WO2020043791A1 - Head-up display system - Google Patents

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WO2020043791A1
WO2020043791A1 PCT/EP2019/072998 EP2019072998W WO2020043791A1 WO 2020043791 A1 WO2020043791 A1 WO 2020043791A1 EP 2019072998 W EP2019072998 W EP 2019072998W WO 2020043791 A1 WO2020043791 A1 WO 2020043791A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
liquid crystal
crystal layer
layer
pane
composite pane
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/072998
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English (en)
French (fr)
Inventor
Francisco Javier VEREDAS RAMIREZ
Martin HAINFELLNER
Original Assignee
Shadevision GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shadevision GmbH filed Critical Shadevision GmbH
Publication of WO2020043791A1 publication Critical patent/WO2020043791A1/de

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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60J—WINDOWS, WINDSCREENS, NON-FIXED ROOFS, DOORS, OR SIMILAR DEVICES FOR VEHICLES; REMOVABLE EXTERNAL PROTECTIVE COVERINGS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES
    • B60J3/00—Antiglare equipment associated with windows or windscreens; Sun visors for vehicles
    • B60J3/04—Antiglare equipment associated with windows or windscreens; Sun visors for vehicles adjustable in transparency
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/0118—Head-up displays characterised by optical features comprising devices for improving the contrast of the display / brillance control visibility

Definitions

  • the present invention relates to a head-up display and a head-up display system.
  • Head-up displays known from the prior art were originally used in aircraft and are now also being used in the automotive industry. Head-up displays show information (e.g. warning signs) in the windows of a vehicle (e.g. in the windshield). Two types of information can be displayed: information that is simultaneously overlaid with the external real scene and independent information that is not related to the external scene.
  • a typical head-up display consists of three parts: a computer, an image source and components such as a mirror to project the image into the window.
  • the computer processes the information received from the sensor and prepares it for display.
  • the processed information used by the computer mostly comes from various sensors, e.g. B. tachometers.
  • the imaging illumination source is an optical device that facilitates information display by the computer. Additional mirrors are usually also provided to project the information into the windows.
  • An imaging illumination source is described, for example, in US 4973139.
  • the contrast ratio can be increased with powerful projectors. Nevertheless, undesirable inhomogeneities (too dark or too light) often appear in the information projection.
  • laminated glasses such as those used in automotive windshields, double the projected image.
  • the double image problem can be alleviated by special films in the window, but it causes additional costs and a reduction in light transmission.
  • Another problem is that due to the window curvature of the windshield and the light intensity of the projector, the projection area is severely limited to the window pane in the car.
  • a head-up display system for a vehicle can include an image generation device, an imaging optics and a composite pane.
  • an image generated in the image generation device can be projected onto a projection area of the composite pane via the imaging optics.
  • the composite pane can comprise a first and a second pane, as well as a liquid crystal layer and at least one connection layer for connecting the first and second panes at a distance from one another.
  • the liquid crystal layer (LC layer) can be arranged between the first and the second wafer.
  • the liquid crystal layer can also be applied to a surface of a first or second pane.
  • the transparency of the composite pane for example in the projection area, can be changeable by controlling the liquid crystal layer via electrodes. This configuration makes it possible to darken the projection area of the composite pane, so that the quality of the displayed image information of the flead-up display system can be improved.
  • the liquid crystal layer By arranging the liquid crystal layer between the first and second panes, it can be achieved that the information to be displayed is only reflected by one pane (glass layer), so that the phenomenon of ghosting can be avoided.
  • the composite pane is a windshield of a vehicle.
  • the light rays of the imaging device can be directed via the imaging optics (for example, mirrors) directly onto the windshield to display the projection image of the head-up display. Additional panes between the windshield and the imaging optics are therefore not required, since the vehicle's windshield is irradiated directly.
  • the composite pane is advantageously designed as a safety pane.
  • the composite pane can be designed as a black-out panel which comprises a large number of individual black-out pixels.
  • the individual pixels can be arranged in a matrix form, so that a matrix of n rows and m columns is created.
  • the darkened panel can also comprise a plurality of liquid crystal layers, so that each pixel can be darkened separately by applying a voltage.
  • the transparency of the darkened panel (blackout windshield) can be continuously varied, e.g. B. by varying the applied voltage.
  • the pixels can also advantageously be designed with different colors.
  • the head-up display system can have a projection area which can be variably darkened. Depending on the brightness or the incidence of light into the vehicle or the light sources within the vehicle, the projection area can preferably be darkened. A light sensor can be provided for this.
  • the head-up display system can also include an optical sensor that is set up to detect the brightness outside the vehicle and / or inside the vehicle.
  • the projection area can be adjusted according to the signal of the optical sensor via a control device in order to control the darkening of the projection area.
  • the projection area can be darkened so that an optimal display of the projection image of the head-up display system is guaranteed.
  • the projection area can be brightened, so that in turn an optimal display quality of the projection image can be guaranteed.
  • a camera can also be advantageously provided which can record the position of the eyes of the vehicle driver.
  • an optical sensor can be provided, which determines the position of the vehicle driver, in particular to detect the face or eyes of the vehicle driver, in order to thereby adapt the representation of the projection image according to the current position of the vehicle driver.
  • the image generation device can be designed in such a way that light beams are emitted, which are directed via the imaging optics (mirrors) onto the projection area of the composite pane and from only one of the both discs are reflected.
  • the imaging optics mirrors
  • a first mode (operating mode) can be provided, which corresponds to a transparency mode, so that the windshield is almost completely transparent, by appropriate control of the liquid crystal layer.
  • a control of the liquid crystal layer is made possible in a second mode, so that darkening (completely or partially) in the projection area can be achieved.
  • This mode can also be called shadow mode.
  • the extension of the projection area or the darkened area in the projection area can advantageously be adapted to the projection image to be displayed. Dynamic control of the liquid crystal layer is thus possible, with only individual partial areas or pixels of the projection area being switched dark, namely only those pixels or partial areas for which light rays of the image-forming device strike the windshield.
  • the liquid crystal layer can therefore be controlled such that only the circle is also shown darkened in the projection area.
  • the control of the pixels in the projection area can thus be controlled synchronously with the shape of the projection image or with the pixels of the projection image.
  • This highly dynamic control process ensures an optimal display of the projection image on the windshield, and the darkened area of the windshield can be reduced to a minimum.
  • a control device is also advantageously provided for the continuous adjustment of the transparency of the composite pane.
  • the size of the projection area can furthermore advantageously be adjustable. This can be achieved in particular by using partial areas of the liquid crystal layer, so that only the partial areas that fall within the desired projection area are controlled, depending on the projection image to be displayed, which is generated in the image generation device.
  • the liquid crystal layer can be present on the entire surface of the composite pane.
  • the liquid crystal layer can advantageously be subdivided into subregions which are smaller than 1 mm * 1 mm and are provided over the entire windshield or front window of the vehicle. This enables the projection area to be shifted.
  • the projection area can in particular be arranged in the area of the vehicle driver. Further advantageously, however, the projection area can also be arranged in the center of the vehicle window in order to also enable information to be passed on to vehicle passengers.
  • the projection area can advantageously be darkened by driving the liquid crystal layer.
  • the transmission is advantageously reduced to 10-20%.
  • the composite pane can also have two projection regions spaced apart from one another, each of which comprises its own liquid crystal layer. These spaced projection areas can preferably be controlled independently of one another.
  • the liquid crystal layer can furthermore advantageously be divided into pixels for individual darkening in accordance with desired shapes.
  • a method for controlling a flead-up display system as described above is also advantageously proposed.
  • the method can comprise the following steps: driving the liquid crystal layer to reduce the transparency of the
  • Pane composite element in the projection area or in partial areas of the projection area Representing projected information in the projection area by irradiating the projection area with light from the imaging device.
  • a composite pane for a head-up display system can have a first and a second pane, a liquid crystal layer and at least one connecting layer.
  • the transparency of the composite pane can be changed by controlling the liquid crystal layer via electrodes.
  • This advantageous composite pane makes it possible, by using the liquid crystal layer, to provide a pane for a vehicle which can be darkened by activation via electrodes, so that the glare effect for the driver can be reduced or avoided accordingly and ghosting of the HUD can be avoided.
  • the liquid crystal layer can be provided on the inside of the composite pane and thus can be attached to an outer surface of the first or second pane.
  • the liquid crystal layer can be integrated or preferably laminated between the first and second wafers.
  • the composite pane can be designed as safety glass for use as a vehicle pane.
  • a safety glass is to be understood in particular as a pane structure that fulfills the requirement according to ECE regulations R43: Addendum 42, Revision 3, August 2009, 2012.
  • the switching times are preferably ⁇ 1 second and more preferably ⁇ 0.5 seconds. These short switching times make it possible to very quickly switch the composite pane from a state of maximum light transmission to a state of reduced light transmission.
  • the liquid crystal layer can advantageously be controlled in such a way that the switching times are infinitely variable in speed.
  • the liquid crystal layer is therefore advantageously designed such that the switching speed is infinitely adjustable.
  • the device and the method for avoiding or reducing the glare effect according to DE 10 2011 084 730 Al can be used to control the composite pane.
  • the disclosure content of the document DE 10 2011 084 730 A1 is included in full in the present application.
  • the composite pane can be designed as safety glass for use as a vehicle pane.
  • the first pane particularly preferably has a thickness in the range of 2.5-3.5 mm
  • the liquid crystal layer with a connecting layer has a thickness in the range of 1-1.5 mm
  • the second pane has a thickness in the range of 2-3 mm.
  • the representation of the projection image on the windshield is realized by controlling the individual pixels of the LC layer of the composite pane as an LC display, so that the projector is omitted.
  • the pixels are controlled by a computer.
  • the composite pane can comprise, in addition to the liquid crystal layer (LC layer), a mirror layer and / or an OLED layer, which is preferably arranged between the first and second pane.
  • LC layer liquid crystal layer
  • OLED layer organic light-emitting diode
  • the composite pane can thus advantageously be switched in at least three different modes, the transparent mode (no liquid crystal layer activated), the shadow mode (only the first liquid crystal layer active) and the mirror mode (active liquid crystal mirror layer and preferably simultaneously active liquid crystal layer).
  • the liquid crystal mirror layer is advantageously arranged closer to the inside (laminated pane inside) of the laminated pane than the first liquid crystal layer.
  • the first liquid crystal layer is closer to that Outside (outer side of the installed composite window) of the composite window / windshield as the second liquid crystal layer (liquid crystal mirror layer), which is arranged closer to the inside (inner side of the installed composite window) of the composite window / windshield.
  • the first and second liquid crystal layers can advantageously be provided continuously in the viewing area of the windshield. More preferably, the first and second liquid crystal mirror layers (and / or the OLED layer) can each be segmented, so that only individual segments or pixels can be switched to the mirror mode or the other modes described. The entire surface of the windshield can advantageously be covered by the first and second liquid crystal layers.
  • the liquid crystal mirror layer is particularly advantageously provided on the windshield in such a way that it can be used as a rearview mirror of the windshield.
  • the liquid crystal mirror layer can be arranged on the windshield in the driver's field of vision, so that when the liquid crystal mirror layer is activated, a mirror image is displayed to represent the area behind the driver / vehicle or to facilitate observation of the rearward traffic situation.
  • the mirror layer thus forms a reflective surface on the windshield.
  • the mirror layer can furthermore advantageously be switched into a dimmed state in order to reduce dazzling of the driver by light sources.
  • An automatic dimming function is also preferably provided, which enables the mirror layer to be dimmed automatically.
  • An advantageous windshield with or without FIUD can therefore also be proposed for a vehicle.
  • the LC layer which lies behind the mirror layer can advantageously also be activated at the same time, so that the background of the mirror layer can be switched dark to increase the reflection on the mirror layer.
  • a composite pane for a vehicle or building is advantageously proposed, with a first and second pane (preferably first and second Safety glass), a first liquid crystal layer, and a second liquid crystal layer and / or an OLED layer.
  • At least one connecting layer can be provided for connecting the first and second panes at a distance from one another, the first and second liquid crystal layers being able to be arranged between the first and second panes, and the transparency of the composite pane can be achieved by driving the first and / or second Liquid crystal layer can be changed via electrodes, wherein the second liquid crystal layer can be a mirror layer.
  • the OLED layer can be provided, which is preferably segmented and therefore has a large number of individually controllable pixels.
  • the laminated pane can be switched in three modes: a transparency mode in which the first and second liquid crystal layers are transparent, a shadow mode in which the first liquid crystal layer is darkened, and a mirror mode in which at least the second liquid crystal layer is used to form a reflector ting surface on the composite sliding is activated.
  • a transparency mode in which the first and second liquid crystal layers are transparent
  • a shadow mode in which the first liquid crystal layer is darkened
  • a mirror mode in which at least the second liquid crystal layer is used to form a reflector ting surface on the composite sliding is activated.
  • the composite pane reflects a mirror image into the interior of the vehicle, for example, like a rearview mirror.
  • the layers are activated, for example, via electrodes provided.
  • the composite pane preferably has the following layer structure of the layers which can be activated (preferably in the order mentioned): safety glass, OLED layer (if present), LC layer, mirror layer, safety glass. Additional layers can be arranged between these layers, such as adhesive layers OCA etc
  • the composite pane further advantageously comprises an OLED layer.
  • the OLED layer can be provided as an alternative to the mirror layer or in addition to the mirror layer.
  • the OLED layer is preferably arranged between the LC layer and the outer pane / safety pane.
  • the outside denotes the outside of the windshield and the inside denotes the side of the windshield lying on the inside of the vehicle.
  • the OLED layer can be used to present information to the outside.
  • the Composite pane information according to the invention can also be displayed on the outside of the vehicle, this information not being visible inside.
  • Such a composite pane thus enables information to be presented to the outside and to the inside, preferably independently of one another.
  • a composite pane can advantageously have: first and second safety panes, a first liquid crystal layer and at least one intermediate layer; wherein the at least one intermediate layer is a second liquid crystal layer or an OLED layer and wherein the intermediate layer is arranged between the first and second panes and the transparency of the composite pane can be changed by controlling the first liquid crystal layer and / or the intermediate layer via electrodes.
  • the intermediate layer can be an OLED layer, for displaying information in the direction of the outside of the composite pane, in the direction of the vehicle surroundings.
  • a further intermediate layer can be provided, which is a mirror layer, for mirroring an area behind the vehicle or the interior of the vehicle.
