CN117440895A - 显示屏以及用于全景显示单元的显示系统 - Google Patents

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CN117440895A CN202280040337.8A CN202280040337A CN117440895A CN 117440895 A CN117440895 A CN 117440895A CN 202280040337 A CN202280040337 A CN 202280040337A CN 117440895 A CN117440895 A CN 117440895A
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Abstract

本发明涉及一种用于机动车中的反射显示系统的显示屏，其中，所述显示屏为了设置在挡风玻璃的下部区域前方或挡风玻璃的下部区域上具有反射层，以便无重影地在显示区域中反射显示图像。

Description

显示屏以及用于全景显示单元的显示系统
技术领域
本发明涉及机动车中的显示系统，尤其是反射显示系统，如全景平视显示器显示系统(PHUD显示系统)，以及用于在挡风玻璃上提供适合于反射显示系统的显示面的措施。
背景技术
全景显示系统(PHUD：Panorama-Head-up-Display)通常具有设置在仪表板上侧上的有源显示单元，所述显示单元输出明亮的图像。该图像在为其设置的显示面上、尤其是在挡风玻璃的显示区域中被反射并且因此可以被车辆中的用户感知。
通常在挡风玻璃的大部分宽度上，但仅在挡风玻璃的下部区域中呈现显示图像，该下部区域相应地构造为黑色印刷区域，以改善显示图像的可感知性。
为了优化显示图像在挡风玻璃内表面上的反射，应在显示区域中改变挡风玻璃内表面的特性。
在用于车辆的挡风玻璃的制造过程中，通常面状地为整个挡风玻璃预规定挡风玻璃的特性。因此，可以通过特殊涂层或在挡风玻璃的整个层复合体中使用适合的薄膜来改变和调整光学特性，例如改善对特定偏振方向的光的反射特性。
在用于车辆的挡风玻璃的制造过程中，通常出于经济或制造成本的原因，大多在挡风玻璃的整个表面上确定其光学特性，因此挡风玻璃的整个层复合体的光学特性和结构通常在表面上是均匀的。具有改变的光学特性的局部留空部或区域通常必须事后实现，这在制造过程中需要附加的费用。
文献DE102020106160A1公开了一种用于具有平视显示器设备的机动车的挡风玻璃显示系统，所述平视显示器设备具有投影装置，用于向挡风玻璃的第一显示区域方向发射带有第一图像信息的投影光射束，从而第一图像信息在那里被反射并且可在眼部区域中被感知，所述平视显示器设备具有用于保护投影装置的透明覆盖物，该覆盖物具有盖板和第一偏振滤光器，第一偏振滤光器透射第一偏振方向的光并且完全反射第二偏振方向的光。
文献DE102020107726A1公开了一种用于车辆的挡风玻璃，该挡风玻璃具有环绕的边缘区域，该边缘区域包括黑色印刷部，所述挡风玻璃具有至少一个单独的深色显示区域，该显示区域与边缘区域中的黑色印刷部分开，该显示区域是层压到挡风玻璃中的薄膜。
文献EP3076221A1公开了一种用于具有挡风玻璃的车辆的平视显示器模块的光学组合器。设置有透明板，以便将投影的图像反射到预先确定的预定区域上。透明板安装在挡风玻璃的朝向预定区域的表面上，使得挡风玻璃为透明板提供机械支撑。
