WO2008089981A1 - Display device with magnifying graphic image source - Google Patents

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Frank Schliep
Oliver Kirsch
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Johnson Controls Gmbh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K35/00—Arrangement of adaptations of instruments
    • B60K2360/20—

Definitions

  • the invention relates to a display device for use in a motor vehicle, which has a graphic image source for reproducing a plurality of different images, wherein the images are enlarged by the display device.
  • the invention has the task to reduce this effort.
  • a display device for a motor vehicle with an image source generating a plurality of pixels, the image source having a curved image exit surface.
  • This is preferably realized, for example, in such a way that an image generated by the image source and viewed from a visible side is provided enlarged relative to the active image exit surface of the image source perpendicular to the path of a beam path of the display device in the region of the image source.
  • an image source conventionally equipped with a planar or plane image exit surface, such as For example, an LC or an OLED display, for example, by deformation, even formed as a means of enlargement.
  • the image exit surface is convex.
  • the image exit surface is concave-shaped, with the light beams optionally intersecting at one focal point and subsequently running divergently again.
  • the choice of a convexly or concavely shaped image exit surface can be influenced according to the invention, for example, by the space requirements for the realization of the beam path.
  • a directing optical element to be arranged in the immediate vicinity of the image source or integrated into the image source, the directing optical element ensuring this in that light in a certain emission direction leaves the image source preferably in relation to other emission directions.
  • a directing optical element could for example be realized by means of lamellae.
  • the arrangement of the elements of the image source generating the image elements is curved in accordance with the curved image exit surface or is not provided rectilinearly in at least one direction.
  • the enlargement of the image is taken into account already during the image generation, whereby further measures for image enlargement, which should be arranged at a distance from the elements of the image source generating the image elements, and
  • lens elements, curved mirror elements can be omitted or can be significantly limited in terms of their degree of complexity and accuracy requirements.
  • the beam path of the display device except the curved image exit surface of the image source only has planar deflection or that the deflection is formed as a mirror surface and / or as a Prismenumlenk materials.
  • the deflection is formed as a mirror surface and / or as a Prismenumlenk materials.
  • it is advantageously possible to dispense with further curved mirror surfaces and / or curved lens surfaces and thus significantly reduce the costs of the display device according to the invention.
  • the image source is provided except for the curved image exit surface as an essentially flatly extending image generating means, in particular as a liquid crystal display element and / or as an OLED display element (organic light emitting diode) is provided.
  • an electronically controllable, flat element can be used as the image generating means, for example by filtering out of background light (in the case of a transillumination liquid crystal display element or LC (liquid crystal) display element) or by light excitation of partial surfaces (in the case of self-luminous display element such as an OLED (organic light emitting diode) display element) the image contour is generated.
  • Figure 1 shows a schematic representation of a beam path of a display device according to the invention in a side view or sectional view.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional illustration of a display device 10 or display device 10 according to the invention.
  • an image source 1 with a (convex) curved image exit surface Y is arranged below the cover 7 of a dashboard.
  • a beam path 5 light beams 2, 3 as image components, which undergo a change in direction at a trained in the embodiment as a plane mirror surface deflection 4.
  • the change in size of the image 1 "(in the area of the reflected beams 2', 3 ') relative to the image 1" in the vicinity of the image source 1 can be seen or it can be seen that the image 1 "seen from a visible side 6 for an observer or user of the display device 10.
  • a concave image exit surface 1' is used as an alternative to the convexly curved image exit surface 1 '.

Abstract

The invention proposes a display device for a motor vehicle, the device comprising an image source (1) generating a plurality of pixels, wherein the image source has a curved image display surface (1'). The image source (1) as such may be curved, or provided with a lens-shaped element.