  • the OLED layer can advantageously be arranged between the outer pane and the LC layer (first liquid crystal layer).
  • the intermediate layer can advantageously be an OLED layer and the composite pane can be switchable in at least four modes: a transparency mode in which the first liquid crystal layer and the OLED layer are transparent, a shadow mode in which only the first liquid crystal layer is darkened, one Information mode in which only the OLED layer for information output is activated and a shadow / information mode in which the first liquid crystal layer and the OLED layer are activated at the same time.
  • “vehicles” are to be understood in particular to mean motor vehicles (cars, trucks, buses) and motorcycles and, in the broader sense, also rail vehicles, watercraft and airplanes.
  • the composite pane can have an index matching means which makes it possible to provide an almost Fresnel reflection-free pane.
  • the liquid crystal layer can be designed as a polarization-free, homeotropically oriented structure, so that the transmission requirements according to ECE regulation R43, Addendum 4.2, Revision 3, August 29, 2012 can be met.
  • the liquid crystal layer can be designed as an electrically controllable birefringent nematic liquid display in order to enable maximum contrast ratios.
  • the liquid crystal layer is advantageously divided into different segments, so that it is possible to darken or lighten only specific areas of the composite pane, so that the glare can also be reduced in a particularly targeted manner without simultaneously achieving excessive darkening.
  • the composite pane can be integrated in a vehicle with a control system in such a way that the projection area can be automatically darkened.
  • the composite pane can advantageously have different coatings, the glare protection in the spectral range from 380 to 780 nm being able to be optimized by appropriate selection of the materials.
  • the properties of the composite pane for the spectral range from 280 to 400 nm and 780 to 3000 nm can be advantageously influenced by appropriate choice of the materials for the coatings.
  • An advantageous coating thus in particular comprises a structure and / or a material composition which allow the electromagnetic radiation to be in the range between 280 and 400 nm as well as in the range from 780 to 3000 nm.
  • IR filter layers and / or UV filter layers are provided in particular.
  • the composite pane can have a connecting layer, which is a birefringence-free adhesive layer.
  • a connecting layer which is a birefringence-free adhesive layer.
  • This advantageous embodiment makes it possible to further improve the transmission properties of the composite pane, so that the maximum transmission of the composite pane element is preferably> 70%.
  • the birefringence-free adhesive layer as a connection between the first and second pane, it is also possible to provide a safety glass for use as a vehicle pane. In particular, this safety glass meets the requirements of ECE regulations R43: Addendum 42, Revision 3, August 29, 2012.
  • the composite pane advantageously has an anti-reflective coating, at least in the projection area, so that the maximum transmission of the pane composite element is> 70%.
  • the composite pane advantageously comprises, as a liquid crystal layer, an electrically controllable, birefringent, nematic liquid display with a column width of preferably 2-25 pm and a phase delay parameter of preferably 0.5 to 0.7 cl and a liquid crystal material which shows a negative dielectric anisotropy, and wherein A compensation means is provided to compensate for the loss of light of crossed polarization films and the homeotropic alignment of the liquid crystal layer at larger angles of incidence of the light.
  • the compensation means can in particular consist of at least one uniaxial, negative 1/2 C plate with a preferred delay with respect to the direction of incidence x and / or y (in the xy plane of the disk element) of 200-300 nm and a negative, bi-axial l / 2 plate with a preferred delay with respect to the direction of incidence z (along the thickness z of the disk element) of 20- 150 nm exist.
  • the nm specification relates to a distance by which the corresponding direction of incidence of the linear polarization is delayed (x, y) and (z).
  • further filter layers can be provided to reduce the incident electromagnetic radiation.
  • These optical filter layers are advantageously set up such that the electromagnetic radiation can be reduced to below 0.8% at a wavelength of 780 nm to 3000 nm.
  • the composite pane advantageously comprises a liquid crystal layer which comprises a nematic liquid crystal substance.
  • the composite pane or the projection region can advantageously be switched at least to a first state in which the light transmission is maximized and to a second state in which the light transmission is minimized so that the pane can be darkened or brightened.
  • a first state in which the light transmission is maximized and to a second state in which the light transmission is minimized so that the pane can be darkened or brightened.
  • additional states between this first and second state which make it possible to provide different degrees of darkening (stepless switching is particularly preferred).
  • the liquid crystal layer advantageously has different segments, the distance between two adjacent segments being ⁇ 70 pm. This small distance makes it possible to further increase the optical properties of the pane.
  • the composite pane can have a liquid crystal layer, which has a polarizer-free, positive phase-changing liquid display layer with a Column thickness of 2 to 25 pm and a ratio d / p of the LC director of the liquid crystal layer between 0.5 and 2.
  • This particularly advantageous liquid crystal layer enables a further improvement in the transmission properties of the pane and optimal control of the pane with optimized switching times.
  • the distance between the electrode substrates of the liquid crystal layer is d and the slope of the LC director (Liquid Crystal Director) of the liquid crystal substance is denoted by p.
  • the liquid crystal layer can have a liquid crystal material which exhibits a negative electrical anisotropy and which has a homeotropic orientation in the switched-off state (in particular a voltage-free state).
  • the liquid crystal layer advantageously has a plastic substrate with a thickness of 50 to 300 ⁇ m.
  • the liquid crystal layer preferably also has a glass substrate with a thickness of 50 to 150 ⁇ m.
  • the composite pane in the projection area can advantageously comprise the following components in the order given: first pane made of glass / adhesive film as connecting layer / polarization filter film / liquid crystal layer polarizing filter film / adhesive film as connecting layer / second pane made of glass. This particularly preferred construction enables the formation of a pane which is particularly suitable for safe use as a vehicle pane.
  • OCA optically clear adhesive
  • the refractive indices of the layers of the pane are advantageously matched to one another in such a way that the transmission through the pane is maximized and the maximum transmission of the pane is preferably> 70%.
  • the composite pane can advantageously have a coating on the first or second pane, this coating having a refractive index ⁇ 1.8 and a layer thickness ⁇ 250 pm.
  • the coating is preferably constructed from several individual layers.
  • the composite pane can advantageously have two index matching layers (in the projection area), so that a corresponding transmission of these index matching layers (index matched) makes a maximum transmission of the pane composite element> 70%.
  • the composite pane can have optical filter layers, these optical filter layers advantageously comprising at least one UV thin-film edge filter and / or a plastic film with incorporated dye and / or a UV thin-film edge filter and / or an IR thin-film edge filter.
  • the composite pane can advantageously have two antireflection coatings in the projection area, at least one antireflection coating containing titanium dioxide or silicon dioxide.
  • the connecting layer can preferably contain at least one of the following materials: PVB (polyvinyl butyral), PET (polyethylene terephthalate), PVC (polyvinyl chloride), PU (polyurethanes), COP (cyclic olefin polymer), EVA, co-PC (copolycarbonate).
  • PVB polyvinyl butyral
  • PET polyethylene terephthalate
  • PVC polyvinyl chloride
  • PU polyurethanes
  • COP cyclic olefin polymer
  • EVA co-PC
  • co-PC copolycarbonate
  • an anti-reflective coating can be applied, which contains a structure of thin layers of dielectric material with alternating high and low refractive indices.
  • the optical properties of the pane can be increased further by this advantageous embodiment.
  • the antireflection layer advantageously has niobium oxide as the material.
  • the first and second panes of the laminated pane can advantageously be ben glass, a pane safety glass, partially toughened single pane glass, laminated safety glass or laminated safety glass with single pane safety glass.
  • the composite pane can comprise more than the first and the second pane, and in particular three, four or five panes, which preferably consist of glass and / or plastic, can be present.
  • the connecting layer can preferably be designed as a film and in particular as a PVB film or EVA film (ethyl vinyl acetate film).
  • the disks can be connected using a casting resin.
  • the liquid crystal layer can be configured as a film which contains liquid crystals. Such a film makes it possible to switch the film from a darkened (crossed polarizer) to a transparent state or vice versa by applying voltages.
  • the phase transition of the liquid crystals from a transparent, strictly ordered structure, which makes the film appear dark in transmission, into a birefringent phase (the phase is delayed by 180 ° and thus rotates the linear polarization axis by 25 exactly 90 °) lets visible light be transmitted, switched (or vice versa, depending on the liquid crystal mode used).
  • the phase delay (ö) follows the following approximation: d «2 p / l (And) (where l means the wavelength of the light, d the column width and An the difference of the extra ordinary (ne) minus the ordinary (nO) refractive index of
  • the liquid crystal layer can be provided in the pane such that only a part of the pane has this liquid crystal layer, so that not the entire surface of the pane has the liquid crystal layer.
  • the projection image on the windshield is only realized by driving the individual pixels of the composite window as an LC display.
  • the individual pixels of the LC display (LC layer) can be controlled so that they light up and generate the projection image.
  • the projection image is thus generated by the liquid crystal layer, irradiation by means of the above.
  • the windshield additionally has a mirror layer and / or an OLED layer.
  • the mirror layer can be used to create a mirror image of the traffic behind and the OLED layer can be used to provide information on the outside of the windshield (this means that information can be displayed on the inside via the LC layer and at the same time on the outside via the OLED Layer).
  • “Inside” refers to the vehicle interior and "outside” refers to the vehicle surroundings.
  • FIG. 1 shows a first representation of the composite pane with a darkened projection area
  • Figure 2 is a second representation of the composite disc with brightened
  • Figure 3 shows a possible structure of the composite disc
  • Figure 4 shows a view of the composite pane with activated or darkened
  • Figure 5 shows a representation of the composite disc in which the liquid crystal layer was switched in transparent mode
  • FIG. 6 shows a composite pane which has a plurality of projection areas which are arranged separately and at a distance from one another on the windshield;
  • Figure 7 shows the structure of a Flead-Up Display
  • Figure 8 shows the course of the light rays of a Flead-Up Display
  • FIG. 9 shows the course of the light beams when using a Flead-Up Display system according to the invention.
  • Figure 10 shows the layer structure of a composite pane according to the invention
  • Figure lla-c show the composite disc in three different modes
  • Figure 12 shows the layer structure of the composite pane with OLED layer
  • Figure 13 shows the composite pane in the information mode
  • Figure 14 shows the composite pane in shadow mode
  • Figure 15 shows the composite pane in information mode and shadow mode. Detailed description
  • Figure 1 shows an example of a windshield of a vehicle, which is designed as a composite window 3.
  • the composite pane 3 has at least the projection area 1, which is arranged, for example, in the lower left corner of the windshield.
  • This projection area 1 is irradiated with light from the projector 2.
  • the projector 2 shown can comprise, for example, an image generation device and an imaging optics (mirror).
  • the projection image (B) to be displayed is generated and emitted in the image generation device.
  • the beams are deflected via the imaging optics in order to hit the projection area 1.
  • the projection area 1 can be controlled in the transparent mode or in the darkened mode (operating modes). When the head-up display is activated, the projection area 1 is preferably used in the darkened mode, so that the incident light rays of the projector 2 strike the darkened area of the windshield, so that an advantageous representation of the projection image is made possible.
  • the present invention it is thus possible to enable advantageous and high-quality output of the head-up display information in the head-up display projection area by shading the window background of the projected information.
  • the window / windshield reflects information from only one layer of glass (not two). Therefore, the present invention integrates the liquid crystal layer between the two safety glasses of the windshield of the vehicle.
  • the projection area 1 in the transparent LCD mode is Darge.
  • the windshield or composite window 3 is thus in the state maximum transparency. If the head-up display system is now activated, the projection area 1 can also be activated in addition to the activation of the projector 2, so that the projection area can be darkened.
  • the darkening of the projection area 1 can advantageously take place depending on the ambient brightness.
  • light sensors are provided in the vehicle, which can also be used as part of the head-up display system.
  • FIG. 3 shows an example of the structure of the composite pane 3.
  • a first safety glass 5A forms the outside of the windshield.
  • the second safety glass 5B is provided, connection layers VI, V2 and the liquid crystal layer 4 being arranged between the safety glasses 5A and 5B.
  • the invention thus integrates the liquid crystal layer 4 between two, for example, safety glasses of the windshield.
  • the liquid crystal layer 4 can be surrounded by other layers.
  • the composite pane 3 can also advantageously include an intermediate layer, for example a mirror layer SP and / or an OLED layer OL.
  • this enables a mirror image to be displayed in certain areas of the pane and, moreover, an information projection also to the outside of the vehicle.
  • the windshield knows particularly advantageously in the whole Field of view of both the LC layer and the mirror layer and / or the OLED layer with the layers being segmented, preferably uniformly.
  • Electrochromic systems can also be used for the present invention.
  • Other layers are, for example, layers which are embedded in the liquid crystal layer.
  • Such layers are: polarizers, protective films, compensation films (e.g. triacetate, TAC), conductive layers (e.g. indium tin oxide, ITO) and adhesives (e.g. optically clear adhesive, OCA).
  • TAC triacetate
  • ITO indium tin oxide
  • OCA optically clear adhesive
  • filter layers could be provided, particularly with regard to ultraviolet or infrared protection.
  • the liquid crystal layer can have, for example, a vertical alignment, guest-host, twisted nematic or similar configurations, it being possible, for example, to use spacers for the plate gap. An embodiment without a plate gap is also possible.
  • the minimum area that must be covered is preferably a window area of 14 * 14 cm. Therefore, the projection area is advantageous at least 14 * 14 cm. It is also advantageously possible to use a plurality of projection areas.
  • the windshield can thus contain a plurality of liquid crystal devices which are distributed in specific regions of the windows, as shown, for example, in FIG. 6.
  • the windshield is shown, the liquid crystal layer 4 is operated in the darkened mode.
  • the projection area is thus darkened, so that a projection via the projector 2 leads to a simple reflection via the safety glass 5B.
  • Radiation impinging from the outside of the vehicle, such as solar radiation, is blocked or reflected in whole or in part via the liquid crystal layer, so that an optimal representation of the projection image of the projector 2 can be ensured via the safety glass 5B.
  • the windshield is shown in transparent mode in FIG. 5, so that the liquid crystal layer 4 is driven for maximum light transmission. Depending on the light conditions on the outside of the windshield, the liquid crystal layer can be darkened continuously so that an optimal display of the projection image is guaranteed when using the Flead-Up Display System.
  • the embodiment shown in FIG. 6 with the large number of projection surfaces can be achieved by providing a liquid crystal layer 4 over the entire area of the windshield.
