DE102020113714A1

DE102020113714A1 - Anzeigevorrichtung für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE102020113714A1
Application number: DE102020113714.1A
Authority: DE
Inventors: Julian Eichhorn; Jasper Stern; Michael Gräf
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2020-05-20
Filing date: 2020-05-20
Publication date: 2021-11-25

Abstract

Offenbart wird eine Anzeigevorrichtung für Kraftfahrzeuge, umfassend zumindest folgende Elemente, die als übereinanderliegende Schichten der Anzeigevorrichtung ausgebildet sind: Eine Micro-LED-Anzeige, wobei die Pixel der Anzeige jeweils drei LEDs umfassen, wobei jede LED Licht in einer der Farben Rot, Grün oder Blau emittiert; Lentikularlinsen, wobei eine Linse jeweils über einem Pixel der Micro-LED-Anzeige angeordnet ist; Ein Zirkularpolarisator, der oberhalb der Lentikularlinsen angeordnet ist; Eine Lamellen-Folie, nämlich eine Folie, in die Lamellen integriert sind, die eine Neigung gegenüber der Lotrechten der Folie aufweisen; Ein Deckglas, das eine entspiegelte Oberfläche aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung für Kraftfahrzeuge, insbesondere in der Verwendung als Head-up Display.
In Kraftfahrzeugen ist eine Vielzahl von Anzeigeeinrichtungen installiert, die als einfache Leuchtsymbole, als Zeigerinstrumente oder als Bildschirmanzeigen ausgebildet sein können. Die Anzeigeeinrichtungen sind in geeigneter Weise platziert, um dem Fahrer ein schnellstmögliches Erfassen der zu übermittelnden Informationen zu ermöglichen.
Durch das Vorsehen von Projektionsanzeigeeinrichtungen, wie beispielsweise eine Head-up-Display-Anzeigeeinrichtung, ist es zudem möglich, ein Symbol oder eine Bildinformation in das Auge des Fahrers zu projizieren. Dabei wird eine Combiner-Fläche, insbesondere in Form einer Reflexionsfläche auf der Windschutzscheibe bzw. Frontscheibe, zur Reflexion eines projizierten Lichtstrahlenbündels aus der Projektionseinrichtung verwendet, so dass das darzustellende Bild durch den Fahrer erfasst werden kann, ohne die Blickrichtung zu ändern. Projektionseinrichtungen für Head-up-Display-Anzeigen benötigen jedoch einen erheblichen Bauraum, und insbesondere bei Kraftfahrzeugen geringerer Größe ist dieser Bauraum oft nicht vorhanden. Gleichzeitig sind diese Projektionsvorrichtungen oft nicht in der Lage großflächige Bilder zu erzeugen.
Es ist die Verwendung von Anzeigevorrichtungen diskutiert worden, bei denen ein Micro-LED-Display auf dem Armaturenbrett liegt und die Reflexion des ausgestrahlten Bildes über die Frontscheibe für den Fahrer und/oder Beifahrer sichtbar ist. Dieses Prinzip benötigt hohe Leuchtdichten, um auch bei starkem Umgebungslicht ausreichend hell und kontrastreich zu sein. Gleichzeitig können vertrauliche Bildinformationen von außerhalb des Fahrzeugs leicht wahrgenommen werden. Weiterhin treten oft Reflexionen von Störlichtquellen, wie der Sonne, im wahrgenommenen Bild auf.
Es ist die Aufgabe an den Erfinder, die Verwendung einer Micro-LED-Anzeige als Head-up Display im Fahrzeug zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung für Kraftfahrzeuge, umfassend zumindest folgende Elemente, die als übereinanderliegende Schichten der Anzeigevorrichtung ausgebildet sind: Eine Micro-LED-Anzeige, wobei die Pixel der Anzeige jeweils drei LEDs umfassen, wobei jede LED Licht in einer der Farben Rot, Grün oder Blau emittiert; Lentikularlinsen, wobei eine Linse jeweils über zumindest einem Pixel der Micro-LED-Anzeige angeordnet ist; Ein Zirkularpolarisator, der oberhalb der Lentikularlinsen angeordnet ist; Eine Lamellen-Folie, nämlich eine Folie, in die Lamellen integriert sind, die eine Neigung gegenüber der Lotrechten der Folie aufweisen; Ein Deckglas, das eine entspiegelte Oberfläche aufweist. Die Lamellen-Folie wird manchmal auch Louver-Folie genannt. Die Lentikularlinsen werden hierin als eigene Schicht bezeichnet. Die Lentikularlinsen können einzeln auf den Pixeln der Micro-LED Anzeige aufgebracht sein, oder als Verbund von untereinander verbundenen Linsen mit oder ohne Trägerfolie ausgestaltet sein.
