DE102014214976A1

DE102014214976A1 - Anzeigevorrichtung, Blickfeldanzeigesystem sowie Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer solchen Anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE102014214976A1
Application number: DE102014214976.2A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Herzog; Martin Edel; Kai Schickner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-07-30
Filing date: 2014-07-30
Publication date: 2016-02-04
Also published as: CN105319721B; CN105319721A; FR3024580A1; FR3024580B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung (100), die zumindest eine Anzeigeeinheit (105) mit einer Bildanzeigefläche (110) zum Anzeigen eines Bildes aufweist. Ferner umfasst die Anzeigevorrichtung (100) mit zumindest eine Unterbrechungseinheit (120), die zwischen einer Freigabeposition und einer Unterbrechungsposition verstellbar ist und ausgebildet ist, um einen Strahlengang (125) einer auf die Bildanzeigefläche (110) einfallenden Strahlung in der Unterbrechungsposition zu unterbrechen und in der Freigabeposition freizugeben. Die Anzeigevorrichtung (100) ist zudem mit zumindest einer Temperaturerfassungseinheit (130) vorgesehen, die ausgebildet ist, um zumindest eine Temperatur der Bildanzeigefläche (110) berührungslos und/oder unter Verwendung von zum Anzeigen des Bildes verwendeten Strukturen (115) der Anzeigeeinheit (105) zu erfassen. Schließlich umfasst die Anzeigevorrichtung (100) ein Steuergerät (135), das ausgebildet ist, um die Unterbrechungseinheit (120) zumindest in Abhängigkeit von der Temperatur der Bildanzeigefläche (110) zwischen der Unterbrechungsposition und der Freigabeposition zu verstellen.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anzeigevorrichtung, auf ein Blickfeldanzeigesystem, auf ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Anzeigevorrichtung, auf eine entsprechende Vorrichtung sowie auf ein entsprechendes Computerprogramm.
Generell besteht bei Box-Head-up-Displays, kurz Box-HUD oder auch Windschutzscheiben-HUD genannt, das Problem, dass eine gewisse Fokussierung auf die Bildquelle erfolgt, wenn die Sonne direkt entlang des Hauptstrahls in das Head-up-Display einstrahlt. Insbesondere bei Verwendung von Flüssigkristalldisplays als Bildquelle (englisch liquid crystal display, kurz LCD) kann lokal eine zulässige Temperatur überschritten werden.
Eine bekannte Methode zur Reduktion der einfallenden Strahlung bei inaktivem Head-up-Display, auch als Parkposition bezeichnet, beruht auf dem Schließen einer mechanischen Blende im Head-up-Display, auch Shutter genannt. Der Shutter kann undurchlässig für die einfallende Strahlung sein, sodass die von außen kommende Strahlung mechanisch abgeschirmt wird.
Die DE 10 2011 105 689 A1 zeigt ein Head-up-Display mit einem Sensorsystem zum Ermitteln einer Stärke einer einfallenden Strahlung und einem Shutter zum Schützen des Head-up-Displays vor der einfallenden Strahlung.
Die DE 103 53 156 B4 zeigt einen Shutter für ein Head-up-Display. Mithilfe des Shutters kann die Größe einer Öffnung in einem Armaturenbrett entsprechend einem darzustellenden Bild verändert werden.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz eine Anzeigevorrichtung, ein Blickfeldanzeigesystem, ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Anzeigevorrichtung, weiterhin eine Vorrichtung, die dieses Verfahren verwendet, sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Der hier vorgestellte Ansatz schafft eine Anzeigevorrichtung mit folgenden Merkmalen:
zumindest einer Anzeigeeinheit mit einer Bildanzeigefläche zum Anzeigen eines Bildes;
zumindest einer Unterbrechungseinheit, die zwischen einer Freigabeposition und einer Unterbrechungsposition verstellbar ist und ausgebildet ist, um einen Strahlengang einer auf die Bildanzeigefläche einfallenden Strahlung in der Unterbrechungsposition zu unterbrechen und in der Freigabeposition freizugeben;
zumindest einer Temperaturerfassungseinheit, die ausgebildet ist, um zumindest eine Temperatur der Bildanzeigefläche berührungslos und/oder unter Verwendung von zum Anzeigen des Bildes verwendeten Strukturen der Anzeigeeinheit zu erfassen; und
einem Steuergerät, das ausgebildet ist, um die Unterbrechungseinheit zumindest in Abhängigkeit von der Temperatur der Bildanzeigefläche zwischen der Unterbrechungsposition und der Freigabeposition zu verstellen.
Unter einer Anzeigeeinheit kann im Allgemeinen ein Display zum Wiedergeben eines Bildes verstanden werden. Beispielsweise kann es sich bei der Anzeigeeinheit um einen Flachbildschirm, insbesondere um ein TFT-gesteuertes Flüssigkristalldisplay handeln (TFT = thin-film transistor; „Dünnschichttransistor“). Unter einer Bildanzeigefläche kann ein aktiver Bereich einer Oberfläche der Anzeigeeinheit verstanden werden. Beispielsweise kann der aktive Bereich einer maximalen Größe eines anzuzeigenden Bildes entsprechen. Unter einem Strahlengang kann ein geometrischer Verlauf einer Strahlung durch die Anzeigevorrichtung verstanden werden. Unter einer Strahlung kann eine optische Strahlung, insbesondere Sonnenlicht, verstanden werden. Unter einer Unterbrechungseinheit kann ein flächiges Element aus einem lichtundurchlässigen Material wie etwa eine rechteckige oder runde Blende oder ein Verschluss verstanden werden. Beispielsweise kann die Unterbrechungseinheit als eine Verschlusseinheit ausgeführt sein, die zwischen der Unterbrechungsposition, beispielsweise einer Verschlussposition, und der Freigabeposition, beispielsweise einer Öffnungsposition, verschiebbar ist. Die Unterbrechungseinheit kann aber auch als Klappe oder Lamellenblende realisiert sein. Alternativ kann die Unterbrechungseinheit als ein Spiegel ausgebildet sein, der zwischen der Unterbrechungsposition und der Freigabeposition verkippt werden kann. Unter einer Temperaturerfassungseinheit kann ein elektronisches Bauelement verstanden werden, das ausgebildet ist, um eine Wärmestrahlung der Bildanzeigefläche zu erfassen, ohne mit der Bildanzeigefläche Kontakt zu haben. Beispielsweise kann es sich bei der Temperaturerfassungseinheit um ein Pyrometer (Pyroelektrischer Detektor), auch Strahlenthermometer genannt, handeln. Die Erfassungseinheit kann zur Ermittlung der Temperatur auch als Thermopile Detektor, Bolometer oder Quantendetektor ausgeprägt sein, um die Oberflächentemperatur zu messen.