文献EP2616872B1公开了一种平视显示器，所述平视显示器具有投影屏幕和用于使投影屏幕运动和定位的装置，以使投影屏幕移入或移出。投影屏幕透明地构造。
文献DE102020200561A1公开了一种用于机动车的复合玻璃，尤其是用于平视显示器的挡风玻璃，该复合玻璃具有透明的载体玻璃和设置在载体玻璃中或上并且透明地构造的加热层，所述加热层具有碳纤维，这些碳纤维可通电以用于在加热层中产生热能。
发明内容
本发明的任务是提供一种用于反射显示系统的改进的显示屏，在该显示屏上能够以优化的方式感知PHUD显示装置的显示图像并且该显示屏在制造时仅意味着较少的额外费用。
根据本发明，提供一种根据权利要求1的用于反射显示系统的显示屏以及一种根据另一权利要求的反射显示系统。
其它实施方式在从属权利要求中给出。
根据第一方面，提供一种用于机动车中的反射显示系统的显示屏，所述显示屏为了设置在挡风玻璃的下部区域前方或挡风玻璃的下部区域上具有反射层，以便尤其是无重影地在显示区域中反射显示图像。
尤其是显示图像应仅在显示屏的倾向于驾驶员(fahrerzugeneigt)的一侧上有效地反射，从而产生基本上无重影的反射。
显示屏可以在2D层压过程中制造，在其中可以以少的费用层压具有不同特性的多个薄层。光折射在这样的薄光学系统中可以忽略不计，因此基本上不产生重影。在将反射显示系统的显示面设置在挡风玻璃上的情况下，只能以高的费用实现无重影，因为挡风玻璃的玻璃厚度对重影的形成起作用。
根据本发明，设置有显示屏，该显示屏可以作为附加的构件安装在挡风玻璃上或挡风玻璃前方并且具有光学特性，以便为用户优化地在显示区域上提供由反射显示系统的显示单元提供的显示图像。显示屏可以是单层或多层的面状元件，该元件优选在内侧安装在挡风玻璃的下部区域前方或者说在挡风玻璃的内侧上设置在下部区域上。显示屏为此具有适合的反射层，该反射层能通过反射使显示图像被感知。
显示屏的尺寸取决于根据反射显示系统的显示区域的大小待显示的显示图像。以这种方式，可以将车辆的传统挡风玻璃用于反射显示系统，而不需要对挡风玻璃进行结构改变、光学调整或再加工。在此显示屏以适合的方式安装在挡风玻璃前方或挡风玻璃上并且提供对于反射显示系统的显示区域所需的所有光学和其它特性。
为了将显示屏设置在挡风玻璃的内侧前方，显示屏可以在与反射面相对的侧面上设有粘接面，以便在挡风玻璃安装到车辆中之后将显示屏插入到相关的显示区域中并且部分表面或全表面地与挡风玻璃粘接。
作为替代方案，挡风玻璃和显示屏可以设有共同作用的保持装置，以便通过夹扣、别上/钉上或其它机械连接技术将显示屏事后、尤其是在安装了挡风玻璃之后安装在挡风玻璃的内侧前方。
显示屏优选完全或部分地设置在挡风玻璃的不透光的下部区域(即所谓的黑色印刷区域)前方，从而不能从外部透过挡风玻璃感知到前置的显示屏。因此，也可以防止从外部看到可能的固定和保持装置，所述固定和保持装置将显示屏保持在位置中。
显示屏可以具有黑色层，以形成不透光的显示区域。
显示屏可以是由多个层组成的层复合体，该层复合体除了反射层外还包括用于形成黑色印刷区域的黑色层，以防止看到挡风玻璃的黑色印刷区域和在朝向驾驶员或用户的光学布置方向上设置挡风玻璃前方的显示屏之间的可能的空隙。
通过单独设计显示屏，显示屏不受可能的挡风玻璃更换的影响并且可以通过分离与挡风玻璃的连接和重新固定而重复使用。
可以设置尤其是可分离的保持装置，以便将显示屏固定在挡风玻璃上。
尤其是显示屏可以具有用于接纳保持销的开口，所述保持销构成保持装置的一部分。
