专利名称：磷光剂反应的仪表板和仪表的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种仪表板，如用于航海目的，以及更具体的是用于车辆仪表板灯光标记的一种改进技术以创造具美感的空间效应。
背景技术：
一辆典型的汽车中的仪表板和仪表必须在任何环境光线条件下对于操作者是清晰可见的。例如，驾驶员必须能够在明亮的阳光下以及在夜间驾驶时清楚地阅读仪表。出于这个原因，用于不同的组件或者这些组件的灯光或照明的各种色彩必须能够适应不同的环境。各种照明技术已经用于实现昼夜的仪表照明，如白炽灯，荧光灯，和LED灯。
除了使用仪表的可见度的功能性要求，这一部分已经成为设计者和式样设计师喜爱的对象，他们试图创造眼花缭乱的并且视觉上印象深刻外表。这种印象深刻的式样往往成为消费者购买与否的决定因素。
一种这样的风格特征包括在仪表板盖上使用磷光涂覆标记，其可以有选择地由紫外光源激发。磷光涂覆标记在受到照射时会向观察者显示出与其非激发状态下不同的颜色。结果是当其激活时，仪表板能够提供具有美感的吸引人的显示。现有的仪表板的例子包括磷光剂或其他紫外光敏标记，见美国专利第5920150号(Crary)，于1999年7月6日公开。其他的例子可见美国专利公开号第2002/0186556(Wojnarowski)，与2002年12月12日公布，以及美国专利公开号第2004/0189483(Stringfellow)，于2004年9月30日公布。在这些例子中，紫外光敏标记设置在仪表板盖的范围之内，并且通过紫外光源有选择地激活以产生具有美感的有趣的效果。
所有这些现有技术的例子强调赋予仪表板的注意力和不同灯光效果的一般吸引力以使客户产生兴趣。因此，这些现有技术强调仪表板的功能性需要，其能够在各种灯光环境下对于驾驶员清晰可见，并且也展示出唯一和风格上令人印象深刻的视觉显示。
发明内容
本发明包括一个仪表板组件，如可用于汽车的类型。该仪表板组件包括一个外壳，其具有一个透明前观察屏，一个背板，以及侧板，它们共同界定一个内部区域。至少一个仪表固定在处于该外壳的内部区域内的背板，用于通过该前观察屏向观察者传递信息。磷光涂覆标记设置在该内部区域以将紫外射线转换成发散的荧光光线。一个紫外光源向该外壳的内部区域射出紫外光，并且照射在该磷光涂覆标记上使其发射出荧光光线。一个中间层使该磷光涂覆标记相对于该仪表间隔开，并且悬挂在该背板和该观察屏之间，以当该磷光涂覆标记发射荧光光线时提供在该内部区域内的具有美感的空间效果。换言之，该磷光涂覆标记能够看起来飘浮或者悬浮在该仪表和/或背板上，从而模拟一些三维或全息效果。最终结果，当该磷光涂覆标记在该仪表板组件内被照射时，创造出具有美感的吸引人的视觉展示。由于在仪表板组件特别是在汽车中所赋予的眼花缭乱和视觉上令人印象深刻的展示，本发明提供一种技术以满足长期以来所不能满意的需求。
通过以下详细描述和附图，将很容易得出本发明的特点以及优点，其中图1是包含仪表板组件的车辆内部的立体图；图2是通过设在该仪表板组件上的磷光涂覆标记所创造出的空间效果的展示图；图3为本发明第一实施例的仪表板的简化的剖视图；图4为第二实施例的简化的剖视图，包括在该外壳内部空间的第二和第三磷光涂覆标记；图5为图4所示实施例的前视图；图6为本发明第三实施例的简化的剖视图，其中至少一个紫外光源从背部区域的后面的一个位置发射出；以及图7是图6所示外围区域的放大示意图，示出由仪表指针形成的波导。
具体实施例方式
参见附图，其中相同的数字显示相同或者相应的这些附图中的相应的零件，一个用于向观察者传递信息的仪表板组件如图1中10所示。本发明的新颖的特性能够应用于任何用途的仪表板组件，包括机械控制，航空，以及其它领域，但在本说明书中是以汽车进行描述。这样，该仪表板10掩蔽在控制台12下面，并且位于方向盘14后面，对于汽车这个位置被证明是符合人体工学的、方便的位置。当不在汽车上使用时，这些应用也在本发明的范围之内，该仪表板组件10可以设置在完全不同的零件中或之间。
