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Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Anzeigevorrichtung.
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Größere zusammenhängende ebene, ungekrümmte Flächen sind im Bereich der Instrumententafel von Kraftfahrzeugen ungewöhnlich und stellen daher eher die Ausnahme dar. Eine solche Ausnahme bilden in Kraftfahrzeugen verbaute Displays, welche üblicherweise eben, also ungekrümmt sind.
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Um solche Displays zukünftig optisch besser in den Fahrzeuginnenraum, zum Beispiel rund um den Bereich einer Instrumententafel, zu integrieren, könnten zukünftig gekrümmte Displays verbaut werden. An sich sind gekrümmte Anzeigevorrichtungen aus dem Stand der Technik schon bekannt. So zeigt zum Beispiel die
US 2016/0291386 A1 ein Flüssigkeitskristall-Modul, das ein Flüssigkeitskristall-Display und eine Hintergrundbeleuchtungseinheit aufweist, die beide konkav, also bezogen auf einen Betrachter des Flüssigkeitskristall-Moduls nach innen, gekrümmt sind. Das Flüssigkeitskristall-Display ist mittels eines Klebstoffs auf eine Lichtleiterplatte der Hintergrundbeleuchtungseinheit aufgeklebt, wobei die so gebildete Einheit in einem Rahmen eingespannt ist. Die
EP 3 021 161 A1 und die
WO 2016/082318 A1 zeigen jeweils eine Displayvorrichtung, welche ein konkav gekrümmtes Flüssigkeitskristall-Display aufweist.
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Die
DE 198 48 842 A1 zeigt eine Anzeigevorrichtung für ein Kraftfahrzeug, welche ein Deckglas, an dessen Rückseite ein Display und dahinter eine Hintergrundbeleuchtungseinheit zum Durchleuten des Displays aufweist. Das Deckglas, das Display und die Hintergrundbeleuchtungseinheit sind konkav geformt.
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Die
DE 198 34 259 A1 eine Anzeigevorrichtung mit eine Flachbildschirm, wobei die Oberfläche des Flachbildschirms konkav oder konvex gekrümmt sein kann.
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Die
DE 10 2012 004 635 A1 zeigt eine Bauteil mit einem dreidimensional geformten Glaskörper, der mit einem Grundkörper aus Metall oder Kunststoff verbunden ist. Ein Zwischenraum zwischen dem Glaskörper und dem Grundkörper ist mit einem Füllmedium ausgefüllt. Der Grundkörper kann eine farbige Bedruckung aufweisen, wobei der Grundkörper von hinten mit einer Lichtquelle durchleuchtet werden kann.
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Schließlich offenbart die
US 2009 / 0059126 A1 eine Paneleinheit, welche dadurch gebildet ist, dass eine Flüssigkristallanzeige und eine Diffusionsfolie zwischen einer vorderen Oberflächenplatte mit einer gekrümmten Ebene und einer Rückseitenplatte mit einer gekrümmten Ebene zusammenfügt sind. Eine Lichtquelleneinheit ist auf einer Rückseite der Platteneinheit angeordnet. Die Paneleinheit ist in einer nach außen konvexe Form gebildet.
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Die
EP 3 021 161 A1 zeigt eine gekrümmte Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit zwei einander zugewandten und gekrümmten Substraten und einer Flüssigkristallschicht, die zwischen den beiden Substraten angeordnet ist, wobei die Substrate und die Flüssigkristallschicht eine Flüssigkristallzelle bilden, wobei die gekrümmte Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung ferner eine erste polarisierende Schicht, die auf dem ersten Substrat angeordnet ist, und eine zweite polarisierende Schicht, die auf dem zweiten Substrat angeordnet ist, umfasst, wobei mindestens eine der ersten und zweiten polarisierenden Schichten innerhalb der Zelle zwischen einem der Substrate und der Flüssigkristallschicht angeordnet ist.
