抬头显示模块的制作方法

本发明涉及一种抬头显示模块，尤其涉及一种包括不具有偏光片的显示面板的抬头显示模块。

背景技术：

随着科技的进步，在运输中所使用电子元件已经相继的被开发。其中，为了提升交通安全，抬头显示模块也被广泛的开发。传统上，抬头显示器模块能够使得由例如是液晶显示器(Liquid Crystal Display，简称：LCD)、微显示器(micro display)或是阴极射线管(Cathode Ray Tube，简称：CRT)等信号源所产生的图像光束通过镜子或是汽车前挡风玻璃的反射以到达驾驶的眼睛。

然而，运用前述的机制目前却面临到了低图像亮度的问题。因此，驾驶并无法清晰的看到投射到前挡风玻璃的图像，造成交通安全上的疑虑。为了克服低图像亮度的问题，利用额外的反射镜或光学透镜的机制也被提出。尽管如此，这样的技术手段会造成抬头显示模块的机构过于复杂且体积过于庞大。据此，模块的制作成本相对的也需要提高。除此之外，由于图像的亮度会在反复的反射中被消耗掉，因此需要提供高强度的光源来弥补反复反射造成的亮度损失。然而，由于高强度的光源需要额外的能量，故会造成模块操作上的成本上升。

技术实现要素：

本发明提供一种抬头显示模块，其可以有效地改善图像品质以及亮度，并同时保有低能源消耗、低制造成本以及体积小等利处。

本发明提供一种抬头显示模块，其包括偏振光源、光学片以及显示面板。偏振光源适用于发出偏振光束。光学片配置于偏振光束的传输路径上，且偏振光束被光学片反射。显示面板配置于偏振光源以及光学片之间的偏振光束 的传输路径上，且偏振光束的偏振方向被显示面板调变。

在本发明一实施例中，显示面板将偏振光束的偏振方向由第一偏振方向调变至第二偏振方向，光学片反射具有第二偏振方向的偏振光束，且具有第一偏振方向的偏振光束穿透光学片，且第一偏振方向与第二偏振方向垂直。

在本发明一实施例中，显示面板不具有偏光片。

在本发明一实施例中，偏振光源包括背光单元以及检偏片，且检偏片配置于显示面板以及背光单元之间。

在本发明一实施例中，检偏片直接配置于背光单元上。

在本发明一实施例中，检偏片与背光单元分离。

在本发明一实施例中，背光单元包括直下式背光单元(direct-type backlight unit)或是边缘式背光单元(edge-type backlight unit)。

在本发明一实施例中，检偏片包括透射式偏光片(transmissive polarizer)、反射式偏光片(reflective polarizer film)、反射式偏光增光片(dual brightness enhancement film，DBEF)、先进偏光片(advanced polarizer film，APF)或是线栅式偏光(wire grid polarizer，WGP)。

在本发明一实施例中，偏振光源包括偏光发光二极管(polarized light-emitting diode，polarized LED)。

在本发明一实施例中，光学片的材料包括玻璃、前挡风玻璃、光学膜玻璃(optical film glass)或是金属化薄膜玻璃(metalized film glass)。

在本发明一实施例中，光学片为单层结构。

在本发明一实施例中，光学片以及显示面板形成夹角θ，且夹角θ为30°～150°。

本发明提供一种抬头显示模块，其包括背光单元、检偏片、光学片以及显示面板。背光单元适用于发出光束。检偏片配置于光束的传输路径上，且光束被检偏片转换为偏振光束。光学片配置于偏振光束的传输路径上，且偏振光束被光学片反射。显示面板配置于检偏片以及光学片之间的偏振光束的传输路径上，且偏振光束的偏振方向被显示面板调变。

在本发明一实施例中，显示面板将偏振光束的偏振方向由第一偏振方向调变至第二偏振方向，光学片反射具有第二偏振方向的偏振光束，且具有第一偏振方向的偏振光束穿透光学片，且第一偏振方向与第二偏振方向垂直。

在本发明一实施例中，显示面板不具有偏光片。

在本发明一实施例中，背光单元包括直下式背光单元(direct-type backlight unit)或是边缘式背光单元(edge-type backlight unit)。

在本发明一实施例中，检偏片包括透射式偏光片(transmissive polarizer)、反射式偏光片(reflective polarizer film)、反射式偏光增光片(dual brightness enhancement film，DBEF)、先进偏光片(advanced polarizer film，APF)或是线栅式偏光(wire grid polarize，WGP)。

在本发明一实施例中，光学片的材料包括玻璃、前挡风玻璃、光学膜玻璃(optical film glass)或是金属化薄膜玻璃(metalized film glass)。

