DE102020127024B4 - Digitales instrumentencluster mit einer doppelanzeigekunststofflinse - Google Patents

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Abstract

Digitales Doppelanzeigecluster (1) zur Verwendung bei einem Fahrzeug, aufweisend:eine Kunststofflinse (10) mit einer Vielzahl von Krümmungen;Superverzögerungsfilme (21,22), die mittels eines optisch durchsichtigen Klebers an einer Vielzahl von Positionen auf einer Rückfläche (132) der Kunststofflinse (10) angebracht sind;eine Vielzahl von Flüssigkristallanzeigen, die jeweils unter Verwendung eines optisch durchsichtigen Harzes an Rückseiten der Superverzögerungsfilme (21,22) angebracht sind;eine Trägereinfassung (40), die derart ausgebildet ist, dass sie an einer Rückseite der Kunststofflinse (10) angebaut ist, um die Vielzahl von Flüssigkristallanzeigen eng zu halten und zu verhindern, dass die Kunststofflinse (10) verformt wird;eine hintere Abdeckung (60), die an einer Rückseite der Trägereinfassung (40) angebaut ist; undmindestens eine gedruckte Leiterplatte (71,72), die zwischen der Trägereinfassung (40) und der hinteren Abdeckung (60) angeordnet ist,wobei die Kunststofflinse (10) einen Hochglanzfilm (710) aufweist, der derart vorgeformt ist, dass er sich der Kunststofflinse (10) anpasst, und mittels eines Insert-Mold-Labeling- Prozesses ausgebildet ist; unddie Trägereinfassung (40) eine Vielzahl von Durchgangslöchern (430) an Positionen, die Ecken jeder Flüssigkristallanzeige entsprechen, aufweist, um zu ermöglichen, dass ein optisch durchsichtiges Harz eingespritzt wird und in die Trägereinfassung (40) läuft und dadurch Ränder jeder der Vielzahl von Flüssigkristallanzeigen an der Trägereinfassung (40) fixiert.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft bei einigen Ausführungsformen ein digitales Cluster, das eine Doppelanzeige-Kunststofflinse und eine optische Verbondung, die in dem Cluster und einer Mitte der Instrumententafel eines Fahrzeugs oder Autos angeordnet sind, aufweist.
  • HINTERGRUND
  • Die Ausführungen in diesem Abschnitt liefern nur Hintergrundinformationen, die sich auf die vorliegende Offenbarung beziehen und nicht notwendigerweise den Stand der Technik darstellen.
  • Das Armaturenbrett-Instrumentencluster, oder einfach nur Cluster, liefert verschiedene visuelle Informationen bezüglich des Fahrzustands des Fahrzeugs an den Fahrer. Auf dem Cluster angezeigt werden Fahrzeuggeschwindigkeit, Motordrehzahl, Kraftstoffpegel, Thermometer und verschiedene Warnungen. Ferner ist in der Mitte der Instrumententafel eine Anzeige installiert, die dem Fahrer verschiedene zusätzliche nützliche Informationen, einschließlich Navigationen, liefert. Der Trend zum Bereitstellen eines Smart-Fahrzeugs führt zu einer steigenden Menge an von dem Cluster gelieferten Informationen.
  • Unter diesen Umständen kann das Lesen von Informationen auf dem Armaturenbrett durch Lichtreflexionen in Blickrichtung des Fahrers, sobald sie in verschiedenen Winkeln auf das Cluster eines sich bewegenden Fahrzeugs einfallen, behindert werden. Das Instrumentencluster ist von einem Visier umgeben, das auf die Instrumententafel einfallendes Licht beträchtlich verringert. Im Vergleich zu dem bekannten Cluster vom analogen Typ hat das digitale Cluster jedoch eine Flüssigkristallanzeige (liquid crystal display - LCD), die über einen großen Bereich angeordnet ist, wodurch die Wahrscheinlichkeit von Streulicht, das den Fahrer bei der Identifizierung auf der Instrumententafel behindert, vergrößert wird.
  • Die meisten der gängigen digitalen Cluster haben immer noch eine flache Form, bei einem hochwertigen Fahrzeug wird jedoch begonnen, eine große vordere Glaslinse mit verbesserter Sicht für das Cluster zu verwenden, wobei die vordere Linse mit einer dreidimensional gekrümmten Fläche zum Verringern des Effekts von reflektiertem Licht ausgebildet ist. Mit Glaslinsen kann leicht eine optische Leistung in schwierigen Fahrzeugumgebungen hinsichtlich Temperatur, Feuchtigkeit, Vibration etc. sichergestellt werden, sie führen jedoch zu hohen Herstellkosten für das dreidimensionale Formen, was ein großer Nachteil hinsichtlich der Beliebtheit ist. DE 10 2017 210 938 A1 offenbart ein Doppelanzeigecluster zur Verwendung bei einem Fahrzeug mit einem Deckglas, Flüssigkristallanzeigen und einer Trägereinfassung. Aus US 2017 / 0361797 A1 ist es bekannt, Kunststofflinsen, die vor Anzeigen angebracht sind, mit einem Superverzögerungsfilm zu versehen.