Somit kann die Unterbrechungseinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel als ein Verschluss ausgeführt sein. Dabei kann beispielsweise auf einen bekannten Shutter zurückgegriffen werden. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Unterbrechungseinheit als ein verkippbarer Spiegel ausgebildet sein. Dabei kann beispielsweise ein ohnehin zur Leitung des Strahlengangs erforderlicher Spiegel eingesetzt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann die Temperaturerfassungseinheit ausgebildet sein, um die Temperatur der Bildanzeigefläche unter Verwendung von zum Anzeigen des Bildes verwendeten Strukturen der Anzeigeeinheit zu ermitteln. Bei diesen Strukturen kann es sich um elektrisch leitfähige Strukturen wie etwa Halbleiterstrukturen in der Anzeigeeinheit, insbesondere im Bereich der Bildanzeigefläche, handeln. Die Temperaturerfassungseinheit kann beispielsweise ausgebildet sein, um zum Ermitteln der Temperatur der Bildanzeigefläche eine Spannung oder einen Spannungsverlauf der Strukturen zu erfassen.
Unter einem Steuergerät kann ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
Der vorliegende Ansatz beruht auf der Erkenntnis, dass es möglich ist, eine Temperatur einer Bildanzeigefläche einer Anzeigeeinheit berührungslos zu erfassen und in Abhängigkeit von der erfassten Temperatur eine Unterbrechungseinheit zum Abschirmen der Bildanzeigefläche von einer einfallenden Strahlung anzusteuern.
Indem etwa bei kritischer Erwärmung einer Flüssigkristallzelle ein Shutter als Unterbrechungseinheit betätigt wird und somit die einfallende Strahlung reduziert wird, kann eine thermische Schädigung eines Flüssigkristalldisplays bei Sonneneinstrahlung vermieden werden. Beispielsweise kann die Erfassung der Temperatur der Flüssigkristallzelle genutzt werden, um den Shutter genau dann zu schließen, wenn die Sonne tatsächlich zu einer kritischen Erwärmung der Flüssigkristallzelle führt.
Dadurch können Schädigungen eines Polfilters oder auch das Klären des Flüssigkristalls und somit irreversible Kontrastverluste oder gar das Verschwinden des angezeigten Bildes verhindert werden.
Die Verwendung einer berührungslosen Temperaturerfassung bietet ferner den Vorteil, dass die Temperaturerfassungseinheit in einem gewissen Abstand zur Bildanzeigefläche angeordnet werden kann, sodass die Temperaturerfassungseinheit keinen Schatten auf die Bildanzeigefläche wirft. So lässt sich zum einen vermeiden, dass die Temperaturerfassungseinheit im angezeigten Bild störend sichtbar ist. Zum anderen lässt sich dadurch die Temperatur sehr homogen über einen möglichst großen Bereich der Bildanzeigefläche erfassen, wodurch wiederum die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Temperaturerfassung gesteigert werden kann.
Der beschriebene Ansatz kann zusätzlich oder anstelle üblicher statischer Gegenmaßnahmen gegen überhöhte Temperaturen an einem Flüssigkristalldisplay eingesetzt werden, die beispielsweise auf der Verwendung eines reflexiven Polfilters als Deckscheibe eines Head-up-Displays oder transmissiver Polfilter innerhalb einer Head-up-Display-Optik beruhen. Ferner kann ein Kaltlichtspiegel innerhalb der Head-up-Display-Optik vorgesehen sein, der reflexiv für Infrarotstrahlung und transmissiv für sichtbares Licht ist. Kaltlichtspiegel und Polfilter können auch miteinander kombiniert sein.
Während der Effekt der Einstrahlung bei üblichen Head-up-Displays mit einem virtuellen Bild von beispielsweise 6° Breite und 2,5° Höhe in 2,4 m Projektionsabstand, das ist der Abstand zwischen virtuellem Bild und Eyebox, mit den beschriebenen Maßnahmen in der Regel beherrschbar ist, können die eingestrahlten Energien bei Head-up-Displays mit wesentlich größerem virtuellem Bild oder größerem Projektionsabstand sehr viel höher sein. Zudem kann die Strahlung bei einem größeren Projektionsabstand stärker fokussiert sein, sodass die Bestrahlungsstärke, d. h. die Irradiation, lokal zusätzlich erhöht wird. Mittels einer Anzeigevorrichtung gemäß dem hier beschriebenen Ansatz ist es nun möglich, die Bestrahlungsstärke auch bei größeren Projektionsabständen oder größeren virtuellen Bildern zu beherrschen.
Gemäß einer Ausführungsform des vorliegenden Ansatzes kann die Temperaturerfassungseinheit ausgebildet sein, um zumindest eine erste Temperatur eines ersten Teilbereichs der Bildanzeigefläche und eine zweite Temperatur eines zweiten Teilbereichs der Bildanzeigefläche zu erfassen, wobei das Steuergerät ausgebildet sein kann, um die Unterbrechungseinheit in Abhängigkeit von der ersten Temperatur und/oder der zweiten Temperatur zu verstellen. Beispielsweise kann es sich bei dem ersten Teilbereich um einen Randbereich der Bildanzeigefläche und bei dem zweiten Teilbereich um einen mittleren Bereich der Bildanzeigefläche handeln. Mittels der Erfassung der jeweiligen Temperaturen dieser Bereiche kann beispielsweise eine ungleichmäßige Erwärmung der Bildanzeigefläche festgestellt werden.
Vorteilhafterweise kann das Steuergerät ausgebildet sein, um die erste Temperatur mit der zweiten Temperatur zu verknüpfen, um einen Verknüpfungswert zu erhalten. Hierbei kann das Steuergerät ausgebildet sein, um die Unterbrechungseinheit unter Verwendung des Verknüpfungswertes zu verstellen. Unter einem Verknüpfungswert kann beispielsweise ein Mittelwert oder ein Maximalwert aus der ersten und der zweiten Temperatur verstanden werden. Der Verknüpfungswert ermöglicht eine sehr genaue Erfassung der Temperatur der Bildanzeigefläche und somit eine entsprechend zuverlässige Ansteuerung der Unterbrechungseinheit.
Eine Temperaturerfassung mit besonders hoher Ortsauflösung lässt sich realisieren, wenn die Temperaturerfassungseinheit gemäß einer weiteren Ausführungsform ausgebildet ist, um zumindest eine weitere Temperatur eines weiteren Teilbereichs der Bildanzeigefläche zu erfassen, wobei das Steuergerät ausgebildet sein kann, um die Unterbrechungseinheit ferner in Abhängigkeit von der weiteren Temperatur zu verstellen. Beispielsweise kann die Temperaturerfassungseinheit ausgebildet sein, um die Bildanzeigefläche gitterartig in eine Mehrzahl gleichgroßer Teilbereiche als Temperaturmessfelder zu unterteilen und die jeweiligen Temperaturen der verschiedenen Teilbereiche getrennt voneinander zu messen. Dementsprechend kann das Steuergerät ausgebildet sein, um die jeweiligen Temperaturen getrennt voneinander auszuwerten.
