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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft Anzeigesysteme in Kraftfahrzeugen, insbesondere Reflexionsanzeigesysteme, wie Panorama-Head-up-Display-Anzeigesysteme (PHUD-Anzeigesysteme), sowie Maßnahmen zum Bereitstellen einer für ein Reflexionsanzeigesystem geeigneten Anzeigefläche an einer Frontscheibe.
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Technischer Hintergrund
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Panorama-Anzeigesysteme (PHUD: Panorama-Head-up-Display) weisen in der Regel eine auf einer Oberseite des Armaturenbretts angeordnete aktive Anzeigeeinheit auf, die ein leuchtstarkes Bild ausgibt. Dieses Bild wird an einer dafür vorgesehenen Anzeigefläche, insbesondere in einem Anzeigebereich einer Frontscheibe, reflektiert und kann so von einem Benutzer im Fahrzeug wahrgenommen werden.
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Die Darstellung des Anzeigebilds erfolgt in der Regel über einen großen Teil der Breite der Frontscheibe, jedoch nur in einem unteren Bereich der Frontscheibe, der zur besseren Wahrnehmbarkeit des Anzeigebilds entsprechend als Schwarzdruckbereich ausgebildet ist.
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Um die Reflexion des Anzeigebilds auf der Innenfläche der Frontscheibe zu optimieren, sollten in dem Anzeigebereich die Eigenschaften der Innenfläche der Frontscheibe verändert werden.
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Im Herstellungsprozess für Frontscheiben für Fahrzeuge werden in der Regel Eigenschaften der Frontscheibe flächig für die gesamte Frontscheibe vorgegeben. So können durch spezielle Beschichtungen oder Verwendung von geeigneten Folien im Gesamtschichtverbund der Frontscheibe die optischen Eigenschaften modifiziert und angepasst werden, wie beispielsweise eine Verbesserung der Reflexionseigenschaften für Licht bestimmter Polarisationsrichtungen.
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Im Herstellungsprozess von Frontscheiben für Fahrzeuge werden in der Regel deren optische Eigenschaften aus wirtschaftlichen oder aus Gründen des Herstellungsaufwands meistens über die gesamte Fläche der Frontscheibe festgelegt, so dass die optischen Eigenschaften und der Aufbau des Gesamtschichtverbundes der Frontscheibe in der Regel über die Fläche homogen sind. Partielle Aussparungen oder Bereiche mit verändertem optischen Verhalten müssen in der Regel nachträglich realisiert werden, was zusätzlichen Aufwand im Herstellungsprozess erfordert.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Anzeigeschirm für ein Reflexionsanzeigesystem zur Verfügung zu stellen, auf dem ein Anzeigebild einer PHUD-Anzeigeeinrichtung in optimaler Weise wahrgenommen werden kann und der nur einen geringen zusätzlichen Aufwand bei der Herstellung bedeutet.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß sind ein Anzeigeschirm für ein Reflexionsanzeigesystem nach Anspruch 1 sowie ein Reflexionsanzeigesystem gemäß dem weiteren Ansprung vorgesehen.
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Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Anzeigeschirm für ein Reflexionsanzeigesystem in einem Kraftfahrzeug vorgesehen, wobei der Anzeigeschirm zur Anordnung vor oder an einem unteren Bereich der Frontscheibe eine Reflexionsschicht aufweist, um ein Anzeigebild in einem Anzeigebereich insbesondere doppelbildfrei zu reflektieren.
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Insbesondere soll das Anzeigebild nur auf der fahrerzugeneigten Seite des Anzeigeschirms effizient reflektiert werden, so dass eine im Wesentlichen doppelbildfreie Reflexion entsteht.
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Der Anzeigeschirm kann in einem 2D-Laminierprozess hergestellt werden, bei dem sich mehrere dünne Schichten mit unterschiedlichen Eigenschaften mit geringem Aufwand schichten lassen. Die Lichtbrechung in so einem dünnen optischen System kann vernachlässigt werden, so dass im Wesentlichen kein Doppelbild entsteht. Bei einem Vorsehen einer Anzeigefläche eines Reflexionsanzeigesystems auf einer Frontscheibe ist das Erreichen einer Doppelbildfreiheit nur mit hohem Aufwand möglich, da die Scheibendicke der Frontscheibe eine Rolle bei der Doppelbildentstehung spielt.
