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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Anzeigeelement mit Verschwindetechnik sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Anzeigeelements.
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Nicht-selbstleuchtende transmissive Anzeigeelemente, wie z.B. LCDs (LCD: Liquid Crystal Display; Flüssigkristallanzeige), benötigen zur Bilddarstellung eine Hintergrundbeleuchtung. Die Aufgabe der Hintergrundbeleuchtung (englisch: Backlight) ist es dabei, das Anzeigeelement so gleichförmig wie möglich über die gesamte aktive Fläche zu beleuchten, um eine möglichst homogene Anzeige bis in den Randbereich zu erzeugen. Eine maximal helle Anzeige wird dabei erreicht, indem die Ausrichtung einer Flüssigkristallschicht des Anzeigeelements in Kombination mit der Ausrichtung von Polfiltern eine maximale Transmission zulässt. Ein dunkler oder schwarzer Anzeigeinhalt, z.B. im Randbereich, wird dabei durch eine minimale Transmission erreicht, die hier aber im Gegensatz zu selbstleuchtenden Anzeigen immer größer Null ist.
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Im Automobilbereich, aber auch bei Haushaltsgeräten und in anderen Anwendungsbereichen, ist der Trend zu beobachten, dass Bedien- oder Anzeigefunktionen im ausgeschalteten Zustand möglichst unsichtbar sein sollen, um ein reduziertes Design mit glatten, großzügigen Flächen zu erzielen. Technische Elemente sollen nur dann sichtbar sein, wenn sie benötigt werden. Bekannt sind derartige Verschwindetechniken beispielsweise unter den Bezeichnungen „Shytech“ oder „Camouflage“.
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Zur Realisierung einer Verschwindetechnik kann beispielsweise ein Anzeigepaneel hinter einer Designoberfläche angeordnet werden. Für diese Anwendung geeignete transmissive, dekorative Oberflächen können insbesondere in Kunststoff- oder Glastechnologie hergestellt werden. Dabei wird die Dekoration mittels Drucktechnologie auf die Oberfläche einer Abdeckscheibe oder alternativ auf eine separate Folienoberfläche aufgebracht. Die Dekoration kann beispielsweise als transmissiver Druck oder in Form einer Lochmaske aufgebracht werden.
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In diesem Zusammenhang beschreibt
US 2021/0178733 A1 eine Anzeigevorrichtung mit einer dekorativen Folie. Die dekorative Folie umfasst einen Bildmusterbereich und eine Vielzahl von durchlässigen Bereichen, in denen kein Bildmuster ausgebildet ist. Die durchlässigen Bereiche können Löcher in der dekorativen Folie sein. Alternativ können sie aus einem transparenten Kunstharz gebildet sein.
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Allerdings besteht zunehmend ein Bedarf daran, die Verschwindetechnik auch mit authentischen Materialien, wie z.B. Echtholz, Echtmetall oder auch Echtstein, über dem Anzeigepaneel zu realisieren.
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Echte Materialen, die technologiebedingt nicht bedruckt sind, sind größtenteils opak bzw. besitzen eine sehr geringe Transmission. Dies spricht gegen eine effiziente Implementierung in einem Produkt.
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Natürlich kann eine Hinterleuchtung derart ausgelegt werden, dass auch mit einer Echtmaterialoberfläche mit einer Transmission von z.B. <5% noch eine visuelle Leuchtdichte von 800 cd/m2 erreicht werden kann. Dies ist aber weder wirtschaftlich noch effizient und erzeugt eine sehr hohe Verlustleistung.
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Aktuelle Technologiekonzepte für die Verschwindetechnik benötigen ein LCD mit einer effizienten Hinterleuchtung, um eine Systemleuchtdichte von z.B. >1000cd/m2 zu erreichen. LCDs mit Hinterleuchtung haben ein gewisse Dicke und benötigen auch eine größere Kühlung. Es können daher keine besonders dünnen Produkte realisiert werden. OLED-Displays (OLED: Organic Light Emitting Diode; Organische Leuchtdiode) sind derzeit noch nicht hell genug, um Produkte mit Verschwindetechnik zu beleuchten.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Anzeigeelement mit Verschwindetechnik bereitzustellen, das eine Dekoration aus einem Echtmaterial nutzt.
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Diese Aufgabe wird durch ein Anzeigeelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren gemäß Anspruch 9 zur Herstellung eines Anzeigeelements gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung weist ein Anzeigeelement auf:
- - ein Anzeigepaneel;
- - ein auf dem Anzeigepaneel angeordnetes dekoratives Element aus einem Echtmaterial;
wobei das dekorative Element eine Vielzahl von Bohrungen aufweist.
