EP4436815A1 - Anzeigeeinrichtung für einen beifahrer eines fahrzeug und verfahren zum betreiben einer anzeigeeinrichtung - Google Patents

Anzeigeeinrichtung für einen beifahrer eines fahrzeug und verfahren zum betreiben einer anzeigeeinrichtung

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Publication number
EP4436815A1
EP4436815A1 EP22809401.7A EP22809401A EP4436815A1 EP 4436815 A1 EP4436815 A1 EP 4436815A1 EP 22809401 A EP22809401 A EP 22809401A EP 4436815 A1 EP4436815 A1 EP 4436815A1
Authority
EP
European Patent Office
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light
display device
concentrator
display element
display
Prior art date
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Pending
Application number
EP22809401.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Strecker
Efstathios Persidis
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP4436815A1 publication Critical patent/EP4436815A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Definitions

  • the approach is based on a display device for a passenger for a vehicle and a method for operating a display device according to the species of the independent claims.
  • the subject of the present approach is also a computer program.
  • DE 10 2015 015 516 B4 describes a screen that can be operated in at least two operating modes for a clear view mode and for a restricted view mode.
  • a display device for a passenger for a vehicle which has a light concentrator with a light entry surface and a light exit surface facing away from the light entry surface, the light concentrator being designed to concentrate light in the direction of the light exit surface and additionally or optionally to absorb scattered light.
  • the antireflection layer is designed to reduce a proportion of scattered light in the light emitted by the display element.
  • the display device can be implemented, for example, as a touch-sensitive display, which can be arranged in the front passenger's field of vision.
  • the vehicle can be formed as a passenger car (car), for example.
  • the display device can be formed in such a way that a risk of distraction for a driver of the vehicle is reduced.
  • the display device can be implemented, for example, as a graphical user interface, which can be arranged, for example, like a dashboard in front of the passenger.
  • the light concentrator may have a plurality of layers (e.g. in the form of an optical stack) through which the light may pass.
  • the light concentrator can, for example, absorb scattered light and only allow light to pass whose angle of incidence with respect to the light entry surface and additionally or alternatively to a light exit surface of the light concentrator can be between 80° and 100°, for example.
  • the display element can be implemented as a liquid crystal display (LCD), for example.
  • the anti-reflection layer can be formed, for example, to a light reflection at a dem To avoid light concentrator facing away from the display element. Furthermore, the antireflection layer can be formed in order to correct a beam direction of the light. Furthermore, scattered light of the light emitted by the display element acting on the driver can be reduced in order not to distract the driver and additionally or alternatively not to dazzle him. Furthermore, the approach can be used to enable the front passenger to watch a film, for example, while driving.
  • the antireflection layer can consist of a structured surface or have such a structured surface, in particular a moth's eye structure.
  • the surface can also be nanostructured, for example, so that it is advantageously possible to prevent scattered light from passing in the direction of the driver of the vehicle.
  • a residual brightness of the display device can advantageously be reduced so that the driver is not distracted.
  • the moth eye structure can have structure sizes that are smaller than 410 nm and additionally or alternatively are smaller than a wavelength of the visible light spectrum of the light.
  • the moth-eye structure of the anti-reflection layer can reflect the scattered light in the direction of the light concentrator, so that it can be absorbed, for example.
  • the antireflection layer can be formed in order to obtain a continuous refractive index progression in the direction of a perpendicular of the display device.
  • the antireflection layer can also be implemented in multiple layers, for example, so that layers placed one on top of the other can advantageously continuously reflect partial beams of the light.
  • a luminance distribution can advantageously be improved by the continuous course of the refractive index.
  • the display element can have a polarizer, which can have an anti-glare coating or a hard lacquer coating on a surface facing away from the display element. Furthermore, an anti-reflection layer of the species of an interference filter or particularly advantageously a moth eye structure can be cohesively connected to the display element in order to improve the optical surface properties of such a polarizer.
  • the polarizer can be shaped, for example, to reduce residual brightness for the driver.
  • the display device can have a further antireflection layer, which can be arranged on the light exit surface of the light concentrator. Furthermore, the further antireflection layer can be materially bonded to the light exit surface. At a transition from the light concentrator to the further anti-reflection layer, only a small partial beam of the light can advantageously be reflected, so that the efficiency of the transmitted light is improved and, additionally or alternatively, a contribution to the generation of scattered light components is reduced and thus a residual brightness can be reduced.
  • the light guide can have a light guide arranged between the light concentrator and the display element for guiding light over a large area in the direction of the display element, in particular wherein the light guide can have at least one light-scattering structure on a side facing the light concentrator, in order to create a second, free view mode (public mode ) when this light guide is illuminated from the side by a light source.
  • this light guide is to be regarded as essentially functionless, since this Light can mainly transmit the light guide.
  • the light guide is advantageously designed in such a way that it can only reflect a small proportion of the incident light. As a result, the residual brightness of the display device can be further reduced.
  • the display device can have a light source for emitting the light, it being possible for the light source to be arranged on an edge region of the further light guide.
  • the light source can be formed, for example, as a light-emitting diode strand (Light-Emitting Diode LED), which is arranged on one side of the further light guide.
  • a further light source in the display device.
  • the light source can be designed as a background light source in order to be able to illuminate the display element from the inside.
  • a reflector can also be arranged on a side of the display device opposite the display element, it being possible for the reflector to be designed to reflect light radiating onto it in the direction of the light concentrator.
  • the reflector can be arranged adjacent to the further light guide.
  • the reflector can be formed, for example, as a flat reflector foil.
  • the display element can be formed as a liquid crystal display.
  • the liquid crystal display can also be referred to as a liquid crystal display (LCD).
  • the light concentrator can be formed as an optical stack.
  • the optical stack can have, for example, at least one lamellar film, at least one prismatic film and additionally or alternatively a diffuser, which can be arranged in layers one above the other.
  • a method for operating a display device is also presented in an aforementioned variant, the method including a step of Outputting light in the light concentrator includes on the light entry surface.
  • the method for the display device can be controlled or carried out as presented, for example, in a previously mentioned variant. Accordingly, the method can be carried out inside a vehicle.
  • This method can be implemented, for example, in software or hardware or in a mixed form of software and hardware, for example in a control unit.
  • the approach presented here also creates a control device that is designed to carry out, control or implement the step of a variant of the method presented here in a corresponding device.
  • the task on which the approach is based can also be solved quickly and efficiently by this embodiment variant of the approach in the form of a control device.
  • control device can have at least one computing unit for processing signals or data, at least one memory unit for storing signals or data, at least one interface to a sensor or an actuator for reading in sensor signals from the sensor or for outputting control signals to the actuator and/or or have at least one communication interface for reading in or outputting data that are embedded in a communication protocol.
  • the arithmetic unit can be, for example, a signal processor, a microcontroller or the like, with the memory unit being able to be a flash memory, an EEPROM or a magnetic memory unit.
  • the communication interface can be designed to read in or output data wirelessly and/or by wire, wherein a communication interface that can read in or output wire-bound data can, for example, read this data electrically or optically from a corresponding data transmission line or can output it to a corresponding data transmission line.
  • a control device can be understood to mean an electrical device that processes sensor signals and outputs control and/or data signals as a function thereof.
  • the control unit can have an interface that can be designed in terms of hardware and/or software.
  • the interfaces can be part of what is known as a system ASIC, for example, which contains a wide variety of functions of the control device. However, it is also possible for the interfaces to be separate integrated circuits or to consist at least partially of discrete components.
  • the interfaces can be software modules which are present, for example, on a microcontroller alongside other software modules.
  • a computer program product or computer program with program code which can be stored on a machine-readable carrier or storage medium such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and for carrying out, implementing and/or controlling the steps of the method according to one of the embodiments described above, is also advantageous used, especially when the program product or program is run on a computer or device.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a vehicle with a display device according to an exemplary embodiment
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a display device
  • 3 shows a schematic representation of a beam path at an interface between two media to explain the procedure in an approach presented here
  • 4 shows a schematic representation of a beam path at an interface between two media to explain the procedure in an approach presented here;
  • FIG. 5 shows a schematic representation for continuous refractive index matching using an antireflection layer to explain the procedure in an approach presented here;
  • FIG. 6 shows a diagram of a luminance curve with regard to viewing angle and residual brightness for a display device according to an embodiment
  • FIG. 7 is a diagrammatic representation of a reflectance with respect to a wavelength of light for a display device according to an embodiment
  • FIG. 8 shows a diagram representation of a degree of reflection with respect to an angle of incidence of the light for a display device according to an embodiment
  • FIG. 9 shows a flow chart of a method according to an embodiment for operating a display device.
  • vehicle 100 has a control unit 110 that is designed to implement a method for operating display device 105 to control and / or perform as described in one of the following figures.
  • control unit 110 has an output unit 115 which is designed to cause light to be output into a light concentrator of display device 105 via a light entry surface, for example using a light source 120 of display device 105 .
  • Display device 105 and/or a steering wheel 125 of vehicle 100 are arranged parallel to a main axis of extension 130 of vehicle 100 purely by way of example.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a display device 105.
  • the display device 105 is shown in a side view and is similar, for example, to the display device 105 described in FIG. 1.
  • the display device 105 has a layered structure. That is, the display device 105 has a plurality of layers, which are described below.
  • the display device 105 is implemented, for example, as a graphical user interface that is structured in layers.
  • display device 105 has a display element 200 for displaying at least one image and/or at least one symbol in the direction of a passenger.
  • the display element 200 is formed, for example, as a liquid display (LCD), in any case as a transmissive display technology.
  • the display device 105 has an antireflection layer 205 which is arranged between a light guide 210 and the display element 200 .
  • the antireflection layer 205 is formed in order to reduce a proportion of scattered light in the light 220 emitted by the display element 200 .
  • the light guide 210 is also arranged between the display element 200 and a light concentrator 215 and is designed to transmit the light 220 in the direction of the display element 200 with as little reflection as possible.
  • Exemplary embodiments of the display device 105 are also conceivable which do without this light guide and can therefore be suitable for providing a permanent, that is to say non-switchable, restricted viewing mode (privacy mode).
  • the display device 105 has the light concentrator 215, which in turn has a light entry surface 225 and one of the Light entry surface 225 has light exit surface 230 facing away.
  • the light concentrator 215 is designed to concentrate the light 220 in the direction of the light exit surface 230 or to absorb scattered light 235 .
  • the display device 105 has a further light guide 240 which is arranged adjacent to the light entry surface 225 of the light concentrator 215 .
  • the further light guide 240 is designed to guide the light 220 radiating onto it over a large area in the direction of the light concentrator 215 .
  • the further light guide 240 is arranged parallel to the light guide 210 according to this exemplary embodiment.
  • the display device 105 also has, for example, a light source 245 for emitting the light 220, which is arranged on an edge region 250 of the further light guide 240.
  • the light source 245 is thus formed as a background light source.
  • the latter On a side of the display device 105 opposite the display element 200 , the latter also has a reflector 255 which is designed to reflect the light 220 radiating towards it in the direction of the light concentrator 215 .
  • the reflector 255 described in more detail, is arranged adjacent to the further light guide 240 and is implemented, for example, as a reflector film.