Die Temperaturerfassungseinheit kann ausgebildet sein, um zum Erfassen der Temperatur der Bildanzeigefläche die gesamte Bildanzeigefläche zu erfassen. Dadurch kann die Temperatur auch unter Berücksichtigung eines Randbereichs der Bildanzeigefläche erfasst werden.
Zusätzlich kann die Temperaturerfassungseinheit ausgebildet sein, um eine Temperatur einer Oberfläche der Anzeigeeinheit zu erfassen, wobei die Oberfläche zumindest die Bildanzeigefläche umfasst. Dementsprechend kann das Steuergerät ausgebildet sein, um die Unterbrechungseinheit in Abhängigkeit von der Temperatur der Oberfläche zu verstellen. Somit kann beim Verstellen der Unterbrechungseinheit beispielsweise auch die Temperatur eines Rahmens um die Bildanzeigefläche erfasst werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Temperaturerfassungseinheit ausgebildet sein, um ferner eine Temperatur der Unterbrechungseinheit in der Unterbrechungsposition zu erfassen, wobei das Steuergerät ausgebildet sein kann, um die Unterbrechungseinheit ferner in Abhängigkeit von der Temperatur der Unterbrechungseinheit in der Unterbrechungsposition zu verstellen. Mittels der Temperatur der Unterbrechungseinheit kann festgestellt werden, inwieweit die Anzeigevorrichtung nach Schließen der Unterbrechungseinheit der einfallenden Strahlung ausgesetzt ist.
Des Weiteren kann die Anzeigevorrichtung mit zumindest einem optischen Element, das mit der Anzeigeeinheit thermisch gekoppelt ist, und zumindest einer weiteren Temperaturerfassungseinheit vorgesehen sein. Die weitere Temperaturerfassungseinheit kann ausgebildet sein, um eine Temperatur des optischen Elements zu erfassen, wobei das Steuergerät ausgebildet sein kann, um die Unterbrechungseinheit ferner in Abhängigkeit von der Temperatur des optischen Elements zu verstellen. Unter einem optischen Element kann ein Element aus einem lichtdurchlässigen Material verstanden werden, beispielsweise eine Glaslinse oder -scheibe. Das optische Element kann beabstandet zur Anzeigeeinheit angeordnet sein und beispielsweise über thermisch leitfähige Leiterbahnen oder einem thermisch leitfähigen Kleber mit der Anzeigeeinheit verbunden sein. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass zur Erfassung der Temperatur des optischen Elements kostengünstige Berührungsthermometer als weitere Temperaturerfassungseinheiten eingesetzt werden können.
Die Anzeigevorrichtung kann mit einem Gehäuse vorgesehen sein, das zumindest eine in dem Strahlengang angeordnete Gehäuseöffnung aufweist. Die Anzeigeeinheit kann derart in dem Gehäuse angeordnet sein, dass die Bildanzeigefläche der Gehäuseöffnung gegenüberliegt. Hierbei kann die Unterbrechungseinheit an der Gehäuseöffnung angeordnet sein und ausgebildet sein, um die Gehäuseöffnung in der Unterbrechungsposition lichtundurchlässig zu verschließen und in der Freigabeposition freizugeben. Beispielsweise kann die Unterbrechungseinheit mittels eines Scharniers an dem Gehäuse befestigt sein und somit als Klappe zum Verschließen oder Freigeben der Gehäuseöffnung fungieren. Somit lässt sich die Unterbrechungseinheit mit geringem Kosten- und Herstellungsaufwand in die Anzeigevorrichtung integrieren.
Alternativ zu einer solchen Unterbrechungseinheit kann die Sonneneinstrahlung auf das Display auch dadurch unterbunden werden, dass einer der Spiegel des Head-up Displays mechanisch so verstellt (z.B. um eine horizontale Achse gekippt) wird, dass die Sonne nicht mehr direkt auf das Display strahlt. Die Ansteuerung des Spiegels erfolgt dann bei Sonneneinstrahlung analog zur Shutter-Ansteuerung.
Die Anzeigeeinheit kann vorteilhafterweise als Flüssigkristalldisplay ausgebildet sein. Dadurch lässt sich die Anzeigevorrichtung mit möglichst geringem Gewicht und möglichst kompakter Bauform realisieren.
Der vorliegende Ansatz schafft ferner ein Blickfeldanzeigesystem für ein Fahrzeug, wobei das Blickfeldanzeigesystem eine Anzeigevorrichtung gemäß einer der vorangehend beschriebenen Ausführungsformen aufweist. Unter einem Blickfeldanzeigesystem kann beispielsweise ein Head-up-Display verstanden werden.
Der hier beschriebene Ansatz schafft zudem ein Verfahren zum Betreiben einer Anzeigevorrichtung, die zumindest eine Anzeigeeinheit, zumindest eine Unterbrechungseinheit und zumindest eine Temperaturerfassungseinheit aufweist. Ein solches Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
Einlesen eines Temperatursignals, das zumindest die von der Temperaturerfassungseinheit berührungslos und/oder unter Verwendung der zum Anzeigen des Bildes verwendeten Strukturen erfasste Temperatur der Bildanzeigefläche repräsentiert; und
Bereitstellen eines Verstellsignals unter Verwendung des Temperatursignals, um die Unterbrechungseinheit zwischen der Unterbrechungsposition und der Öffnungsposition zu verstellen.
