DE10139057A1

DE10139057A1 - Fahrzeug-Anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE10139057A1
Application number: DE10139057A
Authority: DE
Inventors: Furuya Yoshiyuki
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2000-08-08
Filing date: 2001-08-08
Publication date: 2002-04-04
Anticipated expiration: 2021-08-09
Also published as: US6563649B2; GB2365998B; US20020021500A1; GB0118542D0; GB2365998A; DE10139057B4; JP2002055302A

Abstract

Fahrzeug-Anzeigevorrichtung, wobei von einer Flüssigkristallanzeige (12) projiziertes Licht (Bild) von einer auf der Oberfläche der Flüssigkristallanzeige (12) montierten Polarisationsplatte (12a) polarisiert (horizontale Polarisation) wird und durch das Prisma (11) hindurch die erste Polarisationsplatte (9) erreicht. Weil die Polarisationsrichtung der ersten Polarisationsplatte (9) senkrecht zu jener der Polarisationsplatte (12a) ist, wird das projizierte Bild von der ersten Polarisationsplatte (9) in Richtung zur Augenposition (6) reflektiert. Externes Einfallslicht im Bereich AR1, der von der ersten Polarisationsplatte (9) begrenzt wird, wird beim Passieren der ersten Polarisationsplatte (9) polarisiert (vertikale Polarisation). Wenn das vertikal polarisierte externe Licht durch das Prisma (11) hindurchtritt, wird das externe Licht von der vor der Flüssigkristallanzeige (12) angeordneten horizontal polarisierenden Platte (12a) geschwächt und das externe Einfallslicht wird dann von der Flüssigkristallanzeige (12) ferngehalten.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeug-Anzeigevorrichtung, um ein Bild von einer in einem Fahrzeug-Armaturenbrett eingebauten Informations-Anzeigevorrichtung anzuzeigen, das einem Fahrer in einem für ihn optimalem Blickfeld sichtbar gemacht wird.

Nach dem Stand der Technik gibt es schon eine derartige Fahrzeug-Anzeigevorrichtung, offenbart in J. U. M. Anmeldung Offenlegungs-Nr. H4-85370. Wie in Fig. 8A dargestellt weist diese Anzeigevorrichtung eine in einem Fahrzeug-Armaturenbrett 3 eingebaute Anzeigeeinheit 1 (Flüssigkristallanzeige, LCD) für Informationsdaten auf. Das von der Anzeigeeinheit 1 angezeigte Bild wird von einem unter der Windschutzscheibe 4 angeordneten Reflexionsteil reflektiert, um das Bild einem Fahrer sichtbar zu machen.

Dieses Reflexionsteil weist eine zweite Polarisationsplatte 8 auf, welche unter einer Windschutzscheibe 4 und oberhalb einer horizontalen Ebene einer Abdeckung 5 angeordnet ist. Eine erste Polarisationsplatte 7 mit einer Polarisationsrichtung senkrecht zu jener der zweiten Polarisationsplatte 8 ist zwischen der zweiten Polarisationsplatte 8 und der Anzeigeeinheit 1 angeordnet.

In dieser Anordnung wird ein von der Anzeigeeinheit 1 projiziertes Bild mittels der zweiten Polarisationsplatte 8 in Richtung zur Fahreraugenposition 6 reflektiert, wobei das Bild durch das Prisma 11 und die erste Polarisationsplatte 7 hindurchtritt.

Externes Licht, das auf die Windschutzscheibe 4 innerhalb des Winkels θ auftrifft, kann die Anzeigeeinheit 1 durch das Prisma 11 hindurch nicht erreichen und verschlechtert die Anzeigenelemente nicht durch Licht-Auslöschung, weil das externe Licht von der ersten Polarisationsplatte 7 und der zweite Polarisationsplatte 8 abgeschirmt wird, deren Polarisationsrichtungen senkrecht zueinander verlaufen.

In einer Fahrzeug-Anzeigevorrichtung nach dem Stand der Technik schirmt die Anordnung extern einfallendes Licht wie oben beschrieben ab. Es gibt jedoch einige Anzeigen, die ihrerseits polarisiertes Licht projizieren. Eine Flüssigkristallanzeige, die eine wie in Fig. 8B dargestellte Anzeigevorrichtung 1 aufweist, hat auf der oberen Oberfläche eine Polarisationsplatte 1a, so dass ein von einer Flüssigkristallanzeige projiziertes Licht von der Polarisationsplatte 1a polarisiert wird. Wenn diese Polarisationsrichtung senkrecht zu jener der auf dem Prisma 11 montierten Polarisationsplatte 11a ist, kann ein von der Flüssigkristallanzeige projiziertes Licht durch das Prisma weitergeleitet werden, aber seine Strahlstärke wird von der Polarisationsplatte 11a geschwächt und seine Anzeigenhelligkeit nimmt deutlich ab.

