WO2018172104A1 - Display element, and device for operating same - Google Patents

Display element, and device for operating same Download PDF

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WO2018172104A1
WO2018172104A1 PCT/EP2018/055907 EP2018055907W WO2018172104A1 WO 2018172104 A1 WO2018172104 A1 WO 2018172104A1 EP 2018055907 W EP2018055907 W EP 2018055907W WO 2018172104 A1 WO2018172104 A1 WO 2018172104A1
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display element
component
electroactive
electroluminescent
operating
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PCT/EP2018/055907
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Istvan Denes
Alexander Fischer
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Robert Bosch Gmbh
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    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials

Definitions

  • the invention is based on a device or a method according to the preamble of the independent claims.
  • the subject of the present invention is also a computer program.
  • Display element a method for operating a display element, a device that uses this method, a control element and finally a corresponding computer program according to the
  • Electroluminescence can be excited by an electric field.
  • an electrically insulating phosphor can be arranged between two electrodes.
  • the electrodes with the insulator in between form a capacitor or a capacitor.
  • a vibration generating component may also be excited by an electric field.
  • an electrically insulating, electroactive material can be arranged between two electrodes. The electrodes with the insulator in between form a capacitor or a capacitor. When an AC voltage is applied to the electrodes, the electroactive material deforms at a frequency of the AC voltage, and oscillation results.
  • the light-generating component and the vibration-generating component can be integrated. In this case, the light-generating component and the vibration-generating component can be controlled separately.
  • a display element can be understood as part of a control element.
  • An electroactive component may comprise an electroactive polymer and react to an applied electric field with deformation.
  • An electroluminescent component may be a
  • the electroactive component may be disposed between the support material and the electroluminescent component. Thereby, the light of the electroluminescent component can shine through the transparent cover material.
  • the electroactive component and the electroluminescent component may be electrically contacted on the front side and rear side via electrodes.
  • the electroactive component and the electroluminescent component may be contacted via a common electrode.
  • the electroactive component may comprise at least one electroactive polymer layer.
  • the electroactive component may comprise a plurality of superimposed polymer layers.
  • the polymer layers can be contacted individually electrically.
  • the display element may comprise a pressure detection device, which is designed to image a pressure on the display element in an electrical signal.
  • the pressure detection device can be integrated in the display element.
  • the pressure sensing device may or may be further electroactive
  • the same material as for generating the vibration may be used. Thereby, the structure of the display element can be simplified.
  • the pressure detecting device can between the substrate and the
  • the pressure detection device can be protected from environmental influences.
  • a device for operating a display element is presented according to the approach presented here, the device comprising the following
  • Characteristics comprising: a first voltage source for supplying the electroluminescent
  • the voltage sources can be AC voltage sources.
  • the logic can be called a controller.
  • an operating element for a vehicle with a user interface which has at least one display element according to the approach presented here and at least one device according to the approach presented here.
  • the operating element may comprise a plurality of display elements. Each of the display elements may be formed to display an icon displayable by a display of the control. Likewise, the
  • Display elements are designed as individually controllable pixels of such a display, which together can map a graphic information.
  • the display elements can be arranged side by side in a grid. Symbols and / or graphical information can also be made tactile by the vibrations.
  • a display element may have an area of less than one square centimeter, less than one
  • Display element is executed, the more finely structured can be visual or haptic pattern by the plurality of display elements of
  • Control element are displayed.
  • a method for operating a display element according to the approach presented here comprises the following steps:
  • the alternating electric field can be applied to the electroluminescent component when a touch of the display element is detected.
  • This method can be implemented, for example, in software or hardware or in a mixed form of software and hardware, for example in a control unit.
  • a computer program product or computer program with program code which can be stored on a machine-readable carrier or storage medium such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and for carrying out, implementing and / or controlling the steps of the method according to one of the above
  • Fig. 1 is a schematic representation of a display element according to an embodiment
  • FIG. 2 is an illustration of an electroluminescent film
  • FIG. 3 is a schematic representation of a control element according to an embodiment
  • Fig. 4 is a circuit diagram of an apparatus for operating a
  • 17 is a flowchart of a method for operating a
  • Fig. 18 is a schematic representation of an operating element according to an embodiment.
  • the display element 100 has a carrier material 102 and a transparent cover material 104.
  • the cover material 1044 may be referred to as a transparent encapsulant.
  • Carrier material 102 and the cover material 104 are an electroactive
  • the carrier material 102 forms a rear side of the display element 100.
  • the cover material 104 forms a front side or visible side of the display element 100.
  • the electroluminescent component 108 is disposed between the electroactive component 106 and the cover material 104.
  • the electroactive component 106 is configured to cause the display element 100 to vibrate when an electrical
  • Alternating field is applied to the electroactive component 104.
  • the electroluminescent component 108 is configured to excite the display element 100 when an alternating electric field is applied to the electroluminescent component 108.
  • the light 110 penetrates the transparent cover material 104.
  • the display element 100 has a
  • Pressure detecting device 112 on.
  • the pressure detection device 112 forms a pressure on the display element 100, for example by a finger 114, in an electrical signal.
  • a printed electroluminescent surface 100 having a haptic function is presented.
  • vibrations are generated by an actuator 106.
  • actuator 106 Depending on the vibration amplitude and frequency different surfaces with different textures / roughness can be simulated.
  • the contact force of the surface 100 can be measured by a force measurement. Once the touch force exceeds a force level, a vibration having a particular waveform can be generated. This makes it possible to give a feeling of authenticity during the operation of a virtual button.
  • An application example is an automotive touch display with haptic function. When the display is touched, the actuator 106 generates vibrations.
  • FIG. 2 shows a representation of an electroluminescent film 200.
  • the film 200 essentially corresponds to the display element in FIG. 1.
  • the electroactive component is replaced by an insulating layer 202.
  • Electroluminescent coatings 200 may be used to produce Electroluminescent coatings 200.
  • Coatings 200 may be applied to planar or curved surfaces and even to flexible plastic films.
  • Electroluminescent luminescent film 200 is a light-emitting capacitor. It functions as a multilayer capacitance with pigment 204 and insulation 202 as dielectric 206.
  • Polymer film layer 104 such as PET, PE, Pl film 104, is deposited with a transparent electrode coating 208, such as an ITO coating or PEDOT: PSS.
  • the front bus bar 210 is applied.
  • silver conductive paste can be used by means of a screen printing process.
  • the next layer is a phosphor layer 204 For example, applied by screen printing.
  • This layer 204 is the actual light-emitting electroluminescent layer 108.
  • other types of electroluminescent materials such as metallic salts, may be used.
  • a dielectric insulating material is applied to the phosphor layer 204.
  • barium titanates can be deposited by screen printing.
  • opaque electrode coatings such as carbon black or metallic coatings may also be used.
  • a last layer 102 may be applied, which may also be made of an opaque material. It is possible to perform the entire buildup process in a reverse order, referred to as a "reverse build.” In this process, the back electrode 212 is applied as the first step to the opaque protection surface 102. The last process step is the construction by means of a transparent polymer film 104 encapsulated.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a control element 300 according to an exemplary embodiment.
  • the operating element 300 comprises a
  • Display element 100 which substantially corresponds to the display element in Fig. 1. Furthermore, the operating element 300 comprises a device 302 for operating the display element 100.
  • the device 302 has a first one
  • Voltage source 304 for supplying the electroluminescent component 108 of the display element 100 and a second voltage source 306 for supplying the electroactive component 106 of the display element 100.
  • the device 302 comprises a logic 308 or a controller 308 for driving the first voltage source 304 and the second
  • the components 106, 108 are disposed between electrodes 208, 212, 310.
  • a transparent front electrode 208 arranged between the cover material 104 or the cover layer 304 and the electroluminescent component 108.
  • an intermediate electrode 310 is the electroluminescent component 108 and the electroactive component 106.
  • the electroactive component 106 is arranged.
  • the intermediate electrode 310 may be reflective to the light 110 of the electroluminescent component 108.
  • a common back electrode 212 of the electroactive component 106 and the electroluminescent component 108 is arranged.
  • the first voltage source 304 is connected to the transparent front electrode 208 and the intermediate electrode 310.
  • the second voltage source is connected to the intermediate electrode 310 and the return electrode 212.
  • the transparent front electrode 208 is connected to ground here. Between the back electrode 212 and the substrate 102 is here a
  • the sensor layer 314 is part of the pressure detector 112.
  • the pressure detector 112 provides the electrical pressure signal 316 to the logic 308. In one embodiment is between the electroluminescent
  • Fig. 2 is replaced by an electroactive polymer layer 106.
  • EAP electroactive polymers
  • electroactive polymer types such as dielectric elastomers such as elastomers on silicone,
  • Polyurethane or acrylic base or piezoelectric or electrostrictive polymers such as PVDF based polymers are examples of polyurethane or acrylic base or piezoelectric or electrostrictive polymers such as PVDF based polymers.