  • ÜBERBLICK
  • Als Lösung für das oben genannte und andere Probleme stellt die vorliegende Offenbarung ein digitales Doppelanzeigecluster zur Verwendung bei einem Fahrzeug bereit, das eine Kunststofflinse mit einer Vielzahl von Krümmungen, Superverzögerungsfilme (super retardation films - SRFs), die mittels eines optisch durchsichtigen Klebers (optical clear adhesive - OCA) an einer Vielzahl von Positionen auf einer Rückfläche der Kunststofflinse angebracht sind, eine Vielzahl von Flüssigkristallanzeigen (LCDs), die jeweils unter Verwendung eines optisch durchsichtigen Harzes (optical clear resin - OCR) an Rückseiten der Superverzögerungsfilme angebracht sind, eine Trägereinfassung, die derart ausgebildet ist, dass sie an einer Rückseite der Kunststofflinse angebaut ist, um die Vielzahl von LCDs eng zu halten und zu verhindern, dass die Kunststofflinse verformt wird, eine hintere Abdeckung, die an einer Rückseite der Trägereinfassung angebaut ist, und mindestens eine gedruckte Leiterplatte (printed circuit board - PCB), die zwischen der Trägereinfassung und der hinteren Abdeckung angeordnet ist, aufweist. Hier weist die Kunststofflinse einen Hochglanzfilm auf, der derart vorgeformt ist, dass er sich der Kunststofflinse anpasst, und sie ist mittels eines Insert-Mold-Labeling- (IML) Prozesses ausgebildet, und die Trägereinfassung weist eine Vielzahl von Durchgangslöchern an Positionen auf, die Ecken jeder LCD entsprechen, um zu ermöglichen, dass ein optisch durchsichtiges Harz eingespritzt wird und in die Trägereinfassung läuft und dadurch Ränder jeder der Vielzahl von LCDs an der Trägereinfassung fixiert.
  • Die Kunststofflinse kann mit durch das Einspritzen hervorgerufenen Restspannungen gebildet werden, die durch Anwendung eines Insert-Mold-Labeling-Formens zusammen mit einer Druckbeaufschlagung minimiert werden, während ein Injection-Compression-Molding (ICM) durchgeführt wird.
  • Die Kunststofflinse kann eine Vorderfläche mit einer Antireflexions-(AR) Beschichtungsschicht und einer Antifingerabdruck- (AF) Beschichtungsschicht haben, die durch Abscheiden in einem Vakuum ausgebildet werden.
  • Das digitale Doppelanzeigecluster kann ferner einen Berührungsfilm zwischen einer Vorderfläche mindestens einer der LCDs und mindestens einem der Superverzögerungsfilme aufweisen, der mindestens einer der LCDs entspricht.
  • Die Trägereinfassung kann eine Rückfläche haben, die zumindest teilweise mit einer Wabenstruktur ausgebildet ist, um der Trägereinfassung eine Biegefestigkeit zu verleihen.
  • Die vorderen Ränder der Kunststofflinse können vordere Ränder umfassen, die derart ausgebildet sind, dass sie abgerundete Ecken mit einem Radius von 2 mm bis 3 mm haben.
  • Die Kunststofflinse kann eine Vielzahl von frei abstehenden Steck-Schnappverbindungsteilen aufweisen, die entlang des Umfangs der Kunststofflinse nach hinten vorstehen, und die Trägereinfassung kann eine Vielzahl von frei abstehenden Aufnahme-Schnappverbindungsteilen an Positionen aufweisen, die der Vielzahl von frei abstehenden Steck-Schnappverbindungsteilen entsprechen, so dass die frei abstehenden Steck-Schnappverbindungsteile mit den frei abstehenden Aufnahme-Schnappverbindungsteilen zusammengreifen, um die Kunststofflinse mit der Trägereinfassung zu verbinden.
  • Das digitale Doppelanzeigecluster kann ferner ein doppelseitiges Klebeband aufweisen, das zumindest an einem Abschnitt der Rückfläche der Kunststofflinse angebracht ist, um die Kunststofflinse mit der Trägereinfassung zu verbinden.
  • Die Trägereinfassung kann eine Rückfläche haben, die ferner eine Vielzahl von Führungsansätzen aufweist, und die hintere Abdeckung kann eine Vielzahl von Führungslöchern, die den Führungsansätzen entsprechen, aufweisen, so dass die Führungsansätze mit den Führungslöchern ineinandergreifen, um die Trägereinfassung mit der hinteren Abdeckung zu verbinden und auszurichten.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt schematische Darstellungen eines digitalen Doppelanzeigeclusters, das eine Kunststofflinse mit einer Vielzahl von Krümmung hat, gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 2 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines digitalen Doppelanzeigeclusters gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 3 stellt einen Insert-Mold-Labeling- (IML) Prozess zum Formen einer Doppelanzeige-Kunststofflinse dar gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 4 stellt einen Injection-Compression-Molding- (ICM) Prozess zum Formen einer Doppelanzeige-Kunststofflinse dar gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 5 stellt eine quergeschnittene Konfiguration einer Doppelanzeige-Kunststofflinse dar gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 6 stellt einen Prozess zum Anbringen von Superverzögerungsfilmen (SRFs) an einer Rückfläche einer Doppelanzeige-Kunststofflinse dar gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 7 stellt einen Prozess zum Verbonden von Flüssigkristallanzeigen (LCDs) mit Superverzögerungsfilmen dar gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 8 stellt einen Prozess zum Zusammenbauen einer Doppelanzeige-Kunststofflinse und einer Trägereinfassung dar gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 9 stellt eine Computersimulation einer Verformung nach dem Formen einer Kunststofflinse mit einer Vielzahl von Krümmungen dar.
    • 10 stellt eine Trägereinfassung mit einer verstärkten Biegesteifigkeit, bei der die Rückfläche eine Wabenstruktur aufweist, dar gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 11 stellt ein Mura-Problem dar, das generell auftreten kann, wenn eine LCD mechanisch an eine Trägereinfassung angebaut ist.
