Aufgepasst! Neuartige Technologie definiert holografische Windschutzscheiben-Displays neu

Eine deutsch-schottisch-amerikanische Partnerschaft hat gemeinsam eine Technologie entwickelt, die holografische transparente Displays auf Fahrzeugwindschutzscheiben vorantreibt.

Head-up-Displays, auch HUDs genannt, projizieren nützliche Informationen wie Geschwindigkeit, Sicherheitswarnungen und Abbiegehinweise auf den unteren Teil der Windschutzscheibe, wo die Fahrer sie sehen können, ohne den Blick von der Straße abzuwenden. Die Informationen können transparent auf das Glas projiziert werden, sodass die Sicht über die angezeigten Informationen hinaus frei bleibt.

„Wir arbeiten seit Jahren eng mit globalen Erstausrüstern zusammen und befinden uns nun an einem Wendepunkt für die Einführung und Skalierung dieser Display-Technologie“, sagte Andy Travers, CEO von Ceres Holographics mit Sitz in Livingston, Schottland. „Dies wird durch eine Kombination aus dem Wunsch nach sicherheitsorientierteren und intuitiveren Informationsanzeigefunktionen, dem Druck der Sicherheitsbehörden, die Ablenkung der Fahrer zu reduzieren, und dem beschleunigten Innovationstempo und dem damit verbundenen Differenzierungsbedarf einer neuen Generation von Automobilherstellern vorangetrieben.“

Ceres arbeitete mit dem in Kingsport, Tennessee, ansässigen Unternehmen Eastman Chemical Co. zusammen und profitierte dabei von dessen Know-how im Bereich Saflex-Marken-Zwischenlagenlösungen und Verkapselung sowie von dem in Leverkusen ansässigen Materialriesen Covestro AG. Die Parteien kombinierten das Know-how von Covestro im Bereich Photopolymerfolien, das digitale Mastering von Ceres und das HoloFlekt^®-Rolle-zu-Rolle-Replikationssystem, das fertige Folien mit einer Breite von bis zu 1.200 mm herstellt, mit der Technik von Eastman, funktionale Folien in für die Automobilindustrie zugelassene Laminate einzubetten.

Sie fanden einen Weg, mehrere kundenspezifische holographische optische Elemente (HOEs) in eine einzige Folie von Covestros Bayfol HX®-Folie zu integrieren, die dann mit Eastmans neu entwickeltem Zwischenschichtstapel laminiert wird, um das branchenweit größte HUD-Sichtfeld zu erzielen.

Günther Walze, Leiter der Abteilung für holographische Lichtführung bei Covestro, sagte, dass die photopolymere Beschichtung je nach Kundenspezifikation mit unterschiedlichen Eigenschaften und Dicken angepasst und auf verschiedene flexible Substrate aufgebracht werden kann. „Und in diese Beschichtung können optische Funktionen geschrieben und aufgezeichnet werden, und das ist der Schlüssel zu all den Anwendungen, über die wir gesprochen haben.“

Die Partner haben eine Absichtserklärung unterzeichnet, um die kommerzielle Produktion des innovativen Holographic In-Plane Transparent Display (HIPTD)-Produkts zu untersuchen. Dabei handelt es sich, wie sie erklärten, um eine laminierte Hologrammlösung, die mehrere transparente Head-up-Displays in einer einzigen vollständig laminierten Windschutzscheibe ermöglicht, wobei jede Displayfläche bis zu 400 x 300 mm misst.

In einer gemeinsamen Erklärung sagten die Unternehmen, dass die Absichtserklärung auf jahrelanger Zusammenarbeit aufbaue und die Technologien jedes Unternehmens zur Herstellung holografischer transparenter HUDs für den Automobilmarkt nutze. Sie ermöglicht es ihnen, „die verbleibenden Schritte zu prüfen, die für die Einrichtung und den Aufbau der erforderlichen Einrichtungen und Fertigungskapazitäten erforderlich sind, und eine effiziente, marktreife Lieferkette sicherzustellen, um die geplanten Produktionszeitpläne der Erstausrüster zu erfüllen, die die Technologie für neue Fahrer- und Beifahrerlebnisse einsetzen möchten.“

Auf diese Weise soll die Kommerzialisierung der HUD-Lösung beschleunigt werden, wobei Eastman seine Beziehungen zu Automobilherstellern und Tier-One-Zulieferern für Autoglas nutzt.

