EP0433289A1

EP0433289A1 - Anzeigevorrichtung für kraftfahrzeuge

Info

Publication number: EP0433289A1
Application number: EP19890907076
Authority: EP
Inventors: Werner Wiedemann; Walter Ereth
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1988-09-09
Filing date: 1989-06-24
Publication date: 1991-06-26
Also published as: AU616285B2; AU3774989A; DE3830695C2; US5347293A; JPH04500484A; WO1990003024A1; DE3830695A1

Description

Anzeigevorrichtung für Kraftfahrzeuge

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Anzeigevorrichtung für Kraftfahr¬ zeuge nach der Gattung des Patentanspruchs 1.

Bei bekannten LCD-Anzeigevorrichtungen dieser Art wird die Ablesbar¬ keit der Anzeige bei unterschiedlicher Helligkeit in der Umgebung vor der Anzeige möglichst konstant gehalten, indem die Umgebungshel¬ ligkeit durch einen Fotodetektor erfaßt und die Ausleuchtung der An¬ zeigevorrichtung durch eine entsprechend dosierte direkte oder indi¬ rekte Beleuchtung der Anzeige nachgeführt wird (EP-A3-011 55 75). Bekannt ist ferner, die Helligkeit der Anzeige zusätzlich in Abhän¬ gigkeit von der Helligkeit vor dem Fahrzeug zu steuern, um so den Adaptionszustand der Augen des Fahrers mit zu berücksichtigen, der im wesentlichen von der Helligkeit im Sichtfeld des Fahrers bestimmt wird. Die Ablesbarkeit der Anzeigen hängt aber auch davon ab, ob die anzuzeigenden Informationen im Positivkontrast oder im Negativkon¬ trast dargestellt werden. Dies gilt insbesondere für grafikfähige transflektive Punktmatrix-LCDs, auf denen Informationen in Form von verschiedenen Symbolen, Ziffern bzw. Zahlenwerten und/oder Buchstaben bzw. Wörtern dargestellt werden können. Bei einer Anzeige im Positivkontrast, bei dem dunkle Zeichen auf hellem Hintergrund erscheinen, ist die Ablesbarkeit bei Tages¬ licht gut, wogegen bei Nacht durch die Hinterleuchtung der LCD sich das Auge erst auf das helle Umfeld einstellen muß, was die Ablese¬ zeit verlängert. Für den Fahrer entsteht bei heller Hinterleuchtung die Gefahr der Blendung und bei schwacher Hinterleuchtung wird die Ablesbarkeit durch zu geringen Kontrast verringert. Bei Negativkon¬ trast, d. h. bei hellen Zeichen auf dunklem Hintergrund ist die An¬ zeige bei Dunkelheit gut lesbar, da hier das Auge nicht auf die Hin- tergrundhelligkeit adaptieren muß. Dort ergibt sich jedoch bei Ta¬ geslicht eine schlechte Ablesbarkeit, da durch das Auflicht auf dem Hintergrund der Anzeige eine Schattenbildung auftritt, welche die darzustellenden Zeichen einschränkt. Es entsteht der sogenannte Blendeneffekt der Flüssigkristallanzeige.