  • the vibrations generated by the electroactive polymer layer 106 may include surfaces 104 having different roughness and / or texture imitate by means of the so-called friction modulation. This effect helps the operator to identify the active sensor area 100. As a result, a blind operation is achieved.
  • the contact of the surface 104 is detected by a sensor unit 112. Once the touch force exceeds a predefined level and the sensor layer 314 is activated, the surface 104 may be illuminated.
  • Senstechnik can also a kind
  • DMS Strain gauge principle
  • piezoelectric or piezoresistive measuring principles are used.
  • a central controller 308 reads the force signal 316 and, in accordance with the control algorithm, controls the voltage sources 304, 306 Ul and U2.
  • An E-field is generated by the front and back electrodes 310, 212 of the electroactive polymer layer 106 and by the U2 AC source 306.
  • the frequency of the excitation is in a range which is particularly suitable for producing a haptic effect.
  • the geometry of the layer system 100 and the excitation frequency can be selected so that the system can be operated in a mechanical resonance.
  • Vibration amplitudes in the resonance can clearly exceed the amplitudes of a quasi-static operation.
  • An E-field is between the front and back electrodes 208, 212 of the
  • the frequency of the AC voltage is in a range between 50 Hz and 4 kHz.
  • the same back electrode 212 may be used for both the illumination 108 and the electroactive polymer layer 106.
  • Voltage amplitudes of the voltages Ul and U2 are typically in several 100 V range.
  • the front electrode 208 of the illumination 108 is recommended to be grounded.
  • the EAP functional material 106 polyvinylidene fluoride (PVDF) and its copolymers can be used.
  • PVDF field strengths up to 200 to 300 ⁇ / ⁇ necessary.
  • the layer thickness of the EAP layers 106 can be limited, for example, to 0.5 to 2 ⁇ m.
  • the excitation force generated by the EAP layer 106 increases in proportion to the layer thickness.
  • several EAP layers 106 can be stacked on top of each other.
  • the Gleichpolpolten electrodes are electrically connected together.
  • Electroactive polymer layers 106 may be used not only as an actuator but also as a force / pressure sensor 314. In this case, the change in the capacitance or the state of charge of the sensor 314 is detected. It is in a multilayer electroactive polymer layer construction
  • a fourth insulating layer 318 may be disposed below the phosphor 108.
  • materials having a high dielectric constant can be used as insulator 318, so that the UV voltage predominantly falls through the phosphor layer 108 or the luminous layer 108.
  • PVDF materials generally have a rather high dielectric constant, for example up to a value of 30 to 50, the same material as for the EAP layers 106 can be used for the fourth insulating layer 318.
  • the process chain can be further simplified by using as few different materials as possible.
  • FIG. 4 shows a circuit diagram of a device 302 for operating a
  • the circuit diagram depicts the two voltage sources 304, 306 and their power supply via a step-up converter 400 and a DC voltage intermediate circuit 402.
  • the two voltage sources 304, 306 are here as a channel of a
  • Fig. 4 shows the circuit diagram of an embodiment of the power electronics 302.
  • various power electronics circuits can be used.
  • a two-channel up-down converter 302 is shown.
  • the switches S5, S6 By actuating the switches S5, S6, the DC voltage Uv is generated.
  • An output voltage between 0 V and Uv can be generated in channel 1 with the actuation of the switches S3, S4 and in channel 2 with the actuation of the switches Sl, S2.
  • FIGS. 5 to 16 show illustrations of an operation of a
  • Operating element 300 essentially corresponds to the operating element in FIG.
  • Operating element 300 has at least two different display elements 100 by way of example here.
  • the display elements 100 provide two
  • the display elements 100 may be referred to as sensor surfaces 100 due to their pressure sensing device.
  • a display element 100 represents a triangle for easy distinctness.
  • the other display element here represents a circle.
  • the control element 300 may also have a plurality of individually controllable display elements 100.
  • the display elements may in such a case be completely or partially independently controllable individual pixels of a display matrix. As a result, almost any symbols and / or image contents can be displayed on the operating element 300.
  • the operating element 300 here has a curved user interface 500.
  • the user interface may be, for example, a partial area of an interior of a vehicle.
  • Haptic feedback 502 is particularly important in automotive engineering to ensure "blind" operability of the instruments so that visual contact with the road is not lost when operating the instruments. Not only touch displays 300, but any touch surfaces 300 may be provided with such a haptic function. In the center console panel of a car operator elements 100 may arise, resulting from the
  • both display elements 100 and sensor surfaces 100 are unlit.
  • the display elements 100 are thus substantially invisible or inconspicuous.
  • the display elements 100 are excited to vibrations 502, which can be felt by an operator.
  • a contact 600 of the user interface 500 in the area of one of the display elements 100 is detected by the pressure detection device.
  • the operator can use a form of the symbol shown on the basis of
  • the triangle 100 in response to the touch, the triangle 100 is illuminated by the electroluminescent component of the display element 100 over its entire surface with light 110.
  • FIGS. 8 to 10 essentially corresponds to FIG.
  • control element 300 here per symbol two display elements 100 on. It stops
  • Display element 100 represents a contour 800 of the symbol while the other display element 100 represents the surface of the symbol.
  • the contour 800 of the sensor surface 100 is illuminated in the initial situation. There are at the sensor segments 100th additionally generates oscillations 502. As soon as the operator segments 100 are actuated, the entire sensor surface 100 is additionally illuminated.
  • the touched symbol is illuminated in its entirety by the light 110.
  • the symbols are superimposed or overlap one another.
  • the contour 800 is illuminated by the pressure detection device before detection of the contact 600 and can be felt by vibrations 502.
  • the symbol is illuminated over the entire surface.
  • the sensor surfaces 100 overlap. Only the contour 800 of the sensor surface 100, which is to be activated as a function of the context, is illuminated and brought into oscillation 502. As soon as the operator segments 100 are actuated, the entire sensor surface 100 is additionally illuminated.
  • the display element 100 of the contour 800 of the triangular symbol is illuminated and the triangular surface is set in oscillation 502.
  • the display element 100 of the surface of the triangle is illuminated over its entire surface.
  • the display element 100 of the contour 800 of the circular symbol is illuminated and the circular area is set in oscillation 502.
  • the touch 600 of the circle is recognized.
  • the display element 100 of the surface of the circle is illuminated over its entire surface.
  • FIG. 17 shows a flowchart of a method for operating a display element according to an exemplary embodiment.
  • the method includes a first step 1700 of applying and a second step 1702 of applying.
  • an alternating electric field is applied to the electroactive component to the display element to a
  • FIG. 18 shows a schematic illustration of a control element 300 according to an exemplary embodiment.
  • the operating element 300 corresponds in this case
  • control element in Fig. 3 Essentially, the control element in Fig. 3.
  • the control element in Fig. 3 Essentially, the control element in Fig. 3.
  • Display element 100 here a plurality of superimposed electroactive layers 106 with their associated electrodes 212, 310.
  • the device 302 is connected to the electrodes 212, 310 such that the electroactive ones
  • Layers 106 are each negatively contacted on one side and positively contacted on the other side.
  • an exemplary embodiment includes a "and / or" link between a first feature and a second feature, this is to be read such that the
  • Embodiment according to an embodiment both the first feature and the second feature and according to another embodiment, either only the first feature or only the second feature.

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Abstract

The invention relates to a display element (100) comprising, between a rear substrate material (102) and a front transparent cover material (104), an electro-active component (106) for exciting the display element (100) to oscillate, and an electro-luminescent component (108) for exciting the display element (100) to light up (110).

Description

Beschreibung  description
Titel title
Anzeigeelement und Vorrichtung zum Betreiben desselben Stand der Technik  Display element and device for operating the same prior art
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm. The invention is based on a device or a method according to the preamble of the independent claims. The subject of the present invention is also a computer program.
Die DE 10 2009 006 260 AI beschreibt eine Fernsteuerung durch haptische Verfolgung für ein zentrales Fahrzeugführer-Informationssystem. DE 10 2009 006 260 AI describes a remote control by haptic tracking for a central vehicle information system.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Against this background, the approach presented here is used
Anzeigeelement, ein Verfahren zum Betreiben eines Anzeigeelements, weiterhin eine Vorrichtung, die dieses Verfahren verwendet, ein Bedienelement sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Display element, a method for operating a display element, a device that uses this method, a control element and finally a corresponding computer program according to the
Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich. Main claims presented. The measures listed in the dependent claims advantageous refinements and improvements of the independent claim device are possible.