  • the display device 105 additionally has a further anti-reflection layer 260, which is arranged on the light exit surface 230 of the light concentrator 215 and/or is connected to it.
  • the antireflection layer 205 and/or optionally the further antireflection layer 260 has a structured surface.
  • This structure is formed, for example, as a moth's eye structure, which has structure sizes that are smaller than 410 nm and/or smaller than a wavelength of the visible light spectrum of the light 220.
  • the anti-reflection layer 205 is formed to have a continuous refractive index of two media, such as in a Transition from air to the antireflection layer 205, in the direction of a normal of the display device 105 to obtain.
  • the light guide 210 optionally has a light-scattering structure 265 that is arranged on a side of the light guide 210 that faces the light concentrator 215 .
  • the light concentrator 215 is further optionally formed as an optical stack comprising, for example, a plurality of layers. These layers are implemented or can be implemented merely by way of example in the form of structured films and/or film coatings, such as a diffuser film, at least one prismatic film and at least one lamellar film.
  • the light concentrator 215 is formed in order to concentrate the light in the direction of the display element 200 .
  • the transmissive display element 200 is a liquid crystal display
  • the display element 200 has a polarizer on its side facing the light guide 210 , which has an anti-glare coating or a hard lacquer coating on a surface facing away from the display element 200 .
  • an exemplary course of a main ray HO of the light 220 through the display device 105 and an exemplary course of reflections of a maximum third order are shown.
  • the anti-reflection layer 205 is arranged as a moth-eye structure at least on an underside of the display element 200, which is also referred to as an image generator.
  • the further antireflection layer 260 for example with a moth's eye structure, is only optionally arranged on the light exit surface 230 of the light concentrator 215.
  • the moth's eye structure is not attached to the underside of the light guide 210, since this is provided underside with protruding or protruding optical, light-scattering structures 265, which are required for the desired light distribution. Attaching a moth's eye structure to the underside of the light guide 210 would change the reflection properties of the light guide 210 for light coupled in from the side from another light source that is not implemented according to this exemplary embodiment. In particular, an increase in the light losses due to undesired decoupling of light beams downwards in the z direction, ie in the direction of the further light guide 240, would have to be expected. The same applies to a surface of the light guide 210 facing the display element 200. Attaching a A moth-eye structure there would lead to a disruption of the required total reflection on the surface of the light guide 210 facing the display element 200 and to a changed behavior of the light guide 210 .
  • the moth eye structure is, for example, a nanostructured layer applied to a thin carrier substrate, for example a transparent plastic film.
  • the carrier substrate has, for example, an additional laminate or adhesive layer in order to create a material bond between the anti-reflection film and a surface to be anti-reflective by lamination.
  • the proposed arrangement reduces the residual brightness of the passenger display, for example in a privacy mode. The improvement is achieved through the causal relationships described below.
  • the proportion NO becomes one due to the further anti-reflection layer 260 applied there with a moth’s eye structure first reflected beam reduced. This leads to an improvement in efficiency and/or reduced performance since the reflected beam NO would be mainly absorbed by the components of the light concentrator 215 and thus does not contribute to meeting the brightness requirements.
  • the skin ray HO is refracted less and thus deflected less with respect to the vertical.
  • the main ray HO is thus deflected by the moth's eye structure in the direction of the preferred direction, ie the vertical.
  • a first-order ray NI of the light 220 is reflected, which again runs to the top, i.e. the light exit surface 230, of the light concentrator 215.
  • the majority of the ray NI is instead efficiently redirected by the moth's eye structure into the light concentrator 215 where it is mainly absorbed. This reduces the proportion of scattered light in the display device 105, so that the proportion of light beams that have an orientation deviating from the vertical and/or parallel to the direction is reduced. As a result, a residual brightness L(H_Fah, V) is reduced.
  • the main ray H0 strikes the underside of the display element 200.
  • this is shaped as the underside of the rear polarizer, for example. If no anti-reflective surface is arranged there, a first-order reflection N5 is generated at the boundary surface, which again runs towards the upper side of the non-anti-reflective light conductor 210 . A portion enters the light guide 210 on its surface and a second-order portion N6 is reflected and runs back to the underside of the display element 200 . There a third order reflection N7 is generated and so on.
  • This mechanism generates multiple reflections of higher orders and/or scattered light in the air gap between the light guide 210 and the display element 200, which increases the residual brightness L(H_Fah, V).
  • This mechanism is all the more serious, the more the underside of the display element 200 reflects or diffusely scatters incident light rays.
  • the underside of the display element 200 and/or the rear polarizer is even covered by a diffusely light-scattering anti-glare surface coated in order to suppress externally visually perceptible effects, such as interference phenomena, characterized by rainbow colors or color rings or unwanted periodic patterns caused by moiré interactions.
  • the polarizer has a smooth, reflective hard lacquer surface, which is also referred to as a hard coating.
  • the display device 205 can be implemented in a dashboard, for example, preferably on the passenger side.
  • a transmissive imaging device is used, which according to this exemplary embodiment is referred to as display element 200 and which is designed, for example, as a liquid crystal panel (LCD) with a polarizer attached on the back.
  • the polarizer has, for example, an anti-glare coating or a smooth hard lacquer coating (hard coating) on the back.
  • the antireflection layer 205 has, for example, the moth's eye structure, which is also referred to as a nanostructured surface.
  • the structure sizes are, for example, more than 410 nm and/or less than one wavelength of the visible light spectrum.
  • the display element 200 is also optionally illuminated by means of a flat background lighting, which is also referred to as a backlight.
  • the display device 205 also has the planar reflector 255, such as a reflector film, the lower, planar further Light guide 240, which as a light guide specifies the direction of the light 220, the upper, flat light guide 210 with light-scattering structures 265 attached on the underside and at least one, for example, as an LED strand with a number of individual, discrete light-emitting diodes, for example arranged at regular intervals in one direction formed light source 245, which is preferably arranged in parallel with respect to one of the two longitudinal sides of the further light guide 240.
  • the planar reflector 255 such as a reflector film
  • the lower, planar further Light guide 240 which as a light guide specifies the direction of the light 220
  • the upper, flat light guide 210 with light-scattering structures 265 attached on the underside and at least one, for example, as an LED strand with a number of individual, discrete light-emitting diodes, for example arranged at regular intervals in one
  • Light concentrator 215 is also part of display device 105 , which is arranged between the two light guides 210, 240 and designed to bundle diffuse light 220.
  • Light concentrator 215 has, for example, a diffuser film, at least one prismatic film, in particular a plurality of prismatic films, with a second prismatic film, for example, being arranged at an angle of at least 25° with respect to the longitudinal axis of the prisms, but preferably crossed at an angle of 90° with respect to the first prismatic film is.
  • the light concentrator 215 has at least one lamella film, such as a so-called light control film (LCF).
  • the light concentrator can also be other than those described, or additional optical components that are suitable for bundling or concentrating diffuse light provided by a light guide 240 as well as possible in the z-direction.
  • the display device 105 have the further anti-reflection layer 260, which is preferably arranged on the light exit surface 230 of the light concentrator 215 and in particular has a moth-eye structure which corresponds to the anti-reflection layer 205, for example.
  • the antireflection layer 205 this achieves a refractive index transition that is as continuous as possible between air and the surface to be antireflective with a linear progression of n(d) or another suitable continuous progression.
  • the components of the backlight are, for example, in a backlight housing, which is typically formed from sheet metal, or in a System carrier, which is formed for example from injection molded plastic, magnesium or aluminum, arranged.
  • all the illuminants are controlled independently of one another, so that, for example, a number of switching states can be implemented.
  • a first switching state for example, only one of the lamps is energized and light is thus coupled laterally into a light guide 240 and distributed over a large area.
  • the light beams are distributed homogeneously over the surface with the help of a diffuser, for example, resulting in a homogeneously illuminated, flat light source.
  • the light rays are then oriented in all directions. After further passage through, for example, crossed oriented prism films, the light rays are already highly concentrated with respect to the surface normal, ie parallel to the z-direction of the arrangement.
  • the light rays are concentrated even more by absorbing scattered light.
  • a light beam is produced in the direction of the normal to the surface with the scattered light component being suppressed as well as possible.
  • this light bundle first passes through the light conductor 210, which is inoperative in this switching state, and then through the display element 200, ideally unchanged in direction. Due to the concentrated light emission, the displayed image is only visible from the passenger's point of view if the passenger's gaze is as parallel as possible to the surface normal on the passenger's display. In reality, there is minimal residual brightness from the driver's perspective.
  • the refractive index n1 of a first medium corresponds to a surface to be antireflective, for example the surface of the display element 200
  • the refractive index n0 represents the refractive index of a further medium, for example air.
  • the antireflection layer 205 described in FIG. 2 which according to this exemplary embodiment has a plurality of layers 305, three layers 305 being merely an example.
  • the light 220 radiates through the layers 305 , a partial beam 310 of the light 220 being reflected at each individual layer 305 .
  • the antireflection layer 205 has three layers 305, so that three partial beams 310 and a total of three partial beams are reflected at the corresponding transitions between the layers 305.
  • the layers 305 are formed, for example, as a sequence of dielectric layers of the same or different thickness and the same or different refractive indices.
  • the sight stack described is designed in particular as an anti-reflection coating that works according to the interference principle, in that the reflected beams 310 cancel each other out due to destructive interference.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a beam path 400 at an interface between two media with the refractive indices n0 and n1 to explain the procedure in an approach presented here.
  • the refractive index n1 of a first medium corresponds to a surface to be antireflective, for example the surface of the display element 200
  • the refractive index n0 represents the refractive index of a further medium, for example air.
  • the anti-reflection layer 205 described in Fig. 2 is located between the media.
  • light 220 strikes the anti-reflection layer 205, so that a partial beam 310 of the light 220 is reflected at an entry surface 405 of the anti-reflection layer 205 and the remaining light 220 is reflected within the anti-reflection layer 205 is broken.
  • the light 220 is switched on by the refraction of light 410 a perpendicular 415 is approximated. This means that with respect to the perpendicular 415, an exit angle at an exit surface 420 of the light 220 is smaller than an entry angle at the entry surface 405 in the antireflection layer 205.
  • An antireflection layer 205 according to this application example is in contrast to the one described according to FIG Interference coating in particular around a moth eye structure as described above.
  • the degree of reflection of a moth's eye structure is generally smaller than the degree of reflection of anti-reflection layers 205, which work according to the interference principle and such as were described in FIG. 3, for example.
  • reflections of light rays are generally better suppressed using moth eye structures.
  • the better reflections are suppressed, the less scattered light is generated by the arrangement, which approximates the luminance curve, as described for example in FIG. 6, to the ideal case and consequently leads to a reduction in L(H_Fah, V).
  • an arrangement with any anti-reflective coating (AR) is always superior to a surface that is not anti-reflective.
  • the degree of reflection of a moth's eye structure is generally less dependent on a wavelength of the light 220 and therefore has a broader bandwidth compared to anti-reflection layers 205 that work according to the interference principle.
  • reflections from light rays of different wavelengths are thus better suppressed
  • moth-eye structures have an ideally neutral reflection color compared to AR coatings, ideally independent of both the wavelength and the angle of incidence, which means that the color impression of the display device as a passenger display is not changed or only minimally changed.
