DE102011088278A1 - Display device for displaying image information to occupant of vehicle, has lighting unit that is designed as laser, while some sections of display unit are formed from electro-active polymer and/or chromogenic material - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung zur Anordnung in einem Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Anzeigevorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7. The invention relates to a display device for arrangement in a vehicle according to the preamble of
Anzeigevorrichtungen für ein Fahrzeug, beispielsweise in Form von sogenannten Head-up-Displays sind bereits bekannt. Zur Projektion von hellen Bildern auf eine Anzeigeeinheit einer Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug mit einem breiten Farbspektrum und hohem Kontrast eignen sich Laser aufgrund ihres hohen optischen Wirkungsgrades als Belichtungseinheit besonders gut. Dabei ist bekannt, dass aufgrund der Kohärenz eines Laserstrahls ein sogenanntes Specklemuster als Bildrauschen auftritt, wobei der Eindruck einer Körnigkeit erweckt wird, welche das gesamte Bild überzieht. Das Specklemuster resultiert aus der Interferenz von kohärenten Strahlen, welche von einer optisch rauen Oberfläche der Anzeigeeinheit diffus reflektiert und transmittiert und anschließend von einem Detektor mit endlicher Apertur, beispielsweise dem menschlichen Auge, aufgenommen werden. Dies gilt sowohl für Anzeigevorrichtungen für eine Aufprojektion, d.h. für die Betrachtung eines Bildes, welches auf eine Vorderseite der Anzeigevorrichtung projiziert wird, als auch in Rückprojektion, d.h. bei der Bildbetrachtung in der Transmission eines auf die Rückseite der Anzeigeeinheit aufprojizierten Bildes. Display devices for a vehicle, for example in the form of so-called head-up displays are already known. For projection of bright images onto a display unit of a display device for a vehicle with a wide color spectrum and high contrast, lasers are particularly suitable because of their high optical efficiency as an exposure unit. It is known that due to the coherence of a laser beam, a so-called speckle pattern occurs as image noise, giving the impression of a graininess that covers the entire image. The speckle pattern results from the interference of coherent beams which are diffusely reflected and transmitted from an optically rough surface of the display unit and subsequently captured by a finite aperture detector, such as the human eye. This applies both to display devices for a front projection, i. for viewing an image projected on a front side of the display device as well as in back projection, i. in image viewing, in the transmission of an image projected onto the back of the display unit.
Zur Verringerung und/oder Vermeidung des Specklemusters in Bildern einer Anzeigevorrichtung sind verschiedene Ansätze bekannt. To reduce and / or avoid the speckle pattern in images of a display device, various approaches are known.
Beispielsweise wird in der
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Anzeigevorrichtung zur Anordnung in einem Fahrzeug und ein verbessertes Verfahren zum Betrieb einer Anzeigevorrichtung in einem Fahrzeug anzugeben. The object of the present invention is to provide a vehicle-mounted display device that is improved over the prior art and an improved method for operating a display device in a vehicle.
Hinsichtlich der Anzeigevorrichtung zur Anordnung in einem Fahrzeug wird die Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. With regard to the display device for arrangement in a vehicle, the object is achieved by the features specified in
Hinsichtlich des Verfahrens zum Betrieb einer Anzeigevorrichtung in einem Fahrzeug wird die Aufgabe durch die im Anspruch 7 angegebenen Merkmale gelöst. With regard to the method for operating a display device in a vehicle, the object is achieved by the features specified in
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.
Bei der Anzeigevorrichtung zur Anordnung in einem Fahrzeug für die visuelle Darstellung und Übermittlung von Bildinformationen an zumindest einen Fahrzeuginsassen umfasst die Anzeigevorrichtung erfindungsgemäß zumindest eine Belichtungseinheit und eine Anzeigeeinheit, wobei die Belichtungseinheit als zumindest ein Laser ausgebildet und die Anzeigeeinheit zumindest abschnittsweise aus zumindest einem elektroaktivem Polymer gebildet ist und/oder in Vibrationen in zumindest einer translatorischen Richtung versetzbar ist. In the display device for arrangement in a vehicle for the visual display and transmission of image information to at least one vehicle occupant, the display device according to the invention comprises at least one exposure unit and a display unit, wherein the exposure unit designed as at least one laser and the display unit at least partially formed of at least one electroactive polymer is and / or displaceable in vibrations in at least one translational direction.
