf das erfindungsgemäße Fahrzeug und das erfindungsgemäße Verfahren zum Anzeigen eines Bildes.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das Aktivieren der elektrochromen Schicht und/oder der photochromen Schicht bereichsselektiv und/oder intensitätsselektiv ausgeführt wird. Somit kann gezielt gesteuert werden, in welchen Bereichen des Anzeigeelements eine Kontrasterhöhung optimiert wird. Diese Verfahrensführung eignet sich insbesondere bei Anzeigeelementen, die nur in bestimmten Bereichen zeitweise einer Kontrasterhöhung bedürfen.
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Aufgrund der sehr guten selektiven Steuerbarkeit wird das Aktivieren der photochromen Schicht vorteilhafterweise durch Photobleichen ausgeführt. Somit wird bei kontrast-sensitiven Lichtverhältnissen, wie sie beispielsweise bei Dunkelheit vorliegen, die Transparenz der photochromen Schicht gefördert, was zu einer deutlichen Verbesserung der Bilderkennung durch Kontrasterhöhung führt.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:
- 1 eine schematische Schnittansicht eines Anzeigeelements gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
- 2 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
- 3 eine vergleichende Darstellung einer Anzeige auf einem Anzeigeelement ohne und mit Aktivierung der photochromen und der elektrochromen Schicht und
- 4 ein Flussdiagramm veranschaulichend Verfahrensschritte eines Verfahrens zum Anzeigen eines Bildes auf einem Anzeigeelement gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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Die vorliegende Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen im Detail erläutert. In den Figuren sind nur die wesentlichen Merkmale der Erfindung dargestellt. Alle übrigen Merkmale sind der Übersichtlichkeit halber weggelassen. Ferner beziffern gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente.
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1 ist eine Schnittansicht eines Anzeigeelements 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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Das Anzeigeelement 1 umfasst drei Schichten, nämlich eine Austrittsfläche 2 für ein Bild, die auch eine Bilderzeugungsschicht beinhalten kann. Alternativ dazu kann unterhalb, also an der freiliegenden Unterseite der Austrittsfläche eine entsprechende Bilderzeugungsschicht angeordnet sein. Auf der Oberfläche der Austrittsfläche 2 ist eine photochrome Schicht 3 angeordnet und auf einer Oberseite der photochromen Schicht 3 ist eine elektrochrome Schicht 4 angeordnet. Es ergibt sich ein Schichtaufbau: Austrittsfläche 2/photochrome Schicht 3/elektrochrome Schicht 4. In dieser Ausführungsform bedeckt die photochrome Schicht 2 die Oberseite der Austrittsfläche 2 vollständig und die elektrochrome Schicht 4 bedeckt die photochrome Schicht 3 vollständig. Dies ist nicht zwingend erforderlich. Vielmehr kann die photochrome Schicht 3 auch nur Teilbereiche der Austrittsfläche 2 bedecken und/oder die elektrochrome Schicht 4 nur Teilbereiche der photochromen Schicht 3 bedecken.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann die Oberseite der Austrittsfläche 2 auch mindestens teilweise mit einer elektrochromen Schicht 4 und die elektrochrome Schicht 4 mindestens teilweise mit einer photochromen Schicht 3 bedeckt sein, woraus sich ein Schichtaufbau: Austrittsfläche 2/elektrochrome Schicht 4/photochrome Schicht 3 ergeben würde.
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Besonders vorteilhaft umfasst die elektrochrome Schicht 4 mehrere, einzeln aktivierbare Bereiche, um hierdurch noch selektiver die Kontrastbildung des Anzeigeelements 1 zu beeinflussen.
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Durch beide Ausführungsformen ist bei geringem technischem Aufwand eine gute Kontraststeuerung zur Optimierung des Abstrahlverhaltens des Anzeigeelements 1 möglich, wobei insbesondere die photochrome Schicht 3 bei starkem Lichteinfall transparent wird/ist.
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Durch Aktivierung der photochromen Schicht und der elektrochromen Schicht kann erreicht werden, dass parasitäres Licht aus auf schwarz geschalteten Bereichen des Anzeigeelements unterdrückt wird, während sich aktive Bereiche des Anzeigeelements durch eine maximierte Transparenz auszeichnen. Schwarze Bereiche werden also schwärzer, während aktive Bereiche mit Bildinhalten nicht abgedunkelt werden, wodurch eine sehr gute Bilderkennung mit optimalem Kontrastverhältnis ermöglicht wird.
