Die Erfindung betrifft ein Head-Up-Display für ein Kraftfahrzeug, eine Bilderzeugungseinrichtung für ein derartiges Head-Up-Display sowie ein Kraftfahrzeug mit meinem derartigen Head-Up-Display.

In einem Kraftfahrzeug kann zumindest ein Head-Up-Display angeordnet sein, beispielsweise in einem Frontbereich des Kraftfahrzeugs. Mittels des Head-Up-Displays kann ein virtuelles Bild in einer Projektionsebene angezeigt werden, die beispielsweise von einem Fahrer aus betrachtet hinter einer Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs und somit außerhalb des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Das angezeigte virtuelle Bild kann beispielsweise eine Zusatzinformation betreffend eine aktuelle Fahrstrecke und/oder eine Umgebung des Kraftfahrzeugs beschreiben. Durch die angezeigte Zusatzinformation kann der Fahrer zum Beispiel über ein anstehendes Abbiegemanöver, eine aktuell geltende Geschwindigkeitsbegrenzung oder eine andere fahrrelevante Information informiert werden.

Das Head-Up-Display sollte eine große Variabilität hinsichtlich einer Helligkeit aufweisen, da beispielsweise bei Dunkelheit, zum Beispiel bei einer Nachtfahrt oder einer Fahrt in einem Tunnel, die Helligkeit des Head-Up-Displays im Vergleich zu einem Betrieb des Head-Up-Displays bei vergleichsweise viel Licht, zum Beispiel bei einer Tagfahrt, gedimmt werden sollte. Daher kann das Head-Up-Display zumindest zwei verschiedene Helligkeitsmodi aufweisen, die zum Beispiel als Dunkelmodus und Normalmodus oder Hellmodus bezeichnet werden können. Im Dunkelmodus kann zum Beispiel eine Helligkeit von etwa 3 Candela pro Quadratmeter gewünscht sein und im Hellmodus mindestens von etwa 15.000 Candela pro Quadratmeter. Das Head-Up-Display sollte also dazu ausgebildet sein, einen gerat großen Helligkeitsbereich bereitstellen zu können, das heißt die Beleuchtungsintensität einer Bilderzeugungseinrichtung des Head-Up-Displays in einem derart großen Wertebereich ansteuern zu können. Die US 11 ,209,646 B2 zeigt ein Head-Up-Display mit einer Lichtquelle, einem Diffusor, einem transmittierenden Display, einem Spiegelelement und einem transmittierenden Bildschirm. Zudem weist das Head-Up-Display ein kontrastverstärkendes Display auf, das benachbart zum transmittierenden Display angeordnet ist.

Die DE 10 2019 201 055 A1 zeigt eine bildgebende Einheit für eine Vorrichtung zum Anzeigen eines Bildes. Die bildgebende Einheit weist eine Matrix von Lichtquellen auf sowie einen räumlichen Lichtmodulator zum Selektieren von einzelnen Raumwinkelelementen des von den Lichtquellen abgestrahlten Lichts.

Es die Aufgabe der Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, mittels derer die Beleuchtungsintensität eines Head-Up-Displays zuverlässig eingestellt werden kann.

Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Head-Up-Display für ein Kraftfahrzeug. Ein Head-Up-Display ist ein Anzeigesystem, bei dem zumindest eine Information in Form eines virtuellen Bilds in ein Sichtfeld eines Benutzers projiziert wird. Der Benutzer kann daher eine aktuelle Blickrichtung und somit eine aktuelle Kopfhaltung beibehalten und dennoch das angezeigte virtuelle Bild sehen. Im Fall eines Head-Up-Displays in einem Kraftfahrzeug wird das virtuelle Bild typischerweise derart angezeigt wird, dass es eine Umgebung des Kraftfahrzeugs überlagert und beispielsweise zumindest teilweise auf einem Objekt in der Umgebung angezeigt wird.

Das Head-Up-Display weist eine Bilderzeugungseinrichtung mit einer Matrix aus Mikroleuchtdioden auf. Die Bilderzeugungseinrichtung wird oftmals als Picture Generating Unit (PGU) bezeichnet. Mit anderen Worten weist das Head-Up-Display eine bildgebende Einheit auf, die als Anzeigefläche, das heißt beispielsweise als Bildschirm oder Display, ausgestaltet sein kann. Das Head-Up-Display ist dazu ausgebildet, ein virtuelles Bild in einer außerhalb des Head-Up-Displays angeordneten Projektionsebene zu erzeugen. Die Matrix aus Mikroleuchtdioden stellt eine Lichtquelle der Bilderzeugungseinrichtung dar. Die Bilderzeugungseinrichtung umfasst also ein selbstemittierendes Display, das mittels einer Pixelstruktur aus einzelnen Leuchtdioden gebildet ist. Die Mikroleuchtdioden können alternativ als MikroLED, MLED, mLED oder pLED (LED jeweils für Light Emitting Diode) bezeichnet werden. Mikroleuchtdioden haben unter anderem den Vorteil, dass mittels dieser im Vergleich zu beispielsweise LEDs besonders präzise das virtuelle Bild erzeugt werden kann, sodass dieses beispielsweise besonders farbkräftig und hochaufgelöst dargestellt werden kann. Die Matrix der Bilderzeugungseinrichtung weist zahlreiche Mikroleuchtdioden auf, die beispielsweise nebeneinander angeordnet sind.