Description

Displayeinrichtung mit vergrößernder grafischer Bildquelle Display device with magnifying graphic image source
Die Erfindung betrifft eine Displayeinrichtung für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug, welches eine grafische Bildquelle zur Wiedergabe einer Mehrzahl verschiedener Bilder aufweist, wobei die Bilder durch die Displayeinrichtung vergrößert dargestellt werden.The invention relates to a display device for use in a motor vehicle, which has a graphic image source for reproducing a plurality of different images, wherein the images are enlarged by the display device.
Es sind diverse Vorschläge bekannt, die auf die vergrößernde Darstellung der von einer Bildquelle ausgehenden Bilder abzielen. Insbesondere bei Verwendung von Projektions- oder Umlenkungsmitteln bei einer solchen Displayeinrichtung ist dieser Effekt erwünscht, da der verfügbare Bauraum in dem Armaturenbrett eines Kraftfahrzeuges begrenzt ist und die einen optischen Pfad ausbildenden Hohlräume, längs derer die Bilder transportiert werden, erhebliche Volumenanforderungen mit sich bringen.Various proposals are known which aim at the magnification of images emanating from an image source. In particular, when using projection or deflection means in such a display device, this effect is desirable because the available space in the dashboard of a motor vehicle is limited and the optical path forming cavities along which the images are transported, bring significant volume requirements.
Es ist dabei üblich, die Mittel zur Vergrößerung mit den für den Betrieb des optischen Pfades (Strahlengang) erforderlichen Mitteln zu kombinieren. Sofern ein Umlenkmittel dabei verwendet wird, wird seine Form entsprechend angepasst. Eine zur Umlenkung eingesetzte Spiegelfläche wird mit einer Krümmung versehen, so dass sie etwa als Teilfläche eines Zylindermantels beschreibbar ist. Diese Herangehensweise ist mit erheblichem konstruktiven und finanziellen Aufwand verbunden,, weil das Umlenkmittel für jeweils eine Bauform einer Displayeinrichtung ausgelegt, gefertigt und mit geringen Toleranzen eingepasst werden muss.It is customary to combine the means for enlargement with the means necessary for the operation of the optical path (beam path). If a deflection is used, its shape is adjusted accordingly. A mirror surface used for the deflection is provided with a curvature, so that it can be written about as a partial surface of a cylinder jacket. This approach is associated with considerable design and financial expense, because the deflection must be designed for each design of a display device, manufactured and fitted with low tolerances.
Die Erfindung hat die Aufgabe, diesen Aufwand zu verringern.The invention has the task to reduce this effort.
Gelöst wird die Aufgabe durch eine Anzeigeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer eine Vielzahl von Bildpunkten generierenden Bildquelle, wobei die Bildquelle eine gekrümmte Bildaustrittsfläche aufweist. Dies wird bevorzugt beispielsweise derart realisiert, dass ein von der Bildquelle erzeugtes und von einer Sichtseite aus gesehenes Bild gegenüber der aktiven Bildaustrittsfläche der Bildquelle senkrecht zum Verlauf eines Strahlengangs der Anzeigeeinrichtung im Bereich der Bildquelle vergrößert vorgesehen ist. Es wird also erfindungsgemäß eine herkömmlicherweise mit einer planaren bzw. planen Bildaustrittsfläche ausgestattete Bildquelle, wie beispielsweise ein LC- oder ein OLED Display, beispielsweise durch Formänderung, selbst als Mittel zur Vergrößerung ausgebildet. Anstelle einer ebenen Bitdaustrittsfläche ist dabei eine gekrümmte Bildaustrittsfläche mit entsprechend parallel dazu liegendem - d.h. ebenfalls gekrümmt vorliegendem - Bilderzeugungsmittel vorgesehen, wodurch bereits im Zuge der Bildabstrahlung von der Bildquelle in den optischen Pfad bzw. in den Strahlengang die Vergrößerung bewirkt ist. So können die im weiteren Pfadverlauf angeordneten, optischen Mittel einfacher gestaltet werden, was erhebliche Kosteneinsparungen zur Folge hat. Durch die Ausbildung des Vergrößerungsmittel vorrangig im Bereich der Bildaustrittsfläche der Bildquelle ist es ferner erfindungsgemäß möglich, dass die Maßanforderungen bzw. die Genauigkeitsanforderungen, insbesondere hinsichtlich der relativen Anordnung der bildvergrößernden Elemente - gesenkt werden können. Hierbei kann es erfindungsgemäß in einer ersten Alternative vorgesehen sein, dass die Bildaustrittsfläche konvex geformt ist. Ferner kann auch vorgesehen sein, dass die Bildaustrittsfläche konkav geformt ist, wobei sich gegebenenfalls die Lichtstrahlen in einem Brennpunkt schneiden und anschließend wieder divergent verlaufen. Die Wahl einer konvex oder konkav ausgeformten Bildaustrittsfläche kann erfindungsgemäß beispielsweise von den Bauraumerfordernissen zur Realisierung des Strahlengangs beeinflusst sein. Sowohl mit einer konkav ausgeformten Bildaustrittsfläche als auch mit einer konvex ausgeformten Bildaustrittsfläche ist es erfindungsgemäß in einer weiteren Ausführungsform bevorzugt auch vorgesehen, dass ein richtendes optisches Element in unmittelbarer Nähe zur Bildquelle angeordnet ist oder in die Bildquelle integriert ist, wobei das richtende optische Element dafür sorgt, dass Licht in einer bestimmten Abstrahlrichtung die Bildquelle bevorzugt gegenüber anderen Abstrahlrichtungen verlässt. Ein solches richtendes optisches Element könnte beispielsweis mittels Lamellen realisiert werden.The object is achieved by a display device for a motor vehicle with an image source generating a plurality of pixels, the image source having a curved image exit surface. This is preferably realized, for example, in such a way that an image