Ein Entwicklungsteam von Ford Motor Co. präsentierte die Ergebnisse seiner Bewertung der Ceres/Eastman/Covestro-Lösung auf einer Branchenkonferenz im Herbst 2024.

Dr. Andrew Grant, technischer Leiter von Ceres, erklärte in einem Interview, dass sein Unternehmen „etwa eine Million holographische Pixel pro A4-Fläche programmieren kann, und jedes Pixel ist so programmiert, dass es das Licht vom Projektor zurück in Richtung Ihrer Augen sendet, und zwar nur in Richtung Ihrer Augen.“

Gibt es Bedenken hinsichtlich der Ablenkung beim Fahren? Grant behauptet, dass das Gegenteil der Fall ist. Die Technologie ermöglicht es, Informationen beispielsweise vom Kombiinstrument oder von einem Mittelstapel abzurufen und sie transparent auf der Windschutzscheibe unterhalb der Sichtlinie des Fahrers anzuzeigen. Dadurch werden Ablenkungen minimiert, so Grant. Und da jede Anzeige nur vom vorgesehenen Betrachter gesehen werden kann, ermöglicht sie personalisierte Erlebnisse für Fahrer und Passagiere, wodurch Ablenkungen durch „Blick nach unten“-Anzeigen auf der Mittelkonsole weiter reduziert werden.

Walze sagte: „Unser Photopolymer Bayfol® HX ermöglicht die nächste Generation wirklich transparenter Projektionsdisplays für Windschutzscheiben und erfüllt gleichzeitig die hohen Sicherheitsanforderungen im Automobilbereich. Mit der notwendigen Einrichtung von Hologramm-Mastering und skalierbaren Replikationsanlagen für die Massenproduktion durch Ceres in Kombination mit der Windschutzscheiben-Laminierungstechnologie von Eastman ist diese Innovation bereit für den Einsatz bei Endkunden.“

Dieser Fotopolymerfilm ist im Handel erhältlich, merkt er an, räumt aber ein, dass er noch nicht in kommerziellen Anwendungen für Fahrzeugwindschutzscheiben eingesetzt wird. Autohersteller haben lange Entwicklungs- und Genehmigungsfristen, sodass er davon ausgeht, dass die Technologie für diese Anwendung erst 2027 oder 2028 in einem Fahrzeug zum Einsatz kommen wird.

„Tatsächlich“, erklärte Walze in einem Interview, “versuchen wir nicht unbedingt, ein Standard-Head-up-Display zu ersetzen. Das ist manchmal ein Missverständnis, das leicht entsteht, weil wir ein Display in die Windschutzscheibe einbauen. Aber die Hauptidee ist, einen anderen Platz für all die Bildschirme zu finden, die jetzt in den Armaturenbrettern der neuen Autos sind.“

Viele neue Automodelle verfügen über einen Bildschirm für den Fahrer, einen zweiten Bildschirm in der Mitte und einen dritten Bildschirm für den Beifahrer. „Alle diese Bildschirme im Armaturenbrett können nach unten oder an die Seiten der Windschutzscheibe verschoben werden, und das ist die Hauptanwendung“, so Walze. „Man kann also auch argumentieren, dass durch das Verschieben all dieser Bildschirme in die Windschutzscheibe auch ein allgemeines Kosteneinsparungspotenzial besteht.“

Diese Technologie bietet Flexibilität, sagt Grant. „Man kann dieselbe Technologie in einer ganzen Reihe von Autos verwenden. Wir haben sie für Schwerlastfahrzeuge, 18-Räder, Traktoren, Züge und dergleichen eingesetzt.“

Ceres berücksichtigt das Design der Windschutzscheibe – ihre Krümmung, ihre Neigung usw. – „und wir programmieren diese Millionen von Pixeln so, dass all dies berücksichtigt wird, sodass Sie, wenn Sie das Licht auf Ihre Augen lenken, ein sehr helles, privates, einfach zu verpackendes, funktionales Windschutzscheiben-Display erhalten.“ Dieselbe Display-Lösung kann auch auf anderen Glasflächen im Auto, wie z. B. den Heckscheiben, eingesetzt werden, um den Passagieren zusätzliche Unterhaltungsoptionen zu bieten.