DE19943578A1

DE19943578A1 - Anzeigeinstrument

Info

Publication number: DE19943578A1
Application number: DE19943578A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Noll
Original assignee: Mannesmann VDO AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1999-09-13
Filing date: 1999-09-13
Publication date: 2001-03-15
Also published as: US6281788B1; EP1084892A3; DE50009843D1; EP1084892B1; ES2239566T3; EP1084892A2

Abstract

Bei einem Anzeigeinstrument (1) für ein Kraftfahrzeug dient ein zwischen zwei Elektroden (9, 10) eingeschlossenes lichtemittierendes Polymer (8) als Lichtquelle. Das Polymer (8) ist zugleich mittels einer geeigneten Segmentierung derart ansteuerbar, dass eine unmittelbare Darstellung von Symbolen oder alphanumerischen Zeichen bei zugleich hoher Bildschärfe und großer Helligkeit ermöglicht wird. Das Anzeigeinstrument (1) kann daher mit dem Polymer (8) als einheitliche Lichtquelle betrieben werden, wobei die geringe Bauhöhe verringerte äußere Abmessungen des Anzeigeinstrumentes (1) ermöglicht.

Description

Die Erfindung betrifft ein für ein Kraftfahrzeug bestimmtes Anzeigeinstrument, welches eine beleuchtbare Anzeige mit einer zwischen zwei Elektroden ansteuerbaren lichtemittierenden Substanz aufweist.

Bei solchen Anzeigeinstrumenten ist es im allgemeinen erforderlich, für die Anzeige Darstellungsflächen vorzusehen, die bei einfachen Ausführungen lediglich mittels eines entsprechend beleuchtbaren Zeichens den momentanen Zustand für den Benutzer visualisieren. Während hierzu früher jeweils separate Glühlampen in Verbindung mit ei ner entsprechenden Blende eingesetzt wurden, werden heute zunehmend solche Lichtquellen verwendet, die neben einer geringen Bauhöhe und einer hohen Betriebssicherheit insbesondere auch eine flächige Ausleuchtung ermöglichen.

Eine dementsprechende Anzeige ist beispielsweise dadurch realisiert worden, dass eine aus Phosphor bestehende Substanz mittels der beiden Elektroden zur Lichtemission angeregt wird. Durch eine entsprechende Formgebung der Elektroden oder der Phosphorschicht können dabei Zeichen oder Symbole ohne eine zusätzliche Blende abgebildet werden, die dann beispielsweise als helle Fläche vor einem dunklen Hintergrund erscheinen. Bei einer ähnlichen Ausführung ist zudem eine Hintergrundbeleuchtung vorgesehen, so dass die Zeichen oder Symbole durch ihre Kontrastfarbe vor einem beleuchteten Hintergrund sichtbar werden.

In der Praxis hat sich bei der Anwendung solcher Leuchtmittel als hinderlich erwiesen, dass die üblichen Anzeigeinstrumente gewöhnlich nicht nur solche Anzeigen zur Darstellung einfacher Schaltzustände wie beispielsweise ein/aus aufweisen, sondern darüber hinaus auch andere Darstellungsformen wie Zeigerinstrumente, Leuchtbänder und zunehmend auch Flüssigkristallanzeigen (LCD) umfassen, die jeweils eine speziell darauf abgestimmte Beleuchtungsart erfordern. Beispielsweise benötigen Flüssigkristallanzeigen eine Durchlichtbeleuchtung, bei der das beim Durchtritt veränderte Lichtspektrum zu berücksichtigen ist, während Zifferblätter für Zeigerinstrumente eine gleichmäßige Ausleuchtung der Skalierung und gegebenenfalls auch eine aktive Beleuchtung ihrer Zeiger fahne in einer Kontrastfarbe erfordern. Weiterhin wird aus gestalterischen Überlegungen heraus zunehmend eine dunkle Oberfläche des Anzeigeinstrumentes gewünscht, so dass die Anzeige erst durch entsprechende Beleuchtung für den Betrachter sichtbar wird und dabei eine individuelle und bedarfsgerechte Informationsbereitstellung ermög licht.