Elektrolumineszenz kann durch ein elektrisches Feld angeregt werden. Dazu kann ein elektrisch isolierender Leuchtstoff zwischen zwei Elektroden angeordnet werden. Die Elektroden mit dem Isolator dazwischen bilden einen Kondensator beziehungsweise eine Kapazität. Wenn an die Elektroden eine Electroluminescence can be excited by an electric field. For this purpose, an electrically insulating phosphor can be arranged between two electrodes. The electrodes with the insulator in between form a capacitor or a capacitor. When connected to the electrodes
Wechselspannung angelegt wird, beginnt der Leuchtstoff zu leuchten. Eine Schwingungserzeugende Komponente kann ebenfalls durch ein elektrisches Feld angeregt werden. Dazu kann ein elektrisch isolierendes, elektroaktives Material zwischen zwei Elektroden angeordnet werden. Die Elektroden mit dem Isolator dazwischen bilden einen Kondensator beziehungsweise eine Kapazität. Wenn an die Elektroden eine Wechselspannung angelegt wird, verformt sich das elektroaktive Material mit einer Frequenz der Wechselspannung, und eine Schwingung resultiert. AC voltage is applied, the phosphor starts to light up. A vibration generating component may also be excited by an electric field. For this purpose, an electrically insulating, electroactive material can be arranged between two electrodes. The electrodes with the insulator in between form a capacitor or a capacitor. When an AC voltage is applied to the electrodes, the electroactive material deforms at a frequency of the AC voltage, and oscillation results.
In einem Anzeigeelement können die lichterzeugende Komponente und die schwingungserzeugende Komponente integriert werden. Dabei können die lichterzeugende Komponente und die schwingungserzeugende Komponente getrennt voneinander angesteuert werden. In a display element, the light-generating component and the vibration-generating component can be integrated. In this case, the light-generating component and the vibration-generating component can be controlled separately.
Es wird ein Anzeigeelement vorgestellt, das zwischen einem rückseitigen Trägermaterial und einem vorderseitigen, transparenten Deckmaterial eine elektroaktive Komponente zum Anregen des Anzeigeelements zu einer It is presented a display element that between an rear-side support material and a front, transparent cover material, an electroactive component for exciting the display element to a
Schwingung und eine elektrolumineszente Komponente zum Anregen des Anzeigeelements zum Leuchten aufweist. Has vibration and an electroluminescent component for exciting the display element for lighting.
Unter einem Anzeigeelement kann ein Teil eines Bedienelements verstanden werden. Eine elektroaktive Komponente kann ein elektroaktives Polymer umfassen und auf ein angelegtes elektrisches Feld mit einer Verformung reagieren. Eine elektrolumineszente Komponente kann einen A display element can be understood as part of a control element. An electroactive component may comprise an electroactive polymer and react to an applied electric field with deformation. An electroluminescent component may be a
elektrolumineszenten Farbstoff beziehungsweise ein elektrolumineszentes Pigment aufweisen und auf ein angelegtes elektrisches Feld mit einer have electroluminescent dye or an electroluminescent pigment and on an applied electric field with a
Lichtemission reagieren. Light emission react.
Die elektroaktive Komponente kann zwischen dem Trägermaterial und der elektrolumineszenten Komponente angeordnet sein. Dadurch kann das Licht der elektrolumineszenten Komponente durch das transparente Deckmaterial scheinen. The electroactive component may be disposed between the support material and the electroluminescent component. Thereby, the light of the electroluminescent component can shine through the transparent cover material.
Die elektroaktive Komponente und die elektrolumineszente Komponente können vorderseitig und rückseitig über Elektroden elektrisch kontaktiert sein. Die elektroaktive Komponente und die elektrolumineszente Komponente können über eine gemeinsame Elektrode kontaktiert sein. Durch eine The electroactive component and the electroluminescent component may be electrically contacted on the front side and rear side via electrodes. The electroactive component and the electroluminescent component may be contacted via a common electrode. By a
Mehrfachverwendung einer Elektrode kann Material eingespart werden. Multiple use of an electrode can save material.
Weiterhin kann zumindest ein Arbeitsschritt beim Herstellen eingespart werden. Die elektroaktive Komponente kann zumindest eine elektroaktive Polymerschicht aufweisen. Die elektroaktive Komponente kann eine Mehrzahl von übereinander angeordneten Polymerschichten aufweisen. Die Polymerschichten können einzeln elektrisch kontaktiert sein. Das Anzeigeelement kann eine Druckerfassungseinrichtung aufweisen, die dazu ausgebildet ist, einen Druck auf das Anzeigeelement in einem elektrischen Signal abzubilden. Die Druckerfassungseinrichtung kann in das Anzeigeelement integriert sein. Die Druckerfassungseinrichtung kann die oder eine weitere elektroaktive Furthermore, at least one working step can be saved during manufacture. The electroactive component may comprise at least one electroactive polymer layer. The electroactive component may comprise a plurality of superimposed polymer layers. The polymer layers can be contacted individually electrically. The display element may comprise a pressure detection device, which is designed to image a pressure on the display element in an electrical signal. The pressure detection device can be integrated in the display element. The pressure sensing device may or may be further electroactive
Komponente aufweisen. Zum Erfassen des Drucks kann das gleiche Material, wie zum Erzeugen der Schwingung verendet werden. Dadurch kann der Aufbau des Anzeigeelements vereinfacht werden. Die Druckerfassungseinrichtung kann zwischen dem Trägermaterial und dem Have component. For detecting the pressure, the same material as for generating the vibration may be used. Thereby, the structure of the display element can be simplified. The pressure detecting device can between the substrate and the
Deckmaterial angeordnet sein. Die Druckerfassungseinrichtung kann dadurch vor Umwelteinflüssen geschützt sein. Be arranged cover material. The pressure detection device can be protected from environmental influences.
Weiterhin wird eine Vorrichtung zum Betreiben eines Anzeigeelements gemäß dem hier vorgestellten Ansatz vorgestellt, wobei die Vorrichtung die folgendenFurthermore, a device for operating a display element is presented according to the approach presented here, the device comprising the following
Merkmale aufweist: eine erste Spannungsquelle zum Versorgen der elektrolumineszenten Characteristics comprising: a first voltage source for supplying the electroluminescent
Komponente; eine zweite Spannungsquelle zum Versorgen der elektroaktiven Komponente; und eine Logik zum Ansteuern der ersten Spannungsquelle und der zweiten Component; a second voltage source for supplying the electroactive component; and a logic for driving the first voltage source and the second one
Spannungsquelle. Die Spannungsquellen können Wechselspannungsquellen sein. Die Logik kann als Controller bezeichnet werden. Voltage source. The voltage sources can be AC voltage sources. The logic can be called a controller.
Ferner wird ein Bedienelement für ein Fahrzeug mit einer Bedienoberfläche vorgestellt, die zumindest ein Anzeigeelement gemäß dem hier vorgestellten Ansatz und zumindest eine Vorrichtung gemäß dem hier vorgestellten Ansatz aufweist. Furthermore, an operating element for a vehicle with a user interface is presented which has at least one display element according to the approach presented here and at least one device according to the approach presented here.
Das Bedienelement kann eine Mehrzahl an Anzeigeelementen umfassen. Jedes der Anzeigeelemente kann ausgeformt sein, um ein von einer Anzeige des Bedienelements anzeigbares Symbol anzuzeigen. Ebenso können die The operating element may comprise a plurality of display elements. Each of the display elements may be formed to display an icon displayable by a display of the control. Likewise, the
Anzeigeelemente als einzeln ansteuerbare Bildpunkte einer solchen Anzeige ausgebildet sein, die zusammen eine grafische Information abbilden können. Beispielsweise können die Anzeigeelemente dazu nebeneinander in einem Raster angeordnet sein. Symbole und/oder grafische Informationen können auch durch die Schwingungen ertastbar bereitgestellt werden. Display elements are designed as individually controllable pixels of such a display, which together can map a graphic information. For example, the display elements can be arranged side by side in a grid. Symbols and / or graphical information can also be made tactile by the vibrations.
Je nach Ausführungsform kann ein Anzeigeelement somit beispielsweise eine Fläche von weniger als einem Quadratzentimeter, weniger als einem Thus, depending on the embodiment, a display element may have an area of less than one square centimeter, less than one
Quadratmillimeter oder weniger als einem Quadratmikrometer einer Fläche einer Anzeige des Bedienelements abdecken. Umso kleiner ein einzelnes Square millimeters or less than one square micron of an area of a display of the control. The smaller a single one
Anzeigeelement ausgeführt ist, umso feinstrukturierter können bildliche oder haptische Muster durch die Mehrzahl von Anzeigeelementen des Display element is executed, the more finely structured can be visual or haptic pattern by the plurality of display elements of
Bedienelements dargestellt werden. Control element are displayed.