    • 12 zeigt schematische Darstellungen von Durchgangslöchern in einer Trägereinfassung und einen Prozess zum Fixieren einer LCD und der Trägereinfassung durch Einspritzen eines optisch durchsichtigen Harzes (OCR) durch die Durchgangslöcher gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 13 stellt frei abstehende Schnappverbindungen, die in einer Doppelanzeige-Kunststofflinse enthalten sind, dar gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 14 zeigt schematische Darstellungen von Führungsansätzen, die auf der hinteren Fläche der Trägereinfassung enthalten sind und eine Anordnungsausrichtung mit einer hinteren Abdeckung bieten, gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Digitales Doppelanzeigecluster
    10
    Kunststofflinse
    21, 22
    Superverzögerungsfilm
    31
    Erste Anzeige
    32
    Zweite Anzeige
    40
    Trägereinfassung
    51, 52
    LCD-Halter
    60
    Hintere Abdeckung
    71, 72
    Leiterplatte
    91
    Berührungsfilm
    92
    Doppelseitiges Klebeband
    120
    Gebogener Bereich
    130
    Abgerundete Ecke
    132
    Rückfläche
    140
    Steck-Schnappverbindung
    312
    Seitenfläche
    410
    Wabenstruktur
    420
    Aufnahme-Schnappverbindung
    430
    Durchgangsloch
    440
    LCD-Sitz
    442
    LCD-Sitz-Innenwand
    450
    Führungsansatz
    610
    Führungsloch
    710
    Hochglanzfilm
    720, 730
    Form
    740
    Bewegbarer Formenabschnitt
    810
    Optisch durchsichtiges Harz
    820
    Spalt
    910
    Schraube
    920
    Düse
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Die vorliegende Offenbarung stellt bei einigen Ausführungsformen ein digitales Doppelanzeigecluster, bei dem eine Glaslinse durch eine Kunststofflinse ersetzt ist, zur Verwendung als dreidimensional konturierte Vorderseitenlinse des digitalen Clusters bereit, wodurch die Herstellkosten verringert werden, eine ausreichende Haltbarkeit und optische Leistung, die für ein digitales Cluster für ein Fahrzeug erforderlich sind, schafft und ein Aufskalieren bis zu einem digitalen Großbildschirmcluster vereinfacht.
  • Einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung werden nachstehend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszeichen vorzugsweise gleiche Elemente, obwohl die Elemente in unterschiedlichen Zeichnungen gezeigt sind. Ferner entfällt in der folgenden Beschreibung einiger Ausführungsformen der Klarheit und Kürze halber eine detaillierte Beschreibung von hierin enthaltenen bekannten Funktionen und Konfigurationen.
  • Des Weiteren werden verschiedene Bezeichnungen, wie erste(r, s), zweite(r, s), (A), (B) etc. allein zum Zweck der Unterscheidung einer Komponente von anderen verwendet, jedoch nicht zum Implizieren oder Nahelegen der Substanzen, der Reihenfolge oder Sequenz der Komponenten verwendet. In dieser Patentschrift bedeutet durchgängig dann, wenn ein Teil eine Komponente „aufweist“ oder „umfasst“, dass das Teil ferner andere Komponenten aufweist und diese nicht ausschließt, sofern es keine ausdrückliche gegenteilige Beschreibung gibt. Die Ausdrücke, wie z.B. „Einheit“, „Modul“ und dergleichen beziehen sich auf Einheiten zum Verarbeiten mindestens einer Funktion oder Operation, die durch Hardware, Software oder eine Kombination daraus implementiert werden kann.
  • 1 zeigt schematische Darstellungen eines digitalen Doppelanzeigeclusters, das eine Kunststofflinse mit einer Vielzahl von Krümmung hat, gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
  • In 1 ist bei (a) ein digitales Cluster 1 gemäß mindestens einer Ausführungsform dargestellt, das eine Doppelanzeige aufweist und an der Stelle eines Clusters und einer Mitte des Armaturenbretts vor einem Fahrer angeordnet ist.
  • Bei der dargestellten Ausführungsform ist eine erste Anzeige 31 an der Stelle des Clusters angeordnet zum Anzeigen von Fahrzeugbasiszuständen und ist eine zweite Anzeige 32 in der Mitte des Armaturenbrett angeordnet zum Anzeigen verschiedener nützlicher Informationen, wie z.B. Navigationsdaten. Eine Kunststofflinse 10 mit einer Vielzahl von Krümmungen ist auf der äußersten Fläche, die den Fahrer zugewandt ist, das heißt vor dem digitalen Doppelanzeigecluster 1, angeordnet.
  • Normalerweise sind die erste und die zweite Anzeige 31 und 32 derart angeordnet, dass sie dem Fahrer zugewandt sind. 1 zeigt bei (a), dass die rechte Seite des digitalen Clusters 1 relativ zu der ersten Anzeige 31 geringfügig stärker in Richtung des Fahrers gekrümmt ist, so dass sich die zweite Anzeige 32, die sich auf der rechten Seite befindet, vom Blickwinkel des Fahrers aus dem Fahrer zugewandt ist. Ein gebogener Abschnitt 120 ist derart ausgebildet, dass er einen relativ kleinen Krümmungsradius, angegeben mit R600, zwischen der ersten und der zweiten Anzeige 31, 32 hat, so dass die zweite Anzeige 32 dem Fahrer zugewandt ist. Die Kunststofflinse 10 ist derart ausgebildet, dass sie mit einem großen Krümmungsradius (z.B. R9000 oder R12000) sanft gebogen ist, während ein angemessener Krümmungsradius in der vertikalen Richtung des digitalen Clusters 1 verwendet wird, um eine konkave Linse zu bilden. Auf diese Weise kann die Kunststofflinse 10 derart ausgebildet sein, dass sie eine Ausgestaltung mit einer Vielzahl von Krümmungen auf der Vorderfläche hat, wodurch Licht, das auf den vorderen Teil der Linse einfällt und in Richtung des Fahrers reflektiert wird, minimiert wird.
