WO2023186717A1 - Head-up-display für eine fahrzeugscheibe - Google Patents

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WO2023186717A1
WO2023186717A1 PCT/EP2023/057589 EP2023057589W WO2023186717A1 WO 2023186717 A1 WO2023186717 A1 WO 2023186717A1 EP 2023057589 W EP2023057589 W EP 2023057589W WO 2023186717 A1 WO2023186717 A1 WO 2023186717A1
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image display
head
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vehicle window
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PCT/EP2023/057589
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Michele CAPPUCCILLI
Andreas GOMER
Julian GREVERATH
Martin Arndt
Original Assignee
Saint-Gobain Glass France
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a head-up display for a vehicle window, in particular a black print display with at least one image display device, a method for its production and use, as well as a head-up display with the vehicle window and a correspondingly equipped vehicle.
  • Head-up displays are intended to display image information for a viewer or driver.
  • images are projected onto the windshield, reflected there and perceived by the driver as a virtual image behind the windshield.
  • Important information can be projected into the driver's field of vision, such as the current driving speed, navigation or warning information, which the driver can perceive without having to take his eyes off the road.
  • Head-up displays can make a significant contribution to increasing road safety.
  • Vehicle windshields usually consist of two panes of glass, which are laminated together using at least one thermoplastic film.
  • the head-up display described above has the problem that the projector image is reflected on both surfaces of the windshield.
  • the driver not only perceives the desired main image, which is caused by the reflection on the interior surface of the windshield (primary reflection).
  • the driver also perceives a slightly offset, usually less intense secondary image, which is caused by the reflection on the outside surface of the windshield (secondary reflection).
  • This problem is usually solved by arranging the reflecting surfaces at a specifically selected angle to one another so that the main image and secondary image are superimposed, so that the secondary image is no longer distracting.
  • Vehicle windows in particular windshields, usually have, in addition to the transparent viewing area, an opaque masking area with an opaque layer through which no viewing is possible.
  • the masking area is typically arranged in a peripheral edge area of the windshield and surrounds the viewing area.
  • the opaque masking area is primarily used to bond the windshield to protect the adhesive used with the vehicle body from UV radiation. If the composite pane is equipped with electrical functions (for example a heating function), the necessary electrical connections can also be concealed with the masking area.
  • the masking area is typically formed by a black masking print on the surface of the outer pane facing the intermediate layer.
  • the masking area is also irradiated by a projector and the light is reflected there, creating a display for the driver.
  • information that was previously displayed in the dashboard area such as time, driving speed, engine speed or information from a navigation system, or even the image from a rear-facing camera, which replaces the classic exterior mirrors or rear-view mirrors, can be displayed directly in a practical and aesthetically appealing way of the windshield, for example in the portion of the masking area that borders the lower edge of the windshield.
  • a projection arrangement of this type is known, for example, from DE102009020824A1.
  • Rectangular flat image display devices are commonly used to illuminate the display area in projection arrays. This has the disadvantage that the contour of the projected image does not match the reflective layer of the vehicle window because this is usually curved in the horizontal and vertical directions. This leads to a projected image that changes in some areas, which appears inconsistent and not homogeneous to the viewer. For this reason, depending on the design of the system, image cropping and/or image distortion may be required at the top or bottom of the displayed image. This in turn leads to a reduction in the size of the projected image. The reduction in image size can be compensated for by using an enlarged image display device with higher power consumption. However, this increases the material and energy costs and there is an increased space requirement for the image display device.
  • a disadvantage of placing rectangular display elements in the dashboard is that the contour of the projected image does not match the black print surface of the windshield, which is often curved in horizontal and vertical directions. Therefore, depending on the design of the system, image cropping and/or image distortion is required at the top or bottom of the displayed image.
  • W02012080806A2 discloses a light source device for a vehicle.
  • DE102018212046A1 describes a method for providing a display in a motor vehicle and a display device for a motor vehicle.
  • EP2095988A1 discloses a high visibility head-up display system.
  • WO2021209201 A1 describes a projection arrangement for a head-up display with p-polarized radiation.
  • the present invention is based on the object of providing a head-up display with at least one image display device which eliminates the known disadvantages of an inconsistent image.
  • a head-up display for a vehicle window which in the installed state has an outside facing an external environment and an inside facing a vehicle interior and further comprises:
  • At least one reflection layer in particular applied using the printing process, for reflecting light, which is arranged in the area of the masking strip, on the vehicle interior side of the masking strip,
  • the head-up display according to the invention has, among other things, the following advantages. It offers greater possibilities for a large, seamless user interface displayed on the pillar-to-pillar black print display. There is therefore a greater possibility for the projected image, especially for the distance and the viewing angle.
  • the view of the user interface depends on the driver or passenger seat. There are no or at least less disruptive visual gaps between display elements. Less hardware is required. The number of display control boards can be reduced. The energy consumption of displays is lower because the display area can be used more effectively.
  • the curvature of the image display device is adapted to the vehicle window geometry, ie the display curvature should correspond as closely as possible to the horizontal curvature of the vehicle window in the black print area.
  • a preferred embodiment of the invention is a head-up display, in which an image is reflected from the reflection layer into the vehicle interior by a horizontally curved image display device. This results in a better viewing angle and better ergonomics.
  • a straight and uniform top edge of the projected image is achieved, while the bottom edge of the projected image is straightened by image distortion.
  • the curvature of the display device is adapted to the vehicle window geometry.
  • the display curvature should correspond as closely as possible to the horizontal curvature of the windshield in the black print area. Therefore, the image display device is preferably bent in such a way that the display edge further away from the vehicle window has the same radius of curvature at the edge of the projected image. Changing the curvature of the display creates additional options for the projected image, e.g. B. virtual image distance or viewing angle.
  • a preferred embodiment of the invention is a head-up display, wherein the horizontally curved image display device contains 1 to 10, preferably 2 to 8, particularly preferably 3 to 6 image display devices. This range for the number of image display devices has proven to be particularly advantageous. However, the gaps between the projected images of the image display devices can be used, for example, to separate the driver and passenger sides as well as a common center display, which enables more flexibility in display selection and integration.
  • a preferred embodiment of the invention is a head-up display, wherein the image display devices are arranged one after the other and next to one another along the horizontal curvature of the vehicle window, so that the distance of the individual image display devices to the inside of the vehicle window is essentially the same.
  • the image display devices are arranged horizontally to the surface normal of the vehicle floor.
  • the image display devices are arranged next to each other in a flat design.
  • the image display devices are arranged in an arc shape in a horizontal plane.
  • the image display devices each project an image onto different areas of the reflective layer of the vehicle window.
  • the head-up display or black print display according to the invention allows it to be seen equally by both the driver and the passenger.
  • the head-up display according to the invention is integrated on the lower level of the screen and allows it to be visible to all vehicle occupants. It has limited or no image distortion. Only a limited number of displays are required. An optimization of the use of space in the dashboard area is achieved. Full functionality of the image display device is enabled and interference with other vehicle systems in the crowded area of the dashboard is avoided.
  • a preferred embodiment of the invention is a head-up display, wherein the image display devices are arranged at an angle between the image display surface of the respective image display device and the reflection layer.
  • the angle is chosen so that the projected image is as parallel as possible to the viewer's field of vision.
  • the angle at which the image display devices are arranged is selected based on the local curvatures of the vehicle window and the inclination of the vehicle window to the vehicle floor.
  • the angle to the reflective layer may be different for each of the image display devices.
  • the angle is preferably in a range from 30° to 90°.
  • a preferred embodiment of the invention is a head-up display, with the image display devices having no peripheral edge area.
  • the gaps that occur can be further reduced if an edge region that typically surrounds the image display devices and is not suitable for radiating light is designed with the smallest possible width.
  • the image display devices particularly preferably have no peripheral edge area.
  • a preferred embodiment of the invention is a head-up display, wherein the image display device is curved in accordance with the horizontal curvature of the vehicle window in an area irradiated with the projected image. Due to the image display device being adapted to the curvature of the vehicle window, there is greater freedom of design with regard to the image generated. The projected image can be visually perceived from more directions and angles. Disturbing gaps between projected images that would occur with multiple smaller image display devices can be avoided
  • a preferred embodiment of the invention is a head-up display, wherein the amount of light that the image display device emits is at least 50 lumens, preferably at least 200 Lumens, particularly preferably at least 600 lumens.
  • the ranges for the amount of light are very advantageous.
  • the head-up display according to the invention comprises a vehicle window, which serves to separate a vehicle interior from an external environment of the vehicle.
  • the vehicle window comprises at least one transparent pane.
  • the vehicle window can basically be designed in any way, in particular as a thermally toughened single-pane safety glass or as a composite pane.
  • the vehicle window preferably serves as a vehicle windshield.
  • the head-up display according to the invention comprises a vehicle window, in particular a vehicle windshield, which is designed as a composite window and comprises a first window with an outside and an inside and a second window with an inside and an outside, which are firmly connected to one another by at least one thermoplastic intermediate layer (adhesive layer). are.
  • the first pane can also be referred to as the outer pane and the second pane as the inner pane.
  • the surfaces or sides of the two individual panes are usually referred to as side I, side II, side III and side IV from the outside to the inside.
  • the head-up display according to the invention comprises a vehicle window which, when installed in the vehicle, has an outside facing the external environment and an inside facing the vehicle interior.
  • a vehicle window designed as a composite window the outside of the first window is the outside of the vehicle window and the inside of the second window is the inside of the vehicle window.
  • the head-up display according to the invention comprises a vehicle window which has at least one masking strip in an edge region, which typically adjoins the edge of the window.
  • the at least one masking strip is a coating made up of one or more layers and serves to mask structures that are otherwise visible through the pane when installed.
  • the masking strip is used to mask an adhesive bead for gluing the windshield into a vehicle body, that is, it prevents the outside view of the adhesive bead, which is generally applied irregularly, so that a harmonious overall impression of the windshield is created.
  • the masking strip serves as UV protection for the adhesive material used. Continuous exposure to UV light damages the adhesive material and would loosen the connection between the window and the vehicle body over time.
  • the head-up display according to the invention comprises a vehicle window which has at least one masking strip which is frame-shaped and has a greater width, in particular in a section which overlaps the reflection layer, than in other sections.
  • the at least one masking strip comprises a colored, preferably black, colored material that can preferably be burned into the pane.
  • the at least one masking strip is opaque, in particular to serve as visual and UV protection, for example for an adhesive bead.
  • the masking strip can also be used, for example, to cover busbars and/or connection elements.
  • “transparent” means that the total transmission of the vehicle window corresponds to the legal regulations for windshields and preferably has a transmittance for visible light of more than 70% and in particular of more than 75%, for example more than 95%. Accordingly, “opaque” means a light transmission of less than 30%, in particular less than 25%, for example less than 5%, in particular 0%.
  • the head-up display according to the invention comprises a vehicle window, which further comprises at least one reflection layer (mirror layer) for reflecting light into the vehicle interior.
  • the reflection layer is arranged in the area of the masking strip, on the vehicle interior side of the masking strip. When viewed from the inside of the vehicle window, the reflective layer is therefore in front of the masking strip.
  • the expression “in the area of the masking strip” means that the reflection layer is arranged in a vertical view through the vehicle window or in an orthogonal projection through the window in overlap with the masking strip.
  • the reflection layer and the at least one masking strip can be arranged on different sides of the vehicle window or on the same side of the vehicle window.
  • the reflection layer does not have a section that does not overlap the masking strip, ie the reflection layer is only formed where it is located in front of the masking strip in view of the inside of the vehicle window.
  • the expression “reflection of light into the vehicle interior” refers to the condition of the vehicle window installed in the vehicle. The reflected light leaves the vehicle window on the inside.
  • At least one image display device arranged in the vehicle interior is assigned to at least one reflection layer.
  • the image display device includes an image display whose image hits the reflection layer and is reflected into the vehicle interior by the reflection layer.
  • the image display device can also be referred to as a display and can be designed as a TFT display, LED display, OLED display, EL display, pLED display or the like, preferably as a TFT display.
  • at least one image display device is assigned to the reflection layer.
  • Particularly preferably, exactly one image display device is assigned to the reflection layer.
  • the image display device should preferably have a screen diagonal of 15 cm to 30 cm, particularly preferably 20 cm to 25 cm. Larger image displays have the advantage of requiring a smaller number of image displays to be used, resulting in fewer visible gaps between the projected, projected images. Alternatively, the image display device preferably has a screen diagonal of 5 cm to 15 cm, particularly preferably 7 cm to 12 cm. Smaller image display devices require less image pre-distortion than larger image display devices. Smaller image display devices therefore deviate less from the horizontal radius of curvature of the vehicle window.
  • the thickness of the image display device is preferably from 0.1 cm to 5 cm, particularly preferably from 0.3 cm to 1 cm. With these dimensions, the image display device can be easily installed in the dashboard of a vehicle without being easily visible to a driver or passenger.
  • the amount of light that the image display device emits is at least 50 lumens, preferably at least 200 lumens, particularly preferably at least 600 lumens.
  • the luminance of the light of the image display device reflected by the reflection layer is at least 500 cd/m 2 , preferably at least 800 cd/m 2 , particularly preferably 1000 cd/m 2 . At this luminance, the projected image is easily visible to a viewer.
  • the reflection layer is designed to reflect light from the image display device.
  • the reflection layer is a coating of the pane that reflects the incident light and preferably comprises or consists of at least one elemental metal and/or at least one metal oxide.
  • the metal is preferably selected from the group consisting of aluminum, tin, titanium, copper, nickel, chromium, cobalt, iron, manganese, zirconium, cerium, yttrium, silver, gold, platinum and palladium, or mixtures thereof.
  • the reflection layer is particularly preferably based on aluminum or a nickel-chromium alloy. Aluminum and nickel-chromium alloys have improved ability to reflect visible light. If something is “based on” a material, it consists predominantly of this material, in particular essentially of this material in addition to any impurities or dopants.
  • the reflection layer can also be a metal-containing or metal-free reflective film or a metal-coated film.
  • the reflective film can be applied by means of an adhesive layer on different sides of the vehicle window or on the masking layer.
  • the reflective film is particularly preferably arranged within the thermoplastic intermediate layer. “Within the thermoplastic intermediate layer” can mean that the reflective layer is arranged between two thermoplastic films before lamination or is pressed into a thermoplastic film using pressure.
  • a paste is applied to the pane or a film, for example by a vapor deposition process such as an atmospheric pressure plasma coating process, spray coating, or by a sol/gel process and, if necessary, subsequent baking or Tempering.
  • the paste is preferably applied to the pane or film using a printing process, in particular by means of screen printing, pad printing or offset printing.
  • the applied paste is then baked, i.e. compacted by heat treatment.
  • the applied paste is advantageously dried at a temperature of 50 ° C to 180 ° C and calcined at a temperature of 200 ° C to 1000 ° C, in particular from 400 ° C to 700 ° C.
  • the film is preferably a polymeric film containing polyethylene terephthalate (PET), polypropylene (PP) and/or polyethylene (PE) or the film contains in particular PET, PP and/or PE.
  • the paste comprises a printable metal solution, with at least one metal predominantly bound to a complex.
  • the paste may further contain a solvent, preferably selected from alcohols, glycols, polypropylene glycols and derivatives thereof, and/or a thickener, preferably a cellulose derivative or polyacrylic acid.
  • a coating is alternatively applied to the pane or film, preferably by physical vapor deposition (PVD), particularly preferably by cathode sputtering (“sputtering”) and very particularly preferably by magnetic field-assisted cathode sputtering (“magnetron sputtering”).
  • PVD physical vapor deposition
  • sputtering cathode sputtering
  • magnetic field-assisted cathode sputtering magneton sputtering
  • the coating can be applied, for example, by means of chemical vapor deposition (CVD), plasma-assisted vapor deposition (PECVD), vapor deposition or atomic layer deposition (ALD).
  • CVD chemical vapor deposition
  • PECVD plasma-assisted vapor deposition
  • ALD atomic layer deposition
  • the coating is preferably applied to the panes before lamination.
  • the reflection layer consists of at least one metal oxide, optionally at least one solvent and/or at least one thickener, and unavoidable impurities, the proportion of which in the reflection layer is less than 5% by weight, preferably less than 1% by weight.
  • the metal oxide content in the reflection layer is preferably at least 70%, preferably at least 80%, in particular at least 90%.
  • the reflection layer can advantageously improve the properties of the reflected light compared to mere reflection of the light on the pane.
  • the reflection layer has a total reflectivity of light (R ) in the visible wavelength range, measured at an angle of incidence of 65° to the normal, of greater than 15%, preferably greater than or equal to 25%.