Ein Verfahren zum Betreiben eines Anzeigeelements gemäß dem hier vorgestellten Ansatz weist die folgenden Schritte auf: A method for operating a display element according to the approach presented here comprises the following steps:
Anlegen eines elektrischen Wechselfelds an die elektroaktive Komponente, um das Anzeigeelement zu einer Schwingung anzuregen; und Applying an alternating electric field to the electroactive component to cause the display element to vibrate; and
Anlegen eines elektrischen Wechselfelds an die elektrolumineszente Applying an alternating electric field to the electroluminescent
Komponente, um das Anzeigeelement zu beleuchten. Das elektrische Wechselfeld kann an die elektrolumineszente Komponente angelegt werden, wenn eine Berührung des Anzeigeelements erkannt wird. Component to illuminate the display element. The alternating electric field can be applied to the electroluminescent component when a touch of the display element is detected.
Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein. This method can be implemented, for example, in software or hardware or in a mixed form of software and hardware, for example in a control unit.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend Also of advantage is a computer program product or computer program with program code which can be stored on a machine-readable carrier or storage medium such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and for carrying out, implementing and / or controlling the steps of the method according to one of the above
beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird. described embodiments, in particular when the program product or program is executed on a computer or a device.
Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt: Embodiments of the approach presented here are shown in the drawings and explained in more detail in the following description. It shows:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Anzeigeelements gemäß einem Ausführungsbeispiel; Fig. 1 is a schematic representation of a display element according to an embodiment;
Fig. 2 eine Darstellung einer elektrolumineszenten Folie; FIG. 2 is an illustration of an electroluminescent film; FIG.
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Bedienelements gemäß einem Ausführungsbeispiel; 3 is a schematic representation of a control element according to an embodiment;
Fig. 4 einen Schaltplan einer Vorrichtung zum Betreiben eines Fig. 4 is a circuit diagram of an apparatus for operating a
Anzeigeelements gemäß einem Ausführungsbeispiel; Display element according to an embodiment;
Die Figuren 5 bis 16 Darstellungen eines Bedienens eines Bedienelements gemäß einem Ausführungsbeispiel; Figures 5 to 16 representations of an operation of a control element according to an embodiment;
Fig. 17 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines 17 is a flowchart of a method for operating a
Anzeigeelements gemäß einem Ausführungsbeispiel; und Fig. 18 eine schematische Darstellung eines Bedienelements gemäß einem Ausführungsbeispiel. Display element according to an embodiment; and Fig. 18 is a schematic representation of an operating element according to an embodiment.
In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren In the following description of favorable embodiments of the present invention are for the in the various figures
dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche represented and similar elements acting the same or similar
Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird. Reference numeral used, wherein a repeated description of these elements is omitted.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Anzeigeelements 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Anzeigeelement 100 weist ein Trägermaterial 102 und ein transparentes Deckmaterial 104 auf. Das Deckmaterial 1044 kann als durchsichtige Verkapselung bezeichnet werden. Zwischen dem 1 shows a schematic representation of a display element 100 according to an exemplary embodiment. The display element 100 has a carrier material 102 and a transparent cover material 104. The cover material 1044 may be referred to as a transparent encapsulant. Between the
Trägermaterial 102 und dem Deckmaterial 104 sind eine elektroaktive Carrier material 102 and the cover material 104 are an electroactive
Komponente 106 und eine elektrolumineszente Komponente 108 angeordnet. Das Trägermaterial 102 bildet eine Rückseite des Anzeigeelements 100 aus. Das Deckmaterial 104 bildet eine Vorderseite beziehungsweise Sichtseite des Anzeigeelements 100 aus. Die elektrolumineszente Komponente 108 ist zwischen der elektroaktiven Komponente 106 und dem Deckmaterial 104 angeordnet. Die elektroaktive Komponente 106 ist dazu ausgebildet, das Anzeigeelement 100 zum Schwingen anzuregen, wenn ein elektrisches Component 106 and an electroluminescent component 108 arranged. The carrier material 102 forms a rear side of the display element 100. The cover material 104 forms a front side or visible side of the display element 100. The electroluminescent component 108 is disposed between the electroactive component 106 and the cover material 104. The electroactive component 106 is configured to cause the display element 100 to vibrate when an electrical
Wechselfeld an die elektroaktive Komponente 104 angelegt wird. Die Alternating field is applied to the electroactive component 104. The
elektrolumineszente Komponente 108 ist dazu ausgebildet, das Anzeigeelement 100 zum Leuchten anzuregen, wenn ein elektrisches Wechselfeld an die elektrolumineszente Komponente 108 angelegt wird. Das Licht 110 durchdringt das transparente Deckmaterial 104. The electroluminescent component 108 is configured to excite the display element 100 when an alternating electric field is applied to the electroluminescent component 108. The light 110 penetrates the transparent cover material 104.
In einem Ausführungsbeispiel weist das Anzeigeelement 100 eine In one embodiment, the display element 100 has a
Druckerfassungseinrichtung 112 auf. Die Druckerfassungseinrichtung 112 bildet einen Druck auf das Anzeigeelement 100, beispielsweise durch einen Finger 114, in einem elektrischen Signal ab. Pressure detecting device 112 on. The pressure detection device 112 forms a pressure on the display element 100, for example by a finger 114, in an electrical signal.
Mit anderen Worten wird eine gedruckte elektrolumineszente Fläche 100 mit haptischer Funktion vorgestellt. Es wird eine elektrolumineszente leuchtende Fläche 100 mit einer zusätzlichen Funktionalität, der sogenannten haptischen Funktionalität vorgestellt. Bei einer Fläche 100 mit haptischer Funktion werden Schwingungen durch einen Aktor 106 erzeugt. Abhängig von der Schwingungsamplitude und Frequenz können unterschiedliche Oberflächen mit diversen Texturen/Rauheiten simuliert werden. In other words, a printed electroluminescent surface 100 having a haptic function is presented. An electroluminescent luminous surface 100 with an additional functionality, the so-called haptic functionality, is presented. For a surface 100 having a haptic function, vibrations are generated by an actuator 106. Depending on the vibration amplitude and frequency different surfaces with different textures / roughness can be simulated.
Die Berührungskraft der Fläche 100 kann durch eine Kraftmessung gemessen werden. Sobald die Berührungskraft einen Kraftpegel überschreitet, kann eine Schwingung mit einer bestimmten Wellenform erzeugt werden. Dadurch ist es möglich, ein Echtheitsgefühl während der Betätigung eines virtuellen Knopfes zu geben. Ein Anwendungsbeispiel ist ein Automotiv-Touchdisplay mit haptischer Funktion. Wenn das Display berührt wird, erzeugt der Aktor 106 Schwingungen. The contact force of the surface 100 can be measured by a force measurement. Once the touch force exceeds a force level, a vibration having a particular waveform can be generated. This makes it possible to give a feeling of authenticity during the operation of a virtual button. An application example is an automotive touch display with haptic function. When the display is touched, the actuator 106 generates vibrations.
Fig. 2 zeigt eine Darstellung einer elektrolumineszenten Folie 200. Die Folie 200 entspricht im Wesentlichen dem Anzeigeelement in Fig. 1. Im Gegensatz dazu ist hier die elektroaktive Komponente durch eine Isolierschicht 202 ersetzt. FIG. 2 shows a representation of an electroluminescent film 200. The film 200 essentially corresponds to the display element in FIG. 1. In contrast to this, here the electroactive component is replaced by an insulating layer 202.
Elektrolumineszente Beschichtungen 200 können verwendet werden, um Electroluminescent coatings 200 may be used to
Lichtkörper mit besonders dünnen Schichtdicken zu gestallten. Solche Light body with particularly thin layer thicknesses to make. Such
Beschichtungen 200 können auf planaren oder gekrümmten Oberflächen und sogar auf biegbaren Kunststofffolien aufgebracht werden. Eine Coatings 200 may be applied to planar or curved surfaces and even to flexible plastic films. A
Elektrolumineszenz-Leuchtfolie 200 ist ein Leuchtkondensator. Er funktioniert als Mehrschichtkapazität mit Pigment 204 und Isolation 202 als Dielektrikum 206. Electroluminescent luminescent film 200 is a light-emitting capacitor. It functions as a multilayer capacitance with pigment 204 and insulation 202 as dielectric 206.
Ein typischer Aufbau einer elektrolumineszenten Fläche 200 das sogenannte „Standard build" ist in Fig. 2 dargestellt. Auf einer transparenten A typical structure of an electroluminescent surface 200, the so-called "standard build" is shown in Fig. 2. On a transparent
Polymerfolienschicht 104, wie beispielsweise PET-, PE-, Pl-Folie 104 wird eine transparente Elektrodenbeschichtung 208, wie beispielsweise eine ITO- Beschichtung oder PEDOT:PSS abgeschieden. Polymer film layer 104, such as PET, PE, Pl film 104, is deposited with a transparent electrode coating 208, such as an ITO coating or PEDOT: PSS.