generated by the image source and viewed from a visible side is provided enlarged relative to the active image exit surface of the image source perpendicular to the path of a beam path of the display device in the region of the image source. Thus, according to the invention, an image source conventionally equipped with a planar or plane image exit surface, such as For example, an LC or an OLED display, for example, by deformation, even formed as a means of enlargement. Instead of a flat Bitdaustrittsfläche while a curved image exit surface is provided with parallel thereto lying - ie also curved present - image generating means, which is already in the course of the image radiation from the image source in the optical path or in the beam path, the magnification is effected. Thus, arranged in the further path, optical means can be made simpler, resulting in significant cost savings. Due to the design of the enlarging means, primarily in the area of the image exit surface of the image source, it is further possible according to the invention for the dimensional requirements or the accuracy requirements, in particular with regard to the relative arrangement of the image-enlarging elements, to be reduced. In this case, according to the invention, it may be provided in a first alternative that the image exit surface is convex. Furthermore, it can also be provided that the image exit surface is concave-shaped, with the light beams optionally intersecting at one focal point and subsequently running divergently again. The choice of a convexly or concavely shaped image exit surface can be influenced according to the invention, for example, by the space requirements for the realization of the beam path. With a concavely shaped image exit surface as well as with a convexly shaped image exit surface, according to the invention it is also preferably provided in a further embodiment for a directing optical element to be arranged in the immediate vicinity of the image source or integrated into the image source, the directing optical element ensuring this in that light in a certain emission direction leaves the image source preferably in relation to other emission directions. Such a directing optical element could for example be realized by means of lamellae.
Erfindungsgemäß ist bevorzugt, dass die Anordnung der die Bildpunkte generierenden Elemente der Bildquelle entsprechend der gekrümmten Bildaustrittsfläche gekrümmt oder zumindest in einer Richtung nicht geradlinig vorgesehen ist. Hierdurch ist es erfindungsgemäß vorteilhaft möglich, dass bereits bei der Bilderzeugung die Vergrößerung des Bildes mit berücksichtigt wird, wodurch weitere Maßnahmen zur Bildvergrößerung, die beabstandet von den die Bildpunkte generierenden Elementen der Bildquelle angeordnet sein müssten und beispielsweise Linsenelemente, gekrümmte Spiegelelemente, entfallen können bzw. deutlich hinsichtlich ihre Komplexitätsgrades und hinsichtlich ihrer Genauigkeitsanforderungen eingeschränkt werden können.According to the invention, it is preferred that the arrangement of the elements of the image source generating the image elements is curved in accordance with the curved image exit surface or is not provided rectilinearly in at least one direction. In this way, it is advantageously possible according to the invention that the enlargement of the image is taken into account already during the image generation, whereby further measures for image enlargement, which should be arranged at a distance from the elements of the image source generating the image elements, and For example, lens elements, curved mirror elements, can be omitted or can be significantly limited in terms of their degree of complexity and accuracy requirements.
Besonders bevorzugt ist es erfindungsgemäß, dass der Strahlengang der Anzeigeeinrichtung außer der gekrümmten Bildaustrittsfläche der Bildquelle lediglich noch plane Umlenkflächen aufweist bzw. dass die Umlenkfläche als eine Spiegelfläche und/oder als eine Prismenumlenkfläche ausgebildet ist. Hierdurch kann in vorteilhafter weise auf weitere gekrümmte Spiegelflächen und/oder gekrümmte Linsenflächen verzichtet werden und so die Kosten der erfindungsgemäßen Anzeigeeinrichtung deutlich reduziert werden. Alternativ kann es erfindungsgemäß jedoch durchaus auch vorgesehen sein, dass - beispielsweise zur Realisierung einer sogenannten Vorverzerrung des Bildes - eine gekrümmte Umlenkfläche Verwendung findet, wobei die gekrümmte Umlenkfläche beispielsweise parabolisch gekrümmt sein könnte oder auch eine Freiformfläche sein kann.It is particularly preferred according to the invention that the beam path of the display device except the curved image exit surface of the image source only has planar deflection or that the deflection is formed as a mirror surface and / or as a Prismenumlenkfläche. As a result, it is advantageously possible to dispense with further curved mirror surfaces and / or curved lens surfaces and thus significantly reduce the costs of the display device according to the invention. Alternatively, according to the invention, however, it may well also be provided that-for example, for the realization of a so-called predistortion of the image-a curved deflection surface is used, wherein the curved deflection surface could be parabolically curved, for example, or even a free-form surface.