  • FIG. 5 shows a schematic representation for continuous refractive index matching using an antireflection layer 205 to explain the procedure in an approach presented here.
  • the anti-reflection layer 205 has a moth-eye structure, for example, and adjoins further media as medium n(d).
  • the media nO, nl represent, for example, air and the surface of a medium to be antireflective.
  • the preferred mode of operation of a moth's eye structure with continuous adaptation of the refractive indices of two media n0, n1 eliminates or at least greatly reduces losses in relation to the antireflection layer 205, in particular interference losses as a result of destructive interference.
  • the x-axis 505 of the diagram 500 represents the refractive index n and the y-axis 510 a visual thickness d.
  • a model for continuous refractive index matching by moth-eye structures is shown.
  • a nanostructure ie shape, size and material, linear or continuous curves of other shapes are possible for n(d).
  • FIG. 6 shows a diagram representation of a luminance profile 600 with regard to viewing angle and residual brightness for a display device according to an embodiment.
  • the luminance profile 600 is shown merely as an example for a display device as was shown in FIG. 2 .
  • the diagram has a luminance maximum L_max at a zero point on the y-axis 610, which corresponds to the viewing angle H of the front passenger.
  • a viewing angle H of the driver is arranged at a point H_Fah with the lowest possible luminance value.
  • the diagram has three different curves, with a first curve 615 representing an ideal luminance curve, ie a desired brightness curve.
  • a first curve 615 representing an ideal luminance curve, ie a desired brightness curve.
  • a second curve 620 represents a real luminance profile.
  • the light concentrator produces light rays that are not perfectly parallel to the z-direction and instead exit the light concentrator at a certain angle.
  • the presence of scattered light influences can be assumed.
  • reflections occur at all optical boundary surfaces of the display device, so that a large number of secondary beams of the first order are generated.
  • the reflected and thrown back components of the main beam in turn form new second-order reflected components and so on.
  • the intensity of the reflected component in relation to the ray passing through depends essentially on the angle of incidence of the main ray on the surface and on a degree of reflection R of the corresponding interface. In principle, reflections are minimized if the beam is as parallel as possible to the z-direction, i.e. perpendicularly, occurs on the surface and if the surface has the lowest possible degree of reflection. From this, two conditions can be derived in order to realize a structure that is as ideal as possible.
  • the light concentrator concentrates the light as precisely as possible with respect to the z direction.
  • the degrees of reflection of the optical interfaces are as low as possible.
  • the second condition can be met in particular by matching the refractive indices of two media as closely as possible, for example in at least one of FIGS. /(n0 + nl) ⁇ 2 tends to zero and represents the ideal case with an ideal luminance curve.
  • the display device generates a large number of reflections, for example because the surfaces reflect too much or because the light concentrator is not able to concentrate the rays sufficiently well, a high proportion of scattered light is generated. As a result, a residual brightness L(H_Fah, V) measured from the driver's viewing angle increases.
  • a third curve 625 further represents an improved luminance profile enabled using the display device as described in at least one of Figures 1-2.
  • the third curve 625 reaches the same luminance maximum L_max.
  • the third curve 625 flattens out less than the first curve 615, so that it takes longer to approach the x-axis 605 than with the first curve 615.
  • the third curve 620 flattens out more than the second curve 620, so that an improvement in the residual brightness L(H_Fah, V) affecting the driver is achieved.
  • the suppression of the image from the driver's viewing angle H in a privacy mode is made more difficult in reality by the presence of residual brightness.
  • residual brightness L(H_Fah, V) > 1 cd/m 2 and contrast values CR(H_Fah, V) >> 10:1 are realistic.
  • the approach presented reduces the residual brightness of the passenger display in privacy mode as much as possible.
  • L(H_Fah, V) is minimized according to FIG.
  • the residual brightness is reduced to such an extent that it falls below the perceptibility threshold of sensory perception, or the image content is at least darkened to such an extent that the displayed content can no longer be interpreted.
  • the diagram shows a course of the luminance L over a viewing angle H for the display device as a passenger display and residual brightness from the driver's viewing angle H_Fah for an ideal case, a real case and an improved case.
  • FIG. 7 shows a diagram representation of a reflectance with respect to a wavelength of the light for a display device according to an embodiment.
  • the x-axis 700 of the diagram 705 shown represents the wavelength of the light and the y-axis 710 represents the degree of reflection.
  • two curves that differ from one another are shown, which illustrate a relationship between the degree of reflection and wavelength.
  • a first curve 715 clarifies the relationship using an anti-reflection layer that is based on an interference principle, as was described in FIG. 3 only by way of example.
  • the second curve 720 relates to the relationship between reflectance and wavelength using an anti-reflective coating with a moth's eye structure. According to this exemplary embodiment, it can be seen that the second curve 720 is more constant with respect to the wavelength and runs below a first curve 715 in terms of absolute value, so that a residual brightness is reduced.
  • FIG. 8 shows a diagram representation of a reflectance with respect to an angle of incidence of the light for a display device according to an embodiment.
  • the x-axis 800 of the diagram 805 represented represents the angle of incidence of the light and the y-axis 810 represents the degree of reflection.
  • two curves that differ from one another are shown, which illustrate a relationship between the degree of reflection and the angle of incidence.
  • a first curve 815 clarifies the relationship using an antireflection layer that is based on an interference principle, as was described in FIG. 3 only by way of example.
  • the second curve 820 relates to the relationship between reflectance and angle of incidence using an anti-reflective coating with a moth's eye structure. According to this exemplary embodiment, it can be seen that the second curve 820 has a gentler rise than the first curve 815 and always runs below this curve 815 in terms of absolute value.
  • FIGS. 7 and 8 a basic relationship between the degree of reflection R and the wavelength or angle of incidence of the light beams on the optical interface is described for AR coatings based on the interference principle and for moth-eye structures.
  • the progression of the degree of reflection in relation to the wavelength of the light is generally smoother.
  • the degree of reflection R is generally lower in the case of moth-eye structures, both as a function of the wavelength and with regard to the angle of incidence.
  • the degree of reflection generally increases less sharply, even with increasing angles of incidence.
  • FIG. 9 shows a flow chart of a method 900 according to an embodiment for operating a display device.
  • Method 900 is carried out or controlled for a display device, for example, as was described in one of FIGS.
  • the method 900 comprises a step 905 of emitting light into the light concentrator via the light entry surface.
  • an embodiment includes an "and/or" link between a first feature and a second feature, this should be read in such a way that the Embodiment according to one embodiment has both the first feature and the second feature and according to a further embodiment either only the first feature or only the second feature.

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Abstract

Der hier vorgestellte Ansatz betrifft eine Anzeigeeinrichtung (105) für einen Beifahrer für ein Fahrzeug. Die Anzeigeeinrichtung (105) weist einen Lichtkonzentrator (215) mit einer Lichteintrittsfläche (225) und einer der Lichteintrittsfläche (225) abgewandten Lichtaustrittsfläche (230) auf, wobei der Lichtkonzentrator (215) ausgebildet ist, um Licht (220) in Richtung der Lichtaustrittsfläche (230) zu konzentrieren und/oder um gestreutes Licht (235) zu absorbieren. Weiterhin ein Anzeigeelement (200) zum Anzeigen mindestens eines Bildes und/oder mindestens eines Symbols und zumindest eine Antireflexionsschicht (205), die zwischen dem Lichtkonzentrator (215) und dem Anzeigeelement (200) an dem Anzeigeelement (200) angeordnet ist. Die Antireflexionsschicht (205) ist ausgebildet, um einen Anteil von Streulicht (235) des von dem Anzeigeelement (200) abgegebenen Lichts (200) zu reduzieren.

Description

ANZEIGEEINRICHTUNG FÜR EINEN BEIFAHRER EINES FAHRZEUG UND VERFAHREN ZUM BETREIBEN EINER ANZEIGEEINRICHTUNG
Stand der Technik
Der Ansatz geht von einer Anzeigeeinrichtung für einen Beifahrer für ein Fahrzeug und einem Verfahren zum Betreiben einer Anzeigeeinrichtung nach Gattung der unabhängigen Ansprüche aus. Gegenstand des vorliegenden Ansatzes ist auch ein Computerprogramm.
Heutige Fahrzeuge weisen in der Regel standardmäßig eine Vielzahl von Infotainmentsysteme auf, die für Fahrzeuginsassen, den Fahrer ausgenommen, beispielsweise zum Zeitvertreib bei Langstreckenfahrten vorgesehen sind. Die Fahrzeuginsassen und somit auch der Beifahrer erhält dadurch die Möglichkeit, beispielsweise Filme während der Fahrt zu schauen.
Die DE 10 2015 015 516 B4 beschreibt einen Bildschirm, der in mindestens zwei Betriebsarten für einen freien Sichtmodus und für einen eingeschränkten Sichtmodus betrieben werden kann.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz eine verbesserte Anzeigeeinrichtung für einen Beifahrer für ein Fahrzeug sowie ein verbessertes Verfahren zum Betreiben einer Anzeigeeinrichtung, weiterhin ein verbessertes Steuergerät, das dieses Verfahren verwendet, sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich. Der vorgestellte Ansatz beschreibt daher eine Möglichkeit einer Anzeigeeinrichtung, über die beispielsweise Filme abgespielt werden können ohne den Fahrer, beispielsweise während einer Fahrt, abzulenken. Dadurch wird vorteilhafterweise erreicht, dass sich der Fahrer auf die Fahrbahn konzentrieren kann. Des Weiteren wird ein Blenden des Fahrers vermieden, sodass auch dadurch eine Verkehrssicherheit gesteigert werden kann.
Es wird eine Anzeigeeinrichtung für einen Beifahrer für ein Fahrzeug vorgestellt, die einen Lichtkonzentrator mit einer Lichteintrittsfläche und einer der Lichteintrittsfläche abgewandten Lichtaustrittsfläche aufweist, wobei der Lichtkonzentrator ausgebildet ist, um Licht in Richtung der Lichtaustrittsfläche zu konzentrieren und zusätzlich oder optional um gestreutes Licht zu absorbieren. Weiterhin ein Anzeigeelement zum Anzeigen mindestens eines Bildes und zusätzlich oder alternativ mindestens eines Symbols sowie zumindest eine Antireflexionsschicht, die zwischen dem Lichtkonzentrator und dem Anzeigeelement an dem Anzeigeelement angeordnet ist. Die Antireflexionsschicht ist ausgebildet, um einen Anteil von Streulicht des von dem Anzeigeelement abgegebenen Lichts zu reduzieren.