Schließlich schafft der hier vorgestellte Ansatz eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
Der hier vorgestellte Ansatz wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Anzeigevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 eine schematische Darstellung eines aktivierten Blickfeldanzeigesystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
3 eine schematische Darstellung eines deaktivierten Blickfeldanzeigesystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
4a, 4b schematische Darstellungen einer Anzeigevorrichtung mit einem optischen Element gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
5 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Blickfeldanzeigesystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
6 eine schematische Darstellung einer Bildanzeigefläche mit einem Temperaturmessraster gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
7 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Anzeigevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
8 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens zum Betreiben einer Anzeigevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
9 eine schematische Darstellung eines Steuergeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Anzeigevorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Anzeigevorrichtung 100 umfasst eine Anzeigeeinheit 105 mit einer Bildanzeigefläche 110 zum Anzeigen eines Bildes. Die Anzeigeeinheit 105 umfasst ferner Strukturen 115, die das Anzeigen des Bildes auf der Bildanzeigefläche 110 ermöglichen. Beispielsweise handelt es sich bei den Strukturen 115 um Dünnschichttransistoren oder ähnliche elektronische Bauelemente, die entlang oder in der Bildanzeigefläche 110 verlaufen. Des Weiteren umfasst die Anzeigevorrichtung 100 eine Unterbrechungseinheit 120, die ausgebildet ist, um zwischen einer Öffnungsposition und einer Unterbrechungsposition verstellt zu werden. In 1 ist die Unterbrechungseinheit 120 beispielhaft als Klappe dargestellt, wobei ein Drehpunkt der Unterbrechungseinheit 120 benachbart zu einem äußeren Randbereich der Bildanzeigefläche 110 angeordnet ist. In der Unterbrechungsposition wird ein Strahlengang 125 einer auf die Bildanzeigefläche 110 einfallenden Strahlung, beispielsweise einer Sonnenstrahlung, durch die Unterbrechungseinheit 120 unterbrochen, sodass die Bildanzeigefläche 110 von der Strahlung abgeschirmt ist. Beispielsweise kann die Unterbrechungseinheit 120 ausgebildet sein, um in der Unterbrechungsposition die gesamte Bildanzeigefläche 110 lichtundurchlässig abzudecken. In 1 ist die Unterbrechungseinheit 120 in der Öffnungsposition dargestellt, in der der Strahlengang 125 freigegeben ist, sodass die Strahlung auf die Bildanzeigefläche 110 einfällt.
Die Anzeigevorrichtung 100 ist ferner mit einer Temperaturerfassungseinheit 130 realisiert, die hier in einem gewissen Abstand zur Bildanzeigefläche 110 angeordnet ist und ausgebildet ist, um eine Temperatur der Bildanzeigefläche 110 berührungslos zu erfassen. Alternativ oder zusätzlich ist die Temperaturerfassungseinheit 130 mit den Strukturen 115 elektrisch leitfähig verbunden und ausgebildet, um unter Verwendung eines an den Strukturen 115 anliegenden elektrischen Potenzials die Temperatur der Bildanzeigefläche 110 zu ermitteln. An die Temperaturerfassungseinheit 130 ist ein Steuergerät 135 angeschlossen. Das Steuergerät 135 ist mit der Unterbrechungseinheit 120 verbunden und ausgebildet, um die Unterbrechungseinheit 120 in Abhängigkeit von der Temperatur der Bildanzeigefläche 110 zwischen der Unterbrechungsposition und der Öffnungsposition zu verstellen.
Die Anzeigevorrichtung 100 kann insbesondere als Komponente eines Head-up-Displays in Fahrzeugen realisiert sein, wie nachfolgend anhand von 5 beschrieben.
Insbesondere bei kontaktanalogen Head-up-Displays kann ein Display 105 durch die Sonne sehr ungleichmäßig erwärmt werden. So ist es beispielsweise möglich, dass nur die Mitte und nicht der Rand des Displays 105 auf eine kritische Temperatur erhitzt wird. Daher kann eine Sensorik 130 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgebildet sein, um eine gesamte Fläche 110 des Displays 105 zu erfassen. Im Gegensatz dazu können typische Temperaturfühler wie etwa NTC-Widerstände (NTC = negative temperature coefficient; „negativer Temperaturkoeffizient“), PTC-Widerstände (PTC = positive temperature coefficient; „positiver Temperaturkoeffizient“) oder Thermoelemente das Display 105 partiell verdecken und somit in einem virtuellen Bild sichtbar sein.
Die Messung einer Oberflächentemperatur eines Flüssigkristalldisplays als Anzeigeeinheit 105 erfolgt beispielsweise mittels eines Pyrometers als Temperaturerfassungseinheit 130. Dadurch, dass hierbei die Temperatur des Flüssigkristalldisplays 105 kontaktlos und integral über die Fläche erfasst wird, können Beeinflussungen des virtuellen Bildes vermieden werden.
Zwischen der Temperaturerfassungseinheit 130 und dem Flüssigkristalldisplay 105 kann weiterhin eine Maske angeordnet sein, welche den Erfassungsbereich der Temperaturerfassungseinheit 130 im Wesentlichen auf die Bildanzeigefläche 110 begrenzt. Diese Maske sollte wärmeleitend mit gekühlten Gehäusetrukturen verbunden sein, um den Einfluss der Blendentemperatur auf das Messergebnis zu minimieren.
Um Hotspots in verschiedenen Bereichen des Flüssigkristalldisplays 105 besser erfassen zu können, kann die Temperaturerfassungseinheit 130 gemäß einem Ausführungsbeispiel als Grid-Pyrometer ausgebildet sein. Dadurch kann die Oberflächentemperatur in einer Mehrzahl unterschiedlicher Bereiche der Bildanzeigefläche 110 getrennt gemessen und ausgewertet werden, beispielsweise in 64 Bereichen von jeweils 8 × 8 mm², je nach Abstand des Sensors 130 zum Flüssigkristalldisplay 105.
Es kann ebenfalls eine Temperaturerfassungseinheit zum Einsatz kommen, welche nur die Maximaltemperatur auf der Bildanzeigefläche erfasst.
Vorteilhafterweise kann das Steuergerät 135 ausgebildet sein, um zur Ansteuerung der Unterbrechungseinheit 120, auch Shutter genannt, einen Maximalwert der ermittelten Temperaturbereiche zu verwenden.
Optional ist das Steuergerät 135 ausgebildet, um nur einen Teil des Messwert-Grids auszuwerten, wenn beispielsweise auch Bereiche außerhalb der Flüssigkristallfläche 110 erfasst werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass die Oberflächentemperatur des Flüssigkristalldisplays 105 innerhalb der Zelle gemessen wird. Hierzu ist die Temperaturerfassungseinheit 130 ausgebildet, um die Zellentemperatur des Flüssigkristalldisplays 105 durch Strukturen 115 direkt auf dem Glas, etwa durch Halbleiterstrukturen einer TFT-Matrix, zu messen. Beispielsweise ist die Temperaturerfassungseinheit 130 ausgebildet, um die Durchlassspannungen von Transistor- oder Diodenstrukturen der TFT-Matrix zu messen und daraus Rückschlüsse auf die Temperatur zu ziehen. Die Strukturen 115 können mit sehr dünnen, praktisch unsichtbaren Leitern verbunden sein, sodass eine Messung ohne Beeinträchtigung des angezeigten Bildes ermöglicht wird. Ferner können die Strukturen 115 sehr zahlreich und prinzipiell gruppenweise adressierbar über die Displayfläche 110 verteilt sein. Dadurch kann eine hohe Ortsauflösung der Messung erreicht werden. Zusätzlich können Dioden oder ähnliche Baumelemente in die TFT-Matrix speziell für die Temperaturmessung eingefügt sein.