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Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird die Transmission eines dekorativen Elements aus einem Echtmaterial gezielte durch eine Perforation der Oberfläche erhöht. Dies kann beispielsweise durch eine Bearbeitung mittels eines Lasers erfolgen. Vorzugsweise handelt es sich bei den Bohrungen um durchgehende Bohrungen, die das dekorative Element vollständig durchdringen. Alternativ können die Bohrungen aber auch als Sacklöcher ausgestaltet sein, sofern die unterhalb des Sacklochs verbleibende Materialstärke eine ausreichende Transmission für die gewünschte Anwendung aufweist. Durch die erfindungsgemäße Lösung werden Produkte mit Verschwindetechnik ermöglicht, die mit Echtmaterialoberflächen ausgestattet sind, wie z.B. Echtholz, Echtstein oder Echtmetall.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist eine Anordnung der Bohrungen im dekorativen Element zufällig oder an eine Anordnung von lichtemittierenden Elementen des Anzeigepaneels angepasst. Eine zufällige Perforation des dekorativen Elements hat den Vorteil, dass sich dieses für beliebigen Displays ohne das Risiko eines störenden Moire-Effektes anwenden lässt. Zudem ist keine besonders exakte Ausrichtung des dekorativen Elements in Bezug auf das Anzeigepaneel erforderlich. Eine an die Anordnung der lichtemittierenden Elemente angepasste Anordnung der Bohrungen, bei der die Bohrungen relativ zu den Pixeln bzw. den Displayöffnungen der Pixel ausgerichtet sind, hat demgegenüber den Vorteil einer optimalen Transmission. Dies führt zu einer Effizienzsteigerung und einer Reduktion der Leistungsaufnahme, wodurch die Komponententemperatur im Betrieb reduziert wird. Für eine korrekte Ausrichtung der Bohrungen relativ zum Pixelraster muss bei der Produktion eine exakte Ausrichtung des dekorativen Elements in Bezug auf das Anzeigepaneel innerhalb vorgegebener Toleranzen sichergestellt werden.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist eine Geometrie der Bohrungen an eine Eigenschaft der lichtemittierenden Elemente angepasst. Vorzugsweise sind die Bohrungen an die jeweiligen Pixelaperturen des Anzeigepaneels angepasst. Bei einem LCD-Paneel ist die Pixelapertur z.B. die maximal mögliche Öffnung des Lichtventils und eine Freiformfläche im Subpixel, die nach elektronischer Pixelsteuerung, elektrischer Leitungsführung und Schwarzdruck verbleibt. Bei einem OLED-Paneel ist die Pixelapertur herstellerabhängig z.B. rund, rechteckig oder rautenförmig. Zudem weisen die bei OLED-Paneelen verwendeten Farbmaterialien unterschiedliche Effizienzen auf. Farbort und Lebensdauer werden deshalb abgeglichen, indem die Subpixelgröße entsprechend der Effizienz des jeweiligen Farbmaterials ausgelegt wird. Daher können die Pixelgrößen bei OLED-Paneelen je nach Farbe der Pixel unterschiedlich sein. In der Regel sind die blauen Pixel am größten, da sie die geringste Effizienz haben. Die Geometrien der Bohrungen können an diese Umstände angepasst sein. Bei einem MicroLED-Paneel (LED: Light Emitting Diode; Leuchtdiode) sind die Bohrungen an die Chipgröße angepasst und es werden wesentlich kleinere Bohrungen verwendet, z.B. im Bereich von 10 µm×10 µm.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung sind die lichtemittierenden Elemente in die Bohrungen eingefügt. Beispielsweise können die erhabenen MicroLEDs eines MicroLED-Displays in die dafür vorgesehenen Bohrungen hineinragen, wodurch die Effizienz der Lichteinkopplung gesteigert wird.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung sind zumindest Lichtaustrittsöffnungen der lichtemittierenden Elemente mit dem dekorativen Element mittels eines lichtleitenden Materials verklebt. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass es im Betrieb nicht zu nachträglichen Fehlausrichtungen kommt. Zudem wird durch die Verklebung mittels eines lichtleitenden Materials die Effizienz der Lichteinkopplung gesteigert. Als lichtleitendes Material eignen sich beispielsweise Silikon, Polycarbonat (PC) oder Polymethylmethacrylat (PMMA).