参见图2和图3，所示的该仪表板组件10最基本的形式包括一个外壳，用16表示。该外壳16包括一个背板18以及一个紫外线吸收或反射前观察屏20。典型地，该前观察屏20是由透明的聚丙烯材料制成，其他半透明或透明材料也可以使用，他们不允许紫外光线穿过而到达观察者，如驾驶员由眼睛22代表。该外壳6还包括侧板24和底板26，它们与该背板18和控制台12共同形成一个通过该前观察屏20对于观察者22是可见的封闭室。该封闭室在下文中称为内部区域。
在该外壳16内，在该背板18上设有一个或多个仪表28。该仪表28可以具有任何已知形式，包括速度表，转速表，显示屏，等等。在所述的例子中，该仪表28包括一个指针30，一个沿该指针30的条纹32，以及形成图案的仪表区34。这些组件可以涂上磷光材料，如锶，锌，硫化镉，或其他材料或颜料，它们能够吸收光能量并且在受到紫外线照射时发出可见光。不同的磷光材料以及材料混合物用于发出不同颜色的可见光。在图2的例子中，在白天(未激发的)环境中，该仪表区34通常是淡黄色而指针30一般是黑色，条纹32一般是白色。而在夜间受到照射的情况下，磷光涂覆标记发出的可见光会发生变化。例如，该仪表区34可以主要是蓝色带有随即的圆环，让人联想起满月上的环形山，该指针30主要是红色，以及该条纹32主要是黄色。这种在昼夜环境之间的颜色变换产生具有美感的令人愉快的外观，其中仪表28的视觉效果可以从太阳形变成月亮形。
一个紫外线光源36可以设在任何方便的地方，但为了方便说明，所示紫外线光源挂在该控制台12的下面，位于该外壳16内。为了防止该紫外线光源36发出的任何可见光逸出，一个过滤器38设置在该光源36前面。在较佳实施例中，该过滤器38仅允许预先设定波长的紫外光通过。例如，典型的紫外线波长可以是365纳米。因而，当通电后，该紫外线光源36能够产生一定波长范围的光线，而该过滤器38仅允许波长365纳米(或其他选取)的光线进入该外壳16的内部。在该外壳16内，一旦经过过滤的紫外光线照射在该磷光涂覆标记上，其便吸收光线能量并且发出可见光。该紫外线吸收(或反射)前观察屏20，该屏通常对于观察者22是透明的，防止有害的紫外线照射到观察者。因此，对于观察者22，从光源36发出紫外线完全无法觉察。然而，紫外线使该仪表区34，指针30，和条纹32发出不同的可见光颜色。这就生成令人印象深刻的视觉效果。
根据本发明，额外的磷光涂覆标记40设在该外壳16内与该背板18和该仪表28隔开的位置，其形式可以是文字或图形。较佳地，但不是必须的，这项技术通过以下方式实现，即使该磷光涂覆标记在白天对于人眼完全不可见，或者至少是不明显的，并且在夜间或者受到该紫外线光源36激发时变得可见(明显的)。为了实现有趣的空间效果，该磷光涂覆标记40设在一个中间层42上。该中间层42将该磷光涂覆标记40与该仪表隔开，并且悬在该背板18和该前观察屏20之间。如果该磷光涂覆标记40使用非常薄的涂层，以及如果该中间层42足够透明，该磷光涂覆标记40将在白天或者非激发条件下对于人眼几乎是不可见的。然而，当被该紫外线光源36激发时，该磷光涂覆标记40将发出荧光并且观察者正常的深度知觉将会察觉到该磷光涂覆标记看起来像是悬浮或者漂浮在该仪表28和该背板18上。优选地，虽然不是必须的，该中间层42包括一个片状塑料材料，其完全能够透过紫外线。该中间层42可盖住整个背板18，而由于它是透明的，对于观察者基本难以察觉。根据该背板18与该中间层42之间的不同距离，能够产生不同的视觉效果，部分地是由阴影44产生，该阴影是由激发的磷光涂覆标记40投在该背板18和/或该仪表28上产生的，如图2所示。