Die Anzeigeeinrichtung kann beispielsweise als ein berührungsempfindliches Display realisiert sein, das in einem Blickfeld des Beifahrers angeordnet sein kann. Das Fahrzeug kann beispielsweise als ein Personenkraftwagen (PKW) ausgeformt sein. Vorteilhafterweise kann die Anzeigeeinrichtung derart ausgeformt sein, dass ein Ablenkungsrisiko für einen Fahrer des Fahrzeugs reduziert wird. Die Anzeigeeinrichtung kann beispielsweise als eine grafische Benutzeroberfläche realisiert sein, die beispielsweise armaturenbrettartig vor dem Beifahrer angeordnet sein kann. Der Lichtkonzentrator kann eine Mehrzahl von Schichten (beispielsweise in der Form eines optischen Stapels) aufweisen, durch die das Licht strahlen kann. Der Lichtkonzentrator kann dabei beispielsweise Streulicht absorbieren und nur solches Licht passieren lassen, dessen Einfallswinkel bezüglich der Lichteintrittsfläche und zusätzlich oder alternativ einer Lichtaustrittsfläche des Lichtkonzentrators beispielsweise zwischen 80° und 100° betragen kann. Das Anzeigeelement kann beispielsweise als eine Flüssigkristallanzeige (LCD) realisiert sein. Die Antireflexionsschicht kann beispielsweise ausgebildet sein, um eine Lichtreflexion an einer dem Lichtkonzentrator abgewandten Seite des Anzeigeelements zu vermeiden. Weiterhin kann die Antireflexionsschicht ausgebildet sein, um eine Strahlrichtung des Lichtes zu korrigieren. Weiterhin kann dabei auf den Fahrer wirkendes Streulicht des von dem Anzeigeelement abgegebenen Lichts reduziert werden, um den Fahrer nicht abzulenken und zusätzlich oder alternativ um ihn nicht zu blenden. Weiterhin kann durch den Ansatz erreicht werden, dass der Beifahrer während einer Fahrt beispielsweise einen Film ansehen kann.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Antireflexionsschicht aus einer strukturierten Oberfläche bestehen oder eine solche strukturierte Oberfläche aufweisen, insbesondere eine Mottenaugenstruktur. Die Oberfläche kann beispielsweise auch nanostrukturiert sein, sodass vorteilhafterweise ein Passieren von Streulicht in Richtung des Fahrers des Fahrzeugs verhindert werden kann. Vorteilhafterweise kann eine Resthelligkeit der Anzeigeeinrichtung reduziert werden, sodass der Fahrer nicht abgelenkt wird.
Weiterhin kann die Mottenaugenstruktur Strukturgrößen aufweisen, die kleiner sind als 410nm und zusätzlich oder alternativ kleiner sind als eine Wellenlänge des sichtbaren Lichtspektrums des Lichts. Vorteilhafterweise kann die Mottenaugenstruktur der Antireflexionsschicht das Streulicht in Richtung des Lichtkonzentrators reflektieren, sodass es beispielsweise absorbiert werden kann.
Die Antireflexionsschicht kann ausgebildet sein, um einen kontinuierlichen Brechungsindexverlauf in Richtung einer Senkrechten der Anzeigeeinrichtung zu erhalten. Die Antireflexionsschicht kann beispielsweise auch mehrschichtig realisiert sein, sodass übereinander gelagerte Schichten vorteilhafterweise Teilstrahlen des Lichts kontinuierlich reflektieren können. Vorteilhafterweise kann durch den kontinuierlichen Brechungsindexverlauf eine Luminanzverteilung verbessert werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Anzeigeelement einen Polarisator aufweisen, der an einer dem Anzeigeelement abgewandten Fläche eine Anti- Glare-Beschichtung oder eine Hartlackbeschichtung aufweisen kann. Weiterhin kann eine Antireflexionsschicht nach Gattung eines Interferenzfilters oder insbesondere vorteilhafterweise einer Mottenausgenstruktur mit dem Anzeigeelement stoffschlüssig verbunden sein um die optischen Oberflächeneigenschaften eines solchen Polarisators zu verbessern. Der Polarisator kann beispielsweise ausgeformt sein, um eine Resthelligkeit für den Fahrer zu reduzieren.
Die Anzeigeeinrichtung kann eine weitere Antireflexionsschicht aufweisen, die an der Lichtaustrittsfläche des Lichtkonzentrators angeordnet sein kann. Weiterhin kann die weitere Antireflexionsschicht mit der Lichtaustrittsfläche stoffschlüssig verbunden sein. Bei einem Übergang von dem Lichtkonzentrator zu der weiteren Antireflexionsschicht kann vorteilhafterweise nur ein betragsmäßig geringer Teilstrahl des Lichts reflektiert werden, sodass eine Effizienz des durchgehenden Lichts verbessert und zusätzlich oder alternativ ein Beitrag zur Erzeugung von Streulichtanteilen vermindert und somit eine Resthelligkeit reduziert werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform kann einen zwischen dem Lichtkonzentrator und dem Anzeigeelement angeordneten Lichtleiter zum flächigen Leiten von Licht in Richtung des Anzeigeelements aufweisen, insbesondere wobei der Lichtleiter an einer dem Lichtkonzentrator zugewandten Seite zumindest eine lichtstreuende Struktur aufweisen kann, um einen zweiten, freien Sichtmodus (Public Mode) zu erzeugen, wenn dieser Lichtleiter seitlich mittels einer Lichtquelle beleuchtet wird. Für Licht, das die Lichtaustrittsfläche des Lichtkonzentrators verlässt, auf den Lichtleiter zuläuft und beispielsweise in einem vorbestimmten Einstrahlwinkelbereich auf den Lichtleiter einfällt, der beispielhaft um 10° von einer Senkrechten bezüglich der Anzeigeeinrichtung abweichen kann, ist dieser Lichtleiter als im Wesentlichen funktionslos anzusehen, da dieses Licht den Lichtleiter hauptsächlich transmittieren kann. Vorteilhafterweise ist der Lichtleiter so ausgebildet, dass er nur einen geringen Anteil des einfallenden Lichts reflektieren kann. Dadurch kann die Resthelligkeit der Anzeigeeinrichtung weiterhin reduziert werden.
Ferner kann die Anzeigeeinrichtung einen weiteren Lichtleiter aufweisen, der benachbart zu der Lichteintrittsfläche des Lichtkonzentrators angeordnet sein kann, wobei der weitere Lichtleiter ausgebildet sein kann, um auf ihn einstrahlendes Licht flächig in Richtung des Lichtkonzentrators zu leiten. Vorteilhafterweise kann der weitere Lichtleiter parallel zu dem Lichtleiter angeordnet sein.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Anzeigeeinrichtung eine Lichtquelle zum Ausgeben des Lichtes aufweisen, wobei die Lichtquelle an einem Randbereich des weiteren Lichtleiters angeordnet sein kann. Die Lichtquelle kann beispielsweise als ein Leuchtdiodenstrang (Light- Emitting Diode LED) ausgeformt sein, der an einer Seite des weiteren Lichtleiters angeordnet ist. Alternativ ist es auch denkbar, eine weitere Lichtquelle in der Anzeigeeinrichtung zu integrieren. Vorteilhafterweise kann die Lichtquelle als eine Hintergrundlichtquelle ausgeformt sein, um das Anzeigeelement von innen heraus beleuchten zu können.
Ein Reflektor kann weiterhin an einer dem Anzeigeelement gegenüberliegenden Seite der Anzeigeeinrichtung angeordnet sein, wobei der Reflektor ausgebildet sein kann, um auf ihn strahlendes Licht in Richtung des Lichtkonzentrators zu reflektieren. Der Reflektor kann dabei benachbart zu dem weiteren Lichtleiter angeordnet sein. Der Reflektor kann beispielsweise als eine flächige Reflektorfolie ausgeformt sein.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Anzeigeelement als eine Flüssigkristallanzeige ausgeformt sein. Die Flüssigkristallanzeige kann auch als Liquid Crystal Display (LCD) bezeichnet werden.
Weiterhin kann der Lichtkonzentrator als ein optischer Stapel ausgeformt sein. Der optische Stapel kann beispielsweise mindestens einen Lamellenfilm, mindestens eine Prismenfolie und zusätzlich oder alternativ einen Diffusor aufweisen, die schichtartig übereinander angeordnet sein können. Hierdurch lassen sich vorteilhafterweise gewünschte optische Eigenschaften auf engem Raum in einem Element realisieren.
Es wird ferner ein Verfahren zum Betreiben einer Anzeigeeinrichtung in einer zuvor genannten Variante vorgestellt, wobei das Verfahren einen Schritt des Ausgebens von Licht in den Lichtkonzentrator über die Lichteintrittsfläche umfasst.
Vorteilhafterweise kann das Verfahren für die Anzeigeeinrichtung angesteuert oder durchgeführt werden, wie sie beispielsweise in einer zuvor genannten Variante vorgestellt wurde. Entsprechend kann das Verfahren innerhalb eines Fahrzeugs durchgeführt werden.
Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.
Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner ein Steuergerät, das ausgebildet ist, um den Schritt einer Variante des hier vorgestellten Verfahrens in einer entsprechenden Einrichtung durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante des Ansatzes in Form eines Steuergeräts kann die dem Ansatz zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
Hierzu kann das Steuergerät zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EEPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann. Unter einem Steuergerät kann vorliegend 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.
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.
Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Anzeigeeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Anzeigeeinrichtung;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Strahlenverlaufs an einer Grenzfläche zweier Medien zur Erläuterung der Vorgehensweise in einem hier vorgestellten Ansatz; Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Strahlenverlaufs an einer Grenzfläche zweier Medien zur Erläuterung der Vorgehensweise in einem hier vorgestellten Ansatz;
Fig. 5 eine schematische Darstellung für eine kontinuierliche Brechungsindexanpassung unter Verwendung einer Antireflexionsschicht zur Erläuterung der Vorgehensweise in einem hier vorgestellten Ansatz;
Fig. 6 eine Diagrammdarstellung eines Luminanzverlaufs hinsichtlich Blickwinkel und Resthelligkeit für eine Anzeigeeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 7 eine Diagrammdarstellung eines Reflexionsgrades hinsichtlich einer Wellenlänge des Lichts für eine Anzeigeeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 8 eine Diagrammdarstellung eines Reflexionsgrades hinsichtlich eines Einfallswinkels des Lichts für eine Anzeigeeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
Fig. 9 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Betreiben einer Anzeigeeinrichtung.
In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele des vorliegenden Ansatzes werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100 mit einer Anzeigeeinrichtung 105 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Fahrzeug 100 ist beispielsweise als ein zweispuriges Fahrzeug 100 realisiert, zusätzlich zu einem Fahrer auch Raum für einen Beifahrer aufweist. Weiterhin weist das Fahrzeug 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein Steuergerät 110 auf, das ausgebildet ist, um ein Verfahren zum Betreiben der Anzeigeeinrichtung 105 anzusteuern und/oder durchzuführen, wie es in einer der nachfolgenden Figuren beschrieben ist. Dazu weist das Steuergerät 110 eine Ausgabeeinheit 115 auf, die ausgebildet ist, um beispielsweise unter Verwendung einer Lichtquelle 120 der Anzeigeeinrichtung 105 ein Ausgeben von Licht in einen Lichtkonzentrator der Anzeigeeinrichtung 105 über eine Lichteintrittsfläche zu bewirken. Lediglich beispielhaft ist die Anzeigeeinrichtung 105 und/oder ein Lenkrad 125 des Fahrzeugs 100 parallel zu einer Haupterstreckungsachse 130 des Fahrzeugs 100 angeordnet.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Anzeigeeinrichtung 105. Die Anzeigeeinrichtung 105 ist dabei in einer Seitendarstellung gezeigt und ähnelt beispielsweise der in Fig. 1 beschriebenen Anzeigeeinrichtung 105. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist ersichtlich, dass die Anzeigeeinrichtung 105 einen Schichtaufbau aufweist. Das bedeutet, dass die Anzeigeeinrichtung 105 eine Mehrzahl von Schichten aufweist, die nachfolgend beschrieben sind.