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung sind mehrere Bohrungen vor einem lichtemittierenden Element angeordnet. Insbesondere bei größeren Pixeln besteht die Möglichkeit, jeweils mehrere Bohrungen vor den Pixeln anzuordnen. Auf diese Weise können die einzelnen Bohrungen auch im Falle größerer Pixel eine geringe Größe aufweisen, so dass sie nicht störend wahrnehmbar sind.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung sind die Bohrungen mit einem lichtleitenden Material gefüllt. Dies ermöglicht eine effiziente Lichtleitung und Lichtauskopplung und verhindert zudem, dass sich im Betrieb Schmutz in den Bohrungen sammelt. Die Verfüllung kann beispielsweise mit Silikon erfolgen. Auch eine Verfüllung mit PMMA oder PC ist möglich, z.B. mittels Spritzguss.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist eine Oberfläche des lichtleitenden Materials in einer Bohrung eine Linsenform auf. Zur Verbesserung der Auskopplung des Lichts an der Oberfläche des Echtmaterials ist es vorteilhaft, an den Oberflächen des lichtleitenden Materials in den Bohrungen jeweils eine Linsenform abzuformen bzw. umzusetzen.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist das Anzeigepaneel ein LCD-Paneel, ein OLED-Paneel oder ein MicroLED-Paneel. Durch die erfindungsgemäße Lösung werden insbesondere Anzeigeelemente mit Verschwindetechnik ermöglicht, die OLED-Displays oder MicroLED-Displays verwenden. Diese sind sehr kompakt realisierbar und erlauben es, besonders dünne Anzeigeelements mit Verschwindetechnik bereitzustellen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung hat ein Verfahren zum Herstellen eines Anzeigeelements die Schritte:
- - Einbringen einer Vielzahl von Bohrungen in ein dekoratives Element aus einem Echtmaterial;
- - Ausrichten des dekorativen Elements relativ zu einem Anzeigepaneel; und
- - Fixieren des dekorativen Elements in Bezug auf das Anzeigepaneel.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in das dekorative Element eine Perforation eingebracht, d.h. eine Vielzahl von Bohrungen. Dies kann z.B. unter Verwendung eines Lasers erfolgen, z.B. mittels Belichtung durch eine Maske. Vorzugsweise ist die Maske dabei an die exakten Pixelöffnungen entsprechend der Displaytechnologie des jeweiligen Anzeigepaneels angepasst. Es kann alternativ aber auch eine zufällige Perforation des dekorativen Elements realisiert werden. Optional können die Bohrungen mit einem lichtleitenden Material verfüllt werden. Das dekorative Element wird dann relativ zum Anzeigepaneel ausgerichtet und fixiert. Beispielsweise kann das dekorative Element mit dem Anzeigepaneel verklebt werden oder durch eine gemeinsame Halterung fixiert werden.
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Vorzugsweise wird ein erfindungsgemäßes Anzeigeelement zur Realisierung einer Anzeige mit Verschwindetechnik eingesetzt, beispielsweise in einem Fortbewegungsmittel oder in einem Haushaltsgerät. Bei dem Fortbewegungsmittel kann es sich beispielsweise um ein Kraftfahrzeug handeln, alternativ aber auch um ein Luftfahrzeug, ein Schienenfahrzeug oder ein Wasserfahrzeug.
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Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung und den angehängten Ansprüchen in Verbindung mit den Figuren ersichtlich.
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Figurenübersicht
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- 1 zeigt schematisch eine Anzeige hinter einer dekorativen Oberfläche;
- 2 zeigt schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Anzeigeelements;
- 3 zeigt schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Anzeigeelements;
- 4 zeigt schematisch ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Anzeigeelements;
- 5 zeigt schematisch ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Anzeigeelements;
- 6 zeigt schematisch ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Anzeigeelements; und
- 7 zeigt schematisch ein Fortbewegungsmittel, das eine erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung nutzt.
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Figurenbeschreibung
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Zum besseren Verständnis der Prinzipien der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren detaillierter erläutert. Gleiche Bezugszeichen werden in den Figuren für gleiche oder gleichwirkende Elemente verwendet und nicht notwendigerweise zu jeder Figur erneut beschrieben. Es versteht sich, dass sich die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt und dass die beschriebenen Merkmale auch kombiniert oder modifiziert werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, wie er in den angehängten Ansprüchen definiert ist.