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Erfindungsgemäß ist ein Anzeigeschirm vorgesehen, der als zusätzliches Bauelement auf oder vor der Frontscheibe anbringbar ist und die optischen Eigenschaften aufweist, um ein Anzeigebild, das von einer Anzeigeeinheit eines Reflexionsanzeigesystems bereitgestellt wird, für einen Benutzer optimal auf einem Anzeigebereich bereitzustellen. Der Anzeigeschirm kann ein ein- oder mehrschichtiges flächiges Element sein, das vorzugsweise innenseitig vor einem unteren Bereich der Frontscheibe angebracht wird bzw. auf der Innenseite der Frontscheibe an einem unteren Bereich angeordnet wird. Der Anzeigeschirm weist dazu eine geeignete Reflexionsschicht auf, die die Wahrnehmung des Anzeigebilds durch Reflexion ermöglicht.
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Die Abmessungen des Anzeigeschirms richten sich nach dem anzuzeigenden Anzeigebild entsprechend der Größe des Anzeigebereichs für das Reflexionsanzeigesystem. Auf diese Weise ist es möglich, eine herkömmliche Frontscheibe eines Fahrzeugs für ein Reflexionsanzeigesystem zu verwenden, ohne dass konstruktive Änderungen oder optische Anpassungen oder Nachbearbeitungen der Frontscheibe erforderlich sind. Der Anzeigeschirm wird dabei in geeigneter Weise vor der Frontscheibe oder auf dieser aufgebracht und stellt alle für den Anzeigebereich des Reflexionsanzeigesystems notwendigen optischen und sonstigen Eigenschaften bereit.
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Zur Anordnung des Anzeigeschirms vor der Innenseite der Frontscheibe kann der Anzeigeschirm auf der einer Reflexionsfläche gegenüberliegenden Seite mit einer Klebefläche ausgebildet sein, um den Anzeigeschirm nach dem Einbau der Frontscheibe in das Fahrzeug in den betreffenden Anzeigebereich einzusetzen und teil- oder ganzflächig mit der Frontscheibe zu verkleben.
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Alternativ können die Frontscheibe und der Anzeigeschirm mit zusammenwirkenden Halteeinrichtungen versehen sein, um durch Anklipsen, Anheften oder sonstige mechanische Verbindungstechniken den Anzeigeschirm nachträglich, insbesondere nach dem Einbau der Frontscheibe, vor einer Innenseite der Frontscheibe anzubringen.
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Der Anzeigeschirm ist vorzugsweise ganz oder teilweise vor einem lichtundurchlässigen unteren Bereich der Frontscheibe, d. h. einem so genannten Schwarzdruckbereich, angeordnet, so dass der vorgelagerte Anzeigeschirm nicht von außen durch die Frontscheibe wahrnehmbar ist. Auch kann so von außen der Einblick auf etwaige Befestigungs- und Halteeinrichtungen, die den Anzeigeschirm in Position halten, verhindert werden.
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Der Anzeigeschirm kann zum Ausbilden eines lichtundurchlässigen Anzeigebereichs eine Schwarzschicht aufweisen.
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Der Anzeigeschirm kann ein Schichtverbund aus mehreren Schichten sein, die neben der Reflexionsschicht auch eine Schwarzschicht zum Ausbilden eines Schwarzdruckbereichs umfasst, um einen Einblick in einen etwaigen Zwischenraum zwischen dem Schwarzdruckbereich der Frontscheibe und dem in optischer Anordnungsrichtung zum Fahrer oder Benutzer davor angeordneten Anzeigeschirm zu verhindern.
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Durch die separate Ausgestaltung des Anzeigeschirms ist dieser nicht von einem etwaigen Austausch der Frontscheibe betroffen und kann durch Lösen der Verbindung zu der Frontscheibe und Neubefestigen wiederverwendet werden.