Damit entsteht die sogenannte Front- Elektrode 208. Auf eine Kante der Front- Elektrode 208 wird die Front-Bus-Bar 210 aufgetragen. Für das Drucken des Front-Bus-Bars 210 kann beispielsweise Silberleitpaste mittels Siebdruckprozess verwendet werden. Als nächster Schicht wird eine Phosphorschicht 204 beispielsweise mittels Siebdruckverfahren aufgetragen. Diese Schicht 204 ist die eigentliche lichtemittierende elektrolumineszente Schicht 108. Anstatt Phosphor als Leuchtmittel können alternativ andere Sorten von elektrolumineszenten Materialien, wie beispielsweise metallische Salze verwendet werden. This results in the so-called front electrode 208. On one edge of the front electrode 208, the front bus bar 210 is applied. For the printing of the front bus bar 210, for example, silver conductive paste can be used by means of a screen printing process. The next layer is a phosphor layer 204 For example, applied by screen printing. This layer 204 is the actual light-emitting electroluminescent layer 108. Instead of phosphorus as the light source, alternatively, other types of electroluminescent materials, such as metallic salts, may be used.
Als eine elektrische Isolierschicht 202 wird ein dielektrisches Isoliermaterial auf die Phosphorschicht 204 aufgetragen. Beispielsweise kann Barium Titanate mittels Siebdruckverfahren abgeschieden werden. Als Rück-Elektroden 212 können auch undurchsichtige Elektrodenbeschichtungen, wie beispielsweise Ruß- oder metallische Beschichtungen verwendet werden. As an electrical insulating layer 202, a dielectric insulating material is applied to the phosphor layer 204. For example, barium titanates can be deposited by screen printing. As back electrodes 212, opaque electrode coatings such as carbon black or metallic coatings may also be used.
Als Verkapselung kann eine letzte Schicht 102 aufgetragen werden, die ebenso aus einem undurchsichtigen Material sein kann. Es ist möglich den gesamten Aufbauprozess in einer umgekehrten Reihenfolge durchzuführen, was als sogenanntes„reverse Build" bezeichnet wird. In diesem Prozess wird als erster Schritt auf die undurchsichtige Schutzfläche 102 die Rückelektrode 212 aufgetragen. Als letzter Prozessschritt wird der Aufbau mittels einer durchsichtigen Polymerfolie 104 verkapselt. As an encapsulation, a last layer 102 may be applied, which may also be made of an opaque material. It is possible to perform the entire buildup process in a reverse order, referred to as a "reverse build." In this process, the back electrode 212 is applied as the first step to the opaque protection surface 102. The last process step is the construction by means of a transparent polymer film 104 encapsulated.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Bedienelements 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Bedienelement 300 umfasst ein 3 shows a schematic representation of a control element 300 according to an exemplary embodiment. The operating element 300 comprises a
Anzeigeelement 100, welches im Wesentlichen dem Anzeigeelement in Fig. 1 entspricht. Weiterhin umfasst das Bedienelement 300 eine Vorrichtung 302 zum Betreiben des Anzeigeelements 100. Die Vorrichtung 302 weist eine ersteDisplay element 100, which substantially corresponds to the display element in Fig. 1. Furthermore, the operating element 300 comprises a device 302 for operating the display element 100. The device 302 has a first one
Spannungsquelle 304 zum Versorgen der elektrolumineszenten Komponente 108 des Anzeigeelements 100 und eine zweite Spannungsquelle 306 zum Versorgen der elektroaktiven Komponente 106 des Anzeigeelements 100. Voltage source 304 for supplying the electroluminescent component 108 of the display element 100 and a second voltage source 306 for supplying the electroactive component 106 of the display element 100.
Weiterhin umfasst die Vorrichtung 302 eine Logik 308 beziehungsweise einen Kontroller 308 zum Ansteuern der ersten Spannungsquelle 304 und der zweitenFurthermore, the device 302 comprises a logic 308 or a controller 308 for driving the first voltage source 304 and the second
Spannungsquelle 306. Voltage source 306.
Die Komponenten 106, 108 sind zwischen Elektroden 208, 212, 310 angeordnet. Dabei ist zwischen dem Deckmaterial 104 beziehungsweise der Deckschicht 304 und der elektrolumineszenten Komponente 108 eine transparente Frontelektrode 208 angeordnet. Zwischen der elektrolumineszenten Komponente 108 und der elektroaktiven Komponente 106 ist eine Zwischenelektrode 310 der The components 106, 108 are disposed between electrodes 208, 212, 310. In this case, between the cover material 104 or the cover layer 304 and the electroluminescent component 108 is a transparent front electrode 208 arranged. Between the electroluminescent component 108 and the electroactive component 106, an intermediate electrode 310 is the
elektroaktiven Komponente 106 angeordnet. Die Zwischenelektrode 310 kann reflektierend für das Licht 110 der elektrolumineszenten Komponente 108 sein. Zwischen der elektroaktiven Komponente 106 und dem Trägermaterial 102 beziehungsweise dem Substrat 102 ist eine gemeinsame Rückelektrode 212 der elektroaktiven Komponente 106 und der elektrolumineszenten Komponente 108 angeordnet. Die erste Spannungsquelle 304 ist mit der transparenten Frontelektrode 208 und der Zwischenelektrode 310 verbunden. Die zweite Spannungsquelle ist mit der Zwischenelektrode 310 und der Rückelektrode 212 verbunden. Die transparente Frontelektrode 208 ist hier mit Masse verbunden. Zwischen der Rückelektrode 212 und dem Trägermaterial 102 ist hier eineelectroactive component 106 is arranged. The intermediate electrode 310 may be reflective to the light 110 of the electroluminescent component 108. Between the electroactive component 106 and the carrier material 102 or the substrate 102, a common back electrode 212 of the electroactive component 106 and the electroluminescent component 108 is arranged. The first voltage source 304 is connected to the transparent front electrode 208 and the intermediate electrode 310. The second voltage source is connected to the intermediate electrode 310 and the return electrode 212. The transparent front electrode 208 is connected to ground here. Between the back electrode 212 and the substrate 102 is here a
Isolatorschicht 312 und eine Sensorschicht 314 angeordnet. Die Sensorschicht 314 ist Teil der Druckerfassungseinrichtung 112. Die Druckerfassungseinrichtung 112 stellt das elektrische Drucksignal 316 für die Logik 308 bereit. In einem Ausführungsbeispiel ist zwischen der elektrolumineszenten Insulator layer 312 and a sensor layer 314 arranged. The sensor layer 314 is part of the pressure detector 112. The pressure detector 112 provides the electrical pressure signal 316 to the logic 308. In one embodiment is between the electroluminescent
Komponente 108 und der Zwischenelektrode 310 eine weitere Isolierschicht 318 angeordnet, da die elektrolumineszente Komponente 108 elektrisch leitfähige Bestandteile aufweisen kann. Bei dem hier vorgestellten Ansatz ist die dielektrische Isolierschicht, wie sie in Component 108 and the intermediate electrode 310, a further insulating layer 318 arranged, since the electroluminescent component 108 may have electrically conductive components. In the approach presented here, the dielectric insulating layer as shown in FIG
Fig. 2 dargestellt ist, durch eine elektroaktive Polymerschicht 106 ersetzt. In den elektroaktiven Polymeren (EAP) 106 wird eine Verformung durch das elektrische Feld erzeugt. Mithilfe dieser Verformungen wird die Sensoroberfläche 104 in Schwingung gebracht. Für diesen Zweck können elektroaktive Polymersorten, wie beispielsweise dielektrische Elastomere, wie Elastomere auf Silikon-,Fig. 2 is replaced by an electroactive polymer layer 106. In the electroactive polymers (EAP) 106, deformation by the electric field is generated. These deformations cause the sensor surface 104 to vibrate. For this purpose, electroactive polymer types such as dielectric elastomers such as elastomers on silicone,
Polyurethan- oder akrylischer Basis oder piezoelektrische beziehungsweise elektrostriktive Polymere, wie Polymere auf PVDF Basis verwendet werden. Polyurethane or acrylic base or piezoelectric or electrostrictive polymers such as PVDF based polymers.
Die Schwingungen, die durch die elektroaktive Polymerschicht 106 erzeugt werden, können Oberflächen 104 mit unterschiedlicher Rauheit und/oder Textur mittels der sogenannten Friction Modulation imitieren. Dieser Effekt hilft dem Bediener, die aktive Sensorfläche 100 zu identifizieren. Dadurch wird eine blinde Bedienbarkeit erreicht. Die Berührung der Oberfläche 104 wird durch eine Sensoreinheit 112 detektiert. Sobald die Berührungskraft einen vordefinierten Pegel überschreitet und die Sensorschicht 314 aktiviert wird, kann die Fläche 104 beleuchtet werden. Für die Sensierung kann auch eine Art The vibrations generated by the electroactive polymer layer 106 may include surfaces 104 having different roughness and / or texture imitate by means of the so-called friction modulation. This effect helps the operator to identify the active sensor area 100. As a result, a blind operation is achieved. The contact of the surface 104 is detected by a sensor unit 112. Once the touch force exceeds a predefined level and the sensor layer 314 is activated, the surface 104 may be illuminated. For the Sensierung can also a kind
Dehnungsmessstreifenprinzip (DMS) beziehungsweise piezoelektrische oder piezoresistive Messprinzipien verwendet werden. Strain gauge principle (DMS) or piezoelectric or piezoresistive measuring principles are used.
