DE102014221538A1

DE102014221538A1 - Head-up-Display

Info

Publication number: DE102014221538A1
Application number: DE102014221538.2A
Authority: DE
Inventors: Eckhard Finger; Michael Hein
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2014-10-23
Filing date: 2014-10-23
Publication date: 2016-04-28
Also published as: WO2016062705A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Head-up Display, bei der das von einer Bilderzeugungsvorrichtung erzeugte Bild über einen Strahlengang an eine transparente Scheibe eines Kraftfahrzeuges projiziert wird und so von einem Kraftfahrer wahrnehmbar ist, wobei die Bilderzeugungseinrichtung ein LCD aufweist und so je nach Ansteuerung des LCDs Bilder darstellbar sind, wobei das LCD zwei transparente Substrate aufweist, zwischen denen ein Flüssigkristall angeordnet ist, wobei das Substrat auf der dem Strahlengang zugewandten Seite des LCDs aus einem transparenten keramischen Material hergestellt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Head-up-Display, bei der das von einer Bilderzeugungsvorrichtung erzeugte Bild über einen Strahlengang an eine transparente Scheibe eines Kraftfahrzeugs projiziert wird und so von einem Kraftfahrer wahrnehmbar ist, wobei die Bilderzeugungseinrichtung ein LCD aufweist und so je nach Ansteuerung des LCDs Bilder darstellbar sind, wobei das LCD zwei transparente Substrate aufweist, zwischen denen ein Flüssigkristall angeordnet ist. Derartige Head-up-Displays werden verwendet, um den Kraftfahrer während der Fahrt Informationen darstellen zu können, ohne den Kraftfahrer zu zwingen, seine Beobachtung vor dem Kraftfahrzeug zu unterbrechen.
Bei Head-up-Displays nach dem Stand der Technik besteht die Gefahr, dass das Licht der Sonne durch die transparente Scheibe über den Strahlengang bis zu dem LCD gelangt und dieses übermäßig aufheizt, so dass im ungünstigsten Fall das LCD zerstört werden kann. Deshalb sind verschiedene Ideen entwickelt worden, eine Zerstörung des LCDs durch Einfallen des Sonnenlichts zu verhindern. Beispielsweise wurden Head-up-Displays entwickelt, bei denen ein Sensor die einfallende Lichtintensität misst und bei einer zu hohen Lichtintensität das Head-up-Display mittels einer Abdeckung geschlossen wird und so verhindert wird, dass weiterhin Sonnenlicht eindringen kann. Nachteil dieser Anordnung ist es, dass dann auch keine Informationen mehr dargestellt werden können. Weiterhin ist es bekannt, Polfilter oder Kaltlichtspiegel einzusetzen, die nur ein bestimmtes Spektrum des Sonnenlichtes bis zu dem LCD gelangen lassen. Auch diese Maßnahmen können aber nicht verhindern, dass das LCD derart erhitzt wird, dass es letztendlich zerstört werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Head-up-Display der vorgenannten Art derart auszugestalten, dass es sowohl ununterbrochen Informationen darstellen kann als auch nicht durch Sonnenlicht überhitzt werden kann.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Substrat auf der dem Strahlengang zugewandten Seite des LCDs aus einem transparenten keramischen Material hergestellt ist. Transparentes keramisches Material weist in etwa die thermische Leitfähigkeit von unlegierten Stählen auf, so dass Wärme, die durch Sonnenlicht eingetragen wird, über das Substrat abgeführt werden kann, und so das LCD nicht überhitzt werden kann.
Dieses keramische Material kann beispielsweise Saphirglas sein. Wenn das keramische Material an eine Wärmesenke thermisch gekoppelt ist, wird eine Kühlung des LCDs weiter optimiert. Diese Wärmesenke kann beispielsweise als Kühlkörper, insbesondere als Kühlblech, ausgestaltet sein. Besonders effektiv kann die Wärmesenke dadurch ausgestaltet sein, dass sie eine Kühlung mittels eines Gebläses oder einer Kühlflüssigkeit aufweist.
Wenn im Strahlengang ein Kaltlichtspiegel angeordnet ist, kann dadurch ein Teil der Energie des Sonnenlichts absorbiert werden und so der Wärmeeintrag in das LCD zusätzlich minimiert werden.
Wenn im Strahlengang ein Polfilter entfernt von dem LCD angeordnet ist, kann weiter ein Teil der Energie des Sonnenlichts entfernt von dem LCD zurückgehalten werden, so dass der Eintrag von Energie in das LCD weiter reduziert wird.
Wenn die transparente Scheibe die Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs ist, wird kein zusätzliches Bauteil benötigt, welches die Ästhetik des Kraftfahrzeuges stören könnte.
Wenn die transparente Scheibe als separate Scheibe ausgestaltet ist, kann diese Scheibe plan ausgestaltet sein und so die Herstellung der optischen Elemente für den Strahlengang vereinfachen.
Wenn die transparente Scheibe in ihrer Position verstellbar ist, kann das von dem Head-up-Display erzeugte Bild in verschiedenen Positionen wahrgenommen werden. Hierbei ist es für einen Benutzer des Head-up-Displays besonders einfach, wenn die transparente Scheibe über einen Antrieb in ihrer Position verstellbar ist und so an die Augenposition eines Beobachters des Head-up-Displays anpassbar ist.
Wenn das LCD durchleuchtbar ist, kann es mittels einer Hinterleuchtung derart erhellt werden, dass es unabhängig von den vorherrschenden Beleuchtungsverhältnissen um das Kraftfahrzeug wahrnehmbar ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel eines besonders bevorzugten erfindungsgemäßen Head-up-Displays,
2 den Ausschnitt A aus 1,
3 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Head-up-Displays mit einer separaten Scheibe.
In 1 erkennt man ein LCD 1, eine Lichtquelle 2, einen Polfilter 3, einen Kaltlichtspiegel 4, eine Asphäre 5, eine Windschutzscheibe 6 und ein Deckglas 7 des Head-up-Displays. Weiterhin sind ein Auge E eines Beobachters und ein Strahlengang SG vom LCD bis zum Auge E des Beobachters dargestellt. Ein auf dem LCD 1 dargestelltes Bild erzeugt durch die Hinterleuchtung mittels der Lichtquelle 2 den Strahlengang SG, der von dem LCD über den Polfilter 3, den Kaltlichtspiegel 4, die Asphäre 5 an die Windschutzscheibe 6 projiziert wird und von dort in das Auge E des Beobachters reflektiert wird. Die Energie des möglichen einfallenden Sonnenlichtes wird durch den Kaltlichtspiegel 4 und den Polfilter 3 reduziert.
In 2 sind die erfindungswesentlichen Teile des LCD dargestellt, nämlich Substrate 1a, 1b und der zwischen den Substraten 1a und 1b befindliche Flüssigkristall 1c. Sonstige für das LCD notwendige Bauteile, wie beispielsweise die Ansteuerelektroden, sind nicht dargestellt. Das Substrat 1a, welches dem Strahlengang SG benachbart ist, ist an eine Wärmesenke 1d gekoppelt. So kann die über den Strahlengang SG an das LCD gelangende Wärme gut abgeführt werden, und es wird so verhindert, dass der Flüssigkristall 1c oder ein vorhandenes (nicht dargestelltes) Polfilter zerstört werden. Je nach Größe des Substrates 1a kann gegebenenfalls auf eine zusätzliche Wärmesenke 1d verzichtet werden.
Das Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Head-up-Displays in 3 weist neben einem LCD, von dem Substrate 1a, 1b, der Flüssigkristall 1c und eine Wärmesenke 1d dargestellt sind, eine transparente Scheibe 8 auf, die um eine Schwenkachse 9 verschwenkbar angeordnet ist. Das auf dem LCD 1a, 1b, 1c dargestellt Bild wird über den Strahlengang SG zunächst an die transparente Scheibe projiziert und von dort zum Auge E eines Beobachters reflektiert. Energie von Sonnenlicht, welches auf das Substrat 1a gelangt, wird sicher an die Wärmesenke 1d geleitet, so dass der Flüssigkristall 1c und sonstige (nicht dargestellt) Bauteile nicht durch eine Überhitzung beschädigt oder zerstört werden können. Das LCD kann beispielsweise durchleuchtet sein. Es ist aber auch beispielsweise möglich, das Display von vorne zu beleuchten. Hierbei ist es beispielsweise möglich, tagsüber vorhandenes Umgebungslicht zu nutzen, das heißt nur auf das LCD auftreffende Licht zu reflektieren. Bei vorhandenem Licht kann die Helligkeit ausreichend sein. Nachts oder bei unzureichenden Lichtverhältnissen kann das LCD beispielsweise auch zusätzlich beleuchtet werden, beispielsweise in Durchlicht oder auch durch Auflicht.