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1 zeigt schematisch eine Anzeige hinter einer dekorativen Oberfläche. Zu sehen ist, wie ein bekanntes Anzeigepaneel, das hinter einer lichtdurchlässigen Schicht angeordnet ist, auf einen Betrachter wirkt. Im dargestellten Beispiel handelt es sich bei der lichtdurchlässigen Schicht um ein dekoratives Element 3. Das Dekor des dekorativen Elements 3 ist in 1 durch eine Schraffur angedeutet. Die Abmessungen des Anzeigepaneels sind mittels Eckelementen 21 angedeutet. Durch das Anzeigepaneel werden mehrere Symbole 22 dargestellt. Soll das dekorative Element 3 aus einem authentischen Material bestehen, wie z.B. Echtholz, Echtmetall oder auch Echtstein, so muss berücksichtigt werden, dass derartige Materialen größtenteils opak sind bzw. eine sehr geringe Transmission besitzen. Dies wird in 1 durch die zusätzlich zur Schraffur eingezeichneten gestrichelten Linien innerhalb des Anzeigebereichs 23 angedeutet.
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2 zeigt schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Anzeigeelements 1. Dargestellt ist ein Schnitt durch das Anzeigeelement 1. Das Anzeigeelement 1 weist ein Anzeigepaneel 2 und ein auf dem Anzeigepaneel 2 angeordnetes dekoratives Element 3 aus einem Echtmaterial auf. Bei dem Anzeigepaneel 2 kann es sich beispielsweise um ein LCD-Paneel, ein OLED-Paneel oder ein MicroLED-Paneel handeln. Als Echtmaterial kommen beispielsweise Echtholz, Echtmetall oder auch Echtstein in Betracht. Das dekorative Element 3 weist eine Vielzahl von Bohrungen 30 auf. Im dargestellten Beispiel ist die Anordnung der Bohrungen 30 im dekorativen Element 3 an eine Anordnung von lichtemittierenden Elementen 20 des Anzeigepaneels 2 angepasst. Eine derartige Anordnung der Bohrungen 30, bei der diese relativ zu den Pixeln bzw. den Displayöffnungen der Pixel ausgerichtet sind, hat den Vorteil einer optimalen Transmission. Für eine korrekte Ausrichtung der Bohrungen 30 relativ zum Pixelraster muss bei der Produktion eine exakte Ausrichtung des dekorativen Elements 3 in Bezug auf das Anzeigepaneel 2 innerhalb vorgegebener Toleranzen sichergestellt werden. Alternativ können die Bohrungen 30 im dekorativen Element 3 aber auch zufällig verteilt sein. Eine solche zufällige Perforation des dekorativen Elements 3 hat den Vorteil, dass sich dieses für beliebigen Anzeigeelemente 1 ohne das Risiko eines störenden Moire-Effektes anwenden lässt. Zudem ist keine besonders exakte Ausrichtung des dekorativen Elements 3 in Bezug auf das Anzeigepaneel 2 erforderlich. Die Geometrie der Bohrungen 30, insbesondere die Form und Größe, ist vorzugsweise an eine Eigenschaft der lichtemittierenden Elemente 20 angepasst. Vorzugsweise sind die Bohrungen dabei an die jeweiligen Aperturen der Pixel des Anzeigepaneels 2 angepasst.
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3 zeigt schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Anzeigeelements 1. Es entspricht weitgehend dem in 2 gezeigten Anzeigeelement 1, allerdings sind zumindest die Lichtaustrittsöffnungen der lichtemittierenden Elemente 20 mit dem dekorativen Element 3 mittels eines lichtleitenden Materials 4 verklebt, z.B. Silikon, PC oder PMMA. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass es im Betrieb nicht zu nachträglichen Fehlausrichtungen kommt. Zudem wird durch die Verklebung mittels eines lichtleitenden Materials 4 die Effizienz der Lichteinkopplung gesteigert.
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4 zeigt schematisch ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Anzeigeelements 1. Es entspricht weitgehend dem in 3 gezeigten Anzeigeelement 1, allerdings sind die Bohrungen 30 bei dieser Ausführungsform vollständig mit einem lichtleitenden Material 5 gefüllt. Dies ermöglicht eine effiziente Lichtleitung und Lichtauskopplung und verhindert zudem, dass sich im Betrieb Schmutz in den Bohrungen 30 sammelt. Die Verfüllung kann beispielsweise mit Silikon erfolgen. Auch eine Verfüllung mit PMMA oder PC ist möglich, z.B. mittels Spritzguss.