Auf der Matrix ist ein optisches Element angeordnet, sodass mittels der jeweiligen Mikroleuchtdiode Licht in Richtung des optischen Elements emittierbar ist. Die Bilderzeugungseinrichtung weist somit beispielsweise eine erste Schicht auf, die die Matrix mit den Mikroleuchtdioden umfasst, und das in einer Hochrichtung der Bilderzeugungseinrichtung über der Matrix angeordnete optische Element. Das optische Element bedeckt bevorzugt alle Mikroleuchtdioden der Matrix, sodass das von jeder einzelnen Mikroleuchtdiode ausgesendete Licht durch das optische Element transmittiert werden muss, um aus der Bilderzeugungseinrichtung austreten zu können.

Das optische Element ist als Flüssigkristallelement, Flüssigkristalldisplay oder elektrochromes Element ausgestaltet. Das optische Element ist dazu ausgebildet, eine Beleuchtungsintensität der Bilderzeugungseinrichtung einzustellen. Das Flüssigkristallelement kann alternativ als Flüssigkristallzelle, das heißt als LC-Zelle (LC für Liquid Cristal), bezeichnet werden. Das Flüssigkristalldisplay kann als Liquid-Crystal- Display (LCD) bezeichnet werden. Die LC-Zelle wie auch LCD beinhalten zumindest je ein linear-polarisierendes Element auf der Vorder- und Rückseite. Das Flüssigkristallelement und das Flüssigkristalldisplay basieren auf quasi-flüssigen Kristallketten, die je nach angelegter Spannung eine Polarisationsrichtung von eintreffendem Lichte drehen und somit eine Helligkeit des Lichts verändern und vor allem reduzieren können. Das elektrochrome Element ist beispielsweise ein elektrochromes Glas, das alternativ als intelligentes oder dynamisches Glas bezeichnet werden kann. Das elektrochrome Element kann zum Beispiel durch Anlegen eines elektrischen Stroms verfärbt werden, wodurch eine Helligkeit des auf das elektrochrome Element gestrahlten Lichts bei dessen Transmission durch reduziert wird, sodass das aus dem elektrochromen Element austretende Licht weniger hell ist als zuvor. Das elektrochrome Element eignet sich daher zur Steuerung der Beleuchtungsintensität von Licht. Mit anderen Worten kann durch eine gezielte Ansteuerung des optischen Elements erreicht werden, dass die Helligkeit des mittels der Bilderzeugungseinrichtung emittierten Lichts im Vergleich zum innerhalb der Bilderzeugungseinrichtung von den Mikroleuchtdioden emittierten Licht zumindest reduziert werden kann. Das optische Element kann als individuelle Komponente oberhalb der Matrix aus Mikroleuchtdiode angeordnet sein oder in die Baugruppe der Mikroleuchtdioden und somit die Matrix integriert sein. Die optische Transmission des optischen Elements ist elektronisch steuerbar, beispielsweise mittels einer Steuervorrichtung des Head-Up- Displays. Es wird somit ermöglicht, eine Dimmfunktion für das Head-Up-Display bereitzustellen, wobei bereits das Licht, das die Bilderzeugungseinrichtung des Head-Up- Displays an einer der Matrix abgewandten Seite des optischen Elements verlässt in seiner Beleuchtungsintensität einstellbar ist. Es werden also keine weiteren Komponenten als die Matrix und das optische Element benötigt. Durch das zusätzliche optische Element wird der mögliche Lichtintensitätsbereich, über den die Beleuchtungsintensität einstellbar ist, im Vergleich zu einer Bilderzeugungseinrichtung ohne optisches Element vergrößert. Da das optische Element einstellbar ist, kann die Beleuchtungsintensität des Head-Up- Displays stets zuverlässig eingestellt werden.

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel sieht vor, dass die Bilderzeugungseinrichtung dazu ausgebildet ist, mittels Ansteuern des optischen Elements einen Hellmodus, alternativ als Tagmodus benennbar, und/oder einen Dunkelmodus, alternativ als Nachtmodus benennbar, bereitzustellen. Die Ansteuerung des optischen Elements erfolgt also bevorzugt mindestens über einen Lichtintensitätsbereich von 3 bis 15.000 Candela pro Quadratmeter. Es ist möglich, beispielsweise basierend auf einem Helligkeitserfassungssensor des Kraftfahrzeugs, die Beleuchtungsintensität der Bilderzeugungseinrichtung anzupassen, das heißt zwischen den beiden Modi zu wechseln. Es können beliebig viele Zwischenmodi zwischen dem Hellmodus und dem Dunkelmodus vorgesehen sein. Hierdurch wird deutlich, über welchen Beleuchtungsintensitätsbereich sich die Ansteuerung mittels des optischen Elements erstrecken soll, da nicht nur in einem kleinen Beleuchtungsintensitätsbereich Variationen gewünscht sind, sondern das Head-Up-Display sowohl für maximal helle als auch minimal helle Lichtbedingungen in der Umgebung des Kraftfahrzeugs ausgelegt sein soll.