Es sind bereits Versuche unternommen worden, die unterschiedlichen Komponenten zugleich mittels der aktiv leuchtenden Anzeige zu beleuchten, um so den Aufbau zu vereinfachen und zusätzliche Lichtquellen einzusparen. Als nachteilig hat sich dabei in der Praxis erwiesen, dass entweder die Lichtstärke der Anzeige zur Beleuchtung weiterer Anzeigen nicht oder nur in einem bestimmten Farbspektrum ausreichend war oder aber die Formgebungsmöglichkeiten der Anzeigen stark eingeschränkt waren, so dass der Anwendungsbereich erheblich eingeschränkt war. Darüber hinaus ergeben sich an den Grenzflächen benachbarter Anzeigen unerwünschte Lichtveränderungen, die zu einem minderwertigen optischen Erscheinungsbild des Anzeigeinstrumentes führen.

Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, ein Anzeigeinstrument der eingangs genannten Art so zu gestalten, dass eine einfache Beleuchtung der Anzeige erreicht wird.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Substanz ein lichtemittierendes Polymer (organische LED, Abkürzung: OLED) ist, welches sowohl zur Hintergrundbeleuchtung als auch zur Darstellung von Bildpunkten oder Zeichen ansteuerbar ausgeführt ist.

Hierdurch kann bei dem Anzeigeinstrument das Polymer als einheitliche Lichtquelle für Anzeigen mit beliebigen Darstellungsformen verwendet werden. Die mit dem Polymer erzielbare hohe Lichtstärke ermöglicht dabei auch eine problemlose Durchlichtbeleuchtung von Flüssigkristallanzeigen. Weiterhin kann dabei eine sogenannte Black- Panel-Darstellung realisiert werden, bei der die Darstellungsebene der Anzeige ausschließlich bei eingeschalteter Beleuchtung sichtbar wird, die Vorderseite des Anzeigeinstrumentes bei nicht eingeschalteter Beleuchtung hingegen als eine im wesentlichen dunkle Oberfläche erscheint. Zugleich weist das Polymer eine vergleichsweise geringe Bauhöhe auf, so dass insbesondere auch sehr flache Ausführungsformen des Anzeigeinstrumentes mit einem erweiterten Einsatzbereich erreicht werden. Das Polymer kann dabei sowohl zur Beleuchtung weiterer Anzeigen als auch durch eine eigene Formgebung beispielsweise in Form eines Symbols oder einer Ziffer unmittelbar selbst der Darstellung dienen, indem die durch die Ziffer oder das Symbol bestimmte Fläche bei entsprechender Ansteuerung hell gegenüber dem Hintergrund hervortritt. Das auch als LEP (Light Emitting Polymer) oder OLED (Organic Light Emitting Diode, s.o.) bezeichnete Polymer weist weiterhin einen geringen Energieverbrauch auf und ermöglicht durch seinen erweiterten Betrachtungswinkel eine vereinfachte Ablesbarkeit. Dabei kann das gesamte Lichtspektrum abgebildet werden, so dass insbesondere Lichtfilter entfallen können. Ferner ermöglicht die hohe Reaktionsge schwindigkeit eine schnell wechselnde Bildfolge, so dass insbesondere auch sicherheitsrelevante Informationen mittels des Polymeres zuverlässig dargestellt werden können.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gegeben, dass die Elektroden aus einem Kunststoff hergestellt sind. Hierdurch kann der schichtartige Aufbau des Anzeigeinstrumentes in seiner Bauhöhe weiter reduziert werden, indem die Elektroden beispielsweise als Folie ausgeführt sind. Zugleich kann dabei das Gewicht des Anzeigeinstrumentes reduziert werden, so dass sich ein wesentlich erweiterter Einsatzbereich ergibt.

Eine hohe mechanische Stabilität bei geringer Bauhöhe weist das erfindungsgemäße Anzeigeinstrument vorteilhaft auch dann auf, wenn die Elektroden auf jeweils einem Träger aus Kunststoff oder Glas aufgebracht sind.

Dabei ist eine besonders günstige Weiterbildung der Erfindung dadurch gegeben, dass die Elektroden und das zwischen ihnen eingeschlossene Polymer formbar sind. Hierdurch kann ein Anzeigeinstrument realisiert werden, welches der Oberflächenbeschaffenheit der Armaturentafel des Kraftfahrzeuges optimal angepasst werden kann. Neben dem damit verbundenen ansprechenden optischen Erscheinungsbild wird durch eine dem Sehvermögen und den äußeren Einflüssen im Innenraum des Kraftfahrzeuges angepasste Formgebung des Anzeigeinstrumentes zugleich auch eine verbesserte Ablesbarkeit und dadurch eine erhöhte Sicherheit erreicht. Beispielsweise lassen sich so störende Reflexionen an der Vorderseite des Anzeigeinstrumentes in einfacher Weise vermeiden.

