DE2735251A1

DE2735251A1 - Verfahren zur darstellung von betriebsdaten bei einem fahrzeug, insbesondere kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE2735251A1
Application number: DE19772735251
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl Phys Krueger; Alois Dipl Phys Dr Schauer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-08-04
Filing date: 1977-08-04
Publication date: 1979-02-08
Also published as: GB2002164A; GB2002164B; DE2735251C3; FR2399335B1; AT363784B; ATA506978A; DE2735251B2; FR2399335A1

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen

Berlin und München VPA JJ ρ \ 1 Q 2 BRD

Verfahren zur Darstellung von Betriebsdaten bei einem Fahrzeug« insbesondere Kraftfahrzeug

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Darstellung von Betriebsdaten bei einem Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, innerhalb eines Bereiches ("Sichtfeld"), der vom Fahrzeugführer zur Wahrnehmung des Umweltgeschehens laufend überblickt werden muß, unter Verwendung eines elektrooptischen Displays, das bereichsweise zwischen mindestens zwei optisch verschiedenen Zuständen geschaltet werden kann. Eine solche Anzeigetechnik mit einem Flüssigkristalldisplay wird in der DT-OS 22 42 316 und in der französischen Offenlegungsschrift 22 50 324 beschrieben.

Dem Führer eines Kraftfahrzeuges sollten zumindest die wichtigsten Betriebsgrößen so vermittelt werden, daß er sie sofort erfassen und dabei den vollen Oberblick über die Vorgänge in der Umgebung behalten kann. Dies gilt in besonderem Maße für den Autofahrer, der sich bei der zunehmenden Verkehrsdichte immer häufiger kritischen Situationen gegenübersieht und daher das Verkehrsgeschehen ständig beobachten muß.

Die Fachwelt hat sich seit jeher um eine auch in sicherheitstechnischer Hinsicht befriedigende Betriebsdatenanzeige bemüht und hierzu bereits eine Fülle von Lösungsvorschlägen gemacht.

Les-1 Ode/27.7.77

809886/0515

. & . 77 P 1 1 O 2 BRD

So wurde unter anderem auch schon angeregt, eine im Ruhezustand transparente Flüssigkristallanzeige an bzw. in der Windschutzscheibe anzubringen (vergl. hierzu die beiden zitierten Literaturstellen). Dieses auf den ersten Blick bestechende Konzept bereitet jedoch in der Praxis nach wie vor erhebliche technologische Schwierigkeiten - beispielsweise lassen sich die elektrischen Zuführungen nicht so ohne weiteres auf der Scheibe erzeugen - und hat daher noch immer keinen Eingang in die Technik finden können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine vergleichsweise einfach zu realisierende Methode zu finden, mit der man den Fahrzeugführer über Betriebsgrößen informieren kann, ohne ihn dadurch in seiner Konzentration auf das Umweligeschehen nennenswert zu stören. Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, daß sich das Display außerhalb des Sichtfeldes befindet und daß das vom Display erzeugte Bild durch eine reflektierende Teilfläche innerhalb des Sichtbereiches betrachtet wird. Dabei ist das Display vorzugsweise eine Flüssigkristallanzeige (FKA), ein elektrochromes Display (ECD) oder ein Elektrolumineszenzdisplay (ELD): FKA¹s haben einen geringen Leistungsverbrauch, FKA¹s und ECA¹s verfügen als passive Anzeigen über einen weitgehend umgebungsunabhängigen Kontrast, ELD¹s arbeiten auch bei relativ hohen Temperaturen zuverlässig und alle drei Displayversionen haben eine geringe Bautiefe und liefern nicht zuletzt eine (quasi-)analoge bzw. digitale Darstellung, die sich bequem ablesen läßt.