  • the light here preferably includes s-polarized and p-polarized light in the visible wavelength range.
  • the proportion of reflected light is therefore comparatively high, with the reflectivity of light (RL) being, for example, approximately 25%.
  • the reflection layer has a reflectivity of p-polarized light ( RP .L) in the visible wavelength range, measured at an angle of incidence of 65° to the normal, of greater than 5%, preferably greater than 15%, on.
  • the visible wavelength range in the context of the present invention is preferably 380 nm to 780 nm.
  • the above-mentioned reflection values apply particularly preferably to s- and p-polarized light or to p-polarized light in the wavelength range used by the light source.
  • the indication of the direction of polarization refers to the plane of incidence of the radiation on the composite pane.
  • P-polarized radiation refers to radiation whose electric field oscillates in the plane of incidence.
  • S-polarized radiation refers to radiation whose electric field oscillates perpendicular to the plane of incidence.
  • the plane of incidence is spanned by the incidence vector and the surface normal of the composite pane in the geometric center of the irradiated area.
  • the present invention is based on the knowledge that a reflection layer covering the at least one, typically opaque, masking strip enables good image representation with high contrast to the masking strip, so that it appears bright and is therefore also easy to see. This advantageously enables a reduction in the performance of the image display device and thus reduced energy consumption. This is a great advantage of the invention.
  • the contrast ratio of the projected image projected onto the reflection layer is at least 2:1, preferably at least 3:1 and particularly preferably at least 5:1.
  • the contrast ratio is the ratio between the light intensity of the brightest and darkest points of an image. Options for measuring the contrast ratio are generally known to those skilled in the art.
  • the masking strip is preferably applied to at least one pane using a printing process, in particular a screen printing process.
  • the printing ink is printed onto the pane and then dried or baked, preferably at up to 700 °C.
  • the printing ink is preferably permanently lightfast, solvent and abrasion resistant.
  • the masking strip can transition from a solid coating into points of different sizes. These so-called screen printing dots are intended to break up the visually massive impression of the black screen printed edge.
  • the at least one masking strip is preferably black and can also be referred to as black printing or masking printing.
  • the material of the masking strip can also be applied to the pane using other common application methods such as brushing, rolling, spraying and the like and then preferably baked.
  • the at least one masking strip consists of a single layer. This has the advantage of a particularly simple and cost-effective production of the vehicle window, since only a single layer has to be formed for the masking strip.
  • the masking strip can in principle be applied to each side of the pane. In the case of a composite pane, this is preferably applied to the inside (side II) of the first pane or to the inside (side III) of the second pane, where it is protected from external influences. It is particularly preferably applied to the inside (side II) of the first pane.
  • the reflection layer is attached to the outside (side IV) of the second pane, which enables particularly simple production.
  • the proportion of reflected light is particularly high with this arrangement.
  • disturbing secondary images can be avoided.
  • the reflection layer is generally very weather-stable, the reflection layer can be covered by a cover layer, in particular a polymer layer or a glass layer, in order to protect it from external influences.
  • the glass layer can in particular be attached to the composite pane by a thermoplastic intermediate layer.
  • the reflection layer is attached to the inside (side III) of the second pane, which has the advantage that the reflection layer is protected from external influences.
  • the reflection layer is attached to the inside (side II) of the first pane on or above the (opaque) masking layer.
  • the proportion of reflected light with p-polarization is particularly high, which has the advantage that the HUD display can also be used with solar is clearly visible in glasses with polarized lenses.
  • One or more further layers can be arranged between the masking layer and the reflection layer. Alternatively, the reflection layer can be applied directly to the masking layer.
  • the vehicle window in addition to the (opaque) masking strip on the inside (side II) of the first window, there is at least one further masking strip on the inside (III) of the second window and/or on the outside (IV). arranged on the second disk.
  • the further masking strip serves to improve the adhesion of the windows and is preferably mixed with ceramic parts, which give the masking strip a rough and adhesive surface, which on side IV, for example, supports the gluing of the vehicle window into the vehicle body. On side III, this supports the laminating of the two individual panes of the composite pane.
  • the masking strip arranged on side II is preferably also mixed with ceramic particles.
  • a further masking strip applied to the outside of the second pane (side IV) can also be provided for aesthetic reasons, for example to conceal the edge of the reflection layer or to design the edge of the transition to the transparent area.
  • the masking strip is preferably provided with a widening, i.e. has a greater width (dimension perpendicular to the extension) than in other sections. In this way, the masking strip can be suitably adapted to the dimensions of the reflection layer.
  • the vehicle window preferably has an upper edge (also called roof edge), which faces the roof of the vehicle in the installed position, and a lower edge (also called engine edge), which faces the floor of the vehicle.
  • the upper edge and the lower edge are connected to one another via two side edges that run essentially perpendicular to the upper and lower edges.
  • the reflection layer extends over the entire width of the vehicle window.
  • the reflective layer extends completely from one side edge to the other side edge.
  • the reflection layer is arranged in a lower edge section directly adjacent to the lower edge.
  • the width of the reflection layer is preferably 2 cm to 20 cm, particularly preferably 3 cm to 15 cm.
  • the vehicle window is in this Embodiment preferably the windshield of a car.
  • the reflection layer is arranged outside the area of the windshield intended for viewing. In the European Union market, this means that the reflective layer is arranged below the field of view A and B of the windshield according to ECE R43.
  • Important information can be projected into a driver's field of vision, such as the current driving speed, navigation or warning information, which the driver can perceive without having to look far away from the road.
  • the reflective layer can also replace functions of a space-consuming generic display in the dashboard, thereby freeing up space in the vehicle.
  • the at least one pane preferably contains or consists of glass, particularly preferably flat glass, float glass, quartz glass, borosilicate glass, soda-lime glass, alumino-silicate glass, or clear plastics, preferably rigid clear plastics, in particular polyethylene, polypropylene, polycarbonate, polymethyl methacrylate , polystyrene, polyamide, polyester, polyvinyl chloride and/or mixtures thereof.
  • Suitable glasses are known, for example, from EP 0 847 965 B1.
  • the at least one pane can be clear, or tinted or colored. Windshields must have sufficient light transmission in the central viewing area, preferably at least 70% in the main viewing area A according to ECE-R43.
  • the at least one disk is preferably curved, that is to say it has a curvature.
  • the at least one pane can have other suitable, known coatings, for example anti-reflective coatings, non-stick coatings, anti-scratch coatings, photocatalytic coatings or sun protection coatings or low-E coatings.
  • the thickness of one pane can vary widely and be adapted to the requirements of the individual case.
  • Discs with standard thicknesses of 1.0 mm to 25 mm and preferably 1.4 mm to 2.1 mm are preferably used.
  • the size of the discs can vary widely and depends on the use.
  • the vehicle window can have any three-dimensional shape.
  • the at least one pane has no shadow zones, so that it can be coated, for example, by cathode sputtering.
  • the at least one disk is preferably planar or slightly or strongly curved in one direction or in several directions of the room.
  • the at least one disc can be colorless or colored.
  • the at least one thermoplastic intermediate layer contains or consists of at least one thermoplastic, preferably polyvinyl butyral (PVB), ethylene vinyl acetate (EVA) and/or polyurethane (PU) or copolymers or derivatives thereof, optionally in combination with polyethylene terephthalate (PET).
  • the thermoplastic intermediate layer can also, for example, polypropylene (PP), polyacrylate, polyethylene (PE), polycarbonate (PC), polymethyl methacrylate, polyvinyl chloride, polyacetate resin, casting resin, acrylate, fluorinated ethylene-propylene, polyvinyl fluoride and / or ethylene-tetrafluoroethylene, or contain a copolymer or mixture thereof.
  • the thermoplastic intermediate layer preferably contains or consists of polyvinyl butyral (PVB), particularly preferably polyvinyl butyral (PVB) and additives known to those skilled in the art, such as plasticizers.
  • the thermoplastic intermediate layer preferably contains at least one plasticizer.
  • Plasticizers are chemical compounds that make plastics softer, more flexible, supple and/or elastic. They shift the thermoelastic range of plastics towards lower temperatures, so that the plastics have the desired more elastic properties in the operating temperature range.
  • Preferred plasticizers are carboxylic acid esters, especially low-volatility carboxylic acid esters, fats, oils, soft resins and camphor.
  • Other plasticizers are preferably aliphatic diesters of tri- or tetraethylene glycol.
  • Particularly preferred plasticizers used are 3G7, 3G8 or 4G7, where the first number denotes the number of ethylene glycol units and the last digit denotes the number of carbon atoms in the carboxylic acid part of the compound.
  • So 3G8 stands for triethylene glycol bis-(2-ethylhexanoate), ie for a compound of the formula C4H9CH (CH2CH3) CO (OCH 2 CH 2 )3O 2 CCH (CH 2 CH 3 ) C4H9.
  • the thermoplastic intermediate layer preferably contains at least 3% by weight, preferably at least 5% by weight, particularly preferably at least 20% by weight, even more preferably at least 30% by weight and in particular at least 40% by weight of a plasticizer.
  • the plasticizer preferably contains or consists of triethylene glycol bis-(2-ethylhexanoate). More preferably, the thermoplastic intermediate layer contains at least 60% by weight, particularly preferably at least 70% by weight, in particular at least 90% by weight and, for example, at least 97% by weight, of polyvinyl butyral.
  • thermoplastic intermediate layer can be formed by a single film or by more than one film.
  • the thermoplastic intermediate layer can be formed by one or more thermoplastic films arranged one above the other, the thickness of the thermoplastic intermediate layer preferably being from 0.25 mm to 1 mm, typically 0.38 mm or 0.76 mm. However, it would also be conceivable that the thickness of transparent adhesives is approx. 10 pm.
  • the thermoplastic intermediate layer can also be a functional thermoplastic intermediate layer, in particular an intermediate layer with acoustically dampening properties, an intermediate layer that reflects infrared radiation, an intermediate layer that absorbs infrared radiation and/or an intermediate layer that absorbs UV radiation.
  • the thermoplastic intermediate layer can also be a band filter film that blocks out narrow bands of visible light.
  • the head-up display comprises an image display device assigned to the reflection layer with an image display directed onto the reflection layer, the image of which is reflected by the reflection layer into the vehicle interior. If multiple reflective layers are provided, a corresponding number of image display devices may be provided.
  • the invention further extends to a vehicle with a head-up display according to the invention.
  • the image display device is preferably supplied with power via the vehicle's on-board electrical system.
  • the electricity from the on-board electrical system can be generated, for example, via solar cells on the vehicle roof.
  • the invention further relates to a method for producing a head-up display according to the invention.
  • the procedure includes:
  • the reflection layer is arranged in the area of the masking strip on the vehicle interior side and (c) the image display device and its geometry are arranged in relation to the vehicle window.
  • the masking strip is preferably applied to the at least one pane using a printing process, in particular a screen printing process, or via other common application processes such as brushing, rolling, spraying and the like, and then preferably baked.
  • the reflective layer is preferably applied to the pane using a printing process and baked.
  • At least two panes are preferably connected (laminated) to one another by at least one thermoplastic adhesive layer under the influence of heat, vacuum and/or pressure.
  • Methods known per se can be used to produce a composite pane.
  • so-called autoclave processes can be carried out at an increased pressure of about 10 bar to 15 bar and temperatures of 130 ° C to 145 ° C for about 2 hours.
  • Known vacuum bag or vacuum ring processes work, for example, at around 200 mbar and 130 ° C to 145 ° C.
  • the two disks and the thermoplastic intermediate layer can also be pressed into a composite disk in a calender between at least one pair of rollers.
  • Systems of this type are known for producing composite panes and usually have at least one heating tunnel in front of a press shop.
  • the temperature during the pressing process is, for example, from 40 °C to 150 °C.
  • Combinations of calender and autoclave processes have proven particularly useful in practice.
  • vacuum laminators can be used. These consist of one or more heatable and evacuable chambers in which the first pane and second pane can be laminated within, for example, about 60 minutes at reduced pressure of 0.01 mbar to 800 mbar and temperatures of 80 ° C to 170 ° C.
  • the invention extends to the use of the head-up display according to the invention with a vehicle window in vehicles for traffic on land, in the air or on water, in particular in motor vehicles.
  • the use of the vehicle window as a vehicle windshield is preferred.
  • the composite pane can advantageously be the windshield or roof pane of a vehicle or other vehicle glazing, for example a separating pane in a vehicle, preferably in a rail vehicle or a bus.
  • a connection can bund disk with the characteristics of the vehicle window can also be an architectural glazing, for example in an outer facade of a building or a separating pane inside a building.
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view of an exemplary embodiment of the head-up display according to the invention
  • FIG. 2 shows a top view of the vehicle window from FIG. 1,
  • FIG. 5A is a cross-sectional view of the head-up display from FIG. 5,
  • FIG. 5 shows a further variant of the head-up display with a top view of an arrangement of image display devices
  • FIG. 6A is a cross-sectional view of the head-up display from FIG. 6,
  • FIG. 6 shows a further preferred variant of the head-up display with a top view of an arrangement of image display devices
  • Fig. 7 shows a further preferred variant of the head-up display with a top view of an arrangement of image display devices.
  • Figure 1 shows a cross-sectional view of an exemplary embodiment of the head-up display 100 according to the invention in a vehicle in a highly simplified, schematic representation.
  • a top view of the vehicle window 1 of the head-up display 100 is shown in Figure 2.
  • the cross-sectional view of Figure 1 corresponds to the section line AA of the vehicle window 1, as indicated in Figure 2.
  • the vehicle window 1 is designed in the form of a composite window (see also Figures 3 to 4) and comprises a first window 2 (e.g. outer window) and a second window 3 (e.g. inner window), which are firmly connected to one another by a thermoplastic intermediate layer 4.
  • the vehicle window 1 is installed in a vehicle and separates a vehicle interior 12 from an external environment 13.
  • the vehicle window 1 is the windshield of a motor vehicle.
  • the vehicle window only has a single pane, preferably in the form of thermally toughened toughened safety glass (not shown).
  • the first pane 2 and the second pane 3 each consist of glass, preferably thermally toughened soda-lime glass, and are transparent to visible light.
  • the thermoplastic intermediate layer 4 consists of a thermoplastic, preferably polyvinyl butyral (PVB), ethylene vinyl acetate (EVA) and/or polyethylene terephthalate (PET).
  • the outer surface I of the first pane 2 faces the external environment 13 and is at the same time the outer surface of the vehicle window 1.
  • the inner surface II of the first pane 2 and the outer surface III of the second pane 3 each face the intermediate layer 4.
  • the inner surface IV of the second pane 3 faces the vehicle interior 12 and is at the same time the inner surface of the vehicle pane 1. It is understood that the vehicle pane 1 can have any suitable geometric shape and/or curvature. As a vehicle window 1, it typically has a convex curvature.
  • first masking strip 5 In the edge region 11 of the vehicle window 1 there is a frame-shaped first masking strip 5 on the inside (side II) of the first window 2.
  • the first masking strip 5 is opaque and prevents the view of structures arranged on the inside of the vehicle window 1, for example an adhesive bead for gluing in Vehicle window 1 into a vehicle body.
  • the first masking strip 5 is preferably black.
  • the first masking strip 5 consists of an electrically non-conductive material conventionally used for masking strips, for example a black-colored screen printing ink that is baked.
  • the vehicle window 1 has a second masking strip 6 made of an electrically non-conductive material in the edge region 11 on the outside IV of the second window 3.
  • the second masking strip 6 is designed in a frame-shaped circumferential manner.
  • the second masking strip 6 consists of an electrically non-conductive material conventionally used for masking strips, for example a black-colored screen printing ink that is baked.
  • On the outside IV of the second disk 3 there is a reflection layer 9, which is applied to the disk 3 and baked, for example by means of magnetron sputtering or as a paste in the printing process.
  • the reflection layer is a metal oxide coating containing at least one metal oxide or, for example, a nickel-chromium alloy.
  • the reflection layer 9 is arranged in a vertical view through the vehicle window 1 in overlap with the first masking strip 5, with the first masking strip 5 completely covering the reflection layer 9, i.e. the reflection layer 9 has no section that is not in overlap with the first masking strip 5.
  • the reflection layer 9 is only arranged in the lower (engine-side) section 11′ of the edge region 11 of the vehicle window 1.
  • several reflection layers 9 could be provided, which are arranged, for example, in the lower (engine-side) section 11′ and in the upper (roof-side) section 11′′ of the edge region 11.
  • the reflection layers 9 could be arranged in such a way that a (partially) rotating image is generated.