  • a liquid crystal layer 4 over the entire area of the windshield.
  • the liquid crystal layer is subdivided into partial areas, so that a selective control and darkening of specific areas of the windshield is made possible.
  • FIG. 7 shows an example of a flead-up display system, a projection image being generated via an image illumination source or a projector, which is output to a mirror via light beams.
  • the mirror reflects the projection image up to the windshield.
  • the windshield in turn reflects the projection image in such a way that the driver of the vehicle can perceive it.
  • the alignment of the projection image can be controlled accordingly via adaptive mirrors.
  • FIG. 8 shows a representation in which the light beams from the image illumination source are passed on to the windshield via the mirrors, the two windows of the windshield each reflecting the transmitted light beams. This constellation of the two discs results in the double image when displayed on the head-up display. To avoid such a double image, the present invention proposes the liquid crystal layer between the safety panes of the windshield.
  • the composite pane 3 has the liquid crystal layer which is arranged between the first and second vehicle panes S1 and S2.
  • the liquid crystal layer can be controlled via electrodes in order to reduce or increase the transparency of the composite pane 3.
  • a reflection on the second vehicle window is avoided by the arrangement according to the invention, so that a double image when displayed on the head-up display can be avoided.
  • the head-up display system preferably has two operating modes.
  • the first mode the shadow mode
  • the windshield is activated for maximum transparency so that the shadows in the projection area are switched off.
  • the liquid crystal layer is activated to reflect the outside light.
  • the background using the liquid crystal layer can have any color (for example black, green, red, etc.). The colors are black or dark gray for visualization.
  • the internal projected image is absorbed and the double image is avoided.
  • the background can be semi-transparent if required and also have a number of different intensities. Transparent mode occurs when no information is projected. In this case, the liquid crystal layer allows the external light to pass through the window.
  • a guest-host liquid crystal is advantageously used in the windshield area and / or without polarizers, a dark transmission of 10% and a transparency of 60% are possible. A transmission of 0% or 70% can be achieved via polarizers. According to a further preferred embodiment of the invention, the
  • Windshield curvature is taken into account when calculating the correct image projection data.
  • the head-up display system according to the invention can also be designed as an augmented reality head-up display.
  • the exterior view of the traffic situation in front of the vehicle is supplemented by virtual information for the driver.
  • the information displayed or the projection images virtually merge with the driving situation that is taking place in front of the vehicle.
  • the invention allows the implementation of various safety functions: traffic signs, such as speed restrictions, to which the driver has not yet responded by adjusting his speed. These can be displayed and / or marked correctly on the head-up display.
  • the position of the roadway can advantageously be indicated with corresponding markings on the head-up display. If you are about to leave the lane, an additional warning can be displayed.
  • driver's assistance can be displayed, for example, displays when changing lanes, warnings of bends can be shown in the correct head-up display.
  • Additional information such as B. the distance to the right edge of the road can be visualized in a suitable manner on the head-up display.
  • a marker for a street into which a turn is to be made can advantageously be superimposed on the head-up display in a correct location superimposed on the street.
  • An interior sensor can detect the driver's head position, for example, and a correct display of the head-up display information can be ensured even if the driver changes his head position.
  • a method for guiding a driver to a driver to a driver can detect the driver's head position, for example, and a correct display of the head-up display information can be ensured even if the driver changes his head position.
  • Perform a curve comprising: acquiring a curve based on a distance and a speed of the vehicle; Determine a current one Position and a relative vector for oncoming vehicles in a lane for oncoming traffic approaching the curve; Project a target path from the oncoming vehicle based on the vector and the relative vector and by projecting a curve path.
  • the composite pane 3 can comprise a mirror layer SP in addition to the liquid crystal layer 4 (LC layer).
  • a mirror layer SP is provided between the LC layer 4 and the inner safety pane (second safety glass / pane 5B).
  • a mirror image can be generated, for example, in a specific area of the windshield. If this area lies in the middle of the upper edge of the installed windshield (area in which the rear view mirror of the vehicle is usually arranged), the rear view mirror can be omitted and a mirror area is provided instead.
  • the mirror area is thus an area of the composite pane 3 which can be switched electronically from a transparent mode (FIG. 11a) to a mirror mode (FIG. 11c, shows the mirror mode).
  • the area can be darkened via the LC layer 4 (FIG. 11b shows the shadow mode).
  • the area can advantageously also be used as a projection area (with or without a projector).
  • FIGS. 11a to 11c Particularly advantageous modes are shown in FIGS. 11a to 11c.
  • the three modes can be used in all or in selected areas of the windshield.
  • a passenger can use the mirror in his area while the driver uses the darkening mode in the passenger compartment to protect himself from the sun.
  • the LC layer and the mirror layer are preferably segmented and can be controlled selectively in different areas of the windshield.
  • a FIUD representation is thus possible in a projection area in the driver's field of vision and at the same time an area in mirror mode which is, for example, spaced from the projection area.
  • the windshield thus preferably comprises at least two controllable areas.
  • the transparency and mirror functionality is achieved with a structure using a liquid crystal layer (LC layer) (such as US 6999649, the disclosure of which is hereby incorporated by reference).
  • LC layer liquid crystal layer
  • the further development of the composite pane has a mirror functionality in addition to the shadow functionality mentioned above.
  • the composite pane according to the invention thus combines three different modes: transparent, mirror and shadow.
  • the three modes are achieved by a structure as shown in FIG. Inside the external protective glasses (first and second pane 5A, 5B) is the LC layer 4, which is used for darkening, and a mirror layer SP, which is used for the mirror functionality. These are sandwiched. Additional layers are, for example, adhesives (e.g. OCA) or polarizers. It should be noted that the material of the mirror layer also contains liquid crystal.
  • the difference between the LC and mirror layers is the intrinsic parameters of the LC material (e.g. refractive indices) and the architectural parameters of the device (e.g. layer thickness).
  • the type of LC and mirror layers e.g. vertical alignment, guest flost, twisted nematic.
  • the other layers are layers that can be used for the function of the LC layer such as: polarizers, protective films, compensation films (e.g. triacetate, TAC), conductive layers (e.g. indium tin oxide, ITO) and adhesives (e.g. B. optically clear adhesive, OCA).
  • layers can be provided which are used for further functions, e.g. B. Ultraviolet (UV) or infrared (IR) protection.
  • Figures 11a to 11c show the functionality of the three modes.
  • the light / radiation entering from outside is reflected by the LC layer and the light arriving from inside (from the interior of the vehicle) is reflected by the mirror layer.
  • the use of the composite pane according to the invention is not restricted to windshields and can also be used, for example, for other areas (building glazing, conference room, etc.).
  • a window pane of a conference room can thus be used as a window and, if necessary, switched to darken or to mirror mode.
  • An additional advantage of the composite pane is that the LC layer is used to cover the Support mirror mode. Mirror reflection is improved when the back of the mirror is dark.
  • An advantageous development of the composite pane according to the invention comprises an additional OLED layer OL as an intermediate layer for displaying information to the outside of the vehicle environment (or to the outside of the composite pane).
  • the layer structure of such a composite pane is shown by way of example in FIG. 12.
  • This OLED layer can be provided in addition to the mirror layer or alternatively to the mirror layer.
  • information can be presented to the outside through the composite pane. This enables, for example, information about the vehicle's surroundings (e.g. pedestrians, other road users, etc.) with regard to vehicle navigation or the presentation of safety instructions, etc. It is also preferred to display information when the vehicle is parked, so that, for example, the duration of parking of the vehicle or the parking authorization are shown can.
  • the OLED layer can be used to present information to the outside, such as logos, product information, advertising or contact addresses.
  • the preferred layer structure of the composite pane 3 comprises a first safety pane 5A on the outside of the composite pane.
  • the OLED layer OL lies between the outer first security pane 5A and the inner LC layer 4.
  • an OCA layer can additionally be provided which connects the first security pane 5A to the OLED layer OL.
  • the LC layer 4 is preferably between the OLED layer OL and the second security pane 5B.
  • the proposed composite pane can be used, for example, in the following modes: (1) information mode, (2) shadow mode, (3) information and shadow mode and (4) transparent mode.
  • information for example text
  • the composite pane 3 according to the invention enables this information is only seen from the vehicle exterior and not from the interior.
  • FIG. 14 darkens a partial window or the entire window of the vehicle. This can be useful sun protection for vehicle occupants.
  • the LC layer 4 is activated so that a partial or almost complete reflection of the sun's rays arriving from the outside can be achieved.
  • the OLED layer OL can remain permeable, ie deactivated.
  • Figure 15 Figure 15 shows the information mode and shadow mode combined. Darkening inwards can thus be achieved while simultaneously displaying information to the outside. Only a darkened area can be seen from the inside, and the darkened area and the information displayed can be seen from the outside. Finally, no information or shading is used in transparent mode.
  • This embodiment of the composite pane according to the invention integrates a liquid crystal layer (LC layer) and an organic light-emitting diode layer (OLED layer) between the two safety glasses.
  • the LC layer 4 and the OLED layer OL are, for example, sandwiched with other layers.
  • the other layers are, for example: polarizers, protective films, compensation films (e.g.
  • TAC triacetate
  • conductive layers e.g. indium tin oxide, ITO
  • adhesives e.g. optically clear adhesive, OCA
  • TFT thin film transistor layers.
  • These other layers can contain layers that are used for other functions, e.g. B. Ultraviolet (UV) or infrared (IR) protection.
  • the layers of the composite pane can cover a specific area of the window or the entire window. Only the LC layer 4 is preferably activated for the shadow mode, see FIG. 14. Only the OLED layer OL is preferably activated for the information mode. Both LC and OLED layers can also be activated simultaneously, see FIG. 15.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Head-Up Display-System für ein Fahrzeug. Zur Darstellung eines Projektionsbilds des Head-Up Displays wird ein adaptiver Projektionsbereich1 vorgeschlagen, welcher abdunkelbar ist. Somit kann die Transparenz der Windschutzscheibe im Projektionsbereich abhängig von den Erfordernissen des Head-Up Displays angesteuert werden.

Description

Head-Up Display System
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Head-Up Display sowie ein Head- Up Display System.
Hintergrund der Erfindung
Gattungsgemäße, aus dem Stand der Technik bekannte Head-Up Displays wurden ursprünglich in Flugzeugen und werden neuerdings auch in der Automobilindustrie verwendet. Head-Up Displays zeigen Informationen (z. B. Warnzeichen) in den Fenstern eines Fahrzeugs (z. B. in der Windschutzscheibe). Zwei Arten von Informationen können dabei angezeigt werden: Informationen, die gleichzeitig mit der externen realen Szene überlagert werden und unabhängige Informationen, die nicht mit der externen Szene Zusammenhängen.
Ein typisches Head-Up Display besteht aus drei Teilen: Einem Computer, einer Bildbeleuchtungsquelle und Komponenten wie einem Spiegel, um das Bild in das Fenster zu projizieren. Der Computer verarbeitet die vom Sensor empfangenen Informationen und bereitet diese zur Anzeige vor. Die verarbeitete Information, die von dem Computer verwendet wird, stammt meist von diversen Sensoren, z. B. Tachometern. Die Abbildungsbeleuchtungsquelle ist eine optische Vorrichtung, die die Informationsanzeige des Computers erleichtert. Normalerweise werden auch zusätzliche Spiegel vorgesehen, um die Informationen in die Fenster zu projizieren. Eine Abbildungsbeleuchtungsquelle ist beispielsweise in der US 4973139 beschrieben.
Eines der Probleme der bekannten Head-Up Displays besteht darin, dass externes Licht (z. B. Sonnenlicht) oder interne Beleuchtung die Sichtbarkeit (z. B. das Kontrastverhältnis) des Head-Up Displays verringern. Nach der folgenden Formel („The Avionics Handbook“, Cary R. Spitzer, 2000) ist für eine ausreichende Darstellung ein HUD-Kontrastverhältnis von mehr als 1,3 erforderlich. . .. . . Display Leuchtdichte+Real Leuchtdichte
(1) HUD Kontrastverhaltnis = - ; -
Das Kontrastverhältnis kann mit leistungsfähigen Projektoren erhöht werden. Trotzdem erscheinen oft unerwünschte Inhomogenitäten (zu dunkel oder zu hell) der Informationsprojektion. Ein weiteres Problem ist, dass laminierte Gläser, wie sie in Automobilwindschutzscheiben verwendet werden, das projizierte Bild verdoppeln. Das Doppelbildproblem (Geisterbilder) kann durch spezielle Filme im Fenster gemildert werden, aber es verursacht zusätzliche Kosten sowie eine Reduktion der Lichtdurchlässigkeit. Ein weiteres Problem ist, dass aufgrund der Fensterkrümmung der Windschutzscheibe und der Lichtstärke des Projektors der Projektionsbereich auf die Fensterscheibe im Auto stark beschränkt ist. Zudem ist bei bekannten Systemen eine Reduktion des eintretenden Lichts nicht möglich, um bspw. Blendeffekte des Fahrzeugführers/Fahrzeuginsassen zu vermeiden. Dadurch wird ein Ablesen am Head-Up Display erschwert.
Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die beschriebenen Probleme zu lösen. Insbesondere ist es eine Aufgabe, ein verbessertes Head-Up Display und Head-Up Display-System bereitzustellen, welches eine verbesserte Informationsdarstellung ermöglicht. Zudem ist es eine Aufgabe eine verbesserte und flexibel einsetzbare Windschutz scheibe insbesondere für ein Head-Up Display bereitzustellen.