可以设置加热层，以便加热显示屏以去除水汽或霜。在显示屏的黑色印刷层和显示屏的朝向挡风玻璃的表面之间可以设置加热装置，以便与挡风玻璃分开地加热显示屏。由于显示屏的热质量通常明显低于挡风玻璃的热质量，因此可以快速去除水汽或在可能情况下去除霜层。
显示屏的加热层可以因设置在挡风玻璃前方也用于加热挡风玻璃的相应下部区域(显示屏设置在该下部区域前方)，尤其是这样的区域，在所述区域中雨刮器架的雨刷片在外侧平放。因此雨刷片在冰冻时可以更快地从挡风玻璃松开。
此外，显示屏可以在挡风玻璃一半以上的宽度上延伸，以便能够实现全景显示。
根据另一方面，提供一种用于机动车的反射显示系统，所述反射显示系统包括上述显示屏、挡风玻璃和用于呈现显示图像的显示单元，其中，所述显示屏和显示单元被设置成，使得显示图像可在用户的眼部区域中被感知，所述显示屏设置在挡风玻璃的下部区域上或挡风玻璃的下部区域前方。
此外，所述挡风玻璃的下部区域可以构造为黑色印刷区域或相应于黑色印刷区域，所述显示屏被构造成，使得所述显示屏关于表面方向完全或部分地覆盖黑色印刷区域，或者所述显示屏被构造成，使得所述显示屏的上边缘关于水平方向与黑色印刷区域齐平或位于黑色印刷区域下方。
附图说明
下面参考附图详细阐述实施方式。附图如下：
图1a和1b示出机动车中的反射显示系统的示意性横截面图以及在反射显示系统上的内部空间视图；
图2示出显示屏的层结构的视图；和
图3示出显示屏借助保持装置在挡风玻璃上的固定的示意图；和
图4a和4b示出挡风玻璃连同安装在挡风玻璃前方的显示屏和保持元件的俯视图，所述保持元件将显示屏在表面应力下保持在挡风玻璃上，以及保持元件的详细视图。
具体实施方式
图1a和1b示出具有反射显示系统1的机动车的示意性横截面图以及从机动车驾驶员的视角看的视图。反射显示系统1设置在仪表板4的上侧上并且具有显示单元2，该显示单元包括用于呈现显示图像的显示面3。显示单元2设置在挡风玻璃5下方的仪表板4的上侧上。
在挡风玻璃5前方设置有显示屏8，该显示屏在挡风玻璃5的大部分上在与挡风玻璃5下边缘连接的下部区域前方延伸并且提供面状的显示区域，该显示区域用于反射通过显示面3显示的显示图像。显示屏8可以直接安装在挡风玻璃5上或以在0和10cm之间的间距设置在挡风玻璃内侧前方。
显示屏8在如下挡风玻璃5的高度上延伸，所述挡风玻璃的高度包括显示区域。显示屏8可以实现为例如由塑料材料制成的0.5-1mm薄的薄膜状元件，也可以实现为可以贴靠在挡风玻璃上的直至100mm厚的结构，该结构可以构造有进行支承的辅助结构。在这种情况下，也可以实现显示屏的与挡风玻璃曲率无关的拱曲。通过显示屏的这种与挡风玻璃无关的曲率可以优化整个显示系统的特性。
显示屏的与挡风玻璃曲率无关的拱曲在挡风玻璃的极端的窗玻璃几何形状的情况下可以是有意义的，如果基于极端的窗玻璃几何形状而不能实现可接受的显示质量(例如MINI车辆)。为了应对这个问题，需要显示屏具有曲率更为有利(更小)的反射面以实现优化显示。通过在挡风玻璃的曲率与显示屏的曲率之间的差异产生镰刀形空间，该空间可以用辅助结构填充。这种结构可以对于乘员尽可能不引人注目/秘密地实现，从而只能感知到反射面。由于反射面与背景中的挡风玻璃的黑色印刷区域具有类似的颜色和类似的反射特性，因此显示屏应作为黑色印刷部的一部分起作用。显示屏的拱曲应能够比平面更和谐地集成到车辆中。
显示屏8至少在背离挡风玻璃5的一侧上构造成反射性的，即构造有反射面，以便能够尽可能没有光强损失地且没有可感知的重影地在反射面上感知显示在显示面3上的显示图像。