In einem weiteren Funktionsmodus wird eine Schwingung nur nach der In another mode of operation, vibration will only follow the
Berührung der Sensorfläche 104 ausgelöst. Damit wird ein gewisses Touching the sensor surface 104 triggered. This will be a certain
Echtheitsgefühl bei der Betätigung eines virtuellen Knopfes gegeben. Authenticity given when pressing a virtual button.
Mit anderen Worten ist in Fig. 3 der Aufbau des Schichtsystems 100 schematisch dargestellt. Ein zentraler Kontroller 308 liest das Kraftsignal 316 ein und steuert gemäß dem Steuerungsalgorithmus die Spannungsquellen 304, 306 Ul und U2. Ein E-Feld wird durch die Front- und Rückelektroden 310, 212 der elektroaktiven Polymerschicht 106 und durch die U2-Wechselspannungsquelle 306 erzeugt. Die Frequenz der Anregung liegt in einem Bereich, welcher besonders geeignet ist, um einen haptischen Effekt zu erzeugen. Im Weiteren kann die Geometrie des Schichtsystems 100 und der Anregungsfrequenz ausgewählt werden, damit das System in einer mechanischen Resonanz betrieben werden kann. Die In other words, the structure of the layer system 100 is shown schematically in FIG. A central controller 308 reads the force signal 316 and, in accordance with the control algorithm, controls the voltage sources 304, 306 Ul and U2. An E-field is generated by the front and back electrodes 310, 212 of the electroactive polymer layer 106 and by the U2 AC source 306. The frequency of the excitation is in a range which is particularly suitable for producing a haptic effect. Furthermore, the geometry of the layer system 100 and the excitation frequency can be selected so that the system can be operated in a mechanical resonance. The
Schwingungsamplituden in der Resonanz können die Amplituden eines quasistatischen Betriebes deutlich übersteigen. Vibration amplitudes in the resonance can clearly exceed the amplitudes of a quasi-static operation.
Ein E-Feld wird zwischen den Front- und Rückelektroden 208, 212 der An E-field is between the front and back electrodes 208, 212 of the
Beleuchtung durch die Ul- Wechselspannungsquelle 304 erzeugt. Die Frequenz der Wechselspannung liegt in einem Bereich zwischen 50 Hz und 4 kHz. Illumination generated by the Ul AC voltage source 304. The frequency of the AC voltage is in a range between 50 Hz and 4 kHz.
Dieselbe Rück- Elektrode 212 kann sowohl für die Beleuchtung 108 als auch für die elektroaktive Polymerschicht 106 verwendet werden. Die The same back electrode 212 may be used for both the illumination 108 and the electroactive polymer layer 106. The
Spannungsamplituden der Spannungen Ul und U2 liegen typischerweise in mehreren 100 V Bereich. Damit der Benutzer im Falle einer Beschädigung der durchsichtigen Verkapselung 104 von einem Stromschlag geschützt ist, empfiehlt sich die Front- Elektrode 208 der Beleuchtung 108 auf das Erdpotenzial zu legen. Als EAP-Funktionsmaterial 106 können Polyvinylidenfluorid (PVDF) und dessen Copolymere verwendet werden. Für die elektrische Aktivierung von PVDF sind Feldstärken bis zu 200 bis 300 ν/μηι notwendig. Um die Steuerungsspannung niedrig zu halten, kann die Schichtdicke der EAP-Schichten 106 beispielsweise auf 0,5 bis 2 μηι begrenzt werden. Die von der EAP-Schicht 106 erzeugte Anregungskraft steigt proportional zur Schichtdicke. Um eine ausreichende Kraft für die haptische Funktion zu erreichen, können mehrere EAP-Schichten 106 aufeinandergelegt werden. Die gleichgepolten Elektroden werden dabei miteinander elektrisch verbunden. Voltage amplitudes of the voltages Ul and U2 are typically in several 100 V range. In order for the user to be protected from electric shock in the event of damage to the transparent encapsulation 104, the front electrode 208 of the illumination 108 is recommended to be grounded. As the EAP functional material 106, polyvinylidene fluoride (PVDF) and its copolymers can be used. For the electrical activation of PVDF field strengths up to 200 to 300 ν / μηι necessary. In order to keep the control voltage low, the layer thickness of the EAP layers 106 can be limited, for example, to 0.5 to 2 μm. The excitation force generated by the EAP layer 106 increases in proportion to the layer thickness. In order to achieve sufficient force for the haptic function, several EAP layers 106 can be stacked on top of each other. The Gleichpolpolten electrodes are electrically connected together.
Elektroaktive Polymerschichten 106 können nicht nur als Aktor, sondern auch als Kraft-/Drucksensor 314 verwendet werden. Dabei wird die Änderung der Kapazität beziehungsweise der Ladungszustand des Sensors 314 erfasst. In einem mehrschichtigen elektroaktiven Polymerschichtaufbau ist es Electroactive polymer layers 106 may be used not only as an actuator but also as a force / pressure sensor 314. In this case, the change in the capacitance or the state of charge of the sensor 314 is detected. It is in a multilayer electroactive polymer layer construction
überlegenswert, eine Schicht 314 als Sensor und die restlichen Schichten 106 als Aktor zu verwenden. Dadurch können jegliche weitere Schichten für die Kraftsensierung entfallen. It is worth considering using a layer 314 as a sensor and the remaining layers 106 as an actuator. As a result, any additional layers for the force sizing can be omitted.
Weil die meisten elektrolumineszenten Werkstoffe 108, beispielsweise metallische Salze, elektrisch leitfähig sind, kann eine vierte Isolierschicht 318 unterhalb des Leuchtstoffs 108 angeordnet werden. Als Isolierstoff 318 können dabei Materialien mit hoher Dielektrizitätszahl verwendet werden, damit die Ui Spannung überwiegend durch die Phosphorschicht 108 beziehungsweise Leuchtschicht 108 fällt. Da PVDF Materialien in der Regel eine eher hohe Dielektrizitätszahl aufweisen, beispielsweise bis zu einem Wert von 30 bis 50, kann für die vierte Isolierschicht 318 derselbe Werkstoff, wie für die EAP- Schichten 106 verwendet werden. Damit kann die Prozesskette durch die Verwendung von möglichst wenig unterschiedlichen Werkstoffen weiter vereinfacht werden. Because most of the electroluminescent materials 108, such as metallic salts, are electrically conductive, a fourth insulating layer 318 may be disposed below the phosphor 108. In this case, materials having a high dielectric constant can be used as insulator 318, so that the UV voltage predominantly falls through the phosphor layer 108 or the luminous layer 108. Since PVDF materials generally have a rather high dielectric constant, for example up to a value of 30 to 50, the same material as for the EAP layers 106 can be used for the fourth insulating layer 318. Thus, the process chain can be further simplified by using as few different materials as possible.
Fig. 4 zeigt einen Schaltplan einer Vorrichtung 302 zum Betreiben eines 4 shows a circuit diagram of a device 302 for operating a
Anzeigeelements 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Schaltplan bildet die beiden Spannungsquellen 304, 306 und ihre Energieversorgung über einen Step-up Konverter 400 und einen Gleichspannungszwischenkreis 402 ab. Die beiden Spannungsquellen 304, 306 sind hier als je ein Kanal eines Display element 100 according to an embodiment. The circuit diagram depicts the two voltage sources 304, 306 and their power supply via a step-up converter 400 and a DC voltage intermediate circuit 402. The two voltage sources 304, 306 are here as a channel of a
zweikanaligen Step-down Konverters 404 ausgeführt. dual-channel step-down converter 404.
Mit anderen Worten zeigt Fig. 4 den Schaltplan eines Ausführungsbeispiels der Leistungselektronik 302. Um die Spannungen Ul, U2 zu erzeugen, können verschiedene Leistungselektronikschaltungen verwendet werden. Hier ist als ein Vertreter der diversen Schaltungskonfigurationen ein Zwei-Kanal Hoch- Tiefsetzsteller 302 dargestellt. Durch die Betätigung der Schalter S5, S6 wird die Gleichspannung Uv erzeugt. Eine Ausgangsspannung zwischen 0 V und Uv kann in Kanal 1 mit der Betätigung der Schalter S3, S4 und in Kanal 2 mit der Betätigung der Schalter Sl, S2 erzeugt werden. In other words, Fig. 4 shows the circuit diagram of an embodiment of the power electronics 302. In order to generate the voltages Ul, U2, various power electronics circuits can be used. Here, as a representative of the various circuit configurations, a two-channel up-down converter 302 is shown. By actuating the switches S5, S6, the DC voltage Uv is generated. An output voltage between 0 V and Uv can be generated in channel 1 with the actuation of the switches S3, S4 and in channel 2 with the actuation of the switches Sl, S2.
