DE102005059416A1

DE102005059416A1 - Head-up-Display und Fahrzeug

Info

Publication number: DE102005059416A1
Application number: DE200510059416
Authority: DE
Inventors: Roland Herrscher
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2005-12-13
Filing date: 2005-12-13
Publication date: 2007-06-14

Abstract

Es wird ein Head-up-Display (HUD) beschrieben mit einer Lichtquelle (LQ), die eine Vielzahl von Leuchtdioden (LED) umfasst, welche weißes Licht emittieren, mit einer Bilderzeugungseinrichtung (D) und mit einer Konversionseinrichtung (K), die derart ausgestaltet ist, dass ein Anteil des weißen Lichts zumindest teilweise in rotes und/oder grünes Licht konvertiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Head-up-Display, insbesondere ein Head-up-Display für Fahrzeuge, und ein Fahrzeug mit einem entsprechenden Head-up-Display.

Es sind insbesondere im Fahrzeugbereich eine Vielzahl verschiedener Typen von Anzeigeeinrichtungen bekannt. Im Vordergrund der Entwicklungsbemühungen stehen derzeit so genannte Head-up-Displays.

Solche Head-up-Displays sind beispielsweise aus der DE 10344686 A1 und der EP 1143288 A1 bekannt. Es wird dabei Licht einer Lichtquelle, beispielsweise einer Leuchtdiode, durch eine Lichtlenk-Optik auf eine Bilderzeugungseinrichtung, wie beispielsweise ein Flüssigkristall-Display, gelenkt, und das derart erzeugte Bild auf die Windschutzscheibe eines Fahrzeuges projiziert.

Problematisch dabei ist, dass zur Realisierung des Head-up-Displays im Fahrzeug nur wenig Bauraum zur Verfügung steht. Da zudem die Lichtausnutzung bekannter Head-up-Displays sehr gering ist, und typischerweise weniger als 5% des erzeugten Lichts für den Fahrer sichtbar werden, ist zudem die Energieeffizienz bekannter Head-up-Displays sehr gering, und die Ablesbarkeit des projizierten Bildes verbesserungsfähig. Zudem wird viel Abwärme erzeugt, die mit hohem Konstruktionsaufwand abgeführt werden muss.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine technische Lehre anzugeben, mit der ein Head-Up-Display, insbesondere in einer Fahrzeugumgebung, effizient betrieben werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung beruht demnach zunächst auf der Erkenntnis, dass weiße Leuchtdioden aufgrund von Massenherstellung mittlerweile besonders wirtschaftlich hergestellt werden können. Das Spektrum der weißen Leuchtdioden liegt zu einem großen Anteil im ultravioletten und/oder blauen Wellenlängenbereich.

Weiter basiert die Erfindung auf der Erkenntnis, dass aus der Kombination von rotem und grünem Licht alle wesentlichen für eine Fahrzeuganzeige erforderlichen Farben erzeugt werden können.

Unter Berücksichtigung und Verknüpfung dieser Erkenntnisse wird nun vorgeschlagen, weiße Leuchtdioden auf Grund ihrer Wirtschaftlichkeit in einem Head-up-Display einzusetzen, und mittels der weißen Leuchtdioden dadurch grünes und rotes Licht zu erzeugen, dass das ultraviolette und/oder blaue Licht der weißen Leuchtdioden zu einem großen Teil, insbesondere zu mehr als 50%, in rotes und/oder grünes Licht konvertiert wird.

Dadurch wird erreicht, dass die Lichtquelle eines Head-up-Displays kostengünstig hergestellt werden kann, und dass durch die Leuchtdioden erzeugtes Licht effizient, nämlich in Wellenlängenbereichen, die zur Darstellung von Informationen, insbesondere in einem Fahrzeug, besonders wichtig sind, genützt wird. Die Abwärme und damit der Energieverbrauch werden reduziert, die durch ein Head-up-Display projizierten Informationen werden besser ablesbar und/oder die Anzahl der erforderlichen Leuchtdioden kann reduziert werden.

Bei der Bilderzeugungseinrichtung handelt es sich vorzugsweise um ein LC (Liquid Crystal) Display, ein LCOS (Liquid Crystal on Silicon) Display oder ein DMD (Digital Micro Mirror) Display.

Das ultraviolette Licht umfasst vorzugsweise Licht mit einer Wellenlänge kleiner 400 nm.