  • the first masking strip 5 is widened in the lower (engine-side) section 11' of the edge region 11, i.e. the first masking strip 5 has a greater width in the lower (engine-side) section 11' of the edge region 11 than in the upper (roof-side) section 11'' of the edge region 11 (as well as in the side sections of the edge region 11 that cannot be seen in FIG. 1) of the vehicle window 1.
  • the “width” is understood to be the dimension of the first masking strip 5 perpendicular to its extension.
  • the reflection layer 9 is here, for example, arranged above the second masking strip 6 (i.e. not in overlap), although it would equally be possible for there to be an overlap for aesthetic reasons.
  • the head-up display 100 also has an image display device 8 arranged in the dashboard 7 as an imager.
  • the image display device 8 is used to generate light 10 (image information), which is directed onto the reflection layer 9 and is reflected by the reflection layer 9 as reflected light 10 'into the vehicle interior 12, where it can be seen by an observer, for example a driver.
  • the reflection layer 9 is designed to reflect the light of the image display device, ie an image of the image display. It would also be possible, for example, to arrange the image display device 8 in the A-pillar of a motor vehicle or on the roof (in each case on the vehicle interior side), if the reflection layer 9 is suitable for this purpose positioned in such a way.
  • each reflection layer 9 can be assigned a separate image display device 8, ie several image display devices 8 can be arranged. It would also be possible, for example, for the vehicle window 1 to be a roof window, side window or rear window.
  • the vertical distance of the individual image display devices 8 from the area of the reflection layer 9, which is provided for reflecting the light 10 of the image display devices 8, is independently of one another and preferably from 0.1 to 10 cm, for example 2 cm.
  • the image display devices 8 are, for example, TFT displays and the amount of light emitted for the individual image display devices 8 is, for example, 600 lumens.
  • the image display devices 8 are, for example, electrically connected to the vehicle's on-board electrical system and are supplied with power from this (not shown).
  • the vehicle window 1 can also be a roof window, side window or rear window.
  • the vertical distance of the image display device 8 to the area of the reflection layer 9, which is provided for reflecting the light 10 of the image display device 8, is preferably 0.1 to 10 cm, for example 2 cm.
  • the image display device 8 is, for example, a TFT display and the amount of light emitted is, for example, 600 lumens.
  • the image display device 8 is, for example, electrically connected to the vehicle's on-board electrical system and is supplied with power therefrom (not shown).
  • the inventive design of the one or more image display devices 8 is described in Figures 5, 6 and 7.
  • the reflection layer 9 is shown extending along the lower section 11 ' of the edge region 11.
  • FIG. 3 in which cross-sectional views of various embodiments of the vehicle window 1 are shown.
  • the cross-sectional views of Figures 3 to 4 correspond to the section line AA in the lower section 1T of the edge region 11 of the vehicle window 1, as indicated in Figure 2.
  • the first (opaque) masking strip 5 is located on the inside (side II) of the first pane 2.
  • the reflection layer 9 is applied to the outside (side IV) of the second pane 3.
  • Light 10 from the image display Device 8 is reflected by the reflection layer 9 as reflected light 10 'into the vehicle interior 12.
  • the polarizations of the light 10, 10' are illustrated schematically.
  • This variant has the advantage that a relatively large proportion of the incident light 10 is reflected.
  • the image is clearly visible against the background of the opaque (first) masking layer 5 with high contrast.
  • the variant of the vehicle window 1 shown in Figure 4 differs from the variant of Figure 3 only in that the reflection layer 9 is applied to the (first) masking layer 5.
  • This variant has the particular advantage that a relatively large proportion of the incident light 10 is reflected with p-polarization.
  • the image is clearly visible against the background of the opaque (first) masking layer 5 with high contrast.
  • the reflection layer 9 is well protected from external influences inside the composite pane.
  • the reflection layer 9 is arranged on the vehicle interior side of the first masking strip 5, i.e. in view of the inside of the vehicle window 1, the reflection layer 9 is located in front of the first masking strip 5.
  • Figure 5 shows a top view of an arrangement of image display devices 8 in front of the vehicle window 1 and the head-up display 100.
  • the vehicle window 1 is designed, for example, as described in Figure 1.
  • the vehicle window 1 has, for example, the geometric shape and curvature usual for windshields.
  • the vehicle window 1 separates the vehicle interior 12 from the external environment 13.
  • the vehicle window 1 is installed, for example, as a windshield in a vehicle.
  • the head-up display 100 can contain image display devices 8n , each of which projects an image 14n onto the reflection layer 9 of the vehicle window 1.
  • the arrangement of image display devices 8n is located in the vehicle interior 12 and includes, for example, a first image display device 81, a second image display device 82, a third image display device 83, a fourth image display device 84, a fifth image display device 85, a sixth image display device 8e and a seventh image display device 87.
  • the Seven image display devices 81, 82, 83, 84, 85, 8e, 87 of the arrangement 8 are rectangular in shape, but can also have any other shape.
  • the image display devices 81, 82, 83, 84, 85, 8e, 87 are arranged one after the other and next to each other along the horizontal curvature of the vehicle window 1, so that the distance of the individual image display devices 81, 82, 83, 84, 85, 85, 87 to the inside of the Vehicle window (outside IV) is essentially the same.
  • the image display devices 8i, 82, 83, 84, 85, 8e, 87 are arranged horizontally to the surface normal of the vehicle floor and each project an image onto different areas of the reflection layer 9 of the vehicle window 1.
  • the image display devices 81, 82, 83, 84, 85, 8e , 87 are arranged next to each other in a flat design.
  • the image display devices 81, 82, 83, 84, 85, 8e, 87 are arranged in an arc shape in a horizontal plane.
  • Figure 5A is a cross-sectional view of the vehicle window 1 and the fourth image display device 84 as indicated by the section line AA 'in Figure 5.
  • the fourth image display device 84 is arranged horizontally to the surface normal of the vehicle floor and radiates visible light 10 onto the reflection layer 9 of the vehicle window 1.
  • the light 10 is reflected on the reflection layer 9 in the direction of the eyes of an observer 15.
  • the reflected light 10' can thus be visually perceived by the viewer 15 as a projected image 14.
  • the projected image 14 is shown behind the vehicle window 1 in FIG. 5A for easy reference, although the light 10 is actually reflected into the vehicle interior 12 at the reflection layer 9.
  • the arrangement of the image display devices 8 makes it possible to generate a large number of different projected images 14 over a large area of the vehicle window 1.
  • the images V can thus be visually perceived by a large number of vehicle occupants.
  • the projected images 14 can, for example, transmit information that is usually displayed on the dashboard in the form of generic displays (such as the speedometer, fuel gauge or engine speed).
  • the use of an array of image display devices 8 thus reduces the space required in a vehicle.
  • the projected image 14 appears in the viewer's field of vision 15 in an inclined plane in front of the vehicle window 1.
  • the inclined plane of the projected image 14 refers to the field of view plane E perpendicular to the viewing direction of the viewer 15.
  • the variant of the head-up display 100 shown in Figure 6 differs from the variant of Figure 5 only in that the seven image display devices 81, 82, 83, 84, 85, 8e, 87 of the arrangement 8 are at a certain angle y to Reflection layer 9 are arranged. What is meant here is the angle y of the image display surface (main surface H) of the respective image display device 81, 82, 83, 84, 85, 8e, 87 to the reflection layer 9 in the geometric center of the respective image display device 81, 82, 83, 84, 85, 85 , 87 irradiated area.
  • Figure 6A is a cross-sectional view of the vehicle window 1 and the fourth image display device 84 as indicated by the section line AA' in Figure 6.
  • the angle y of the individual image display devices 81, 82, 83, 84, 85, 8e, 87 to the reflection layer 9 in FIGS. 6 and 6A is chosen so that the projected image 14 is as parallel as possible to the field of view plane E of the observer 15.
  • the angle y to the reflection layer can be different for each of the seven image display devices 81, 82, 83, 84, 85, 8e, 87.
  • the head-up display 100 shown in Figures 6 and 6A enables, on the one hand, the optimization of the size used of the image display devices 81, 82, 83, 84, 85, 8e, 87 and can thereby reduce costs and installation space in the dashboard.
  • the inclination of the seven image display devices 81, 82, 83, 84, 85, 8e, 87 reduces the gaps between the projected images 14 and thus the visual gaps in the user interface.
  • the respective projected images 14 also appear clearer and without distortions to a viewer 15.
  • the gaps that occur can be reduced even further if an edge region that typically surrounds the image display devices 81, 82, 83, 84, 85, 8e, 87 and is not suitable for radiating light 10 is designed with the smallest possible width.
  • the image display devices 81, 82, 83, 84, 85, 85, 87 particularly preferably have no peripheral edge area.
  • Figure 7 shows a top view of an arrangement 8 of six image display devices 81, 82, 83,
  • the image display devices 81, 82, 83, 84, 85, 85 are rectangular and arranged along the vehicle window 1. In plan view, the image display devices 81, 82, 83, 84, 85, 85 do not form a straight line of image display devices 81, 82, 83, 84, 85, 85 lying next to one another but rather create a curved line. This curvature created is, for example, not symmetrical. All image display devices are arranged at a certain angle y of the main surface H to the reflection layer 9 of the vehicle window 1, as described for FIG. 6 and FIG. 6A.
  • the areas 16 between the individual image display devices 81, 82, 83, 84, 85, 85 are triangular with an acute angle. This means that the rear corners of the image display devices 81, 82, 83, 84, 85, 85 touch the rear corners of the adjacent image display devices 81, 82, 83, 84, 85, 85 whereas the front corners of the image display devices 81, 82,
  • the “rear corners” are the two corners of an image display device 81, 82, 83, in plan view.
  • the “front” corners are the two corners of an image display device 81, 82, 83, 84, 85, 8e, which are arranged closer to the vehicle window 1.
  • the acute angles face the vehicle window 1 and are of different sizes for all areas 16.
  • the acute angle ⁇ between the first image display device 81 and the second image display device 82 is, for example, between 3.5° and 5°. In the present example, the acute angle increases with the distance to the first image display device 81.
  • the acute angle co between the fifth image display device 85 and the sixth image display device 8e is, for example, 5° and 8.5°.
  • the “optical correction” of a projected image 14 means that the image display devices 8 project an optical adjustment of the displayed ones in accordance with the geometric configuration of the vehicle window 1, the position of the viewer 15 in relation to the projected images 14 and the position of the image display devices 8 in relation to the vehicle window 1 Take pictures 14 to prevent or at least reduce geometric imaging errors on the vehicle window 1.
  • this optical correction leads to a reduction in the size of the projected image 14; It is therefore very advantageous to reduce the optical correction to as small a level as possible.
  • the acute angles can also be identical everywhere between the image display devices 81, 82, 83, 84, 85, 85, become smaller from the first to the sixth image display device 81, 85, or have a different relationship to one another . This also depends on the position from which the projected images 14 should be clearly visible to a viewer 15.
  • the areas 16 located between the image display devices 81, 82, 83, 84, 85, 85 can also be trapezoidal, whereby the length of the longer base side of the trapezoidal area can vary.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Head-Up-Display (100) für eine Fahrzeugscheibe (1) mit einer im verbauten Zustand einer äußeren Umgebung (13) zugewandten Außenseite (I) und einer einem Fahrzeuginnenraum zugewandten Innenseite (IV), umfassend: - mindestens eine transparente Scheibe (2, 3), - mindestens einen Maskierungsstreifen (5) in einem Randbereich (11) der Scheibe (2, 3), - mindestens eine, insbesondere im Druckverfahren aufgebrachte, Reflexionsschicht (9) zum Reflektieren von Licht, welche im Bereich des Maskierungsstreifens (5), fahrzeuginnenraumseitig des Maskierungsstreifens, angeordnet ist, - mindestens eine der Reflexionsschicht (9) zugeordnete Bildanzeigevorrichtung (8) mit einer auf die Reflexionsschicht (9) gerichteten Bildanzeige, deren projiziertes Bild (14) von der Reflexionsschicht (9) in den Fahrzeuginnenraum (12) reflektiert wird, wobei die Bildanzeigevorrichtung (8) in Draufsicht in horizontaler Richtung gekrümmt ist.

Description

HEAD-UP-DISPLAY FÜR EINE FAHRZEUGSCHEIBE
Die Erfindung betrifft ein Head-Up-Display für eine Fahrzeugscheibe, insbesondere ein Black Print Display mit mindestens einer Bildanzeigevorrichtung, ein Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung, sowie ein Head-Up-Display mit der Fahrzeugscheibe und ein entsprechend ausgerüstetes Fahrzeug.
Fahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen (PKW), werden immer häufiger mit sogenannten Head-Up-Displays (HUDs) ausgestattet, wie sie beispielsweise aus der DE 10 2009 020824 A1 bekannt sind. Head-Up-Displays sind zur Darstellung von Bildinformationen für einen Betrachter bzw. Fahrer vorgesehen. Mit einem Projektor als Bildgeber, beispielsweise im Bereich des Armaturenbretts oder im Dachbereich, werden Bilder auf die Windschutzscheibe projiziert, dort reflektiert und vom Fahrer als virtuelles Bild hinter der Windschutzscheibe wahrgenommen. So können wichtige Informationen in das Blickfeld des Fahrers projiziert werden, beispielsweise die aktuelle Fahrtgeschwindigkeit, Navigations- oder Warnhinweise, die der Fahrer wahrnehmen kann, ohne seinen Blick von der Fahrbahn wenden zu müssen. Head-Up-Displays können so wesentlich zur Steigerung der Verkehrssicherheit beitragen.
Üblicherweise bestehen Fahrzeug-Windschutzscheiben aus zwei Glasscheiben, welche über mindestens eine thermoplastische Folie miteinander laminiert sind. Bei dem vorstehend beschriebenen Head-Up-Display tritt das Problem auf, dass das Projektorbild an beiden Oberflächen der Windschutzscheibe reflektiert wird. Dadurch nimmt der Fahrer nicht nur das gewünschte Hauptbild wahr, welches durch die Reflexion an der innenraumseitigen Oberfläche der Windschutzscheibe hervorgerufen wird (Primärreflexion). Der Fahrer nimmt auch ein leicht versetztes, in der Regel intensitätsschwächeres Nebenbild wahr, welches durch die Reflexion an der außenseitigen Oberfläche der Windschutzscheibe hervorgerufen wird (Sekundärreflexion). Dieses Problem wird gemeinhin dadurch gelöst, dass die reflektierenden Oberflächen mit einem gezielt gewählten Winkel zueinander angeordnet werden, so dass Hauptbild und Nebenbild überlagert werden, wodurch das Nebenbild nicht mehr störend auffällt.
Fahrzeugscheiben, insbesondere Windschutzscheiben weisen außer dem transparenten Durchsichtbereich üblicherweise einen opaken Maskierungsbereich mit einer opaken Schicht auf, durch den keine Durchsicht möglich ist. Der Maskierungsbereich ist typischerweise in einem umlaufenden Randbereich der Windschutzscheibe angeordnet und umrandet den Durchsichtbereich. Der opake Maskierungsbereich dient in erster Linie dazu, den zur Verklebung der Windschutzscheibe mit der Fahrzeugkarosserie verwendeten Klebstoff vor UV-Strahlung zu schützen. Ist die Verbundscheibe mit elektrischen Funktionen ausgestattet (beispielsweise einer Heizfunktion), so können die hierfür nötigen elektrischen Anschlüsse zudem mit dem Maskierungsbereich kaschiert werden. Der Maskierungsbereich wird typischerweise durch einen schwarzen Abdeckdruck auf der zur Zwischenschicht hingewandten Oberfläche der Außenscheibe ausgebildet.
Es ist auch bekannt, Fahrzeugscheiben mit transparenten, elektrisch leitfähigen Beschichtungen zu versehen. Diese Beschichtungen können beispielsweise als IR-reflektierende Beschichtungen wirken, um die Erwärmung des Fahrzeuginnenraums zu verringern und dadurch den thermischen Komfort zu verbessern, oder als beheizbare Beschichtungen verwendet werden, indem sie mit einer Spannungsquelle verbunden werden, so dass ein Strom durch die Beschichtung fließt. Windschutzscheiben mit leitfähigen Beschichtungen im Inneren des Verbundglases weisen im Zusammenhang mit Head-Up-Displays das Problem auf, dass durch die leitfähige Beschichtung eine weitere reflektierende Grenzfläche für das Projektorbild gebildet wird. Dies führt auch zu einem unerwünschten Nebenbild.
Bei der Auslegung eines Head-Up-Displays muss weiterhin dafür Sorge getragen werden, dass der Projektor eine entsprechend große Leistung hat, so dass das projizierte Bild, insbesondere bei Einfall von Sonnenlicht, eine ausreichende Helligkeit aufweist und vom Betrachter gut erkennbar ist. Dies erfordert eine gewisse Größe des Projektors und geht mit einem entsprechenden Stromverbrauch einher.