  • Die Kunststofflinse 10 kann auf einfache Art und Weise spritzgegossen werden. Wie in 1 bei (b) gezeigt, kann die Kunststofflinse 10 mit Vorderseitenrändern versehen sein, die derart geformt sind, dass sie eine abgerundete Ecke 130 aufweisen. Bei der dargestellten Ausführungsform wird zum Beispiel ein Radius R2,5 verwendet, und wo erforderlich kann ein Radiuswert innerhalb des Bereichs von Radien von R2 bis R3 vorgesehen sein, es gibt jedoch keine Beschränkung darauf. Die abgerundete Ecke 130 kann dazu beitragen, dass verhindert wird, dass das digitale Cluster 1 leicht aufgrund eines bei einer Fahrzeugkollision aufgebrachten Stoßes beschädigt wird. Eine Glaslinse würde eine signifikante Erhöhung der Bearbeitungskosten zum Implementieren der abgerundeten Ecken 130 mit sich bringen, wohingegen bei der Kunststofflinse 10 dieselben bei beträchtlich niedrigeren Kosten implementiert werden können.
  • Des Weiteren kann bei mindestens einer Ausführungsform ein einstückig ausgebildetes Element zum Zusammenbauen vorgesehen sein, das von Seiten der Kunststofflinse 10 nach hinten vorsteht. Zum Beispiel zeigt 1 bei (b) ein frei abstehendes Steck-Schnappverbindungsteil 140, das einstückig auf der Seite der Kunststofflinse 10 ausgebildet ist. Diese Schnappverbindungsteile, die an einer Vielzahl von Stellen entlang der Seitenränder der Kunststofflinse 10 ausgebildet sind, können zum leichten Zusammenbauen mit Halterungselementen verwendet werden, die derart ausgebildet sind, dass sie mit der Kunststofflinse 10 ineinandergreifen und dadurch die Gesamtstruktur des digitalen Doppelanzeigeclusters 1 halten.
  • 2 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines digitalen Doppelanzeigeclusters gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
  • Wie in 2 gezeigt, weist das digitale Doppelanzeigecluster 1 gemäß mindestens einer Ausführungsform eine Kunststofflinse 10, Superverzögerungsfilme 21, 22, einen Berührungsfilm 91, LCDs in Form der ersten und der zweiten Anzeige 31, 32, ein doppelseitige Klebeband 92, eine Trägereinfassung 40, LCD-Halter 51, 52, Leiterplatten 71, 72 und eine hintere Abdeckung 60 auf. Die dargestellte Ausführungsform zeigt beispielhaft, dass der Berührungsfilm 91 nur auf der zweiten LCD 32 angeordnet ist, die in der Mitte des Armaturenbretts installiert ist.
  • Die Kunststofflinse 10 kann eine Rückfläche 132 haben, an der die Anzeige angebracht ist, und die Anbringabschnitte derselben können flach oder derart geformt sein, dass sie eine einzelne Krümmung in einer Richtung hat. Wenn die Rückfläche 132 teilweise derart geformt ist, dass sie eine einzelne Krümmung in einer Richtung hat, kann die dafür verwendete LCD eine flexible Anzeige sein.
  • 3 stellt einen Insert-Mold-Labeling- (IML) Prozess zum Formen einer Doppelanzeige-Kunststofflinse dar gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
  • Wie in 3 gezeigt, wird die Kunststofflinse 10 gemäß mindestens einer Ausführungsform mittels eines Insert-Mold-Labeling-Verfahrens geformt, das das Durchführen eines Vorformungsschritts auf einem Hochglanzfilm 710 in die Gestalt einer Linse, um Glas nahekommende optische Eigenschaften zu schaffen, das Einsetzen des linsenförmigen Hochglanzfilms 710 in Formen 720 und 730 und das Durchführen von Spritzgießen nach den Einspritzen von Kunststoff auf der Rückseite des Films 710 in die Formen zum Produzieren der Kunststofflinse 10 umfasst. Auf diese Weise kann ein mit einer harten Beschichtung versehenes Filmmaterial verwendet werden und kann ein beträchtliches Maß an Abriebfestigkeit sichergestellt werden. Des Weiteren kann bei diesem Formungsprozess dieselben Kunststofflinsenform 720, 730 mit ausgewechselten Filmmaterialien verwendet werden, wodurch eine Kleinserienfertigung ermöglicht wird, so dass vorteilhafterweise mehrere Typen von Kunststofflinsen in kleinen Mengen produziert werden.
  • Bei dem Insert-Mold-Labeling-Formen erhält die daraus resultierende Kunststofflinse 10 gemäß mindestens einer Ausführungsform eine Vorderfläche, die durch vorheriges Drucken oder Musterausbilden auf dem Hochglanzfilm 710 mit einem Teilmuster versehen ist. Zum Beispiel kann die Kunststofflinse 10 derart bearbeitet werden, dass sie transparent ist und eine ausgezeichnete Lichtdurchlässigkeit in einem Bereich aufweist, in dem die LCD angeordnet ist, während sie in anderen Regionen undurchsichtig oder durchscheinend ist.
  • 4 stellt einen Injection-Compression-Molding- (ICM) Prozess zum Formen einer Doppelanzeige-Kunststofflinse dar gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
  • In 4 bewegt sich vor dem Aushärten des eingespritzten Kunststoffmaterials in Formen ein bewegbarer Formenabschnitt 740, der zumindest ein Abschnitt der Formen ist, zwecks Druckbeaufschlagung des Kunststoffmaterials, wodurch die Restspannung des Einspritzprodukts, die während des Einspritz- und Aushärteprozesses auftreten kann, minimiert wird. Bei dieser Ausführungsform wird das Injection-Compression-Molding zusammen mit dem Insert-Mold-Labeling durchgeführt. Entsprechend kann die Dichte der Kunststofflinse 10 nach dem Formen über den gesamten Körper gleichförmiger gehalten werden und kann eine Restspannung aufgrund einer Veränderung der Kühlrate aufgrund der Linsenausgestaltung und Formenstruktur minimiert werden.