Alternativ oder zusätzlich kann auch das Steuergerät 135 mit den Strukturen 115 verbunden sein, um die Oberflächentemperatur unter Verwendung der Strukturen 115 zu erfassen.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines aktivierten Blickfeldanzeigesystems 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Blickfeldanzeigesystem 200, auch als Head-up-Display bezeichnet, umfasst die in 1 gezeigte Anzeigevorrichtung 100 und kann beispielsweise in ein hier nicht gezeigtes Armaturenbrett eines Fahrzeugs integriert sein. Die Anzeigevorrichtung 100 ist mit einem Gehäuse 205 mit einer Gehäuseöffnung 210 ausgeführt. Die Anzeigeeinheit 105, auch Display-Baugruppe genannt, ist derart in dem Gehäuse 205 angeordnet, dass die Bildanzeigefläche 110 der Gehäuseöffnung 210 gegenüberliegt. Benachbart zur Gehäuseöffnung 210 ist die Unterbrechungseinheit 120 angeordnet. Hierbei ist die Unterbrechungseinheit 120 ausgebildet, um in der Unterbrechungsposition die Gehäuseöffnung 210 lichtundurchlässig zu verschließen, sodass die Bildanzeigefläche 110 vor einfallender Strahlung geschützt ist. In 2 ist die Unterbrechungseinheit 120 in der Öffnungsposition dargestellt, die einem aktivierten Zustand des Blickfeldanzeigesystems 200 entspricht. In dem Gehäuse 205 ist ferner eine Lichtquelle 215 angeordnet. Die Lichtquelle 215 ist mit einem LED-Kühlkörper 217 thermisch gekoppelt und umfasst beispielhaft drei LEDs, die ausgebildet sind, um eine von der Bildanzeigefläche 110 abgewandte Rückseite der Anzeigeeinheit 105 zu beleuchten. Das Gehäuse 205 mit der Lichtquelle 215 und der Anzeigeeinheit 105 kann auch als bildgebende Einheit (picture generating unit, kurz PGU) bezeichnet werden.
Statt der Gehäuseöffnung 210 kann das Gehäuse 205 auch eine Wandfläche aus einem lichtdurchlässigen Material aufweisen.
Die Temperaturerfassungseinheit 130 ist außerhalb des Gehäuses 205 angeordnet und in Richtung der Bildanzeigefläche 110 ausgerichtet, um die gesamte Bildanzeigefläche 110 zu erfassen.
Das Blickfeldanzeigesystem 200 ist ferner mit einem Reflektor 220 ausgeführt, der beispielhaft einen kleineren Spiegel 225 und einen größeren Spiegel 230, auch Hauptspiegel genannt, umfasst. Der kleinere Spiegel 225 ist der Gehäuseöffnung 210 gegenüberliegend angeordnet. Im Reflexionsbereich des Hauptspiegels 230 ist eine transparente Deckscheibe 235 angeordnet. Beispielsweise ist die Deckscheibe 235 in eine Öffnung des Armaturenbretts eingepasst. Das auf der Bildanzeigefläche 110 angezeigte Bild trifft zunächst auf den kleineren Spiegel 225 und wird von dort auf den Hauptspiegel 230 reflektiert. Der Hauptspiegel 230 ist beispielsweise ausgebildet, um das Bild durch die Deckscheibe 235 auf eine hier nicht dargestellte Windschutzscheibe des Fahrzeugs zu projizieren.
In umgekehrter Richtung können durch die Deckscheibe 235 einfallende Sonnenstrahlen über die Spiegel 225, 230 auf die Bildanzeigefläche 110 reflektiert werden. Die Sonnenstrahlen können die Bildanzeigefläche 110 erwärmen. Um dies zu verhindern, kann ein Lichtweg eines Hauptstrahls 125 zwischen dem kleineren Spiegel 225 und der Gehäuseöffnung 210 mittels der Unterbrechungseinheit 120 unterbrochen werden.
Zusätzlich oder alternativ zu der gezeigten Ausführung der Unterbrechungseinheit 120 kann die Sonneneinstrahlung auf die Bildanzeigefläche 110 dadurch unterbunden werden, dass zumindest einer der Spiegel 225, 230 des Blickfeldanzeigesystems als die Unterbrechungseinheit 120 oder als eine weitere Unterbrechungseinheit 120 eingesetzt wird. Dabei kann der zumindest eine als Unterbrechungseinheit 120 eingesetzte Spiegel 225, 230 mechanisch so verstellt werden, z.B. um eine horizontale Achse gekippt werden, dass die einfallende Strahlung nicht mehr auf die Bildanzeigefläche 110 einfällt. Die Ansteuerung des zumindest einen als Unterbrechungseinheit 120 eingesetzten Spiegels 225, 230 erfolgt analog zur beschriebenen Ansteuerung der Unterbrechungseinheit 120 in Form eines Shutters.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines deaktivierten Blickfeldanzeigesystems 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Im Unterschied zu 2 befindet sich die Unterbrechungseinheit 120 in 3 in der Unterbrechungsposition, in der die Gehäuseöffnung 210 durch die Unterbrechungseinheit 120 lichtundurchlässig abgedeckt ist.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Temperaturerfassungseinheit 130 ausgebildet, um eine Temperatur einer in der Unterbrechungsposition von der Gehäuseöffnung 210 abgewandten Fläche der Unterbrechungseinheit 120 zu erfassen.
Die 4a und 4b zeigen schematische Darstellungen einer Anzeigevorrichtung 100 mit einem optischen Element 400 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In den 4a und 4b ist je eine Teilansicht der Anzeigevorrichtung 100 dargestellt. Die Teilansichten zeigen je ein optisches Element 400, das gemäß diesem Ausführungsbeispiel als Saphirscheibe, kurz Saphir genannt, ausgeführt ist. Die Saphirscheibe 400 ist auf eine der Lichtquelle zugewandte Fläche der Anzeigeeinheit 105 mittels eines thermisch leitfähigen optischen Klebers, auch optical bond genannt, aufgeklebt. Somit ist die Saphirscheibe 400 mit der Anzeigeeinheit 105 thermisch gekoppelt. Die Anzeigeeinheit 105 ist hier beispielhaft als Flüssigkristallzelle realisiert. In einem geringen Abstand zur Saphirscheibe 400 ist eine Feldlinse 405 angeordnet. Auf eine der Saphirscheibe 400 zugewandte Fläche der Feldlinse 405 ist ein Diffusor 410 aufgebracht. Die Feldlinse 405 und der Diffusor 410 sind ausgebildet, um die von der Lichtquelle ausgesendeten Lichtstrahlen zu bündeln und durch die Saphirscheibe 400 hindurch auf die Anzeigeeinheit 105 zu leiten. In einem Randbereich einer der Feldlinse 405 zugewandten Seite der Saphirscheibe 400 ist beispielhaft ein NTC-Widerstand 415 als Temperatursensor angebracht, der ausgebildet ist, um eine Temperatur der Saphirscheibe 400 zu erfassen.