Der Strombedarf kann beispielsweise gesenkt werden, indem der Kontrast des reflektierten Bildes erhöht wird. So ist es möglich, auch im Maskierungsbereich ein virtuelles Bild zu erzeugen, im Grunde nach dem gleichen Prinzip wie ein HUD. Es wird also auch der Maskierungsbereich durch einen Projektor bestrahlt, und das Licht dort reflektiert, wodurch eine Anzeige für den Fahrer erzeugt wird. So können beispielsweise Informationen, die bislang im Bereich des Armaturenbretts angezeigt wurden, wie Uhrzeit, Fahrtgeschwindigkeit, Motordrehzahl oder Angaben eines Navigationssystems, oder auch das Bild einer rückwärts gerichteten Kamera, welches die klassischen Außenspiegel oder Rückspiegel ersetzt, auf praktische und ästhetisch ansprechende Weise direkt auf der Windschutzscheibe dargestellt werden, beispielsweise in dem Abschnitt des Maskierungsbereichs, der an die Unterkante der Windschutzscheibe grenzt. Eine Projektionsanordnung dieser Art ist beispielsweise aus DE102009020824A1 bekannt. Üblicherweise werden rechteckige flache Bildanzeigevorrichtungen eingesetzt, um den Anzeigenbereich in Projektionsanordnungen zu bestrahlen. Dies hat den Nachteil, dass die Kontur des projizierten Bildes nicht mit der Reflexionsschicht der Fahrzeugscheibe übereinstimmt, weil diese meist in horizontaler und vertikaler Richtung gebogen ist. Dies führt zu bereichsweise verändertem projizierten Bild, welches uneinheitlich und nicht homogen für einen Betrachter wirkt. Aus diesem Grund ist je nach Design des Systems ein Bildbeschnitt und/oder eine Bildverzerrung am oberen oder unteren Rand des angezeigten Bildes erforderlich. Dies wiederum führt zu einer Verkleinerung des projizierten Bildes. Die Verkleinerung des Bildes kann mittels einer vergrößerte Bildanzeigevorrichtung mit höherem Stromverbrauch kompensiert werden. Hierdurch werden aber die Material- und Energiekosten erhöht und es gibt einen erhöhten Platzbedarf für die Bildanzeigevorrichtung.
Ein Nachteil der Platzierung rechteckiger Anzeigeelemente im Armaturenbrett besteht darin, dass die Kontur des projizierten Bildes nicht mit der schwarzen Druckfläche der Windschutzscheibe übereinstimmt, da diese häufig in horizontaler und vertikaler Richtung gebogen ist. Daher ist je nach Auslegung des Systems eine Bildbeschneidung und/oder Bildverzerrung am oberen oder unteren Rand des angezeigten Bildes erforderlich.
Ein weiterer Nachteil ergibt sich aus dem Übergang mehrerer Anzeigeelemente. Wenn rechteckige Anzeigeelemente kombiniert und nebeneinander platziert werden, um das im schwarzen Druckbereich angezeigte projizierte Bild von Säule zu Säule zu vergrößern, entstehen zwischen diesen Anzeigeelementen zwangsläufig Lücken, auch wenn diese Lücken reduziert werden können.
Ein zusätzlicher Nachteil eines bekannten Head-Up-Displays ist, dass es sowohl vom Fahrer wie vom Beifahrer nicht gleichermaßen gesehen werden kann.
W02012080806A2 offenbart eine Lichtquellenvorrichtung für ein Fahrzeug.
DE102018212046A1 beschreibt ein Verfahren zum Bereitstellen einer Anzeige in einem Kraftfahrzeug sowie eine Anzeigevorrichtung für ein Kraftfahrzeug.
EP2095988A1 offenbart ein Head-Up-Anzeigesystem mit hoher Sichtbarkeit. WO2021209201 A1 beschreibt eine Projektionsanordnung für ein Head-Up-Display mit p-polari- sierter Strahlung.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Head-Up-Display mit mindestens einer Bildanzeigevorrichtung bereitzustellen, welches die bekannten Nachteile eines uneinheitlichen Bildes behebt.
Diese und weitere Aufgaben werden nach dem Vorschlag der Erfindung durch eine Fahrzeugscheibe und ein Head-Up-Display mit einer solchen Fahrzeugscheibe, sowie ein entsprechend ausgerüstetes Fahrzeug, gemäß den nebengeordneten Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere durch ein Head-Up-Display für eine Fahrzeugscheibe gelöst, die im verbauten Zustand einer äußeren Umgebung zugewandten Außenseite und einer einem Fahrzeuginnenraum zugewandten Innenseite aufweist und weiter umfasst:
- mindestens eine transparente Scheibe,
- mindestens einen Maskierungsstreifen in einem Randbereich der Scheibe,
- mindestens eine, insbesondere im Druckverfahren aufgebrachte, Reflexionsschicht zum Reflektieren von Licht, welche im Bereich des Maskierungsstreifens, fahrzeuginnen- raumseitig des Maskierungsstreifens, angeordnet ist,
- mindestens eine der Reflexionsschicht zugeordnete Bildanzeigevorrichtung mit einer auf die Reflexionsschicht gerichteten Bildanzeige, deren projiziertes Bild von der Reflexionsschicht in den Fahrzeuginnenraum reflektiert wird, wobei die Bildanzeigevorrichtung in Draufsicht in horizontaler Richtung gekrümmt ist.
Das erfindungsgemäße Head-Up-Display weist unter anderem die folgenden Vorteile auf. Es bietet größere Möglichkeiten für eine große, nahtlose Benutzeroberfläche, die auf dem Schwarzdruck-Display von Säule zu Säule angezeigt wird. Es besteht somit eine größere Möglichkeit für das projizierte Bild, insbesondere für die Entfernung und den Betrachtungswinkel. Die Ansicht der Benutzeroberfläche ist vom Fahrer- oder Beifahrersitz abhängig. Es bestehen keine oder zumindest weniger störende visuelle Lücken zwischen Anzeigeelementen. Es ist wird weniger Hardware benötigt. Die Anzahl der Display-Steuerplatinen kann reduziert werden. Der Energieverbrauch von Displays ist geringer, da die Displayfläche effektiver genutzt werden kann. Beim erfindungsgemäßen Head-Up-Display wird die Krümmung der Bildanzeigevorrichtung an die Fahrzeugscheibengeometrie angepasst, d.h. die Displaykrümmung sollte möglichst genau der horizontalen Krümmung der Fahrzeugscheibe im schwarzen Druckbereich entsprechen.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist ein Head-Up-Display, wobei von einer horizontal-gekrümmten Bildanzeigevorrichtung ein Bild von der Reflexionsschicht in den Fahrzeuginnenraum reflektiert wird. Dadurch wird ein besserer Betrachtungswinkel und eine bessere Ergonomie erzielt. Es wird eine gerade und gleichmäßige Oberkante des projizierten Bildes erreicht, während die Unterkante des projizierten Bildes durch Bildverzerrung begradigt wird. Die Krümmung des Anzeigevorrichtung wird an die Fahrzeugscheibengeometrie angepasst. Die Displaykrümmung sollte möglichst genau der horizontalen Krümmung der Windschutzscheibe im schwarzen Druckbereich entsprechen. Daher wird die Bildanzeigevorrichtung vorzugsweise in der Weise gebogen, dass die von der Fahrzeugscheibe weiter entfernte Anzeigekante am Rand des projizierten Bildes den gleichen Krümmungsradius aufweist. Die Veränderung der Displaykrümmung ergibt zusätzliche Möglichkeiten für das projizierte Bild, z. B. virtuellen Bildabstand oder Betrachtungswinkel.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist ein Head-Up-Display, wobei die horizontal-gekrümmte Bildanzeigevorrichtung 1 bis 10, bevorzugt 2 bis 8, besonders bevorzugt 3 bis 6 Bildanzeigevorrichtungen enthält. Dieser Bereich für die Anzahl von Bildanzeigevorrichtungen hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen. Die Lücken zwischen den projizierten Bildern der Bildanzeigevorrichtungen können aber genutzt werden, um beispielsweise Fahrer- und Beifahrerseite sowie ein gemeinsames Center-Display zu trennen, was mehr Flexibilität bei der Displayauswahl und -integration ermöglicht.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist ein Head-Up-Display, wobei die Bildanzeigevorrichtungen nacheinander und nebeneinander entlang der horizontalen Krümmung der Fahrzeugscheibe angeordnet sind, sodass der Abstand der einzelnen Bildanzeigevorrichtungen zur Innenseite der Fahrzeugscheibe im Wesentlichen gleich ist. Die Bildanzeigevorrichtungen sind waagerecht zur Flächennormalen des Fahrzeugbodens angeordnet. Die Bildanzeigevorrichtungen sind in Flachbauweise nebeneinander angeordnet. Die Bildanzeigevorrichtungen sind in einer horizontalen Ebene bogenförmig angeordnet. Die Bildanzeigevorrichtungen projizieren jeweils ein Bild auf unterschiedliche Bereiche der Reflexionsschicht der Fahrzeugscheibe. Das erfindungsgemäße Head-Up-Displays oder Black Print Displays ermöglicht es, das es sowohl vom Fahrer wie vom Beifahrer gleichermaßen gesehen werden kann. Das erfindungsgemäße Head-Up- Display ist auf der unteren Ebene des Bildschirms integriert und ermöglicht es, dass es von allen Fahrzeuginsassen sichtbar ist. Es hat begrenzte oder keine Bildverzerrung. Nur eine begrenzte Anzahl von Displays ist erforderlich. Eine Optimierung der Raumnutzung im Bereich des Armaturenbretts wird erreicht. Die vollständige Funktionalität der Bildanzeigevorrichtung wird ermöglicht und Interferenzen mit anderen Fahrzeugsystemen im überfüllten Bereich des Armaturenbretts werden vermieden.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist ein Head-Up-Display, wobei die Bildanzeigevorrichtungen in einem Winkel zwischen der Bildanzeigenfläche der jeweiligen Bildanzeigevorrichtung zur Reflexionsschicht angeordnet sind. Der Winkel ist so gewählt, dass das projizierte Bild möglichst parallel zur Sichtfeldebene des Betrachters steht. Der Winkel, in dem die Bildanzeigevorrichtungen angeordnet sind, ist anhand der lokalen Krümmungen der Fahrzeugscheibe sowie die Neigung der Fahrzeugscheibe zum Fahrzeugboden ausgewählt. Der Winkel zur Reflexionsschicht kann für jede der Bildanzeigevorrichtung unterschiedlich sein. Der Winkel liegt bevorzugt in einem Bereich von 30° bis 90°.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist ein Head-Up-Display, wobei die Bildanzeigevorrichtungen keinen umlaufenden Randbereich aufweisen. Die auftretenden Lücken können weiter reduziert werden, wenn ein die Bildanzeigevorrichtungen typischerweise umlaufender Randbereich, welcher nicht zur Strahlung von Licht geeignet ist, mit möglichst geringer Breite ausgebildet ist. Besonders bevorzugt weisen die Bildanzeigevorrichtungen keinen umlaufenden Randbereich auf.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist ein Head-up-Display, wobei die Bildanzeigevorrichtung entsprechend der horizontalen Krümmung der Fahrzeugscheibe in einem mit dem projizierten Bild bestrahlten Bereich gekrümmt ist. Aufgrund der an die Krümmung der Fahrzeugscheibe angepassten Bildanzeigevorrichtung gibt es eine größeren Gestaltungsfreiheit bzgl. des erzeugten Bildes. Das projizierte Bild ist aus mehr Blickrichtungen und Winkeln visuell wahrnehmbar. Störende Lücken zwischen projizierten Bildern, die bei mehreren kleineren Bildanzeigevorrichtungen auftreten würden, können vermieden werden
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist ein Head-Up-Display, wobei die Lichtmenge, welche die Bildanzeigevorrichtung ausstrahlt, mindestens 50 Lumen, bevorzugt mindestens 200 Lumen, besonders bevorzugt mindestens 600 Lumen beträgt. Die Bereiche für die Lichtmenge sind sehr vorteilhaft.
Das erfindungsgemäße Head-Up-Display umfasst eine Fahrzeugscheibe, welche der Abtrennung eines Fahrzeuginnenraums von einer äußeren Umgebung des Fahrzeugs dient. Die Fahrzeugscheibe umfasst mindestens eine transparente Scheibe. Die Fahrzeugscheibe kann grundsätzlich beliebig ausgebildet sein, insbesondere als thermisch vorgespanntes Einscheibensicherheitsglas oder als Verbundscheibe. Vorzugsweise dient die Fahrzeugscheibe als Fahrzeug-Windschutzscheibe.
Das erfindungsgemäße Head-Up-Display umfasst eine Fahrzeugscheibe, insbesondere Fahrzeug-Windschutzscheibe, die als Verbundscheibe ausgebildet und eine erste Scheibe mit Außenseite und Innenseite sowie eine zweite Scheibe mit Innenseite und Außenseite umfasst, welche durch mindestens eine thermoplastische Zwischenschicht (Klebeschicht) fest miteinander verbunden sind. Die erste Scheibe kann auch als Außenscheibe, die zweite Scheibe als Innenscheibe bezeichnet werden. Die Oberflächen bzw. Seiten der beiden Einzelscheiben werden von außen nach innen üblicherweise als Seite I, Seite II, Seite III und Seite IV bezeichnet.
Das erfindungsgemäße Head-Up-Display umfasst eine Fahrzeugscheibe, die im verbauten Zustand im Fahrzeug eine der äußeren Umgebung zugewandte Außenseite und eine dem Fahrzeuginnenraum zugewandte Innenseite aufweist. Bei einer als Verbundscheibe ausgebildeten Fahrzeugscheibe ist die Außenseite der ersten Scheibe die Außenseite der Fahrzeugscheibe und die Innenseite der zweiten Scheibe die Innenseite der Fahrzeugscheibe.
Das erfindungsgemäße Head-Up-Display umfasst eine Fahrzeugscheibe, die in einem Randbereich, welcher typischer Weise an den Scheibenrand der Scheibe angrenzt, mindestens einen Maskierungsstreifen aufweist. Der mindestens eine Maskierungsstreifen ist eine Beschichtung aus einer oder mehreren Schichten und dient zur Maskierung von im verbauten Zustand ansonsten durch die Scheibe erkennbaren Strukturen. Insbesondere bei einer Windschutzscheibe dient der Maskierungsstreifen zum Maskieren einer Kleberaupe zum Einkleben der Windschutzscheibe in eine Fahrzeugkarosserie, d.h. verhindert die Sicht auf die in aller Regel unregelmäßig aufgetragene Kleberaupe nach außen, so dass ein harmonischer Gesamteindruck der Windschutzscheibe entsteht. Andererseits dient der Maskierungsstreifen als UV-Schutz für das verwendete Klebematerial. Dauernde Bestrahlung mit UV-Licht schadet dem Klebematerial und würde die Verbindung der Scheibe mit der Fahrzeugkarossiere im Laufe der Zeit lösen. Das erfindungsgemäße Head-Up-Display umfasst eine Fahrzeugscheibe, die mindestens einen Maskierungsstreifen aufweist, der rahmenförmig umlaufend ausgebildet ist und insbesondere in einem Abschnitt, der in Überdeckung zur Reflexionsschicht ist, eine größere Breite aufweist als in übrigen Abschnitten.
Der mindestens eine Maskierungsstreifen umfasst ein farbig, vorzugsweise schwarz, eingefärbtes Material, das vorzugsweise in die Scheibe eingebrannt werden kann. Vorzugsweise ist der mindestens eine Maskierungsstreifen opak, um insbesondere als Sicht- und UV-Schutz beispielsweise für eine Kleberaupe zu dienen. Bei Scheiben mit einer elektrisch steuerbaren Funktionsschicht kann der Maskierungsstreifen beispielsweise auch zum Abdecken von Sammelleitern und/oder Anschlusselementen dienen.
Im Sinne vorliegender Erfindung bedeutet "transparent", dass die Gesamttransmission der Fahrzeugscheibe den gesetzlichen Bestimmungen für Windschutzscheiben entspricht und für sichtbares Licht bevorzugt eine Durchlässigkeit von mehr als 70% und insbesondere von mehr als 75%, beispielsweise mehr als 95%, aufweist. Entsprechend bedeutet "opak" eine Lichttransmission von weniger als 30%, insbesondere weniger als 25%, beispielsweise weniger als 5%, insbesondere 0%.