在图4中，描述了一个本发明可选择的实施例，包括一个第二磷光涂覆标记46，其设置在该内部区域并且与该第一磷光涂覆标记40间隔开。该第二磷光涂覆标记46设在该第二中间层48上，与该第一中间层42类似，将该第二磷光涂覆标记46相对于该仪表28隔开并且悬在该背板18和该观察屏20之间。该第一中间层42和该第二中间层48可以，如描述的，用相似的完全透明的片状塑料材料制造，其在该外壳16内从该侧板24至相对的侧板24横跨该内部区域。并不要求该中间层42、48是平坦部件，但是可以具有凸形或凹形外形的轮廓以对该磷光涂覆标记40、46被感知的图像产生额外的空间特性。
仍然参见图4，一个第三磷光涂覆标记50可设在该内部区域内并且固定在该观察屏20。因为其设在该前观察屏20的内表面，该第三磷光涂覆标记50能够被该紫外线光源36照射以发出荧光。其结果是观察者能够感觉到多维视觉效果，具有视觉趣味。
现在来看图5，所示为本发明的第二个可选择的实施例，包括一个第二紫外线光源52。该第二紫外线光源52能够用于增加照进该外壳16中的紫外光的数量，或者更佳地可与一个过滤器54配合，其允许不同波长的紫外线能量照进该外壳16。例如，该第一紫外线过滤器38可以设置为350纳米，同时该第二紫外线过滤器54可以设为385纳米。利用这种组合，该磷光涂覆标记能够有选择的选定，以便磷光材料对350纳米波长的紫外线有反应，而不受385纳米波长紫外线的影响。尽管这个可选择的实施例的很多实际和具有美感的使用能够很容易的意识到，但仅当预定条件发生时，这种应用才激发该第二紫外线光源42。例如，在图5中，一个报警标记56，其显示词语“低燃料(LOW FUEL)”(仅是一个例子)，仅当第二紫外线光源52激发时才是可见的。从而，在这个例子中，该第二紫外光源52可在使用中与该燃料仪表相连，以便其仅在该燃料水平低于预定的低水平时激发。在未激发状态下，该报警标记56对于观察者22是完全透明的(或者至少几乎不被察觉)。
类似地，其他指示标记58可以显示例如词语“巡航控制打开”(CRUISEON)。该指示标记58可以仅响应350纳米波长的紫外线，因而当第一紫外线光源36激发时可见，而不是在第二紫外线光源52激发时可见。如果第一和第二紫外线光源36和52同时激发，那么报警标记56和指示标记58都可见。类似地，第三磷光涂覆标记50，在图5中用示范词语“LOGO”描述，可以响应一个第三紫外线光源(未示)，其以一个与另外两个紫外线光源36、52都不同的波长工作。例如，一个第三磷光涂覆标记50可以独立于其他标记56、58的任何一个或者其组合而被激活。进一步，由于报警标记56敏感的紫外线波长与该指示标记58不同，它们可以设在同一中间层或单独的中间层，类似图4描述的实施例。
该第二中间层48能与图5所示实施例中的双光源一起用于各种配置。例如，该第二中间层48可以由非常类似于该前观察屏20的紫外线吸收材料制成，并且双紫外光源对该第二中间层48的不同侧面起作用。这种方式下，可以实现不同标记56、58的条件激活，同时使用相同波长的紫外线光源和过滤器。这种技术可以与任何数量的中间层和任何数量的紫外线光源一起应用。
图6和图7说明本发明的另一个可选择的实施例，其中该紫外线光源36′设在该背板18后面。在这个实施例中，堆积在一个透明介质上的磷光剂涂在或以其他方式施放在该内部区域的选取表面。从该紫外线光源36′发出的紫外线激发该内部区域的磷光材料，或者至少这些磷光涂覆标记，它们响应穿过过滤器38′的特定波长。对于部分或全部会被遮蔽的标记部件，如指针30′被该仪表区34′遮蔽，可以使用各种技术从而使紫外线到达所有磷光剂表面以实现与前述实施例所示类似的结果。例如，该指针30′可安装波导60，其可以将紫外线传送至需要的表面。这种从背后照亮该标记的概念可以与本发明的其他实施例结合使用，包括图5所示的实施例中的双光源。