Bei dem vorgeschlagenen Einspiegelungsverfahren kann das eigentliche Display kleinflächig gehalten werden, eine hohe Informationsdichte haben ("Multifunktionsdisplay") und an geschützten Orten mit seinen Ansteuerbausteinen integriert untergebracht werden. Darüber hinaus hat man die Möglichkeit, einen Teil der Strahlung auf einen zweiten, beispielsweise

809886/0515

-·*- 77 P 1 1 0 2 BRD

im Instrumentenbord befindlichen Anzeigeschirm zu führen und dort zur Darstellung zu bringen. Die hierbei erforderliche Optik bedeutet praktisch keinen Mehraufwand, da sich insbesondere passive Anzeigen ohne weiteres mit handelsüblichen Vorrichtungen projezieren lassen.

Besondere Vorteile ergeben sich, wenn man das Display noch mit einem als Lichtfalle wirkenden Körper ("Fluoreszenzkörper") kombiniert, der aus einem Material mit einem Brechungsindex größer 1 besteht, fluoreszierende Partikel enthält und mit Lichtaustrittsfenstern versehen ist. Ein solcher Körper sammelt einen Großteil des auf treffenden Umgebungslichts durch Absorption und Emission seiner Fluoreszenzstoffe und durch nachfolgende (Total-)Reflexionen an den Grenzflächen, leitet die eingefangene Strahlung in seinem Inneren weiter und gibt sie an seinen Lichtaustrittsfenstern mit erhöhter Intensität wieder ab. Dabei ist der Helligkeitsverstärkungsfaktor in grober Näherung gegeben durch das Verhältnis der lichtsammelnden zur lichtauskoppelnden Körperfläche. Auf dem Display entsteht ein sehr leuchtstarkes Bild, dessen Helligkeit zudem tagsüber proportional zur Außenhelligkeit ist, so daß das Auge auch unter wechselnden Lichtverhältnissen bei einer bestimmten Helligkeitsadaption bleiben kann. Nähere Angaben über die Herstellung und Funktionsweise einer solchen Anzeige, für die sich inzwischen die Bezeichnung "fluoreszenzaktiviertes Display" eingebürgert hat, sind beispielsweise in der älteren Patentanmeldung P 25 54 226.7 oder in einem in der "Elektronik-Zeitung" vom 25.3.77 erschienenen Artikel mit dem Titel "Hell und sparsam" enthalten.

Im Normalfall wird man den Fluoreszenzkörper in Form einer Platte mit verspiegelten Seitenflächen ausbilden und das Display vor einer der beiden großen Plattenflächen setzen. Je nach den Gegebenheiten des Einzelfalles können sich aber

809886/0515

- f- 77 P 1 1 0 2 BRD

auch andere Formgebungen und Zuordnungen zwischen Körper und Display als günstiger erweisen. So entsteht beispielsweise ein besonders hoher Darstellungskontrast, wenn man die Fluoreszenzplatte als Teil des Armaturenbrettes oder der vor der Windschutzscheibe gelegenen Ablagefläche ausführen kann.

Mit dem vorgeschlagenen Verfahren lassen sich praktisch alle in einem Kraftfahrzeug anfallenden Betriebsdaten digital oder (quasi-)analog darstellen. In der Praxis wird man mit einem einzigen Display mehrere, wahlweise einblendbare Daten, die in der Regel eine Geschwindigkeitsangabe enthalten, zur Anzeige bringen. Es kann daneben auch sinnvoll sein, mit dem gleichen Display oder weiteren Multifunktionsanzeigen auch völlig anders geartete Informationen zu projezieren, beispielsweise die Uhrzeit, die Unterschreitung einer bestimmten Außenhelligkeit bzw. -temperatur oder Daten, die man zur Bedienung eines Autoradios, eines Tonbandes oder eines Autotelefons benötigt. Als Darstellungsort kommt zunächst die Windschutzscheibe in Betracht. Denkbar sind aber auch Einblendungen auf andere Stellen des Sichtbereiches, etwa auf den Rückspiegel oder den (schwenkbaren) Sonnenschutz.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung, insbesondere zweckmäßige Anordnungen zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, sind in den beigefügten Ansprüchen charakterisiert.