Die Anzeigeeinrichtung 105 ist beispielsweise als grafische Benutzeroberfläche realisiert, die schichtartig aufgebaut ist. Die Anzeigeeinrichtung 105 weist dazu ein Anzeigeelement 200 zum Anzeigen mindestens eines Bildes und/oder mindestens eines Symbols in Richtung eines Beifahrers auf. Das Anzeigeelement 200 ist beispielsweise als eine Flüssigkeitsanzeige (LCD), jedenfalls als eine transmissive Anzeigetechnologie, ausgeformt. Weiterhin weist die Anzeigeeinrichtung 105 eine Antireflexionsschicht 205 auf, die zwischen einem Lichtleiter 210 und dem Anzeigeelement 200 angeordnet ist. Die Antireflexionsschicht 205 ist ausgebildet, um einen Anteil von Streulicht des von dem Anzeigeelement 200 abgegebenen Lichts 220 zu reduzieren. Der Lichtleiter 210 ist weiterhin zwischen dem Anzeigeelement 200 und einem Lichtkonzentrator 215 angeordnet und ist ausgebildet, um das Licht 220 möglichst reflexionsarm in Richtung des Anzeigeelements 200 zu transmittieren. Es sind auch Ausführungsbeispiele der Anzeigevorrichtung 105 denkbar, die auf diesen Lichtleiter verzichten und somit für die Bereitstellung eines dauerhaften, also nicht umschaltbaren eingeschränkten Sichtmodus (Privacy Mode) geeignet sein können. Zusätzlich weist die Anzeigeeinrichtung 105 den Lichtkonzentrator 215 auf, der wiederum eine Lichteintrittsfläche 225 und eine der Lichteintrittsfläche 225 abgewandte Lichtaustrittsfläche 230 aufweist. Der Lichtkonzentrator 215 ist dabei ausgebildet, um das Licht 220 in Richtung der Lichtaustrittsfläche 230 zu konzentrieren oder um gestreutes Licht 235 zu absorbieren. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die Anzeigeeinrichtung 105 einen weiteren Lichtleiter 240 auf, der benachbart zu der Lichteintrittsfläche 225 des Lichtkonzentrators 215 angeordnet ist. Der weitere Lichtleiter 240 ist ausgebildet, um das auf ihn einstrahlende Licht 220 flächig in Richtung des Lichtkonzentrators 215 zu leiten. Weiterhin ist der weitere Lichtleiter 240 gemäß diesem Ausführungsbeispiel parallel zu dem Lichtleiter 210 angeordnet.
Die Anzeigeeinrichtung 105 weist außerdem beispielsweise eine Lichtquelle 245 zum Ausgeben des Lichtes 220 auf, die an einem Randbereich 250 des weiteren Lichtleiters 240 angeordnet ist. Die Lichtquelle 245 ist demnach als eine Hintergrundlichtquelle ausgeformt. An einer dem Anzeigeelement 200 gegenüberliegenden Seite der Anzeigeeinrichtung 105 weist diese ferner einen Reflektor 255 auf, der ausgebildet ist, um das auf ihn strahlende Licht 220 in Richtung des Lichtkonzentrators 215 zu reflektieren. Der Reflektor 255 ist dabei genauer beschrieben benachbart zu dem weiteren Lichtleiter 240 angeordnet und beispielsweise als eine Reflektorfolie realisiert. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die Anzeigeeinrichtung 105 zusätzlich eine weitere Antireflexionsschicht 260 auf, die an der Lichtaustrittsfläche 230 des Lichtkonzentrators 215 angeordnet und/oder mit ihr verbunden ist.
Die Antireflexionsschicht 205 und/oder optional die weitere Antireflexionsschicht 260 weist eine strukturierte Oberfläche aus. Diese Struktur ist beispielsweise als Mottenaugenstruktur ausgeformt, die Strukturgrößen aufweist, die kleiner sind als 410nm und/oder kleiner sind als eine Wellenlänge des sichtbaren Lichtspektrums des Lichts 220. Weiterhin ist die Antireflexionsschicht 205 ausgebildet, um einen kontinuierlichen Brechungsindex zweier Medien, wie beispielsweise bei einem Übergang von Luft zu der Antireflexschicht 205, in Richtung einer Senkrechten der Anzeigeeinrichtung 105 zu erhalten.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist der Lichtleiter 210 optional eine lichtstreuende Struktur 265 auf, die an einer dem Lichtkonzentrator 215 zugewandten Seite des Lichtleiters 210 angeordnet ist. Der Lichtkonzentrator 215 ist weiterhin optional als ein optischer Stapel ausgeformt, der beispielsweise eine Mehrzahl von Schichten aufweist. Diese Schichten sind lediglich beispielhaft in Form von strukturierten Folien und/oder Folienbeschichtungen realisiert oder realisierbar, wie beispielsweise einer Diffusorfolie, mindestens einer Prismenfolie sowie mindestens einer Lamellenfolie. Der Lichtkonzentrator 215 ist dabei ausgeformt, um das Licht in Richtung des Anzeigeelements 200 zu bündeln. Handelt es sich bei dem transmissiven Anzeigeelement 200 um eine Flüssigkristallanzeige, weist das Anzeigeelement 200 auf seiner dem Lichtleiter 210 zugewandten Seite einen Polarisator auf, der an einer dem Anzeigeelement 200 abgewandten Fläche eine Anti-Glare-Beschichtung oder eine Hartlackbeschichtung aufweist.
Anders ausgedrückt ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel lediglich ein exemplarischer Strahlengang des Lichts 220 dargestellt. Richtungen und Winkel der Strahlen und der reflektierten Anteile sind daher nur angedeutet.
Es ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein beispielhafter Verlauf eines Hauptstrahls HO des Lichts 220 durch die Anzeigeeinrichtung 105 sowie ein exemplarischer Verlauf von Reflexionen maximal dritter Ordnung dargestellt. Dabei ist die Antireflexionsschicht 205 als Mottenaugenstruktur mindestens an einer Unterseite des auch als Bildgeber bezeichneten Anzeigeelements 200 angeordnet. Die weitere Antireflexionsschicht 260, beispielsweise mit einer Mottenaugenstruktur, ist lediglich optional an der Lichtaustrittsfläche 230 des Lichtkonzentrators 215 angeordnet. Ein Anbringen der Mottenaugenstruktur auf der Unterseite des Lichtleiters 210 erfolgt in der Regel nicht, da dieser unterseitig durch herausstehende oder hineinragende optische, lichtstreuende Strukturen 265 versehen ist, die für die gewünschte Lichtverteilung benötigt werden. Das Anbringen einer Mottenaugenstruktur auf der Unterseite des Lichtleiters 210 würde die Reflexionseigenschaften des Lichtleiters 210 für seitlich eingekoppeltes Licht aus einer weiteren, gemäß diesem Ausführungsbeispiel nicht realisierten Lichtquelle verändern. Es wäre insbesondere mit einer Erhöhung der Lichtverluste durch unerwünschte Auskopplung von Lichtstrahlen nach unten in z- Richtung, das bedeutet in Richtung des weiteren Lichtleiters 240, zu rechnen. Ebenso verhält es sich mit einer dem Anzeigeelement 200 zugewandten Oberfläche des Lichtleiters 210. Das Anbringen einer Mottenaugenstruktur dort würde zu einer Störung der erforderlichen Totalreflexion an der dem Anzeigeelement 200 zugewandten Oberfläche des Lichtleiters 210 und dazu zu einem veränderten Verhalten des Lichtleiters 210 führen.
Bei der Mottenaugenstruktur handelt es sich beispielsweise um eine auf einem dünnen Trägersubstrat, beispielsweise einer transparenten Kunststofffolie, aufgebrachten, nanostrukturierten Schicht. Das Trägersubstrat weist beispielsweise eine zusätzliche Laminat- oder Klebeschicht auf, um eine stoffschlüssige Verbindung zwischen der Antireflexfolie und einer zu entspiegelnden Oberfläche durch Laminieren herzustellen. Durch die vorgeschlagene Anordnung wird die Resthelligkeit des Beifahrerdisplays in beispielsweise einem Privacy Modus reduziert. Die Verbesserung erfolgt durch die nachfolgend beschriebenen Wirkzusammenhänge.
Verlässt der bezüglich der Senkrechten, also der z-Richtung der Anordnung, nicht ideal orientierte Hauptstrahl HO den Lichtkonzentrator 215 an einer Grenzfläche zu einem Luftspalt, das bedeutet an der Lichtaustrittsfläche 230, wird durch die dort angebrachte weitere Antireflexionsschicht 260 mit Mottenaugenstruktur der Anteil NO eines ersten reflektierten Strahls reduziert. Dies führt zu einer Verbesserung der Effizienz und/oder zu einer verminderten Leistung, da der zurückgeworfene Strahl NO hauptsächlich durch die Komponenten des Lichtkonzentrators 215 absorbiert würde und damit nicht zur Erfüllung der Helligkeitsanforderungen beiträgt. Weiterhin wird der Hautstrahl HO bei einem Übergang zwischen dem Lichtkonzentrator 215, der gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein optisch dichteres Medium repräsentiert, und Luftspalt, der ein optisch dünneres Medium repräsentiert, weniger stark gebrochen und somit weniger bezüglich der Senkrechten abgelenkt. Der Hauptstrahl HO wird durch die Mottenaugenstruktur also in Richtung der bevorzugten Richtung, also der Senkrechten, abgelenkt.
Trifft der Hauptstrahl HO auf die Unterseite des Lichtleiters 210, das bedeutet die Fläche mit der lichtstreuenden Struktur 265, so wird ein Strahl erster Ordnung NI des Lichts 220 reflektiert, der wieder auf die Oberseite, das bedeutet die Lichtaustrittsfläche 230, des Lichtkonzentrators 215 zuläuft. An dessen Grenzfläche wird aufgrund des verminderten Reflexionsgrades nur ein möglichst kleiner Anteil als Strahl N2 zweiter Ordnung reflektiert. Der Hauptanteil des Strahls NI wird durch die Mottenaugenstruktur stattdessen effizient in den Lichtkonzentrator 215 zurückgeleitet, wo er hauptsächlich absorbiert wird. Dies vermindert den Anteil an Streulicht in der Anzeigeeinrichtung 105, sodass der Anteil an Lichtstrahlen vermindert wird, die eine Orientierung abweichend von der Senkrechten und/oder bezüglich parallel der z- ichtung aufweisen. In der Folge wird eine Resthelligkeit L(H_Fah, V) reduziert.