Die Anzeigeeinheit 105 ist von einem Displayrahmen 420 umgeben. Der Displayrahmen 420 kann mittels eines Flexleiters 422 elektrisch leitfähig kontaktiert sein. Der Displayrahmen 420, die Saphirscheibe 400 und die Feldlinse 405 sind je mit einem Kühlkörper 425 thermisch gekoppelt. Auf dem Kühlkörper 425 ist ein Ventilator 430 angeordnet, der ausgebildet ist, um den Kühlkörper 425 zu kühlen. Hierbei sind die Feldlinse 405 und die Saphirscheibe 400 je über ein Peltier-Element 435, auch TEC genannt (thermal expansion coefficient; „thermischer Ausdehnungskoeffizient“), thermisch mit dem Kühlkörper 425 verbunden. Das Peltier-Element 435 kann mittels eines Peltier-Element-Treibers angesteuert sein, der beispielsweise eine H-Brücke aus vier Feldeffekttransistoren, kurz FET, umfasst.
4b zeigt eine vergrößerte Darstellung eines in 4a gezeigten Randbereichs der Anzeigeeinheit 105.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind eine oder mehrere hier nicht gezeigte LEDs als Lichtquelle thermisch an einen Kühlkörper gekoppelt und strahlen ihr Licht in Richtung der Display-Baugruppe aus. Auf der LCD-Zelle 105 wird das Head-up-Display-Bild erzeugt. Die Feldlinse 405 kann hierbei das Licht der LEDs so umlenken, dass das Licht durch eine Head-up-Display-Optik in Form des größeren und kleineren Spiegels hindurch möglichst in eine Eyebox gerichtet wird. Der Diffusor 410 ist erforderlich, um die Homogenität der Helligkeit des Bildes zu verbessern.
5 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 500 mit einem Blickfeldanzeigesystem 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dem Blickfeldanzeigesystem 200 kann es sich um das in den 2 und 3 gezeigte Blickfeldanzeigesystem handeln. Das Blickfeldanzeigesystem 200 kann in das Armaturenbrett des Fahrzeugs 500 integriert sein. Hierbei ist der Hauptspiegel 230 derart ausgerichtet, dass das Bild des Head-up-Displays 200, d. h. der von der Anzeigeeinheit 105 ausgesendete Hauptstrahl 125, durch die Deckscheibe 235 auf eine Windschutzscheibe 505 des Fahrzeugs 500 reflektiert wird. Ein Einfallswinkel des Hauptstrahls 125 ist derart gewählt, dass der Hauptstrahl 125 von der Windschutzscheibe 505 weiter in einen auch als Eyebox bezeichneten Bereich eines Blickfelds 510 eines Fahrers reflektiert wird, sodass der Fahrer das Bild als hinter der Windschutzscheibe 505 erscheinendes virtuelles Bild sehen kann.
Eine bildgebende Einheit 205 erzeugt ein hinterleuchtetes Bild auf dem Display 105, das über die Head-up-Display-Spiegel 225, 230 sowie die Windschutzscheibe 505 zum Fahrerauge reflektiert wird und vom Fahrer als virtuelles Bild wahrgenommen wird. Treffen nun die Sonnenstrahlen 515 ungefähr parallel zum Hauptstrahl 125 in das Head-up-Display 200, so werden sie auf das Display 105 fokussiert.
6 zeigt eine schematische Darstellung einer Bildanzeigefläche 110 mit einem Temperaturmessraster 600 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei der Bildanzeigefläche 110 handelt es sich beispielsweise um die in 1 dargestellte Bildanzeigefläche. Die in 6 nicht gezeigte Temperaturerfassungseinheit ist ausgebildet, um zum Erfassen der Temperatur der Bildanzeigefläche 110 die Bildanzeigefläche 110 mithilfe des Temperaturmessrasters 600 in unterschiedliche Messbereiche einzuteilen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Bildanzeigefläche 110 mittels des Temperaturmessrasters 600 in einen ersten Teilbereich 605 und einen zweiten Teilbereich 610 eingeteilt, wobei eine Größe der Bildanzeigefläche 110 einer Netto-Bildgröße eines auf der Bildanzeigefläche 110 angezeigten Bildes entspricht. Hierbei kann sich der erste Teilbereich 605 in einer Mitte der Bildanzeigefläche 110 und der zweite Teilbereich 610 in einem Randbereich der Bildanzeigefläche 110 befinden. In 6 wird die Bildanzeigefläche 110 durch eine einfallende Sonnenstrahlung beispielhaft im ersten Teilbereich 605 erwärmt. Der zweite Teilbereich 610 ist der Sonnenausstrahlung nicht ausgesetzt. Somit können sich die jeweiligen Temperaturen der Teilbereiche 605, 610 stark voneinander unterscheiden. Die Temperaturerfassungseinheit ist ausgebildet, um diesen Temperaturunterschied zu erfassen. Das Steuergerät kann entsprechend ausgebildet sein, um den Temperaturunterschied beim Ansteuern der Unterbrechungseinheit zu berücksichtigen.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Bildanzeigefläche 110 mittels des Temperaturmessrasters 600 in eine Mehrzahl weiterer Teilbereiche 615 eingeteilt, wobei die Temperaturerfassungseinheit ausgebildet ist, um eine jeweilige Temperatur der weiteren Teilbereiche 615 zu erfassen. Das Steuergerät kann ausgebildet sein, um ferner die jeweiligen Temperaturen der weiteren Teilbereiche 615 beim Ansteuern der Unterbrechungseinheit zu berücksichtigen.
Die Bildanzeigefläche 110 kann von einem Polfilter 620 abgedeckt sein, wobei der Polfilter 620 in 6 über einen Randbereich der Bildanzeigefläche 110 hinausragt. Der Polfilter weist beispielsweise eine Durchlässigkeit von 45 % der einfallenden Strahlung auf. Das Temperaturmessraster 600 kann sich über eine gesamte Fläche des Displayglases 620 oder auch über einen Randbereich des Displayglases 320 hinaus erstrecken. Somit kann die Temperaturerfassungseinheit ausgebildet sein, um sowohl die jeweiligen Temperaturen der Teilbereiche 605, 610, 615 über die gesamte Fläche der Bildanzeigefläche 110 als auch die jeweiligen Temperaturen von an die Bildanzeigefläche 110 angrenzenden Displaybereichen zu erfassen.
Eine Gesamtfläche des Temperaturmessrasters 600 beträgt beispielsweise 66 × 66 mm².