尽管在整个上下文中，这些磷光涂覆标记40、46、50、56、58都被描述成荧光类型的磷光材料，也就是，其仅当该紫外线光源保持激发时才发射可见光，该涂有磷光材料的标记也可以是磷光质类型，其在能量源停止很久以后能继续发出可见光。使用磷光质类型材料时，可以对紫外线光源36加脉冲代替维持持续的“ON”状态。
显然，在上述教导下，本发明的多种修改和变换都是可能的。因此，可以理解，在所附权利要求的范围之内，本发明可以进行除前述描述之外的应用。
权利要求书(按照条约第19条的修改)1、一种仪表板组件，包括一个外壳，具有通常透明的前观察屏，一个背板，以及侧板，共同界定一个内部区域；至少一个仪表，固定在所述内部区域的背板上，通过所述前观察屏向观察者传递信息；磷光涂覆标记，设在所述内部区域而将紫外线转化成发射的荧光光线；一个紫外线光源，向所述外壳的内部区域发射紫外光并且照射所述磷光涂覆标记以发射荧光；以及一个中间层，将所述磷光涂覆标记相对于所述仪表隔开，并且悬在所述背板和所述观察屏之间。
2、根据权利要求1所述的仪表板组件，其中所述中间层完全透明。
3、根据权利要求1所述的仪表板组件，其中所述中间层包括一个片状塑料材料，其在所述外壳相对的侧板之间延伸。
4、根据权利要求1所述的仪表板组件，所述前观察屏阻止紫外线经过其传导。
5、根据权利要求1所述的仪表板组件，进一步包括一个第二磷光涂覆标记，它设在所述内部区域内并且与所述第一磷光涂覆标记隔开。
6、根据权利要求5所述的仪表板组件，进一步包括一个第二中间层，用于将所述第二磷光涂覆标记相对于所述仪表隔开，并且悬在所述背板和所述观察屏之间。
7、根据权利要求6所述的仪表板组件，进一步包括一个第二紫外线光源，用于发射与所述第一紫外线光源不同波长的紫外线，所述第二磷光涂覆标记响应所述第二紫外线光源而不是所述第一紫外线光源。
8、根据权利要求1所述的仪表板组件，进一步包括一个第三磷光涂覆标记，它设在所述内部区域内并且附着在所述前观察屏上。
9、根据权利要求1所述的仪表板组件，其中所述仪表包括用于传送紫外线的波导。
10、根据权利要求1所述的仪表板组件，进一步包括一个紫外线过滤器，它设在所述紫外线光源和所述外壳的内部区域之间，用于有选择地仅使在预定波长范围内的紫外线进入所述内部区域。
11、一个汽车仪表板组件，用于向驾驶员显示实时信息，所述组件包括一个外壳，具有透明的由紫外线吸收材料制成的前观察屏，一个背板，以及侧板，共同界定一个内部区域；至少一个仪表，固定在所述内部区域的背板上，通过所述前观察屏向观察者传递信息；磷光涂覆标记，设在所述内部区域而将紫外线转化成发射的荧光光线；一个紫外线光源，有选择地向所述外壳的内部区域激发并发射紫外线光并且照射所述磷光涂覆标记以发射荧光；以及一个完全透明的中间层，将所述磷光涂覆标记相对于所述仪表隔开，并且悬在所述背板和所述观察屏之间。
12、根据权利要求11所述的组件，进一步包括一个紫外线过滤器，设在所述紫外线光源和所述外壳的内部区域之间，用于有选择地通过在预定波长范围内的紫外线。
13、根据权利要求11所述的组件，进一步包括一个第二磷光涂覆标记，设在所述内部区域内并且与所述第一磷光涂覆标记隔开，以及一个第二中间层，其将所述第二磷光涂覆标记相对于所述仪表隔开，并且悬在所述背板和所述观察屏之间。
14、根据权利要求13所述的组件，进一步包括一个第二紫外线光源，用于发射与所述第一紫外线光源不同波长的紫外线，所述第二磷光涂覆标记响应所述第二紫外线光源而不是所述第一紫外线光源。
权利要求