Das blaue Licht umfasst vorzugsweise Licht mit einer Wellenlänge zwischen 400–480 nm.

Das grüne Licht umfasst vorzugsweise Licht mit einer Wellenlänge zwischen 480–560 nm.

Das rote Licht umfasst vorzugsweise Licht mit einer Wellenlänge größer 610 nm.

Im Rahmen der Erfindung ist aber Licht einer bestimmten Farbe weit auszulegen, so dass beispielsweise blaues Licht als Licht mit einer Wellenlänge von 410, 420, 430, 440, 450, 460 und/oder 470 nm zu verstehen ist.

Weißlicht-Leuchtdioden emittieren häufig einen hohen Anteil blauen und/oder ultravioletten Lichts. Daher ist die Konversionseinrichtung vorzugsweise derart ausgestaltet ist, dass ein blauer und/oder ultravioletter Anteil des weißen Lichts in rotes und/oder grünes Licht konvertiert wird, um den Anteil des zur Anzeige genützten Lichts am erzeugten Licht zu erhöhen.

Besonders bevorzugt ist die Konversionseinrichtung derart ausgestaltet ist, dass sie für einen gelben, roten und/oder grünen Anteil des weißen Lichts im Wesentlichen, insbesondere zu mehr als 50%, durchlässig ist. Denn diese Anteile des durch die Weißlicht-Leuchtdiode erzeugten Lichts sind, insbesondere direkt oder nach geeigneter Filterung bzw. Mischung, für die Anzeige von Informationen in einem Fahrzeug verwendbar.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Konversionseinrichtung zwischen der Lichtquelle und der der Lichtquelle nachgeordneten Lichtlenk-Optik angeordnet. Ein solches Head-up-Display erwies sich als in der Herstellung und Integration in ein Fahrzeug besonders einfach. Zudem ist eine empfindliche Konversionseinrichtung dann vor Schmutz und Berührungen durch einen Nutzer oder Fahrer geschützt.

Eine ergänzende oder alternative flächige Ausführung der Konversionseinrichtung, welche die Lichtlenk-Optik zumindest teilweise unmittelbar oder mittelbar bedeckt, erwies sich ebenfalls als besonders funktionell und kostengünstig Vorzugsweise umfasst die Bilderzeugungseinrichtung mehrere Bildpunkte, die jeweils zur Transmission von grünem und/oder rotem Licht ansteuerbar sind. Insbesondere beim Einsatz einer Matrixbilderzeugungseinrichtung, beispielsweise einem TFT (Thin Film Transistor)-Display, umfassen die Bildpunkte Filter, welche zur Transmission von grünem und/oder rotem Licht ansteuerbar sind. Ein Filter, welcher zur Transmission von blauem Licht ansteuerbar ist, ist vorzugsweise nicht vorgesehen.

Insbesondere beim Einsatz von herkömmlichen, in großen Stückzahlen beispielsweise für die Computerindustrie gefertigten Bilderzeugungseinrichtungen ist vorzugsweise der Filter, welcher normalerweise zur Transmission von blauem Licht ansteuerbar ist, durch einen weiteren Filter, welcher zur Transmission von grünem und/oder rotem Licht ansteuerbar ist, ersetzt.