在本发明一实施例中，光学片为单层结构。

在本发明一实施例中，光学片以及显示面板形成夹角θ，且夹角θ为30°～150°。

基于上述，本发明实施例中的抬头显示模块利用光束的偏振特性，并将此特性与不具有偏光片的显示面板加以组合以达到提高图像亮度的效果。具体来说，通过控制光束在进入显示面板之前以及之后的偏振方向，能够在不利用额外的光学镜片的情况下，将期望的图像投射在玻璃上。因此，模块的复杂度可以被减少，且同时降低制造成本。另一方面，期望的图像能被清晰的投射在汽车的玻璃上，藉以提升交通安全性。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1是包括一抬头显示模块的汽车的内部示意图；

图2A是根据本发明一实施例的抬头显示模块在显示模式下的3D示意图；

图2B是图2A的抬头显示模块的侧面示意图；

图3是图2A的抬头显示模块中的显示面板的示意图；

图4A是图2A的抬头显示模块在非显示模式下的3D示意图；

图4B是图4A的抬头显示模块的侧面示意图；

图5A是根据本发明另一实施例的抬头显示模块在显示模式下的3D示意 图；

图5B是图5A的抬头显示模块的侧面示意图；

图6A是图5A的抬头显示模块在非显示模式下的3D示意图；

图6B是图6A的抬头显示模块的侧面示意图；

图7是根据本发明又一实施例的抬头显示模块在显示模式下的3D示意图；

图8是图7的抬头显示模块在非显示模式下的3D示意图。

附图标记说明

10、20、30：抬头显示模块；

100：背光单元；

200：检偏片；

300：偏振光源；

400：显示面板；

500：光学片；

600：驾驶；

410：第一基板；

420：第二基板；

430：主动层；

440：共用电极；

450：第一配向层；

460：第二配向层；

470：显示介质；

480：框胶；

L1：光束；

L2：第一偏振光束；

L3：第二偏振光束；

θ：夹角；

A：图像产生部；

B：光反射部；

FW：前挡风玻璃。

具体实施方式

图1是包括抬头显示模块的汽车的内部示意图。请参照图1，抬头显示模块10配置于驾驶侧。抬头显示模块10包括图像产生部A以及光反射部B，其中图像产生部A是嵌入在仪表板内。在本实施例中，光反射部B是汽车的前挡风玻璃FW，但本发明不限于此。其他的半穿透半反射材料也可被贴在前挡风玻璃FW，以形成抬头显示模块10的光反射部B。

图2A是根据本发明一实施例的抬头显示模块在显示模式下的3D示意图。图2B是图2A的抬头显示模块的侧面示意图。请同时参照图2A以及图2B，本实施例的抬头显示模块10包括背光单元100、检偏片200、显示面板400以及光学片500(举例来说，玻璃)。

背光单元100包括直下式背光单元或是边缘式背光单元，但本发明不限于此。背光单元100可发出光束L1。光束L1是非偏振光束，故光束L1并无特定的偏振方向，而是散射的。检偏片200配置于光束L1的传输路径上。在本实施例中，检偏片200与背光单元100分离，但本发明不限于此。检偏片200包括透射式偏光片(transmissive polarizer)、反射式偏光片(reflective polarizer film)、反射式偏光增光片(dual brightness enhancement film，简称：DBEF)、先进偏光片(advanced polarizer film，简称：APF)或是线栅式偏光(wire grid polarizer，简称：WGP)。检偏片200具有线性偏振的功能，也就是说，检偏片200可以将非偏振光束转换为线性偏振光束。因此，当通过检偏片200时，非偏振光束L1会被转换成第一偏振光束L2。值得注意的是，第一偏振光束L2具有第一偏振方向。除此之外，在本实施例中，背光单元100以及检偏片200构成偏振光源300。