Das erfindungsgemäße Head-Up-Display umfasst eine Fahrzeugscheibe, die weiterhin mindestens eine Reflexionsschicht (Spiegelschicht) zur Reflexion von Licht in den Fahrzeuginnenraum umfasst. Wesentlich hierbei ist, dass die Reflexionsschicht im Bereich des Maskierungsstreifens, fahrzeuginnenraumseitig des Maskierungsstreifens angeordnet ist. In Sicht auf die Innenseite der Fahrzeugscheibe befindet sich die Reflexionsschicht somit vor dem Maskierungsstreifen.
Der Ausdruck "im Bereich des Maskierungsstreifens" bedeutet, dass die Reflexionsschicht in senkrechter Sicht durch die Fahrzeugscheibe bzw. in orthogonaler Projektion durch die Scheibe in Überdeckung bzw. Überlapp zum Maskierungsstreifen angeordnet ist. Die Reflexionsschicht und der mindestens eine Maskierungsstreifen können auf verschiedenen Seiten der Fahrzeugscheibe oder auf einer selben Seite der Fahrzeugscheibe angeordnet sein. Die Reflexionsschicht weist keinen Abschnitt auf, der nicht in Überdeckung zum Maskierungsstreifen ist, d.h. die Reflexionsschicht ist nur dort ausgebildet, wo sie sich in Sicht auf die Innenseite der Fahrzeugscheibe vor der Maskierungsstreifen befindet. Der Ausdruck "Reflexion von Licht in den Fahrzeuginnenraum" bezieht sich auf den im Fahrzeug verbauten Zustand der Fahrzeugscheibe. Das reflektierte Licht verlässt die Fahrzeugscheibe an deren Innenseite.
In dem im Fahrzeug verbauten Zustand der Fahrzeugscheibe ist mindestens einer Reflexionsschicht mindestens eine im Fahrzeuginnern angeordnete Bildanzeigevorrichtung zugeordnet. Die Bildanzeigevorrichtung umfasst eine Bildanzeige, deren Bild auf die Reflexionsschicht trifft und von der Reflexionsschicht in den Fahrzeuginnenraum reflektiert wird. Die Bildanzeigevorrichtung kann auch als Display bezeichnet werden und als TFT-Display, LED-Display, OLED-Display, EL- Display, pLED-Display oder dergleichen, bevorzugt als TFT-Display, ausgebildet sein. Vorzugsweise ist mindestens eine Bildanzeigevorrichtungen der Reflexionsschicht zugeordnet. Besonders bevorzugt ist genau eine Bildanzeigevorrichtungen der Reflexionsschicht zugeordnet. Bei den üblichen Dimensionen von Bildanzeigen können bei der Verwendung von mehreren Bildanzeigevorrichtungen die projizierten Bilder sich über die im Wesentlichen gesamte Breite der Fahrzeugscheibe erstrecken. Hierdurch wird ein verbessertes Nutzererlebnis für die Passagiere und den Fahrer erzielt. Bei nur einer Bildanzeigevorrichtung entstehen keine Lücken zwischen den projizierten Bildern, was das Nutzererlebnis verbessert.
Die Bildanzeigevorrichtung sollte bevorzugt eine Bildschirmdiagonale von 15 cm bis 30 cm, besonders bevorzugt von 20 cm bis 25 cm, aufweisen. Größere Bildanzeigevorrichtungen haben den Vorteil, dass eine geringere Anzahl an Bildanzeigevorrichtungen verwendet werden muss, wodurch weniger sichtbare Lücken zwischen den projizierten, projizierten Bildern auftreten. Alternativ weist die Bildanzeigevorrichtung bevorzugt eine Bildschirmdiagonale von 5 cm bis 15 cm, besonders bevorzugt von 7 cm bis 12 cm, aufweisen. Bei kleineren Bildanzeigevorrichtungen muss das Bild weniger stark vorverzerrt werden als bei größeren Bildanzeigevorrichtungen. Kleinere Bildanzeigevorrichtungen weichen also weniger stark vom horizontalen Krümmungsradius der Fahrzeugscheibe ab.
Die Dicke der Bildanzeigevorrichtung beträgt bevorzugt von 0,1 cm bis 5 cm, besonders bevorzugt von 0,3 cm bis 1 cm. Bei diesen Maßen ist die Bildanzeigevorrichtung gut im Armaturenbrett eines Fahrzeugs einbaubar, ohne dass sie für einen Fahrer oder Passagier leicht gesehen werden kann.
Die Lichtmenge, welche die Bildanzeigevorrichtung ausstrahlt, beträgt mindestens 50 Lumen, bevorzugt mindestens 200 Lumen, besonders bevorzugt mindestens 600 Lumen. Die Leuchtdichte des durch die Reflexionsschicht reflektierten Lichtes der Bildanzeigevorrichtung beträgt mindestens 500 cd/m2, bevorzugt mindestens 800 cd/m2, besonders bevorzugt 1000 cd/m2. Bei dieser Leuchtdichte ist das projizierte Bild gut für einen Betrachter visuell wahrnehmbar.
Die Reflexionsschicht ist zum Reflektieren von Licht der Bildanzeigevorrichtung geeignet ausgebildet. Die Reflexionsschicht ist eine das auftreffende Licht spiegelnde Beschichtung der Scheibe, die vorzugsweise mindestens ein elementares Metall und/oder mindestens ein Metalloxid umfasst oder daraus besteht. Das Metall ist vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Aluminium, Zinn, Titan, Kupfer, Nickel Chrom, Cobalt, Eisen, Mangan, Zirkonium, Cer, Yttrium, Silber, Gold, Platin und Palladium, oder Mischungen davon. Besonders bevorzugt ist die Reflexionsschicht auf Basis von Aluminium oder einer Nickel-Chrom-Legierung ausgebildet. Aluminium und Nickel-Chrom-Legierungen weisen eine verbesserte Eignung zur Reflexion von sichtbarem Licht auf. Ist etwas „auf Basis“ eines Materials ausgebildet, so besteht es mehrheitlich aus diesem Material, insbesondere im Wesentlichen aus diesem Material neben etwaigen Verunreinigungen oder Dotierungen.
Alternativ kann die Reflexionsschicht auch eine metallhaltige oder metallfreie reflektierende Folie sowie eine metallisch beschichtete Folie sein. Die reflektierende Folie kann mittels einer Haftschicht auf verschiedenen Seiten der Fahrzeugscheibe oder auf der Maskierungsschicht aufgebracht sein. Besonders bevorzugt ist die reflektierende Folie aber innerhalb der thermoplastischen Zwischenschicht angeordnet. „Innerhalb der thermoplastischen Zwischenschicht“ kann bedeuten, dass die Reflexionsschicht vor der Lamination zwischen zwei thermoplastischen Folien angeordnet wird oder in eine thermoplastische Folie mittels Druckes eingedrückt wird.
Für die Herstellung der Reflexionsschicht wird eine Paste auf die Scheibe oder eine Folie aufgebracht, beispielsweise durch ein Bedampfungsverfahren wie z.B. ein Atmosphärendruck-Plasma- Beschichtungsverfahren, Aufsprühen (Spray-Coating), oder durch ein Sol/Gel-Verfahren sowie gegebenenfalls einem anschließenden Einbrennen oder Tempern. Vorzugsweise wird die Paste im Druckverfahren auf die Scheibe oder die Folie aufgebracht, insbesondere mittels Siebdruckes, Tampondruck oder Offset-Druck. Die aufgebrachte Paste wird anschließend eingebrannt, d.h. durch eine Wärmebehandlung verdichtet. Vorteilhaft wird die aufgebrachte Paste bei einer Temperatur von 50 °C bis 180 °C getrocknet und bei einer Temperatur von 200°C bis 1000°C, insbesondere von 400°C bis 700°C, kalziniert. Die Folie ist vorzugsweise eine polymere Folie, enthaltend Polyethylenterephthalat (PET), Polypropylen (PP) und/oder Polyethylen (PE) oder die Folie enthält insbesondere PET, PP und/oder PE. Die Paste umfasst eine verdruckbare Metalllösung, wobei mindestens ein Metall vorwiegend komplex gebunden vorliegt. Die Paste kann ferner ein Lösungsmittel, vorzugsweise ausgewählt aus Alkoholen, Glykolen, Polypropylenglykolen und Derivaten davon, und/oder ein Verdickungsmittel, vorzugsweise ein Cellulosederivat oder Polyacrylsäure enthalten.
Zur Herstellung der Reflexionsschicht wird alternativ eine Beschichtung bevorzugt durch physikalische Gasphasenabscheidung (PVD), besonders bevorzugt durch Kathodenzerstäubung („Sputtern“) und ganz besonders bevorzugt durch magnetfeldunterstütze Kathodenzerstäubung („Magnetron-Sputtern“) auf die Scheibe oder die Folie aufgebracht. Solche Beschichtungen lassen sich mit besonders hoher optischer Qualität und besonders geringer Dicke erzeugen.
Grundsätzlich kann die Beschichtung beispielsweise mittels chemischer Gasphasenabscheidung (CVD), plasmagestützter Gasphasenabscheidung (PECVD), durch Aufdampfen oder Atomlagenabscheidung (atomic layer deposition, ALD) aufgebracht werden. Die Beschichtung wird bevorzugt vor der Lamination auf die Scheiben aufgebracht.
Beispielsweise besteht die Reflexionsschicht aus mindestens einem Metalloxid, optional mindestens einem Lösemittel und/oder mindestens einem Verdickungsmittel, und unvermeidbaren Verunreinigungen, deren Anteil an der Reflexionsschicht weniger als 5 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 1 Gew.-%, ausmacht. Der Gehalt an Metalloxid in der Reflexionsschicht beträgt vorzugsweise mindestens 70%, vorzugsweise mindestens 80%, insbesondere mindestens 90%.
In vorteilhafter Weise können durch die Reflexionsschicht die Eigenschaften des reflektierten Lichts gegenüber einer bloßen Reflexion des Lichts an der Scheibe verbessert werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Reflexionsschicht eine totale Reflek- tivität von Licht (R ) im sichtbaren Wellenlängenbereich, gemessen bei einem Einfallswinkel von 65° zur Normalen, von größer 15%, bevorzugt von größer oder gleich 25%, auf. Das Licht umfasst hier bevorzugt s-polarisiertes und p-polarisiertes Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich.
Der Anteil des reflektierten Lichts ist also vergleichsweise hoch, wobei die Reflektivität bei Licht (RL) beispielsweise ca. 25% beträgt.
Zudem können in vorteilhafter weise auch relativ hohe Anteile des Lichts reflektiert werden, die in der Einfallsebene polarisiert sind (p-Polarisation). In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Reflexionsschicht eine Re- flektivität von p-polarisiertem Licht (RP.L) im sichtbaren Wellenlängenbereich, gemessen bei einem Einfallswinkel von 65° zur Normalen, von größer 5%, bevorzugt von größer 15%, auf.
Der sichtbare Wellenlängenbereich in Rahmen der vorliegenden Erfindung beträgt bevorzugt 380 nm bis 780 nm.
Besonders bevorzugt gelten die oben genannten Reflexionswerte für s- und p-polarisiertes Licht bzw. für p-polarisiertes Licht im von der Lichtquelle benutzten Wellenlängenbereich. Die Angabe der Polarisationsrichtung bezieht sich dabei auf die Einfallsebene der Strahlung auf der Verbundscheibe. Mit p-polarisierter Strahlung wird eine Strahlung bezeichnet, deren elektrisches Feld in der Einfallsebene schwingt. Mit s-polarisierter Strahlung wird eine Strahlung bezeichnet, deren elektrisches Feld senkrecht zur Einfallsebene schwingt. Die Einfallsebene wird durch den Einfallsvektor und die Flächennormale der Verbundscheibe im geometrischen Zentrum des bestrahlten Bereichs aufgespannt.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass eine Reflexionsschicht in Überdeckung zu dem mindestens einen, typischerweise opaken, Maskierungsstreifen eine gute Bilddarstellung mit hohem Kontrast zum Maskierungsstreifen ermöglicht, so dass sie hell erscheint und damit auch ausgezeichnet erkennbar ist. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine Reduktion der Leistung der Bildanzeigevorrichtung und somit einen verminderten Energieverbrauch. Dies ist ein großer Vorteil der Erfindung. Das Kontrastverhältnis des auf der Reflexionsschicht projizierten, projizierten Bildes beträgt mindestens 2:1 , bevorzugt mindestens 3:1 und besonders bevorzugt mindestens 5:1. Das Kontrastverhältnis ist das Verhältnis zwischen der Lichtstärke des hellsten und des dunkelsten Punktes eines Bildes. Möglichkeiten zur Messung des Kontrastverhältnisses sind dem Fachmann allgemein bekannt.
Der Maskierungsstreifen ist vorzugsweise im Druckverfahren, insbesondere Siebdruckverfahren, auf mindestens eine Scheibe aufgebracht. Die Druckfarbe wird auf die Scheibe gedruckt und anschließend bevorzugt bei bis zu 700 °C getrocknet oder eingebrannt. Die Druckfarbe ist vorzugsweise dauerhaft lichtecht, Lösungsmittel- und abriebbeständig. Der Maskierungsstreifen kann von massiver Beschichtung insbesondere in Punkte verschiedener Größe übergehen. Diese sogenannten Siebdruckpunkte sollen den optisch massiven Eindruck des schwarzen Siebdruckrandes auflösen. Der mindestens eine Maskierungsstreifen ist vorzugsweise schwarz und kann auch als Schwarzdruck oder Abdeckdruck bezeichnet werden. Das Material des Maskierungsstreifens kann auch über andere gängige Applikationsverfahren wie beispielsweise Streichen, Rollen, Sprühen und dergleichen auf die Scheibe aufgebracht und anschließend vorzugsweise eingebrannt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Fahrzeugscheibe besteht der mindestens eine Maskierungsstreifen aus einer Einzelschicht. Dies hat den Vorteil einer besonders einfachen und kostengünstigen Fertigung der Fahrzeugscheibe, da nur eine einzige Schicht für den Maskierungsstreifen ausgebildet werden muss.
Der Maskierungsstreifen kann grundsätzlich auf jeder Scheibenseite aufgebracht sein. Bei einer Verbundscheibe ist dieser bevorzugt auf der Innenseite (Seite II) der ersten Scheibe oder auf der Innenseite (Seite III) der zweiten Scheibe aufgebracht, wo er vor äußeren Einflüssen geschützt ist. Besonders bevorzugt ist er auf der Innenseite (Seite II) der ersten Scheibe aufgebracht.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der in Form einer Verbundscheibe ausgebildeten erfindungsgemäßen Fahrzeugscheibe ist die Reflexionsschicht an der Außenseite (Seite IV) der zweiten Scheibe angebracht, was eine besonders einfache Herstellung ermöglicht. Wie die Erfinder zeigen konnten, ist bei dieser Anordnung der Anteil reflektierten Lichts besonders hoch. Zudem können störende Nebenbilder vermieden werden. Obgleich die Reflexionsschicht in aller Regel sehr witterungsstabil ist, kann die Reflexionsschicht durch eine Deckschicht, insbesondere eine Polymerschicht oder eine Glasschicht, abgedeckt sein, um sie hierdurch vor äußeren Einflüssen zu schützen. Die Glasschicht kann insbesondere durch eine thermoplastische Zwischenschicht an der Verbundscheibe angebracht sein.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der in Form einer Verbundscheibe ausgebildeten erfindungsgemäßen Fahrzeugscheibe ist die Reflexionsschicht an der Innenseite (Seite III) der zweiten Scheibe angebracht, was den Vorteil hat, dass die Reflexionsschicht vor äußeren Einflüssen geschützt ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der in Form einer Verbundscheibe ausgebildeten erfindungsgemäßen Fahrzeugscheibe ist die Reflexionsschicht an der Innenseite (Seite II) der ersten Scheibe auf bzw. über der (opaken) Maskierungsschicht angebracht. Wie die Erfindung überraschend zeigen konnten, ist bei dieser Anordnung der Anteil des reflektierten Lichts mit p-Polarisation besonders hoch, was den Vorteil hat, dass die HUD-Anzeige auch mit Sonnen- brillen mit polarisierten Gläsern gut sichtbar ist. Zwischen der Maskierungsschicht und der Reflexionsschicht können eine oder mehrere weitere Schichten angeordnet sein. Alternativ kann die Reflexionssicht unmittelbar auf der Maskierungsschicht aufgebracht sein.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fahrzeugscheibe ist, zusätzlich zu dem (opaken) Maskierungsstreifen auf der Innenseite (Seite II) der ersten Scheibe, mindestens ein weiterer Maskierungsstreifen auf der Innenseite (III) der zweiten Scheibe und/oder auf der Außenseite (IV) der zweiten Scheibe angeordnet. Der weitere Maskierungsstreifen dient für eine Haftungsverbesserung der Scheiben und ist bevorzugt mit Keramik- Parti kein versetzt ist, die dem Maskierungsstreifen eine raue und haftende Oberfläche geben, was auf der Seite IV beispielsweise das Einkleben der Fahrzeugscheibe in die Fahrzeugkarosserie unterstützt. Auf der Seite III unterstützt dies das Laminieren der beiden Einzelscheiben der Verbundscheibe. Vorzugsweise ist auch der auf Seite II angeordnete Maskierungsstreifen mit Keramik- Partikeln versetzt. Ein auf der Außenseite der zweiten Scheibe (Seite IV) aufgebrachter weiterer Maskierungsstreifen kann auch aus ästhetischen Gründen vorgesehen sein, beispielsweise um die Kante der Reflexionsschicht zu kaschieren oder die Kante des Übergangs zum transparenten Bereich zu gestalten.