Mit der vorliegenden Lösung wird angestrebt, den Kontrast der An¬ zeige bei grafikfähigen transflektiven Punktmatrix-LCDs möglichst abhängig von den Lichtverhältnissen im Fahrzeug bzw. vor und hinter dem Fahrzeug jeweils zu optimieren.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, daß durch die Kontrastu schaltung einerseits am Tag ein hoher Kontrast der Anzeige erzielt werden kann, indem bei Auflicht die Zeichen dunkel auf hellem Hintergrund erscheinen und indem andererseits bei Dunkelheit umgekehrt das Umfeld der Zeichen dunkel ist, so daß sich das Auge nicht an ein helles Umfeld adaptieren muß. Die Ablesbarkeit der An¬ zeige wird durch diese Lösung nicht mehr durch die Lichtverhältnisse von außen bzw. durch die Hinterleuchtung nachteilig beeinflußt. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß die Kontrastumschaltung auch un¬ abhängig davon ist, ob die LCD für Positiv- oder Negativkontrast hergestellt wurde. Man kann ohne Änderung an der LCD einfach die Daten für die Ansteuerung der einzelnen Matrixpunkte der LCD inver¬ tieren und erhält dadurch eine Kontrastumschaltung. Bei einer im Positivkontrast hergestellten LCD sind die nicht angesteuerten Matrixpunkte hell, d.h. lichtdurchlässig, und werden durch die Kontrastumschaltung durch Anlegen einer Spannung dunkel, d.h. ge¬ sperrt geschaltet, während im Negativkontrast hergestellte LCDs ohne Ansteuerung der Matrixpunkte dunkel sind und bei Kontrastumschaltung durch Anlegen an eine Spannung hell geschaltet werden. Ferner ist bei dieser Lösung vorteilhaft, daß für die Hinterleuchtung der transflektiven Punktmatrix-LCD die erforderliche Lichtleistung redu¬ ziert werden kann.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Ausnahmen ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Patentan¬ spruch 1 angegebenen Merkmale. Dabei ergibt sich eine besonders wirksame und damit vorteilhafte Kontrastumschaltung für die LCD, indem ein Lichtfühler die Leuchtdichte des aus dem Beobachtungsraum auf die LCD fallenden Lichtes erfaßt und abhängig davon die Kon¬ trastumschaltung der LCD steuert. Zweckmäßigerweise wird dabei das elektrische Signal des Lichtfühlers auf einen Schwellwertschalter gegeben, der bei heller Umgebung vor der LCD die Informationsanzeige auf Positivkontrast und bei dunkler Umgebung auf Negativkontrast schaltet. Dabei kann in vorteilhafter Weise der Schwellwertschalter eine einstellbare Schaltschwelle aufweisen, die vom Fahrer indivi¬ duell einzustellen ist. Da je nach Größe der Punktmatrix bzw. der anzuzeigenden Informatio¬ nen der größere Teil der Matrixpunkte entweder zur Darstellung der Informationen dient oder das Umfeld der Informationen bildet, ist es vorteilhaft, wenn unabhängig von der Größe und Form der auf der LCD angezeigten Informationen jeweils der größere Teil der Matrixpunkte bei heller Umgebung vor der LCD hell und der kleinere Teil dunkel gesteuert ist. Umgekehrt wird durch die Kontrastumschaltung bei dunkler Umgebung der größere Teil der Matrixpunkte dunkel und der kleinere Teil hell gesteuert.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Fahrzeugausschnitt mit einer im Armaturenbrett einge¬ bauten Anzeigevorrichtung und einer helligkeitsabhängigen Kontrast¬ umschaltung, Figur 2 einen Ausschnitt aus der Anzeigevorrichtung nach Figur 1 mit einer Punktmatrix-LCD und Figur 3 zeigt Ausschnitte der Punktmatrix-LCD mit a) und b) im Positivkontrast sowie c) und d) im Negativkontrast.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung ausschnittsweise den Fahrerraum eines Kraftfahrzeugs 10 mit einem Armaturenbrett 11, wel¬ ches hinter oder unmittelbar neben dem Lenkrad 12 des Kraftfahrzeugs 10 angeordnet ist. In Richtung der Pfeile 13 fällt dabei das Licht aus dem Beobachtungsraum 14 eines Fahrers 15 auf die Anzeige 16 des Armaturenbrettes 11. Im Beispielsfall besteht die Anzeige aus einem transflektiven Flüssigkristalldisplay (LCD). Die Anzeige 16 ist da¬ bei mit einer elektrischen Steuerschaltung 17 verbunden, die von einer Akkumulatorbatterie 18 des Kraftfahrzeugs 10 versorgt wird. Der Steuerschaltung 17 werden von verschiedenen nicht dargestellten Sensoren im Kraftfahrzeug Meßdaten übermittelt, die zur Ansteuerung entsprechender Anzeigeelemente auf der LCD verwendet werden.