Mittels der Verwendung eines solchen elektroaktiven Polymers für die Anzeigeeinheit in Verbindung mit einer aktiven Steuerung der Formänderung und deren Modulationsfrequenzen oder der daraus resultierenden Bewegung der Anzeigeeinheit oder von Abschnitten der Anzeigeeinheit sowie die Verwendung von verschiedenen Modulationsfrequenzen einer von der Belichtungseinheit erzeugten Strahlung ist es somit möglich, eine Kohärenz der Strahlung, welche von einer Oberfläche der Anzeigeeinheit reflektiert und/oder transmittiert wird, zu verringern, so dass eine Reduktion von Interferenzmustern, insbesondere Specklemustern, welche sich störend auf eine Bildqualität auswirken, in der Bilddarstellung ermöglicht ist. By using such an electroactive polymer for the display unit in conjunction with actively controlling the shape change and its modulation frequencies or the resulting movement of the display unit or portions of the display unit and the use of different modulation frequencies of radiation generated by the exposure unit, it is thus possible to to reduce a coherence of the radiation which is reflected and / or transmitted by a surface of the display unit, so that a reduction of interference patterns, in particular speckle patterns, which have a disturbing effect on an image quality, is made possible in the image representation.
Dabei ist das elektroaktive Polymer bevorzugt als elektrostriktives, dielektrisches, ferroelektrisches oder als flüssigkritallbasiertes Polymer ausgebildet. Elektroaktive Polymere sind Polymere, die durch das Anlegen einer elektrischen Spannung ihre Form ändern. In this case, the electroactive polymer is preferably designed as an electrostrictive, dielectric, ferroelectric or liquid-crystal-based polymer. Electroactive polymers are polymers that change shape by the application of electrical voltage.
Besonders vorteilhafterweise ist eine Formänderung des elektroaktiven Polymers und eine daraus resultierende translatorische Bewegung der Anzeigeeinheit durch Anlegen einer Spannung steuer- und/oder regelbar. Particularly advantageously, a change in shape of the electroactive polymer and a resulting translational movement of the display unit can be controlled and / or regulated by applying a voltage.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante sind Abschnitte elektroaktiven Polymers randseitig an der Anzeigeeinheit angeordnet oder die Anzeigeeinheit ist randseitig von elektroaktivem Polymer umgeben. In an advantageous embodiment, portions of electroactive polymer are arranged on the edge of the display unit or the Display unit is surrounded on the edge by electroactive polymer.
Dadurch ist ein besonders sparsamer, mithin effektiver, Einsatz des elektroaktiven Polymers ermöglicht. This allows a particularly economical, thus effective, use of the electroactive polymer.
In einer alternativen Ausführungsvariante kann die gesamte Anzeigeeinheit aus elektroaktivem Polymer gebildet sein. In an alternative embodiment, the entire display unit may be formed of electroactive polymer.
Durch die zumindest abschnittsweise Fertigung der Anzeigeeinheit aus zumindest einem elektroaktivem Polymer kann selbige in Vibrationen in translatorischer Richtung versetzt werden. By at least partially manufacturing the display unit of at least one electroactive polymer selbige can be put into vibration in the translational direction.
Besonders bevorzugt sind randseitig, insbesondere außerhalb eines vom Fahrzeuginsassen sichtbaren Bereichs, Elektroden zur Koppelung mit einer Spannungsquelle an der Anzeigeeinheit angeordnet. Dadurch ist eine Darstellungsqualität der Anzeigeeinheit von der Kontaktierung des elektroaktiven Polymers unbeeinträchtigt und unbeeinflusst. Particularly preferably, at the edge, in particular outside a region visible to the vehicle occupant, electrodes for coupling to a voltage source are arranged on the display unit. As a result, a display quality of the display unit is unimpaired and unaffected by the contacting of the electroactive polymer.
Beim Verfahren zum Betrieb einer Anzeigevorrichtung wird die Anzeigeeinheit erfindungsgemäß in Vibrationen in zumindest einer translatorischen Richtung versetzt und/oder eine als Laser ausgebildete Belichtungseinheit wird frequenzmoduliert betrieben. Dadurch ist es möglich, eine Kohärenz der Strahlung, welche von einer Oberfläche der Anzeigeeinheit reflektiert und/oder transmittiert wird, zu verringern, so dass eine Reduktion von Interferenzmustern, insbesondere Specklemustern, welche sich störend auf eine Bildqualität auswirken, in der Bilddarstellung ermöglicht ist. In the method for operating a display device, according to the invention, the display unit is set into vibrations in at least one translational direction and / or an exposure unit designed as a laser is operated in a frequency-modulated manner. This makes it possible to reduce the coherence of the radiation, which is reflected and / or transmitted by a surface of the display unit, so that a reduction of interference patterns, in particular speckle patterns, which have a disturbing effect on image quality, is made possible in the image representation.