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Es kann eine insbesondere lösbare Halteeinrichtung vorgesehen sein, um den Anzeigeschirm an der Frontscheibe zu befestigen.
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Insbesondere kann der Anzeigeschirm Öffnungen zur Aufnahme von Haltestiften, die Teil der Halteeinrichtung darstellen, aufweisen.
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Es kann eine Heizschicht vorgesehen sein, um den Anzeigeschirm zum Entfernen von Beschlag oder Reif zu beheizen. Zwischen der Schwarzdruckschicht des Anzeigeschirms und der der Frontscheibe zugewandten Fläche des Anzeigeschirms kann die Heizeinrichtung vorgesehen sein, um den Anzeigeschirm separat von der Frontscheibe zu heizen. Dies ermöglicht es, Beschlag oder ggfs. eine Reifschicht schnell zu entfernen, da die thermische Masse des Anzeigeschirms in der Regel deutlich geringer ist als die thermische Masse der Frontscheibe.
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Die Heizschicht des Anzeigeschirms kann aufgrund der Anordnung vor der Frontscheibe auch zum Beheizen des entsprechenden unteren Bereichs der Frontscheibe, vor dem der Anzeigeschirm angeordnet ist, verwendet werden, insbesondere der Bereich, in dem außenseitig die Wischerblätter der Scheibenwischerablage aufliegen. Dadurch können diese bei Frost schneller von der Frontscheibe gelöst werden.
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Weiterhin kann sich der Anzeigeschirm über mehr als die halbe Breite der Frontscheibe erstrecken, um eine Panorama-Anzeige zu ermöglichen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Reflexionsanzeigesystem für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, umfassend den obigen Anzeigeschirm, eine Frontscheibe und eine Anzeigeeinheit zum Darstellen eines Anzeigebilds, wobei der Anzeigeschirm und die Anzeigeeinheit so angeordnet sind, dass ein Anzeigebild in einem Augenbereich eines Benutzers wahrnehmbar ist, wobei der Anzeigeschirm auf oder vor einem unteren Bereich der Frontscheibe angeordnet ist.
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Weiterhin kann der untere Bereich der Frontscheibe als Schwarzdruckbereich ausgebildet sein oder diesem entsprechen, wobei der Anzeigeschirm so ausgebildet ist, dass dieser den Schwarzdruckbereich bezüglich der Flächenrichtung ganz oder teilweise überdeckt, oder wobei der Anzeigeschirm so ausgebildet ist, dass dessen obere Kante bezüglich einer horizontalen Richtung bündig mit dem Schwarzdruckbereich abschließt oder darunter liegt.
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Figurenliste
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Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1a und 1b eine schematische Querschnittsdarstellung durch ein Reflexionsanzeigesystem in einem Kraftfahrzeug bzw. eine Innenraumansicht auf ein Reflexionsanzeigesystem
- 2 eine Darstellung des Schichtaufbaus des Anzeigeschirms; und
- 3 eine schematische Darstellung der Befestigung des Anzeigeschirms mit einer Halteeinrichtung an der Frontscheibe; und
- 4a und 4b eine Draufsicht auf die Frontscheibe mit einem davor angebrachten Anzeigeschirm und Halteelementen, die den Anzeigeschirm unter Flächenspannung and der Frontscheibe halten, sowie eine detailliertere Darstellung des Halteelements.
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Beschreibung von Ausführungsformen+
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1a und 1b zeigen eine schematische Querschnittsdarstellung durch ein Kraftfahrzeug mit einem Reflexionsanzeigesystem 1 und eine Darstellung aus dem Blickwinkel des Fahrers des Kraftfahrzeugs. Das Reflexionsanzeigesystem 1 ist an einer Oberseite einer Instrumententafel 4 angeordnet und weist eine Anzeigeeinheit 2 auf, die eine Anzeigefläche 3 zur Darstellung eines Anzeigebilds umfasst. Die Anzeigeeinheit 2 ist auf der Oberseite der Instrumententafel 4 unterhalb einer Frontscheibe 5, angeordnet.