Wenn andererseits die Polarisationsrichtung der für externes Licht verwendeten zweiten Polarisationsplatte zur Polarisationsrichtung der Flüssigkristallanzeige angepasst wird, reflektiert die zweite Polarisationsplatte geringfügig das vertikal polarisierte Licht und die Bildqualität wird durch den schlechten Einfluss der Reflexionseigenschaft geschwächt.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Fahrzeug- Anzeigevorrichtung zu schaffen, die ein durchsichtiges Bild mit hoher Helligkeit und ohne Störbild in einer besseren Betrachtungsposition anzeigt, wo dieses durchsichtige Bild visuell erfassbar ist.

Die erfindungsgemäße Fahrzeug-Anzeigevorrichtung hat eine im Armaturenbrett eingebaute Anzeigeeinheit zum Anzeigen von Informationen und ein Reflexionsteil, das unter der Windschutzscheibe angeordnet ist, und von dem ein Anzeigenbild der Anzeigeeinheit projiziert wird, um das Bild dem Fahrer sichtbar zu machen. Das Reflexionsteil hat ein oberhalb der Anzeige angeordnetes Prisma und ein erstes Polarisationsmittel für die Reflexion des von der Anzeigeeinheit angezeigten Bildes, das durch das Prisma hindurchtritt in Richtung des Fahrerblickfeldes, wobei die Anzeigeeinheit und/oder das Prisma auf ihrer/seiner Oberfläche ein zweites Polarisationsmittel hat mit einer Polarisationsrichtung, die senkrecht zu jener des ersten Polarisationsmittels ist. Das von der Anzeigeeinheit projizierte Bild wird vom zweiten Polarisationsmittel senkrecht zur Polarisationsrichtung des ersten Polarisationsmittels polarisiert und auf dem ersten Polarisationsmittel zugeführt und in Richtung zu dem Fahrerblickfeld reflektiert. Weil externes Einfallslicht vom ersten Polarisationsmittel senkrecht zur Polarisationsrichtung des zweiten Polarisationsmittels polarisiert wird und auf das Prisma extern einfallendes Licht im Prisma vollständig reflektiert wird, kann das externe Licht von der Anzeigeeinheit ferngehalten werden.

Das Reflexionsteil weist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung das zweite Polarisationsmittel auf der Oberfläche der Anzeigeeinheit auf. Das von der Anzeigeeinheit projizierte Bild wird dann vom zweiten Polarisationsmittel senkrecht zur Polarisationsrichtung des ersten Polarisationsmittels polarisiert. Das polarisierte Bild wird durch das Prisma hindurch in das erste Polarisationsmittel projiziert. Weil externes Einfallslicht, das vom ersten Polarisationsmittel polarisiert wird und in das Prisma eintritt, vom zweiten Polarisationsmittel geschwächt wird, dessen Polarisationsrichtung senkrecht zur Polarisationsrichtung des ersten Polarisationsmittel steht, und vollständig im Prisma reflektiert wird, kann das externe Licht von der Anzeigeeinheit ferngehalten werden.

Das Reflexionsmittel weist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung das zweite Polarisationsmittel auf der Oberfläche des Prismas auf. Das von der Anzeigeeinheit projizierte Bild wird dann vom zweiten Polarisationsmittel senkrecht zur Polarisationsrichtung des ersten Polarisationsmittels polarisiert, wenn es durch das Prisma hindurchtritt. Das polarisierte Bild wird in das erste Polarisationsmittel projiziert. Weil externes Einfallslicht, das vom ersten Polarisationsmittel polarisiert wird und in das zweite Polarisationsmittel auf der Prismenoberfläche eintritt, vom zweiten Polarisationsmittel geschwächt wird, dessen Polarisationsrichtung senkrecht zur Polarisationsrichtung des ersten Polarisationsmittels ist, und im Prisma vollständig reflektiert wird, wird das externe Licht daran gehindert, in die Anzeigeeinheit zu gelangen.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist eine Fahrzeug-Anzeigevorrichtung vorgesehen, welche aufweist eine im Armaturenbrett eingebaute Anzeigeeinheit für die Anzeige von Informationsdaten und ein unter der Windschutzscheibe angeordnetes Reflexionsteil, um einem Fahrer das von der Anzeigeeinheit angezeigte Bild mittels Reflexion sichtbar zu machen. Das Reflexionsteil hat eine Selfoc-Linse, die einen vorbestimmten Grenzeinfallswinkel hat und über der Anzeigeeinheit angeordnet ist, und ein erstes Polarisationsmittel, um das Bild von der Anzeigeeinheit, welches durch die Selfoc-Linse hindurchtritt, in Richtung zu dem Fahrerblickfeld zu reflektieren. Die Selfoc-Linse hat ein zweites Polarisationsmittel auf der Oberfläche, dessen Polarisationsrichtung senkrecht zu jener des ersten Polarisationsmittels ist. Weil externes Einfallslicht vom ersten Polarisationsmittel senkrecht zur Polarisationsrichtung des zweiten Polarisationsmittels polarisiert wird und außerhalb der Licht übertragenden Zone der Selfoc-Linse von einer Absorptionsschicht absorbiert wird, wird das auf die Selfoc-Linse einfallende externe Licht von der Anzeigeeinheit ferngehalten.