1.一种仪表板组件，包括一个外壳，具有通常透明的前观察屏，一个背板，以及侧板，共同界定一个内部区域；至少一个仪表，固定在所述内部区域的背板上，用于通过所述前观察屏向观察者传递信息；磷光涂覆标记，设在所述内部区域用于将紫外线转化成发射的荧光光线；一个紫外线光源，用于向所述外壳的内部区域发射紫外线光并且照射所述磷光涂覆标记以发射荧光；以及一个中间层，用于将所述磷光涂覆标记相对于所述仪表隔开，并且悬在所述背板和所述观察屏之间，以当所述磷光涂覆标记发出荧光时在所述内部区域内提供具有美感的空间效果。
2.根据权利要求1所述的仪表板组件，其中所述中间层完全透明。
3.根据权利要求1所述的仪表板组件，其中所述中间层包括一个片状塑料材料，其在所述外壳相对的侧板之间延伸。
4.根据权利要求1所述的仪表板组件，所述前观察屏阻止紫外线经过其传导。
5.根据权利要求1所述的仪表板组件，进一步包括一个第二磷光涂覆标记，它设在所述内部区域内并且与所述第一磷光涂覆标记隔开。
6.根据权利要求5所述的仪表板组件，进一步包括一个第二中间层，用于将所述第二磷光涂覆标记相对于所述仪表隔开，并且悬在所述背板和所述观察屏之间。
7.根据权利要求6所述的仪表板组件，进一步包括一个第二紫外线光源，用于发射与所述第一紫外线光源不同波长的紫外线，所述第二磷光涂覆标记响应所述第二紫外线光源而不是所述第一紫外线光源。
8.根据权利要求1所述的仪表板组件，进一步包括一个第三磷光涂覆标记，它设在所述内部区域内并且附着在所述前观察屏上。
9.根据权利要求1所述的仪表板组件，其中所述仪表包括用于传送紫外线的波导。
10.根据权利要求1所述的仪表板组件，进一步包括一个紫外线过滤器，它设在所述紫外线光源和所述外壳的内部区域之间，用于有选择地仅使在预定波长范围内的紫外线进入所述内部区域。
11.一个汽车仪表板组件，用于向驾驶员显示实时信息，所述组件包括一个外壳，具有透明的由紫外线吸收材料制成的前观察屏，一个背板，以及侧板，共同界定一个内部区域；至少一个仪表，固定在所述内部区域的背板上，用于通过所述前观察屏向观察者传递信息；磷光涂覆标记，设在所述内部区域用于将紫外线转化成发射的荧光光线；一个紫外线光源，有选择地激发用于向所述外壳的内部区域发射紫外线光并且照射所述磷光涂覆标记以发射荧光；以及一个完全透明的中间层，用于将所述磷光涂覆标记相对于所述仪表隔开并且悬在所述背板和所述观察屏之间，以当所述磷光涂覆标记发出荧光时在所述内部区域内提供具有美感的空间效果。
12.根据权利要求11所述的组件，进一步包括一个紫外线过滤器，设在所述紫外线光源和所述外壳的内部区域之间，用于有选择地通过在预定波长范围内的紫外线。
13.根据权利要求11所述的组件，进一步包括一个第二磷光涂覆标记，设在所述内部区域内并且与所述第一磷光涂覆标记隔开，以及一个第二中间层，其将所述第二磷光涂覆标记相对于所述仪表隔开，并且悬在所述背板和所述观察屏之间。
14.根据权利要求13所述的组件，进一步包括一个第二紫外线光源，用于发射与所述第一紫外线光源不同波长的紫外线，所述第二磷光涂覆标记响应所述第二紫外线光源而不是所述第一紫外线光源。
全文摘要
本发明提供一种仪表板组件(10)，具有一个位于外壳(16)内的透明的中间层(42)，在该层上磷光涂覆标记(40)用来在紫外光源(36)激发时提供深度尺寸的外观。多个中间层(42，48)可以位于外壳(16)的内部区域的不同水平面，每个水平面包含不同的标记(40，46，56，58)，当紫外光源(36)照射时，该标记发射荧光。多个紫外光源(36，52)可以设为向外壳(16)内发射不同波长的紫外光线，而每个磷光涂覆标记(40，46，56，58)则选自只响应一种紫外波长的材料，使每个标记(40，46，56，58)可以有选择地激发以显示报警、指示信息等。
文档编号G01D11/28GK101087995SQ200580044652
公开日2007年12月12日 申请日期2005年10月26日 优先权日2004年10月26日
发明者詹姆斯·B·安德森 申请人:费德罗-莫格尔公司