Es kann hierbei vorgesehen sein, dass beispielsweise der Hellmodus immer dann eingestellt ist, wenn mittels des optischen Elements keine zusätzliche Reduktion der Beleuchtungsintensität vorgegeben wird, und der Dunkelmodus beispielsweise bei einer insbesondere maximal eingestellten Beleuchtungsintensitätsreduktion mittels des optischen Elements. Ein weiteres Ausführungsbeispiel sieht vor, dass die Beleuchtungsintensität durch Anlegen einer externen Spannung und/oder eines externen Stroms an das optische Element einstellbar ist. Es kann vorgesehen sein, dass die Bilderzeugungseinrichtung beziehungsweise das Head-Up-Display hierfür die Steuervorrichtung aufweist, mittels derer das optische Element ansteuerbar ist. Letztendlich werden mittels der Spannung beziehungsweise des Stroms die Eigenschaften des optischen Elements derart eingestellt, dass diese das von Mikroleuchtdioden emittierte Licht um einen gewünschten Faktor in seiner Intensität reduziert und somit auf die gewünschte Beleuchtungsintensität einstellt. Es kann somit auf besonders einfache Ansteuerungsmethoden zurückgegriffen werden, um die Beleuchtungsintensität der Bilderzeugungseinrichtung wie gewünscht einzustellen.

Ferner ist es gemäß einem Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass das optische Element aus einer einzelnen Zelle gebildet ist oder mehrere Zellen aufweist. Es kann also entweder ein einteiliges optisches Element vorgesehen sein oder dieses aus mehreren einzelnen Komponenten, das heißt aus mehreren Zellen, zusammengesetzt sein. Hierdurch ist beispielsweise eine Anpassung einer Form des optischen Elements an eine Form der Matrix aus Mikroleuchtdioden möglich. Falls die Matrix zum Beispiel gebogen oder geschwungen ausgebildet ist, beispielsweise stufenförmig oder s-förmig, kann dennoch durch die Unterteilung des optischen Elements in mehrere Zellen zuverlässig die Oberfläche der Matrix aus Mikroleuchtdioden vom optischen Element bedeckt werden, falls mittels der mehreren Zellen die Form der Matrix nachgebildet wird. Ferner kann hierdurch auf kleinere und beispielsweise kostengünstigere optische Elemente zurückgegriffen werden, wenn diese aus mehreren Zellen zusammengesetzt sind, im Vergleich zu einer Ausgestaltung, bei der die einzelne zusammenhängende Zelle vorgesehen ist. Hierdurch ergeben sich zusätzliche Vereinfachungen sowie Möglichkeiten zur Kostenersparnis betreffend die Ausgestaltung des optischen Elements.

Besonders bevorzugt ist es in einem Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die mehreren Zellen jeweils einzeln oder zusammen ansteuerbar sind. Es ist somit möglich, dass beispielsweise lokal unterschiedlich die Beleuchtungsintensität verändert wird. Hierdurch sind beispielsweise Teilbereiche des erzeugten virtuellen Bilds möglich, die eine höhere Helligkeit aufweisen als andere Teilbereiche. Dies kann zum Beispiel bei einer teilweisen Abschattung der Projektionsebene interessant sein, sodass zeitgleich ein Teil des virtuellen Bilds im Hellmodus und ein anderer Teil im Dunkelmodus dargestellt werden sollte. Die Transmission von Licht durch die jeweilige Zelle des optischen Elements wird also gegebenenfalls individuell mittels der Steuervorrichtung angesteuert. Es kann für jede Zelle eine eigene Steuervorrichtung vorgesehen sein. Hierdurch ist die Beleuchtungsintensität nicht nur global einstellbar, sondern kann lokal variabel gewählt werden.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass die Mikroleuchtdioden zumindest teilweise zu einzelnen Pixeln zusammengefasst sind, wobei jeder Pixel zumindest eine rot, eine grün und eine blau leuchtende Mikroleuchtdiode aufweist. Eine rot, grün oder blau leuchtende Mikroleuchtdiode ist eine Mikroleuchtdiode, die Licht im roten, grünen beziehungsweise blauen Wellenlängenbereich aussendet. Hierdurch wird erreicht, dass mittels der Mikroleuchtdioden ein buntes virtuelles Bild bereitstellbar ist. Der jeweilige Pixel kann aus mehr Mikroleuchtdioden als den drei genannten Mikroleuchtdioden zusammengesetzt sein. Die einzelnen Mikroleuchtdioden können als Subpixel der Bilderzeugungseinrichtung betrachtet werden, die nur als Gruppe aus mindestens drei Mikroleuchtdioden einen Pixel von zahlreichen Pixeln der Bilderzeugungseinrichtung bilden. Hierdurch kann zuverlässig eine Farbdarstellung mittels des Head-Up-Displays erreicht werden.