In einem Abschnitt, in dem die Reflexionsschicht in Überdeckung zum opaken Maskierungsstreifen auf Seite II angeordnet ist, ist der Maskierungsstreifen vorzugsweise mit einer Verbreiterung versehen, d.h. weist eine größere Breite (Abmessung senkrecht zur Erstreckung) auf als in anderen Abschnitten. Der Maskierungsstreifen kann auf diese Weise in geeigneter Weise an die Abmessungen der Reflexionsschicht angepasst werden.
Die Fahrzeugscheibe weist vorzugsweise eine obere Kante (auch Dachkante genannt), welche in Einbaulage dem Dach des Fahrzeugs zugewandt ist und eine untere Kante (auch Motorkante genannt), welche dem Boden des Fahrzeugs zugewandt ist. Die obere Kante und die untere Kante werden über zwei im Wesentlichen senkrecht zur oberen und unteren Kante verlaufenden Seitenkanten miteinander verbunden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich die Reflexionsschicht über die gesamte Breite der Fahrzeugscheibe. Die Reflexionsschicht erstreckt sich vollständig von einer Seitenkante zur anderen Seitenkante. Die Reflexionsschicht ist in einem unteren Randabschnitt direkt angrenzend zur unteren Kante angeordnet. Die Breite der Reflexionsschicht beträgt bevorzugt 2 cm bis 20 cm, besonders bevorzugt 3 cm bis 15 cm. Die Fahrzeugscheibe ist in dieser Ausführungsform vorzugsweise die Windschutzscheibe eines Autos. Die Reflexionsschicht ist dabei außerhalb des zur Durchsicht vorgesehenen Bereiches der Windschutzscheibe angeordnet. Auf dem Markt der europäischen Union bedeutet das, dass die Reflexionsschicht unterhalb des Sichtfeldes A und B der Windschutzscheibe nach ECE R43 angeordnet ist. So können wichtige Informationen in das Blickfeld eines Fahrers projiziert werden, beispielsweise die aktuelle Fahrtgeschwindigkeit, Navigations- oder Warnhinweise, die der Fahrer wahrnehmen kann, ohne seinen Blick weit von der Fahrbahn wenden zu müssen. Die Reflexionsschicht kann als Bestandteil eines Head-Up-Displays zudem Funktionen eines raumfordernden gattungsgemäßen Displays im Armaturenbrett ersetzen, wodurch Platz im Fahrzeug frei wird.
Die mindestens eine Scheibe enthält oder besteht bevorzugt aus Glas, besonders bevorzugt Flachglas, Floatglas, Quarzglas, Borosilikatglas, Kalk-Natron-Glas, Alumino-Silikat-Glas, oder klare Kunststoffe, vorzugsweise starre klare Kunststoffe, insbesondere Polyethylen, Polypropylen, Polycarbonat, Polymethylmethacrylat, Polystyrol, Polyamid, Polyester, Polyvinylchlorid und/oder Gemische davon. Geeignete Gläser sind beispielsweise aus EP 0 847 965 B1 bekannt.
Die mindestens eine Scheibe kann klar sein, oder auch getönt oder gefärbt. Windschutzscheiben müssen dabei im zentralen Sichtbereich eine ausreichende Lichttransmission aufweisen, bevorzugt mindestens 70% im Haupt-Durchsichtbereich A gemäß ECE-R43. Die mindestens eine Scheibe ist bevorzugt gebogen, das heißt sie weist eine Krümmung auf.
Die mindestens eine Scheibe kann weitere geeignete, an sich bekannte Beschichtungen aufweisen, beispielsweise Antireflexbeschichtungen, Antihaftbeschichtungen, Antikratzbeschichtungen, photokatalytische Beschichtungen oder Sonnenschutzbeschichtungen oder Low-E-Beschichtun- gen.
Die Dicke der einen Scheibe kann breit variieren und den Erfordernissen des Einzelfalls angepasst werden. Vorzugsweise werden Scheiben mit den Standardstärken von 1 ,0 mm bis 25 mm und bevorzugt von 1 ,4 mm bis 2,1 mm verwendet. Die Größe der Scheiben kann breit variieren und richtet sich nach der Verwendung.
Die Fahrzeugscheibe kann eine beliebige dreidimensionale Form aufweisen. Vorzugsweise hat die mindestens eine Scheibe keine Schattenzonen, so dass sie beispielsweise durch Katho- denzerstäubung beschichtet werden kann. Bevorzugt ist die mindestens eine Scheibe planar oder leicht oder stark in eine Richtung oder in mehrere Richtungen des Raumes gebogen. Die mindestens eine Scheibe kann farblos oder gefärbt sein.
Die mindestens eine thermoplastische Zwischenschicht enthält oder besteht aus mindestens einem thermoplastischen Kunststoff, bevorzugt Polyvinylbutyral (PVB), Ethylenvinylacetat (EVA) und/oder Polyurethan (PU) oder Copolymere oder Derivate davon, gegebenenfalls in Kombination mit Polyethylenterephthalat (PET). Die thermoplastische Zwischenschicht kann aber auch beispielsweise Polypropylen (PP), Polyacrylat, Polyethylen (PE), Polycarbonat (PC), Polymethyl- metacrylat, Polyvinylchlorid, Polyacetatharz, Gießharz, Acrylat, fluorinierte Ethylen-Propylen, Polyvinylfluorid und/oder Ethylen-Tetrafluorethylen, oder ein Copolymer oder Gemisch davon enthalten.
Die thermoplastische Zwischenschicht enthält oder besteht bevorzugt aus Polyvinylbutyral (PVB), besonders bevorzugt aus Polyvinylbutyral (PVB) und dem Fachmann bekannte Additive wie beispielsweise Weichmacher. Bevorzugt enthält die thermoplastische Zwischenschicht mindestens einen Weichmacher.
Weichmacher sind chemische Verbindungen, die Kunststoffe weicher, flexibler, geschmeidiger und/oder elastischer machen. Sie verschieben den thermoelastischen Bereich von Kunststoffen hin zu niedrigeren Temperaturen, so dass die Kunststoffe im Bereich der Einsatz-Temperatur die gewünschten elastischeren Eigenschaften aufweisen. Bevorzugte Weichmacher sind Carbonsäureester, insbesondere schwerflüchtige Carbonsäureester, Fette, Öle, Weichharze und Campher. Weitere Weichmacher sind bevorzugt aliphatische Diester des Tri- bzw. Tetraethylenglykols. Besonders bevorzugt werden als Weichmacher 3G7, 3G8 oder 4G7 eingesetzt, wobei die erste Ziffer die Anzahl der Ethlenglycoleinheiten und die letzte Ziffer die Anzahl der Kohlenstoffatome im Carbonsäureteil der Verbindung bezeichnet. So steht 3G8 für Triethylenglykol-bis- (2-ethylhexanoat), d.h. für eine Verbindung der Formel C4H9CH (CH2CH3) CO (OCH2CH2)3O2CCH (CH2CH3) C4H9.
Bevorzugt enthält die thermoplastische Zwischenschicht mindestens 3 Gew.-%, bevorzugt mindestens 5 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 20 Gew.-%, noch mehr bevorzugt mindestens 30 Gew.-% und insbesondere mindestens 40 Gew.-% eines Weichmachers. Der Weichmacher enthält oder besteht bevorzugt aus Triethylenglykol-bis-(2-ethylhexanoat). Weiter bevorzugt enthält die thermoplastische Zwischenschicht mindestens 60 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 70 Gew.-%, insbesondere mindestens 90 Gew.-% und beispielsweise mindestens 97 Gew.-% Polyvinylbutyral.
Die thermoplastische Zwischenschicht kann durch eine einzelne Folie ausgebildet sein oder auch durch mehr als eine Folie.
Die thermoplastische Zwischenschicht kann durch eine oder mehrere übereinander angeordnete thermoplastische Folien ausgebildet werden, wobei die Dicke der thermoplastischen Zwischenschicht bevorzugt von 0,25 mm bis 1 mm beträgt, typischerweise 0,38 mm oder 0,76 mm. Denkbar wäre jedoch auch, dass die Dicke bei transparenten Klebern ca. 10 pm beträgt.
Die thermoplastische Zwischenschicht kann auch eine funktionale thermoplastische Zwischenschicht sein, insbesondere eine Zwischenschicht mit akustisch dämpfenden Eigenschaften, eine Infrarotstrahlung reflektierende Zwischenschicht, eine Infrarotstrahlung absorbierende Zwischenschicht und/oder eine UV-Strahlung absorbierende Zwischenschicht. So kann die thermoplastische Zwischenschicht beispielsweise auch eine Bandfilterfolie sein, die schmale Bänder des sichtbaren Lichts ausblendet.
Das Head-Up-Display umfasst eine der Reflexionsschicht zugeordnete Bildanzeigevorrichtung mit einer auf die Reflexionsschicht gerichteten Bildanzeige, deren Bild von der Reflexionsschicht in den Fahrzeuginnenraum reflektiert wird. Falls mehrere Reflexionsschichten vorgesehen sind, kann eine entsprechende Anzahl von Bildanzeigevorrichtungen vorgesehen sein.
Die Erfindung erstreckt sich weiterhin auf ein Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Head-Up- Display. Die Bildanzeigevorrichtung wird hier vorzugsweise über das Bordnetz des Fahrzeugs mit Strom versorgt. Der Strom des Bordnetzes kann beispielsweise über Solarzellen auf dem Fahrzeugdach erzeugt werden.
Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Head-Up- Displays. Das Verfahren umfasst:
(a) im Randbereich mindestens einer Scheibe, mindestens ein Maskierungsstreifen aufgebracht wird,
(b) die Reflexionsschicht im Bereich des Maskierungsstreifens, fahrzeuginnenraumseitig angeordnet wird und (c) die Bildanzeigevorrichtung und deren Geometrie zur Fahrzeugscheibe angeordnet wird.
Der Maskierungsstreifen wird vorzugsweise im Druckverfahren, insbesondere im Siebdruckverfahren, oder über andere gängige Applikationsverfahren wie beispielsweise Streichen, Rollen, Sprühen und dergleichen auf die mindestens eine Scheibe aufgebracht und anschließend vorzugsweise eingebrannt. Die Reflexionsschicht wird vorzugsweise im Druckverfahren auf die Scheibe aufgebracht und eingebrannt.
Für die Herstellung einer Verbundscheibe werden mindestens zwei Scheiben bevorzugt unter Einwirkung von Hitze, Vakuum und/oder Druck durch mindestens eine thermoplastische Klebeschicht miteinander verbunden (laminiert). Es können an sich bekannte Verfahren zur Herstellung einer Verbundscheibe verwendet werden. Es können beispielsweise sogenannte Autoklav-Verfahren bei einem erhöhten Druck von etwa 10 bar bis 15 bar und Temperaturen von 130 °C bis 145 °C über etwa 2 Stunden durchgeführt werden. An sich bekannte Vakuumsack- oder Vakuumringverfahren arbeiten beispielsweise bei etwa 200 mbar und 130 °C bis 145 °C. Die beiden Scheiben und die thermoplastische Zwischenschicht können auch in einem Kalander zwischen mindestens einem Walzenpaar zu einer Verbundscheibe verpresst werden. Anlagen dieser Art sind zur Herstellung von Verbundscheiben bekannt und verfügen normalerweise über mindestens einen Heiztunnel vor einem Presswerk. Die Temperatur während des Pressvorgangs beträgt beispielsweise von 40 °C bis 150 °C. Kombinationen von Kalander- und Autoklavverfahren haben sich in der Praxis besonders bewährt. Alternativ können Vakuumlaminatoren eingesetzt werden. Diese bestehen aus einer oder mehreren beheizbaren und evakuierbaren Kammern, in denen erste Scheibe und zweite Scheibe innerhalb von beispielsweise etwa 60 Minuten bei vermindertem Druck von 0,01 mbar bis 800 mbar und Temperaturen von 80°C bis 170°C laminiert werden können.
Weiterhin erstreckt sich die Erfindung auf die Verwendung des erfindungsgemäßen Head-Up- Displays mit Fahrzeugscheibe in Fahrzeugen für den Verkehr auf dem Lande, in der Luft oder zu Wasser, insbesondere in Kraftfahrzeugen. Erfindungsgemäß bevorzugt ist die Verwendung der Fahrzeugscheibe als Fahrzeug-Windschutzscheibe.
Die Verbundscheibe kann vorteilhafterweise die Windschutzscheibe oder die Dachscheibe eines Fahrzeugs oder eine andere Fahrzeugverglasung sein, beispielsweise eine Trennscheibe in einem Fahrzeug, bevorzugt in einem Schienenfahrzeug oder einem Bus. Prinzipiell kann eine Ver- bundscheibe mit den Merkmalen der Fahrzeugscheibe auch eine Architekturverglasung, beispielsweise in einer Außenfassade eines Gebäudes oder eine Trennscheibe im Innern eines Gebäudes sein. Die verschiedenen Ausgestaltungen der Erfindung können einzeln oder in beliebigen Kombinationen realisiert sein. Insbesondere sind die vorstehend genannten und nachstehend zu erläuternden Merkmalen nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei Bezug auf die beigefügten Figuren genommen wird. Es zeigen in vereinfachter, nicht maßstabsgetreuer Darstellung:
Fig. 1 eine Querschnittansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Head-Up-Displays,
Fig. 2 eine Aufsicht auf die Fahrzeugscheibe von Fig. 1 ,
Fig. 3-4 Querschnittansichten verschiedener Ausgestaltungen der Fahrzeugscheibe,
Fig. 5A eine Querschnittansicht des Head-Up-Displays aus Figur 5,
Fig. 5 eine weitere Variante des Head-Up-Displays mit einer Aufsicht auf eine Anordnung von Bildanzeigevorrichtungen,
Fig. 6A eine Querschnittansicht des Head-Up-Displays aus Figur 6,
Fig. 6 eine weitere bevorzugte Variante des Head-Up-Displays mit einer Aufsicht auf eine Anordnung von Bildanzeigevorrichtungen und
Fig. 7 eine weitere bevorzugte Variante des Head-Up-Displays mit einer Aufsicht auf eine Anordnung von Bildanzeigevorrichtungen.
Figur 1 zeigt eine Querschnittansicht auf ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Head- Up-Displays 100 in einem Fahrzeug in einer stark vereinfachten, schematischen Darstellung. Eine Aufsicht der Fahrzeugscheibe 1 des Head-Up-Displays 100 ist in Figur 2 gezeigt. Die Querschnittansicht von Figur 1 entspricht der Schnittlinie A-A der Fahrzeugscheibe 1 , wie in Figur 2 angedeutet ist.
Die Fahrzeugscheibe 1 ist in Form einer Verbundscheibe ausgebildet (siehe auch Figuren 3 bis 4) und umfasst eine erste Scheibe 2 (z.B. Außenscheibe) und eine zweite Scheibe 3 (z.B. Innenscheibe), die durch eine thermoplastische Zwischenschicht 4 fest miteinander verbunden sind. Die Fahrzeugscheibe 1 ist in ein Fahrzeug eingebaut und trennt einen Fahrzeuginnenraum 12 von einer äußeren Umgebung 13 ab. Beispielsweise ist die Fahrzeugscheibe 1 die Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs. Alternativ weist die Fahrzeugscheibe nur eine Einzelscheibe auf, vorzugsweise in Form eines thermisch vorgespannten Einscheibensicherheitsglases (nicht gezeigt).
