车辆用显示装置的制作方法

本发明涉及车辆用显示装置，更详细地，涉及可在车辆行驶过程中向驾驶人员有效地传递行驶信息的车辆用平视显示器(HUD)。

背景技术：

为了在车辆的行驶过程中向驾驶人员更有效地传递行驶信息，正积极对被称为平视显示器(HUD：Head Up Display，以下称为“HUD”)的下一代车辆用显示装置进行研究。

平视显示器作为使车辆行驶中的运行信息显示于汽车前部面的玻璃的前方显示装置，为了在飞机中确保飞行员的视野而导入。

最近，随着与未来型汽车的开发一同向驾驶人员传递的信息增加，在汽车中也开始适用平视显示器。

尤其，由于包括导航的各种车辆显示器因画面的位置不位于驾驶人员视野的正面而不仅使用不方便，而且还有可能引发事故，因此，正作为可代替或弥补这些的方式来正进行研究。

平视显示器与前方的景色重叠来以三维的方式在驾驶人员的视野正面显示车辆行驶所需的信息，而安装有平视显示器的车辆的各驾驶人员无需为了控制仪表盘的速度或方向指示灯等而在驾驶过程中移动视线。

此时，与飞机不同，在车辆的情况下，由于汽车前方的景色变化多，因而为了良好地识别所显示的图像，需要增加挡风玻璃(windshield)的反射面的反射率，而为了确保前方视野，挡风玻璃的透射率应为70％以上。

图1为简要示出以往的一实施例的平视显示器的结构的图。

参照图1，在以往的车辆用显示装置中，用于显示车辆的速度、油量、导航等行驶信息的显示板10通过其画面来以影像的方式输出信息，而所输出的影像束(beam)通过凹面镜(concave mirror)30来反射，并朝向挡风玻璃(windshield)500。并且，已向挡风玻璃500入射的影像通过反射来驾 驶人员的视线传递。此时，向驾驶人员的视线传递的影像与驾驶人员的视野正面的景色重叠，来被驾驶人员识别为虚像。

然而，在以往的平视显示器中，为了给驾驶人员传递更多的信息，应扩大虚像的大小，而为了扩大虚像的大小，则应扩大平视显示器内的凹面镜的大小，并且，必要确保从显示元件至挡风玻璃500为止的光程。

如图2所示，以往的另一实施例的平视显示器还包括显示元件10、凹面镜30及反射镜20。因此，通过利用反射镜确保光程，来减少平视显示器的体积。

但是，由于反射镜和光线之间的干扰，导致体积的减少存在局限性，因此在将如此变大的平视显示器安装于空间有限的车辆内部方面存在问题。

技术实现要素：

对于上述问题，本发明提供设置有平视显示器的车辆用显示装置。

并且，本发明提供可放大显示在挡风玻璃的虚像的大小，并可通过对话窗来提供多种信息的车辆用显示装置。

并且，本发明提供当在车辆内部安装上述车辆用显示装置时，可通过减少体积来有效利用空间的车辆用显示装置。

并且，本发明提供使内部部件之间的距离最小化的紧凑型(compact)显示装置。

为了解决上述问题，本发明提供车辆用显示装置，其特征在于，包括：光源，用于提供向一方向线性偏振的第一线偏振光；第一镜，用于使上述第一线偏振光反射；相位延迟器，用于使上述第一线偏振光透过上述相位延迟器，以使上述第一线偏振光转变为第一圆偏振光；第二镜，用于使上述第一圆偏振光入射并反射成第二圆偏振光，上述第二圆偏振光透过上述相位延迟器来转变为向与上述第一线偏振光不同的方向线性偏振的第二线偏振光，上述第一镜为上述第一镜为用于反射上述第一线偏振光并使上述第二线偏振光透射的偏振光反射镜，在上述第二线偏振光的路径上设有上述第一镜，上述第二线偏振光透过上述第一镜来反射到挡风玻璃，从而向使用人员传递图像。