Zusammenfassung der Erfindung
Zur Lösung der vorstehend genannten Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden die Merkmale der unabhängigen Ansprüche vorgeschlagen. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen. Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Head-Up Display-System für ein Fahr zeug vorgeschlagen. Das Head-Up Display-System kann dabei eine Bilderzeugungs einrichtung, eine Abbildungsoptik und eine Verbundscheibe umfassen. Zum Darstellen eines Projektionsbildes kann ein in der Bilderzeugungseinrichtung erzeugtes Bild über die Abbildungsoptik auf einen Projektionsbereich der Verbundscheibe projiziert werden. Die Verbundscheibe kann eine erste und zweite Scheibe umfassen sowie eine Flüssigkristallschicht und zumindest eine Verbin- dungsschicht zum Verbinden von erster und zweiter Scheibe mit einem Abstand zueinander. Die Flüssigkeitskristallschicht (LC-Schicht) kann zwischen der ersten und der zweiten Scheibe angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Flüssigkristallschicht auch auf einer Fläche einer ersten oder zweiten Scheibe aufgebracht sein. Die Transparenz der Verbundscheibe bspw. im Projektionsbereich kann durch Ansteuerung der Flüssigkristallschicht über Elektroden veränderbar sein. Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, den Projektionsbereich der Verbund scheibe zu verdunkeln, sodass die Qualität der dargestellten Bildinformationen des Flead-Up Display-Systems verbessert werden kann. Durch Anordnung der Flüssigkristallschicht zwischen der ersten und zweiten Scheibe kann erreicht werden, dass die darzustellende Information nur von einer Scheibe (Glasschicht) reflektiert wird, sodass das Phänomen der Geisterbilder vermieden werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Verbundscheibe eine Wind schutzscheibe eines Fahrzeugs. Es können die Lichtstrahlen der Bilderzeugungs- einrichtung über die Abbildungsoptik (bspw. Spiegel) direkt auf die Windschutz scheibe zur Darstellung des Projektionsbildes des Head-Up Displays geleitet werden. Zusätzliche Scheiben zwischen der Windschutzscheibe und der Abbildungsoptik sind somit nicht erforderlich, da eine direkte Bestrahlung der Windschutzscheibe des Fahrzeugs stattfindet. Die Verbundscheibe ist vorteilhaft als Sicherheitsscheibe ausgestaltet.
Die Verbundscheibe kann als abdunkelbares Panel ausgestaltet sein, welches eine Vielzahl von einzelnen abdunkelbaren Pixeln umfasst. Die einzelnen Pixel können in einer Matrixform angeordnet sein, sodass eine Matrix von n Zeilen und m Spalten entsteht. Das abdunkelbare Panel kann zudem eine Vielzahl von Flüssigkristallschichten umfassen, sodass jeder Pixel separat durch Anlegen einer Spannung abgedunkelt werden kann. Die Transparenz des abdunkelbaren Panels (abdunkelbare Windschutzscheibe) kann stufenlos variierbar sein, z. B. durch Variieren der angelegten Spannung. Die Pixel können vorteilhaft zudem mit unterschiedlichen Farben ausgestaltet sein. Das Head-Up Display-System kann einen Projektionsbereich aufweisen, welcher variabel abdunkelbar ausgestaltet ist. Bevorzugt kann in Abhängigkeit der Helligkeit bzw. des Lichteinfalls in das Fahrzeug bzw. den Lichtquellen innerhalb des Fahrzeugs der Projektionsbereich abgedunkelt werden. Dazu kann ein Lichtsensor vorgesehen sein.
Das Head-Up Display-System kann zudem einen optischen Sensor umfassen, der dazu eingerichtet ist, die Helligkeit außerhalb des Fahrzeugs und/oder innerhalb des Fahrzeugs zu erkennen. Über eine Steuereinrichtung kann der Projektions bereich entsprechend dem Signal des optischen Sensors angepasst werden, um so die Abdunkelung des Projektionsbereichs anzusteuern. Bei hellen Lichtverhält nissen, bspw. durch direkte Sonneinstrahlung, kann somit der Projektionsbereich stark verdunkelt werden, sodass eine optimale Darstellung des Projektionsbildes des Head-Up Display-Systems gewährleistet wird. Beispielsweise bei einer Fahrt durch einen Tunnel und entsprechend reduzierten Licht-/Helligkeitsverhältnissen kann der Projektionsbereich aufgehellt werden, sodass wiederum eine optimale Darstellungsqualität des Projektionsbildes gewährleistet werden kann.
Weiter vorteilhaft kann eine Kamera vorgesehen sein, welche die Position der Augen des Fahrzeugführers erfassen kann. Mit anderen Worten kann ein optischer Sensor vorgesehen sein, der die Position des Fahrzeugführers ermittelt, um insbesondere das Gesicht bzw. die Augen des Fahrzeugführers zu erfassen, um dadurch die Darstellung des Projektionsbildes entsprechend der aktuellen Position des Fahrzeugführers anzupassen. Die Bilderzeugungseinrichtung kann derart ausgestaltet sein, dass Lichtstrahlen ausgesendet werden, welche über die Abbildungsoptik (Spiegel) auf den Projektionsbereich der Verbundscheibe gerichtet werden und von lediglich einer der beiden Scheiben reflektiert werden. Somit ist durch Anordnung der Flüssigkeits kristallschicht zwischen den Scheiben der Windschutzscheibe ein qualitativ hoch wertiges Projektionsbild erzeugbar. Geisterbilder können dadurch vermieden werden.
Gemäß einem Verfahren zur Ansteuerung des oben beschriebenen Head-Up Display-Systems kann ein erster Modus (Betriebsmodus) vorgesehen sein, der einem Transparenzmodus entspricht, sodass die Windschutzscheibe nahezu voll kommen transparent ist, durch entsprechende Ansteuerung der Flüssigkristall- Schicht. In einem zweiten Modus wird eine Ansteuerung der Flüssigkristallschicht ermöglicht, sodass eine Verdunkelung (vollständig oder teilweise) im Projektions bereich erreicht werden kann. Dieser Modus kann auch als Schattenmodus bezeichnet werden. Vorteilhaft kann die Ausdehnung des Projektionsbereichs bzw. die abgedunkelte Fläche im Projektionsbereich an das darzustellende Projektionsbild angepasst werden. Somit ist eine dynamische Ansteuerung der Flüssigkristallschicht möglich, wobei lediglich einzelne Teilflächen oder Pixel des Projektionsbereichs dunkel geschalten werden und zwar nur jene Pixel oder Teilbereiche für welche Lichtstrahlen der Bilderzeugungseinrichtung auf die Windschutzscheibe treffen. Bei spielsweise kann daher zur Darstellung eines Kreises als Projektionsbild die Flüssigkristallschicht derart angesteuert werden, dass auch im Projektionsbereich lediglich der Kreis abgedunkelt dargestellt wird. Die Ansteuerung der Pixel im Projektionsbereich kann somit synchron zu der Form des Projektionsbilds bzw. zu den Pixeln des Projektionsbildes angesteuert werden. Durch diesen hochdynami schen Steuerungsprozess kann ein optimales Darstellen des Projektionsbildes an der Windschutzscheibe gewährleistet werden, wobei die abgedunkelte Fläche der Windschutzscheibe auf ein Mindestmaß reduziert werden kann. Weiter vorteilhaft ist eine Steuervorrichtung vorgesehen zum stufenlosen Einstellen der Transparenz der Verbundscheibe. Weiter vorteilhaft kann die Größe des Projektionsbereichs einstellbar sein. Dies kann insbesondere durch Verwendung von Teilbereichen der Flüssigkristallschicht erreicht werden, sodass lediglich die Teilbereiche angesteuert werden, welche in den gewünschten Projektionsbereich fallen, in Abhängigkeit des darzustellenden Projektionsbildes, welches in der Bilderzeugungseinrichtung erzeugt wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Flüssigkristallschicht an der gesamten Fläche der Verbundscheibe vorliegen. Vorteilhaft kann die Flüssigkristallschicht in Teilbereiche unterteilt sein, welche kleiner als 1mm * 1mm sind und über die gesamte Windschutzscheibe bzw. Frontscheibe des Fahrzeugs vorgesehen sind. Dadurch wird eine Verschiebung des Projektionsbereichs ermöglicht. Der Projektionsbereich kann dabei insbesondere im Bereich des Fahrzeugführers angeordnet sein. Weiter vorteilhaft kann der Projektionsbereich jedoch auch mittig an der Fahrzeugscheibe angeordnet sein, um auch eine Information zur Weitergabe an Fahrzeugpassagiere zu ermöglichen.
Vorteilhaft kann zur Darstellung von projizierten Informationen der Projektions bereich durch Ansteuerung der Flüssigkristallschicht abgedunkelt werden. Vorteil haft wird dabei die Transmission auf 10 - 20 % reduziert. Die Verbundscheibe kann zudem zwei voneinander beabstandete Projektionsbereiche aufweisen, welche jeweils eine eigene Flüssigkristallschicht umfassen. Bevorzugt können diese beabstandeten Projektionsbereiche unabhängig voneinander angesteuert werden. Weiter vorteilhaft kann in jedem Projektionsbereich die Flüssigkristallschicht in Pixel unterteilt sein zur individuellen Verdunkelung entsprechend gewünschter Formen.
Vorteilhaft wird zudem ein Verfahren zur Steuerung eines Flead-Up Display- Systems wie oben beschrieben vorgeschlagen. Das Verfahren kann die Schritte umfassen: - Ansteuern der Flüssigkristallschicht zur Reduktion der Transparenz des
Scheibenverbundelements im Projektionsbereich oder in Teilbereichen des Projektionsbereichs, Darstellen von projizierten Informationen im Projektionsbereich durch Bestrahlung des Projektionsbereichs mit Licht der Bilderzeugungs einrichtung.
Eine Verbundscheibe für ein erfindungsgemäßes Head-Up-Display-System kann eine erste und eine zweite Scheibe, eine Flüssigkristallschicht und zumindest eine Verbindungsschicht aufweisen. Die Transparenz der Verbundscheibe kann durch Ansteuerung der Flüssigkristallschicht über Elektroden veränderbar sein. Durch diese vorteilhafte Verbundscheibe ist es möglich, durch Verwendung der Flüssigkristallschicht eine Scheibe für ein Fahrzeug bereitzustellen, welche durch Ansteuerung über Elektroden abgedunkelt werden kann, sodass die Blendwirkung für den Fahrer entsprechend reduziert oder vermieden werden kann und Geisterbilder des HUD vermieden werden. Die Flüssigkristallschicht kann an der Innenseite der Verbundscheibe vorgesehen sein und somit an einer Außenfläche der ersten oder zweiten Scheibe angebracht sein. Zudem kann die Flüssigkristallschicht zwischen der ersten und zweiten Scheibe integriert bzw. bevorzugt einlaminiert sein. Die Verbundscheibe kann als Sicherheitsglas zum Einsatz als Fahrzeugscheibe ausgestaltet sein. Als Sicherheitsglas ist dabei insbesondere ein Scheibenaufbau zu verstehen, der die Anforderung gemäß der ECE Vorschriften R43: Addendum 42, Revision 3, August 2009, 2012 erfüllt.
Die Schaltzeiten sind bevorzugt < 1 Sekunde und weiter bevorzugt < 0,5 Sekunden. Durch diese kurzen Schaltzeiten ist es möglich, sehr schnell die Verbund- scheibe von einem Zustand der maximalen Lichtdurchlässigkeit in einen Zustand der reduzierten Lichtdurchlässigkeit zu schalten.
Vorteilhaft kann die Flüssigkristallschicht derart angesteuert werden, dass die Schaltzeiten in der Geschwindigkeit stufenlos schaltbar sind. Die Flüssigkeits- kristallschicht ist daher vorteilhaft derart ausgebildet, dass die Schaltge schwindigkeit stufenlos einstellbar ist. Zur Ansteuerung der Verbundscheibe kann die Vorrichtung und das Verfahren zur Vermeidung bzw. Reduzierung der Blendwirkung gemäß der DE 10 2011 084 730 Al verwendet werden. Der Offenbarungsgehalt der Schrift DE 10 2011 084 730 Al wird in die vorliegende Anmeldung vollumfänglich mitaufgenommen.
Die Verbundscheibe kann als Sicherheitsglas zum Einsatz als Fahrzeugscheibe ausgestaltet sein. Besonders bevorzugt weist die erste Scheibe dazu eine Dicke im Bereich von 2.5 - 3.5 mm, die Flüssigkristallschicht mit Verbindungschicht eine Dicke im Bereich vonl-1.5 mm und die zweite Scheibe eine Dicke im Bereich von 2- 3 mm auf. Dadurch können vorteilhaft die Erfordernisse für ein Sicherheitsglas bei optimalem Gewicht und Transmissionsverhalten erreicht werden.
In einer bevorzugten Weiterbildung wird die Darstellung des Projektionsbildes an der Windschutzscheibe durch Ansteuern der einzelnen Pixel der LC-Schicht der Verbundscheibe als LC-Display realisiert, sodass der Projektor entfällt. Die Ansteuerung der Pixel erfolgt dabei über einen Computer.
Die Verbundscheibe kann in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform zusätzlich zur Flüssigkristallschicht (LC-Schicht) eine Spiegelschicht und/oder eine OLED-Schicht umfassen welche bevorzugt zwischen der ersten und zweiten Scheibe angeordnet ist. Somit kann zusätzlich zur o.g. Flüssigkristallschicht (erste Flüssigkristallschicht) eine elektrisch schaltbare Flüssigkristallspiegelschicht (zweite Flüssigkristallschicht) vorgesehen sein. Vorteilhaft ist die Verbundscheibe somit in zumindest drei verschiedene Modi schaltbar, dem Transparentmodus (keine Flüssigkristallschicht aktiviert), den Schattenmodus (nur erste Flüssigkristallschicht aktiv) und dem Spiegelmodus (aktive Flüssigkristallspiegelschicht und bevorzugt gleichzeitig aktive Flüssigkristall schicht). Vorteilhaft ist die Flüssigkristallspiegelschicht näher zur Innenseite (Verbundscheibeninnenseite) der Verbundscheibe angeordnet als die erste Flüssig kristallschicht. In anderen Worten, ist die erste Flüssigkristallschicht näher an der Außenseite (außen liegende Seite der eingebauten Verbundscheibe) der Verbund scheibe/Windschutzscheibe als die zweite Flüssigkristallschicht (Flüssigkristallspie gelschicht), welche näher an der Innenseite (innen liegende Seite der eingebauten Verbundscheibe) der Verbundscheibe/Windschutzscheibe angeordnet ist.
Vorteilhaft können die erste und zweite Flüssigkristallschicht im Sichtbereich der Windschutzscheibe durchgehend vorgesehen sein. Weiter bevorzugt können die erste und zweite Flüssigkristallspiegelschicht (und/oder die OLED-Schicht) jeweils segmentiert sein, sodass lediglich einzelne Segmente oder Pixel in den Spiegel- modus oder den anderen beschriebenen Modi geschaltet werden können. Dabei kann vorteilhaft die gesamte Fläche der Windschutzscheibe von der ersten und zweiten Flüssigkristallschicht abgedeckt sein.