  • Beim Spritzgießprozess erfährt das Material nach dem Einfüllen in die Form typischerweise Volumenänderungen in Abhängigkeit von Druck, spezifischem Volumen und Temperatur, bis es vollständig ausgehärtet ist. Je nach Grad des Aushärtens und Kühlens können Interferenzen mit den Formen bewirken, dass das Material eine Restspannung aufweist. Insbesondere da das Material im flüssigen Zustand einen Wärmedehnungskoeffizienten hat, der zweimal so hoch ist wie derjenige des Materials im festen Zustand, ist es wünschenswert, das Material im flüssigen Zustand mit einem ausreichenden Druck zu beaufschlagen und eine Verformung aufgrund eines Temperaturgradienten zu minimieren. Im flüssigen Zustand des Materials wird der Druck, der durch die Bewegung des bewegbaren Formenabschnitts 740 in der Form hervorgerufen wird, gleichförmig auf das Material in der Form aufgebracht, wodurch Schrumpfen und Restspannung des Materials minimiert werden können.
  • Im Vergleich zu der amorphen Glaslinse ist die Kunststofflinse 10 anfällig für verschlechterte optische Eigenschaften selbst bei einem kleinen Unterschied bei der Dichte oder inneren Belastung, so dass es bevorzugt wird, derart zu formen, dass keine Restspannung in dem finalen Formungsprodukt verbleibt.
  • Des Weiteren ist bei dieser Ausführungsform die Dicke der Kunststofflinse 10 vorzugsweist derart ausgelegt, dass sie als Ganzes gleichförmig ist. Ferner können beim Injection-Compression-Molding Kühlen und Aushärten in separaten Schritten erfolgen. Insbesondere wird, während die Form für eine bestimmte Zeit auf einer gleichmäßigen hohen Temperatur gehalten wird, das im flüssigen Zustand befindliche Material zur Verfestigung des Materials mit Druck beaufschlagt. Durch ausschließliches Vorsehen, dass das Aushärten des Material beendet ist, bevor das Formteil anschließend durch Absenken der Temperatur gekühlt wird, kann eine Restspannung in dem Teil minimiert werden und können die erforderlichen Eigenschaften desselben als optisches Teil sichergestellt werden.
  • 5 stellt eine quergeschnittene Konfiguration einer Doppelanzeige-Kunststofflinse dar gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
  • Bei der Kunststofflinse 10 wird bei Beendigung des Formens deren Vorderfläche einer Vakuumabscheidung unterzogen, um eine Antireflexions-(AR) Beschichtungsschicht und eine Antifingerabdruck- (AF) Beschichtungsschicht auszubilden. Die AR-Beschichtungsschicht kann derart ausgebildet sein, dass sie die Lichtdurchlässigkeit der Kunststofflinse 10 sicherstellt und das Reflexionsvermögen verbessert (z.B. kleiner als 1,5 %). Die AR-Beschichtungsschicht kann eine Struktur haben, die aus einer Vielzahl von gestapelten Medien mit unterschiedlichen Dichten gebildet ist, wobei einfallendes Licht an der Grenzfläche jedes Mediums reflektiert wird und die reflektierten Lichtstrahlen mit unterschiedlichen Phasen überlappt, um einander aufzuheben, wodurch die finale Menge an reflektiertem Licht verringert wird. Bei dieser Ausführungsform verhindert die AF-Beschichtungsschicht eine Verschmutzung der Oberfläche der Kunststofflinse 10, die in der Mitte des Armaturenbretts angeordnet ist, wo der Berührungsfilm 91 aufgebracht ist, so dass die Sicht nicht beeinträchtigt wird.
  • 6 stellt einen Prozess zum Anbringen von Superverzögerungsfilmen (SRFs) an einer Rückfläche einer Doppelanzeige-Kunststofflinse dar gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
  • Auf der Vorderseite der LCDs 31 und 32 wird polarisiertes Licht in komplexer Form gebildet und verwendet, um eine klare Sicht und einen Blickwinkel zu verbessern. Wenn der Fahrer eine Sonnenbrille mit einer Polarisationsfunktion trägt und auf die LCDs 31 und 32 schaut, kann das auf den LCDs 31 und 32 angezeigte Bild aufgrund komplexer Polarisationsbedingungen als regenbogenförmiger Klecks erscheinen. Bei der Kunststofflinse 10 kann eine innere Belastung zu einer Phasendifferenz oder -verzögerung des durchgelassenen Lichts beitragen, was zu einer Doppelbrechung führt, und dadurch kann eine solche Verzerrung stärker ausgeprägt sein. Bei dieser Ausführungsform werden zur Vermeidung dieses Phänomens die Superverzögerungsfilme 21 und 22 zwischen der Rückfläche 132 der Kunststofflinse 10 und den LCDs 31, 32 angeordnet.
  • Die Superverzögerungsfilme 21 und 22 sind durch direktes Verbonden mit der Rückfläche 132 der Kunststofflinse 10 unter Verwendung eines optisch durchsichtigen Klebers (OCA) verbondet. Auf diese Weise können die Kunststofflinse 10 und die Superverzögerungsfilme 21, 22 als unitäres optisches Element fungieren.
  • Im Vergleich zu einem bekannten Verzögerungsfilm mit einem Verzögerungs- (retardation - Re) Level auf gleicher Ebene von 500 nm bis 1.000 nm können die Superverzögerungsfilme 21, 22 die Verzögerung auf gleicher Ebene aufweisen, die in einem Bereich zwischen 8.000 nm und 11.000 nm liegt. Diese Verzögerung (Re) auf gleicher Ebene ist ein Wert, der in der nachstehenden Gleichung 1 definiert ist, bei der die Dicke des Films als d, der Brechungsindex nx in Richtung der kleinen Achse in der gleichen Ebene und der Brechungsindex in Richtung der großen Achse in der gleichen Ebene als ny definiert sind. Re = ( nx − ny ) ∗ d
    Figure DE102020127024B4_0001
  • 7 stellt einen Prozess zum Verbonden von Flüssigkristallanzeigen (LCDs) mit Superverzögerungsfilmen dar gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
  • Die LCDs 31, 32 sind mittels eines optisch durchsichtigen Harzes (OCR) mit den Rückflächen der Superverzögerungsfilme 21, 22 verbondet, um zu ermöglichen, dass die Kunststofflinse 10 als unitäres optisches Element bis zu den LCDs 31, 32 fungiert, und um eine Reflexion an der Verbondungsfläche zu minimieren. Die LCDs 31, 32 und die Superverzögerungsfilme 21, 22 können durch Aufbringen des OCR auf die Rückseite der Superverzögerungsfilme 21, 22 oder die Vorderseite der LCDs 31, 32, Anbringen der LCDs 31, 32 an der Rückseite der Superverzögerungsfilme 21, 22 und Aushärten des OCR nach dem Entfernen von Luftblasen, die in diesem vorhanden sein können, miteinander verbondet werden.