为了解决上述问题，本发明的上述光源可包括：显示面板，用于提供所要向使用人员专递的图像；以及第一偏光器，用于使由上述显示面板所提供的光向一方向线性偏振。

为了解决上述问题，本发明提供车辆用显示装置，其特征在于，在上述第二镜反射的上述第二圆偏振光所形成的图像为虚像。

为了解决上述问题，本发明提供车辆用显示装置，其特征在于，上述第二镜具有朝向上述第一圆偏振光的入射面凹陷的曲率。

为了解决上述问题，本发明提供车辆用显示装置，其特征在于，在上述第二镜的焦距以内存在从上述光源至上述第二镜为止的光的路径。

为了解决上述问题，本发明提供车辆用显示装置，其特征在于，上述相位延迟器为四分之一波片(quarter wave plate)，上述四分之一波片用于使透过上述相位延迟器的光的相位变换四分之一波长。

为了解决上述问题，本发明提供车辆用显示装置，其特征在于，上述第一线偏振光为S偏振光，上述第二线偏振光为P偏振光。

为了解决上述问题，本发明提供车辆用显示装置，其特征在于，上述第一线偏振光为P偏振光，上述第二线偏振光为S偏振光。

为了解决上述问题，本发明提供车辆用显示装置，其特征在于，在本发明中使用的第一镜和相位延迟器由具有在宽入射角范围内使性能下降最小化特征的元件构成。

为了解决上述问题，本发明提供车辆用显示装置，其特征在于，使由上述第二线偏振光的整体透过上述第一镜而显示在挡风玻璃的影像的亮度差最小化。

为了解决上述问题，本发明提供车辆用显示装置，其特征在于，通过仅由上述第二线偏振光的一部分透过上述第一镜并反射到挡风玻璃，来显示图像。

为了解决上述问题，本发明提供车辆用显示装置，其特征在于，通过在上述第二线偏振光的路径上还设置菲涅耳透镜，来放大显示在上述挡风玻璃的图像。

为了解决上述问题，本发明提供车辆用显示装置，其特征在于，上述第一镜的偏振光反射镜由在宽入射角确保相同的选择性偏振光的透射率、 对比度的线栅(wire grid)元件构成。

并且，本发明提供车辆用显示装置，其特征在于，上述第一镜的偏振光反射镜由在宽入射角确保相同的选择性偏振光的透射率、对比度的元件构成。

另一方面，本发明提供车辆用显示装置，其特征在于，上述相位延迟器由在范围宽泛的入射角能够确保相同的相位延迟性能的聚合物缓凝剂(po lymer retarder)构成。

并且，本发明提供车辆用显示装置，其特征在于，上述相位延迟器由在范围宽泛的入射角能够确保相同的相位延迟性能的元件构成。

进而，本发明还可提供为了确保其他性能及内部光程，追加配置第三镜的车辆用显示装置。

另一方面，为了解决上述问题，本发明的另一实施例可提供如下车辆用显示装置，其特征在于，包括：显示面板，用于生成驾驶信息的影像；第一镜，用于使在显示面板生成的光分离成第一透射光和第一反射光；以及第二镜，用于使上述第一反射光反射，在上述第二镜反射的第二反射光借助上述第一镜被分离成第三反射光和第二透射光，上述第二透射光在挡风玻璃反射来到达驾驶人员侧。

并且，本发明的特征在于，上述第一镜为分光器。

并且，本发明的特征在于，上述第二镜为凹面镜。

根据上述技术方法，本发明提供设置有平视显示器的车辆用显示装置，因此具有提高驾驶人员的驾驶效率及安全性的效果。

并且，本发明提供可放大显示在挡风玻璃的虚像的大小，并可通过设置对话窗来提供多种信息的车辆用显示装置，因此具有向驾驶人员提供更多信息的效果。

并且，本发明提供当在车辆内部安装上述车辆用显示装置时，可通过减少体积来有效利用空间的车辆用显示装置，从而可使车辆用显示装置在车辆内部所占的空间最小化。

并且，本发明提供使内部部件之间的距离最小化的紧凑型车辆用显示装置，从而减少显示装置所占的空间，并可有效利用内部空间。

附图说明

图1为简要示出以往的一实施例的平视显示器的结构的图。

图2为简要示出以往的另一实施例的平视显示器的结构的图。

图3示出本发明一实施例的车辆用显示装置。

图4为示出本发明一实施例的车辆用显示装置的简图。

图5为本发明另一实施例的车辆用显示装置的简图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的优选实施例进行详细说明。