Das Anzeigeinstrument kann ausschließlich mit solchen Anzeigen ausgestattet sein, die dem Benutzer lediglich durch ihre Ansteuerung als beleuchteter oder nicht beleuchteter Bereich die gewünschten Informationen visualisieren. Eine andere besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist hingegen dadurch erreicht, dass das Anzeigeinstrument ein Zeigerinstrument aufweist. Hierdurch können Informationen in konventioneller Weise dargestellt und auch durch einen flüchtigen Blick des Benutzers erfasst werden. Dabei ermöglicht das Polymer eine flächige Beleuchtung des Hintergrundes, wobei das Zeigerinstrument auch derart in das Anzeigeinstrument integriert werden kann, dass es ausschließlich bei eingeschalteter Beleuchtung gegenüber dem Hintergrund hervortritt und dadurch ablesbar wird. Zusätzlich kann auch der Zeiger des Zeigerinstrumentes - z. B. mittels auf seiner Fahne aufgebrachter OLED - aktiv beleuchtbar sein.

Hierzu ist eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen An zeigeinstrumentes besonders gut geeignet, bei der das Polymer eine Durchbrechung für eine zur Auslenkung einer Zeigerfahne des Zeigerinstrumentes bestimmte Zeigerwelle hat. Hierdurch kann die Zeigerfahne mit geringem Abstand vor dem Polymer schwenkbar angeordnet werden, so dass sich ein scharfer Kontrast zwischen der Zeigerfahne und dem Hintergrund und damit eine verbesserte Ablesbarkeit ergibt. Zugleich ist dabei die nicht beleuchtbare Fläche auf die Durchbrechung für die Zeigerfahne beschränkt, so dass sich eine gleichmäßig Beleuchtung mit einer vergleichsweise hohen Leuchtdichte realisieren lässt.

Eine andere besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dann gegeben, wenn die rückwärtige Elektrode zugleich als Träger für den Antrieb (z. B. Meßwerk, Schrittmotor) des Zeigerinstruments ausge führt ist. Hierdurch wird die Anzahl der erforderlichen Bauelemente des Anzeigeinstrumentes reduziert, so dass sich neben einem geringeren Herstellungsaufwand auch verringerte Abmessungen realisieren lassen. Die rückwärtige Elektrode ist hierbei beispielsweise aus einem entspre chend verstärkten Kunststoffmaterial hergestellt und kann zusätzliche Fixiermittel aufweisen. Beispielsweise kann die rückwärtige Elektrode dazu auch als starre Leiterplatte oder partiell verstärkte Flex-Leiterplatte ausgebildet sein.

Es ist vorstellbar, in dem erfindungsgemäßen Anzeigeinstrument eine Anzeige (z. B. LCD) mit ansteuerbaren Segmenten vorzusehen, welche Anzeige von dem lichtemittierenden Polymer flächig beleuchtet wird. Von besonderem Vorteil ist es hingegen, wenn das lichtemittierende Polymer in zumindest einem Teilbereich eine Anzeige mit ansteuerbaren Anzeigesegmenten und/oder mit einer ansteuerbaren Punktmatrix aufweist, so daß die Bauteilanzahl des Anzeigeinstrumentes verringernd und dessen Bauhöhe vermindernd das lichtemittierende Polymer selbst als Anzeige fungiert.

Eine günstige Ausführungsform der Erfindung ist auch dadurch gegeben, dass die Anzeige eine Segmentierung zur wahlweisen Ansteuerung einzelner Segmente der Anzeige hat. Hierdurch kann aus einzelnen, entsprechend anzusteuernden Punkten oder Bereichen ähnlich einer Flüssigkristallanzeige eine Darstellung alphanumerischer Zeichen oder einer Punktmatrix erfolgen. Die hierdurch erzielte individuell wählbare Dar stellungsform ermöglicht neben einem Einsatz des Anzeigeinstrumentes für unterschiedliche Verwendungszwecke auch eine flexible Auswahl der Darstellungsform durch den Benutzer. So können beispielsweise die darzustellenden Informationen in der Rangfolge ihrer Relevanz angeordnet und in der Größe der Darstellung variabel ausgeführt werden. Auch eine Anordnung in Form mehrerer, in verschiedenen Ebenen angeordneter "Fenster", deren Anordnung beispielsweise auch durch den Benutzer bestimmt werden kann, ist dabei problemlos möglich.