  • Bei mindestens einer Ausführungsform kann der Berührungsfilm 91 ferner auf der Vorderseite der zweiten LCD 32 vorgesehen sein, die in der Mitte des Armaturenbretts angeordnet ist, und er ist mit der Rückfläche 132 der Kunststofflinse 10 verbondet ist, um eine Berührungseingabe eines Benutzers zu empfangen.
  • 8 stellt einen Prozess zum Zusammenbauen einer Doppelanzeige-Kunststofflinse und einer Trägereinfassung dar gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
  • Die Kunststofflinse 10, die bei dem optischen System verwendet wird, ist zum Ausbilden derselben mit einer größeren Dicke als der der Glaslinse nachteilig. Zwischen dem flüssigen und dem festen Zustand zeigt das Kunststoffmaterial eine große Differenz bei den Wärmedehnungs- und Wärmeübertragungscharakteristiken, und es ist anfällig für ein Fehlformen am Ende aufgrund einer ungleichmäßigen Dicke der Auslegungsausgestaltung der Kunststofflinse 10 und somit ungleichmäßiger Kühlraten in der Form. Daher wird aus optischer Sicht bevorzugt, die Kunststofflinse 10 gemäß der vorliegenden Offenbarung dünn auszuführen, wodurch die Steifigkeit im Vergleich zu der Glaslinse beeinträchtig wird.
  • 9 stellt eine Computersimulation einer Verformung nach dem Formen einer Kunststofflinse mit einer Vielzahl von Krümmungen dar.
  • 9 zeigt ein Ergebnis der Computersimulation der Verformung des Formartikels, der Kunststofflinse 10 in diesem Fall, nach dem Einspritzen, die eine große Linse mit einer vergleichbar kleinen Dicke ist, wodurch eine beträchtliche Verformung geschätzt wird.
  • 10 stellt eine Trägereinfassung mit einer verstärkten Biegesteifigkeit, bei der die Rückfläche eine Wabenstruktur aufweist, dar gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
  • Die Trägereinfassung 40 gemäß dieser Ausführungsform ist derart ausgebildet, dass sie eine hohe strukturelle Steifigkeit hat und mit der Kunststofflinse 10 kombiniert ist, um die Auslegungsausgestaltung derselben aufrechtzuerhalten. Wie in 10 gezeigt, bildet mit Ausnahme der LCD-Sitze 440, die in der Trägereinfassung 40 in Form von vorderen Taschen zum Aufnehmen der LCDs 31, 32 vorgesehen sind, der hintere Bereich der Trägereinfassung 40 eine Wabenstruktur 410 als Mittel zur Gewichtsverringerung, während der Trägereinfassung 40 die ausreichend hohe Biegesteifigkeit verliehen wird.
  • Gemäß 8 ist zwischen der Vorderfläche der Trägereinfassung 40 und der Kunststofflinse 10 das doppelseitige Klebeband 92 platziert, das die zwei Seiten in einem anderen Bereich als demjenigen, in dem die LCDs 31, 32 angeordnet sind, verbindet. Ferner kann eine Vielzahl von Steck-Schnappverbindungsteilen 140 und Aufnahme-Schnappverbindungsteilen 420 in dem Rand der Kunststofflinse 10 und dem Rand der Trägereinfassung 40 an Positionen, die einander entsprechen, enthalten sein. Der Rand der Trägereinfassung 40 kann mechanisch mit dem Rand der Kunststofflinse 10 verbunden sein, um die Ausgestaltung der Kunststofflinse 10 zuverlässig aufrechtzuerhalten.
  • 11 stellt ein Mura-Problem dar, das generell auftreten kann, wenn eine LCD mechanisch an eine Trägereinfassung angebaut ist.
  • Wie in 11 bei (a) gezeigt, bezieht sich ein Mura-Problem auf ein Phänomen, bei dem ein Randabschnitt des LCD-Bildschirms weiß erscheint, und es kann durch einen Defekt der LCD selbst sowie durch mechanische Belastung, Vibration, Stoßkraft, Biegen etc., die auf die Tafeln der LCDs 31, 32 aufgebracht werden, hervorgerufen werden. Durch das Verwenden eines Befestigungsmittels, wie einer Schraube 910, wie in 11 bei (b) gezeigt, zum mechanischen Befestigen der Tafeln der LCDs 31 und 32 wird eine externe Kraft eingetragen, die wie oben beschrieben wirkt und ein Mura-Problem hervorruft.
  • Zum Verhindern des Mura-Problems wird ein optisch durchsichtiges Harz zwischen der Rückseite der LCDs 31, 32 und der Trägereinfassung 40 teilweise aufgebracht und ausgehärtet, wodurch diese aneinander fixiert werden. Nach dem Aushärten hat das optisch durchsichtige Harz 810 eine gewisse Elastizität und kann Wärmedehnung und Vibration absorbieren.