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Wenn gekrümmte, insbesondere konvex in den Fahrzeuginnenraum hinein gekrümmte Displays in Kraftfahrzeugen verbaut werden, kann dies zu folgendem Problem führen: Solche Displays sind üblicherweise in Richtung des Fahrzeuginnenraums mit einem besonders stabilen Deckglas abgedeckt. Sind nun das Display und das davor liegende Deckglas konvex in den Fahrzeuginnenraum hinein gekrümmt, so kann es passieren, dass bei einem Aufprall auf das Deckglas, zum Beispiel bei einem Kopfaufprall, das Deckglas springt. Die Ursache kann unter anderem daran liegen, dass hinter dem gekrümmten Deckglas und Display ein Luftraum besteht. Zum Teil sind auch gesetzlich so genannte Kopfaufprall-Versuche, englisch mit Head-Impact-Test oder kurz mit HIT bezeichnet, vorgeschrieben. Dabei ist es vorgesehen, dass eine Kugel auf das Deckglas aufprallt, wobei sich das Deckglas dabei so weit wie möglich verformt. Insbesondere bei konvex gekrümmten Deckgläsern kann dies zum Brechen bzw. Springen des Deckglases führen.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anzeigevorrichtung mit einem gekrümmten Display und Deckglas für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, bei welchem das Risiko eines Bruchs des Deckglases bei einem Aufprall auf das Deckglas minimiert wird.
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Diese Aufgabe wird durch eine Anzeigevorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst ein gekrümmtes Deckglas, an dessen Rückseite ein gekrümmtes Display und dahinter eine ebene Hintergrundbeleuchtungseinheit zum Beleuchten und/oder Durchleuchten des Displays angeordnet ist. Bei dem gekrümmten Display handelt es sich vorzugsweise um eine Flüssigkeitskristallanzeige, zum Beispiel um ein LCD-Display oder auch um ein OLED-Display. In der bestimmungsgemäßen Einbaulage im Kraftfahrzeug sind sowohl das Deckglas als auch das Display konvex in einen Fahrzeuginnenraum des Kraftfahrzeugs gewölbt. Um das Risiko eines Brechens und/oder Splitterns des Deckglases bei einem Aufprall auf das Deckglas, insbesondere bei einem Kopfaufprall auf das Deckglas, zu minimieren, ist es vorgesehen, dass zwischen dem Display und der ebenen Hintergrundbeleuchtungseinheit ein transparentes Formelement angeordnet ist. Es wäre auch möglich, dass eine Krümmung der Hintergrundbeleuchtungseinheit an eine Krümmung des Displays angepasst ist.
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Es ist also erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein Zwischenraum zwischen dem Display und der Hintergrundbeleuchtungseinheit durch das Formelement im Wesentlichen vollständig ausgefüllt ist. Kommt es zu einem Aufprall auf das gekrümmte Deckglas, so wird dieses unter Vermittlung des gekrümmten Displays durch das Vorhandensein des Formelements abgestützt. Mit anderen Worten wird bei einem Aufprall auf das Deckglas das Deckglas unter Vermittlung des Displays durch das transparente Formelement abgestützt. Dadurch, dass kein oder zumindest kaum ein Zwischenraum zwischen dem Display und der Hintergrundbeleuchtungseinheit besteht, wird im Falle eines Aufpralls das Deckglas durch das transparente Formelement abgestützt. Infolgedessen kann sich das Deckglas bei dem Aufprall nur sehr begrenzt oder auch gar nicht verformen, wobei die Verformung des Deckglases maßgeblich von den Verformungseigenschaften des transparenten Formelements abhängt. Dadurch, dass das Deckglas durch das transparente Formelement abgestützt wird, wird das Risiko eines Brechens und/oder Splitterns des Deckglases erheblich reduziert oder sogar verhindert.