Figur 2 zeigt einen Ausschnitt der Anzeigevorrichtung 16 mit einer transflektiven Punktmatrix-LCD 19 in dem gestrichelt angedeuteten Bereich neben verschiedenen anderen Skalenanzeigen 20. Die Punktma¬ trix 19 besteht aus einer Vielzahl von Bildpunkten, sogenannten Pixels, die in Zeilen und Spalten angeordnet sind und einzeln durch nicht dargestellte Treiberstufen angesteuert werden können. Die elektrischen Treiberstufen sind dabei in der Steuerschaltung 17 mit enthalten oder separat davon auf der LCD mit angeordnet. Je nach Aufbau der Punktmatrix-LCD 19 wird das Licht in den an Spannung ge¬ legten Bildpunkten durchgelassen oder gesperrt. Die gesperrten Be¬ reiche der Punktmatrix 19 erscheinen dabei dunkel, da dort weder das von außen auf diese Bereiche fallende Licht reflektiert wird noch das Licht einer in Figur 1 dargestellten, hinter der Punktmatrix-LCD 19 angeordneten Lichtquelle 21 in diesen Bereichen nach außen durch¬ gelassen wird. In den lichtdurchlässigen Bereichen der Punktmatrix 19 wird dagegen von außen einfallendes Licht durch einen hinter der LCD angeordneten Transflektor zum größten Teil reflektiert bzw. das Licht hinter der LCD wird nach vorn durchgelassen. Es erscheint so die aus Bildpunkten 22 bestehende Information 29.

In Figur 3 sind die dabei möglichen Kontrastbilder der Punktma¬ trix-LCD 19 dargestellt. Figur 3a zeigt einen Bildpunkt 22, der eine Information darstellen soll, im Positivkontrast; d. h. der Bildpunkt 22 erscheint dunkel auf hellem Hintergrund 23. Die hier verwendete Punktmatrix-LCD ist so aufgebaut, daß das Licht in den angesteuer¬ ten, d.h. an Spannung gelegten Bereichen gesperrt wird. In Figur 3b wird dagegen umgekehrt das Licht in den nicht angesteuerten Berei¬ chen, d.h. hier im Bildpunkt 22 gesperrt, während es in den ange¬ steuerten Bereichen durchgelassen wird. Bei dieser Punktmatrix, die für eine Negativ-Kontrastanzeige ausgelegt ist, erscheinen daher im Positivkontrast gemäß Figur 3b dunkle Linien 24 zwischen den ange¬ steuerten Bildpunkten 25. Durch Umschaltung von Positivkontrast der Anzeige gemäß Figur 3a und 3b auf Negativkontrast gemäß Figur 3c und 3d erscheint dagegen der eine Information darstellende Bildpunkt 22 hell auf dunklem Hintergrund 23. Gemäß Figur 3c wird nun im Bereich 19a der Punktmatrix 19 der Bildpunkt 22 nicht angesteuert, während die übrigen Bildpunkte 25 angesteuert werden, so daß zwischen ihnen helle senkrechte und waagrechte Linien 24 sichtbar werden. Gemäß Figur 3d wird dagegen der Bereich 19b einer auf Negativ-Kontrast ausgelegten LCD lediglich im Bildpunkt 22 angesteuert und damit lichtdurchlässig.

Um die auf der Punktmatrix-LCD 19 erscheinende Information möglichst schnell erfassen zu können, muß einerseits der Kontrast der ausgege¬ benen Information auf ihrem Hintergrund möglichst gut sein, anderer¬ seits darf dabei für den Fahrer keine Blendung auftreten. Zu diesem Zweck ist vorgesehen, gemäß Figur 1 über einen Lichtleiter 26 die Leuchtdichte des aus dem Beobachtungsraum 14 im Kraftfahrzeug 10 auf die Anzeigevorrichtung 16 fallenden Lichtes 13 mit einem Lichtfühler 27 zu erfassen und in ein elektrisches Signal umzuwandeln, um die Treiberstufen der jeweils angesteuerten und nicht angesteuerten Matrixpunkte 22 bzw. 25 zur Kontrastumschaltung der Punktmatrix-LCD 19 abhängig von der Helligkeit vor der LCD umzusteuern. Zu diesem Zweck ist im Ausführungsbeispiel nach Figur 1 der Lichtfühler 27 eine Fotozelle, die auf den Eingang eines Schwellwertschalters 28 gelegt ist und dessen Signalausgang derart in die SteuerSchaltung 17 eingreift, daß die Steuersignale für die einzelnen Bildpunkte der Punktmatrix-LCD 19 invertiert werden. Der Schwellwertschalter 28 kann dabei als Schmitt-Trigger mit einer Schalthysterese ausgebildet sein. Mit ihm wird bei heller Umgebung vor der LCD die Informations¬ anzeige gemäß Figur 3a und 3b auf Positiv-Kontrast und bei dunkler Umgebung gemäß Figur 3c und 3d auf Negativ-Kontrast umgeschaltet. Dadurch ergibt sich bei Tage durch das Auflicht aus dem Beobach¬ tungsraum 14 im Fahrzeug 10 ein guter Kontrast durch die dunklen Zeichen 22 auf hellem Hintergrund 23 und bei Nacht durch die hellen Zeichen 22 auf dunklem Hintergrund 23 aufgrund der mit dem Umschalt¬ signal gleichzeitig einzuschaltenden Beleuchtung mit der Lichtquelle 21 hinter der Punktmatrix-LCD 19 eine gut lesbare Anzeige ohne Blendgefahr, da sich das Auge an einen dunklen Hintergrund nicht an¬ passen muß.