显示面3相对于挡风玻璃5的显示区域这样定向，使得在显示单元2的显示面3上显示的显示图像在显示屏8的反射面上反射并且可以被车辆乘员在眼部区域B中感知。由此，显示单元2或其显示面3的定向优选基本上平行于车辆纵向和横向轴线或与车辆纵向和横向轴线偏离不超过0°至30°的角度。
显示单元2由控制单元9控制，以便输出希望的显示图像，其应被车辆乘员感知。
显示单元2安装在仪表板的凹陷部6中，从而乘员不能直接看到显示单元2的显示面3并且避免车辆乘员因来自显示面3的直射光进入眼部区域B而眩目。此外，显示单元2的显示面3这样定向，使得所显示的显示图像在显示屏5的反射面上反射并且可被车辆乘员在眼部区域B中感知为显示屏8上的反射图像R。
显示单元2优选构造为发光显示单元，尤其是具有高亮度背光的LCD显示单元或微型LED显示单元，以便提供明亮的显示图像，从而即使在环境亮度较高的情况下也能够在挡风玻璃5的相应区域上感知所生成的反射图像。
显示屏8可以在挡风玻璃5的大部分宽度上直接设置在挡风玻璃5的下部区域上。挡风玻璃5的该下部区域通常具有黑色印刷区域51并且因此是不透光的。所述黑色印刷区域通常具有距挡风玻璃5的下边缘在5和30cm之间的高度。
尤其是显示屏8的上侧可以基本上与挡风玻璃5的黑色印刷区域的上侧齐平或在竖直方向上位于黑色印刷区域下方。尤其是显示屏8的上边缘和下边缘可以是弯曲的，以便相应地模仿挡风玻璃5沿车辆宽度方向的曲率。
在图2中示出显示屏8的层结构。可看到反射层81，所述反射层具有反射显示系统所需的反射特性。尤其是反射层81具有对显示单元2在特定偏振方向上的显示光的优先反射。反射层81可以在朝向PHUD显示单元2的侧面上设有保护层82，以保护反射层81免受损坏或污染。
在挡风玻璃5的方向上、即在与保护层82相对的侧面上，黑色层83可以面状地连接到反射层81上，该黑色层是不透光的或具有非常高的色调，将从挡风玻璃5方向入射的光线调暗到用户的感知阈值以下。加热层84可以面状地连接到黑色层83上，该加热层能够加热整个显示屏8，以便在必要时去除显示屏的水汽或霜层。
另一保护层85可以在朝向挡风玻璃5的一侧上封闭显示屏8。
显示屏8可以借助粘接层85面状地或仅在显示屏8的下部区域中施加在挡风玻璃5上。
此外，显示屏8可以具有支承性的塑料层。替代地，显示屏可以包括一个或多个基于矿物玻璃的层。由矿物玻璃与塑料层的组合也是可能的。为了实现显示屏所需的特性，一个或多个层可以设有功能涂层。
在图3中示出挡风玻璃5连同安装在挡风玻璃前方的显示屏8的俯视图。为了保持显示屏8，可以替代或附加于粘接层85将呈突出的保持销11形式的保持元件11安装在挡风玻璃5上，这些保持元件为了安装而穿过相应开口111插接在显示屏8中，从而使显示屏8相对于挡风玻璃5固定地保持在位置中。保持销11可以设有相应的卡锁元件或设置用于接纳头部元件，所述头部元件可以插接到保持销11上并且与保持销11卡锁。在此保持销11可以优选被设置成在挡风玻璃5的下边缘上，使得这些保持销不能被驾驶员或其他车辆乘员在显示区域中看到。
图4a示出挡风玻璃5连同安装在挡风玻璃前方的薄膜状的显示屏8的俯视图。显示屏8的固定在沿车辆横向方向的预张紧下进行，具有引导机构121、尤其是竖直的引导机构的水平错开设置的保持元件12例如通过粘接这样安装在挡风玻璃上，使得薄膜状的显示屏8可以通过沿竖直方向推入而插入到保持元件中。此时显示屏8在保持元件12之间设有沿水平方向的表面应力，使得显示屏向弯曲的挡风玻璃5方向弯曲并且由此与挡风玻璃5的形状相适应或提供与其分开的曲率。