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Es wäre auch möglich, dass die Krümmung der Hintergrundbeleuchtungseinheit an die Krümmung des Displays angepasst ist. D.h., dass der Abstand zwischen der Hintergrundbeleuchtungseinheit und dem Display konstant ist. Die Hintergrundbeleuchtungseinheit ist also nicht eben ausgebildet. Stattdessen ist Hintergrundbeleuchtungseinheit ebenfalls konvex gekrümmt, und zwar genauso wie das Display. Beim Aufprall auf das Deckglas, beispielsweise bei einem Kopfaufprall, wird dadurch ebenfalls verhindert, dass sich das Deckglas zu sehr verformen bzw. durchbiegen kann. Denn selbst in der Mitte des Deckglases kann sich dieses zusammen mit dem Display nur genau so weit in Richtung der Hintergrundbeleuchtungseinheit durchbiegen wie in Randbereichen, da aufgrund der angepassten Krümmung der Hintergrundbeleuchtungseinheit an das Display der Abstand zwischen der Hintergrundbeleuchtungseinheit und dem Display im Wesentlichen konstant ist. Falls bei dieser Ausgestaltung das transparente Formelement weggelassen wird, kann die an die Krümmung des Displays angepasste Hintergrundbeleuchtungseinheit auch rückseitig am Display anliegen, sodass zwischen Displayrückseite und einer Vorderseite der Hintergrundbeleuchtungseinheit kein Spalt oder zumindest so gut wie kein Spalt besteht. Die Verformbarkeit des Deckglases bei einem Aufprall auf das Deckglas wird dadurch so weit reduziert, dass das Deckglas nicht bricht bzw. nicht splittert.
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Die beiden Alternativen könnten auch miteinander kombiniert werden. In dem Fall wird das Bruchrisiko bzw. das Splitterrisiko des Deckglases unter Umständen noch stärker reduziert.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass das Formelement nicht mit dem Display verklebt ist. Dies erleichtert die Fertigung der Anzeigevorrichtung. Das Formelement muss also einfach nur rückseitig am Display angeordnet werden, ohne dass dieses zwangsläufig mit dem Display verklebt werden muss. Vor allem wenn das Formelement und das Display aus unterschiedlichen Materialien bestehen, kann es aufgrund einer Aufheizung oder Abkühlung im Fahrzeuginnenraum zu unterschiedlichen Ausdehnungen von Formelement und Display kommen. Dadurch, dass das Formelement vorzugsweise nicht mit dem Display verklebt ist, kann verhindert werden, dass beim Aufheizen oder Abkühlen des Fahrzeuginnenraums unerwünschte und gegebenenfalls schädliche Spannungen am Formelement und/oder Display entstehen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass eine Rückseite des Displays und eine der Rückseite des Displays zugewandte Vorderseite des Formelements den gleichen Krümmungsradius aufweisen. Die Rückseite des Displays und die Vorderseite des Formelements weisen also vorzugsweise dieselbe Krümmung auf. Im Falle eines Aufpralls auf das Deckglas werden die dabei auftretenden Kräfte besonders gut durch das Formelement aufgefangen, infolgedessen die Verformung des Deckglases auf ein Minimum begrenzt werden kann.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Deckglas ein Teil des Displays oder ein vom Display verschiedenes Bauteil ist. Das Deckglas und das Display können also verschiedene Bauteile sein, welche zu der Anzeigevorrichtung zusammengesetzt werden. Alternativ ist aber auch möglich, dass das Display selbst das Deckglas als äußerste Schicht aufweist.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Formelement aus einem Polycarbonat, Acrylglas oder Glaswerkstoff hergestellt ist. Dadurch kann sichergestellt werden, dass das Formelement hinreichend transparente Eigenschaften und an sich gute optische Eigenschaften aufweist, welche die Anzeigequalität der Anzeigevorrichtung nicht negativ beeinflussen.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Krümmungsradius des Deckglases und des Displays kleiner als 1000 mm, insbesondere kleiner 500 mm ist. Soweit es die Technologie des Displays zulässt, können im Wesentlichen beliebig kleine Krümmungsradien realisiert sein. Je nachdem, wie die umliegenden Oberflächenkonturen im Fahrzeuginnenraum gestaltet sind, in welche das Display integriert werden soll, können passende Krümmungsradien gewählt werden, sodass sich das Display und somit die gesamte Anzeigevorrichtung optisch nahtlos einfügt.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung oder eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung. Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung oder eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung im Bereich einer Instrumententafel des Kraftfahrzeugs angeordnet. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine derartige Anzeigevorrichtung an beliebigen anderen Positionen im Fahrzeuginnenraum des Kraftfahrzeugs angeordnet und verbaut sein.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
- 1 eine Schnittdarstellung von oben auf eine Anzeigevorrichtung für ein Kraftfahrzeug, welche ein konvex gekrümmtes Deckglas aufweist, an dessen Rückseite ein ebenfalls konvex gekrümmtes Display und dahinter einen Hintergrundbeleuchtungseinheit zum Beleuchten und Durchleuchten des Displays angeordnet ist; und in
- 2 eine Detailansicht der Anzeigevorrichtung.