Die erste Scheibe 2 und die zweite Scheibe 3 bestehen jeweils aus Glas, vorzugsweise thermisch vorgespanntem Kalk-Natron-Glas und sind für sichtbares Licht transparent. Die thermoplastische Zwischenschicht 4 besteht aus einem thermoplastischen Kunststoff, vorzugsweise Polyvinylbuty- ral (PVB), Ethylenvinylacetat (EVA) und/oder Polyethylenterephthalat (PET).
Die Außenfläche I der ersten Scheibe 2 ist der äußeren Umgebung 13 zugewandt und ist gleichzeitig die Außenfläche der Fahrzeugscheibe 1 . Die Innenfläche II der ersten Scheibe 2 sowie die Außenfläche III der zweiten Scheibe 3 sind jeweils der Zwischenschicht 4 zugewandt. Die Innenfläche IV der zweiten Scheibe 3 ist dem Fahrzeuginnenraum 12 zugewandt und ist gleichzeitig die Innenfläche der Fahrzeugscheibe 1. Es versteht sich, dass die Fahrzeugscheibe 1 jede beliebige geeignete geometrische Form und/oder Krümmung aufweisen kann. Als Fahrzeugscheibe 1 weist sie typischer Weise eine konvexe Wölbung auf.
Im Randbereich 11 der Fahrzeugscheibe 1 befindet sich auf der Innenseite (Seite II) der ersten Scheibe 2 ein rahmenförmig umlaufender erster Maskierungsstreifen 5. Der erste Maskierungsstreifen 5 ist opak und verhindert die Sicht auf innenseitig der Fahrzeugscheibe 1 angeordnete Strukturen, beispielsweise eine Kleberaupe zum Einkleben der Fahrzeugscheibe 1 in eine Fahrzeugkarosserie. Der erste Maskierungsstreifen 5 ist vorzugsweise schwarz. Der erste Maskierungsstreifen 5 besteht aus einem herkömmlicherweise für Maskierungsstreifen verwendeten, elektrisch nicht-leitenden Material, beispielsweise eine schwarz eingefärbte Siebdruckfarbe, die eingebrannt ist.
Weiterhin weist die Fahrzeugscheibe 1 im Randbereich 11 auf der Außenseite IV der zweiten Scheibe 3 einen zweiten Maskierungsstreifen 6 aus einem elektrisch nicht-leitenden Material auf. Der zweite Maskierungsstreifen 6 ist rahmenförmig umlaufend ausgebildet. Wie der erste Maskierungsstreifen 5 besteht der zweite Maskierungsstreifen 6 aus einem herkömmlicherweise für Maskierungsstreifen verwendeten, elektrisch nicht-leitenden Material, beispielsweise eine schwarz eingefärbte Siebdruckfarbe, die eingebrannt ist. Auf der Außenseite IV der zweiten Scheibe 3 befindet sich eine Reflexionsschicht 9, die beispielsweise mittels Magnetronsputtern oder als Paste im Druckverfahren auf die Scheibe 3 aufgebracht und eingebrannt ist. Die Reflexionsschicht ist eine mindestens ein Metalloxid enthaltende Me- talloxidbeschichtung oder beispielsweise eine Nickel-Chrom-Legierung.
Die Reflexionsschicht 9 ist in senkrechter Sicht durch die Fahrzeugscheibe 1 in Überdeckung zum ersten Maskierungsstreifen 5 angeordnet, wobei der erste Maskierungsstreifen 5 die Reflexionsschicht 9 vollständig überdeckt, d.h. die Reflexionsschicht 9 weist keinen Abschnitt auf, der nicht in Überdeckung zum ersten Maskierungsstreifen 5 ist. Die Reflexionsschicht 9 ist hier beispielsweise nur im unteren (motorseitigen) Abschnitt 11‘ des Randbereichs 11 der Fahrzeugscheibe 1 angeordnet. Möglich wäre aber auch, die Reflexionsschicht 9 im oberen (dachseitigen) Abschnitt 11“ oder in einem seitlichen Abschnitt des Randbereichs 11 anzuordnen. Des Weiteren könnten mehrere Reflexionsschichten 9 vorgesehen sein, die beispielweise im unteren (motorseitigen) Abschnitt 11‘ und im oberen (dachseitigen) Abschnitt 11“ des Randbereichs 11 angeordnet sind. Beispielsweise könnten die Reflexionsschichten 9 so angeordnet sein, dass ein (teilweise) umlaufendes Bild erzeugt wird.
Der erste Maskierungsstreifen 5 ist im unteren (motorseitigen) Abschnitt 11‘ des Randbereichs 11 verbreitert, d.h. der erste Maskierungsstreifen 5 weist im unteren (motorseitigen) Abschnitt 11 ‘ des Randbereichs 11 eine größere Breite als im oberen (dachseitigen) Abschnitt 11“ des Randbereichs 11 (wie auch in den in Figur 1 nicht erkennbaren seitlichen Abschnitten des Randbereichs 11) der Fahrzeugscheibe 1 auf. Als „Breite“ wird die Abmessung des ersten Maskierungsstreifens 5 senkrecht zu dessen Erstreckung verstanden. Die Reflexionsschicht 9 ist hier beispielsweise oberhalb des zweiten Maskierungsstreifens 6 angeordnet (d.h. nicht in Überdeckung), wobei es gleichermaßen möglich wäre, dass aus ästhetischen Gründen eine Überdeckung vorliegt.
Das Head-Up-Display 100 weist weiterhin eine im Armaturenbrett 7 angeordnete Bildanzeigevorrichtung 8 als Bildgeber auf. Die Bildanzeigevorrichtung 8 dient zur Erzeugung von Licht 10 (Bildinformationen), das auf die Reflexionsschicht 9 gerichtet wird und durch die Reflexionsschicht 9 als reflektiertes Licht 10‘ in den Fahrzeuginnenraum 12 reflektiert wird, wo es von einem Betrachter, z.B. Fahrer, gesehen werden kann. Die Reflexionsschicht 9 ist zur Reflexion des Lichts der Bildanzeigevorrichtung, d.h. eines Bilds der Bildanzeige, geeignet ausgebildet. Möglich wäre beispielsweise auch, die Bildanzeigevorrichtung 8 in der A-Säule eines Kraftfahrzeugs oder am Dach (jeweils fahrzeuginnenraumseitig) anzuordnen, falls die Reflexionsschicht 9 hierzu in geeigneter Weise positioniert ist. Wenn mehrere Reflexionsschichten 9 vorgesehen sind, kann jeder Reflexionsschicht 9 eine separate Bildanzeigevorrichtung 8 zugeordnet sein, d.h. es können mehrere Bildanzeigevorrichtungen 8 angeordnet sein. Möglich wäre beispielsweise auch, dass es sich bei der Fahrzeugscheibe 1 um eine Dachscheibe, Seiten- oder Heckscheibe handelt. Der vertikale Abstand der einzelnen Bildanzeigevorrichtungen 8 zum Bereich der Reflexionsschicht 9, welche zur Reflexion des Lichtes 10 der Bildanzeigevorrichtungen 8 vorgesehen ist, beträgt unabhängig voneinander vorzugsweise von 0,1 bis 10 cm, beispielsweise 2 cm. Die Bildanzeigevorrichtungen 8 sind beispielsweise TFT-Displays und die ausgestrahlte Lichtmenge für die einzelnen Bildanzeigevorrichtung 8 beträgt beispielsweise 600 Lumen. Die Bildanzeigevorrichtungen 8 sind beispielsweise mit dem Bordnetz des Fahrzeugs elektrisch verbunden und werden hierrüber mit Strom versorgt (nicht gezeigt).
Wenn mehr als ein projiziertes Bild 14 auf der Reflexionsschicht 9 angezeigt werden soll, können diese auch durch mehr als eine Bildanzeigevorrichtung 8 erzeugt werden. Möglich wäre beispielsweise auch, dass es sich bei der Fahrzeugscheibe 1 um eine Dachscheibe, Seiten- oder Heckscheibe handelt. Der vertikale Abstand der Bildanzeigevorrichtung 8 zum Bereich der Reflexionsschicht 9, welche zur Reflexion des Lichtes 10 der Bildanzeigevorrichtung 8 vorgesehen ist, beträgt vorzugsweise 0,1 bis 10 cm, beispielsweise 2 cm. Die Bildanzeigevorrichtung 8 ist beispielsweise ein TFT-Display und die ausgestrahlte Lichtmenge beträgt beispielsweise 600 Lumen. Die Bildanzeigevorrichtung 8 ist beispielsweise mit dem Bordnetz des Fahrzeugs elektrisch verbunden und wird hierrüber mit Strom versorgt (nicht gezeigt). Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der einen oder mehreren Bildanzeigevorrichtungen 8 ist in den Figuren 5, 6 und 7 beschrieben.
In der Aufsicht von Figur 2 ist die Reflexionsschicht 9 in Erstreckung entlang des unteren Abschnitts 11 ‘ des Randbereichs 11 dargestellt.
Es wird nun Bezug auf die Figuren 3 bis 4 genommen, worin Querschnittansichten verschiedener Ausgestaltungen der Fahrzeugscheibe 1 gezeigt sind. Die Querschnittansichten der Figuren 3 bis 4 entsprechen der Schnittlinie A-A im unteren Abschnitt 1 T des Randbereichs 11 der Fahrzeugscheibe 1 , wie in Figur 2 angedeutet ist.
In der in Figur 3 gezeigten Variante der Fahrzeugscheibe 1 , befindet sich der erste (opake) Maskierungsstreifen 5 auf der Innenseite (Seite II) der ersten Scheibe 2. Die Reflexionsschicht 9 ist auf der Außenseite (Seite IV) der zweiten Scheibe 3 aufgebracht. Licht 10 von der Bildanzeige- Vorrichtung 8 wird von der Reflexionsschicht 9 als reflektiertes Licht 10' in den Fahrzeuginnenraum 12 reflektiert. Die Polarisationen des Lichts 10, 10' (s-Polarisation, p-Polarisation) sind schematisch veranschaulicht. Diese Variante hat den Vorteil, dass relativ großer Anteil des einfallenden Lichts 10 reflektiert wird. Zudem ist das Bild vor dem Hintergrund der opaken (ersten) Maskierungsschicht 5 mit hohem Kontrast gut erkennbar.
Die in Figur 4 gezeigte Variante der Fahrzeugscheibe 1 unterscheidet sich von der Variante von Figur 3 nur dadurch, dass die Reflexionsschicht 9 auf der (ersten) Maskierungsschicht 5 aufgebracht ist. Diese Variante hat den besonderen Vorteil, dass relativ großer Anteil mit p-Polarisation des einfallenden Lichts 10 reflektiert wird. Zudem ist das Bild vor dem Hintergrund der opaken (ersten) Maskierungsschicht 5 mit hohem Kontrast gut erkennbar. Die Reflexionsschicht 9 ist im Innern der Verbundscheibe vor äußeren Einflüssen gut geschützt.
In allen Ausführungsbeispielen ist die Reflexionsschicht 9 fahrzeuginnenraumseitig des ersten Maskierungsstreifens 5 angeordnet, d.h. in Sicht auf die Innenseite der Fahrzeugscheibe 1 befindet sich die Reflexionsschicht 9 vor dem ersten Maskierungsstreifen 5.
Figur 5 zeigt eine Draufsicht auf eine Anordnung von Bildanzeigevorrichtungen 8 vor der Fahrzeugscheibe 1 und des Head-Up-Displays 100. Die Fahrzeugscheibe 1 ist beispielsweise wie in Figur 1 beschrieben ausgebildet. Die Fahrzeugscheibe 1 weist beispielsweise die für Windschutzscheiben übliche geometrische Form und Krümmung auf. Die Fahrzeugscheibe 1 trennt den Fahrzeuginnenraum 12 von der äußeren Umgebung 13 ab. Die Fahrzeugscheibe 1 ist beispielsweise als eine Windschutzscheibe eingebaut in einem Fahrzeug.
Das Head-Up-Display 100 kann Bildanzeigevorrichtungen 8n enthalten, die jeweils ein Bild 14n auf die Reflexionsschicht 9 der Fahrzeugscheibe 1 projizieren. Die Anordnung von Bildanzeigevorrichtungen 8n befindet sich im Fahrzeuginnenraum 12 und umfasst beispielsweise eine erste Bildanzeigevorrichtung 81, eine zweite Bildanzeigevorrichtung 82, eine dritte Bildanzeigevorrichtung 83, eine vierte Bildanzeigevorrichtung 84, eine fünfte Bildanzeigevorrichtung 85, eine sechste Bildanzeigevorrichtung 8e und eine siebte Bildanzeigevorrichtung 87. Die sieben Bildanzeigevorrichtungen 81, 82, 83, 84, 85, 8e, 87 der Anordnung 8 sind rechteckig geformt, können aber auch eine beliebige andere Form aufweisen. Die Bildanzeigevorrichtungen 81, 82, 83, 84, 85, 8e, 87 sind nacheinander und nebeneinander entlang der horizontalen Krümmung der Fahrzeugscheibe 1 angeordnet, sodass der Abstand der einzelnen Bildanzeigevorrichtungen 81, 82, 83, 84, 85, 85, 87 zur Innenseite der Fahrzeugscheibe (Außenseite IV) im Wesentlichen gleich ist. Die Bildanzeigevorrichtungen 8i , 82, 83, 84, 85, 8e, 87 sind waagerecht zur Flächennormalen des Fahrzeugbodens angeordnet und projizieren jeweils ein Bild auf unterschiedliche Bereiche der Reflexionsschicht 9 der Fahrzeugscheibe 1. Die Bildanzeigevorrichtungen 81, 82, 83, 84, 85, 8e, 87 sind in Flachbauweise nebeneinander angeordnet. Die Bildanzeigevorrichtungen 81, 82, 83, 84, 85, 8e, 87 sind in einer horizontalen Ebene bogenförmig angeordnet.
Figur 5A ist eine Querschnittansicht der Fahrzeugscheibe 1 und der vierten Bildanzeigevorrichtung 84 wie durch die Schnittlinie A-A’ in Figur 5 angedeutet. Die vierte Bildanzeigevorrichtung 84 ist waagerecht zur Flächennormalen des Fahrzeugbodens angeordnet und strahlt sichtbares Licht 10 auf die Reflexionsschicht 9 der Fahrzeugscheibe 1. Das Licht 10 wird an der Reflexionsschicht 9 in die Richtung der Augen eines Betrachters 15 reflektiert. Das reflektierte Licht 10' kann so vom Betrachter 15 als ein projiziertes Bild 14 visuell wahrgenommen werden. Das projiziertes Bild 14 ist in Figur 5A der Einfachhalthalber hinter der Fahrzeugscheibe 1 dargestellt, obwohl das Licht 10 in Wirklichkeit an der Reflexionsschicht 9 in den Fahrzeuginnenraum 12 reflektiert wird.
Die Anordnung der Bildanzeigevorrichtungen 8 ermöglicht es über einen großen Bereich der Fahrzeugscheibe 1 eine Vielzahl unterschiedlicher projizierter Bilder 14 zu erzeugen. Die Bilder V können somit von einer Vielzahl von Insassen des Fahrzeugs visuell wahrgenommen werden. Die projizierten Bilder 14 können beispielsweise Informationen übermitteln, welche üblicherweise im Armaturenbrett in Form von gattungsgemäßen Displays dargestellt werden (wie beispielsweise die Geschwindigkeitsanzeige, Tankanzeige oder die Drehzahl des Motors). Die Verwendung einer Anordnung von Bildanzeigevorrichtungen 8 verringert somit den Platzbedarf in einem Fahrzeug. Das projizierte Bild 14 erscheint im Blickfeld des Betrachters 15 in einer schiefen Ebene vor der Fahrzeugscheibe 1. Die schiefe Ebene des projizierten Bildes 14 bezieht sich dabei auf die Sichtfeldebene E senkrecht zur Blickrichtung des Betrachters 15.