Die Figuren 5 bis 16 zeigen Darstellungen eines Bedienens eines FIGS. 5 to 16 show illustrations of an operation of a
Bedienelements 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Bedienelement 300 entspricht dabei im Wesentlichen dem Bedienelement in Fig. 3. Das Operating element 300 according to one embodiment. The operating element 300 essentially corresponds to the operating element in FIG
Bedienelement 300 weist hier beispielshalber zumindest zwei unterschiedliche Anzeigeelemente 100 auf. Die Anzeigeelemente 100 stellen zwei Operating element 300 has at least two different display elements 100 by way of example here. The display elements 100 provide two
unterschiedliche Symbole dar. Die Anzeigeelemente 100 können aufgrund ihrer Druckerfassungseinrichtung als Sensorflächen 100 bezeichnet werden. Ein Anzeigeelement 100 stellt zur einfachen Unterscheidbarkeit ein Dreieck dar. Das andere Anzeigeelement stellt hier einen Kreis dar. Das Bedienelement 300 kann auch eine Vielzahl einzeln ansteuerbarer Anzeigeelemente 100 aufweisen. Die Anzeigeelemente können in einem solchen Fall vollständig oder teilweise unabhängig voneinander ansteuerbare einzelne Bildpunkte einer Anzeigematrix sein. Dadurch können nahezu beliebige Symbole und/oder Bildinhalte auf dem Bedienelement 300 dargestellt werden. Das Bedienelement 300 weist hier eine gekrümmte Bedienoberfläche 500 auf. Die Bedienoberfläche kann beispielsweise ein Teilbereich eines Innenraums eines Fahrzeugs sein. different icons. The display elements 100 may be referred to as sensor surfaces 100 due to their pressure sensing device. A display element 100 represents a triangle for easy distinctness. The other display element here represents a circle. The control element 300 may also have a plurality of individually controllable display elements 100. The display elements may in such a case be completely or partially independently controllable individual pixels of a display matrix. As a result, almost any symbols and / or image contents can be displayed on the operating element 300. The operating element 300 here has a curved user interface 500. The user interface may be, for example, a partial area of an interior of a vehicle.
Eine haptische Rückkopplung 502 ist besonders bei der Fahrzeugtechnik wichtig, um eine„blinde" Bedienbarkeit der Instrumente zu gewährleisten, damit der Sichtkontakt zu der Straße bei der Bedienung der Instrumente nicht verloren geht. Nicht nur Touchdisplays 300, sondern jegliche Touch-Flächen 300 können mit einer solchen haptischen Funktion versehen werden. In dem Mittelkonsole-Panel eines Pkws können Bedienerelemente 100 entstehen, die sich aus der Haptic feedback 502 is particularly important in automotive engineering to ensure "blind" operability of the instruments so that visual contact with the road is not lost when operating the instruments. Not only touch displays 300, but any touch surfaces 300 may be provided with such a haptic function. In the center console panel of a car operator elements 100 may arise, resulting from the
Oberfläche 500 des Panels 300 nicht ausheben. Solange sie nicht betätigt werden, leuchten sie auch nicht. Es werden an den Bedienersegmenten allerdings Schwingungen 502 erzeugt. Damit wird es möglich, zwischen Do not lift surface 500 of panel 300. As long as they are not operated, they also do not light up. However, vibrations 502 are generated at the operator segments. This will make it possible between
Bedienersegmenten 100 und zwischen den passiven Oberflächensegmenten einfach per Fühlen mit der Hand zu unterscheiden. Sobald die Operator segments 100 and between the passive surface segments easy to distinguish by hand. As soon as the
Bedienersegmente 100 betätigt werden, erfolgt zusätzlich eine visuelle Operating segments 100 are actuated, there is also a visual
Rückkopplung 110 und das Element wird beleuchtet. Feedback 110 and the element is illuminated.
In Fig. 5 sind beide Anzeigeelemente 100 beziehungsweise Sensorflächen 100 unbeleuchtet. Die Anzeigeelemente 100 sind damit im Wesentlichen unsichtbar beziehungsweise unauffällig. Durch die elektroaktiven Komponenten werden die Anzeigeelemente 100 zu Schwingungen 502 angeregt, die durch einen Bediener ertastet werden können. In Fig. 5, both display elements 100 and sensor surfaces 100 are unlit. The display elements 100 are thus substantially invisible or inconspicuous. By the electroactive components, the display elements 100 are excited to vibrations 502, which can be felt by an operator.
In Fig. 6 wird durch die Druckerfassungseinrichtung eine Berührung 600 der Bedienoberfläche 500 im Bereich eines der Anzeigeelemente 100 erfasst. Der Bediener kann dabei eine Form des dargestellten Symbols aufgrund der In FIG. 6, a contact 600 of the user interface 500 in the area of one of the display elements 100 is detected by the pressure detection device. The operator can use a form of the symbol shown on the basis of
Schwingungen 502 ertasten. Feel vibrations 502.
In Fig. 7 ist ansprechend auf die Berührung das Dreieck 100 durch die elektrolumineszente Komponente des Anzeigeelements 100 vollflächig mit Licht 110 beleuchtet. In FIG. 7, in response to the touch, the triangle 100 is illuminated by the electroluminescent component of the display element 100 over its entire surface with light 110.
Die Darstellung in den Figuren 8 bis 10 entspricht im Wesentlichen der The illustration in FIGS. 8 to 10 essentially corresponds to FIG
Darstellung in den Figuren 5 bis 7. Im Gegensatz dazu weist das Bedienelement 300 hier pro Symbol zwei Anzeigeelemente 100 auf. Dabei stellt ein Representation in Figures 5 to 7. In contrast, the control element 300 here per symbol two display elements 100 on. It stops
Anzeigeelement 100 eine Kontur 800 des Symbols dar, während das andere Anzeigeelement 100 die Fläche des Symbols darstellt. Display element 100 represents a contour 800 of the symbol while the other display element 100 represents the surface of the symbol.
In einem Ausführungsbeispiel wird in der Ausgangssituation die Kontur 800 der Sensorfläche 100 beleuchtet. Es werden an den Sensorsegmenten 100 zusätzlich Schwingungen 502 erzeugt. Sobald die Bedienersegmente 100 betätigt werden, wird die gesamte Sensorfläche 100 zusätzlich beleuchtet. In one exemplary embodiment, the contour 800 of the sensor surface 100 is illuminated in the initial situation. There are at the sensor segments 100th additionally generates oscillations 502. As soon as the operator segments 100 are actuated, the entire sensor surface 100 is additionally illuminated.
In Fig. 8 ist sind die Konturen der Symbole durch Anzeigeelemente 100 in unterschiedlichen Farben beleuchtet und die Kontur wird durch die In Fig. 8, the contours of the symbols are illuminated by display elements 100 in different colors and the contour is determined by the
Schwingungen 502 abgebildet. Vibrations 502 shown.
In Fig. 9 wird wie in Fig. 6 die Berührung 600 sensiert. In Fig. 9, as in Fig. 6, the touch 600 is sensed.
In Fig. 10 wird wie in Fig. 7 das berührte Symbol vollflächig durch das Licht 110 beleuchtet. In FIG. 10, as in FIG. 7, the touched symbol is illuminated in its entirety by the light 110.
In den Figuren 11 bis 16 sind im Gegensatz zu den vorhergehenden Figuren die Symbole einander überlagert beziehungsweise überlappen sich. Wie in den Figuren 8 bis 10 wird die Kontur 800 vor dem Erkennen der Berührung 600 durch die Druckerfassungseinrichtung beleuchtet und durch Schwingungen 502 ertastbar. Ansprechend auf das Erkennen der Berührung wird das Symbol vollflächig ausgeleuchtet. In FIGS. 11 to 16, in contrast to the preceding figures, the symbols are superimposed or overlap one another. As in FIGS. 8 to 10, the contour 800 is illuminated by the pressure detection device before detection of the contact 600 and can be felt by vibrations 502. In response to the detection of the touch, the symbol is illuminated over the entire surface.
In einem Ausführungsbeispiel überlappen die Sensorflächen 100. Nur die Kontur 800 der Sensorfläche 100, die kontextabhängig aktiviert werden soll, wird beleuchtet und in Schwingung 502 gebracht. Sobald die Bedienersegmente 100 betätigt werden, wird die gesamte Sensorfläche 100 zusätzlich beleuchtet. In one exemplary embodiment, the sensor surfaces 100 overlap. Only the contour 800 of the sensor surface 100, which is to be activated as a function of the context, is illuminated and brought into oscillation 502. As soon as the operator segments 100 are actuated, the entire sensor surface 100 is additionally illuminated.