Die Erfindung soll nun anhand eines besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Figuren der Zeichnung näher erläutert werden. In den Figuren sind einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:
Fig. 1 in einem teilweise weggebrochenen Längsschnitt durch ein Kraftfahrzeug eine Anordnung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, mit einem Display im Inneren des Armaturenbrettes; und

809886/0515

- *- - 77 P 1 1 O 2 BRD

Fig. 2 in einem Blockdiagramm eine Ansteuer- und Stromversorgungsschaltung für das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte Display.

Die Figuren sind sehr schematisch gehalten. Für die Erfindung nicht unbedingt erforderliche Einzelheiten, beispielsweise die Bestandteile eines Displays, sind der Übersicht halber nicht bezeichnet oder ganz weggelassen.

In der Fig. 1 erkennt man eine Windschutzscheibe 1, ein Lenkrad 2, ein Armaturenbrett 3 und einen Rückspiegel 4. In das Armaturenbrett ist ein Display 6, im vorliegenden Fall eine Flüssigkristallanzeige nach Art einer sog. "Drehzelle" (DT-OS 21 58 563), eingelassen. Diesem Display ist eine Fluoreszenzplatte 7 zugeordnet. Die Platte ist zweifach geknickt, wobei ein Teilbereich mit einer Ablagefläche 8 zwischen Lenkrad und Windschutzscheibe bündig abschließt. Das von der Anzeige 6 erzeugte Bild wird mittels eines im Strahlengang befindlichen Strahlteilers 9 sowohl auf eine Teilfläche 11 der Windschutzscheibe 1 als auch auf eine Schirmfläche 12 im Armaturenbrett 3 geworfen. Damit die projezierten Bilder vom Fahrer wahrgenommen werden können, ist die Scheibenteilfläche 11 mit einer leicht reflektierenden Schicht versehen und hat der Schirm eine lichtstreuende, mattierte Oberfläche. Bei der Teilfläche 11 kommt man bereits mit Reflexionsfaktoren von etwa 10$ aus, so daß die Durchsicht an dieser Stelle praktisch nicht beeinträchtigt ist. Die Fläche 11 würde optisch noch weniger in Erscheinung treten, wenn man sie mit einem frequenzselektiven, auf das Emissionslicht des Displays abgestimmten Spiegel beschichten würde.

Damit sich das Display auch nachts ermüdungsfrei ablesen läßt, ist die Anordnung mit einer schwachen Zusatzbeleuchtung 13 in Form eines in die Fluoreszenzplatte vergossenen Glühlämpchens bzw. einer lichtemittierenden Diode ausgerüstet.

809886/0515

--*·- 77 P 1102 BRD

Diese Lichtquelle könnte mit dem Lichtschalter des Fahrzeugs gekoppelt sein.

Die Flüssigkristallanzeige läßt sich extrem energiesparend und vorallem auch ohne kostspielige externe Verdrahtung ansteuern, wenn man die in Fig. 2 dargestellte Schaltung wählt:

Sämtliche Verbraucher des Fahrzeuges - im vereinfachten Schaltungsdiagramm durch die Vorderelektroden 14 sowie die Rückelektrode 16 des Displays 6 und durch einen einzigen weiteren Widerstand (Beleuchtung 17) angedeutet sind an eine einzige Stromversorgung (Batterie 18) angeschlossen und außerdem über eine Ringleitung (Signalleitung 19) miteinander verbunden. Auf die Signalleitung gibt ein Steuerteil 21 seriell Ansteuerimpulse für sämtliche Verbraucher. Vor jedem dieser Verbraucher ist ein . Dekoder 22, 23 geschaltet, der auf eine bestimmte Impulsfolge programmiert ist und der Ringleitung die für den jeweils nachgeschalteten Verbraucher bestimmten Impulse entnimmt und sie dekodiert. Im Fall von nachgeschalteten Anzeigen wird der Dekoder die Information für die Elektrodensegmente über Treiberstufen in statischer oder gemultiplexter Form abgeben.
Die einzelnen Verbraucher können in herkömmlicher Weise ein- und ausgeschaltet werden. Die Anzeige sollte durch Schaltelemente wie beispielsweise Lenkradschalter aktiviert werden, zu deren Betätigung man den Blick nicht von der Fahrbahn nehmen muß.