另一方面，以下将要记述的装置的结构或控制方法仅仅用于说明本发明的实施例，而并不限定本发明的权利范围，在说明书全文中，相同的附图标记表示相同的结构要素。

图3示出本发明一实施例的车辆用显示装置。并且，图4为本发明一实施例的车辆用显示装置的简图。

以下，参照图3及图4，对本发明一实施例的车辆用显示装置进行说明。

本发明的车辆用显示装置包括光源100、第一镜200、相位延迟器400、第二镜300。

光源100为发光装置的总称，总体上指用于生成将向驾驶人员所要提供的信息显示于挡风玻璃500的图像的装置。

图像包含向驾驶人员提供的驾驶人员信息，驾驶人员信息可以为车辆的状态、行驶中的道路信息、导航信息等。

光源100所生成的光提供向一方向线性(Linear)偏振的光(Polarized Light)。即，光源100提供向一方向线性偏振(Linear Polarized Light)的第一线偏振光100a。

偏振光(Polarized Light)是指电场的方向在垂直于传播方向的任意的平面上规定的光。

偏振光的种类有线偏振光、圆偏振光(Circularly Polarized Light)、椭圆偏振光(Elliptically Polarized)。

线偏振光是指光波的电场的振动方向垂直于光的传播方向，并具有规 定振幅的光，圆偏振光是指光波的电场的振动方向垂直于光的传播方向并旋转，并且具有规定振幅的光，椭圆偏振光是指光波的电场的振动方向垂直于光的传播方向并一边画着椭圆形一边旋转，并且具有不规定振幅的光。

光源100为了提供作为一方向线偏振光的光，上述光源100设有显示面板120和用于使从显示面板120射出的光进行偏振的第一偏光器140。

上述显示面板120是指生成向使用人员所要提供的图像的装置。即，上述显示面板120是指通过控制电信号来生成图像的装置。例如，上述显示面板120包括液晶显示(LCD，Liquid Crystal Display)面板、发光二极管(L ED，Light Emitting Diode)面板、有机发光二极管(OLED、Organic Light-Emitting Diode)面板等。但是，由于液晶显示面板自身在内部具有偏光器，因而发出线偏振光的装置不一定需要上述第一偏光器140的结构。

上述第一偏光器140为使得用于显示由显示面板120所提供的影像的光向一方向偏振的线性偏光镜(Linear Polarizer)。因此，若从显示面板120射出的光透过线性偏光镜，则光线将被向一方向线性偏振。在此情况下，从上述显示面板120射出的光为透过上述第一偏光器140向一方向偏振的第一线偏振光100a

另一方面，上述第一镜200用于反射从光源100射出的第一线偏振光100a。

与图2中的以往的平视显示器的反射镜20相同，上述第一镜200也用于反射第一线偏振光100a，上述第一线偏振光100a为从光源100或显示面板120发出的光透过第一偏光器140来被线偏振的光。

但是，与现有的反射镜的区别在于，本发明的第一镜200用于反射第一线偏振光100a，但使与第一线偏振光100a方向不同的线偏振光透过。即，第一镜200为用于反射一方向的偏振光，并使垂直于一方向的偏振光透过的偏振光反射镜。

例如，第一镜200在使S偏振光(S Polarized Light)透过的情况下，反射P偏振光(P Polarized Light)，而第一镜200在使P偏振光透过的情况下，反射S偏振光。