显示面板400配置于第一偏振光束L2的传输路径上，且检偏片200配置于背光单元100以及显示面板400之间。显示面板400可以是扭转向列型(Twisted Nematic，简称：TN)显示面板、超扭转向列型(Super Twisted Nematic，简称：STN)显示面板、水平转换型(In-plane Switching，简称：IPS)显示面板、场边缘转换(Fringe Field Switching，简称：FFS)显示面板、多区间垂直配向型(Multi-domain Vertical Alignment)显示面板、聚合物稳定垂直配向型(Polymer Stabilization Vertical Alignment)显示面板或是半穿透半 反射液晶显示面板。在图像显示模式下，显示面板400可以调变第一偏振光束L2的偏振方向。详细来说，当显示面板400被开启时，具有第一偏振方向的第一偏振光束L2会在通过显示面板400后被调变成具有第二偏振方向的第二偏振光束L3。另一方面，第二偏振光束L3为携带图像信息的光束。换言之，当第一偏振光束L2通过显示面板400以形成第二偏振光束L3时，在显示面板400中的像素能够控制第一偏振光束L2在显示面板400中的每一区域的穿透率。也就是说，相较于显示面板400中的部分区域，在另一部分区域能够有更多的第一偏振光线L2通过。更进一步来说，在显示面板400的部分区域中，并无第一偏振光线L2通过。因此，通过第一偏振光束L2在显示面板400中不同区域的透光率的变化，能够使得第二偏振光束L3成为具有图像信息的光束。值得注意的是，上述的第一偏振方向与第二偏振方向垂直。在本实施例中，第一偏振光束L2是一纵波(P wave)光束且第二偏振光束L3是一横波(S wave)光束，但本发明不限于此。在其他实施例中，偏振光束的波型类型可以互换。也就是说，在其他实施例中，第一偏振光束L2可以是横波(S wave)而第二偏振光束L3可以是纵波(P wave)。关于显示面板400的细节将在之后的段落进行详细的说明。值得注意的是，背光元件100、检偏片200以及显示面板400构成前述抬头显示模块10的图像产生部A。

光学片500配置于第二偏振光束L3的传输路径上，且显示面板400位于检偏片200以及光学片500之间。光学片500可以是玻璃、前挡风玻璃、光学膜玻璃(optical film glass)或是金属化薄膜玻璃(metalized film glass)。除此之外，光学片500为单层结构。光学片500能够反射具有第二偏振方向的第二偏振光束L3。另一方面，光学片500能够被具有第一偏振方向的第一偏振光束L2穿透。在本实施例中，由于抬头显示器10是在显示模式下，显示面板400能够执行调变第一偏振光束L2为第二偏振光束L3的功能。紧接着，第二偏振光束L3被光学片500反射而传输到驾驶600的可视范围。据此，一个清晰的图像能被形成在光学片500或是本实施例的前挡风玻璃FW上，且此清晰的图像能够被驾驶600看见。值得注意的是，光学片500构成前述抬头显示模块10的光反射部B。

请参照图2B，光学片500以及显示面板400形成夹角θ，且夹角θ为30°～150°。在这样的夹角幅度内，投射在光学片500上的图像的品质能够有效 地被提升。

图3是图2A的抬头显示模块中的显示面板的示意图。请参照图3，显示面板400包括第一基板410以及配置于第一基板410对向的第二基板420。主动层430配置于第一基板410上。主动层430包括多条扫描线、多条资料线以及多个像素结构(未示出)。像素结构包括多个主动元件以及多个与对应的主动元件连接的像素电极。共用电极440配置于第二基板420上。共用电极440连接至共用电压，也即恒定电压被施加至共用电极440。第一配向层450配置在主动层430上且第二配向层460配置在共用电极440上。显示介质470位于第一配向层450以及第二配向层460之间。为了要完全封住显示介质470，还需提供框胶480在第一基板410以及第二基板420之间，以使得显示介质470完全被封在第一配向层450、第二配向层460以及框胶480所形成的空间内。

显示介质470可包括液晶分子、电泳显示介质或是其它可适用的介质。在本实施例中，显示介质470是以液晶分子为例示，但本发明不限于此。为了使在显示介质470中的液晶分子具有相同的起始配向，第一配向层450以及第二配向层460需要与显示介质470接触。在显示模式下，对主动层430的像素电极施加电压，以使得主动层430以及共用电极440之间产生电场。显示介质470中的液晶分子会受到电场的影响改变其排列方式而与起始配向有所不同。当施加电压时，通过显示介质470中的液晶分子的特定排列方式，通过显示介质470的光线能够被调变其偏振方向。也就是说，光线的偏振方向能够被调变为与原始偏振方向垂直的线性偏振方向。因此，如图2A以及图2B所示，在通过显示面板400后，具有第一偏振方向的第一偏振光束L2能够被调变为具有第二偏振方向的第二偏振光束L3。

值得注意的是，不同于传统的显示面板，本发明的显示面板400并不具有偏光片。因此，当光线通过显示面板400时，其强度并不会被牺牲而减弱，进而能够保持投射在光学片500上的图像的亮度。