Ebenso verhält es sich gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit dem reflektierten Anteil N3 an der Oberseite des Lichtleiters 210, der auf die Oberfläche des Lichtkonzentrators 215 zuläuft. An dessen Grenzfläche wird aufgrund des verminderten Reflexionsgrades nur ein möglichst kleiner Anteil als Strahl N4 zweiter Ordnung reflektiert. Der Hauptanteil des Strahls N3 wird durch die Mottenaugenstruktur effizient in den Lichtkonzentrator 215 geleitet, wo er hauptsächlich absorbiert wird. Dies vermindert den Anteil an Streulicht in der Anordnung. Somit wird der Anteil an Lichtstrahlen vermindert, die eine Orientierung abweichend von der Senkrechten, bzw. bezüglich parallel der z- Richtung aufweisen. In der Folge wird die Resthelligkeit L(H_Fah, V) reduziert.
Nach Durchlaufen des Lichtleiters 210 trifft der Hauptstrahl HO auf die Unterseite des Anzeigeelements 200. Im Allgemeinen ist diese beispielsweise als Unterseite des rückseitigen Polarisators ausgeformt. Ist dort keine entspiegelte Oberfläche angeordnet, wird an der Grenzfläche eine Reflexion erster Ordnung N5 erzeugt, die wieder auf die Oberseite des nicht entspiegelten Lichteiters 210 zuläuft. An dessen Oberfläche tritt ein Anteil in den Lichteiter 210 ein und ein Anteil N6 zweiter Ordnung wird reflektiert und läuft wieder auf die Unterseite des Anzeigeelements 200 zu. Dort wird eine Reflexion dritter Ordnung N7 erzeugt und so weiter. Durch diesen Mechanismus werden vielfache Reflexionen höherer Ordnungen und/oder Streulicht im Luftspalt zwischen dem Lichtleiter 210 und dem Anzeigeelement 200 erzeugt, was die Resthelligkeit L(H_Fah, V) erhöht. Dieser Mechanismus ist umso schwerwiegender, je stärker die Unterseite des Anzeigeelements 200 reflektiert oder auftreffende Lichtstrahlen diffus streut. In der Regel ist die Unterseite des Anzeigeelements 200 und/oder des rückseitigen Polarisators sogar durch eine diffus lichtstreuende Anti-Glare-Oberfläche beschichtet, um von außen visuell wahrnehmbare Effekte, wie beispielweise Interferenzerscheinungen, gekennzeichnet durch Regenbogenfarben oder Farbringe oder ungewollte periodische Muster durch Moire-Wechselwirkungen zu unterdrücken. Alternativ weist der Polarisator eine glatte, reflektierende Hartlackoberfläche auf, die auch als Hardcoating bezeichnet wird. Diese Oberflächen erhöhen den Anteil diffuser Lichtstreuung und/oder von Reflexionen und tragen somit zu einer erhöhten Resthelligkeit L(H_Fah, V) bei. Beispielsweise minimiert die Anbringung der Mottenaugenstruktur auf der Unterseite des Anzeigeelements 200 diese Reflexionen. Erstens wird der Anteil reflektierter Strahlen N5 bereits in erster Ordnung aufgrund des verringerten Reflexionsgrades reduziert. In der Folge werden auch die Streulichtanteile höher Ordnungen vermindert. Weiterhin wird der schräg auf das Anzeigeelement 200 eintreffende Hauptstrahl HO durch den kontinuierlichen Verlauf des Brechungsindex der Mottenaugenstruktur in Richtung der Senkrenten und/oder parallel zur z- Richtung der Anordnung gekrümmt. Dies verbessert die Luminanzverteilung über Blickwinkel und vermindert die Resthelligkeit L(H_Fah, V).
Die Anzeigeeinrichtung 205 ist beispielsweise in einem Dashboard realisierbar, bevorzugt auf der Beifahrerseite. Dazu wird beispielsweise ein transmissiver Bildgeber verwendet, der gemäß diesem Ausführungsbeispiel als Anzeigeelement 200 bezeichnet ist und das beispielsweise als ein Flüssigkristall- Panel (LCD) mit rückseitig angebrachtem Polarisator ausgeformt ist. Der Polarisator weist beispielsweise rückseitig eine Antiglare-Beschichtung oder eine glatte Hartlackbeschichtung (Hardcoating) auf. Die Antireflexionsschicht 205 weist beispielsweise die Mottenaugenstruktur auf, die auch als nanostrukturierte Oberfläche bezeichnet wird. Die Strukturgrößen betragen beispielsweise mehr als 410 nm und/oder weniger als eine Wellenlänge des sichtbaren Lichtspektrums. Dadurch wird beispielsweise ein möglichst kontinuierlicher Brechungsindexübergang zwischen Luft und der zu entspiegelnden Oberfläche mit einem linearen Verlauf von n(d) oder einem anderen geeigneten stetigen Verlauf erreicht. Das Anzeigeelement 200 wird weiterhin optional mittels einer flächigen Hintergrundbeleuchtung beleuchtet, die auch als Backlight bezeichnet wird. Dazu weist die Anzeigeeinrichtung 205 ebenfalls den flächigen Reflektor 255, wie beispielsweise eine Reflektorfolie, den unteren, flächigen weiteren Lichtleiter 240, der als Light Guide die Richtung den Lichts 220 vorgibt, den oberen, flächigen Lichtleiter 210 mit unterseitig angebrachten lichtstreuenden Strukturen 265 und mindestens eine beispielsweise als LED-Strang mit einer Anzahl an einzelnen diskreten, beispielsweise in einer Richtung mit regelmäßigem Abstand angeordneten Leuchtdioden ausgeformten Lichtquelle 245 auf, die bevorzugt bezüglich einer der beiden Längsseiten des weiteren Lichtleiters 240 parallel angeordnet ist. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel ist es denkbar, weitere Lichtquellen in die Anzeigeeinrichtung 105 zu integrieren, insbesondere zur Beleuchtung des Lichtleiters 210 zur Herstellung eines erweiterten Sichtmodus (Public Mode) in einem weiteren Schaltzustand der Anzeigeeinrichtung 105. Auch Teil der Anzeigeeinrichtung 105 ist weiterhin der Lichtkonzentrator 215, der zwischen den beiden Lichtleitern 210, 240 angeordnet und ausgebildet ist, um diffuses Licht 220 zu bündeln. Der Lichtkonzentrator 215 weist beispielsweise eine Diffusorfolie, mindestens eine Prismenfolie, insbesondere mehrere Prismenfolien auf, wobei beispielsweise eine zweite Prismenfolie in einem Winkel von mindestens 25° bezogen auf die Längsachse der Prismen, bevorzugt jedoch gekreuzt in einem Winkel von 90° bezüglich der ersten Prismenfolie angeordnet ist. Weiterhin weist der Lichtkonzentrator 215 mindestens eine Lamellenfolie, wie beispielsweise einen so genannten Light Control Film (LCF) auf. Bei dem Lichtkonzentrator kann es sich grundsätzlich aber auch um andere als die beschriebenen, oder um zusätzliche optische Komponenten handeln, die geeignet sind, um diffuses Licht, das ein Lichtleiter 240 bereitstellt, möglichst gut in z-Richtung zu bündeln beziehungsweise zu konzentrieren.
Lediglich optional weist die Anzeigeeinrichtung 105 die weitere Antireflexionsschicht 260 auf, die bevorzugt an der Lichtaustrittsfläche 230 des Lichtkonzentrators 215 angeordnet ist und insbesondere eine Mottenaugenstruktur aufweist, die beispielsweise der Antireflexionsschicht 205 entspricht. Wie auch bei der Antireflexionsschicht 205 wird dadurch ein möglichst kontinuierlicher Brechungsindexübergang zwischen Luft und der zu entspiegelnden Oberfläche mit einem linearen Verlauf von n(d) oder einem anderen geeigneten stetigen Verlauf erreicht. Weiterhin sind die Komponenten der Hintergrundbeleuchtung beispielsweise in einem Backlightgehäuse, das typischerweise aus einem Metallblech ausgeformt ist, oder in einem Systemträger, das beispielsweise aus spritzgegossenem Kunststoff, Magnesium oder Aluminium ausgeformt ist, angeordnet.
Im Allgemeinen werden bei einer Ausführung mit mehr als der einen Lichtquelle 245 alle Leuchtmittel unabhängig voneinander angesteuert, sodass beispielsweise mehrere Schaltzustände durchführbar sind. In einem ersten Schaltzustand wird beispielsweise ausschließlich eine der Leuchtmittel bestromt und somit wird Licht seitlich in einen Lichtleiter 240 eingekoppelt und flächig verteilt. Die Lichtstrahlen werden beispielsweise mithilfe eines Diffusors homogen in der Fläche verteilt, sodass sich eine homogen ausgeleuchtete, flächige Lichtquelle ergibt. Die Lichtstrahlen sind dann in sämtliche Richtungen orientiert. Nach weiterem Passieren von beispielsweise gekreuzt orientierten Prismenfolien sind die Lichtstrahlen bereits bezüglich der Flächennormalen, das bedeutet parallel zur z- Richtung der Anordnung, stark konzentriert. Mithilfe eines Lamellenfilms werden die Lichtstrahlen nochmals stärker konzentriert, indem Streulicht absorbiert wird. Es ergibt sich im Idealfall ein Lichtbündel in Richtung der Flächennormalen mit möglichst gut unterdrücktem Streulichtanteil. Dieses Lichtbündel passiert im Folgenden zunächst den in diesem Schaltzustand funktionslosen Lichteiter 210 und weiter das Anzeigeelement 200 idealerweise unverändert in der Richtung. Durch die konzentrierte Lichtemission ist das angezeigte Bild nur aus dem Sichtwinkel des Beifahrers sichtbar, wenn der Beifahrer aus einen Blick möglichst parallel zur Flächennormalen auf das Beifahrerdisplay hat. In der Realität besteht aus dem Fahrerblickwinkel eine minimale Resthelligkeit. Wird in einem zweiten Schaltzustand ausschließlich das gemäß diesem Ausführungsbeispiel nicht vorhandene zweite Leuchtmittel bestromt, würde Licht in den Lichtleiter 210 eingekoppelt werden. Ein Teil der Lichtstrahlen tritt dabei auf der Unterseite des Lichtleiters 210 wieder aus und diese werden zu einem Großteil durch den darunterliegenden Lichtkonzentrator 215 absorbiert. Der Hauptteil der eingekoppelten Lichtstrahlen wird jedoch durch die lichtstreuenden Strukturen flächig verteilt und verlässt den Lichtleiter 210 in diffuser Orientierung auf der Oberseite in einem weiten Abstrahlbereich. Diese Strahlen durchlaufen daraufhin das Anzeigeelement 200. Aufgrund der diffusen Lichtstreuung wäre das angezeigte Bild in einem solchen Ausführungsbeispiel in einem weiten Blickwinkel, und somit sowohl für Beifahrer als auch für den Fahrer, sichtbar. Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Strahlenverlaufs 300 an einer Grenzfläche zweier Medien mit den Brechungsindizes nO und nl zur Erläuterung der Vorgehensweise in einem hier vorgestellten Ansatz. Der Brechungsindex nl eines ersten Mediums entspricht gemäß diesem Ausführungsbeispiel einer zu entspiegelnden Oberfläche, beispielsweise der Oberfläche des Anzeigeelements 200 und der Brechungsindex nO repräsentiert den Brechungsindex eines weiteren Mediums, beispielsweise Luft. Zwischen den Medien befindet sich die in Fig. 2 beschriebene Antireflexionsschicht 205, die gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Mehrzahl von Lagen 305, lediglich beispielhaft von drei Lagen 305, aufweist. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel durchstrahlt das Licht 220 die Lagen 305, wobei an jeder einzelnen der Lagen 305 jeweils ein Teilstrahl 310 des Lichts 220 reflektiert wird. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die Antireflexionsschicht 205 drei Lagen 305 auf, sodass drei an den entsprechenden Übergängen zwischen den Lagen 305 jeweils ein Teilstrahl 310 und insgesamt drei Teilstrahlen reflektiert werden. Die Lagen 305 sind beispielsweise als eine Abfolge dielektrischer Schichten gleicher oder unterschiedlicher Dicke sowie gleichen oder unterschiedlichen Brechungsindizes ausgebildet. Der beschriebene Sichtstapel ist insbesondere als eine Antireflexionsbeschichtung ausgebildet, die nach dem Interferenzprinzip arbeitet, indem sich die reflektierten Strahlen 310 aufgrund destruktiver Interferenz gegenseitig auslöschen.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Strahlenverlaufs 400 an einer Grenzfläche zweier Medien mit den Brechungsindizes nO und nl zur Erläuterung der Vorgehensweise in einem hier vorgestellten Ansatz. Der Brechungsindex nl eines ersten Mediums entspricht gemäß diesem Ausführungsbeispiel einer zu entspiegelnden Oberfläche, beispielsweise der Oberfläche des Anzeigeelements 200 und der Brechungsindex nO repräsentiert den Brechungsindex eines weiteren Mediums beispielsweise Luft. Zwischen den Medien befindet sich die in Fig. 2 beschriebene Antireflexionsschicht 205. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel trifft Licht 220 auf die Antireflexionsschicht 205, sodass ein Teilstrahl 310 des Lichts 220 an einer Eintrittsfläche 405 der Antireflexionsschicht 205 reflektiert wird und das restliche Licht 220 innerhalb der Antireflexionsschicht 205 gebrochen wird. Durch die Lichtbrechung 410 wird das Licht 220 dabei an eine Senkrechte 415 angenähert. Das bedeutet, dass bezüglich der Senkrechten 415 ein Austrittswinkel an einer Austrittsfläche 420 des Lichts 220 kleiner ist als ein Eintrittswinkel an der Eintrittsfläche 405 in die Antireflexionsschicht 205. Bei einer Antireflexionsschicht 205 gemäß diesem Anwendungsbeispiel handelt es sich im Gegensatz zur einer gemäß Fig. 3 beschriebenen Interferenzbeschichtung insbesondere um eine wie voranstehend beschriebene Mottenaugenstruktur.