此时，由于平视显示器的特性，第一镜200应具有宽泛的入射角范围， 因此，上述第一镜200应由使基于入射角的性能下降(透射/反射率、对比度)最小化的线栅等元件来构成。即，只要是可在宽入射角确保相同性能(选择性偏振光的透射率、对比度等)的元件，则可用作第一镜的偏振光反射镜的元件。只有这样，才可在驾驶人员观察虚像的视觉区域(eyebox)中提供亮度在全区域均匀的影像，并可使光源的亮度损失最小化。

另一方面，上述相位延迟器400使上述第一线偏振光100a透过，并使上述第一线偏振光100a转变为以圆形偏振的第一圆偏振光100b。即，若一方向的线偏振光透过相位延迟器，则将转变为圆形偏振光。

相位延迟器400为四分之一波片，四分之一波片的主轴相对第一圆偏振光100b的振动方向倾斜45度，起到使向圆偏光镜入射的光的相位被延迟四分之一波长的相位延迟器的作用。

上述相位延迟器用于使沿着上述主轴倾斜的方向入射的线偏振光转变为右圆偏振光(right-circular polarization)或左圆偏振光(left-circular polar ization)。这是相位延迟器的固有特性。

并且，由于平视显示器的特性，上述相位延迟器应具有宽泛的入射角范围，因此，上述相位延迟器应由使基于入射角的性能下降(相位延迟变化率)最小化的聚合物缓凝剂等元件来构成。即，只要是在范围宽泛的入射角可确保相同性能(相位延迟)的元件，则可用作本发明的相位延迟器。只有这样，才可在驾驶人员观察虚像的视觉区域中提供亮度在全区域均匀的影像，并可使光源的亮度损失最小化。

另一方面，上述第二镜300用于使上述第一圆偏振光100b入射，而反射成第二圆偏振光100c。

第一圆偏振光100b通过在第二镜300反射的过程中变换圆偏振光的旋转方向来成为第二圆偏振光100c。例如，若第一圆偏振光100b为右圆偏振光，则第二圆偏振光100c转变为左圆偏振光，若第一圆偏振光100b为左圆偏振光，则第二圆偏振光100c转变为右圆偏振光。

本发明一实施例的车辆用显示装置用于使在第二镜300反射的第二圆偏振光100c透过相位延迟器400并透过第一镜200到达挡风玻璃500。

在第二镜300反射的第二圆偏振光100c透过相位延迟器400转变为第二线偏振光100d。如上所述，这是由于圆偏振光通过透过作为四分之一波 片的相位延迟器400来转变为线偏振光。

透过相位延迟器400的第二圆偏振光100c转变为方向与上述第一线偏振光100a的偏振光方向不同的第二线偏振光。换句话说，第一线偏振光100a与第二线偏振光100d的偏振光方向相互垂直。例如，若第一线偏振光100a为S偏振光，则第二线偏振光100d为P偏振光，若第一线偏振光100a为P偏振光，则第二线偏振光100d为S偏振光。

在此情况下，第二线偏振光100d可透过第一镜200。这是因为，如上所述，第一镜200用于反射第一线偏振光100a，并使第二线偏振光100d透过。

透过第一镜200的第二线偏振光100d在挡风玻璃500形成图像，图像包含所要向驾驶人员提供的信息。

因此，上述第一镜200可设于第二镜300和挡风玻璃500之间。即，在第二线偏振光100d的路径上设有第一镜200。由此，与如图2所示的以往的平视显示器装置相比，即，与无法将反射镜20设于凹面镜30和挡风玻璃500之间的情况相比，可减少视显示器装置的体积，并由于可使内部部件之间的距离最小化，因此可构成紧凑的车辆用显示装置。这是因为，反射到凹面镜30的光无法透过反射镜20。

另一方面，在决定上述第一镜200位置方面，不必使上述第二线偏振光100d的全部光透过第一镜200。可通过使经过第一镜200的第二线偏振光100d最小化，来使在挡风玻璃500生成的图像强度(intensity)的损失最小化。因此，使平视显示器装置的体积最小化，并可使透过第一镜200的第二线偏振光100d的量最小化。

但是，在仅由第二线偏振光100d的一部分透过第一镜200来在挡风玻璃500显示图像的情况下，有可能在透过第一镜200的部分和未透过第一镜200的部分之间产生亮度差。