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2 zeigt ein Fahrzeug 10, das in Form eines Kraftfahrzeugs ausgebildet ist. Ein Anwender 5 des Fahrzeugs 10 bedient sich des Anzeigeelements 1, das im Bereich des Armaturenbretts des Fahrzeugs 10 in Form eines Head-up-Display angeordnet ist. Selbst bei schwierigen Lichtverhältnissen, beispielsweise bei kontrast-sensitiven Sichtverhältnissen, wie z.B. einer Nachtfahrt, kann durch das Kombinieren einer photochromen Schicht und einer elektrochromen Schicht im Anzeigeelement 1 das Kontrastverhältnis des Anzeigeelements 1 derart verbessert werden, dass das vom Anzeigeelement 1 ausgesendete Bild durch den Anwender 5 aus jeder Position heraus gut sichtbar ist, wobei der bildfreie, also inaktive Hintergrund, besonders schwarz erscheint.
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3 zeigt eine vergleichende Darstellung einer Anzeige auf einem Anzeigeelement 1 ohne Aktivierung der photochromen und der elektrochromen Schicht (3A) und mit Aktivierung der photochromen und der elektrochromen Schicht (3B). Das Anzeigeelement 1 kann dabei z.B. wie in 1 ausgebildet sein.
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Das Anzeigeelement 1 ist in 3A und 3B jeweils vor einem schwarzen Hintergrund 6 dargestellt, der die Umgebung und die Lichtverhältnisse im Umfeld des Anzeigeelements 1 widerspiegelt, also hier z.B. ein kontrast-sensitives Sichtverhältnis, wie z.B. bei einer Nachtfahrt.
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3A: Vor dem Hintergrund 6 erscheint eine Anzeige 7 in Form eines Bildes. Die Anzeige 7 ist durch gestrichelt dargestellte Eckpfeiler abgegrenzt. Auf der Anzeige 7 sind in einem aktiven Bildbereich 8 ein Teil einer Fahrstrecke 9 sowie eine Geschwindigkeitsanzeige 12 erkennbar. Der nicht-aktive Bildbereich 11 erscheint durch parasitären Lichteinfall grau. Die Anzeige 7 vermittelt damit eher den Eindruck einer Postkarte.
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3B zeigt dieselbe Anzeige 7 nun aber nach Aktivierung der photochromen Schicht und der elektrochromen Schicht. Hierdurch wurde erreicht, dass parasitäres Licht, das auf schwarz geschaltete inaktive Bildbereiche 11 des Anzeigeelements 1 einfällt, unterdrückt wird, während sich aktive Bildbereiche 8 des Anzeigeelements 1 durch eine maximierte Transparenz auszeichnen. Schwarze Bereiche sind also schwärzer, während aktive Bildbereiche 8 mit Bildinhalten nicht abgedunkelt werden, wodurch eine sehr gute Bilderkennung mit optimalem Kontrastverhältnis ermöglicht wird.
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4 ist ein Flussdiagramm, das Verfahrensschritte 100 bis 300 eines Verfahrens zum Anzeigen eines Bildes auf einem Anzeigeelement umfasst, wobei das Anzeigeelement wie in 1 ausgebildet sein kann.
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In einem Verfahrensschritt 100 erfolgt ein Ausgeben eines Bildes auf einer Austrittsfläche eines Anzeigeelements. Das Bild kann hierzu in einer Bilderzeugungseinheit erzeugt werden. In einem weiteren Verfahrensschritt 200 erfolgt ein Aktivieren der elektrochromen Schicht durch Anlegen einer Spannung. Die Spannung kann bereichsselektiv und/oder intensitätsselektiv an die elektrochrome Schicht angelegt werden, die hierzu vorteilhafterweise in einzelne, aktivierbare Bereiche, beispielsweise in Form eines Gitters, unterteilt ist. In einem weiteren Verfahrensschritt 300 erfolgt ein Aktivieren der photochromen Schicht durch Absorbieren von Licht. Die photochrome Schicht wird hierdurch transparent, so wie es bei photobleichbaren Substanzen der Fall ist. Somit kann durch Aktivierung der elektrochromen Schicht und der photochromen Schicht ein Kontrastverhältnis des Anzeigeelements gemäß den umgebenden Lichtverhältnissen selektiv angepasst werden.
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Die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Anzeigeelement
- 2
- Austrittsfläche
- 3
- photochrome Schicht
- 4
- elektrochrome Schicht
- 5
- Anwender
- 6
- Hintergrund
- 7
- Anzeige
- 8
- aktiver Bildbereich
- 9
- Fahrstrecke
- 10
- Fortbewegungsmittel
- 11
- inaktiver Bildbereich
- 12
- Geschwindigkeitsanzeige
- 100-300
- Verfahrensschritte
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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