Der Reflexionsgrad einer Mottenaugenstruktur ist im Allgemeinen kleiner als der Reflexionsgrad von Antireflexionsschichten 205, die nach dem Interferenzprinzip arbeiten und wie sie beispielsweise in Fig. 3 beschrieben wurden. Reflexionen von Lichtstrahlen werden im Allgemeinen somit unter Verwendung von Mottenaugenstrukturen besser unterdrückt. Je besser Reflexionen unterdrückt werden, umso weniger Streulicht wird durch die Anordnung erzeugt, was den Luminanzverlauf, wie er beispielsweise in Fig. 6 beschrieben ist, dem Idealfall annähert und in der Folge zu einer Absenkung von L(H_Fah, V) führt. Selbstredend ist eine Anordnung mit einer beliebigen Antireflexbeschichtung (AR) gegenüber einer nicht entspiegelten Oberfläche immer überlegen. Weiterhin ist der Reflexionsgrad einer Mottenaugenstruktur im Allgemeinen weniger abhängig von einer Wellenlänge des Lichts 220 und daher breitbandiger verglichen mit Antireflexionsschichten 205, die nach dem Interferenzprinzip arbeiten. Einerseits werden Reflexionen von Lichtstrahlen unterschiedlicher Wellenlänge somit besser unterdrückt, andererseits besitzen Mottenaugenstrukturen gegenüber AR-Beschichtungen damit eine idealerweise neutrale, sowohl von der Wellenlänge als auch vom Einfallswinkel im Idealfall unabhängige Reflexionsfarbe, wodurch der Farbeindruck der Anzeigeeinrichtung als Beifahrerdisplay nicht oder nur minimal verändert wird.
Lichtstrahlen, die in einem Winkel schräg zur Mottenaugenstruktur auftreffen, werden durch die kontinuierliche Brechungsindexanpassung bezüglich der z- Richtung der Anzeigeeinrichtung gekrümmt, sodass schräge Lichtstrahlen in bevorzugter Weise gerichtet werden. Dies verbessert einerseits einen angestrebten, möglichst senkrechten Durchgang der Hauptstrahlen durch die Anzeigeeinrichtung und verbessert damit den Verlauf der Helligkeit über Blickwinkel, indem der Luminanzverlauf dem Idealfall angenähert wird, wie es beispielsweise in Fig. 6 beschrieben und dargestellt ist und was in der Folge zu einer Absenkung von L(H_Fah, V) führt. Andererseits verbessert dies eine Absorption von erzeugtem Streulicht bzw. reflektierten Anteilen von Lichtstrahlen höherer Ordnungen, sodass diese innerhalb der Anzeigeeinrichtung besser absorbiert werden und das Anzeigeelement somit im Idealfall gar nicht passieren. In der Folge wirkt sich dieses absorbierte Streulicht nicht auf einen Kurvenverlauf L(H, V) aus, wie er beispielsweise in Fig. 6 beschrieben ist.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung für eine kontinuierliche Brechungsindexanpassung unter Verwendung einer Antireflexionsschicht 205 zur Erläuterung der Vorgehensweise in einem hier vorgestellten Ansatz. Die Antireflexionsschicht 205 weist beispielsweise eine Mottenaugenstruktur auf und grenzt als Medium n(d) an weitere Medien an. Die Medien nO, nl repräsentieren beispielsweise Luft und die Oberfläche eines zu entspiegelnden Mediums. Durch die bevorzugte Arbeitsweise einer Mottenaugenstruktur mit kontinuierlicher Anpassung der Brechungsindizes zweier Medien nO, nl werden gegenüber der Antireflexionsschicht 205 Verluste, insbesondere Interferenzverluste in Folge destruktiver Interferenz ausgeschlossen oder mindestens stark vermindert. In der Folge werden Lichtverluste bei einem Durchgang durch die Anordnung vermindert, was einen positiven Beitrag zur Reduzierung der Leistungsaufnahme der Anordnung liefert, was gemäß diesem Ausführungsbeispiel anhand eines Diagramms 500 dargestellt ist. Die x-Achse 505 des Diagramms 500 repräsentiert dazu den Brechungsindex n und die y-Achse 510 eine Sichtdicke d.
In anderen Worten ausgedrückt ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein Modell für eine kontinuierliche Brechungsindexanpassung durch Mottenaugenstrukturen dargestellt. Dabei sind in Abhängigkeit einer Nanostruktur, das bedeutet Form, Größe und Material, für n(d) lineare oder stetige Verläufe anderer Form möglich.
Fig. 6 zeigt eine Diagrammdarstellung eines Luminanzverlaufs 600 hinsichtlich Blickwinkel und Resthelligkeit für eine Anzeigeeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Luminanzverlauf 600 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel lediglich beispielhaft für eine Anzeigeeinrichtung dargestellt, wie sie in Fig. 2 dargestellt wurde. Eine x-Achse 605 des dargestellten Diagramms repräsentiert dabei einen horizontalen Blickwinkel H und eine y- Achse 610 repräsentiert die Luminanz in cd/m2 bei einem konstanten vertikalen Blickwinkel V, beispielsweise V = 0°. Das Diagramm weist in einem Nullpunkt der y-Achse 610, der dem Blickwinkel H des Beifahrers entspricht ein Luminanzmaximum L_max auf. Das bedeutet, dass der Beifahrer das darzustellende Bild und/oder Symbol uneingeschränkt sieht, während der Fahrer des Fahrzeugs nicht durch die Anzeigeeinrichtung beeinflusst wird. Ein Blickwinkel H des Fahrers ist dabei gemäß diesem Ausführungsbeispiel in einem Punkt H_Fah mit einem möglichst geringen Luminanzwert angeordnet.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist das Diagramm drei unterschiedliche Kurven auf, wobei eine erste Kurve 615 einen idealen Luminanzverlauf, das bedeutet einen gewünschten Helligkeitsverlauf, repräsentiert. Das bedeutet, dass die erste Kurve 615 ausgehend von dem Luminanzmaximum L_max zunächst steil und anschließend flach abfällt, bis der Luminanzwert aus einem Blickwinkel H_Fah den Wert annähernd 0 erreicht. Um dies zu erreichen bedeutet das, dass das Licht perfekt parallel zu einer z-Richtung ausgerichtet sein und die Anzeigeeinrichtung ohne Richtungsänderung und ohne Vorhandensein von Streulichteinflüssen passieren würde.
Eine zweite Kurve 620 repräsentiert einen realen Luminanzverlauf. In einem solchen Realfall erzeugt der Lichtkonzentrator Lichtstrahlen, die nicht perfekt parallel zur z-Richtung ausgerichtet sind und die den Lichtkonzentrator stattdessen in einem gewissen Winkel verlassen. Zudem ist in diesem Fall vom Vorhandensein von Streulichteinflüssen auszugehen.
Bei einem weiteren Passieren durch den Aufbau treten an allen optischen Grenzflächen der Anzeigeeinrichtung Reflexionen auf, sodass eine Vielzahl an Nebenstrahlen erster Ordnung, erzeugt werden. Die reflektierten und zurückgeworfenen Anteile des Hauptstrahls bilden ihrerseits wieder neue reflektierte Anteile zweiter Ordnung und so weiter. Die Intensität der reflektierten Komponente im Verhältnis zum durchgehenden Strahl hängt dabei im Wesentlichen vom Einfallswinkel des Hauptstrahls auf die Oberfläche, sowie von einem Reflexionsgrad R der entsprechenden Grenzfläche ab. Grundsätzlich werden Reflexionen minimiert, wenn der Strahl möglichst parallel zur z-Richtung, also senkrecht, auf die Oberfläche auftritt und wenn die Oberfläche einen möglichst geringen Reflexionsgrad besitzt. Daraus lassen sich zwei Bedingungen ableiten, um einen möglichst idealen Aufbau zu realisieren. Zum einen ist es vorteilhaft, wenn der Lichtkonzentrator das Licht möglichst exakt bezüglich der z- Richtung konzentriert. Zum anderen ist es vorteilhaft, wenn die Reflexionsgrade der optischen Grenzflächen so gering wie möglich sind. Die zweite Bedingung lässt sich insbesondere erfüllen, indem die Brechungsindizes zweier Medien, wie sie beispielsweise in mindestens einer der Figuren 3 bis 5, möglichst angepasst sind, also nl ~ nO, denn dann geht der Wert des Reflexionsgrades R = {(n0 - nl)/(n0 + nl)}2 gegen Null und repräsentiert den Idealfall mit idealem Luminanzverlauf. Erzeugt die Anzeigeeinrichtung allerdings eine Vielzahl von Reflexionen, weil beispielsweise die Oberflächen zu stark reflektieren oder weil der Lichtkonzentrator die Strahlen nicht hinreichend gut zu konzentrieren vermag, so wird ein hoher Anteil an Streulicht erzeugt. In der Folge nimmt eine aus dem Fahrerblickwinkel gemessene Resthelligkeit L(H_Fah, V) zu.