Die zumindest abschnittsweise aus zumindest einem elektroaktivem Polymer gebildete Anzeigeeinheit wird dabei bevorzugt durch das Anlegen einer elektrischen Spannung an das elektroaktive Polymer und eine daraus resultierende Formänderung des selbigen in Vibrationen in translatorischer Richtung versetzt. The display unit formed at least in sections from at least one electroactive polymer is preferably offset by the application of an electrical voltage to the electroactive polymer and a resulting change in shape of the same in vibrations in the translational direction.
Die Formänderung des elektroaktiven Polymers und die daraus resultierende Bewegung der Anzeigeeinheit oder von Abschnitten der Anzeigeeinheit sowie Modulationsfrequenzen der Bewegung der Anzeigeeinheit wird besonders bevorzugt mittels einer Steuerung und/oder Regelung der am elektroaktiven Polymer anliegenden Spannung gesteuert und/oder geregelt. The change in shape of the electroactive polymer and the resulting movement of the display unit or of sections of the display unit and modulation frequencies of the movement of the display unit is particularly preferably controlled and / or regulated by means of a control and / or regulation of the voltage applied to the electroactive polymer.
Die Modulationsfrequenzen der Bewegung der Anzeigeeinheit werden zweckmäßigerweise in Abhängigkeit von Modulationsfrequenzen einer von einer Belichtungseinheit erzeugten Strahlung eingestellt, so dass alle auftretenden Formen von Interferenzmustern, insbesondere Specklemustern, verhindert oder zumindest reduziert sind. The modulation frequencies of the movement of the display unit are expediently set as a function of modulation frequencies of a radiation generated by an exposure unit, so that all occurring forms of interference patterns, in particular speckle patterns, are prevented or at least reduced.
Anhand der beigefügten Figuren wird die Erfindung näher erläutert. Reference to the accompanying figures, the invention is explained in detail.
Dabei zeigen: Showing:
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.
Die Anzeigeeinheit
Elektroaktive Polymere sind Polymere, die durch das Anlegen einer elektrischen Spannung ihre Form ändern. Electroactive polymers are polymers that change shape by the application of electrical voltage.
Die elektroaktiven Polymere können dabei als elektrostriktive, dielektrische, ferroelektrische oder als flüssigkritallbasierte Polymere ausgebildet sein. The electroactive polymers may be formed as electrostrictive, dielectric, ferroelectric or liquid-crystalline based polymers.
Durch die zumindest abschnittsweise Fertigung der Anzeigeeinheit
Dabei kann die gesamte Anzeigeeinheit
Die Anzeigeeinheit
Sowohl die Vorderseite als auch die Rückseite
Die Belichtungseinheit
Eine Modulation der emittierten Strahlung
Bei der direkten Modulation wird das Licht des Lasers unmittelbar, bevorzugt mittels einer entsprechenden Regelung und/oder Steuerung eines Versorgungsstroms, moduliert, In direct modulation, the light of the laser is modulated directly, preferably by means of a corresponding regulation and / or control of a supply current,
Bei der indirekten Modulation ist dem Laser eine Modulationseinheit nachgeschaltet, welche die emittierte Strahlung
Bei der elektro-optischen Modulation werden die Polarisationseigenschaften eines Lichtstrahls periodisch verändert, beispielsweise mittels entsprechender Filter. In electro-optical modulation, the polarization properties of a light beam are periodically changed, for example by means of appropriate filters.
Bei der akusto-optischen Modulation wird der Lichtstrahls an Ultraschallwellen gebeugt und derart moduliert. In acousto-optical modulation, the light beam is diffracted by ultrasonic waves and modulated in this way.
In einer nicht dargestellten Ausführungsvariante kann eine Bildprojektion direkt auf die Vorderseite der Anzeigeeinheit
Dabei beeinflusst das elektroaktive Polymer der Anzeigeeinheit
Somit stellen sowohl die Belichtungseinheit
In dem Fahrzeuginnenraum
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Anzeigevorrichtung display device
- 22
- Anzeigeeinheit display unit
- 33
- Belichtungseinheit illuminator
- 44
- Spannungsquelle voltage source
- 55
- Rückseite back
- 66
- Strahlung radiation
- 77
- Diffusor- oder Streuschirm Diffuser or diffuser screen
- 88th
- Fahrzeuginnenraum Vehicle interior
- 99
- Fahrzeug vehicle
- 1010
- Instrumententafel dashboard
- 1111
- Dachkonsole overhead console
- 1212
- Mittelkonsole center console
- 1313
- Türverkleidung door trim
- 1414
- Kopfstütze headrest
- 1515
- Elektrode electrode
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- US 7535937 B2 [0004] US 7535937 B2 [0004]
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