图4A是图2A的抬头显示模块在非显示模式下的3D示意图。图4B是图4A的抬头显示模块的侧面示意图。请同时参照图4A以及图4B，当抬头显示模块10在非显示模式时，显示面板400为关闭状态。因此，具有第一偏振方向的第一偏振光束L2在通过显示面板400之后不会被调变。如此一来， 具有第一偏振方向的第一偏振光束L2会穿过光学片500而并不会被反射。因此，第一偏振光束L2并不会被反射至驾驶600，故驾驶600并不会看到任何图像。

在本实施例中，由于显示面板400并不具有偏光片，故光束的强度并不会被牺牲，进而能够产生较强的图像亮度。除此之外，通过控制光束在进入显示面板400之前以及之后的偏振方向，能够在不利用额外的光学镜片的情况下，将具有高图像亮度的期望的图像投射在玻璃上。因此，模块的复杂度可以被减少，且制造成本也同时能被降低。

图5A是根据本发明另一实施例的抬头显示模块在显示模式下的3D示意图。图5B是图5A的抬头显示模块的侧面示意图。在本实施例中的抬头显示模块20与图2A中的抬头显示模块10相似，因此相同的元件以相同的符号表示且不再重复说明。图5A与图2A两实施例的差异在于，在本实施例中，检偏片200是直接配置在背光单元100上以与背光单元100构成偏振光源300。换言之，在本实施例中，从偏振光源300发出的光束已经是偏振光，也即具有第一偏振方向的第一偏振光束L2。

类似于图2A中的抬头显示模块10，在显示模式下，显示面板400将第一偏振光束L2调变成第二偏振光束L3。光学片500反射第二偏振光束L3，以使得第二偏振光束L3传输至驾驶600。藉此，驾驶600能够看到具有高亮度以及良好对比的清晰图像。

图6A是图5A的抬头显示模块在非显示模式下的3D示意图。图6B是图6A的抬头显示模块的侧面示意图。类似于图4A中的抬头显示模块10，当本实施例的抬头显示模块20在非显示模式时，显示面板400为关闭状态。因此，具有第一偏振方向的第一偏振光束L2在通过显示面板400之后不会被调变。如此一来，具有第一偏振方向的第一偏振光束L2会穿过光学片500而并不会被反射。因此，第一偏振光束L2并不会被反射至驾驶600，故驾驶600并不会看到任何图像。

在本实施例中，通过控制光束在进入显示面板400之前以及之后的偏振方向，能够在不利用额外的光学镜片的情况下，将具有高图像亮度的期望的图像投射在玻璃上。因此，模块的复杂度可以被减少，且制造成本也同时能被降低。

图7是根据本发明又一实施例的抬头显示模块在显示模式下的3D示意图。图8是图7的抬头显示模块在非显示模式下的3D示意图。在本实施例中的抬头显示模块30与图2A中的抬头显示模块10相似，因此相同的元件以相同的符号表示且不再重复说明。图7与图2A两实施例的差异在于，在本实施例中，偏振光源300是偏光发光二极管。换言之，在本实施例中，在显示面板400以及偏振光源300之间并不具有检偏片。具体来说，从偏振光源300发出的光束已经是偏振光，也即具有第一偏振方向的第一偏振光束L2。类似于图2A中的抬头显示模块10，在显示模式下，显示面板400将第一偏振光束L2调变成第二偏振光束L3。光学片500反射第二偏振光束L3，以使得第二偏振光束L3传输至驾驶600。藉此，驾驶600能够看到具有高亮度以及良好对比的清晰图像。另一方面，如图8所示，当本实施例中的抬头显示模块30在非显示模式时，显示面板400为关闭状态。因此，具有第一偏振方向的第一偏振光束L2在通过显示面板400之后不会被调变。如此一来，具有第一偏振方向的第一偏振光束L2会穿过光学片500而并不会被反射。因此，第一偏振光束L2并不会被反射至驾驶600，故驾驶600并不会看到任何图像。

在本实施例中，通过控制光束在进入显示面板400之前以及之后的偏振方向，能够在不利用额外的光学镜片的情况下，将具有高图像亮度的期望的图像投射在玻璃上。因此，模块的复杂度可以被减少，且制造成本也同时能被降低。

综上所述，本发明实施例中的抬头显示模块利用光束的偏振特性，并将此特性与不具有偏光片的显示面板加以组合以达到提高图像亮度的效果。具体来说，通过控制光束在进入显示面板之前以及之后的偏振方向，能够在不利用额外的光学镜片的情况下，将期望的图像投射在玻璃上。因此，模块的复杂度可以被减少，且同时降低制造成本。另一方面，期望的图像能被清晰的投射在汽车的玻璃上，藉以提升交通安全性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。