Für weitere Fertigungs- und Betriebseinzelheiten wird auf die am gleichen Tage eingereichten, auf die gleichen Erfinder zurückgehenden Patentanmeldungen mit den Titeln "Streufreies Lichtventil", "Bildwandler" , "Temperatursensor auf Flüssigkristallbasis" und "Verfahren zur Darstellung von Betriebsdaten eines Fahrzeuges, insbesondere Kraftfahrzeuges" verwiesen.

809886/0515

77 P 1 102 BRD

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. So kanu das vorgeschlagene Verfahren auch bei anderen Fahrzeugen, etwa bei Schiffen oder Flugzeugen, Anwendung finden. Dabei bleibt es dem Fachmann
überlassen, unter den möglichen Betriebsgrößen, Sichtfeldbereichen und elektrooptischen Displaytypen die jeweils
für den Einzelfall günstigste Kombination zu wählen.

9 Patentansprüche
2 Figuren

809886/0515

<l9

L e e r s e ι t e

Claims

77 P 1 1 O 2 BRD 27352b!

1. Verfahren zur Darstellung von Betriebsdaten in einem Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, innerhalb eines Bereiches ("Sichtfeld")» der vom Fahrzeugführer zur Wahrnehmung des Umweltgeschehens laufend überblickt werden muß, unter Verwendung eines elektrooptischen Displays, das bereichsweise zwischen mindestens zwei verschiedenen optischen Zuständen geschaltet werden kann, dadurch gekenn zeichnet , daß sich das Display außerhalb des Sichtfeldes befindet und daß das vom Display erzeugte Bild durch eine reflektierende Teilfläche innerhalb des Sichtfeldes betrachtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekenn zeichnet , daß das Display im Bereich des Armaturenbrettes, insbesondere innerhalb des Armaturenbrettes, angeordnet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß als Display ein Flüssigkristalldisplay, ein elektrochromes Display (ECD), insbesondere ein Festkörper-ECD, oder ein Elektrolumineszenzdisplay verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß das vom Display erzeugte Bild zusätzlich, und zwar vorzugsweise mittels eines Strahlteilers, auf eine Fläche im Bereich des Armaturenbrettes projeziert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei einem

mit einer Windschutzscheibe versehenen Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet , daß die Betriebsdaten auf der Windschutzscheibe angezeigt werden.

8 09886/0515

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, hei einem Fahrzeug, das mindestens eine Stromversorgung und neben dem Display noch weitere Verbraucher hat, dadurch gekennzeichnet , daß alle Verbraucher aus einer einzigen Stromversorgung gespeist und über eine Ringleitung miteinander verbunden werden, daß ferner auf die Ringleitung seriell Ansteuerimpulse für die einzelnen Verbraucher gegeben werden und daß schließlich jedem Verbraucher ein Dekoder vorgeschaltet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet , daß der dem Display vorgeschaltete Dekoder die Information für die Anzeigeelemente des Displays über Treiberstufen in statischer oder gemultiplexter Form abgibt.

8. Anordnung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet , daß das Display (6) mit einem als Lichtfalle wirkenden Körper ("Fluoreszenzkörper" 7) kombiniert ist, der aus einem Material mit einem Brechungsindex größer besteht, fluoreszierende Partikel enthält und mit mindestens einem Lichtaustrittsfenster versehen ist.

9. Anordnung nach Anspruch 8, bei einem mit einem Armaturenbrett und/oder einer Ablagefläche versehenen Fahrzeug, da durch gekennzeichnet , daß der Fluoreszenzkörper (7) als eine Platte mit verspiegelten Seitenflächen ausgeführt ist und einen Teil des Armaturenbrettes (3) und/ oder der Ablagefläche (8) bildet.

809886/0515