Weiterhin ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass die Bildquelle bis auf die gekrümmte Bildaustrittsfläche als ein im wesentlichen flächig erstrecktes Bilderzeugungsmittel vorgesehen ist, insbesondere als ein Flüssigkristall-Anzeigeelement und/oder als ein OLED-Anzeigeelement (organic light emitting diode) vorgesehen ist. Besonders vorteilhaft hieran ist, dass als Bilderzeugungsmittel ein elektronisch ansteuerbares, flächiges Element verwendet werden kann, auf dem etwa durch stellenweises Ausfiltern von Hintergrundlicht (im Falle eines Durchleuchtungsflüssigkristallanzeigeelements bzw. LC (liquid crystal)-Anzeigeelements) oder durch Leuchtanregung von Teilflächen (im Falle eines selbstleuchtenden Anzeigeelements wie beispielsweise ein OLED (organic light emitting diode)-Anzeigeelements) die Bildkontur erzeugt wird.Furthermore, it is preferred according to the invention that the image source is provided except for the curved image exit surface as an essentially flatly extending image generating means, in particular as a liquid crystal display element and / or as an OLED display element (organic light emitting diode) is provided. This is particularly advantageous in that an electronically controllable, flat element can be used as the image generating means, for example by filtering out of background light (in the case of a transillumination liquid crystal display element or LC (liquid crystal) display element) or by light excitation of partial surfaces (in the case of self-luminous display element such as an OLED (organic light emitting diode) display element) the image contour is generated.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. FigurenEmbodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description. characters
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Strahlengangs einer erfindungsgemäßen Anzeigeeinrichtung in einer Seitendarstellung bzw. Schnittdarstellung.Figure 1 shows a schematic representation of a beam path of a display device according to the invention in a side view or sectional view.
In der Figur 1 ist eine schematische Schnittdarstellung für eine erfindungsgemäße Displayeinrichtung 10 bzw. Anzeigeeinrichtung 10 dargestellt. Unterhalb der Abdeckung 7 eines Armaturenbretts ist eine Bildquelle 1 mit einer (konvex) gekrümmt geformten Bildaustrittsfläche Y angeordnet. Davon gehen entlang eines Strahlengangs 5 Lichtstrahlen 2, 3 als Bildbestandteile aus, die an einer im Ausführungsbeispiel als plane Spiegelfläche ausgebildete Umlenkfläche 4 eine Richtungsänderung erfahren. An den reflektieren Strahlen 2', 31 ist die Größenänderung des Bildes 1 " (im Bereich der reflektierten Strahlen 2', 3') gegenüber dem Bild 1" in der Nähe der Bildquelle 1 ersichtlich bzw. es ist ersichtlich, dass das Bild 1" von einer Sichtseite 6 her gesehen für einen Betrachter bzw. Benutzers der Anzeigeeinrichtung 10 vergrößert erscheint. Alternativ zu der konvex gekrümmt geformten Bildaustrittsfläche 1' kann es erfindungsgemäß auch vorgesehen sein (nicht dargestellt), dass eine konkav ausgebildete Bildaustrittsfläche 1' Verwendung findet.FIG. 1 shows a schematic sectional illustration of a display device 10 or display device 10 according to the invention. Below the cover 7 of a dashboard, an image source 1 with a (convex) curved image exit surface Y is arranged. Of these go along a beam path 5 light beams 2, 3 as image components, which undergo a change in direction at a trained in the embodiment as a plane mirror surface deflection 4. On the reflected beams 2 ', 3 1 , the change in size of the image 1 "(in the area of the reflected beams 2', 3 ') relative to the image 1" in the vicinity of the image source 1 can be seen or it can be seen that the image 1 "seen from a visible side 6 for an observer or user of the display device 10. As an alternative to the convexly curved image exit surface 1 ', it can also be provided according to the invention (not shown) that a concave image exit surface 1' is used.
Im Bereich der Bildquelle 1 sind einzelne bilderzeugende bzw. die Bildpunkte des Bildes 1 " generierende Elemente 1 '" schematisch dargestellt. Sichtbar ist, dass diese die Bildpunkte des Bildes 1" generierenden Elemente 1'" in einer gekrümmten Anordnung in der ansonsten im wesentlichen flächig erstreckten Bildquelle 1 angeordnet sein können. Alternativ kann es erfindungsgemäß auch vorgesehen sein (nicht dargestellt), dass die die Bildpunkte des Bildes 1" generierenden Elemente 1 '" im wesentlichen plan, d.h. entlang einer Ebene, in der Bildquelle 1 angeordnet sind und dass ein die Vergrößerung generierendes Element (nicht dargestellt) in unmittelbarer Nähe der die Bildpunkte des Bildes 1" generierenden Elemente 1'" vorgesehen ist, um die gekrümmt geformten Bildaustrittsfläche 1' zu erzeugen. BezugszeichenlisteIn the area of the image source 1, individual image-generating elements or the pixels of the image 1 "generating elements 1 '" are shown schematically. It is visible that these pixels of the image 1 "generating elements 1 '" can be arranged in a curved arrangement in the otherwise substantially flatly extending image source 1. Alternatively, it can also be provided according to the invention (not shown) that the pixels 1 "generating elements 1 '" are arranged essentially flat, ie along a plane, in the image source 1 and that an element generating the magnification (not shown) ) in the immediate vicinity of the pixels of the image 1 "generating elements 1 '" is provided to produce the curved shaped image exit surface 1'. LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 ' Bildquelle1 'image source
1' Bildaustrittsfläche1 'image exit surface
1" Bild1 "picture
1'" Bildpunkte generierendes Element1 '"pixel generating element
2, 3 Lichtstrahlen2, 3 beams of light
2', 3' reflektierte Lichtstrahlen2 ', 3' reflected light rays
4 Umlenkfläche4 deflection surface
5 Strahlengang5 beam path
6 Sichtseite6 visible side
7 Abdeckung eines Armaturenbretts 10 Anzeigeeinrichtung 7 Cover of a dashboard 10 Display device