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Vor der Frontscheibe 5 ist ein Anzeigeschirm 8 angeordnet, der sich über einen großen Teil der Frontscheibe 5 vor einem unteren, sich an eine untere Kante der Frontscheibe 5 anschließenden Bereich erstreckt und einen flächigen Anzeigebereich bereitstellt, der zum Reflektieren des über die Anzeigefläche 3 angezeigten Anzeigebilds dient. Der Anzeigeschirm 8 kann unmittelbar auf der Frontscheibe 5 aufgebracht sein, oder vor dessen Innenseite mit einem Abstand von zwischen 0 und 10 cm angeordnet sein.
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Der Anzeigeschirm 8 erstreckt sich über eine Höhe der Frontscheibe 5, die den Anzeigebereich umfasst. Der Anzeigeschirm 8 kann als ein 0,5-1 mm dünnes folienartiges Element, z.B. aus einem Kunststoffmaterial, als auch als eine bis zu 100mm dicke Konstruktion, die an der Frontscheibe anliegen kann, realisiert werden, die mit einer tragenden Hilfskonstruktion ausgebildet sein kann. In diesem Fall ist es auch möglich eine Frontscheibenkrümmung unabhängige Wölbung des Anzeigeschirmes zu erreichen. Durch eine solche frontscheibenunabhängige Krümmung des Anzeigeschirmes lassen sich die Eigenschaften des gesamten Anzeigesystems optimieren.
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Eine von der Frontscheibenkrümmung unabhängige Wölbung des Anzeigeschirmes kann bei extremen Scheibengeometrien der Frontscheibe sinnvoll sein, wenn aufgrund der extremen Scheibengeometrie keine akzeptable Darstellungsqualität erreichbar (z.B. MINI-Fahrzeuge) ist. Um dieses Problem zu umgehen, wird für eine optimale Anzeige ein Anzeigeschirm mit einer Reflexionsfläche benötigt, die eine günstigere (geringere) Krümmung hat. Durch den Unterschied zwischen den Krümmungen der Frontscheibe und des Anzeigeschirms entsteht ein sichelförmiger Raum, der mit einer Hilfskonstruktion ausgefüllt werden kann. Diese Konstruktion kann für die Insassen möglichst diskret realisiert werden, so dass nur die Reflexionsfläche wahrnehmbar ist. Da die Reflexionsfläche eine ähnliche Farbe und ähnliche Reflexionseigenschaften wie der Schwarzdruckbereich der Frontscheibe im Hintergrund hat, soll der Anzeigeschirm als Teil des Schwarzdruckes wirken. Die Wölbung des Anzeigenschirmes soll eine harmonischere Integration ins Fahrzeug, als eine plane Fläche, ermöglichen.
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Der Anzeigeschirm 8 ist zumindest auf einer der Frontscheibe 5 abgewandten Seite reflektiv, d.h. mit einer Reflexionsfläche ausgebildet, um ein auf der Anzeigefläche 3 angezeigtes Anzeigebild möglichst ohne Lichtstärkenverluste und ohne wahrnehmbares Doppelbild über die Reflexionsfläche wahrnehmen zu können.
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Die Anzeigefläche 3 ist bezüglich des Anzeigebereichs der Frontscheibe 5 so ausgerichtet, dass ein auf der Anzeigefläche 3 der Anzeigeeinheit 2 angezeigtes Anzeigebild an der Reflexionsfläche des Anzeigeschirms 8 reflektiert wird und durch einen Fahrzeuginsassen in einem Augenbereich B wahrgenommen werden kann. Dadurch ist die Ausrichtung der Anzeigeeinheit 2 bzw. deren Anzeigefläche 3 vorzugsweise im Wesentlichen parallel zur Fahrzeuglängs- und -querachse oder weicht von diesen um einen Winkel von nicht mehr als 0-30°ab.
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Die Anzeigeeinheit 2 wird durch eine Steuereinheit 9 angesteuert, um eine gewünschtes Anzeigebild auszugeben, das von dem Fahrzeuginsassen wahrgenommen werden soll.