Die in Figur 6 gezeigte Variante des Head-Up-Displays 100 unterscheidet sich von der Variante von Figur 5 nur dadurch, dass die sieben Bildanzeigevorrichtungen 81, 82, 83, 84, 85, 8e, 87 der Anordnung 8 in einem bestimmten Winkel y zur Reflexionsschicht 9 angeordnet sind. Gemeint ist hierbei der Winkel y der Bildanzeigenfläche (Hauptfläche H) der jeweiligen Bildanzeigevorrichtung 81, 82, 83, 84, 85, 8e, 87 zur Reflexionsschicht 9 im geometrischen Zentrum des von der jeweiligen Bildanzeigevorrichtung 81, 82, 83, 84, 85, 85, 87 bestrahlten Bereiches. Die Figur 6A ist eine Querschnittansicht der Fahrzeugscheibe 1 und der vierten Bildanzeigevorrichtung 84 wie durch die Schnittlinie A-A’ in Figur 6 angedeutet. Der Winkel y der einzelnen Bildanzeigevorrichtungen 81 , 82, 83, 84, 85, 8e, 87 zur Reflexionsschicht 9 in den Figuren 6 und 6A ist so gewählt, dass das projizierte Bild 14 möglichst parallel zur Sichtfeldebene E des Betrachters 15 steht. Der Winkel y in dem die Bildanzeigevorrichtungen 81, 82,
83, 84, 85, 8e, 87 angeordnet sind, ist anhand der lokalen Krümmungen der Fahrzeugscheibe 1 sowie die Neigung der Fahrzeugscheibe 1 zum Fahrzeugboden ausgewählt. Der Winkel y zur Reflexionsschicht kann für jede der sieben Bildanzeigevorrichtung 81, 82, 83, 84, 85, 8e, 87 unterschiedlich sein.
Die in den Figuren 6 und 6A gezeigte Head-Up-Display 100 ermöglicht zum einen die Optimierung der verwendeten Größe der Bildanzeigevorrichtungen 81, 82, 83, 84, 85, 8e, 87 und kann dadurch Kosten und Bauraum im Armaturenbrett reduzieren. Zum anderen werden durch die Neigung der sieben Bildanzeigevorrichtungen 81, 82, 83, 84, 85, 8e, 87 die Lücken zwischen den projizierten Bildern 14 und damit die visuellen Lücken in der Benutzeroberfläche reduziert. Die jeweiligen projizierten Bildern 14 erscheinen einem Betrachter 15 zudem klarer und ohne Verzerrungen. Die auftretenden Lücken können noch weiter reduziert werden, wenn ein die Bildanzeigevorrichtungen 81, 82, 83, 84, 85, 8e, 87 typischerweise umlaufender Randbereich, welcher nicht zur Strahlung von Licht 10 geeignet ist, mit möglichst geringer Breite ausgebildet ist. Besonders bevorzugt weisen die Bildanzeigevorrichtungen 81, 82, 83, 84, 85, 85, 87 keinen umlaufenden Randbereich auf.
Figur 7 zeigt eine Draufsicht auf eine Anordnung 8 von sechs Bildanzeigevorrichtungen 81, 82, 83,
84, 85, 85 welche nebeneinander und vor einer Fahrzeugscheibe 1 angeordnet sind. Die Bildanzeigevorrichtungen 81, 82, 83, 84, 85, 85 sind rechteckig ausgebildet und entlang der Fahrzeugscheibe 1 angeordnet. Die Bildanzeigevorrichtungen 81, 82, 83, 84, 85, 85 bilden in Draufsicht keine gerade Linie von nebeneinander liegenden Bildanzeigevorrichtungen 81, 82, 83, 84, 85, 85 sondern erzeugen eine gekrümmte Linie. Diese erzeugte Krümmung ist beispielsweise nicht symmetrisch. Alle Bildanzeigevorrichtungen sind wie für Figur 6 und Figur 6A beschrieben in einem bestimmten Winkel y der Hauptfläche H zur Reflexionsschicht 9 der Fahrzeugscheibe 1 angeordnet. Die Bereiche 16 zwischen den einzelnen Bildanzeigevorrichtungen 81, 82, 83, 84, 85, 85 sind dreieckförmig mit einem spitzen Winkel ausgebildet. Das bedeutet die hinteren Ecken der Bildanzeigevorrichtungen 81, 82, 83, 84, 85, 85 berühren die hinteren Ecken der benachbarten Bildanzeigevorrichtungen 81, 82, 83, 84, 85, 85 wohingegen die vorderen Ecken der Bildanzeigevorrichtungen 81, 82,
83, 84, 85, 85 nicht die benachbarten Bildanzeigevorrichtungen 81, 82, 83, 84, 85, 85 berühren. Mit den „hinteren Ecken“ sind in Draufsicht die beiden Ecken einer Bildanzeigevorrichtung 81, 82, 83,
84, 85, 85 gemeint, welche weiter von der Fahrzeugscheibe 1 entfernt angeordnet sind. Es versteht sich, dass die “vorderen“ Ecken also die beiden Ecken einer Bildanzeigevorrichtung 81, 82, 83, 84, 85, 8e sind, welche näher zur Fahrzeugscheibe 1 angeordnet sind.
Die spitzen Winkel sind der Fahrzeugscheibe 1 zugewandt und für alle Bereiche 16 unterschiedlich groß. Der spitze Winkel ß zwischen der ersten Bildanzeigevorrichtung 81 und der zweiten Bildanzeigevorrichtung 82 ist beispielsweise zwischen 3,5° und 5° groß. Der spitze Winkel nimmt im vorliegenden Beispiel mit dem Abstand zur ersten Bildanzeigevorrichtung 81 zu. Der spitze Winkel co zwischen der fünften Bildanzeigevorrichtung 85 und der sechsten Bildanzeigevorrichtung 8e ist beispielsweise 5° und 8,5° groß. Durch die Anpassung der spitzen Winkel zwischen den Bildanzeigevorrichtungen 81, 82, 83, 84, 85, 85 werden die projizierten Bildern 14 begradigt zu einem Betrachter 15 reflektiert, sodass diese visuell besser wahrnehmbar sind. Es ist daher eine geringere optische Korrektur der virtuellen auf die Fahrzeugscheibe 1 projizierten Bilder 14 notwendig. Der Betrachter 15 sitzt näher an der ersten und der zweiten Bildanzeigevorrichtung 81, 82 als an den übrigen Bildanzeigevorrichtungen 83, 84, 85, 85.
Mit der „optischen Korrektur“ eines projizierten Bildes 14 ist gemeint, dass die Bildanzeigevorrichtungen 8 entsprechend der geometrischen Ausgestaltung der Fahrzeugscheibe 1 , der Position des Betrachters 15 zu den projizierten Bildern 14 und der Position der Bildanzeigevorrichtungen 8 zur Fahrzeugscheibe 1 eine optische Anpassung der angezeigten projizierten Bilder 14 durchführen, um geometrische Abbildungsfehler auf der Fahrzeugscheibe 1 zu verhindern oder zumindest zu reduzieren. Diese optische Korrektur führt jedoch zu einer Verkleinerung des projizierten Bildes 14; es ist daher sehr vorteilhaft die optische Korrektur auf ein möglichst kleines Maß zu reduzieren.
Je nach Krümmung der Fahrzeugscheibe 1 und Ausrichtung der Bildanzeigevorrichtungen 8 können die spitzen Winkel auch zwischen den Bildanzeigevorrichtungen 81, 82, 83, 84, 85, 85 überall identisch, von der ersten zur sechsten Bildanzeigevorrichtung 81, 85 kleiner werden oder ein anderes Verhältnis zueinander haben. Dies hängt zusätzlich davon ab von welcher Position aus, die projizierten Bilder 14 für einen Betrachter 15 gut visuell wahrnehmbar sein sollen.
Die zwischen den Bildanzeigevorrichtungen 81, 82, 83, 84, 85, 85 befindlichen Bereiche 16 können auch trapezförmig ausgebildet sein, wobei die Länge der längeren Grundseite des trapezförmigen Bereiches variieren kann. Aus obigen Ausführungen ergibt sich, dass die Erfindung eine verbesserte Fahrzeugscheibe bzw. ein hiermit ausgerüstetes Head-Up-Display zur Verfügung stellt, die eine gute Bilddarstellung mit hohem Kontrast zum Maskierungsstreifen ermöglicht. Unerwünschte Nebenbilder können vermieden werden. Das erfindungsgemäße Head-Up-Display kann unter Anwendung bekannter Herstellungsverfahren einfach und kostengünstig produziert werden.
Es zeigen:
1 Fahrzeugscheibe
2 erste Scheibe
3 zweite Scheibe
4 Zwischenschicht
5 erster Maskierungsstreifen
6 zweiter Maskierungsstreifen
7 Armaturenbrett
8 Bildanzeigevorrichtung
81 erste Bildanzeigevorrichtung
82 zweite Bildanzeigevorrichtung
83 dritte Bildanzeigevorrichtung
84 vierte Bildanzeigevorrichtung
85 fünfte Bildanzeigevorrichtung
8e sechste Bildanzeigevorrichtung
87 siebte Bildanzeigevorrichtung
9 Reflexionsschicht
10, 10' Licht
11 , 11', 11" Randbereich
12 Fahrzeuginnenraum
13 äußere Umgebung
14 projiziertes Bild
15 Betrachter
16 Bereich zwischen zwei Bildanzeigevorrichtungen 8
100 Head-Up-Display
I, II Außenseite der ersten Scheibe 2, Innenseite der ersten Scheibe 2
III; IV Innenseite der zweiten Scheibe 3, Außenseite der zweiten Scheibe 3 n eine ganze Zahl von 1 bis 10 y Winkel zwischen der Hauptfläche H und der Reflexionsschicht 9 ß Winkel zwischen erster und zweite Bildanzeigevorrichtung 81, 82 co Winkel zwischen fünfter und sechster Bildanzeigevorrichtung 85, 8e
E Sichtfeldebene
H Bildanzeigenfläche, Hauptfläche
A-A’ Schnittlinie

Claims

Patentansprüche
1. Head-Up-Display (100) für eine Fahrzeugscheibe (1) mit einer im verbauten Zustand einer äußeren Umgebung (13) zugewandten Außenseite (I) und einer einem Fahrzeuginnenraum zugewandten Innenseite (IV), umfassend:
- mindestens eine transparente Scheibe (2, 3),
- mindestens einen Maskierungsstreifen (5) in einem Randbereich (11) der Scheibe (2, 3),
- mindestens eine, insbesondere im Druckverfahren aufgebrachte, Reflexionsschicht (9) zum Reflektieren von Licht, welche im Bereich des Maskierungsstreifens (5), fahrzeug- innenraumseitig des Maskierungsstreifens, angeordnet ist,
- mindestens eine der Reflexionsschicht (9) zugeordnete Bildanzeigevorrichtung (8) mit einer auf die Reflexionsschicht (9) gerichteten Bildanzeige, deren projiziertes Bild (14) von der Reflexionsschicht (9) in den Fahrzeuginnenraum (12) reflektiert wird, wobei die Bildanzeigevorrichtung (8) in Draufsicht in horizontaler Richtung gekrümmt ist.
2. Head-Up-Display (100) nach Anspruch 1 , wobei die horizontal-gekrümmte Bildanzeigevorrichtung (8) 1 bis 10, bevorzugt 2 bis 8, besonders bevorzugt 3 bis 6 Bildanzeigevorrichtungen (8n) enthält und n eine ganze Zahl von 1 bis 10 bedeutet.
3. Head-Up-Display (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei Bildanzeigevorrichtungen (8n) nacheinander und nebeneinander entlang der horizontalen Krümmung der Fahrzeugscheibe in einer horizontalen Ebene angeordnet sind.
4. Head-Up-Display (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Bildanzeigevorrichtungen (8n) in einem Winkel y zwischen der Bildanzeigenfläche (H) der jeweiligen Bildanzeigevorrichtung (8n) zur Reflexionsschicht (9) angeordnet sind.
5. Head-Up-Display (100) nach Anspruch 4, wobei der Winkel y für jede der Bildanzeigevorrichtungen (8n) unterschiedlich ist und der Winkel y bevorzugt in einem Bereich von 30° bis 90° liegt.
6. Head-Up-Display (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei von einer horizontalgekrümmten Bildanzeigevorrichtung (8) ein Bild (14) von der Reflexionsschicht (9) in den Fahrzeuginnenraum (12) reflektiert wird.
7. Head-Up-Display (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Bildanzeigevorrichtungen (8) keinen umlaufenden Randbereich, welcher nicht zur Strahlung von Licht geeignet ist, aufweisen.
8. Head-up-Display (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Bildanzeigevorrichtung (8) entsprechend der horizontalen Krümmung der Fahrzeugscheibe (1) in einem mit dem projizierten Bild (14) bestrahlten Bereich gekrümmt ist.
9. Head-Up-Display (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Lichtmenge, welche die Bildanzeigevorrichtung (8) ausstrahlt, mindestens 50 Lumen, bevorzugt mindestens 200 Lumen, besonders bevorzugt mindestens 600 Lumen beträgt.
10. Head-Up-Display (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Bildanzeigevorrichtung (8) ein LED-Display, OLED-Display oder pLED-Display ist.
11. Head-Up-Display (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Fahrzeugscheibe (1) mindestens einen Maskierungsstreifen (5) aufweist, der rahmenförmig umlaufend ausgebildet ist und insbesondere in einem Abschnitt (11'), der in Überdeckung zur Reflexionsschicht (9) ist, eine größere Breite aufweist als in hiervon verschiedenen Abschnitten (11").
12. Head-Up-Display (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , wobei die Fahrzeugscheibe (1) eine Reflexionsschicht (9) aufweist, die mindestens ein elementares Metall oder ein Metalloxid enthält, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Aluminium, Zinn, Titan, Kupfer, Nickel, Chrom, Cobalt, Eisen, Mangan, Zirkonium, Cer, Yttrium, Silber, Gold, Platin und Palladium, oder Mischungen davon.
13. Head-Up-Display (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Reflexionsschicht (9) eine Reflektivität von p-polarisiertem Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich, gemessen bei einem Einfallswinkel von 65° zur Normalen, von größer 5%, bevorzugt von größer 15%, aufweist.
14. Head-Up-Display (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Reflexionsschicht (9) als Paste im Druckverfahren auf die Scheibe (2, 3) oder eine Folie aufgebracht und eingebrannt ist.
15. Head-Up-Display (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das projizierte Bild (14) von Säule zu Säule angezeigt wird.
16. Head-Up-Display (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die horizontal-gekrümmte Bildanzeigevorrichtung (8) 2 bis 8, bevorzugt 3 bis 6, Bildanzeigevorrichtungen (8n) enthält, n eine ganze Zahl von 2 bis 8 bedeutet, die Bildanzeigevorrichtungen (8n) rechteckig ausgebildet und entlang der Fahrzeugscheibe (1) angeordnet sind und die hinteren Ecken der Bildanzeigevorrichtungen (8n) die hinteren Ecken der benachbarten Bildanzeigevorrichtungen (8n) berühren, wohingegen die vorderen Ecken der Bildanzeigevorrichtungen (8n) nicht die benachbarten Bildanzeigevorrichtungen (8n) berühren, wobei mit den hinteren Ecken die Ecken der Bildanzeigevorrichtungen (8n) in Draufsicht gemeint sind, welche weiter von der Fahrzeugscheibe (1) entfernt angeordnet sind.
17. Head-Up-Display (100) nach Anspruch 16, wobei Bereiche (16) zwischen den einzelnen Bildanzeigevorrichtungen (8n) dreieckförmig mit einem spitzen Winkel ausgebildet sind und die spitzen Winkel der Fahrzeugscheibe (1) zugewandt und für alle Bereiche (16) unterschiedlich groß sind.
18. Head-Up-Display (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die Fahrzeugscheibe (1) in Form einer Verbundscheibe ausgebildet ist und eine erste Scheibe (2) mit einer im verbauten Zustand der äußeren Umgebung (13) zugewandten Außenseite (I) und einer Innenseite (II) und eine zweite Scheibe (3) mit einer im verbauten Zustand dem Fahrzeuginnenraum (12) zugewandten Innenseite (III) und einer Außenseite (IV), welche durch mindestens eine thermoplastische Zwischenschicht (4) fest miteinander verbunden sind, umfasst, und der Maskierungsstreifen (5) auf der Innenseite (II) der ersten Scheibe (2) aufgebracht ist.
19. Verfahren zur Herstellung des Head-Up-Displays (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei
(a) im Randbereich (11) mindestens einer Scheibe (2, 3), mindestens ein Maskierungsstreifen (5) aufgebracht wird,
(b) die Reflexionsschicht (9) im Bereich des Maskierungsstreifens (5), fahrzeuginnenraum- seitig angeordnet wird und
(c) die Bildanzeigevorrichtung (8) zur Fahrzeugscheibe (1) und deren Geometrie angeordnet wird.
20. Verfahren zur Herstellung des Head-Up-Displays (100) nach Anspruch 19, wobei die Reflexionsschicht (9) als Paste im Druckverfahren auf die Scheibe (2, 3) oder eine Folie aufgebracht und eingebrannt wird.
21. Verwendung des Head-Up-Displays (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 18 in Fahrzeugen für den Verkehr auf dem Lande, in der Luft oder zu Wasser, insbesondere als Fahrzeug- Windschutzscheibe.
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