7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 700 zum Betreiben einer Anzeigevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In einem Schritt 705 wird zunächst ein Temperatursignal eingelesen, das zumindest die von der Temperaturerfassungseinheit berührungslos und/oder unter Verwendung der zum Anzeigen des Bildes verwendeten Strukturen erfasste Temperatur der Bildanzeigefläche repräsentiert. In einem weiteren Schritt 710 wird unter Verwendung des Temperatursignals ein Verstellsignal bereitgestellt, um die Unterbrechungseinheit zwischen der Unterbrechungsposition und der Öffnungsposition zu verstellen.
Ergänzend zur Messung im genutzten Displaybereich kann gemäß einem Ausführungsbeispiel eine Temperatur einer transparenten, thermisch ans Flüssigkristalldisplay gekoppelten Struktur gemessen werden. Außerhalb der genutzten Displayfläche können herkömmliche Sensoren wie NTC-Widerstände, Platin-Messwiderstände (PT100) oder Thermoelemente verwendet werden. Die so ermittelte Temperatur kann insbesondere verwendet werden, um bei geschlossenem Shutter die Entwicklung der Displaytemperatur zu verfolgen und gegebenenfalls den Betrieb von Lüfter oder Peltier-Element zu Steuern bzw. zu regeln, auch closed loop control genannt.
Der Shutter kann derart angesteuert werden, dass der Shutter geschlossen wird, wenn die Displaytemperatur einen festgelegten Grenzwert überschreitet.
In einem Verfahren zum Auswerten einer Messung und zum Ansteuern des Shutters kann der Grenzwert gemäß einem Ausführungsbeispiel durch diejenige Temperatur festgelegt sein, bei der das Flüssigkristalldisplay noch störungsfrei funktioniert, insbesondere bei der der Flüssigkristall nicht klärt, abzüglich eines Vorhalts für Messunsicherheiten. Zusätzlich kann eine Einwirkdauer berücksichtigt werden, beispielsweise um Langzeitschäden des Polfilters zu vermeiden. Ferner können die Messwerte beispielsweise durch einen Tiefpass gefiltert werden, um Rauschen oder kurzzeitige Störungen zu unterdrücken.
Wenn der Shutter geschlossen ist, kann mittels des Pyrometers die Temperatur des Shutters anstelle der Temperatur des Flüssigkristalldisplays gemessen werden. Wird ein Pyrometer-Grid als Temperaturmessraster verwendet, so kann der Erfassungsbereich gegebenenfalls durch eine Auswahl der Einzelmessflächen an den Shutter angepasst werden. Aus einem Temperaturverlauf kann gefolgert werden, ob die Sonne immer noch einwirkt. Liegt die Temperatur oder ein Gradient oder eine aus beiden ermittelte Referenzgröße unter einem definierten Grenzwert, so kann der Shutter wieder geöffnet werden.
Bei Stillstand des Fahrzeugs, d. h. bei ausgeschalteter Zündung, wird der Shutter generell geschlossen.
Ein Verfahren zum Ansteuern des Lüfters 430 und des Peltier-Elements 435, wie in den 4a und 4b gezeigt, kann folgende drei Schritte umfassen.
Liegt eine am Saphir 400 mittels des Sensors 415 gemessene Temperatur oberhalb eines ersten Grenzwerts, der beispielsweise 55 °C beträgt, so wird der Saphir 400 über einen Strom des Peltier-Elements 435 wieder auf 55 °C abgesenkt. Hierzu kann ein analoger Regelkreis mit PI-Regelcharakteristik verwendet werden.
Liegt die Temperatur am Saphir 400 unterhalb eines zweiten Grenzwerts, der beispielsweise 10 °C beträgt, so werden durch einen Betrieb des Peltier-Elements 435 mit umgekehrter Polarität der Saphir 400 und das Display 105 geheizt.
Liegt die Temperaturen Saphir 400 zwischen dem ersten und dem zweiten Grenzwert, so wird weder geheizt noch gekühlt. Zur Minimierung des Wärmewiderstands des Peltier-Elements 435 kann das Peltier-Element 435 elektrisch kurzgeschlossen werden.
Dieses Verfahren kann auch bei geschlossenem Shutter durchgeführt werden.
Bei Stillstand des Fahrzeugs, d. h. bei ausgeschalteter Zündung, wird generell weder geheizt noch gekühlt.
Anstelle eines statischen Vergleichs der Displaytemperatur T mit einem Grenzwert kann zusätzlich eine Änderungsgeschwindigkeit ΔT/Δt der Temperatur ausgewertet werden, um bei beginnendem Sonneneinfall und schneller Erwärmung des Displays 105 die Kühlung schneller aktivieren zu können. Hierbei kann der Grenzwert entsprechend der Änderungsgeschwindigkeit variiert werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine Vergleichsgröße mathematisch ermittelt werden, die gleichzeitig die Temperatur und die Änderungsgeschwindigkeit beinhaltet.
Die Temperaturregelung kann ferner mit einem Beobachtermodell realisiert sein, das anhand verfügbarer Messgrößen wie Displaytemperatur oder Saphirtemperatur und bekannter Systemparameter wie Wärmeleitfähigkeit und Wärmekapazitäten eine noch schnellere und genauere Regelung der Temperatur erlaubt.
8 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung 800 zum Durchführen eines Verfahrens zum Betreiben einer Anzeigevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 800 umfasst eine Einleseeinheit 805 zum Einlesen des Temperatursignals sowie eine Bereitstellungseinheit 810 zum Bereitstellen des Verstellsignals unter Verwendung des Temperatursignals. Beispielsweise kann es sich bei der Vorrichtung 800 um das anhand von 1 beschriebene Steuergerät handeln.