Die erfindungsgemäße Selfoc-Linse, deren Licht- Grenzeinfallswinkel den Reflexionsbereich des ersten Polarisationsmittels abdeckt, bewirkt eine vollständige Unterdrückung von externem Licht, so dass das externe Einfallslicht von der Anzeigeneinheit ferngehalten wird. Dies liegt darin begründet, dass externer Lichteinfall innerhalb des Bereiches des Grenzeinfallswinkels, welches Licht vom ersten Polarisationsmittel senkrecht zur Polarisationsrichtung des zweiten Polarisationsmittels polarisiert wird, vom zweiten Polarisationsmittel geschwächt wird, und dass externes Einfallslicht außerhalb des Bereiches des Grenzeinfallswinkels von der Absorptionsschicht der Selfoc-Linse absorbiert wird.

Das von der Anzeigeeinheit projizierte Bild wird gemäß der Erfindung vom zweiten Polarisationsmittel senkrecht zur Polarisationsrichtung des ersten Polarisationsmittels polarisiert, und das Bild wird auf das erste Polarisationsmittel geschickt, um in die Richtung des Fahrerblickfeldes reflektiert zu werden. Weiterhin wird externes Einfallslicht vom ersten Polarisationsmittel senkrecht zur Polarisationsrichtung des zweiten Polarisationsmittels polarisiert und externes auf das Prisma einfallendes Licht wird vollständig im Prisma reflektiert. Weil das externe Einfallslicht von der Anzeigeeinheit ferngehalten wird, wird eine hohe Bildhelligkeit erreicht.

Das von der Anzeigeeinheit projizierte Bild wird gemäß der Erfindung vom zweiten Polarisationsmittel senkrecht zur Polarisationsrichtung des ersten Polarisationsmittels polarisiert, und das Bild wird durch das Prisma hindurch auf das erste Polarisationsmittel geschickt. Weiterhin wird externes Einfallslicht, das vom ersten Polarisationsmittel polarisiert wird und durch das Prisma hindurchtritt, vom zweiten Polarisationsmittel, dessen Polarisationsrichtung senkrecht ist, geschwächt, und externes, auf das Prisma einfallendes Licht wird vollständig im Prisma reflektiert. Weil externes Einfallslicht von der Anzeigeeinheit ferngehalten wird, wird das Bild wirkungsvoll vom ersten Polarisationsmittel reflektiert und eine hohe Bildhelligkeit wird erreicht.

Das von der Anzeigeeinheit projizierte Bild, welches durch das Prisma hindurchtritt, wird gemäß der Erfindung vom zweiten Polarisationsmittel senkrecht zur Polarisationsrichtung des ersten Polarisationsmittels polarisiert, und das Bild wird auf das erste Polarisationsmittel geschickt. Externes Einfallslicht, das vom ersten Polarisationsmittel polarisiert wird und auf das auf der Prismenoberfläche angeordnete zweite Polarisationsmittel gelangt, wird vom zweiten Polarisationsmittel, dessen Polarisationsrichtung senkrecht ist, geschwächt, und externes, auf das Prisma einfallendes Licht wird vollständig im Prisma reflektiert. Weil externes Einfallslicht an der Anzeigeeinheit herausgetrennt wird und unerwartetes, externes, auf das Prisma einfallendes Licht verhindert wird, kann ein klares Bild angezeigt werden.

Das nach der Projektion von einer Anzeigeeinheit durch die Selfoc-Linse passierende Bild wird gemäß der Erfindung vom zweiten Polarisationsmittel senkrecht zur Polarisationsrichtung des ersten Polarisationsmittels polarisiert, und das Bild wird auf das erste Polarisationsmittel geschickt, um in die Richtung des Fahrerblickfeldes reflektiert zu werden. Weiterhin wird externes Einfallslicht vom ersten Polarisationsmittel senkrecht zur Polarisationsrichtung des zweiten Polarisationsmittels polarisiert, und externes, auf die Selfoc-Linse einfallendes Licht außerhalb der Licht übertragenden Zone wird von der Absorptionsschicht absorbiert. Weil externes Einfallslicht von der Anzeigeeinheit ferngehalten wird, kann ein Bild hoher Qualität mit größerer Anzeigenhöhe bei im Vergleich zur Verwendung von gewöhnlichen Vorrichtungs-Prismen kleineren Abmessungen angezeigt werden.

Bei der erfindungsgemäßen Selfoc-Linse deckt der Licht- Aperturwinkel bzw. Öffnungswinkel den Reflexionsbereich des ersten Polarisationsmittels ab, und externes Einfallslicht im Bereich des Aperturwinkels wird vom ersten Polarisationsmittel senkrecht zur Polarisationsrichtung des zweiten Polarisationsmittels polarisiert und wird vom zweiten Polarisationsmittel geschwächt. Weiterhin wird externes Einfallslicht außerhalb des Aperturwinkels von der Absorptionsschicht der Selfoc-Linse absorbiert. Weil externes Einfallslicht von der Anzeigeeinheit ferngehalten wird, kann eine vollständige Kontrolle des externen Lichtes erreicht werden.