In einem anderen Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass die Mikroleuchtdioden zumindest teilweise als Ultraviolettleuchtdioden ausgebildet sind und auf jeder Ultraviolettleuchtdiode ein Konvertierer angeordnet ist, um das von der jeweiligen Ultraviolettleuchtdiode ausgesendete Licht in verschiedenfarbiges Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich umzuwandeln. Mit anderen Worten kann anstelle von verschiedenfarbigen Mikroleuchtdioden pro Pixel auf ultraviolett leuchtende Mikroleuchtdioden zurückgegriffen werden, deren Licht mittels der Konvertierer in blaues, grünes oder rotes Licht umgewandelt wird. Alternativ oder zusätzlich dazu können blau leuchtende Mikroleuchtdioden vorgesehen sein, wobei mittels entsprechender Konvertierer aus dem blauen Licht rotes oder grünes Licht erzeugt werden kann. Der jeweilige Konvertierer kann durch das Aufbringen eines konvertierenden Materials auf der jeweiligen Mikroleuchtdiode realisiert sein. Der Konvertierer ist abhängig von der zu erzeugenden Farbe, wobei letztendlich für jeden Pixel wieder jeweils zumindest eine durch den Konvertierer rot, grün und blau leuchtende Mikroleuchtdiode vorgesehen ist. Letztendlich kann auf vielseitige Arten die Matrix aus Mikroleuchtdioden gewählt werden, wobei dennoch eine Farbdarstellung mittels des Head-Up-Displays zuverlässig erreicht wird.

In einem Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass die Bilderzeugungseinrichtung dazu ausgebildet ist, eine Farbe des Lichts, das von der jeweiligen Mikroleuchtdiode und/oder einem jeweiligen Pixel ausgesendet wird, mittels einer Pulswellenmodulation oder durch Anlegen eines Stroms an die jeweilige Mikroleuchtdiode oder an die jeweiligen Mikroleuchtdioden des Pixels einzustellen. Mit anderen Worten wird beispielsweise ein Farbton mittels der rotes, grünes oder blaues Licht bereitstellenden Mikroleuchtdioden einstellbar, indem die Pulswellenmodulation durchgeführt wird oder der Strom angelegt wird. Hierdurch werden einzelne Farben in ihrer Intensität verstärkt oder abgeschwächt und die Mischung aus dem mindesten drei Farben bestimmt den Farbton des Pixels. Hierdurch können Farbzwischenstufen zwischen rot, grün und blau, also den Grundfarben der Mikroleuchtdioden, erzeugt werden. Hierzu werden typischerweise einzelne Mikroleuchtdioden in ihrer Intensität gedimmt, das heißt ihre Beleuchtungsintensität individuell angesteuert, was letztendlich die Beleuchtungsintensität der gesamten Bilderzeugungseinrichtung beeinflusst. Da jedoch der Wechsel zwischen Hell- und Dunkelmodus, das heißt die großskalierte Einstellung der Beleuchtungsintensität mittels des optischen Elements erfolgen kann, kann auf Ebene der einzelnen Mikroleuchtdioden durch entsprechende Ansteuerung auf eine genaue Einstellung des Farbtons konzentriert werden. Hierdurch kann weiterhin feingesteuert und lokale differenziert der Farbton des Bildes, das von der Bilderzeugungseinrichtung angezeigt wird, variiert werden, ohne dass dies den Wechsel zwischen Hell- und Dunkelmodus des Head-Up-Displays für den Betrachter wahrnehmbar beeinflusst. Hierdurch wird die Bildqualität des virtuellen Bilds hinsichtlich seiner Farbgebung deutlich verbessert verglichen mit Head-Up-Displays, die zusätzlich den Hell- und Dunkelmodus über die Ansteuerung der einzelnen Mikroleuchtdioden beziehungsweise Pixel steuern.

Zudem sieht es ein Ausführungsbeispiel vor, dass die Bilderzeugungseinrichtung dazu ausgebildet ist, die Beleuchtungsintensität des Lichts, das von der jeweiligen Mikroleuchtdiode und/oder einem jeweiligen Pixel ausgesendet wird, mittels einer Pulswellenmodulation oder durch Anlegen eines Stroms an die jeweilige Mikroleuchtdiode oder die jeweiligen Mikroleuchtdioden des Pixels einzustellen, um zum Einstellen der Beleuchtungsintensität der Bilderzeugungseinrichtung zumindest beizutragen. Es ist also generell durch die lokale Ansteuerung der einzelnen Mikroleuchtdiode, das heißt der Mikroleuchtdioden jeweils alleine oder in Gruppen aus Pixeln betrachtet, möglich, ebenfalls die Gesamthelligkeit zum Einstellen des beispielsweise vorgesehenen Hell- und Dunkelmodus zumindest zu beeinflussen. Da zusätzlich dazu die Ansteuerung des optischen Elements vorgesehen ist, kann der Beitrag auf Ebene der Mikroleuchtdioden, das heißt unter Verwendung der Pulswellenmodulation sowie des angelegten Stroms, im Vergleich zum Beitrag des optischen Elements klein sein. Es kann also eine redundante Pulswellenmodulation sowie Anlegung des Stroms vorgesehen sein. Hierdurch wird letztendlich die Bereitstellung des Hell- und Dunkelmodus weiter verfeinert.