In Fig. 11 ist das Anzeigeelement 100 der Kontur 800 des dreieckigen Symbols beleuchtet und die Dreieckfläche in Schwingung 502 versetzt. In FIG. 11, the display element 100 of the contour 800 of the triangular symbol is illuminated and the triangular surface is set in oscillation 502.
In Fig. 12 wird die Berührung 600 des Dreiecks erkannt. In Fig. 12, the touch 600 of the triangle is recognized.
In Fig. 13 wird das Anzeigeelement 100 der Fläche des Dreiecks vollflächig beleuchtet. In Fig. 13, the display element 100 of the surface of the triangle is illuminated over its entire surface.
In Fig. 14 ist das Anzeigeelement 100 der Kontur 800 des kreisförmigen Symbols beleuchtet und die Kreisfläche in Schwingung 502 versetzt. In Fig. 15 wird die Berührung 600 des Kreises erkannt. In FIG. 14, the display element 100 of the contour 800 of the circular symbol is illuminated and the circular area is set in oscillation 502. In Fig. 15, the touch 600 of the circle is recognized.
In Fig. 16 wird das Anzeigeelement 100 der Fläche des Kreises vollflächig beleuchtet. In Fig. 16, the display element 100 of the surface of the circle is illuminated over its entire surface.
Fig. 17 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Anzeigeelements gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren weist einen ersten Schritt 1700 des Anlegens und einen zweiten Schritt 1702 des Anlegens auf. Im ersten Schritt 1700 des Anlegens wird ein elektrisches Wechselfeld an die elektroaktive Komponente angelegt, um das Anzeigeelement zu einer17 shows a flowchart of a method for operating a display element according to an exemplary embodiment. The method includes a first step 1700 of applying and a second step 1702 of applying. In the first step 1700 of the application, an alternating electric field is applied to the electroactive component to the display element to a
Schwingung anzuregen. Im zweiten Schritt 1702 des Anlegens wird ein elektrisches Wechselfeld an die elektrolumineszente Komponente angelegt, um das Anzeigeelement zu beleuchten. Fig. 18 zeigt eine schematische Darstellung eines Bedienelements 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Bedienelement 300 entspricht dabei im To stimulate vibration. In the second step 1702 of the application, an alternating electric field is applied to the electroluminescent component to illuminate the display element. FIG. 18 shows a schematic illustration of a control element 300 according to an exemplary embodiment. The operating element 300 corresponds in this case
Wesentlichen dem Bedienelement in Fig. 3. Zusätzlich dazu weist das Essentially, the control element in Fig. 3. In addition, the
Anzeigeelement 100 hier mehrere übereinander angeordnete elektroaktive Schichten 106 mit ihren zugehörigen Elektroden 212, 310 auf. Die Vorrichtung 302 ist so mit den Elektroden 212, 310 verbunden, dass die elektroaktivenDisplay element 100 here a plurality of superimposed electroactive layers 106 with their associated electrodes 212, 310. The device 302 is connected to the electrodes 212, 310 such that the electroactive ones
Schichten 106 jeweils auf einer Seite negativ kontaktiert sind und auf der anderen Seite positiv kontaktiert sind. Layers 106 are each negatively contacted on one side and positively contacted on the other side.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine„und/oder"-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass dasIf an exemplary embodiment includes a "and / or" link between a first feature and a second feature, this is to be read such that the
Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist. Embodiment according to an embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment, either only the first feature or only the second feature.

Claims

Ansprüche claims
1. Anzeigeelement (100), das zwischen einem rückseitigen Trägermaterial (102) und einem vorderseitigen, transparenten Deckmaterial (104) eine elektroaktive Komponente (106) zum Anregen des Anzeigeelements (100) zu einer Schwingung (502) und eine elektrolumineszente A display element (100) comprising between a rear substrate (102) and a front, transparent cover material (104) an electroactive component (106) for exciting the display element (100) into a vibration (502) and an electroluminescent
Komponente (108) zum Anregen des Anzeigeelements (100) zum Leuchten (110) aufweist.  Component (108) for exciting the display element (100) for lighting (110).
2. Anzeigeelement (100) gemäß Anspruch 1, bei dem die elektroaktive Komponente (106) zwischen dem Trägermaterial (102) und der elektrolumineszenten Komponente (108) angeordnet ist. The display element (100) of claim 1, wherein the electroactive component (106) is disposed between the substrate (102) and the electroluminescent component (108).
3. Anzeigeelement (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die elektroaktive Komponente (106) und die 3. Display element (100) according to one of the preceding claims, wherein the electroactive component (106) and the
elektrolumineszente Komponente (108) vorderseitig und rückseitig über Elektroden (208, 212, 310) elektrisch kontaktiert sind, wobei die elektroaktive Komponente (106) und die elektrolumineszente  electroluminescent component (108) are electrically contacted on the front and rear via electrodes (208, 212, 310), wherein the electroactive component (106) and the electroluminescent
Komponente (108) über eine gemeinsame Elektrode (310) kontaktiert sind.  Component (108) via a common electrode (310) are contacted.
4. Anzeigeelement (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die elektroaktive Komponente (106) zumindest eine 4. Display element (100) according to one of the preceding claims, wherein the electroactive component (106) at least one
elektroaktive Polymerschicht (106) aufweist.  electroactive polymer layer (106).
5. Anzeigeelement (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einer Druckerfassungseinrichtung (112), die dazu ausgebildet ist, einen Druck auf das Anzeigeelement (100) in einem elektrischen Signal (316) abzubilden. 5. Display element (100) according to one of the preceding claims, with a pressure detection device (112) which is adapted to image a pressure on the display element (100) in an electrical signal (316).
6. Anzeigeelement (100) gemäß Anspruch 5, bei dem die Druckerfassungseinrichtung (112) die oder eine weitere elektroaktive Komponente (106) aufweist. 6. display element (100) according to claim 5, wherein the pressure detecting means (112) or the further electroactive component (106).
7. Anzeigeelement (100) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 6, bei dem die Druckerfassungseinrichtung (112) zwischen dem Trägermaterial (102) und dem Deckmaterial (104) angeordnet ist. 7. display element (100) according to any one of claims 5 to 6, wherein the pressure detecting means (112) between the carrier material (102) and the cover material (104) is arranged.
8. Vorrichtung (302) zum Betreiben eines Anzeigeelements (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Vorrichtung (302) die folgenden Merkmale aufweist: eine erste Spannungsquelle (304) zum Versorgen der 8. A device (302) for operating a display element (100) according to one of claims 1 to 7, wherein the device (302) has the following features: a first voltage source (304) for supplying the
elektrolumineszenten Komponente (108); eine zweite Spannungsquelle (306) zum Versorgen der elektroaktiven Komponente (106); und eine Logik (308) zum Ansteuern der ersten Spannungsquelle (304) und der zweiten Spannungsquelle (306).  electroluminescent component (108); a second voltage source (306) for supplying the electroactive component (106); and a logic (308) for driving the first voltage source (304) and the second voltage source (306).
9. Bedienelement (300) für ein Fahrzeug mit einer Bedienoberfläche (500), die zumindest ein Anzeigeelement (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 und zumindest eine Vorrichtung (302) gemäß Anspruch 8 aufweist. 9. operating element (300) for a vehicle with a user interface (500) which has at least one display element (100) according to one of claims 1 to 7 and at least one device (302) according to claim 8.
10. Verfahren zum Betreiben eines Anzeigeelements (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: 10. A method of operating a display element (100) according to one of claims 1 to 7, wherein the method comprises the following steps:
Anlegen (1700) eines elektrischen Wechselfelds an die elektroaktive Komponente (106), um das Anzeigeelement (100) zu einer Schwingung (502) anzuregen; und Anlegen (1702) eines elektrischen Wechselfelds an die Applying (1700) an alternating electrical field to the electroactive component (106) to excite the indicator (100) to vibrate (502); and Applying (1702) an alternating electric field to the
elektrolumineszente Komponente (108), um das Anzeigeelement (100) zu beleuchten.  electroluminescent component (108) to illuminate the display element (100).
11. Verfahren gemäß Anspruch 10, bei dem im Schritt (1702) des Anlegens das elektrische Wechselfeld an die elektrolumineszente Komponente (108) angelegt wird, wenn eine Berührung (600) des Anzeigeelements (100) erkannt wird. A method according to claim 10, wherein in said step (1702) of applying, said alternating electric field is applied to said electroluminescent component (108) when a touch (600) of said display element (100) is detected.
12. Computerprogramm, das dazu eingerichtet ist, das Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche auszuführen. A computer program adapted to carry out the method according to any one of the preceding claims.
13. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 12 gespeichert ist. 13. A machine-readable storage medium on which the computer program according to claim 12 is stored.
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