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Die Anzeigeeinheit 2 ist in einer Vertiefung 6 der Instrumententafel angebracht, so dass vom Fahrzeuginsassen kein direkter Blick auf die Anzeigefläche 3 der Anzeigeeinheit 2 möglich ist und ein Blenden der Fahrzeuginsassen durch direktes Licht von der Anzeigefläche 3 in den Augenbereich B vermieden wird. Weiterhin ist die Anzeigefläche 3 der Anzeigeeinheit 2 so ausgerichtet, dass ein angezeigtes Anzeigebild an der Reflexionsseite des Anzeigeschirms 5 reflektiert wird und von einem Fahrzeuginsassen in einem Augenbereich B als Reflexionsbild R auf dem Anzeigeschirm 8 wahrgenommen werden kann.
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Die Anzeigeeinheit 2 ist vorzugsweise als lichtemittierende Anzeigeeinheit, insbesondere als LCD-Anzeigeeinheit mit einem Backlight hoher Helligkeit oder als Mikro-LED-Anzeigeeinheit ausgebildet, um ein leuchtstarkes Anzeigebild bereitzustellen, so dass das erzeugte Reflexionsbild auch bei hoher Umgebungshelligkeit über den entsprechenden Bereich der Frontscheibe 5 wahrgenommen werden kann.
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Der Anzeigeschirm 8 kann über einen großen Teil der Breite der Frontscheibe 5 unmittelbar an einem unteren Bereich der Frontscheibe 5 angeordnet sein. Dieser untere Bereich der Frontscheibe 5 weist in der Regel einen Schwarzdruckbereich 51 auf und ist damit lichtundurchlässig. Der Schwarzdruckbereich weist in der Regel eine Höhe vom unteren Rand der Frontscheibe 5 zwischen 5 und 30cm auf.
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Insbesondere kann die Oberseite des Anzeigeschirms 8 im Wesentlichen mit der Oberseite des Schwarzdruckbereichs der Frontscheibe 5 abschließen oder in vertikaler Richtung darunter liegen. Insbesondere kann der Anzeigeschirm 8 mit seiner oberen und unteren Kante gekrümmt sein, um eine Krümmung der Frontscheibe 5 in Breitenrichtung des Fahrzeugs entsprechend nachzubilden.
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In 2 ist ein Schichtaufbau des Anzeigeschirms 8 dargestellt. Man erkennt eine Reflexionsschicht 81, die die für das Reflexionsanzeigesystem geforderten Reflexionseigenschaften aufweist. Insbesondere weist die Reflexionsschicht 81 eine bevorzugte Reflexion des Anzeigelichts der Anzeigeeinheit 2 in einer bestimmten Polarisationsrichtung auf. Die Reflexionsschicht 81 kann auf der der PHUD-Anzeigeeinheit 2 zugewandten Seite mit einer Schutzschicht 82 versehen sein, um die Reflexionsschicht 81 vor einer Beschädigung oder Verschmutzung zu schützen.
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In Richtung der Frontscheibe 5, d.h. der der Schutzschicht 82 gegenüberliegenden Seite, kann sich an die Reflexionsschicht 81 eine Schwarzschicht 83 flächig anschließen, die lichtundurchlässig ist oder eine sehr hohe Tönung aufweist, das aus Richtung der Frontscheibe 5 einfallendes Licht unter die Wahrnehmbarkeitsschwelle eines Benutzers abgedunkelt wird. An die Schwarzschicht 83 kann sich flächig eine Heizschicht 84 anschließen, die es ermöglicht, den gesamten Anzeigeschirm 8 zu erwärmen, um diesen gegebenenfalls von Beschlag oder einer Reifschicht zu befreien.
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Eine weitere Schutzschicht 85 kann den Anzeigeschirm 8 auf einer der Frontscheibe 5 zugewandten Seite abschließen.
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Der Anzeigeschirm 8 kann mithilfe einer Klebeschicht 85 auf der Frontscheibe 5 flächig oder nur in einem unteren Bereich des Anzeigeschirms 8 aufgebracht sein.