Claims

Head-up Display, bei der das von einer Bilderzeugungsvorrichtung erzeugte Bild über einen Strahlengang (SG) an eine transparente Scheibe (8) eines Kraftfahrzeuges projiziert wird und so von einem Kraftfahrer wahrnehmbar ist, wobei die Bilderzeugungseinrichtung ein LCD (1) aufweist und so je nach Ansteuerung des LCDs (1) Bilder darstellbar sind, wobei das LCD (1) zwei transparente Substrate (1a, 1b) aufweist, zwischen denen ein Flüssigkristall (1c) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (1a) auf der dem Strahlengang (SG) zugewandten Seite des LCDs (1) aus einem transparenten keramischen Material hergestellt ist.
Head-up Display nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass das transparente keramische Material Saphirglas ist.
Head-up Display nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet dass das transparente keramische Material an eine Wärmesenke (1d) thermisch gekoppelt ist.
Head-up Display nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet dass im Strahlengang (SG) ein Kaltlichtspiegel (4) angeordnet ist.
Head-up Display nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet dass im Strahlengang (SG) ein Polfilter (3) entfernt von dem LCD (1, 1a, 1b, 1c) angeordnet ist.
Head-up Display nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die transparente Scheibe (6, 8) die Windschutzscheibe (6) des Kraftfahrzeugs ist.
Head-up Display nach einem der vorstehenden Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die transparente Scheibe (6, 8) als separate Scheibe (8) ausgestaltet ist.
Head-up Display nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet dass die transparente Scheibe (8) in ihrer Position verstellbar ist.
Head-up Display nach Patentanspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet dass die transparente Scheibe (8) über einen Antrieb in ihrer Position verstellbar ist.
Head-up Display nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet dass das LCD (1, 1a, 1b, 1c) durchleuchtbar ist.