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Eine Anzeigevorrichtung 1 für ein nicht näher dargestelltes Kraftfahrzeug ist in einer Schnittdarstellung von oben in 1 gezeigt. Die Anzeigevorrichtung 1 kann beispielsweise im Bereich einer Instrumententafel des Kraftfahrzeugs verbaut sein. Wie zu erkennen, wölbt sich die Anzeigevorrichtung 1 konvex in einen nicht näher bezeichneten Fahrzeuginnenraum. Sollte beispielsweise die Instrumententafel, in welcher die Anzeigevorrichtung 1 verbaut ist, ebenfalls eine konvexe, in den Fahrzeuginnenraum gewölbte Formgebung aufweisen, so lässt sich die Anzeigevorrichtung 1 optisch besonders gut in die Instrumententafel integrieren.
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In 2 ist die Anzeigevorrichtung 1 in einer geschnittenen Detailansicht dargestellt. Vom Fahrzeuginnenraum aus gesehen sind folgende Bestandteile bzw. Schichten der Anzeigevorrichtung 1 hintereinander angeordnet: ein gekrümmtes Deckglas 2, ein gekrümmtes Display 3, ein transparentes Formelement 4 und eine Hintergrundbeleuchtungseinheit 5.
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Das gekrümmte Deckglas 2 besteht vorzugsweise aus einem chemisch gehärteten Glaswerkstoff. Dadurch ist das Deckglas 2 besonders stabil. Das Display 3 kann zum Beispiel rückseitig an das Deckglas 2 angeklebt sein. Beispielsweise kann das Display 3 biegsam sein, wobei die Krümmung des Deckglases 2 durch Anordnen des Displays 3 am Deckglas 3 die Krümmung des Displays 3 bestimmt. Alternativ ist es auch möglich, dass das Display 3 und das Deckglas 2 bereits mit derselben konvexen Krümmung hergestellt werden.
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Das transparente Formelement 4 kann beispielsweise aus einem Polycarbonat, einem Acrylglas oder aus einem Glaswerkstoff hergestellt sein. Das transparente Formelement 4 weist solche optischen Eigenschaften auf, dass es die mittels Anzeigevorrichtung 1 angezeigten Inhalte nicht negativ beeinflusst. Durch Ansteuerung des gekrümmten Displays 3 und der Hintergrundbeleuchtungseinheit 5 erzeugte Darstellungen werden also durch das transparente Formelement 4 nicht weiter beeinflusst.
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Die Anzeigevorrichtung 1 kann beispielsweise alleine nur dazu dienen, gewisse Inhalte anzuzeigen. Alternativ ist es auch möglich, dass es sich bei der Anzeigevorrichtung 1 um eine berührungssensitive Anzeigevorrichtung handelt. In dem Fall können in die Anzeigevorrichtung 1 zum Beispiel noch kapazitive Sensoren integriert sein, sodass es sich bei der Anzeigevorrichtung 1 also um einen Touchscreen handeln kann.