Die Erfindung wird im Folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1A, 1B, 1C Prinzipdarstellungen der ersten Ausführungsform der Fahrzeug-Anzeigevorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2A, 2B, 2C Prinzipdarstellungen der zweiten Ausführungsform der Fahrzeug-Anzeigevorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 3, 3B Prinzipdarstellungen der dritten Ausführungsform. der Fahrzeug-Anzeigevorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 4 eine Darstellung für die Erklärung der optischen Eigenschaften der Selfoc-Linse in der dritten Ausführungsform von einer Fahrzeug-Anzeigevorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 5A, 5B, 5C, 5D Darstellungen für die Erklärung eines Effektes der Selfoc-Linse in der dritten Ausführungsform der Fahrzeug-Anzeigevorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 6 eine Darstellung für die Erklärung der Funktion der Selfoc-Linse in der dritten Ausführungsform der Fahrzeug- Anzeigevorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 7A, 7B, 7C Darstellungen für die Erklärung der Eigenschaften der Selfoc-Linse in der dritten Ausführungsform der Fahrzeug-Anzeigevorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 8A, 8B Prinzipdarstellungen einer Fahrzeug- Anzeigevorrichtung nach dem Stand der Technik.

Die erste Ausführungsform einer Fahrzeug-Anzeigevorrichtung gemäß der Erfindung wird mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung nachfolgend erläutert. Fig. 1A ist eine Schnittansicht des wichtigsten Bereiches der Ausführungsform gemäß der Erfindung.

In Fig. 1A zeigen die gleichen Symbole wie in Fig. 8A die gleiche oder entsprechende Teile an. In Fig. 1 ist eine erste Polarisationsplatte 9, wie ein Reflektor, an einer Windschutzscheibe angebracht und mit vorgegebenem Winkel gegen die Innenseite der Front-Windschutzscheibe angeordnet, wobei die Platte 9 externes Licht polarisiert. Die erste Polarisationsplatte 9 ist am unteren Rand am Armaturenbrett 3 befestigt und berührt am oberen Rand mit vorgegebenem Winkel die Front-Windschutzscheibe 4.

Das Armaturenbrett 3 ist innen versehen mit einer Anzeigeeinheit 12 (Flüssigkristallanzeige), welche Bildinformationsdaten eines Navigationssystems oder anderer Systeme anzeigt, und einem Stromkreis 13 für den Betrieb der Flüssigkristallanzeige, welcher hinter der Flüssigkristallanzeige 12 angeordnet ist, und einem Prisma 11 für die Projektion des Bildes, welches von der Flüssigkristallanzeige 12 durch das Prisma hindurch auf die erste Polarisationsplatte 9 angezeigt wird. Das Prisma 11 weist zwei im Querschnitt dreiecksförmige Prismenkörper auf, die unter Ausbildung eines rechtwinkligen Festkörpers an einander zugewandten Schrägflächen miteinander verbunden sind. Ein durch das Prisma 11 hindurch auf die Polarisationsplatte 9 projiziertes Bild wird zu einer Senkrechten der Polarisationsplatte 9 in Richtung zur Fahreraugenposition 6 reflektiert.

Wie in Fig. 1C dargestellt gibt es eine Lichtquelle LS als Durchlichtquelle unter der Flüssigkristallanzeige 12, eine Polarisationsplatte 12b zwischen der Lichtquelle LS und der Flüssigkristallanzeige 12 sowie eine Polarisationsplatte 12a auf der oberen Oberfläche der Flüssigkristallanzeige 12. Die Polarisationsrichtungen der Polarisationsplatten 12a und 12b kreuzen einander senkrecht. Wie in Fig. 1B gezeigt sind die Polarisationsrichtungen der Polarisationsplatte 12a und der ersten Polarisationsplatte 9 so angeordnet, dass sie einander senkrecht kreuzen.

Die Polarisationsplatte 12a auf der Oberfläche der Flüssigkristallanzeige 12 bewerkstelligt die Polarisation genauso wie die Polarisationsplatte auf der Oberfläche eines gewöhnlichen Prismas 11, vgl. Fig. 8B. Weiterhin ist die Polarisationsrichtung der Polarisationsplatte 12a so beschaffen, dass sie senkrecht zur Polarisationsrichtung der Windschutzscheibe 4 und senkrecht zur Polarisationsrichtung der ersten Polarisationsplatte 9 verläuft und die Polarisationsrichtung auf der Oberfläche der Flüssigkristallanzeige bestimmt, deren innere Anordnung an die Polarisationsrichtung angeglichen ist.

Die Funktionsweise dieser Ausführungsform der Fahrzeug- Anzeigevorrichtung wird nachfolgend beschrieben.

