像源、抬头显示设备和车辆的制作方法

    专利2026-08-10  1


    本公开涉及显示,具体涉及一种像源、抬头显示设备和车辆。


    背景技术:

    1、抬头显示(hud,head up display)技术是指通过光学反射的原理,将像源发出的光线最终投射到成像窗(成像板、挡风玻璃等)上,经由成像窗反射到眼盒内,以形成虚像。在虚像中可以显示想要显示的信息,如显示车速等驾驶相关信息,以避免驾驶员在驾驶过程中低头看仪表盘所导致的分心,从而可以提高驾驶安全系数,同时也能带来更好的驾驶体验。

    2、现有技术中的抬头显示设备的成像亮度较低,一般通过提高像源的亮度来提高成像亮度,但这样会导致像源功耗较高。


    技术实现思路

    1、本公开旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一,提出了一种像源、抬头显示设备和车辆。

    2、第一方面,本公开提供一种抬头显示设备中的像源,包括:背光源;准直元件,准直元件设置在背光源的出光侧,用于将背光源的光线调整为平行光;显示面板,显示面板设置在准直元件远离背光源的一侧,用于将接收到的光线转换为图像光后输出至预设区域;显示面板包括多个像素;方向控制元件,方向控制元件设置在准直元件与显示面板之间,用于调节准直元件的出射光线的方向,以使至少部分像素出射光线的主光轴汇聚至预设区域中的目标区域,目标区域小于预设区域;匀化弥散元件,匀化弥散元件设置在方向控制元件与显示面板之间,用于对接收到的光线进行匀化。

    3、在一些实施例中,像源还包括至少一个辅助弥散元件,辅助弥散元件设置在准直元件与匀化弥散元件之间,且包括多个大于1微米的光学微结构;多个光学微结构包括:至少一个用于对接收到的光线进行汇聚的聚光结构,和/或,至少一个用于对接收到的光线进行发散的发散结构。

    4、在一些实施例中,光学微结构为柱面透镜结构,且多个光学微结构在第一方向上并排设置,匀化弥散元件与辅助弥散元件的距离大于或等于0.1cm,且小于或等于5cm。

    5、在一些实施例中,当多个光学微结构包括多个聚光结构和多个发散结构时,聚光结构和发散结构在第一方向上交替排列。

    6、在一些实施例中,背光源包括多个背光灯,背光灯的发光面为沿第一方向延伸的条形面,和/或,多个背光灯中的至少部分的亮度可以独立调节。

    7、在一些实施例中,光学微结构为球面透镜结构,且多个光学微结构排成阵列。

    8、在一些实施例中,当多个光学微结构包括多个聚光结构和多个发散结构时,聚光结构和发散结构在行方向上和列方向上均交替排列。

    9、在一些实施例中,辅助弥散元件的数量为多个;相邻两个辅助弥散元件中的光学微结构为柱面透镜结构,且其中一个辅助弥散元件中的多个光学微结构在第一方向上并排设置;另一个辅助弥散元件中的多个光学微结构在第二方向上并排设置;其中,第一方向和第二方向交叉。

    10、在一些实施例中,当辅助弥散元件中的多个光学微结构包括多个聚光结构和多个发散结构时,同一个辅助弥散元件中,聚光结构和发散结构交替排列。

    11、在一些实施例中,每个辅助弥散元件设置在方向控制元件与匀化弥散元件之间;或者,每个辅助弥散元件设置在方向控制元件与准直元件之间;或者,辅助弥散元件的数量为多个,方向控制元件与匀化弥散元件、方向控制元件与准直元件之间均设置有辅助弥散元件。

    12、在一些实施例中,方向控制元件包括凸透镜、凹透镜、菲涅尔透镜中的一种或多种的组合。

    13、在一些实施例中,方向控制元件包括:基底,基底包括第一面和第二面,第一面和第二面中的一者为基底朝向背光源的表面,另一者为基底远离背光源的表面;菲涅尔透镜,菲涅尔透镜设置在第一面上,且与基底为一体成型结构。

    14、在一些实施例中,第一面为曲面,第一面包括凸面、凹面和自由曲面中至少之一;菲涅尔透镜的面型包括凸面、凹面和自由曲面中至少之一。

    15、在一些实施例中,当像源还包括至少一个辅助弥散元件时,其中一个辅助弥散元件的光学微结构设置在基底远离菲涅尔透镜的一侧,且与基底为一体成型结构。

    16、在一些实施例中,方向控制元件为曲面透镜;辅助弥散元件的数量为多个,其中两个辅助弥散元件的光学微结构分别位于方向控制元件靠近背光源的一侧和远离背光源的一侧,并与方向控制元件为一体成型结构。

    17、在一些实施例中,匀化弥散元件包括:用于对接收到的光线进行散射和/或衍射的多个匀化弥散结构,匀化弥散结构的尺寸小于1微米。

    18、在一些实施例中,像源还包括至少设置在准直元件入光面上的增透膜。

    19、在一些实施例中,显示面板包括:液晶层;第一偏振片,第一偏振片设置在液晶层靠近背光源的一侧,用于透过第一线偏振光线;第二偏振片,第二偏振片设置在液晶层远离背光源的一侧,用于透过与第一线偏振光线的偏振方向垂直的第二线偏振光线;其中,像源还包括偏振控制元件,偏振控制元件设置在第一偏振片靠近背光源的一侧,用于反射或吸收第二线偏振光线。