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Das konvex gekrümmte Deckglas 2 weist den selben Krümmungsradius wie das gekrümmte Display 3 auf. Ohne das transparente Formelement 4 würde ein relativ großer Hohlraum zwischen dem Display 3 und der ebenen Hintergrundbeleuchtungseinheit 5 bestehen. Durch das Vorsehen des transparenten Formelements 4 wird dieser Hohlraum zumindest im Wesentlichen vollständig ausgefüllt. Kommt es zu einem Aufprall auf das Deckglas 2, beispielsweise durch einen Kopfaufprall, wird das Deckglas 2 unter Vermittlung des Displays 3 durch das transparente Formelement 4 abgestützt. Infolgedessen kann sich das Deckglas 2 nicht so stark verformen bzw. verbiegen, wie es ohne das transparente Formelement 4 der Fall wäre. Ein Brechen bzw. Splittern des Deckglases 2 wird dadurch verhindert. Dies ist wichtig, um Fahrzeuginsassen vor Verletzungen zu bewahren.
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Eine Rückseite des Displays 3 und eine der Rückseite des Displays 3 zugewandte Vorderseite des transparenten Formelements 4 weisen vorzugsweise den gleichen Krümmungsradius auf. Dadurch liegen das Display 3 und das transparente Formelement 4 zumindest im Wesentlichen bündig aneinander an. Im Falle eines Aufpralls auf das Deckglas 2 schlägt dadurch das Display 3 kaum oder gar nicht auf das transparente Formelement 4 auf, da diese beiden Komponenten bzw. Schichten aufgrund ihrer angepassten Formgebung schon aneinander anliegen.
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Abweichend von der vorliegenden Darstellung kann es auch vorgesehen sein, dass eine Krümmung der Hintergrundbeleuchtungseinheit 5 an eine Krümmung des konvex gekrümmten Displays 3 angepasst ist. Dies kann beispielsweise dadurch erzielt werden, dass die Rückseite des Displays 3 und eine der Rückseite des Displays 3 zugewandte Vorderseite der Hintergrundbeleuchtungseinheit 5 den gleichen Krümmungsradius aufweisen. Ein Abstand zwischen der Rückseite des Displays 3 und der Vorderseite der Hintergrundbeleuchtungseinheit 5 sind also über die gesamte Breite des Displays 3 und der Hintergrundbeleuchtungseinheit 5 konstant. In dem Fall kann das transparente Formelement 4 auch weggelassen werden. Im Falle eines Aufpralls auf das Deckglas 2 wird dadurch, dass die Vorderseite der Hintergrundbeleuchtungseinheit 5 genauso gekrümmt ist wie die Rückseite des Displays 3 die Verformung zur Durchbiegung des Deckglases 2 ebenfalls stark limitiert. Dadurch kann ein Brechen bzw. Splittern des Deckglases 2 ebenfalls verhindert werden. Wenn das transparente Formelement 4 weggelassen wird, kann die an die Krümmung des Displays 3 angepasste Hintergrundbeleuchtungseinheit 5 auch rückseitig am Display 3 anliegen. Dadurch gibt es keinen oder so gut wie keinen Spalt zwischen dem Display 3 und der Hintergrundbeleuchtungseinheit 5. Bei einem Aufprall auf das Deckglas 2 kann dieses sich noch weniger verformen und verbiegen, wodurch das Risiko eines Brechens oder Splitterns noch besser reduziert werden kann.
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Es ist auch möglich, dass sowohl das transparente Formelement 4 vorgesehen wird als auch die Krümmung der Hintergrundbeleuchtungseinheit 5 in der vorstehend beschriebenen Weise an die Krümmung des Displays 3 angepasst ist.
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Durch die beschriebene Ausgestaltung der Anzeigevorrichtung 1 ist möglich, bei einem konvex in den Fahrzeuginnenraum gekrümmten Display 3 und Deckglas 2 sicherzustellen, dass bei dem Aufprall auf das Deckglas 2 dieses nicht bricht oder splittert.