Besonders bevorzugt ist der Einbau eines der genannten Head-up-Displays in ein Fahrzeug, wobei das durch die Bilderzeugungseinrichtung erzeugte Bild an eine Windschutzscheibe des Fahrzeuges projiziert wird. Denn durch die erfindungsgemäße Lehre können genau die Farben auf eine Windschutzscheibe projiziert werden, die zur Anzeige von Informationen im Straßenverkehr besonders wichtig sind.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die folgende Figur näher erläutert:
1 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung eines Head-up-Displays.
1 zeigt ein Head-up-Display HUD eines Fahrzeuges mit einer Lichtquelle LQ, welche auf weißen Leuchtdioden LED basiert. Das von den Leuchtdioden LED emittierte weiße Licht enthält im Wesentlichen blaues Licht, ultraviolettes Licht, gelbes Licht, grünes Licht und/oder rotes Licht, wobei das von den Leuchtdioden LED emittierte Licht mittelbar oder unmittelbar, gegebenenfalls nach einer Filterung, auf eine Konversionsschicht K gelenkt wird, welche derart ausgewählt bzw. ausgestaltet und angeordnet ist, dass das von der LED ausgestrahlte blaue Licht und/oder ultraviolette Licht hinsichtlich der Intensität je nach Ausführungsform zumindest zu 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% oder 90% in grünes und/oder rotes Licht konvertiert wird, also in Licht längerer Wellenlänge umgewandelt wird.
Die Konversion und damit die Ausgestaltung einer geeigneten Konversionsschicht können beispielsweise auf einer Lumineszenzkonversion beruhen und liegen an sich im Rahmen fachmännischen Handelns, weshalb an dieser Stelle nicht näher darauf eingegangen wird.
Zudem ist die Konversionsschicht K derart ausgewählt und angeordnet, dass sie für das von der LED ausgestrahlte gelbe Licht, grüne Licht und/oder rote Licht hinsichtlich der Intensität je nach Ausführungsform zumindest zu 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% oder 90% durch die Konversionsschicht K durchlässig ist.
Das aus der Konversionsschicht K austretende Licht wird dann durch eine geeignete Lichtlenk-Optik LLO auf eine Bilderzeugungseinrichtung D gelenkt, welche beispielsweise ein LCD umfasst. Die einzeln ansteuerbaren Bildpunkte der Bilderzeugungseinrichtung D umfassen jeweils drei einzeln ansteuerbare Subpixel. Jeder dieser Subpixel ist mit einem Farbfilter versehen, wobei zwei Subpixel für rotes Licht durchlässig geschaltet werden können und ein Subpixel für grünes Licht durchlässig geschaltet werden kann oder umgekehrt.
Je nach Ansteuerung der Bildpunkte, insbesondere der Subpixel, tritt nach Bildpunkten aufgelöst rotes, grünes oder rot-grün gemischtes Licht aus der Bilderzeugungseinrichtung D aus, welches, gegebenenfalls nach einer weiteren Filterung, schließlich beispielsweise auf die nicht dargestellte Windschutzscheibe eines Fahrzeuges projiziert wird.
Das dargestellte Head-up-Display kann neben den erläuterten Komponenten weitere für ein Head-up-Display typische Komponenten, wie Polarisationsfilter, Faltungsoptik, Gehäuse, Steuereinrichtung, etc., aufweisen, auf welche lediglich der Einfachheit halber nicht näher eingegangen wurde.

Claims

Head-up-Display (HUD) mit einer Lichtquelle (LQ), die eine Vielzahl von Leuchtdioden (LED) umfasst, welche weißes Licht emittieren, mit einer Bilderzeugungseinrichtung (D) und mit einer Konversionseinrichtung (K), die derart ausgestaltet ist, dass ein Anteil des weißen Lichts zumindest teilweise in rotes und/oder grünes Licht konvertiert wird.
Head-up-Display (HUD) nach Anspruch 1 mit einer Konversionseinrichtung (K), die derart ausgestaltet ist, dass ein blauer Anteil des weißen Lichts in rotes und/oder grünes Licht konvertiert wird.
Head-up-Display (HUD) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Konversionseinrichtung (K), die derart ausgestaltet ist, dass ein ultravioletter Anteil des weißen Lichts in rotes und/oder grünes Licht konvertiert wird.
Head-up-Display (HUD) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Konversionseinrichtung (K), die derart ausgestaltet ist, dass sie für einen gelben Anteil des weißen Lichts im Wesentlichen durchlässig ist.
Head-up-Display (HUD) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Konversionseinrichtung (K), die derart ausgestaltet ist, dass sie für einen roten und/oder grünen Anteil des weißen Lichts im Wesentlichen durchlässig ist.
Head-up-Display (HUD) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer der Lichtquelle (LQ) nachgeordneten Lichtlenk-Optik (LLO), bei dem die Konversionseinrichtung (K) zwischen der Lichtquelle (LQ) und der der Lichtquelle (LQ) nachgeordneten Lichtlenk-Optik (LLO) angeordnet ist.
Head-up-Display (HUD) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Konversionseinrichtung (K) flächig ausgeführt ist und die Lichtlenk-Optik (LLO) zumindest teilweise bedeckt.
Head-up-Display (HUD) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Bilderzeugungseinrichtung (D) mehrere Bildpunkte umfasst, die jeweils zur Transmission von grünem und/oder rotem Licht ansteuerbar sind.
Fahrzeug mit einem Head-up-Display (HUD) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das durch die Bilderzeugungseinrichtung (D) erzeugte Bild an eine Windschutzscheibe des Fahrzeuges projiziert wird.