Hierin wird also vorgeschlagen, die Micro-LED Anzeige um weitere Schichten zu ergänzen, die jeweils unterschiedliche Vorteile für das Head-up Display erreichen. Die Lentikularlinsen erreichen eine Bündelung des LED-Lichts im nutzbaren Winkelbereich, also im Winkelbereich, der in Richtung des Augenbereiches des Fahrers und/oder Beifahrers liegt. Es können Erhöhungen der Leuchtdichten von 250 bis 400% erreicht werden. Der Zirkularpolarisator ermöglicht eine Entspiegelung der Lentikularlinsen gegenüber Umweltlichtquellen, was eine Kontrasterhöhung und Qualitätsverbesserung des angezeigten Bildes ermöglicht, und Polarisation des LED-Lichts zur Doppelbildunterdrückung, die ansonsten auf der Frontscheibe entstehen würden. Die Lamellen-Folie, insbesondere mit einem Lamellen-Material mit maximaler Lichtabsorption, ermöglicht die Eliminierung der direkten Einsehbarkeit des angezeigten Bildes von außerhalb des Fahrzeugs und eine Abschattung der Lentikularlinsen, was die Bildqualität verbessert und Störreflexionen vermindert. Das Deckglas weist eine entspiegelte Oberfläche auf, die chemisch geätzt und/oder satiniert sein kann und eine Breitband Antireflexbeschichtung erzeugt, was die Entspiegelung der Displayfläche gegenüber Umweltlichtquellen und den mechanischen Schutz der Anzeigevorrichtung ermöglicht.
Die vorteilhaften Eigenschaften der Anzeigevorrichtung werden auch gerade durch die Reihenfolge der Schichten erlangt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen die Lamellen eine Neigung von 15 bis 25 Grad, insbesondere um 20 Grad, gegenüber der Lotrechten der Folien aufweisen. Typischerweise ist die Anzeigevorrichtung und die Micro-LED Anzeige eben, so dass die Lotrechte die Senkrechte zu dieser gesamten Ebene ist. Die Höhe der Folie und damit der Lamellen und die Beabstandung der Lamellen wird so gewählt, dass Umweltstörlichtquellen wie die Sonne bei typischen Sonnenständen nicht auf die Micro-LEDs scheinen können. Weiterhin wird die Höhe und Beabstandung der Lamellen so gewählt, dass eine Einsicht von außerhalb eines Fahrzeugs über die Frontscheibe bei einer eingebauten Anzeigevorrichtung verhindert wird.
Das Material der Lamellen ist derart ausgestaltet, dass es mehr als 90%, insbesondere mehr als 95% des auf die Lamelle fallenden Lichts im sichtbaren Bereich absorbiert werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Lentikularlinsen als Radiallinsen oder eine Gradientenlinse ausgebildet. Dies bedeutet, dass die Linsen eine zylindrische Form oder zumindest eine langgestreckte Form aufweisen. Die Lentikularlinsen mit R=0,5*Pitch können verwendet werden.
Die optische Achse einer Lentikularlinse kann leicht versetzt gegenüber der Mittelachse eines Pixels der Micro-LED-Anzeige angeordnet sein. Die optische Achse der Lentikularlinse kann bei in einer Richtung länglichen Linsen auch die Ebene der optischen Achse sein. Der Versatz kann so gewählt werden, dass die Leuchtdichte in Richtung des Augenbereichs des Fahrers und/oder Beifahrers maximiert wird.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Anzeigensystem für Kraftfahrzeuge, umfassend eine vorgenannte Anzeigevorrichtung, ein Armaturenbrett und eine Frontscheibe für Fahrzeuge, wobei die Anzeigevorrichtung derart im oder auf dem Armaturenbrett angeordnet ist, dass eine Reflexion des von der Anzeigevorrichtung emittierten Lichts in der Frontscheibe in den Augenbereich eines Fahrers und/oder Beifahrers des Fahrzeugs reflektiert wird.
Figurenliste

1 zeigt die Verwendung einer Anzeigevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
2 zeigt eine Schnittansicht durch eine Anzeigevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
3 zeigt eine Schnittansicht im Detail durch eine Anzeigevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Explosionsansicht.