Besonders vorteilhaft ist die Flüssigkristallspiegelschicht derart an der Wind- schutzscheibe vorgesehen, dass diese als Rückspiegel der Windschutzscheibe verwendet werden kann. Die Flüssigkristallspiegelschicht kann im Sichtbereich des Fahrzeugführers an der Windschutzscheibe angeordnet sein, sodass bei aktvierter Flüssigkristallspiegelschicht ein Spiegelbild dargestellt wird zum Darstellen des Bereichs hinter dem Fahrer/Fahrzeug, bzw. zum erleichterten Beobachten des rück- wärtigen Verkehrsgeschehens. Die Spiegelschicht bildet somit eine reflektierende Fläche an der Windschutzscheibe. Weiter vorteilhaft ist die Spiegelschicht in einen abgeblendeten Zustand schaltbar, um ein Blenden des Fahrers durch Lichtquellen zu reduzieren. Weiter bevorzugt ist eine automatische Abblendfunktion vorgesehen welche ein automatisches Abblenden der Spiegelschicht ermöglicht. Somit kann auch eine vorteilhafte Windschutzscheibe mit oder ohne FIUD für ein Fahrzeug vorgeschlagen werden. Vorteilhaft kann zum Aktivieren der Spiegelschicht gleich zeitig auch die LC-Schicht aktiviert werden welche hinter der Spiegelschicht liegt, sodass der Flintergrund der Spiegelschicht dunkel geschaltet werden kann um die Reflektion an der Spiegelschicht zu erhöhen.
Vorteilhaft wird eine Verbundscheibe für ein Fahrzeug oder Gebäude vorge schlagen, mit einer ersten und zweiten Scheibe (bevorzugt erstes und zweites Sicherheitsglas), einer ersten Flüssigkristallschicht, und einer zweiten Flüssig kristallschicht und/oder einer OLED-Schicht. Zumindest kann eine Verbindungs schicht zum Verbinden von erster und zweiter Scheibe mit einem Abstand zuein ander vorgesehen sein, wobei die erste und zweite Flüssigkristallschicht zwischen der ersten und zweiten Scheibe angeordnet sein können, und die Transparenz der Verbundscheibe kann durch Ansteuerung der ersten und/oder zweiten Flüssigkeits kristallschicht über Elektroden veränderbar sein, wobei die zweite Flüssigkristall schicht eine Spiegelschicht sein kann. Zusätzlich oder alternativ zur Spiegelschicht kann die OLED-Schicht vorgesehen sein, welche bevorzugt segmentiert ist und daher eine Vielzahl einzeln ansteuerbarer Pixel aufweist.
Die Verbundscheibe kann in drei Modi schaltbar sein: einen Transparenzmodus, in dem die erste und zweite Flüssigkristallschicht transparent sind, einen Schatten modus, in dem die erste Flüssigkristallschicht verdunkelt ist, und einen Spiegelmo- dus, in dem zumindest die zweite Flüssigkristallschicht zum Ausbilden einer reflek tierenden Fläche an der Verbundschiebe aktiviert ist. Im Spiegelmodus reflektiert die Verbundscheibe ein Spiegelbild in das Fahrzeuginnere bspw. wie ein Rückspie gel. Die Aktivierung der Schichten erfolgt bspw. über vorgesehene Elektroden. Bevorzugt weist die Verbundscheibe den folgenden Schichtenaufbau der aktivier baren Schichten (bevorzugt in der erwähnten Reihenfolge) auf: Sicherheitsglas, OLED-Schicht (falls vorhanden), LC-Schicht, Spiegelschicht, Sicherheitsglas. Dabei können weitere Schichten zwischen diesen Schichten angeordnet werden wie bspw. Klebeschichten OCA etc.
Weiter vorteilhaft umfasst die Verbundscheibe eine OLED-Schicht. Die OLED- Schicht kann alternativ zur Spiegelschicht oder zusätzlich zur Spiegelschicht vorgesehen sein. Bevorzugt ist die OLED-Schicht zwischen der LC-Schicht und der außen liegenden Scheibe/Sicherheitsscheibe angeordnet. Außen bezeichnet dabei die Außenseite der Windschutzscheibe und innen bezeichnet die an der Innenseite des Fahrzeugs liegende Seite der Windschutzscheibe. Die OLED-Schicht kann zur Informationsdarstellung nach außen verwendet werden. Somit kann durch die erfindungsgemäße Verbundscheibe Information auch an die Außenseite des Fahrzeugs dargestellt werden wobei diese Information nicht im Inneren sichtbar ist. Eine solche Verbundscheibe ermöglicht somit die Informationsdarstellung nach außen und nach innen, bevorzugt unabhängig voneinander.
Besonders bevorzugt kann über die OLED-Schicht Fahrzeuginformation, Signale, Werbung etc. dargestellt werden. Zudem können vorteilhaft Warnhinweise darge stellt werden, zur Erhöhung der Verkehrssicherheit. Eine Verbundscheibe kann vorteilhaft aufweisen: eine erste und zweite Sicher heitsscheibe, einer ersten Flüssigkristallschicht und zumindest einer Zwischen schicht; wobei die zumindest eine Zwischenschicht eine zweite Flüssigkristall schicht oder eine OLED-Schicht ist und wobei die Zwischenschicht zwischen der ersten und zweiten Scheibe angeordnet ist und die Transparenz der Verbund- scheibe durch Ansteuerung der ersten Flüssigkeitskristallschicht und/oder der Zwischenschicht über Elektroden veränderbar ist. Die Zwischenschicht kann eine OLED-Schicht sein, zur Darstellung von Information in Richtung der Außenseite der Verbundscheibe, in Richtung Fahrzeugumgebung. Zusätzlich kann eine weitere Zwischenschicht vorgesehen sein welche eine Spiegelschicht ist, zum Spiegeln eines Bereichs hinter dem Fahrzeug bzw. des Innenbereichs des Fahrzeugs. Vorteilhaft kann die OLED-Schicht zwischen äußerer Scheibe und LC-Schicht (erste Flüssigkristallschicht) angeordnet sein.
Vorteilhaft kann die die Zwischenschicht eine OLED-Schicht sein und die Verbundscheibe kann in zumindest vier Modi schaltbar sein: einen Transparenz modus, in dem die erste Flüssigkristallschicht und die OLED-Schicht transparent sind, einem Schattenmodus in dem nur die erste Flüssigkristallschicht verdunkelt ist, einen Informationsmodus in dem nur die OLED-Schicht zur Informationsausgabe aktiviert ist und einen Schatten-/lnformationsmodus in dem die erste Flüssigkristall- Schicht und die OLED-Schicht gleichzeitig aktiviert sind. Unter „Fahrzeuge“ sind vorliegend insbesondere Kraftfahrzeuge (PKW, LKW, Busse) sowie Krafträder und im erweiterten Sinne auch Schienenfahrzeuge, Wasserfahrzeuge und Flugzeuge zu verstehen. Die Verbundscheibe kann ein Indexanpassungsmittel aufweisen, welches es ermöglicht, eine nahezu Fresnel-reflexionsfreies Scheibe bereitzustellen.
Weiter bevorzugt kann die Flüssigkristallschicht als polarisationsfreie, homöotrop ausgerichtete Struktur ausgestaltet sein, sodass die Transmissionsanforderungen gemäß der ECE Verordnung R43, Addendum 4.2, Revision 3, August 29, 2012 erfüllt werden können. Zudem kann die Flüssigkristallschicht als elektrisch steuerbares doppelbrechendes nematisches Flüssigkeitsdisplay ausgestaltet sein, um maximale Kontrastverhältnisse zu ermöglichen. Vorteilhaft ist die Flüssigkeitskristallschicht in verschiedene Segmente unterteilt, sodass es möglich ist, nur spezielle Bereiche der Verbundscheibe abzudunkeln oder aufzuhellen, sodass auch die Blendwirkung besonders gezielt reduziert werden kann ohne gleichzeitig eine übermäßige Abdunkelung zu erreichen. Die Verbundscheibe kann in einem Fahrzeug derart mit einem Ansteuerungs system integriert sein, dass ein automatisches Abdunkeln des Projektionsbereichs ermöglicht wird.
Vorteilhaft kann die Verbundscheibe verschiedene Beschichtungen aufweisen, wobei durch entsprechende Auswahl der Materialien der Blendschutz im spektralen Bereich von 380 bis 780 nm optimiert werden kann. Zudem können die Eigenschaf ten der Verbundscheibe für den spektralen Bereich von 280 bis 400 nm und 780 bis 3000 nm durch entsprechende Wahl der Materialien für die Beschichtungen vorteilhaft beeinflusst werden. Eine vorteilhafte Beschichtung umfasst somit insbe- sondere einen Aufbau und/oder eine Materialzusammensetzung, welche es erlauben, die elektromagnetische Strahlung im Bereich zwischen 280 bis 400 nm sowie im Bereich von 780 bis 3000 nm zu reduzieren. Dazu sind insbesondere IR- Filterschichten und/oder UV-Filterschichten vorgesehen.
Die Verbundscheibe kann eine Verbindungsschicht aufweisen, welche eine doppelbrechungsfreie Klebeschicht ist. Durch diese vorteilhafte Ausgestaltung ist es möglich, die Transmissionseigenschaften der Verbundscheibe weiter zu verbes sern, sodass die maximale Transmission des Scheibenverbundelements bevorzugt > 70 % ist. Durch die Verwendung der doppelbrechungsfreien Klebeschicht als Verbindung zwischen der ersten und zweiten Scheibe ist es zudem möglich, ein Sicherheitsglas zum Einsatz als Fahrzeugscheibe bereitzustellen. Insbesondere erfüllt dieses Sicherheitsglas die Voraussetzungen der ECE Vorschriften R43: Addendum 42, Revision 3, August 29, 2012.
Vorteilhaft weist die Verbundscheibe zumindest im Projektionsbereich eine Anti- reflexbeschichtung auf, sodass die maximale Transmission des Scheibenverbund elements > 70 % ist.
Vorteilhaft umfasst die Verbundscheibe als Flüssigkeitskristallschicht ein elektrisch steuerbares, doppelbrechendes, nematisches Flüssigkeitsdisplay mit einer Spaltenbreite von bevorzugt 2-25 pm und einen Phasenverzögerungs parameter von bevorzugt 0,5 bis 0,7 cl und ein Flüssigkristallmaterial, das eine negative dielektrische Anisotropie zeigt, und wobei ein Kompensationsmittel vorgesehen ist zur Kompensation des Lichtverlustes gekreuzter Polarisationsfilms und der homöotropen Ausrichtung der Flüssigkristallschicht unter größeren Einfalls- winkeln des Lichtes.
Das Kompensationsmittel kann insbesondere mindestens aus einer uniaxialen, negativen l/2 C-Platte mit einer bevorzugten Verzögerung bezüglich der Einfalls richtung x und/oder y (in der x-y Ebene des Scheibenelements) von 200-300 nm und einer negativen, bi-axialen l /2 Platte mit einer bevorzugten Verzögerung bezüglich der Einfallsrichtung z (entlang der Dicke z des Scheibenelements) von 20- 150 nm bestehen. Die Angabe nm bezieht sich dabei auf eine Distanz um die die entsprechende Einfallsrichtung der linearen Polarisation verzögert wird (x, y) und (z).
Vorteilhaft können zusätzlich oder alternativ zu oben genannten Filterschichten weitere Filterschichten vorgesehen sein zur Reduktion der einfallenden elektromag netischen Strahlung. Vorteilhaft sind diese optischen Filterschichten derart einge richtet, dass die elektromagnetische Strahlung auf unter 0,8 % bei einer Wellen länge von 780 nm bis 3000 nm reduziert werden kann. Die Verbundscheibe umfasst vorteilhaft eine Flüssigkristallschicht, welche eine nematische Flüssigkristallsubstanz umfasst.
Die Verbundscheibe bzw. der Projektionsbereich kann vorteilhaft zumindest in einen ersten Zustand geschaltet werden, in dem die Lichtdurchlässigkeit maximiert ist, und in einen zweiten Zustand, in dem die Lichtdurchlässigkeit minimiert ist, so dass die Scheibe abgedunkelt bzw. aufgehellt werden kann. In einer vorteilhaften Weiterbildung ist es möglich, zwischen diesem ersten und zweiten Zustand zusätzli che Zustände vorzusehen, die es ermöglichen, unterschiedliche Abstufungen der Verdunkelung vorzusehen (besonders bevorzugt ist stufenloses Umschalten).
Vorteilhaft weist die Flüssigkristallschicht verschiedene Segmente auf, wobei der Abstand zweier benachbarter Segmente < 70 pm ist. Durch diesen geringen Abstand ist es möglich, die optischen Eigenschaften der Scheibe weiter zu erhöhen. Zwischen zwei benachbarten Segmenten kann eine Lücke vorgesehen sein, welche frei bleibend ist, sodass insbesondere keine Abgrenzungen zwischen den benach barten Segmenten vorgesehen sind (=abgrenzungsfreie Segmentanordnung). Durch die Vermeidung von Abgrenzungen zwischen benachbarten Segmenten ist es möglich, einen sehr kleinen Abstand zwischen zwei benachbarten Segmenten zu erreichen.
Die Verbundscheibe kann eine Flüssigkeitskristallschicht aufweisen, die eine polarisatorfreie, positive Phasen wechselnde Flüssigkeits-Displayschicht mit einer Spaltendicke von 2 bis 25 pm und einem Verhältnis d/p des LC-Direktors der Flüssigkristallschicht zwischen 0,5 und 2 ist. Diese besonders vorteilhafte Flüssig keitskristallschicht ermöglicht eine weitere Verbesserung der Transmissionseigen schaften der Scheibe sowie eine optimale Ansteuerung der Scheibe mit optimierten Schaltzeiten. Der Abstand der Elektrodensubstrate der Flüssigkristallschicht ist dabei d und die Steigung des LC-Direktors (Liquid Crystal Director) der Flüssig kristallsubstanz ist mit p bezeichnet.
Die Flüssigkeitskristallschicht kann ein Flüssigkeitskristallmaterial aufweisen, welches eine negative elektrische Anisotropie zeigt und welches im ausgeschalteten Zustand (insbesondere spannungsfreier Zustand) eine homöotrope Ausrichtung aufweist.