Außerdem sieht es ein Ausführungsbeispiel vor, dass, falls das optische Element als Flüssigkristallelement oder Flüssigkristalldisplay ausgebildet ist, dieses eine Flüssigkristallschicht aufweist, die beidseitig von einer Glasträgerschicht umgeben ist, an die jeweils an einer der Flüssigkristallschicht abgewandten Seite eine polarisierende Dünnschicht angrenzt. Es kann somit auf einen relativ einfach gehaltenen Aufbau des Flüssigkristallelements oder Flüssigkristalldisplays zurückgegriffen werden, um das optische Element zu realisieren. Auf Basis von polarisiertem Licht kann somit durch entsprechende Ansteuerung des Flüssigkristallelements oder des Flüssigkristalldisplays die Intensität des das optische Element verlassenden Lichts eingestellt werden. Hierdurch wird ein besonders kostengünstiges optisches Element möglich, da auf Flüssigkristallelemente oder Flüssigkristalldisplays zurückgegriffen werden kann.

Außerdem sieht es ein Ausführungsbeispiel vor, dass die Matrix aus Mikroleuchtdioden auf einem Träger angeordnet ist. Der Träger ist insbesondere als Folie oder als Platte ausgebildet. Generell ist der Träger bevorzugt aus Kunststoff hergestellt, das heißt insbesondere als Kunststofffolie. Der Träger ist eine Komponente der Vorrichtung, die unterhalb der Matrix angeordnet ist, das heißt an einer Seite der Matrix, die dem optischen Element und einer Hauptabstrahlrichtung der Mikroleuchtdioden abgewandt ist.

Der Träger kann auf einer der Matrix abgewandten Seite ein Kühlelement aufweist. Das Kühlelement kann alternativ als Wärmesenke oder Kühlkörper bezeichnet werden. Der Gedanke beim Vorsehen des Kühlelements ist, dass beim Betreiben der Mikroleuchtdioden, zum Beispiel aufgrund einer elektronischen Ansteuerung der Mikroleuchtdioden, ein Erwärmen einzelner oder mehrerer Mikroleuchtdioden erfolgen kann. Dies kann zum Beispiel zu Farbveränderungen des von der betroffenen Mikroleuchtdiode abgestrahlten Lichts führen. Es kann zudem oder alternativ dazu ein Erwärmen der Bilderzeugungseinrichtung und somit der Mikroleuchtdioden durch Sonnenlichteinstrahlung durch die Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs auf das im Kraftfahrzeug verbaute Head-Up-Display auftreten. Um derartigen Effekten entgegenzuwirken, ist das Kühlelement vorgesehen. Das Kühlelement kann als wärmeleitendes Spritzgussteil ausgebildet sein. Das Kühlelement ist am Träger befestigt. Es ist beispielsweise an diesen geklebt, mit diesem verschraubt oder andersartig fest mit diesem verbunden. Das Kühlelement ist beispielsweise aus Aluminium oder aus einem anderen wärmeleitenden Metall. Beispielsweise kann zunächst das Kühlelement vorgegeben werden, auf diesem der Träger, der beispielsweise als Folie ausgebildet ist, positioniert und auf dem Träger die Matrix aus Mikroleuchtdioden angeordnet werden. Es ist also eine auf den Träger beispielsweise aufgeklebte Wärmesenke vorgesehen, um Temperaturschwankungen zwischen einzelnen Mikroleuchtdioden sowie ein unerwünschtes Erhitzen der Matrix aus Mikroleuchtdioden zu verhindern oder diesen beziehungsweise diesem zumindest entgegenzuwirken.