Je nach Größe und Form der auf der LCD anzuzeigenden Information werden hierzu mehr oder weniger Matrixpunkte 22 benötigt. So kann bei relativ großen Informationsanzeigen der Kontrast dann durch einen nicht ausreichend großen Hintergrund beeinträchtigt werden: und bei Nacht kann dadurch die Gefahr einer Blendung durch die hel¬ le, relativ große Informationsanzeige bestehen. Um auch dies bei der Umsteuerung des Kontrastes auf der Punktmatrix-LCD 19 zu berücksich¬ tigen, ist es möglich, für jede Informationsanzeige die Zahl der hell gesteuerten und dunkel gesteuerten Matrixpunkte miteinander zu vergleichen. Unabhängig von der Größe und Form der auf der LCD ange¬ zeigten Information läßt sich damit jeweils der größere Teil der Matrixpunkte bei heller Umgebung vor der LCD 19 hell steuern, wah¬ rend der kleinere Teil dunkel gesteuert ist. Umgekehrt wird bei dunkler Umgebung der größere Teil der Matrixpunkte zur Vermeidung der Blendgefahr dunkel gesteuert und der kleinere Teil wird hell ge¬ steuert. Der helligkeitsabhängige Schwellwert, bei dem die automa¬ tische Kontrastumschaltung durchgeführt wird, kann werkseitig je nach Einbauort der Anzeigevorrichtung bzw. abhängig von der Zahl, Größe und Form der Fenster im Fahrzeug eingestellt werden, oder er kann individuell z.B. von Hand mittels eines Potentiometers im Be¬ reich der Anzeige den Bedürfnissen des Fahrers entsprechend einge¬ stellt werden.

Claims

Ansprüche

1. Anzeigevorrichtung für Kraftfahrzeuge mit einer grafikfähigen, transflektiven und zu hinterleuchtenden Punktmatrix-LCD, deren Ma¬ trixpunkte über Treiberstufen elektrisch ansteuerbar sind, indem durch Anlegen von Spannung an bestimmte Matrixpunkte gegenüber den übrigen, nicht an Spannung gelegten Matrixpunkten Informationen auf der LCD durch einen Helligkeitskontrast dargestellt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Treiberstufen der jeweils angesteuerten und nicht angesteuerten Matrixpunkte (22, 25) zur Kontrastumschaltung der LCD (19) abhängig von der Helligkeit vor der LCD (19) umzu¬ steuern sind.

2. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lichtfühler (27) die Leuchtdichte des von außen auf die LCD (19) fallenden Lichtes (13) erfaßt und abhängig davon die Kontrastum¬ schaltung der LCD (19) steuert.

3. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich¬ net, daß ein lichtabhängiger Schwellwertschalter (28) bei heller Um¬ gebung vor der LCD (19) die Informationsanzeige auf Positiv-Kontrast und bei dunkler Umgebung auf Negativ-Kontrast schaltet.

4. Anzeigevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unabhängig von der Größe und Form der auf der LCD (19) angezeigten Information jeweils der größere Teil (25) der Matrixpunkte bei heller Umgebung vor der LCD (19) hell und der kleinere Teil (22) dunkel gesteuert ist sowie umgekehrt bei dunkler Umgebung der größere Teil (25) der Matrixpunkte dunkel und der klei¬ nere Teil (22) hell gesteuert ist.