In der oben erwähnten Anordnung der Polarisationsrichtungen wird das von der Flüssigkristallanzeige 12 projizierte Licht (das Bild) von der auf der Oberfläche der Flüssigkristallanzeige angeordneten Polarisationsplatte 12a polarisiert (horizontale Polarisation) und erreicht durch das Prisma 11 hindurch die erste Polarisationsplatte 9. Weil die Polarisationsrichtung der ersten Polarisationsplatte 9 senkrecht zu jener der Polarisationsplatte 12a ist, kann das Bild zu einer Senkrechten der Polarisationsplatte 9 in Richtung zur Augenposition 6 reflektiert werden, ohne dass dabei irgendwelche Reflexionsverluste in der ersten Polarisationsplatte 9 auftreten.

Daher führt das Bereitstellen der gleichen Funktion einer Polarisationsplatte auf der Oberfläche des Prismas 11 bei einer Polarisationsplatte 12a auf der Oberfläche der Flüssigkristallanzeige zu einer Verringerung der Zahl der Polarisationsplatten um eins, und der Verlust an Übertragungsleistung durch die eine Polarisationsplatte entfällt, und eine höhere Bildhelligkeit wird erreicht.

Die Steuerung des externen Einfallslichtes in das Wageninnere wird nachfolgend beschrieben.

Im Bereich AR1, in dem externes Einfallslicht von der ersten Polarisationsplatte 9 begrenzt wird, wird externes Licht polarisiert (vertikal polarisiertes Licht), indem es durch die erste Polarisationsplatte 9 hindurchtritt. Wenn vertikal polarisiertes Licht durch das Prisma 11 hindurch in die Flüssigkristallanzeige 12 eindringt, wird das Licht von der auf der Flüssigkristallanzeige 12 aufliegenden Horizontalpolarisationsplatte 12a geschwächt und externes Einfallslicht wird von der Flüssigkristallanzeige 12 ferngehalten.

Im Bereich AR2, in dem externes einfallendes Licht vom Prisma 11 begrenzt wird, außerhalb des Bereiches AR1, in dem externes einfallendes Licht von der ersten Polarisationsplatte 9 begrenzt wird, wird externes Einfallslicht in einer Hälfte des auf der Oberfläche der Flüssigkristallanzeige 12 angeordneten Prismas 11 vollständig reflektiert, indem ein Bereich der Totalreflexion für die interne Reflexion des Prismas vorgesehen wird, wobei das externe einfallende Licht die Flüssigkristallanzeige 12 nicht erreichen kann.

In der ersten Ausführungsform der Fahrzeug-Anzeigevorrichtung übernimmt, wie oben beschrieben, die Polarisationsplatte 12a auf der Oberfläche der Flüssigkristallanzeige die Funktion anstelle der Polarisationsplatte auf der Oberfläche des Prismas 11. Umgekehrt kann die Polarisationsplatte 12a auf der Oberfläche des Prismas 11 ihre Funktion anstelle der Polarisationsplatte 12a auf der Oberfläche der Flüssigkristallanzeige übernehmen.

Fig. 2A zeigt eine Schnittansicht von der Hauptzone der zweiten Ausführungsform der Fahrzeug-Anzeigevorrichtung gemäß der Erfindung. In dieser Fig. 2A zeigen die gleichen Symbole wie in Fig. 1A die gleichen oder entsprechende Teile an. In der Fig. 2A zeigt das Bezugszeichen 10 die zweite Polarisationsplatte an. Wie in Fig. 2B dargestellt, ersetzt die zweite Polarisationsplatte 10 die Polarisationsplatte 12a, welche in der vorigen Ausführungsform die ganze Fläche der Flüssigkristallanzeige 12 abdeckt und an der Fläche des Prismas 11 angebracht ist. In dieser Ausführungsform weist nun die Flüssigkristallanzeige 12 keine Polarisationsplatte 12a auf ihrer Fläche auf.

Die zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung wird nachfolgend beschrieben.

Ein von der Flüssigkristallanzeige 12 projiziertes Bild tritt durch das Prisma 11 hindurch. Unmittelbar nach dem Passieren durch das Prisma 11 wird das Licht, das von der Lichtquelle LS aus in die Flüssigkristallanzeige 12 eintritt, von der auf der Unterseite der Flüssigkristallanzeige 12 befestigten Polarisationsplatte 12b polarisiert und von einem Flüssigkristall gedreht, weil auf der Oberfläche der Flüssigkristallanzeige 12 keine Polarisationsplatte 12a vorhanden ist. Weil auf der Fläche der Flüssigkristallanzeige 12 keine Polarisationsplatte 12a für eine Korrektur des Drehzustandes des Lichtes vorgesehen ist, zeigt das durch die Flüssigkristallanzeige 12 hindurchtretende Licht nicht das benötigte Bildendergebnis an.

Nach dem Passieren durch die Flüssigkristallanzeige 12 wird das durch das Prisma 11 hindurchtretende Licht von der auf der Fläche des Prismas 11 befestigten zweiten Polarisationsplatte 10 polarisiert, so dass das benötigte korrekte Bild entsteht, und tritt in die erste Polarisationsplatte 9 ein. Das dort einfallende Bildlicht wird in Richtung zur Augenposition 6 reflektiert, wobei eine hohe Bildhelligkeit erreicht wird, da die Polarisationsrichtung der ersten Polarisationsplatte 9 und die Polarisationsrichtung des einfallenden Bildlichtes senkrecht zueinander verlaufen.