    20、第二方面,本公开实施例还提供一种抬头显示设备,包括:上述的像源;光输出部,光输出部用于接收图像光并将图像光输出至预设区域。

    21、第三方面,本公开实施例还提供一种车辆,包括:上述的抬头显示设备;挡风玻璃,挡风玻璃用于将抬头显示设备出射的图像光反射至预设区域。

    22、本公开实施例提供的上述方案中,方向控制元件和匀化弥散元件分别对光线进行了聚集和匀化弥散,从而能够有效地将背光源发出的光线限制在预设区域内;且通过聚集、匀化弥散的方式,能够将背光源的大部分甚至全部光线汇聚在预设区域内,从而可以提高光线利用率,使得背光源在较低功率下也能保证成像亮度,从而可以降低抬头显示设备的功耗,并降低发热量。同时,基于准直元件对背光源发出的光线进行准直,方便方向控制元件和匀化弥散元件更有效地对光线进行聚集和匀化弥散,方便对光线进行控制。



    技术特征:

    1.一种抬头显示设备中的像源,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的像源,其特征在于,所述像源还包括至少一个辅助弥散元件,所述辅助弥散元件设置在所述准直元件与所述匀化弥散元件之间,且包括多个大于1微米的光学微结构;

    3.根据权利要求2所述的像源,其特征在于,所述光学微结构为柱面透镜结构,且多个所述光学微结构在第一方向上并排设置,所述匀化弥散元件与所述辅助弥散元件的距离大于或等于0.1cm,且小于或等于5cm。

    4.根据权利要求3所述的像源,其特征在于,当多个所述光学微结构包括多个聚光结构和多个发散结构时,所述聚光结构和所述发散结构在所述第一方向上交替排列。

    5.根据权利要求3所述的像源,其特征在于,所述背光源包括多个背光灯,所述背光灯的发光面为沿所述第一方向延伸的条形面,和/或,多个所述背光灯中的至少部分的亮度可以独立调节。

    6.根据权利要求2所述的像源,其特征在于,所述光学微结构为球面透镜结构,且多个所述光学微结构排成阵列。

    7.根据权利要求6所述的像源,其特征在于,当多个所述光学微结构包括多个聚光结构和多个发散结构时,所述聚光结构和所述发散结构在行方向上和列方向上均交替排列。

    8.根据权利要求2所述的像源,其特征在于,所述辅助弥散元件的数量为多个;

    9.根据权利要求8所述的像源,其特征在于,当所述辅助弥散元件中的所述多个光学微结构包括多个聚光结构和多个发散结构时,同一个所述辅助弥散元件中,所述聚光结构和所述发散结构交替排列。

    10.根据权利要求2至9中任一项所述的像源,其特征在于,

    11.根据权利要求1至9中任一项所述的像源,其特征在于,所述方向控制元件包括凸透镜、凹透镜、菲涅尔透镜中的一种或多种的组合。

    12.根据权利要求1至9中任一项所述的像源,其特征在于,所述方向控制元件包括:

    13.根据权利要求12所述的像源,其特征在于,所述第一面为曲面,所述第一面包括凸面、凹面和自由曲面中至少之一;

    14.根据权利要求12所述的像源,其特征在于,当所述像源还包括至少一个辅助弥散元件时,其中一个所述辅助弥散元件的光学微结构设置在所述基底远离所述菲涅尔透镜的一侧,且与所述基底为一体成型结构。

    15.根据权利要求2至9中任一项所述的像源,其特征在于,所述方向控制元件为曲面透镜;所述辅助弥散元件的数量为多个,其中两个所述辅助弥散元件的光学微结构分别位于所述方向控制元件靠近所述背光源的一侧和远离所述背光源的一侧,并与所述方向控制元件为一体成型结构。

    16.根据权利要求1至9中任一项所述的像源,其特征在于,所述匀化弥散元件包括:用于对接收到的光线进行散射和/或衍射的多个匀化弥散结构,所述匀化弥散结构的尺寸小于1微米。

    17.根据权利要求1至9中任一项所述的像源,其特征在于,所述像源还包括至少设置在所述准直元件入光面上的增透膜。

    18.根据权利要求1至9中任一项所述的像源,其特征在于,所述显示面板包括:

    19.一种抬头显示设备,其特征在于,包括:

    20.一种车辆,其特征在于,包括:


    技术总结
    本公开提供一种抬头显示设备中的像源,包括:背光源;准直元件,准直元件设置在背光源的出光侧,用于将背光源的光线调整为平行光;显示面板,设置在准直元件远离背光源的一侧,用于将接收到的光线转换为图像光后输出至预设区域;显示面板包括多个像素;方向控制元件,设置在准直元件与显示面板之间,用于调节准直元件的出射光线的方向,以使至少部分像素出射光线的主光轴汇聚至预设区域中的目标区域,目标区域小于预设区域;匀化弥散元件,设置在方向控制元件与显示面板之间,用于对接收到的光线进行匀化。本公开还提供一种抬头显示设备和车辆。本公开能够提高光线利用率,使得背光源在较低功率下也能保证成像亮度,进而可以降低设备功耗。

    技术研发人员:马森,徐俊峰,方涛
    受保护的技术使用者:未来(北京)黑科技有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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