  • 12 zeigt schematische Darstellungen von Durchgangslöchern in einer Trägereinfassung und einen Prozess zum Fixieren einer LCD und der Trägereinfassung durch Einspritzen eines optisch durchsichtigen Harzes (OCR) durch die Durchgangslöcher gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
  • Wie in 12 bei (a) gezeigt, weist die Trägereinfassung 40 Durchgangslöcher 430 an denjenigen Stellen auf, die vier Ecken jeder der zwei angeordneten LCDs 31, 32 entsprechen. Die Durchgangslöcher 430 sind angrenzend an die vier Ecken jedes der LCD-Sitze 440 ausgebildet, die zum Aufnehmen der LCDs 31, 32 in der Trägereinfassung 40 ausgebildet sind. Die Trägereinfassung 40 ist derart ausgebildet, dass dann, wenn sie mit der Kunststofflinse 10 zusammengebaut ist, bei den zum Aufnehmen der LCDs 31, 32 vorgesehenen LCD-Sitzen 440 derselben der untere Teil um Spalte 820 von den Rückflächen der LCDs 31, 32 beabstandet ist.
  • Wie in 12 bei (b) gezeigt, grenzen die Durchgangslöcher an die vier Ecken der LCS an und haben eine L-Form, obwohl auch andere Konfigurationen in Betracht gezogen werden.
  • Wie in 12 bei (c) gezeigt, wird nach dem Zusammenbauen der Trägereinfassung 40 und der Kunststofflinse 10 das optisch durchsichtige Harz unter Verwendung einer Düse 920 durch die LCD-Sitze 440 an den Durchgangslöchern 430 eingespritzt. Die Spalte 820 zwischen dem unteren Teil der LCD-Sitze 440 und den Rückflächen der LCDs 31, 32 können unter Berücksichtigung der Viskosität des optisch durchsichtigen Harzes gewählt werden. Mit anderen Worten kann das optisch durchsichtige Harz derart gewählt werden, dass es eine solche Viskosität hat, dass verhindert wird, dass das optisch durchsichtige Harz 810 während der Harzverarbeitungszeit vor dem Aushärten weiter fließt und dabei den Spalt 820 füllt, sobald es den Raum zwischen Seitenflächen 312 der LCDs 31, 32 und Innenwänden 442 der LCD-Sitze 440 gefüllt hat. 12 (d) ist eine Querschnittansicht des optisch durchsichtigen Harzes 810, das auf diese Weise eingefüllt und ausgehärtet ist.
  • 13 stellt frei abstehende Schnappverbindungen, die in einer Doppelanzeige-Kunststofflinse enthalten sind, dar gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
  • Wie in 8 und 13 gezeigt, sind die Kunststofflinse 10 und die Trägereinfassung 40 mit dem doppelseitigen Klebeband 92 und den frei abstehenden Schnappverbindungsteilen 140 und 420 an ihren Randabschnitten verbunden.
  • Die Kunststofflinse 10 weist eine Vielzahl von Steck-Schnappverbindungsteilen 140 auf, die entlang ihres Umfangs nach hinten vorstehen. Die Trägereinfassung 40 ist mit einer Vielzahl von Aufnahme-Schnappverbindungsteilen 420 an Positionen ausgebildet, die der Vielzahl von Steck-Schnappverbindungsteilen 140 entsprechen. Die Steck- und Aufnahme-Schnappverbindungsteile 140 und 420 können austauschbar angeordnet sein.
  • 14 zeigt schematische Darstellungen von Führungsansätzen, die auf der hinteren Fläche der Trägereinfassung enthalten sind und eine Anordnungsausrichtung mit einer hinteren Abdeckung bieten, gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
  • Die Trägereinfassung 40 kann ferner eine Vielzahl von Führungsansätzen 450 auf ihrer Rückseite aufweisen. Die Führungsansätze 450 können derart ausgebildet sein, dass sie mit einer Vielzahl von Führungslöchern 610, die in der hinteren Abdeckung 60 vorgesehen sind, zusammenwirken, um den Zusammenbau und die Ausrichtung der Trägereinfassung 40 mit der hinteren Abdeckung 60 zu vereinfachen.
  • Mit den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann leicht eine große dreidimensional ausgebildete Linse unter Verwendung einer Kunststofflinse als Linse auf der Vorderseite der LCDs bereitgestellt werden, und die Linse kann einstückig mit den frei abstehenden Schnappverbindungen zum Fixieren an dem digitalen Clusterkörper ausgebildet sein, was zu stark reduzierten Herstellkosten führt.
  • Des Weiteren werden durch Durchführen des Insert-Mold-Labeling-Formens, so dass ein vorgeformter Hochglanzfilm auf der Vorderseite der Linse angeordnet ist, und Durchführen des Compression-Molding während des Einspritzens ausgezeichnete optische Eigenschaften geschaffen. Eine Antireflexions- (AR) und eine Antifingerabdruck- (AF) Beschichtungsschicht sind durch Abscheiden im Vakuum auf der Vorderfläche der Linse ausgebildet, wodurch die Reflexion von Streulicht verringert werden kann. Ein Superverzögerungsfilm (SRF) ist zum Verringern der Doppelbrechung aufgrund von innerer Belastung des eingespritzten Kunststoffs oder anderen Ursachen zwischen der Rückfläche der Linse und den LCDs angeordnet.
  • Ferner wird die Kunststofflinse rückseitig von einer Trägereinfassung mit einer hohen Steifigkeit gehalten, die eine Wabenstruktur aufweist, um eine Verformung aufgrund von Restspannung während des und/oder nach dem Einspritzen zu verhindern. Des Weiteren fixiert das optisch durchsichtige Harz (OCR), das durch die Trägereinfassung hindurch eingefüllt wird, die Rück- und Seitenflächen der vier Ecken jeder LCD, wodurch eine Belastungserzeugung aufgrund von Temperaturänderungen und Vibrationen in der Fahrzeugumgebung unterdrückt werden kann, wodurch das Auftreten von Lichtlecks und des Mura-Problems verhindert wird.