Der Träger kann auf einer der Matrix zugewandten Seite zumindest ein elektronisches Element aufweist. Das elektronische Element ist dazu ausgebildet, die jeweilige Mikroleuchtdiode mit elektrischer Energie zu versorgen und/oder eine Ansteuerinformation für die jeweilige Mikroleuchtdiode bereitzustellen. Mit anderen Worten kann der Träger eine Leiterplatte für die Matrix aus Mikroleuchtdioden bilden. Jegliche elektronische Versorgung und Ansteuerung kann über das entsprechend ausgestaltete elektronische Elemente auf dem Träger erfolgen. Zur Versorgung mit Energie kann beispielsweise als elektronisches Element eine Versorgungs- oder Verbindungsleitung vorgesehen sein, das heißt die einzelnen Mikroleuchtdioden können beispielsweise kontaktiert sein. Die bereitgestellte Ansteuerinformation beschreibt beispielsweise zumindest einen Ansteuerbefehl, gemäß dem die jeweilige Mikroleuchtdiode gesteuert werden soll. Hierfür wird die Ansteuerinformation an die betreffende Mikroleuchtdiode übermittelt, beispielsweise von der zentralen Steuervorrichtung des Head-Up-Displays oder der Bilderzeugungseinrichtung. Die Ansteuerinformationen für alle Mikroleuchtdioden zusammen geben beispielsweise das Bild vor, das auf der Bildfläche der ersten Matrix angezeigt wird und auf dessen Basis das virtuelle Bild erzeugt wird. Hierdurch ist es auf einfache Art ermöglicht, dass jede einzelne Mikroleuchtdiode individuell betrieben und angesteuert werden kann. Dies trägt zur vollen Funktionsfähigkeit des Head-Up-Displays bei. Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel sieht vor, dass das Head-Up-Display ein Optikmodul aufweist. Das Optikmodul kann alternativ als optisches System des Head-Up-Displays bezeichnet werden. Das Optikmodul weist beispielsweise zumindest einen flachen und/oder asphärischen Spiegel auf. Das Optikmodul ist dazu ausgebildet, basierend auf einem mittels der ersten Matrix angezeigten Bilds zum Erzeugen des virtuellen Bilds zumindest beizutragen. Das Licht, das von der Bilderzeugungseinrichtung ausgesendet wird und das Bild repräsentiert, wird zunächst durch das Optikmodul gelenkt, bevor es beispielsweise auf die Projektionsfläche des Head-Up-Displays trifft und für den Betrachter daraufhin als virtuelles Bild in der Projektionsebene angezeigt wird. Das von der Bilderzeugungseinrichtung ausgesendete Licht wird also zunächst durch das Optikmodul geführt. Das Optikmodul ist zum Beispiel dazu ausgebildet, das angezeigte Bild zu vergrößern und einen Bildabstand zwischen Bildfläche und Projektionsebene derart zu vergrößern, dass das virtuelle Bild genau in der vorgesehenen Projektionsebene außerhalb des Kraftfahrzeugs angezeigt wird. Es wird also durch das Optikmodul zuverlässig erreicht, dass das virtuelle Bild erzeugt wird.

Zudem kann es vorgesehen sein, dass das Head-Up-Display eine Projektionsfläche aufweist, die als Combiner oder als Windschutzscheibe ausgebildet ist. Die Projektionsfläche ist eine Komponente des Head-Up-Displays, auf der das von der Bilderzeugungseinrichtung bereitgestellte Bild, das durch das Optikmodul beispielsweise umgelenkt und/oder vergrößert wurde, dargestellt wird. Das dort dargestellte Bild kann als das virtuelles Bild vom Benutzer gesehen werden. Die Projektionsfläche ist daher eine spiegelnde, lichtdurchlässige Scheibe, durch die der Benutzer das virtuelle Bild sowie gleichzeitig die reale Welt hinter der Scheibe sehen kann. Hierdurch wird ermöglicht, dass das virtuelle Bild die tatsächliche Umgebung beispielsweise des Kraftfahrzeugs überlagert. Ein Combiner ist eine künstliche Projektionsfläche, die als Komponente des Head-Up-Displays vorgegeben wird. Im Falle der Windschutzscheibe kann das Head-Up- Display die Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs umfassen. Hierdurch wird letztendlich ermöglicht, dass das virtuelle Bild tatsächlich von dem Benutzer gesehen werden kann.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Bilderzeugungseinrichtung für ein Head-Up- Display. Die Bilderzeugungseinrichtung weist eine Matrix aus Mikroleuchtdioden und ein auf der Matrix angeordnetes optisches Element auf, sodass mittels der jeweiligen Mikroleuchtdiode Licht in Richtung des optischen Elements emittierbar ist. Das optische Element ist als Flüssigkristallelement, Flüssigkristalldisplay oder elektrochromes Element ausgestaltet und dazu ausgebildet, eine Beleuchtungsintensität der Bilderzeugungseinrichtung einzustellen.

Ein zusätzlicher Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit dem beschriebenen Head-Up-Display. Das Kraftfahrzeug ist beispielsweise ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen, ein Bus und/oder ein Motorrad oder Moped. Das Head-Up-Display ist beispielweise in einem Frontbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet, wobei eine Projektionsfläche des Head-Up-Display ein zum Beispiel in Hochrichtung des Kraftfahrzeugs oberhalb eines Armaturenbretts angeordneter Combiner und/oder eine Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs sein kann. Prinzipiell kann das Head-Up-Display an beliebigen Positionen innerhalb des Kraftfahrzeugs angeordnet sein.

Die im Zusammenhang mit dem Head-Up-Display beschriebenen vorteilhaften Ausführungsbeispiele und deren Vorteile gelten entsprechend, soweit anwendbar, für die erfindungsgemäße Bilderzeugungseinrichtung und das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug. Die Erfindung umfasst zudem Kombinationen der beschriebenen Ausführungsbeispiele, sofern sich diese nicht gegenseitig ausschließen.

Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem Head-Up-

Display;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Strahlenverlaufs in einem Head-Up- Display; und

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht einer Bilderzeugungseinrichtung für ein Head-Up-Display.

In Fig. 1 ist ein Kraftfahrzeug 1 gezielt, in dem ein Head-Up-Display 2 angeordnet ist.