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5 zeigt schematisch ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Anzeigeelements 1. Es entspricht weitgehend dem in 4 gezeigten Anzeigeelement 1, allerdings weist die Oberfläche 50 des lichtleitenden Materials 5 in den Bohrungen 30 jeweils eine Linsenform auf. Die Abformung bzw. Umsetzung einer Linsenform verbessert die Auskopplung des Lichts an der Oberfläche des Echtmaterials. Die konkrete Linsenform kann dabei angepasst an z.B. die Abstrahlcharakteristik der lichtemittierenden Elemente 20, die Art des lichtleitenden Materials 5 oder Eigenschaften des dekorativen Elements 3 bestimmt werden.
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6 zeigt schematisch ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Anzeigeelements. In einem ersten Schritt wird eine Vielzahl von Bohrungen in ein dekoratives Element aus einem Echtmaterial eingebracht S1. Dies kann z.B. unter Verwendung eines Lasers erfolgen, z.B. mittels Belichtung durch eine Maske. Vorzugsweise ist die Maske dabei an die exakten Pixelöffnungen entsprechend der Displaytechnologie des jeweiligen Anzeigepaneels des Anzeigeelements angepasst. Es kann alternativ aber auch eine zufällige Perforation des dekorativen Elements realisiert werden. Optional können die Bohrungen anschließend mit einem lichtleitenden Material verfüllt werden S2. Die Verfüllung kann beispielsweise mit Silikon erfolgen. Auch eine Verfüllung mit PMMA oder PC ist möglich, z.B. mittels Spritzguss. Das dekorative Element wird dann relativ zu einem Anzeigepaneel ausgerichtet S3 und schließlich in Bezug auf das Anzeigepaneel fixiert S4. Beispielsweise kann das dekorative Element mit dem Anzeigepaneel verklebt werden oder durch eine gemeinsame Halterung fixiert werden.
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7 zeigt schematisch ein Fortbewegungsmittel 60, das ein erfindungsgemäßes Anzeigeelement 1 nutzt. Bei dem Fortbewegungsmittel 60 handelt es sich in diesem Beispiel um ein Kraftfahrzeug. Das Kraftfahrzeug weist ein erfindungsgemäßes Anzeigeelement 1 auf, das in einer Armaturentafel angeordnet ist. Bei dem Anzeigeelement 1 kann es sich beispielsweise um ein Fahrerinformationsdisplay oder ein Zentraldisplay handeln. Ebenso ist eine Verwendung als Innenraumdisplay, Türdisplay oder Beifahrerdisplay möglich. Mit einer Sensorik 61 können Daten zur Fahrzeugumgebung erfasst werden. Die Sensorik 61 kann insbesondere Sensoren zur Umfelderkennung umfassen, z.B. Ultraschallsensoren, Laserscanner, Radarsensoren, Lidarsensoren oder Kameras. Die von der Sensorik 61 erfassten Informationen können genutzt werden, um anzuzeigende Inhalte für das Anzeigeelement 1 zu generieren. Weitere Bestandteile des Kraftfahrzeugs sind in diesem Beispiel ein Navigationssystem 62, durch das Positionsinformationen bereitgestellt werden können, sowie eine Datenübertragungseinheit 63. Mittels der Datenübertragungseinheit 63 kann z.B. eine Verbindung zu einem Backend aufgebaut werden, beispielsweise um aktualisierte Software für Komponenten des Kraftfahrzeugs zu beziehen. Zur Speicherung von Daten ist ein Speicher 64 vorhanden. Der Datenaustausch zwischen den verschiedenen Komponenten des Kraftfahrzeugs erfolgt über ein Netzwerk 65.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Anzeigeelement
- 2
- Anzeigepaneel
- 20
- Lichtemittierendes Element
- 21
- Eckelemente
- 22
- Symbol
- 23
- Anzeigebereich
- 3
- Dekoratives Element
- 30
- Bohrungen
- 4
- Lichtleitendes Material
- 5
- Lichtleitendes Material
- 50
- Oberfläche
- 60
- Fortbewegungsmittel
- 61
- Sensorik
- 62
- Navigationssystem
- 63
- Datenübertragungseinheit
- 64
- Speicher
- 65
- Netzwerk
- S1
- Einbringen von Bohrungen in ein dekoratives Element
- S2
- Verfüllen der Bohrungen
- S3
- Ausrichten des dekorativen Elements relativ zu einem Anzeigepaneel
- S4
- Fixieren des dekorativen Elements
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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