Das erfindungsgemäße Anzeigeinstrument könnte eine monochrome Beleuchtung und/oder Anzeigen in gleicher Farbe aufweisen. Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist es jedoch von besonderem Vorteil, wenn in Abhängigkeit von der Wahl des Polymerwerkstoffs für das lichtemittierende Polymer und/oder von der Ansteuerspannung des lichtemittierenden Polymers das gesamte Spektrum sichtbaren Lichts wahlweise von dem lichtemittierenden Polymer abstrahlbar ist. Damit ist für eine klarere Informationsdarstellung die Farbe umschaltbar und/oder eine Farbdarstellung ermöglicht.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erreicht die Leuchtdichte des von dem lichtemittierenden Polymer abstrahlbaren Lichtes einen Wert über 1000 cd/m². Auf diese Weise ist das Anzeigeinstrument auch bei großer Umgebungshelligkeit, wie sie bspw. bei direkt auf das Instrument strahlendem Sonnenlicht vorliegt, die Verkehrssicherheit erhöhend gut ablesbar. Andererseits ist es denkbar, bei geringer Helligkeit (z. B. nächtliche Dunkelheit) die Leuchtdichte durch Dimmung auf Werte unter 1000 cd/m² zu vermindern, so daß ein Fahrzeugführer nicht von dem Instrument geblendet wird.

Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind zwei davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in einer skizzenhaften Darstellung in

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Anzeigeinstrument,

Fig. 2 das in Fig. 1 gezeigte Anzeigeinstrument in einer geschnittenen Seitenansicht,

Fig. 3 ein mit verschiedenen Zeigerinstrumenten ausgestattetes Anzeigeinstrument,

Fig. 4 das in Fig. 3 gezeigte Anzeigeinstrument in einer geschnittenen Seitenansicht.

Fig. 1 zeigt in einer Draufsicht ein Anzeigeinstrument 1 eines Kraftfahrzeuges. Das Anzeigeinstrument 1 ist mit unterschiedlichen Anzeigen 2, 3, die beispielsweise zur Darstellung des Tankinhaltes, der Kühlflüssigkeitstemperatur oder der momentanen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges dienen, ausgestattet. Weiterhin hat das Anzeigein strument 1 eine Anzeige 4, bei der einzelne Segmente 5 unabhängig ansteuerbar sind und so eine beliebige Darstellung von alphanumerischen Zeichen oder Symbolen ermöglicht.

Den Aufbau des Anzeigeinstrumentes 1 zeigt die Fig. 2 in einer geschnittenen Seitenansicht. Zu erkennen sind die einzelnen Ebenen, wobei an einer Vorderseite 6 des Anzeigeinstrumentes 1 eine im wesentlichen transparente Abdeckung 7 vorgesehen ist. Ein lichtemittierendes Polymer 8 ist zwischen einer transparenten vorderen Elektrode 9 und einer rückwärtigen Elektrode 10 eingeschlossen. Eine entsprechende Ansteuerung der Elektroden 9, 10 führt zu einer Ladungsbewegung der polarisierten Elektroden 9, 10, wobei aufeinander treffende Ladungen ihre Energie in Form einer Lichtemission abgeben. Eine rückwärtige Abdeckung 11 ist zugleich als ein Gehäuseelement des Anzeigeinstrumentes 1 ausgeführt.

Eine demgegenüber abgewandelte Ausführung eines Anzeige instrumentes 12 zeigt Fig. 3 in einer Draufsicht. Im Vergleich zu dem in Fig. 1 dargestellten Anzeigeinstrument 1 ist das Anzeigeinstrument 12 zusätzlich mit verschiedenen Zeigerinstrumenten 13, 14 ausgestattet, die eine konventionelle, analoge Darstellung ermöglichen. Die Zeigerinstrumente 13, 14 weisen hierzu jeweils eine Zeigerfahne 15, 16 auf, die jeweils vor einem durch ein nicht dargestelltes Polymer beleuchtbaren Zifferblatt 17, 18 schwenkbar angeordnet sind. Die Zifferblätter 17, 18 sind jeweils ihrerseits mit verschiedenen, durch einzeln ansteuerbare Bereiche gebildete Anzeigen 19 ausgestattet, so dass insbesondere eine Informationsdarstellung in Abhängigkeit von der Auslenkung der Zeigerfahne 15, 16 erreicht wird.