In dem Kraftfahrzeug 1 befindet sich ein Benutzer 3, der hier exemplarisch ein Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 ist. Mittels des Head-Up-Displays 2 wird ein virtuelles Bild in einer Projektionsebene 4 dargestellt, die sich außerhalb des Kraftfahrzeugs 1 befindet. Die Projektionsebene 4 befindet sich hier in einer Längsrichtung des Kraftfahrzeugs 1 (x- Richtung) vor einer Windschutzscheibe 5 des Kraftfahrzeugs 1 und somit in einem Blickbereich des Benutzers 3. Das Head-Up-Display 2 ist bevorzugt zwischen einem Lenkrad und der Windschutzscheibe 5 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet.

In Fig. 2 ist das Head-Up-Display 2 im Detail skizziert. Das Head-Up-Display 2 weist eine Bilderzeugungseinrichtung 6 auf. Diese kann eine Bildfläche aufweisen, auf der ein Bild dargestellt sein kann, auf dessen Basis das virtuelle Bild in der Projektionsebene 4 erzeugt wird. Die Bilderzeugungseinrichtung 6 weist eine Matrix 7 aus einzelnen Lichtquellen auf. Zudem weist die Bilderzeugungseinrichtung 6 ein optisches Element 8 auf, das in einer Emissionsrichtung des Lichts der Lichtquellen der Matrix 7 oberhalb der Matrix 7 angeordnet ist. Das mittels der jeweiligen Lichtquellen emittierte Licht ist also in Richtung des optischen Elements 8 emittierbar und muss durch dieses hindurch transmittiert werden, um zur einem Optikmodul 9 gelangen zu können.

Das Head-Up-Display 2 weist das Optikmodul 9 auf, das beispielsweise mehrere optische Elemente 10 aufweist, wie beispielsweise einen flachen und/oder asphärischen Spiegel. Zudem weist das Head-Up-Display 2 eine Projektionsfläche 11 auf, die hier als die Windschutzscheibe 5 ausgebildet ist. Alternativ zur Windschutzscheibe 5 kann die Projektionsfläche 11 ein Combiner sein, das heißt eine zusätzliche Komponente des Head-Up-Displays 2.

Es ist beispielhaft ein Strahlenverlauf 12 von Licht skizziert, das von der Bilderzeugungseinrichtung 6 in Richtung des Optikmoduls 9 emittiert, mittels des Optikmoduls 9 zumindest umgelenkt und mittels der Projektionsfläche 11 als virtuelles Bild in der Projektionsebene 4 angezeigt wird. Zudem ist ersichtlich, dass der Benutzer 3 dieses virtuelle Bild in der Projektionsebene 4 sehen kann. Es ist hierfür eine Blickrichtung des Benutzers 3 zur Projektionsebene 4 als verlängerter Teil des Strahlenverlaufs 12 eingezeichnet.

Fig. 3 ist ein Querschnitt der Bilderzeugungseinrichtung 6 gezeigt. Diese weist zum einen die Matrix 7 auf sowie das optische Element 8. Die Matrix 7 ist aus Mikroleuchtdioden 13 aufgebaut, das heißt gebildet. Die Mikroleuchtdioden 13 sind die Lichtquellen der Matrix 7. Die Matrix 7 mit den Mikroleuchtdioden 13 stellt somit eine selbstemittierende Anzeigeeinrichtung und somit ein selbstemittierendes Display dar. Das von der jeweiligen Mikroleuchtdiode 13 emittierte Licht wird in der hier skizzierten z-Richtung ausgesendet, sodass es auf das optische Element 8 trifft und an dessen oberen Ende in z-Richtung betrachtet aus der Bilderzeugungseinrichtung 6 austritt. Das optische Element 8 ist als Flüssigkristallelement, Flüssigkristalldisplay oder elektrochromes Element ausgestaltet.

Das optische Element 8 ist dazu ausgebildet, eine Beleuchtungsintensität der Bilderzeugungseinrichtung 6 einzustellen, um zum Beispiel zumindest einen Hellmodus (Tagmodus) und einen Dunkelmodus (Nachtmodus) für das Head-Up-Display 2 bereitstellen zu können. Dies ist bereitstellbar durch entsprechendes Ansteuern des optischen Elements 8. Das optische Element 8 kann durch Anlegen einer externen Spannung oder eines externen Stroms angesteuert werdden, wodurch die Beleuchtungsintensität des das optische Element 8 wieder verlassenden Lichts einstellbar ist. Hierfür ist schematisch eine Steuervorrichtung 15 skizziert, mittels derer zumindest das optische Element 8 und beispielsweise zudem die Mikroleuchtdioden 13 ansteuerbar sind. Die Matrix 7 ist hier zudem auf einem Träger 14 angeordnet. Der Träger 14 weist auf einer der Matrix 7 zugewandten Seite zumindest ein elektronisches Element auf, das dazu ausgebildet ist, die jeweilige Mikroleuchtdiode 13 mit elektrischer Energie zu versorgen und/oder eine Ansteuerinformation für die jeweilige Mikroleuchtdiode 13 bereitzustellen. Die Steuervorrichtung 15 kann als das zumindest eine elektronische Element ausgebildet sein.