Claims

Patentansprüche claims
1. Anzeigeeinrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug mit einer eine Vielzahl von Bildpunkten generierenden Bildquelle (1 ), dadurch gekennzeichnet, dass die Bildquelle (1 ) eine gekrümmte Bildaustrittsfläche (1') aufweist.Characterized in that the image source (1) has a curved image exit surface (1 ').
2. Anzeigeeinrichtung (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein von der Bildquelle (1 ) erzeugtes und von einer Sichtseite (6) aus gesehenes Bild (1") gegenüber der aktiven Bildaustrittsfläche (1') der Bildquelle (1) senkrecht zum Verlauf eines Strahlengangs (5) der Anzeigeeinrichtung (1 ) im Bereich der Bildquelle (1 ) vergrößert vorgesehen ist.2. Display device (10) according to claim 1, characterized in that one of the image source (1) generated and viewed from a visible side (6) from image (1 ") relative to the active image exit surface (1 ') of the image source (1) perpendicular to the course of a beam path (5) of the display device (1) in the region of the image source (1) is provided enlarged.
3. Anzeigeeinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der die Bildpunkte generierenden Elemente (1'") der Bildquelle (1 ) entsprechend der gekrümmten Bildaustrittsfläche (1') gekrümmt oder zumindest in einer Richtung nicht geradlinig vorgesehen ist.3. Display device (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the arrangement of the pixels generating elements (1 '") of the image source (1) corresponding to the curved image exit surface (1') curved or at least not provided in a straight line in one direction is.
4. Anzeigeeinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlengang (5) der Anzeigeeinrichtung (1 ) außer der gekrümmten Bildaustrittsfläche (1 ') der Bildquelle (1 ) lediglich noch plane Umlenkflächen (4) aufweist.4. Display device (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the beam path (5) of the display device (1) except the curved image exit surface (1 ') of the image source (1) only planar deflection surfaces (4).
5. Anzeigeeinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkfläche (4) als eine Spiegelfläche und/oder als eine Prismenumlenkfläche ausgebildet ist.5. Display device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the deflection surface (4) is designed as a mirror surface and / or as a prism deflection surface.
6. Anzeigeeinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildquelle (1 ) bis auf die gekrümmte Bildaustrittsfläche (1 ') als ein im wesentlichen flächig erstrecktes Bilderzeugungsmittel vorgesehen ist, insbesondere als ein Flüssigkristall- Anzeigeelement und/oder als ein OLED-Anzeigeelement (organic light emitting diode) vorgesehen ist. 6. Display device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the image source (1) is provided except for the curved image exit surface (1 ') as a substantially flat-extending image generating means, in particular as a liquid crystal display element and / or as an OLED display element (organic light emitting diode) is provided.
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