  • Obwohl Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung zu Erläuterungszwecken beschrieben worden sind, erkennen Fachleute auf dem Sachgebiet, dass verschiedene Modifikationen, Hinzufügungen und Ersetzungen möglich sind, ohne dass von der Idee und vom Umfang der beanspruchten Erfindung abgewichen wird. Daher sind der Kürze und Klarheit halber Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung beschrieben worden. Der Umfang der technischen Idee der vorliegenden Ausführungsformen ist nicht durch diese Darstellungen eingeschränkt. Entsprechend erkennt ein Durchschnittsfachmann, dass der Umfang der beanspruchten Erfindung nicht durch die oben explizit beschriebenen Ausführungsformen eingeschränkt wird, sondern durch die Ansprüche und deren Äquivalente definiert ist.

Claims (9)

  1. Digitales Doppelanzeigecluster (1) zur Verwendung bei einem Fahrzeug, aufweisend: eine Kunststofflinse (10) mit einer Vielzahl von Krümmungen; Superverzögerungsfilme (21,22), die mittels eines optisch durchsichtigen Klebers an einer Vielzahl von Positionen auf einer Rückfläche (132) der Kunststofflinse (10) angebracht sind; eine Vielzahl von Flüssigkristallanzeigen, die jeweils unter Verwendung eines optisch durchsichtigen Harzes an Rückseiten der Superverzögerungsfilme (21,22) angebracht sind; eine Trägereinfassung (40), die derart ausgebildet ist, dass sie an einer Rückseite der Kunststofflinse (10) angebaut ist, um die Vielzahl von Flüssigkristallanzeigen eng zu halten und zu verhindern, dass die Kunststofflinse (10) verformt wird; eine hintere Abdeckung (60), die an einer Rückseite der Trägereinfassung (40) angebaut ist; und mindestens eine gedruckte Leiterplatte (71,72), die zwischen der Trägereinfassung (40) und der hinteren Abdeckung (60) angeordnet ist, wobei die Kunststofflinse (10) einen Hochglanzfilm (710) aufweist, der derart vorgeformt ist, dass er sich der Kunststofflinse (10) anpasst, und mittels eines Insert-Mold-Labeling- Prozesses ausgebildet ist; und die Trägereinfassung (40) eine Vielzahl von Durchgangslöchern (430) an Positionen, die Ecken jeder Flüssigkristallanzeige entsprechen, aufweist, um zu ermöglichen, dass ein optisch durchsichtiges Harz eingespritzt wird und in die Trägereinfassung (40) läuft und dadurch Ränder jeder der Vielzahl von Flüssigkristallanzeigen an der Trägereinfassung (40) fixiert.
  2. Digitales Doppelanzeigecluster nach Anspruch 1, bei dem die Kunststofflinse (10) mit durch das Einspritzen hervorgerufenen Restspannungen hergestellt wird, die durch Anwendung eines Insert-Mold-Labeling-Formens zusammen mit einer Druckbeaufschlagung minimiert werden, während ein Injection-Compression-Molding durchgeführt wird.
  3. Digitales Doppelanzeigecluster nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Kunststofflinse (10) eine Vorderfläche mit einer Antireflexions- Beschichtungsschicht und einer Antifingerabdruck- Beschichtungsschicht hat, die durch Abscheiden in einem Vakuum ausgebildet werden.
  4. Digitales Doppelanzeigecluster nach Anspruch 1, das ferner aufweist; einen Berührungsfilm (91) zwischen einer Vorderfläche mindestens einer der Flüssigkristallanzeigen und mindestens einem der Superverzögerungsfilme (21,22), der mindestens einer der Flüssigkristallanzeigen entspricht.
  5. Digitales Doppelanzeigecluster nach Anspruch 1, bei dem die Trägereinfassung (40) eine Rückfläche hat, die zumindest teilweise mit einer Wabenstruktur (410) ausgebildet ist, um der Trägereinfassung (40) eine Biegefestigkeit zu verleihen.
  6. Digitales Doppelanzeigecluster nach Anspruch 1, bei dem vordere Ränder der Kunststofflinse (10) derart ausgebildet sind, dass sie abgerundete Ecken (130) mit einem Radius von 2 mm bis 3 mm haben.
  7. Digitales Doppelanzeigecluster nach Anspruch 1, bei dem die Kunststofflinse (10) eine Vielzahl von frei abstehenden Steck-Schnappverbindungsteilen (140) aufweist, die entlang des Umfangs der Kunststofflinse (10) nach hinten vorstehen, und die Trägereinfassung (40) eine Vielzahl von frei abstehenden Aufnahme-Schnappverbindungsteilen (420) an Positionen aufweist, die der Vielzahl von frei abstehenden Steck-Schnappverbindungsteilen (140) entsprechen, so dass die frei abstehenden Steck-Schnappverbindungsteile (140) mit den frei abstehenden Aufnahme-Schnappverbindungsteilen (420) zusammengreifen, um die Kunststofflinse (10) mit der Trägereinfassung (40) zu verbinden.
  8. Digitales Doppelanzeigecluster nach Anspruch 7, das ferner aufweist: ein doppelseitiges Klebeband (92), das zumindest an einem Abschnitt der Rückfläche (132) der Kunststofflinse (10) angebracht ist, um die Kunststofflinse (10) mit der Trägereinfassung (40) zu verbinden.
  9. Digitales Doppelanzeigecluster nach Anspruch 1, bei dem die Trägereinfassung (10) eine Rückfläche hat, die ferner eine Vielzahl von Führungsansätzen (450) aufweist, und die hintere Abdeckung (60) eine Vielzahl von Führungslöchern (610) aufweist, die den Führungsansätzen (450) entsprechen, so dass die Führungsansätze (450) mit den Führungslöchern (610) ineinandergreifen, um die Trägereinfassung (40) mit der hinteren Abdeckung (60) zu verbinden und auszurichten.
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