Gleiche Bezugszeichen beziehen sich auf sich entsprechende Elemente über die Figuren hinweg.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
1 zeigt die Verwendung einer Anzeigevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. In einem Fahrzeug 1 befindet sich ein Fahrer 2. In einem Armaturenbrett 3 ist eine Anzeigevorrichtung 4 verbaut. Diese emittiert ein Bild, das über die Frontscheibe 5 in den Augenbereich des Fahrers 2 reflektiert wird, was durch den Strahlengang angedeutet ist. Dem Fahrer 2 erscheint das Bild als leicht außerhalb der Frontscheibe 5 stehend, was ebenfalls durch Linien in 1 angedeutet ist. Die Sonne 6 sendet Licht aus, das die Sicht auf das Bild der Anzeigevorrichtung stören kann.
2 und 3 zeigen den Aufbau einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung 4. 2 zeigt eine Schnittansicht durch die gesamte Anzeigevorrichtung 4, während 3 in perspektivischer Expositionsansicht den Schichtaufbau über einem Pixel der Anzeigevorrichtung 4 darstellt.
Auf einem PCB Board angeordnet sind die Pixel 7 angeordnet, die jeweils Rote, Grüne und Blaue LEDs als Subpixel umfassen. Auf den Pixeln 7 liegen die Lentikularlinsen 8 als eine zusammenhängende Schicht. Auf den Lentikularlinsen 8 liegt die Schicht des Zirkularpolarisators 9. Es kann vorkommen, dass der Zirkularpolarisator 9 nicht vollflächig auf den Lentikularlinsen aufliegt. Im Aufbau nach dem Polarisator 9 folgt die Louver-Folie 10. Die Anzeigevorrichtung wird durch das Deckglas 11 zur Umwelt hin abgedichtet und geschützt.

Claims

Anzeigevorrichtung für Kraftfahrzeuge, umfassend zumindest folgende Elemente, die als übereinanderliegende Schichten der Anzeigevorrichtung ausgebildet sind: Eine Micro-LED-Anzeige, wobei die Pixel der Anzeige jeweils drei LEDs umfassen, wobei jede LED Licht in einer der Farben Rot, Grün oder Blau emittiert; Lentikularlinsen, wobei eine Linse jeweils über einem Pixel der Micro-LED-Anzeige angeordnet ist; Ein Zirkularpolarisator, der oberhalb der Lentikularlinsen angeordnet ist; Eine Lamellen-Folie, nämlich eine Folie, in die Lamellen integriert sind, die eine Neigung gegenüber der Lotrechten der Folie aufweisen; Ein Deckglas, das eine entspiegelte Oberfläche aufweist.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Lamellen um 15 bis 25 Grad, insbesondere um 20 Grad gegenüber der Lotrechten der Folien aufweisen.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Material der Lamellen derart ausgestaltet ist, dass es mehr als 90%, insbesondere mehr als 95% des auf die Lamelle fallenden Lichts im sichtbaren Bereich absorbiert.
Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lentikularlinsen Radiallinsen oder eine Gradientenlinse ausgebildet sind.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Lentikularlinsen R=0,5*Pitch aufweisen.
Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die optische Achse einer Lentikularlinse leicht versetzt gegenüber der Mittelachse eines Pixels der Micro-LED-Anzeige angeordnet ist.
Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Deckglas mittels ätzen oder durch ein Verfahren zum Satnieren behandelt wurde.
Anzeigensystem für Kraftfahrzeuge, umfassend eine Anzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ein Armaturenbrett und eine Frontscheibe für Fahrzeuge, wobei die Anzeigevorrichtung derart im oder auf dem Armaturenbrett angeordnet ist, dass eine Reflexion des von der Anzeigevorrichtung emittierten Lichts in der Frontscheibe in den Augenbereich eines Fahrers und/oder Beifahrers des Fahrzeugs reflektiert wird.