Vorteilhaft weist die Flüssigkristallschicht ein Kunststoffsubstrat mit einer Dicke von 50 bis 300 pm auf.
Bevorzugt weist die Flüssigkristallschicht zudem ein Glassubstrat mit einer Dicke von 50 bis 150 pm auf. Die Verbundscheibe kann im Projektionsbereich vorteilhaft die folgenden Kompo nenten in der angegebenen Reihenfolge umfassen: Erste Scheibe aus Glas/Klebe folie als Verbindungsschicht/-Polarisationfilterfolie/-Flüssigkristallschicht Polarisa tionsfilterfolie/Klebefolie als Verbindungsschicht/zweite Scheibe aus Glas. Dieser besonders bevorzugte Aufbau ermöglicht die Ausbildung einer Scheibe, welche sich besonders für den sicheren Einsatz als Fahrzeugscheibe eignet.
Die Verbundscheibe kann vorteilhaft die folgenden Komponenten in der angegebenen Reihenfolge umfassen: Erste Scheibe aus Glas oder Kunststoff/ Klebeschicht aus EVA, COP oder PU/Polarisationsfilterschicht aus TAC-PVA- TAC/Klebeschicht aus OCA (OCA = optically clear adhesive)/Flüssigkristallschicht mit Spacer aus Spaltendicke von 6 pm/Klebeschicht aus OCA/Polarisationsfilter aus TAC-PVA-TAC/Klebeschicht aus EVA, COP oder PU/zweite Scheibe aus Glas oder Kunststoff. Dieser besonders bevorzugte Aufbau ermöglicht optimale optische Eigenschaften für den Einsatz im Automobilbau.
Vorteilhaft sind die Brechungsindizes der Schichten der Scheibe derart aufeinan- der abgestimmt, dass die Transmission durch die Scheibe maximiert ist und bevorzugt die maximale Transmission der Scheibe > 70 % ist.
Die Verbundscheibe kann vorteilhaft eine Beschichtung auf der ersten oder zweiten Scheibe aufweisen, wobei diese Beschichtung einen Brechungsindex < 1,8 und eine Schichtdicke < 250 pm aufweist. Bevorzugt ist die Beschichtung aus mehreren Einzelschichten aufgebaut.
Die Verbundscheibe kann (im Projektionsbereich) vorteilhaft zwei Indexanpas sungsschichten aufweisen, sodass durch entsprechende Ausgestaltung dieser Indexanpassungsschichten (index matched) eine maximale Transmission des Scheibenverbundelements > 70 % wird.
Die Verbundscheibe kann optische Filterschichten aufweisen, wobei vorteilhaft diese optischen Filterschichten zumindest einen UV- Dünnschichtkantenfilter und/oder eine Kunststofffolie mit eingearbeitetem Farbstoff und/oder einen UV- Dünnschichtkantenfilter und/oder einen IR-Dünnschichtkantenfilter umfasst.
Die Verbundscheibe kann im Projektionsbereich vorteilhaft zwei Antireflexbe schichtungen aufweisen, wobei zumindest eine Antireflexbeschichtung Titandioxid oder Siliziumdioxid enthält.
Die Verbindungsschicht kann bevorzugt zumindest eines der folgenden Materialien enthalten: PVB (Polyvinylbutyral), PET (Polyethylenterephthalat), PVC (Polyvinylchlorid), PU (Polyurethane), COP (Cyclic Olefin Polymer), EVA, co-PC (Co- Polycarbonat). Die Flüssigkristallschicht kann mit Hilfe von zwei Klebefolien oder von Klebstoff material zwischen den Scheiben, welche Glasscheiben sind, angeordnet sein. Alternativ können die Scheiben auch aus lichtdurchlässigem flexiblem oder nicht flexiblem Kunststoff bestehen.
Auf wenigstens einer Seite der ersten oder zweiten Scheibe kann eine Antireflex beschichtung aufgebracht sein, die einen Aufbau von dünnen Schichten aus dielek trischem Material mit abwechselnd hohem und niedrigem Brechungsindex enthält. Durch diese vorteilhafte Ausgestaltung können die optischen Eigenschaften der Scheibe weiter erhöht werden. Vorteilhaft weist die Antireflexschicht als Material Nioboxid auf.
Die erste und zweite Scheibe der Verbundscheibe kann vorteilhaft als ein Schei benglas, ein Scheibensicherheitsglas, teilvorgespanntes Einscheibenglas, Verbund- Sicherheitsglas oder Verbundsicherheitsglas mit Einscheibensicherheitsglas sein.
Die Verbundscheibe kann mehr als die erste und die zweite Scheibe umfassen und insbesondere können drei, vier oder fünf Scheiben, welche bevorzugt aus Glas und/oder Kunststoff bestehen, vorliegen.
Die Verbindungsschicht kann bevorzugt als Folie ausgestaltet sein und insbeson dere als PVB-Folie oder EVA-Folie (Ethyl-Vinylacetat-Folie). Alternativ ist auch die Verbindung der Scheiben mittels eines Gießharzes möglich. Die Flüssigkristallschicht kann als Folie ausgestaltet sein, welche Flüssigkristalle enthält. Eine derartige Folie ermöglicht es, die Folie von einem abgedunkelten (gekreuzte Polarisatoren) in einen transparenten Zustand oder umgekehrt durch Anlegung von Spannungen zu schalten. Hierbei wird der Phasenübergang der Flüssigkristalle von einer transparenten, streng geordneten Struktur, die die Folie in Transmission dunkel erscheinen lässt, in eine doppelbrechende Phase (die Phase wird dabei um 180° verzögert und dreht damit die lineare Polarisationsachse um 25 exakt 90°), die sichtbares Licht transmittieren lässt, umgeschaltet (oder umgekehrt, abhängig vom verwendeten Flüssigkristallmodus). Die Phasenverzöge rung (ö) folgt dabei folgender Approximation: d « 2 p/l (And) (dabei bedeutet l die Wellenlänge des Lichtes, d die Spaltenbreite und An die Differenz des extraordi nären (ne) minus des ordinären (nO) Brechungsindices des Flüssigkristallmediums. Die Flüssigkristallschicht kann derart in der Scheibe vorgesehen sein, dass lediglich ein Teil der Scheibe diese Flüssigkristallschicht aufweist, sodass nicht die gesamte Fläche der Scheibe die Flüssigkristallschicht aufweist.
In einer bevorzugten Weiterbildung wird die Darstellung des Projektionsbildes an der Windschutzscheibe, ohne Projektor, nur durch Ansteuern der einzelnen Pixel der Verbundscheibe als LC-Display realisiert. Die einzelnen Pixel des LC-Displays (LC- Schicht) können angesteuert werden sodass diese aufleuchten und das Projektions bild erzeugen. Das Projektionsbild wird somit durch die Flüssigkristallschicht erzeugt, eine Bestrahlung mittels o.g. Projektor entfällt. Besonders vorteilhaft weist die Windschutzscheibe zusätzlich eine Spiegelschicht und/oder eine OLED-Schicht auf. Mit der Spiegelschicht lässt sich dabei ein Spiegelbild des rückwärtigen Verkehrsgeschehens erzeugen und mit der OLED-Schicht lässt sich eine Informa tionsdarstellung an der Außenseite der Windschutzscheibe realisieren (daher ist eine Informationsdarstellung nach innen über die LC-Schicht ermöglicht und gleichzeitig auch nach außen über die OLED-Schicht).„Innen“ bezieht sich dabei auf das Fahrzeuginnere und„außen„ bezieht sich auf die Fahrzeugumgebung.
Es sei darauf hingewiesen, dass die beschriebenen Merkmale allein und in Kombination miteinander verwendet werden können, soweit sich dies insbesondere auch für den Fachmann erschließt. Insbesondere können alle in diesem Dokument beschriebenen Merkmale in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden. Dies gilt vor allem für die in den Ansprüchen dargelegten Merkmale.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen in Bezug auf die beiliegenden Figuren beschrieben. Figur 1: zeigt eine erste Darstellung der Verbundscheibe mit verdunkeltem Projektionsbereich;
Figur 2: ist eine zweite Darstellung der Verbundscheibe mit aufgehelltem
Projektionsbereich;
Figur 3: zeigt einen möglichen Aufbau der Verbundscheibe;
Figur 4: zeigt eine Ansicht der Verbundscheibe mit aktivierter bzw. verdunkelter
Flüssigkristallschicht;
Figur 5: zeigt eine Darstellung der Verbundscheibe in der die Flüssigkristall schicht im transparenten Modus geschaltet wurde;
Figur 6: zeigt eine Verbundscheibe, welche mehrere Projektionsbereiche auf weist, welche getrennt und beabstandet voneinander an der Windschutz scheibe angeordnet sind;
Figur 7: zeigt den Aufbau eines Flead-Up Displays;
Figur 8: zeigt den Verlauf der Lichtstrahlen eines Flead-Up Displays;
Figur 9: zeigt den Verlauf der Lichtstrahlen bei Verwendung eines erfindungsge mäßen Flead-Up Display-Systems;
Figur 10: zeigt den Schichtaufbau einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe mit
Spiegelebene;
Figur lla-c: zeigen die Verbundscheibe in drei verschiedenen Modi;
Figur 12: zeigt den Schichtaufbau der Verbundscheibe mit OLED Schicht;
Figur 13: zeigt die Verbundscheibe im Informationsmodus;
Figur 14: zeigt die Verbundscheibe im Schattenmodus;
Figur 15: zeigt die Verbundscheibe im Informationsmodus und Schattenmodus. Detaillierte Beschreibung
Die folgenden Merkmale der Ausführungsbeispiele sind im Ganzen oder teilweise kombinierbar und die vorliegende Erfindung ist in keiner Weise auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. In den Zeichnungen werden gleiche bzw. ähnliche Merkmale mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Figur 1 zeigt beispielhaft eine Windschutzscheibe eines Fahrzeugs, welche als Verbundscheibe 3 ausgestaltet ist. Die Verbundscheibe 3 weist dabei zumindest den Projektionsbereich 1 auf, welcher bspw. in der linken unteren Ecke der Windschutzscheibe angeordnet ist. Dieser Projektionsbereich 1 wird mit Licht des Projektors 2 bestrahlt. Der dargestellte Projektor 2 kann beispielsweise eine Bilderzeugungseinrichtung sowie eine Abbildungsoptik (Spiegel) umfassen. In der Bilderzeugungseinrichtung wird das darzustellende Projektionsbild (B) erzeugt und ausgestrahlt. Die Strahlen werden über die Abbildungsoptik umgelenkt, um auf den Projektionsbereich 1 zu treffen. Der Projektionsbereich 1 kann im transpa renten Modus oder im abgedunkelten Modus (Betriebsmodi) angesteuert werden. Bei Aktivierung des Head-Up Displays wird bevorzugt der Projektionsbereich 1 im abgedunkelten Modus verwendet, sodass die auftreffenden Lichtstrahlen des Projektors 2 im verdunkelten Bereich der Windschutzscheibe auftreffen, sodass eine vorteilhafte Darstellung des Projektionsbildes ermöglicht wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es somit möglich, in dem Head-Up Displayprojektionsbereich durch Schattieren des Fensterhintergrunds der projizierten Information eine vorteilhafte und qualitativ hochwertige Ausgabe der Head-Up Displayinformationen zu ermöglichen. Das Fenster/Windschutzscheibe reflektiert die Informationen nur von einer Glasschicht (nicht von zwei). Daher integriert die vorliegende Erfindung die Flüssigkristallschicht zwischen den zwei Sicherheitsgläsern der Windschutzscheibe des Fahrzeugs.
In Figur 2 ist der Projektionsbereich 1 im transparenten LCD-Modus darge stellt. Die Windschutzscheibe bzw. Verbundscheibe 3 ist somit im Zustand maximaler Transparenz. Wird nun das Head-Up Display-System aktiviert, so kann zusätzlich zur Aktivierung des Projektors 2 auch der Projektionsbereich 1 aktiviert werden, sodass eine Verdunkelung des Projektionsbereichs ermöglicht werden kann.
Die Verdunkelung des Projektionsbereichs 1 kann dabei vorteilhaft in Abhängigkeit von der Umgebungshelligkeit stattfinden. Dazu sind Lichtsensoren im Fahrzeug vorgesehen, welche auch als Teil des Head-Up Display-Systems verwendet werden können. Durch weitere Unterteilung des Projektionsbereichs 1 in kleinere Teilbereiche (bsp. Pixel) ist es möglich, die kleineren Teilbereiche einzeln darzustellen bzw. anzusteuern, sodass ein selektives Verdunkeln im Projektionsbereich 1 ermöglicht wird. Wird beispielsweise über dem Projektor 2 nun der Buchstabe A ausgegeben, wie in Figur 1 dargestellt, so wäre es möglich, im Projektionsbereich 1 lediglich den Bereich abzudunkeln auf den die auftreffen- den Lichtstrahlen des Projektors 2 vorliegen (also nur der Bereich in dem der Buch stabe A vorliegt). Vorteilhaft ist somit lediglich der Teil der Windschutzscheibe bzw. des Projektionsbereichs abgedunkelt auf den die Lichtstrahlen des Projektors 2 (bspw. direkt) auftreffen. Die störende Abdunkelung kann somit reduziert werden. In Figur 3 ist ein beispielhafter Aufbau der Verbundscheibe 3 dargestellt. Ein erstes Sicherheitsglas 5A bildet die Außenseite der Windschutzscheibe. Gegen überliegend ist das zweite Sicherheitsglas 5B vorgesehen, wobei zwischen den Sicherheitsgläsern 5A und 5B Verbindungsschichten VI, V2 sowie die Flüssig kristallschicht 4 angeordnet sind. Die Erfindung integriert somit die Flüssigkristall- Schicht 4 zwischen zwei bspw. Sicherheitsgläsern der Windschutzscheibe. Die Flüssigkristallschicht 4 kann von anderen Schichten umgeben sein. Weiter vorteilhaft kann die Verbundscheibe 3 zusätzlich eine Zwischenschicht bspw. eine Spiegelschicht SP und/oder eine OLED Schicht OL umfassen. Dies ermöglicht einerseits eine Darstellung eines Spiegelbilds in bestimmten Bereichen der Scheibe und zudem eine Informationsprojektion auch zur Außenseite des Fahrzeugs. Besonders vorteilhaft weißt die Windschutzscheibe im gesamten Sichtbereich sowohl die LC-Schicht als auch die Spiegelschicht und/oder die OLED- Schicht auf wobei die Schichten segmentiert sind, bevorzugt gleichmäßig.