Da die zweite Polarisationsplatte 10 auf der Oberfläche des Prismas 11, wie oben erwähnt, befestigt ist, kann externes Licht, das von der ersten Polarisationsplatte 9 senkrecht (vertikal) zur zweiten Polarisationsplatte 10 polarisiert wird, von der zweiten Polarisationsplatte 10 geschwächt werden, wenn es in das Prisma 11 eindringt. Wenn aus der Augenposition 6 heraus die Polarisationsplatte 9 betrachtet wird, ist ein klares Bild sichtbar, weil es keine anderen Bilder (unerwünschte Reflexion im Prisma) außer den angezeigten Bildern gibt.

Nachfolgend wird beschrieben, wie externes, in das Wageninnere einfallendes Licht gehandhabt wird.

Im Bereich AR1, in dem externes einfallendes Licht von der ersten Polarisationsplatte 9 begrenzt wird, wird externes Licht von der ersten Polarisationsplatte 9 polarisiert (Vertikalpolarisation). Wenn das vertikal polarisierte Licht durch das Prisma 11 hindurch zur Flüssigkristallanzeige 12 gelangt, wird das Licht von der vor dem Prisma 11 angeordneten zweiten Polarisationsplatte 10 geschwächt, deren Polarisationsrichtung senkrecht zur Vertikalpolarisation verläuft.

In dem Bereich AR2, in dem externes einfallendes Licht vom Prisma begrenzt wird, außerhalb des Bereiches AR1, in dem externes einfallendes Licht von der ersten Polarisationsplatte 9 begrenzt wird, wird externes einfallendes Licht in dem vor der Flüssigkristallanzeige 12 angeordneten Prisma 11 vollständig reflektiert, indem ein Totalreflexionsbereich bzgl. der internen Reflexion des Prismas vorgesehen wird, so dass das externe Einfallslicht die Flüssigkristallanzeige 12 nicht erreichen kann.

Weil weiterhin externes Licht vor dem Prisma geschwächt wird, so dass dieses externe Einfallslicht daran gehindert wird, in das Prisma einzudringen, können Bilder hoher Qualität ohne von einem Geisterbild ausgehende störende Effekte oder eine Bildzerstörung der auf dem Prisma 11 angezeigten Bilder erreicht werden.

In der oben erwähnten ersten und zweiten Ausführungsform wird die Flüssigkristallanzeige vor externem Einfallslicht mittels Totalreflexion im Prisma und einer Abschirmung mit zwei Polarisationsplatten geschützt. In der dritten Ausführungsform wird anstelle des Prismas 11 eine Selfoc-Linsenvorrichtung bzw. ein Selfoc-Linsenarray angeordnet, welche auf der Oberfläche die zweite Polarisationsplatte 10 wie in der zweiten Ausführungsform aufweist.

Fig. 3A zeigt eine Schnittansicht vom Hauptbereich der dritten Ausführungsform der Fahrzeug-Anzeigevorrichtung gemäß der Erfindung. In dieser Fig. 3A zeigen die gleichen Symbole wie in Fig. 2A die gleichen oder entsprechende Teile an. In Fig. 3A bezeichnet 14 eine Selfoc-Linsenvorrichtung, welche die zweite Polarisationsplatte 10 auf der der bildprojizierenden Seite befindlichen Oberfläche der Linsenvorrichtung aufweist, welche später genauer beschrieben wird.

Eine Selfoc-Linse setzt sich aus gebündelten Mehrfach- Gradientenlichtleitfasern zusammen, die eine Verteilung der Brechungszahl wie in Fig. 4 dargestellt aufweist, wobei zwischen jedem Lichtleiter eine absorbierende Schicht vorliegt. Wenn an Objekten reflektiertes Licht oder durch Objekte hindurch übertragenes Licht in eine Selfoc-Linse eintritt, indem Licht von einer Lichtquelle projiziert wird, mäandert das Licht in der Selfoc-Linse in der Art, dass es in den Bereich des Zentrums mit höherer Brechungszahl abgelenkt. wird. Dann kann eine Selfoc-Linse die gleichen optischen Eigenschaften wie eine optische Linse erreichen. Ein Bild IM1, das in die Selfoc-Linse eingebracht wird, ergibt auf der der Eingangsseite gegenüberliegenden Seite ein aufgerichtetes Bild IM2.

Eine Selfoc-Linsenvorrichtung wird gebildet, indem Selfoc- Linsen geordnet gebündelt werden und der Zwischenraum zwischen den Linsen mit einer absorbierenden Schicht wie z. B. schwarzem Silikon aufgefüllt wird. Die Endfläche der Vorrichtung wird mit verstärktem Kunststoff wie z. B. faserverstärktem Kunststoff (FK) geschützt.