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Der Anzeigeschirm 8 kann weiterhin eine tragende Kunststoffschicht aufweisen. Alternativ kann der Anzeigeschirm aus einer oder mehreren mineralglasbasierten Schichten bestehen. Eine Kombination aus Mineralglas und Kunststoffschichten ist ebenfalls möglich. Um die geforderten Eigenschaften des Anzeigeschirmes zu erreichen, können eine oder mehrere Schichten mit einer funktionalen Beschichtung versehen sein.
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In 3 ist eine Draufsicht auf die Frontscheibe 5 mit einem davor angebrachten Anzeigeschirm 8 dargestellt. Zum Halten des Anzeigeschirms 8 können anstelle oder zusätzlich zur Klebeschicht 85 Halteelemente 11 in Form von vorstehenden Haltestiften 11 auf der Frontscheibe 5 aufgebracht sein, die für die Montage durch entsprechende Öffnungen 111 in dem Anzeigeschirm 8 gesteckt werden, so dass der Anzeigeschirm 8 fest in Position bezüglich der Frontscheibe 5 gehalten wird. Die Haltestifte 11 können mit entsprechenden Rastelementen versehen sein oder zur Aufnahme von Kopfelementen versehen sein, die auf die Haltestifte 11 gesteckt werden und mit den Haltestiften 11 verrasten können. Die Haltestifte 11 können dabei vorzugsweise an einem unteren Rand der Frontscheibe 5 so angeordnet sein, dass diese von einem Fahrer oder sonstigen Fahrzeuginsassen nicht im Anzeigebereich wahrgenommen werden können.
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4a zeigt eine Draufsicht auf eine Frontscheibe 5 mit einem davor angebrachten folienartigen Anzeigeschirm 8. Die Befestigung des Anzeigeschirms 8 erfolgt unter einer Vorspannung in Querrichtung des Fahrzeugs, wobei horizontal versetzt angeordnete Halteelemente 12 mit einer insbesondere vertikalen Führung 121 an der Frontscheibe z.B. durch Kleben so aufgebracht sind, dass der folienartige Anzeigeschirm 8 in die Halteelemente durch Hineinschieben in vertikaler Richtung eingesetzt werden kann. Dabei wird der Anzeigeschirm 8 zwischen den Halteelementen 12 mit einer Flächenspannung in horizontaler Richtung versehen, so dass dieser in Richtung der gekrümmten Frontscheibe 5 gebogen wird und sich dadurch der Form der Frontscheibe 5 angleicht oder eine davon separate Krümmung bereitstellt.
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Ist die Flächenspannung ausreichend groß, liegt der Anzeigeschirm 8 flächig an der Frontscheibe 5 an und der Anzeigeschirm 8 nimmt automatisch die durch die Innenseite der Frontscheibe 5 vorgegebene Form an. Der ursprünglich zweidimensionale Anzeigeschirm 8 wird somit - eine ausreichende Elastizität vorausgesetzt - dreidimensional entsprechend der Frontscheibe gekrümmt.
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Um eine Entspannung des Anzeigeschirms in vertikaler Richtung zu verhindern, kann zum Stützen der Unterkante des Anzeigeschirms 8 ein Anschlagselement 13 etwa mittig der Frontscheibe 5 vorgesehen sein, an dem der Anzeigeschirm 8 anliegt bzw. sich nach unten aufstützt.
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In 4b ist das Halteelement 12 im Detail dargestellt. Man erkennt, die durch eine Nase gebildete Führung 121 zur Aufnahme einer Seitenkante des Anzeigeschirms 8.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Reflexionsanzeigesystem
- 2
- Anzeigeeinheit
- 3
- Anzeigefläche
- 4
- Instrumententafel
- 5
- Frontscheibe
- 51
- Schwarzdruckbereich
- 6
- Vertiefung
- 8
- Anzeigeschirm
- 81
- Reflexionsschicht
- 82
- Schutzschicht
- 83
- Schwarzschicht
- 84
- Heizschicht
- 85
- weitere Schutzschicht
- 9
- Steuereinheit
- 11
- Haltestift
- 111
- Öffnungen
- 12
- Halteelement
- 121
- vertikale Führung
- B
- Augenbereich