Für die vorliegende Erfindung können auch elektrochrome Systeme verwendet werden. Weitere Schichten sind beispielsweise Schichten die in die Flüssigkristallschicht eingebettet ist. Solche Schichten sind: Polarisatoren, Schutzfilme, Kompensationsfilme (z. B. Triacetat, TAC), leitfähige Schichten (z. B. Indiumzinnoxid, ITO) und Klebstoffe (z. B. optisch klarer Klebstoff, OCA). Diese und andere Schichten können für die Windschutzscheibe gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Zudem könnten Filterschichten vorgesehen sein, insbesondere in Hinblick auf Ultraviolett- oder Infrarotschutz. Die Flüssigkristall schicht kann vom Typ beispielsweise eine vertikale Ausrichtung, guest-host, twisted nematic oder ähnliche Ausgestaltungen aufweisen, wobei beispielhaft auch Abstandshalter (spacers) für den Plattenspalt verwendet werden können. Es ist aber auch eine Ausgestaltung ohne Plattenspalt möglich. Bevorzugt ist die Mindestfläche, die abgedeckt werden muss, ein Fensterbereich von 14 * 14 cm. Daher ist vorteilhaft der Projektionsbereich mindestens 14 * 14 cm. Vorteilhaft kann auch eine Verwendung von mehreren Projektionsbereichen möglich sein. Die Windschutzscheibe kann somit mehrere Flüssigkristallgeräte enthalten, die in bestimmten Bereichen der Fenster verteilt sind, wie beispielsweise in Figur 6 dargestellt.
In Figur 4 wird die Windschutzscheibe dargestellt, wobei die Flüssigkristall schicht 4 im abgedunkelten Modus betrieben wird. Der Projektionsbereich ist somit verdunkelt, sodass eine Projektion über den Projektor 2 zu einer einfachen Reflektion über das Sicherheitsglas 5B führt. Von der Außenseite des Fahrzeugs auftreffende Strahlung, wie Sonnenstrahlung, wird über die Flüssigkristallschicht ganz oder teilweise geblockt bzw. reflektiert, sodass eine optimale Darstellung des Projektionsbilds des Projektors 2 über das Sicherheitsglas 5B gewährleistet werden kann. In Figur 5 ist die Windschutzscheibe im transparenten Modus dargestellt, sodass die Flüssigkristallschicht 4 für maximale Lichtdurchlässigkeit angesteuert wird. Abhängig von den an der Außenseite der Windschutzscheibe vorliegenden Lichtverhältnissen kann die Flüssigkristallschicht stufenlos abgedunkelt werden, sodass bei Verwendung des Flead-Up Display-Systems eine optimale Darstellung des Projektionsbilds gewährleistet wird.
Die in Figur 6 dargestellte Ausführungsform mit der Vielzahl der Projektions flächen kann erreicht werden durch Vorsehung einer Flüssigkristallschicht 4 über den gesamten Bereich der Windschutzscheibe. Dies ermöglicht eine flexible Ansteuerung bzw. Verdunkelung der Windschutzscheibe. Wie bereits erwähnt, wird die Flüssigkristallschicht in Teilbereiche unterteilt, sodass ein selektives Ansteuern und Verdunkeln von spezifischen Flächen der Windschutzscheibe ermöglicht wird. Alternativ ist es zudem möglich, eine Flüssigkristallschicht 4 lediglich in bestimm- ten, vorher festgelegten Projektionsbereichen 1 vorzusehen, welche getrennt voneinander angesteuert werden können. Dies hat den Vorteil, dass sämtliche Bereiche in denen die Flüssigkristallschicht nicht vorliegt, eine maximale Transparenz der Windschutzscheibe ermöglicht wird, sodass die Fahrsicherheit erhöht werden kann.
In Figur 7 ist ein Beispiel eines Flead-Up Display-Systems dargestellt, wobei über eine Bildbeleuchtungsquelle oder einen Projektor ein Projektionsbild erzeugt wird, welches über Lichtstrahlen an einen Spiegel ausgegeben wird. Der Spiegel reflektiert das Projektionsbild bis zur Windschutzscheibe. Die Windschutzscheibe wiederum reflektiert das Projektionsbild derart, dass dieses vom Fahrer des Fahrzeugs wahrgenommen werden kann. Über adaptive Spiegel lässt sich die Ausrichtung des Projektionsbilds entsprechend steuern. In Figur 8 ist eine Darstellung gezeigt bei der die Lichtstrahlen der Bildbeleuchtungsquelle über die Spiegel auf die Windschutzscheibe weitergeleitet werden, wobei die zwei Scheiben der Windschutzscheibe jeweils die weitergeleiteten Lichtstrahlen reflektieren. Durch diese Konstellation der zwei Scheiben ergibt sich das Doppelbild bei der Anzeige am Head-Up Display. Zur Vermeidung eines solchen doppelten Bildes schlägt die vorliegende Erfin dung die Flüssigkristallschicht zwischen den Sicherheitsscheiben der Windschutz scheibe vor. Wie in Figur 9 dargestellt, weist die Verbundscheibe 3 die Flüssig- kristallschicht auf, welche zwischen der ersten und zweiten Fahrzeugscheibe S1 und S2 angeordnet ist. Über Elektroden kann die Flüssigkristallschicht angesteuert werden, um die Transparenz der Verbundscheibe 3 zu reduzieren oder zu erhöhen. Eine Reflektion an der zweiten Fahrzeugscheibe wird durch die erfindungsgemäße Anordnung vermieden, sodass ein Doppelbild bei der Anzeige am Head-Up Display vermieden werden kann.
Das Head-Up Display-System gemäß der vorliegenden Erfindung verfügt bevor zugt über zwei Betriebsmodi. Im ersten Modus, dem Schattenmodus, werden Informationen projiziert und der Projektionsbereich wird abgedunkelt. Im Transparenzmodus wird die Windschutzscheibe für maximale Transparenz angesteuert, sodass die Schatten im Projektionsbereich ausgeschaltet sind. Im Schattenmodus wird die Flüssigkristallschicht aktiviert, um das Außenlicht zu reflektieren. Vorteilhaft ist, dass der Hintergrund mit Hilfe der Flüssigkristallschicht eine beliebige Farbe haben kann (beispielsweise schwarz, grün, rot, etc.). Zur Visualisierung sind die Farben schwarz oder dunkelgrau. Das interne projizierte Bild wird absorbiert und das Doppelbild wird vermieden. Zusätzlich kann der Hintergrund bei Bedarf semitransparent sein und auch eine Reihe unterschied licher Intensitäten aufweisen. Der transparente Modus tritt auf, wenn keine Informationen projiziert werden. In diesem Fall lässt die Flüssigkristallschicht das externe Licht durch das Fenster treten. Bei vorteilhafter Verwendung eines guest- host Flüssigkristalls im Windscheibenbereich und/oder ohne Polarisatoren sind eine Dunkeltransmission von 10 % und eine Transparenz von 60 % möglich. Eine Transmission von 0 % oder 70 % kann über Polarisatoren erreicht werden. Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird auch die
Krümmung der Windschutzscheibe bei der Berechnung der ortskorrekten Bildprojektionsdaten mit berücksichtigt. Das erfindungsgemäße Head-Up Display-System kann auch als Augmented Reality Head-Up-Display ausgestaltet sein. Dabei wird die Außenansicht der Verkehrssituation vor dem Fahrzeug durch virtuelle Hinweise für den Fahrer ergänzt. Die dargestellte Information bzw. die Projektionsbilder verschmelzen dabei quasi mit der Fahrsituation, die sich vor dem Fahrzeug abspielt. Darüber hinaus erlaubt die Erfindung die Implementierung von verschiedenen Sicherheits funktionen: Verkehrszeichen, wie beispielsweise Geschwindigkeitsbeschränkun gen, auf die der Fahrer noch nicht durch Anpassung seiner Geschwindigkeit reagiert hat. Diese können auf dem Head-Up Display ortskorrekt angezeigt und/oder markiert werden. Die Position der Fahrbahn kann in vorteilhafter weise mit entsprechenden Markierungen auf dem Head-Up Display angezeigt werden. Bei einem drohenden Verlassen der Fahrbahn kann ein zusätzlicher Warnhinweis angezeigt werden.
Ferner können weitere Informationen zur Assistenz des Fahrers eingeblendet werden, beispielsweise können Einblendungen beim Spurwechsel, Warnungen vor Kurven in das ortskorrekte Head-Up Display eingeblendet werden. Dabei können auch Zusatzinformationen, wie z. B. der Abstand zum rechten Fahrbahnrand, in geeigneter Weise auf dem Head-Up Display visualisiert werden.
Vorteilhaft kann eine Markierung für eine Straße, in die abgebogen werden soll, auf dem Head-Up Display ortskorrekt mit der Straße überlagert einblendet werden.
Ein Innenraumsensor kann beispielsweise die Kopfposition des Fahrers erfassen, und eine ortskorrekte Darstellung der Head-Up Display Information kann gewährleistet werden, auch wenn der Fahrer seine Kopfposition verändert. Zudem kann vorteilhaft ein Verfahren zum Führen eines Fahrers, um eine
Kurve durchzuführen, umfassend: Erfassen einer Kurve basierend auf einer Distanz und einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs; Bestimmen einer aktuellen Position und eines relativen Vektors für entgegenkommende Fahrzeuge in einer Fahrspur für den Gegenverkehr, welches sich der Kurve nähert; Projizieren eines Zielwegs von dem entgegenkommenden Fahrzeug basierend auf dem Vektor und dem relativen Vektor und durch Projizieren eines Kurvenwegs.
Die Verbundscheibe 3 kann zusätzlich zur Flüssigkristallschicht 4 (LC Schicht) eine Spiegelschicht SP umfassen. Wie in Figur 10 dargestellt wird dazu eine Spiegelschicht SP zwischen der LC Schicht 4 und der innen liegenden Sicherheitsscheibe (zweites Sicherheitsglas/Scheibe 5B) vorgesehen. Durch entsprechenden Ansteuerung der Spiegelschicht SP und bevorzugt auch der LC Schicht 4 lässt sich bspw. in einem bestimmten Bereich der Windschutzscheibe ein Spiegelbild erzeugen. Liegt dieser Bereich mittig am oberen Rand der eingebauten Windschutzscheibe (Bereich in dem üblicherweise der Rückspiegel des Fahrzeugs angeordnet ist), so kann der Rückspiegel entfallen und stattdessen wird ein Spiegelbereich bereitgestellt. Der Spiegelbereich ist somit ein Bereich der Verbundscheibe 3 der elektronisch von einem transparenten Modus (Figur 11a) in einen Spiegelmodus (Figur 11c, zeigt den Spiegelmodus) geschaltet werden kann. Zudem kann der Bereich über die LC Schicht 4 verdunkelt werden (Figur 11b, zeigt den Schattenmodus). Vorteilhaft kann der Bereich gegebenenfalls auch als Projektionsbereich verwendet werden (mit oder ohne Projektor).
Besonders vorteilhafte Modi sind in den Figuren 11a bis 11c dargestellt. Die drei Modi können in allen oder in ausgewählten Bereichen der Windschutzscheibe verwendet werden. Als Beispiel kann ein Passagier den Spiegel in seinem Bereich benutzen, während der Fahrer den Abdunkelungsmodus im Fahrgastinnenraum benutzt, um sich vor der Sonne zu schützen. Bevorzugt sind die LC Schicht und die Spiegelschicht segmentiert und können selektiv in unterschiedlichen Bereichen der Windschutzscheibe angesteuert werden. Somit ist eine FIUD-Darstellung in einem Projektionsbereich im Sichtbereich des Fahrers möglich und gleichzeitig ein Bereich im Spiegelmodus welcher bspw. beabstandet vom Projektionsbereich liegt. Die Windschutzscheibe umfasst somit bevorzugt zumindest zwei ansteuer bare Bereiche. Die Transparenz- und Spiegelfunktionalität wird mit einem Aufbau unter Ver wendung einer Flüssigkristallschicht (LC-Schicht) erreicht (wie z.B. US 6999649, deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme aufgenommen ist). Die Weiterbil- düng der Verbundscheibe verfügt über eine Spiegelfunktionalität zusätzlich zur o.g. Schattenfunktionalität. Somit vereinigt die erfindungsgemäße Verbundschei be drei verschiedene Modi: Transparent, Spiegel und Schatten. Die drei Modi werden durch einen Aufbau wie in Figur 10 gezeigt erreicht. Innerhalb der externen Schutzgläser (erste und zweite Scheibe 5A, 5B) ist die LC-Schicht 4, die zur Abdunkelung verwendet wird, und eine Spiegelschicht SP, die für die Spiegel funktionalität verwendet wird. Diese sind sandwichartig angeordnet. Zusätzliche Schichten sind bspw. Klebstoffe (z. B. OCA) oder Polarisatoren. Zu beachten ist, dass das Material der Spiegelschicht auch Flüssigkristall enthält. Der Unterschied zwischen der LC- und Spiegelschicht sind die intrinsischen Parameter des LC- Materials (z. B. Brechungsindizes) und die architektonischen Parameter der Vorrichtung (z. B. Schichtdicke). Der Typ der LC- und der Spiegel-Schicht (z. B. vertikale Ausrichtung, Guest-Flost, Twisted Nematic). Die weiteren Schichten sind Schichten, die für die Funktion der LC-Schicht verwendet werden können wie bspw: Polarisatoren, Schutzfilme, Kompensationsfilme (z. B. Triacetat, TAC), leitfähige Schichten (z. B. Indiumzinnoxid, ITO) und Klebstoffe (z. B. optisch klarer Klebstoff, OCA). Zudem können Schichten vorgesehen sein, welche für weitere Funktionen verwendet werden, z. B. Ultraviolett (UV) - oder Infrarot (IR)-Schutz. Figuren 11a bis 11c zeigen die Funktionalität der drei Modi. In Figur 11c wird das von außen (außerhalb des Fahrzeugs; Umgebungslicht) eintretende Licht/Strahlung von der LC-Schicht reflektiert und das von innen (vom Innenraum des Fahrzeugs) eintreffende Licht wird von der Spiegelschicht reflektiert. Die Anwendung der erfindungsgemäßen Verbundscheibe ist nicht auf Windschutzscheiben beschränkt und kann bspw. auch für andere Bereiche (Gebäudeverglasung, Konferenzraum etc.) eingesetzt werden. Beispielsweise kann eine Fensterscheibe eines Konferenzraums somit als Fensters verwendet werden und bei Bedarf umgeschal tet werden zum Verdunkeln oder in den Spiegelmodus. Ein zusätzlicher Vorteil der Verbundscheibe besteht darin, dass die LC-Schicht verwendet wird, um den Spiegelmodus zu unterstützen. Die Spiegelreflexion wird verbessert, wenn die Spiegelrückseite dunkel ist.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Verbundscheibe umfasst eine zusätzliche OLED-Schicht OL als Zwischenschicht zur Informations darstellung nach außen zur Fahrzeugumgebung (bzw. zur Außenseite der Verbund scheibe). Der Schichtaufbau einer solchen Verbundscheibe ist beispielhaft in Figur 12 gezeigt. Diese OLED-Schicht kann zusätzlich zur Spiegelschicht oder alternativ zur Spiegelschicht vorgesehen sein. Mit Hilfe dieser Schicht können Informationen durch die Verbundscheibe nach außen dargestellt werden. Dies ermöglicht beispielsweise eine Information der Fahrzeugumgebung (bspw. Fußgänger, weitere Verkehrsteilnehmer etc.) bezüglich der Fahrzeugnavigation oder Darstel lung von Sicherheitshinweisen etc. Bevorzugt ist auch eine Informations darstellung bei abgestelltem Fahrzeug möglich, sodass bspw. die Parkdauer des Fahrzeugs oder die Parkberechtigung dargestellt werden kann. Zudem kann durch die OLED-Schicht bspw. Information nach außen dargestellt werden wie Logos, Produktinformation, Werbung oder Kontaktadressen.