Mit Bezug auf Fig. 7A, 7B, 7C wird erläutert, wie externes Licht in einer Selfoc-Linse geführt wird. Der maximale Einfallswinkel (Aperturwinkel) θ0 wird von der Begrenzungszone gebildet, in der Licht durch einen Lichtleiter der Selfoc- Linse verlaufen kann. Der Aperturwinkel θ0 wird mit folgender Gleichung berechnet:

θ0 = n0.R0.√A

mit
n0: Brechungszahl der Linse
R0: Verteilungskoeffizient der Brechungszahl
A: Linsenradius.

Jeder Lichtleiter der Selfoc-Linse hat einen Begrenzungsbereich AR3 für den Lichtdurchtritt, der vom Aperturwinkel θ0 bestimmt wird, wie in Fig. 7A dargestellt ist. Licht, das außerhalb dieses Aperturwinkels eingebracht wird, kann nicht durch den Lichtleiter geführt werden und wird von der absorbierenden Schicht absorbiert, wie in Fig. 7B dargestellt ist. Innerhalb des Aperturwinkelbereiches einfallendes Licht (mit gestrichelter Linie dargestellt) mäandert daher in der Lichtleitfaser, so dass es in den Zentrumsbereich mit höherer Brechungszahl abgelenkt und weitergeleitet wird. Außerhalb des Aperturwinkelbereiches einfallendes Licht (mit durchgezogener Linie dargestellt) kann nicht genügend abgelenkt werden, dringt in die absorbierende Schicht AB ein und wird dann von der absorbierenden Schicht absorbiert.

Wenn die oben erwähnten mit derartigen optischen Eigenschaften versehenen Lichtleitfasern gebündelt werden und eine Selfoc- Linse bilden, kann diese einen Bereich AR4 aufweisen, in welchem Licht hindurchtreten kann, und einen anderen Bereich aufweisen, in welchem Licht nicht hindurchtreten kann, wie in Fig. 7C dargestellt ist. Wird die eine Seitenrandlinie des Grenzbereiches auf eine Randfläche der ersten Polarisationsplatte 9 justiert, wie in Fig. 3A gezeigt ist, kann der Abschattbereich der ersten Polarisationsplatte 9 und der zweiten Polarisationsplatte sowie der Abschattbereich von der nicht lichtübertragenden Zone der Selfoc-Linse für eine vollständige Kontrolle des externen Lichtes eingestellt werden.

Nachfolgend wird ferner die Funktion der Ausführungsform der Fahrzeug-Anzeigevorrichtung beschrieben, die gemäß der Erfindung eine Selfoc-Linsenvorrichtung für die Steuerung des externen Einfallslichtes benutzt.

Ein von der Flüssigkristallanzeige 12 angezeigtes Bild wird von der zweiten Polarisationsplatte 10 nach dem Passieren der Selfoc-Linsenvorrichtung 14 polarisiert und projiziert, so dass ein normales Bild entsteht. Das von der zweiten Polarisationsplatte 10 durch die Selfoc-Linsenvorrichtung hindurch projizierte Licht IM1 (Bild) wird auf die gesamte Fläche der zweiten Polarisationsplatte 10 abgebildet.

Das Bild IM1 wird von der ersten Polarisationsplatte 9 zur Augenposition 6 reflektiert. Wenn das Bild von der Augenposition 6 aus gesehen wird, kann das Schwebebild IM2 aufgrund des Effektes, dass durch eine Polarisationsplatte 9 hindurchgesehen werden kann, in der Luft gesehen werden, wie in Figur, 6 dargestellt ist.

Nachfolgend wird zudem die Kontrolle des externen, in das Wageninnere einfallende Licht gemäß der Erfindung bei dieser Ausführungsform beschrieben.

In dem Bereich AR1, in dem externes einfallendes Licht von der ersten Polarisationsplatte 9 begrenzt wird, wird externes Licht, wie in Fig. 3B gezeigt, von der ersten Polarisationsplatte 9 polarisiert (vertikal polarisiertes Licht). Wenn vertikal polarisiertes Licht durch die Selfoc- Linsenvorrichtung 14 hindurch zur Flüssigkristallanzeige 12 gelangt, wird das Licht von der direkt oberhalb der Selfoc- Linsenvorrichtung angeordneten ersten Polarisationsplatte 10 geschwächt, deren Polarisationsrichtung senkrecht zu jener des Lichtes steht.

In dem Bereich AR2, in dem externes Einfallslicht von der Selfoc-Linsenvorrichtung 14 begrenzt wird, außerhalb des Bereiches AR1, in dem externes einfallendes Licht von der ersten Polarisationsplatte 9 begrenzt wird, kann, wie in Fig. 3A dargestellt, mittels der Justage der Seitenrandlinie des Grenzbereiches AR4, in dem Licht durch die Selfoc-Linse hindurchtreten kann, zur oberen Endfläche der ersten Polarisationsplatte 9, wie in Fig. 3A dargestellt, externes Einfallslicht außerhalb des Bereiches AR4 nicht durch die Lichtleitfasern, wie in Fig. 7B dargestellt, hindurchtreten.

Das Licht wird von der absorbierenden Schicht rings jeder Lichtleitfaser absorbiert, so dass dann ein Lichteinfall auf die Flüssigkristallanzeige 12 verhindert wird.