Das optische Element 8 kann als einzelne Zelle ausgebildet sein, wie es hier exemplarisch skizziert ist, oder aus mehreren nebeneinander angeordneten Zellen gebildet sein. Falls mehrere Zellen vorgesehen sind, können diese jeweils einzeln oder zusammen ansteuerbar sein, wobei sie hier mittels der Steuervorrichtung 15 angesteuert werden.

Die einzelnen Mikroleuchtdioden 13 können zumindest teilweise zu einzelnen Pixeln 16 zusammengefasst sein. Jeder Pixel 16 kann dann eine rot leuchtende Mikroleuchtdiode 17, eine grün leuchtende Mikroleuchtdiode 18 sowie eine blau leuchtende Mikroleuchtdiode 19 sowie gegebenenfalls noch mehr Mikroleuchtdioden 13 aufweisen. Es ist jedoch alternativ oder zusätzlich möglich, dass als Mikroleuchtdioden 13 Ultraviolettleuchtdioden 20 verwendet werden, über die jeweils ein Konvertierer 21 angeordnet ist, um das von der jeweiligen Ultraviolettleuchtdiode 20 ausgesendete Licht in verschiedenfarbiges Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich umzuwandeln, sodass durch entsprechende Wahl der Konvertierer 21 rotes, grünes oder blaues Licht erzeugt werden kann, wodurch wiederum in einem Pixel 16 alle möglichen Farbkombinationen möglich werden. Eine Farbe des Lichts, das von der jeweiligen Mikroleuchtdiode 13 und/oder dem jeweiligen Pixel 16 aus mehreren Mikroleuchtdioden 13 ausgesendet wird, kann mittels einer Pulswellenmodulation oder durch Anlegen eines Stroms an die jeweilige Mikroleuchtdiode 13 beziehungsweise die jeweiligen Mikroleuchtdioden 13 des Pixels 16 eingestellt werden. Dies erfolgt beispielsweise über das elektronische Element auf dem T räger 14, der die Ansteuerinformation für die jeweilige Mikroleuchtdiode 13 bereitstellt. Ferner kann durch Pulswellenmodulation oder Anlegen des Stroms an der jeweiligen Mikroleuchtdiode 13 oder der jeweiligen Mikroleuchtdiode 13 des Pixels 16 zur Einstellung der Beleuchtungsintensität der Bilderzeugungseinrichtung 6 zumindest beigetragen werden, das heißt auch hier beispielsweise eine Beleuchtungsintensitätsreduktion auf Basis der einzelnen Mikroleuchtdioden 13 beziehungsweise der einzelnen Pixel 16 erzielt werden.

In Fig. 3 ist als optisches Element 8 rein exemplarisch ein Flüssigkristallelement beziehungsweise ein Flüssigkristalldisplay skizziert. Dieses weist eine Flüssigkristallschicht 22 auf, die beidseitig von einer Glasträgerschicht 23 umgeben ist. An die Glasträgerschicht 23 grenzt jeweils an einer der Flüssigkristallschicht 22 abgewandten Seite eine polarisierende Dünnschicht 24 an. Alternativ dazu kann das optische Element 8 als elektrochromes Element, beispielsweise als elektrochromes Glas und somit als dimmbares Glas ausgebildet sein. Das Flüssigkristallelement und das Flüssigkristalldisplay sind bevorzugt monochrom und somit einfarbig ausgebildet.

Die Koordinaten der Koordinatensysteme sind rein exemplarisch zu verstehen und andersartige Anordnungen des Head-Up-Displays 2 sowie der Bilderzeugungseinrichtung 6 bezogen auf das Kraftfahrzeug 1 sowie auf die anderen Komponenten des Head-Up- Displays 2 sind möglich. Die Koordinatensysteme in Fig. 1 und Fig. 2 beziehen sich auf das Kraftfahrzeug 1 , das heißt die x-Richtung entspricht einer Längsrichtung und die z- Richtung einer Hochrichtung des Kraftfahrzeugs 1. Das Koordinatensystem in Fig. 3 bezieht sich auf die Bilderzeugungseinrichtung 6, das heißt die x-Richtung entspricht einer Längsrichtung oder einer Querrichtung und die z-Richtung einer Hochrichtung der Bilderzeugungseinrichtung 6.

Insgesamt zeigen die Beispiele ein Micro-LED-Display (LED für Light Emitting Diode) für ein Head-Up-Display 2 mit verstärkt dimmbaren Bereich. Hierfür ist das Head-Up-Display 2 mit der Bilderzeugungseinrichtung 6 vorgesehen. Die Bilderzeugungseinrichtung 6 weist die Matrix 7 aus Micro-LEDs, das heißt die Micro-LED-Matrix (Matrix 7), sowie ein darüber angeordnetes Flüssigkristallelement oder Flüssigkristalldisplay (Flüssigkristallmatrix) oder das elektrochrome Element zur Einstellung der Beleuchtungsintensität auf.