Zusätzlich weist das Anzeigeinstrument 12 eine als Punktmatrixdisplay ausgeführte Anzeige 20 auf, die ähnlich einer Flüssigkristallanzeige eine beliebige Darstellungsform, beispielsweise auch bewegte. Bilder, ermöglicht.

Der Aufbau des Anzeigeinstrumentes 12 ist anhand der Fig. 4 weiter dargestellt, die das Anzeigeinstrument 12 in einer geschnittenen Seitenansicht zeigt. Zusätzlich zu den übereinstimmenden und in Fig. 2 gezeigten Abdeckungen 7, 11 und dem zwischen den beiden Elektroden 9, 10 eingeschlossenen Polymer 8 sind vorderseitig an dem An zeigeinstrument 12 die Zifferblätter 17, 18 angeordnet, wobei exemplarisch die vor dem Zifferblatt 18 um eine Zeigerwelle 21 schwenkbare Zeigerfahne 16 gestrichelt dargestellt ist. Hierzu ist eine Durchbrechung 22 zur beweglichen Aufnahme der Zeigerwelle 21 vorgesehen, wobei ein die Zeigerfahne 16 auslenkendes Messwerk 23 rückseitig an einer Leiterplatte 24 des Anzeigeinstrumentes 12 fixiert ist.

Die Anzeigeinstrumente 1, 12 sind dabei nicht auf die Verwendung als Kombinationsinstrument im Bereich einer Armaturentafel des Kraftfahrzeuges beschränkt. Insbesondere die flexible Darstellungsform sowie die freie Formbarkeit, wobei auch mehrfach gewölbte Oberflächen problemlos realisierbar sind, lassen einen weiten Einsatzbereich zu. So können einfache Anzeigeinstrumente beispielsweise im Zusammenhang mit elektrischen Einstellelementen oder Auswahlschaltern zur Funktionskontrolle eingesetzt werden.

Claims

1. Für ein Kraftfahrzeug bestimmtes Anzeigeinstrument, welches eine beleuchtbare Anzeige mit einer zwischen zwei Elektroden ansteuerbaren lichtemittierenden Substanz aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Substanz ein lichtemittierendes Polymer (8) ist, welches sowohl zur Hintergrundbeleuchtung als auch zur Darstellung von Bildpunkten oder Zeichen ansteuerbar ausgeführt ist.

2. Anzeigeinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (9, 10) aus einem Kunststoff hergestellt sind.

3. Anzeigeinstrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (9, 10) auf jeweils einem Träger (7, 11) aus Kunststoff oder Glas aufgebracht sind.

4. Anzeigeinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (9, 10) und das zwischen ihnen eingeschlossene Polymer (8) formbar sind.

5. Anzeigeinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anzeigeinstrument (12) ein Zeigerinstrument (13, 14) aufweist.

6. Anzeigeinstrument nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer (8) eine Durchbrechung (22) für eine zur Auslenkung einer Zeigerfahne (16) des Zeigerinstrumentes (14) bestimmte Zeigerwelle (21) hat.

7. Anzeigeinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die rückwärtige Elektrode (10) zugleich als Träger für den Antrieb des Zeigerinstruments (13, 14) ausgeführt ist.

8. Anzeigeinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtemittierende Polymer (8) in zumindest einem Teilbereich eine Anzeige (4, 20) mit ansteuerbaren Anzeigesegmenten (5) und/oder mit einer ansteuerbaren Punktmatrix aufweist.

9. Anzeigeinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeige (4) eine Segmentierung zur wahlweisen Ansteuerung einzelner Segmente (5) der Anzeige (4) aufweist.

10. Anzeigeinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der Wahl des Polymerwerkstoffs für das lichtemittierende Polymer (8) und/oder von der Ansteuerspannung des lichtemittierenden Polymers (8) das gesamte Spektrum sichtbaren Lichts wahlweise von dem lichtemittierenden Polymer (8) abstrahlbar ist.

11. Anzeigeinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtdichte des von dem lichtemittierenden Polymer (8) abstrahlbaren Lichts einen Wert über 1000 cd/m² erreicht.