Wenn ein Bild mit großer Abmessung angezeigt wird, hat die Selfoc-Linsenvorrichtung 14 verglichen mit dem Prisma 11 einen Größenvorteil. Wenn normale Fahrzeugdaten angezeigt werden, ist die Prismendicke, wie in Fig. 5A dargestellt, gut genug. Wenn ein grafisches Bild, wie z. B. Navigationsdaten, angezeigt werden, ist eine größere Bildhöhe erforderlich. Dann wird, wie in Fig. 5C gezeigt, eine stärkere Dicke des Prismas 11 benötigt, verglichen mit der Dicke des in Fig. 5A dargestellten Prismas 11 mit der zugehörigen Bildhöhe.

Der Grund dafür liegt darin, dass ein vertikaler Prismenwinkel ein spezifischer Winkel sein muss, um externes Einfallslicht abzuhalten, wenn das Prisma zur Kontrolle des externen Lichteinfalls genutzt wird. Falls die Länge der Lichteinfallsfläche des Prismas verlängert wird, um bei gleicher Prismendicke die angezeigte Bildhöhe einzustellen, wird der vertikale Winkel θ als damit zusammenhängende Größe zum Ausgleich kleiner. Um den vertikalen Winkel θ des Prismas unabhängig von der Längenzunahme bei einem spezifischen Wert zu belassen, muss die Prismendicke zunehmen.

tan θ = A (Dicke)/B (Länge)

Die Abschattgrenze des externen einfallenden Lichtes wird im Falle cer Selfoc-Linse vom Aperturwinkel der Selfoc- Linsenvorrichtung bestimmt. Wird dann die Selfoc- Linsenvorrichtung 14 für eine größere Bildanzeigenhöhe verwendet, ist es nicht erforderlich, dass die Dicke der Linsenvorrichtung, wie in Fig. 5D gezeigt, dicker ist als die Dicke der Linsenvorrichtung für eine normale Bildanzeigenhöhe, wie in Fug. 5B dargestellt. Der Flächeninhalt der Lichteinfallsfläche der Linse kann in Abhängigkeit von der Bildanzeigenhöhe angepasst werden.

Weil die Dicke der Selfoc-Linsenvorrichtung 14 für eine größere Bildanzeigenhöhe im Unterschied zum Prisma nicht zunimmt, kann der Raumfaktor minimiert werden und das Gewicht nimmt ebenfalls nicht stark zu.

Claims

1. Fahrzeug-Anzeigevorrichtung, die aufweist eine in einem Armaturenbrett (3) angeordnete Anzeigeeinheit (12) für die Anzeige von Informationsdaten und ein unter einer Windschutzscheibe (4) angeordnetes Reflexionsteil, um einem Fahrer mittels Reflexion ein von der Anzeigeeinheit (12) angezeigtes Bild sichtbar zu machen, wobei das Reflexionsteil aufweist: ein oberhalb der Anzeigeeinheit (12) angeordnetes Prisma (11) und ein erstes Polarisationsmittel (9) für die Reflexion des von der Anzeigeeinheit (12) angezeigten und durch das Prisma (11) hindurchgetretenen Bildes in Richtung zum Fahrerblickfeld, wobei die Anzeigeeinheit (12) und/oder das Prisma (11) auf einer jeweiligen Oberfläche ein zweites Polarisationsmittel (10) aufweist mit einer Polarisationsrichtung, die senkrecht zu jener des ersten Polarisationsmittels (9) ist.

2. Fahrzeug-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Reflexzonsteil das zweite Polarisationsmittel (10) auf der Oberfläche der Anzeigeeinheit (12) aufweist.

3. Fahrzeug-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Reflexionsteil das zweite Polarisationsmittel (10) auf der Oberfläche des Prismas (11) aufweist.

4. Fahrzeug-Anzeigevorrichtung, die aufweist: eine in einem Armaturenbrett (3) angeordnete Anzeigeeinheit für die Anzeige von Informationsdaten und ein unter einer Windschutzscheibe (4) angeordnetes Reflexionsteil, um einem Fahrer mittels Reflexion ein von der Anzeigeeinheit (12) angezeigtes Bild sichtbar zu machen, wobei das Reflexionsteil aufweist: eine oberhalb der Anzeigeeinheit (12) angeordnete Selfoc-Linse (14) mit vorbestimmtem Grenzeinfallswinkel und ein erstes Polarisationsmittel (9), um das durch die Selfoc-Linse (14) hindurchtretende Bild der Anzeigeeinheit (12) in Richtung zum Fahrerblickfeld zu reflektieren, wobei die Selfoc-Linse (12) auf ihrer Oberfläche ein zweites Polarisationsmittel (10) aufweist mit einer Polarisationsrichtung, die senkrecht zu jener des ersten Polarisationsmittels (9) ist.

5. Fahrzeug-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Grenzeinfallswinkelbereich der Selfoc-Linse (14) den Reflexionsbereich des ersten Polarisationsmittels (9) abdecken kann.