如果表面应力足够大，则显示屏8面状地贴靠在挡风玻璃5上并且显示屏8自动呈现通过挡风玻璃5内侧预定的形状。因此，以足够的弹性为前提，原来二维的显示屏8三维地相应于挡风玻璃弯曲。
为了防止显示屏在竖直方向上松弛，可以大致在挡风玻璃5的中间设置止挡元件13，以用于支撑显示屏8的下边缘，显示屏8贴靠或者说向下支撑在该止挡元件上。
在图4b中详细示出保持元件12。可看到由鼻部形成的引导机构121以用于接纳显示屏8的侧边缘。
附图标记列表
1 反射显示系统
2 显示单元
3 显示面
4 仪表板
5 挡风玻璃
51 黑色印刷区域
6 凹陷部
8 显示屏
81 反射层
82 保护层
83 黑色层
84 加热层
85 另外的保护层
9 控制单元
11 保持销
111 开口
12 保持元件
121 竖直的引导机构
B 眼部区域

Claims (11)

1.用于机动车中的反射显示系统(1)的显示屏(8)，其特征在于，所述显示屏(8)单独地构造并且为了设置在挡风玻璃(5)的下部区域前方或挡风玻璃的下部区域上而具有反射层(81)，以便在显示区域中反射显示图像。
2.根据权利要求1所述的显示屏(8)，其中，设置有黑色层(83)，以形成不透光的显示区域。
3.根据权利要求1或2所述的显示屏(8)，其中，设置有保持装置，以便将显示屏(8)固定在挡风玻璃(5)上。
4.根据权利要求3所述的显示屏(8)，其中，所述显示屏(8)具有用于接纳保持销(11)的开口(111)，所述保持销构成保持装置的一部分。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的显示屏(8)，其中，设置有加热层(84)，以便加热显示屏(8)以去除水汽或霜。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的显示屏(8)，其中，所述显示屏(8)在挡风玻璃(5)一半以上的宽度上延伸，以便能够实现全景显示。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的显示屏(8)，其中，所述显示屏(8)具有5至30cm之间的高度。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的显示屏(8)，其中，所述显示屏(8)的上边缘和/或下边缘是弯曲的。
9.用于机动车的反射显示系统(1)，所述反射显示系统包括：
-根据权利要求1至8中任一项所述的显示屏(8)；
-挡风玻璃(5)；
-用于呈现显示图像的显示单元(2)，
其中，所述显示屏(8)和显示单元(2)被设置成，使得显示图像能在用户的眼部区域(B)中被感知，
其中，所述显示屏(8)设置在挡风玻璃(5)的下部区域上或挡风玻璃的下部区域前方。
10.根据权利要求9所述的反射显示系统(1)，其中，所述挡风玻璃(5)的下部区域构造为黑色印刷区域(51)或相应于黑色印刷区域，所述显示屏(8)被构造成，使得所述显示屏的上边缘关于水平方向与黑色印刷区域(51)齐平或位于黑色印刷区域下方。
11.根据权利要求9或10所述的反射显示系统(1)，其中，所述显示屏(8)通过固定在挡风玻璃(5)上的保持元件(12)保持在引导机构(121)中，所述引导机构(121)被设置成，使得所述引导机构在保持元件(12)的接纳下使显示屏(8)保持在表面应力下，从而使显示屏(8)向挡风玻璃(5)方向弯曲并且尤其是贴靠或压紧在挡风玻璃(5)上。
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