Eine dritte Kurve 625 repräsentiert weiterhin einen verbesserten Luminanzverlauf, der unter Verwendung der Anzeigeeinrichtung ermöglicht wird, wie sie in mindestens einer der Figuren 1 bis 2 beschrieben wurde. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel erreicht die dritte Kurve 625 dasselbe Luminanzmaximum L_max. Je weiter sich der Blickwinkel H von dem Luminanzmaximum L_max entfernt, desto mehr flacht auch die dritte Kurve 625 ab. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel flacht die dritte Kurve 625 jedoch weniger ab als die erste Kurve 615, sodass eine Annäherung an die x-Achse 605 länger dauert als bei der ersten Kurve 615. Weiterhin flacht die dritte Kurve 620 stärker ab als die zweite Kurve 620, sodass eine Verbesserung der auf den Fahrer wirkenden Resthelligkeit L(H_Fah, V) erreicht wird.
In anderen Worten wird die Unterdrückung des Bildes aus dem Blickwinkel H des Fahrers in einem Privacy Modus, das bedeutet, dass das Bild nur für den Beifahrer sichtbar ist, in der Realität durch das Vorhandensein einer Resthelligkeit erschwert. Insbesondere bei dunklen Umgebungsbedingungen, beispielsweise bei Nachtfahrten, werden selbst sehr geringe Helligkeiten, beispielsweise eine Luminanz von 1 cd/m2, durch den menschlichen Sehsinn noch wahrgenommen und Bildinhalte sind bei gleichzeitigem Vorhandensein eines hinreichend großen Bildkontrastes interpretierbar. Tatsächlich sind dabei Resthelligkeiten L(H_Fah, V) > 1 cd/m2 und Kontrastwerte CR(H_Fah, V) >> 10:1 realistisch. Vor diesem Hintergrund wird durch den vorgestellten Ansatz die Resthelligkeit des Beifahrerdisplays im Privacy Mode so gut wie möglich reduziert. In anderen Worten wird L(H_Fah, V) gemäß Fig. 6 minimiert. Im Idealfall wird die Resthelligkeit soweit reduziert, dass die Wahrnehmbarkeitsschwelle der Sinneswahrnehmung unterschritten wird, bzw. der Bildinhalt zumindest soweit abgedunkelt wird, dass der angezeigte Inhalt nicht mehr interpretierbar ist.
Anders ausgedrückt und zusammengefasst wird durch das Diagramm ein Verlauf der Luminanz L über einen Blickwinkel H für die Anzeigeeinrichtung als Beifahrerdisplay und Resthelligkeiten aus dem Fahrerblickwinkel H_Fah für einen Idealfall, einen Realfall und einen verbesserten Fall dargestellt.
Fig. 7 zeigt eine Diagrammdarstellung eines Reflexionsgrades hinsichtlich einer Wellenlänge des Lichts für eine Anzeigeeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die x-Achse 700 des dargestellten Diagramms 705 repräsentiert dabei die Wellenlänge des Lichts und die y-Achse 710 repräsentiert den Reflexionsgrad. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind zwei sich voneinander unterscheidende Kurven dargestellt, die einen Zusammenhang zwischen dem Reflexionsgrad und Wellenlänge verdeutlichen. Anhand einer ersten Kurve 715 ist dabei der Zusammenhang unter Verwendung einer Antireflexionsschicht verdeutlicht, die auf einem Interferenzprinzip beruht, wie es lediglich beispielhaft in Fig. 3 beschrieben wurde. Die zweite Kurve 720 bezieht sich auf den Zusammenhang zwischen Reflexionsgrad und Wellenlänge unter Verwendung einer Antireflexionsschicht mit einer Mottenaugenstruktur. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird ersichtlich, dass die zweite Kurve 720 konstanter bezüglich der Wellenlänge und betragsmäßig unterhalb einer ersten Kurve 715 verläuft, sodass eine Resthelligkeit reduziert wird.
Fig. 8 zeigt eine Diagrammdarstellung eines Reflexionsgrades hinsichtlich einem Einfallswinkel des Lichts für eine Anzeigeeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die x-Achse 800 des dargestellten Diagramms 805 repräsentiert dabei den Einfallwinkel des Lichts und die y-Achse 810 repräsentiert den Reflexionsgrad. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind zwei sich voneinander unterscheidende Kurven dargestellt, die einen Zusammenhang zwischen dem Reflexionsgrad und Einfallswinkel verdeutlichen. Anhand einer ersten Kurve 815 ist dabei der Zusammenhang unter Verwendung einer Antireflexionsschicht verdeutlicht, die auf einem Interferenzprinzip beruht, wie es lediglich beispielhaft in Fig. 3 beschrieben wurde. Die zweite Kurve 820 bezieht sich auf den Zusammenhang zwischen Reflexionsgrad und Einfallswinkel unter Verwendung einer Antireflexionsschicht mit einer Mottenaugenstruktur. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird ersichtlich, dass die zweite Kurve 820 einen seichteren Anstieg aufweist als die erste Kurve 815 und betragsmäßig immer unterhalb dieser Kurve 815 verläuft.
In den Figuren 7 und 8 wird ein prinzipieller Zusammenhang zwischen Reflexionsgrad R und Wellenlänge bzw. Einfallswinkel der Lichtstrahlen auf die optische Grenzfläche bei AR-Beschichtungen basierend auf dem Interferenzprinzip und bei Mottenaugenstrukturen beschrieben. Der Verlauf des Reflexionsgrades bezüglich der Wellenlänge des Lichts verläuft dabei im Allgemeinen glatter. Weiterhin ist der Reflexionsgrad R im Allgemeinen sowohl in Abhängigkeit der Wellenlänge, als auch bezüglich des Einfallswinkels im Betrag bei Mottenaugenstrukturen geringer. Bei Mottenaugenstrukturen steigt zudem der Reflexionsgrad selbst bei größer werdenden Einfallswinkeln im Allgemeinen weniger stark an.
Fig. 9 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 900 gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Betreiben einer Anzeigeeinrichtung. Das Verfahren 900 wird beispielsweise für eine Anzeigeeinrichtung durchgeführt oder angesteuert, wie sie in einer der Figuren 1 bis 2 beschrieben wurde. Das Verfahren 900 umfasst dazu einen Schritt 905 des Ausgebens von Licht in den Lichtkonzentrator über die Lichteintrittsfläche.
Die hier vorgestellten Verfahrensschritte können wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.

Claims

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Ansprüche
1. Anzeigeeinrichtung (105) für einen Beifahrer für ein Fahrzeug (100), wobei die Anzeigeeinrichtung (105) die folgenden Merkmale aufweist: einen Lichtkonzentrator (215) mit einer Lichteintrittsfläche (225) und einer der Lichteintrittsfläche (225) abgewandten Lichtaustrittsfläche (230), wobei der Lichtkonzentrator (215) ausgebildet ist, um Licht (220) in Richtung der Lichtaustrittsfläche (230) zu konzentrieren und/oder um gestreutes Licht (235) zu absorbieren; ein Anzeigeelement (200) zum Anzeigen mindestens eines Bildes und/oder mindestens eines Symbols; und zumindest eine Antireflexionsschicht (205), die zwischen dem Lichtkonzentrator (215) und dem Anzeigeelement (200) an dem Anzeigeelement (200) angeordnet ist, wobei die Antireflexionsschicht (205) ausgebildet ist, um einen Anteil von Streulicht (235) des von dem Anzeigeelement (200) abgegebenen Lichts (200) zu reduzieren.
2. Anzeigeeinrichtung (105) gemäß Anspruch 1, wobei die Antireflexionsschicht (205) eine strukturierte Oberfläche aufweist, insbesondere eine Mottenaugenstruktur.
3. Anzeigeeinrichtung (105) gemäß Anspruch 2, wobei die Mottenaugenstruktur Strukturgrößen aufweist, die kleiner sind als 410nm und/oder kleiner sind als eine Wellenlänge des sichtbaren Lichtspektrums des Lichts (220).
4. Anzeigeeinrichtung (105) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Antireflexionsschicht (205) ausgebildet ist, um einen kontinuierlichen Brechungsindexverlauf zweier Medien (nO, nl) in Richtung einer Senkrechten (415) der Anzeigeeinrichtung (105) zu erhalten. Anzeigeeinrichtung (105) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Anzeigeelement (200) einen Polarisator aufweist, der an einer dem Anzeigeelement (200) abgewandten Fläche eine Anti- Glare-Beschichtung oder eine Hartlackbeschichtung aufweist. Anzeigeeinrichtung (105) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einer weiteren Antireflexionsschicht (260), die an der Lichtaustrittsfläche (230) des Lichtkonzentrators (215) angeordnet ist. Anzeigeeinrichtung (105) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem zwischen dem Lichtkonzentrator (215) und dem Anzeigeelement (200) angeordneten Lichtleiter (210) zum flächigen Leiten von Licht (220) in Richtung des Anzeigeelements (200), insbesondere wobei der Lichtleiter (210) an einer dem Lichtkonzentrator (215) zugewandten Seite zumindest eine lichtstreuende Struktur (265) aufweist. Anzeigeeinrichtung (105) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem weiteren Lichtleiter (240), der benachbart zu der Lichteintrittsfläche (225) des Lichtkonzentrators (215) angeordnet ist, wobei der weitere Lichtleiter (240) ausgebildet ist, um auf ihn einstrahlendes Licht (220) flächig in Richtung des Lichtkonzentrators (215) zu leiten. Anzeigeeinrichtung (105) gemäß Anspruch 8, mit einer Lichtquelle (245) zum Ausgeben des Lichtes (220), wobei die Lichtquelle (245) an einem Randbereich (250) des weiteren Lichtleiters (240) angeordnet ist. Anzeigeeinrichtung (105) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Reflektor (255), der an einer dem Anzeigeelement (200) gegenüberliegenden Seite der Anzeigeeinrichtung (105) angeordnet ist, wobei der Reflektor (255) ausgebildet ist, um auf ihn strahlendes Licht (220) in Richtung des Lichtkonzentrators (215) zu reflektieren. 11. Anzeigeeinrichtung (105) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Lichtkonzentrator (215) als ein optischer Stapel ausgeformt ist.
12. Verfahren (900) zum Betreiben einer Anzeigeeinrichtung (105) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Verfahren (900) den folgenden Schritt umfasst:
Ausgeben (905) von Licht (220) in den Lichtkonzentrator (215) über die Lichteintrittsfläche (225).
13. Steuergerät (110), das eingerichtet ist, um den Schritt (905) des Verfahrens (900) gemäß Anspruch 12 in einer entsprechenden Einheit (115) auszuführen und/oder anzusteuern.
14. Computerprogramm, das dazu eingerichtet ist, den Schritt (905) des Verfahrens (900) gemäß Anspruch 12 auszuführen und/oder anzusteuern.
15. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 14 gespeichert ist.
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