Wie in Figur 12 dargestellt, umfasst der bevorzugte Schichtenaufbau der Verbundscheibe 3 eine erste Sicherheitsscheibe 5A an der Außenseite der Verbundscheibe. Die OLED-Schicht OL liegt zwischen der außenliegenden ersten Sicherheitsscheibe 5A und der innenliegenden LC-Schicht 4. Beispielsweise kann zusätzlich eine OCA Schicht vorgesehen sein welche die erste Sicherheitsscheibe 5A mit der OLED-Schicht OL verbindet. Die LC Schicht 4 liegt bevorzugt zwischen OLED-Schicht OL und zweiter Sicherheitsscheibe 5B.
Die vorgeschlagene Verbundscheibe kann bspw. in folgenden Modi verwendet werden: (1) Informationsmodus, (2) Schattenmodus, (3) Informations- und Schattenmodus und (4) Transparentmodus. Im Informationsmodus wie in Figur 13 dargestellt, wird Information (z. B. Text) im äußeren Fenster des Fahrzeugs ange zeigt, wobei diese Information vorteilhaft im Inneren des Fahrzeugs nicht sichtbar ist. Die erfindungsgemäße Verbundscheibe 3 ermöglicht, dass diese Information nur vom Fahrzeugäußeren und nicht vom Innenraum gesehen wird. Im Schatten modus gern. Figur 14 wird ein Teilfenster oder das gesamte Fenster des Fahrzeugs abgedunkelt. Dies kann ein nützlicher Sonnenschutz für Fahrzeuginsassen sein. Die LC-Schicht 4 wird dabei aktiviert, sodass eine teilweise oder nahezu vollständige Reflektion der von außen eintreffenden Sonnenstrahlen erreichbar ist. Die OLED-Schicht OL kann dabei durchlässig bleiben, also deaktiviert. In einem anderen Modus kann die Information und der Schatten kombiniert werden, gern. Figur 15 (Figur 15 zeigt den Informationsmodus und Schattenmodus kombiniert). Es kann somit eine Abdunkelung nach innen erreicht werden bei gleichzeitiger Informationsdarstellung nach außen. Von innen ist lediglich ein verdunkelter Bereich zu sehen, und von außen sind der verdunkelte Bereich und die dargestellte Information zu sehen. Schließlich wird im transparenten Modus keine Information oder Schattierung verwendet. Diese Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbundscheibe integriert eine Flüssigkristallschicht (LC-Schicht) und eine organische Leuchtdiodenschicht (OLED-Schicht) zwischen den zwei Sicherheitsgläsern. Die LC-Schicht 4 und die OLED-Schicht OL sind bspw. sandwichartig mit weiteren Schichten verbunden. Die anderen Schichten sind bspw.: Polarisatoren, Schutzfilme, Kompensationsfilme (z. B. Triacetat, TAC), leitfähige Schichten (z. B. Indiumzinnoxid, ITO), Klebstoffe (z. B. optisch klarer Klebstoff, OCA) und Dünnfilmtransistor- (TFT) -Schichten. Diese anderen Schichten können Schichten enthalten, die für eine weitere Funktionen verwendet werden, z. B. Ultraviolett (UV) - oder Infrarot (IR) -Schutz. Die Schichten der Verbundscheibe kann einen bestimmten Bereich des Fensters oder das gesamte Fenster abdecken. Für den Schatten-Modus ist bevorzugt nur die LC- Schicht 4 aktiviert, siehe Figur 14. Für den Informationsmodus ist bevorzugt nur die OLED-Schicht OL aktiviert. Sowohl LC- als auch OLED-Schichten können auch simultan aktiviert werden, siehe Figur 15.

Claims

Ansprüche
1. Head-Up Display System für ein Fahrzeug mit
einer Bilderzeugungseinrichtung,
- einer Abbildungsoptik,
und einer Verbundscheibe (3),
wobei zum Darstellen eines Projektionsbildes (B) ein in der Bilderzeu gungseinrichtung erzeugtes Bild über die Abbildungsoptik auf einen Projektionsbereich (1) der Verbundscheibe (3) projizierbar ist;
dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundscheibe (3) umfasst:
- eine erste und zweite Scheibe (5A, 5B),
- eine Flüssigkristallschicht (4), und
- zumindest eine Verbindungschicht (VI, V2) zum Verbinden von erster und zweiter Scheibe (5A, 5B) mit einem Abstand zueinander, wobei die Flüssigkristallschicht (4) zwischen der ersten und zweiten Scheibe (5A,
5B) angeordnet ist und auf einer Fläche einer der ersten oder zweiten Scheibe (5A, 5B) aufgebracht ist, und wobei die Transparenz der Verbundscheibe (1) im Projektionsbereich (1) durch Ansteuerung der Flüssigkristallschicht (4) über Elektroden veränderbar ist, und wobei die Lichtstrahlen der Bilderzeugungseinrichtung durch die Anordnung der Flüssigkristallschicht (4) lediglich von einer der Scheiben (5A, 5B) und der Flüssigkristallschicht (4) reflektiert werden.
2. Flead-Up Display System nach Anspruch 1, wobei die Verbundscheibe (3) eine Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs ist.
3. Flead-Up Display System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Darstellung des Projektionsbildes (B), der Projektionsbereich (1) durch Ansteuerung der Flüssigkristallschicht (4) abgedunkelt wird.
4. Head-Up Display System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Flüssigkristallschicht (4) nur im Projektionsbereich (1) der Verbundscheibe (3) vorgesehen ist, oder wobei die Flüssigkristallschicht (4) über die gesamte Fläche der Verbundscheibe (3) vorliegt, oder wobei die Verbundscheibe (3) eine Vielzahl von Projektionsbereichen (1) aufweist und dabei die Flüssig kristallschicht (4) zumindest in jedem Projektionsbereich (1) vorgesehen ist.
5. Flead-Up Display System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbundscheibe (3) zumindest zwei Projektionsbereiche (1) aufweist, welche beabstandet zueinander angeordnet sind.
6. Flead-Up Display System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Projektionsbereich (1) in Abhängigkeit der Helligkeit außerhalb und/oder innerhalb des Fahrzeugs abdunkelbar ausgestaltet ist.
7. Flead-Up Display System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Flüssigkristallschicht in mehrere Pixel unterteilt ist, und wobei die Verbund scheibe (3) derart angesteuert wird, dass im Projektionsbereich (1) einzelne Pixel der Flüssigkristallschicht (4) verdunkelt oder aufgehellt werden, in Übereinstimmung mit den Pixel des Projektionsbildes (B).
8. Flead-Up Display System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Projektionsbereich (1) in Abhängigkeit des Lichteinfalls vom Außenbereich und/oder Innenraum des Fahrzeugs zu einem Sensor abdunkelbar ausge- staltet ist.
9. Flead-Up Display System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbundscheibe (3) in einem ersten Betriebsmodus und in einem zweiten Betriebsmodus betrieben werden kann, wobei der erste Betriebsmodus ein Transparenzmodus ist und der zweite Betriebsmodus ein Schattenmodus ist.
10. Head-Up Display System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Steuereinrichtung zum stufenlosen Einstellen der Transparenz der Verbundscheibe (3) vorgesehen ist.
11. Head-Up Display System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Größe des Projektionsbereichs (1) einstellbar ist, bevorzugt stufenlos.
12. Head-Up Display System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bilderzeugungseinrichtung und die Abbildungsoptik derart zusammen- wirken, dass über eine Bild-Steuereinrichtung eine Anpassung der virtuellen
Bildtiefe des erzeugten Bildes auf Basis der Augenposition, der Augendrehung, der Kopfposition und/oder der Kopfdrehung eines Betrachters durchführbar ist.
13. Head-Up Display System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Head-Up Display System ein augmented reality Head-Up Display System ist, derart konfiguriert, dass ein virtuelles Bild vermischt mit Seheindrücken der realen Umgebung von einem Betrachter wahrnehmbar ist, wobei bevorzugt der Betrachter der Fahrer des Fahrzeugs ist.
14. Head-Up Display System nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Projektionsbild (B) deckungsgleich mit der realen Umgebung im Sichtfeld eines Betrachters überlagert wird, sodass Informationen direkt am realen Objekt der Fahrumgebung dargestellt werden.
15. Verfahren zur Steuerung eines Head-Up Display Systems nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit den Schritten,
Ansteuern der Flüssigkristallschicht (4) zur Reduktion der Transparenz der Verbundscheibe (3) im Projektionsbereich (1),
- Darstellen von projizierten Informationen im Projektionsbereich (1) als
Projektionsbild (B).
16. Head-Up-Display System für ein Fahrzeug mit
einer Bilderzeugungseinrichtung,
und einer Verbundscheibe (3),
wobei zum Darstellen von Informationen ein in der Bilderzeugungs- einrichtung erzeugtes Bild auf der Verbundscheibe (3) darstellbar ist;
dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundscheibe (3) umfasst:
eine erste und zweite Scheibe (5A, 5B),
eine Flüssigkristallschicht (4), und
zumindest eine Verbindungschicht (VI, V2) zum Verbinden von erster und zweiter Scheibe (5A, 5B) mit einem Abstand zueinander, wobei die Flüssigkristallschicht (4) zwischen der ersten und zweiten Scheibe (5A, 5B) angeordnet ist und auf einer Fläche einer der ersten oder zweiten Scheibe (5A, 5B) aufgebracht ist und wobei zum Darstellen des Projektionsbildes (B) die Transparenz der Verbundscheibe (1) durch Ansteuerung der Flüssigkristallschicht (4) über Elektroden veränderbar ist,
wobei die Flüssigkristallschicht eine erste Flüssigkristallschicht (4) ist und eine Zwischenschicht vorgesehen ist;
wobei die Zwischenschicht eine zweite Flüssigkristallschicht (SP) oder eine OLED-Schicht (OL) ist, und wobei die Zwischenschicht zwischen der ersten und zweiten Scheibe (5A, 5B) angeordnet ist und die Transparenz der Verbundscheibe (1) durch Ansteuerung der ersten Flüssigkristallschicht (4) über Elektroden veränderbar ist.
17. Verbundscheibe (3) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 14, 16 mit der Flüssigkristallschicht als erster Flüssigkristallschicht (4) und einer Zwischenschicht;
wobei die Zwischenschicht eine zweite Flüssigkristallschicht (SP) oder eine OLED-Schicht (OL) ist, und wobei die Zwischenschicht zwischen der ersten und zweiten Scheibe (5A, 5B) angeordnet ist, und die Transparenz der
Verbundscheibe (1) durch Ansteuerung der ersten Flüssigkristallschicht (4) über Elektroden veränderbar ist, und wobei die zweite Flüssigkristallschicht eine Spiegelschicht (SP) ist und die Verbundscheibe (3) in zumindest drei Modi schaltbar ist: einen Transparenzmodus, in dem die erste und zweite Flüssig kristallschicht transparent sind, einen Schattenmodus, in dem die erste Flüssigkristallschicht (4) verdunkelt ist, und einen Spiegelmodus, in dem zumindest die zweite Flüssigkristallschicht zum Ausbilden einer reflektieren den Fläche aktiviert ist.
18. Verbundscheibe (3) nach Anspruch 17, wobei im Spiegelmodus die zweite Flüssigkristallschicht und die erste Flüssigkristallschicht gemeinsam aktiviert sind.
19. Verbundscheibe (3) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 14, 16 mit der Flüssigkristallschicht als erster Flüssigkristallschicht (4) und einer Zwischenschicht;
wobei die Zwischenschicht eine zweite Flüssigkristallschicht (SP) oder eine OLED-Schicht (OL) ist, und wobei die Zwischenschicht zwischen der ersten und zweiten Scheibe (5A, 5B) angeordnet ist und die Transparenz der Verbundscheibe (1) durch Ansteuerung der ersten Flüssigkristallschicht (4) über Elektroden veränderbar ist, und wobei die Zwischenschicht eine OLED- Schicht (OL) ist und die Verbundscheibe (3) in zumindest vier Modi schaltbar ist: einen Transparenzmodus, in dem die erste Flüssigkristallschicht (4) und die OLED-Schicht (OL) transparent sind, einen Schattenmodus, in dem die erste Flüssigkristallschicht (4) verdunkelt ist, einen Informationsmodus, in dem die OLED-Schicht (OL) zur Informationsausgabe aktiviert ist, und einen Schatten-/lnformationsmodus, in dem die erste Flüssigkristallschicht (4) und die OLED-Schicht (OL) aktiviert sind.
20. Verbundscheibe nach Anspruch 17, wobei die Verbundscheibe die zweite Flüssigkristallschicht und eine OLED-Schicht (OL) umfasst.
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