9 zeigt eine schematische Darstellung eines Steuergeräts 135 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Steuergerät 135 kann als Mikrocontroller oder auch als ASIC oder FPGA ausgeführt sein. Das Steuergerät 135 ist mit einem Pyrometer 130 als Temperaturerfassungseinheit und dem NTC-Widerstand 415 verbunden. Das Steuergerät 135 ist ausgebildet, um unter Verwendung eines jeweiligen Temperatursignals des Pyrometers 130 und des NTC-Widerstands 415 eine Temperatur sowie gegebenenfalls eine Temperaturänderungsgeschwindigkeit zu ermitteln. Hierbei kann das Steuergerät 135 ausgebildet sein, um die Temperatur mit einem Grenzwert zu vergleichen und in Abhängigkeit von dem Vergleich den Shutter 120 des Head-up-Displays und die LEDs der Lichtquelle 215 oder zusätzlich das Peltier-Element 435 und den Ventilator 430 anzusteuern. Zu diesem Zweck ist das Steuergerät 135 mit einem Motortreiber 905 verbunden, etwa einem zweiphasig bipolaren Schritt-Motortreiber, der der Steuerung eines mit dem Shutter 120 gekoppelten Shutterantriebs 905, etwa eines Schrittmotors, dient. Ferner ist das Steuergerät 135 an einen bipolaren Peltier-Treiber 915 zum Betreiben des Peltier-Elements 435 angeschlossen. Schließlich ist das Steuergerät 135 mit einem LED-Treiber 915 zum Ansteuern der LEDs der Lichtquelle 215 verbunden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011105689 A1 [0004]
DE 10353156 B4 [0005]

Claims

Anzeigevorrichtung (100) mit folgenden Merkmalen: zumindest einer Anzeigeeinheit (105) mit einer Bildanzeigefläche (110) zum Anzeigen eines Bildes; zumindest einer Unterbrechungseinheit (120), die zwischen einer Freigabeposition und einer Unterbrechungsposition verstellbar ist und ausgebildet ist, um einen Strahlengang (125) einer auf die Bildanzeigefläche (110) einfallenden Strahlung in der Unterbrechungsposition zu unterbrechen und in der Freigabeposition freizugeben; zumindest einer Temperaturerfassungseinheit (130), die ausgebildet ist, um zumindest eine Temperatur der Bildanzeigefläche (110) berührungslos und/oder unter Verwendung von zum Anzeigen des Bildes verwendeten Strukturen (115) der Anzeigeeinheit (105) zu erfassen; und einem Steuergerät (135), das ausgebildet ist, um die Unterbrechungseinheit (120) zumindest in Abhängigkeit von der Temperatur der Bildanzeigefläche (110) zwischen der Unterbrechungsposition und der Freigabeposition zu verstellen.
Anzeigevorrichtung (100) gemäß Anspruch 1, bei der die Unterbrechungseinheit (120) als ein Verschluss oder als ein verkippbarer Spiegel ausgebildet ist.
bei der die Temperaturerfassungseinheit (130) ausgebildet ist, um zumindest eine erste Temperatur eines ersten Teilbereichs (605) der Bildanzeigefläche (110) und eine zweite Temperatur eines zweiten Teilbereichs (610) der Bildanzeigefläche (110) zu erfassen, wobei das Steuergerät (135) ausgebildet ist, um die Unterbrechungseinheit (120) in Abhängigkeit von der ersten Temperatur und/oder der zweiten Temperatur zu verstellen.
Anzeigevorrichtung (100) gemäß Anspruch 2, bei der das Steuergerät (135) ausgebildet ist, um die erste Temperatur mit der zweiten Temperatur zu verknüpfen, um einen Verknüpfungswert zu erhalten, wobei das Steuergerät (135) ausgebildet ist, um die Unterbrechungseinheit (120) unter Verwendung des Verknüpfungswertes zu verstellen.
Anzeigevorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die Temperaturerfassungseinheit (130) ausgebildet ist, um zumindest eine weitere Temperatur eines weiteren Teilbereichs (615) der Bildanzeigefläche (110) zu erfassen, wobei das Steuergerät (135) ausgebildet ist, um die Unterbrechungseinheit (120) ferner in Abhängigkeit von der weiteren Temperatur zu verstellen.
Anzeigevorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die Temperaturerfassungseinheit (130) ausgebildet ist, um zum Erfassen der Temperatur der Bildanzeigefläche (110) die gesamte Bildanzeigefläche (110) zu erfassen.
Anzeigevorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die Temperaturerfassungseinheit (130) ausgebildet ist, um ferner eine Temperatur der Unterbrechungseinheit (120) in der Unterbrechungsposition zu erfassen, wobei das Steuergerät (135) ausgebildet ist, um die Unterbrechungseinheit (120) ferner in Abhängigkeit von der Temperatur der Unterbrechungseinheit (120) in der Unterbrechungsposition zu verstellen.
Anzeigevorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit zumindest einem optischen Element (400), das mit der Anzeigeeinheit (105) thermisch gekoppelt ist, und zumindest einer weiteren Temperaturerfassungseinheit (415), die ausgebildet ist, um eine Temperatur des optischen Elements (400) zu erfassen, wobei das Steuergerät (135) ausgebildet ist, um die Unterbrechungseinheit (120) ferner in Abhängigkeit von der Temperatur des optischen Elements (400) zu verstellen.
Anzeigevorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Gehäuse (205), das zumindest eine in dem Strahlengang (125) angeordnete Gehäuseöffnung (210) aufweist, wobei die Anzeigeeinheit (105) derart in dem Gehäuse (205) angeordnet ist, dass die Bildanzeigefläche (110) der Gehäuseöffnung (210) gegenüberliegt, und wobei die Unterbrechungseinheit (120) an der Gehäuseöffnung (210) angeordnet ist und ausgebildet ist, um die Gehäuseöffnung (210) in der Unterbrechungsposition lichtundurchlässig zu verschließen und in der Freigabeposition freizugeben.
Anzeigevorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die Anzeigeeinheit (105) als Flüssigkristalldisplay ausgebildet ist.
Blickfeldanzeigesystem (200) für ein Fahrzeug (500), wobei das Blickfeldanzeigesystem (200) eine Anzeigevorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche aufweist.
Verfahren (700) zum Betreiben einer Anzeigevorrichtung, die zumindest eine Anzeigeeinheit (105) mit einer Bildanzeigefläche (110) zum Anzeigen eines Bildes, zumindest eine Unterbrechungseinheit (120), die zwischen einer Freigabeposition und einer Unterbrechungsposition verstellbar ist und ausgebildet ist, um einen Strahlengang (125) einer auf die Bildanzeigefläche (110) einfallenden Strahlung in der Unterbrechungsposition zu unterbrechen und in der Freigabeposition freizugeben, und zumindest eine Temperaturerfassungseinheit (130) aufweist, die ausgebildet ist, um zumindest eine Temperatur der Bildanzeigefläche (110) berührungslos und/oder unter Verwendung von zum Anzeigen des Bildes verwendeten Strukturen (115) der Anzeigeeinheit (105) zu erfassen, und wobei das Verfahren (700) die folgenden Schritte umfasst: Einlesen (705) eines Temperatursignals, das zumindest die von der Temperaturerfassungseinheit (130) berührungslos und/oder unter Verwendung der zum Anzeigen des Bildes verwendeten Strukturen (115) erfasste Temperatur der Bildanzeigefläche (110) repräsentiert; und Bereitstellen (710) eines Verstellsignals unter Verwendung des Temperatursignals, um die Unterbrechungseinheit (120) zwischen der Unterbrechungsposition und der Freigabeposition zu verstellen.
Vorrichtung (800), die ausgebildet ist, um alle Schritte eines Verfahrens (700) gemäß Anspruch 12 durchzuführen.
Computerprogramm, das dazu eingerichtet ist, alle Schritte eines Verfahrens (700) gemäß Anspruch 12 durchzuführen.
Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 14.