为了解决上述问题，可调节第一镜200的配置，以使全部第二线偏振光100d的透过第一镜200。因此，可通过使影像的亮度差最小化并使平视显示器的体积最小化，来在将平视显示器安装于车辆内部时，提高空间效率。

并且，还考虑到上述相位延迟器400的位置，将相位延迟器400设于在第二镜300反射的第二圆偏振光100c的路径上。换句话说，以可使得向第 二镜300入射的光和在第二镜300反射的光均透过相位延迟器400的方式设置相位延迟器400。应以使得第一圆偏振光100b和第二圆偏振光100c的所有光透过上述相位延迟器400为目的，来考虑上述相位延迟器400的位置。

因此，相位延迟器400应靠近第二镜300，进而，可将相位延迟器400固定于第二镜300，从而还可减少平视显示器装置内的部件数量。

另一方面，设置于本发明的第二镜300与设置于以往的平视显示器的镜子300起到相同作用。即，通过使包含驾驶人员信息的光反射到挡风玻璃500，来向驾驶人员提供包含驾驶人员信息的图像。

本发明的第二镜300具有朝向光的入射面凹陷的曲率(curbature)。即，上述第二镜300为凹面镜。在此情况下，可具有规定的曲率半径，但也可采用非球面。这是因为，这样才可使有可能在影像的外测部分发生的弯曲现象最小化。

在本发明的上述第二镜300的焦距的长度以内存在从光源100至第二镜300为止的光的移动路径的长度。

即，从光源100至第二镜300为止的光所经过的路径的长度应小于第二镜300的焦距长度。

在此情况下，在作为凹面镜的第二镜300的焦距以内存在物体的情况下，通过在第二镜300反射来生成的相为比实际物体大并正立的直立(erect)的虚像。因此，影像的大小大于从光源100射出的影像的影像被放大并投影到挡风玻璃500，从而，使用人员可将看到包含对话窗的行使信息的影像。

换句话说，优选地，基于向本发明的第二镜300入射的第一圆偏振光100b来由第二圆偏振光100c所形成的图像为直立的虚像(erect virtual imag e)。

察看本发明的车辆用显示装置的运行，由光源100生成P偏振光的情况下，第一镜200反射P偏振光，并且，P偏振光在透过相位延迟器400的过程中转变为右圆(左圆)偏振光，而在第二镜300反射的过程中转变为左圆(右圆)偏振光，在重新透过相位延迟器400来转变为S偏振光并透过第一镜200。透过第一镜200的S偏振光反射到挡风玻璃500，从而形成用于向使用人员提供驾驶人员信息的图像。

相反，由光源100生成S偏振光的情况下，第一镜200反射S偏振光， 并且，S偏振光在透过相位延迟器400的过程中转变为左圆(右圆)偏振光，而在第二镜300反射的过程中转变为右圆(左圆)偏振光，在重新透过相位延迟器400来转变为P偏振光并透过第一镜200。透过第一镜200的P偏振光反射到挡风玻璃500，从而形成用于向使用人员提供驾驶人员信息的图像。

图5为本发明另一实施例的车辆用显示装置的简要图。

以下，对在本发明的另一实施例的车辆用显示装置中可减少光的路径差的结构进行说明。

本发明的另一实施例的车辆用显示装置还包括第二线偏振光100d的路径上的第一光学透镜900。

上述第一光学透镜900可以为菲涅耳透镜(Fresnel Lens)。菲涅耳(F resnel)透镜作为聚光透镜的一种，既像凸面镜起到聚光的作用，还使厚度减少。此时，即使减少厚度也可起到像凸面镜一样的作用的原因在于，分为几个带，并使各个带具有多棱镜作用。

因此，与通过第二线偏振光100d来在挡风玻璃500生成的图像相比，可显示放大的图像，由于使用菲涅耳透镜，当在挡风玻璃500生成相同大小的图像的情况下，具有可减少第一镜200和第二镜300的大小的效果。

在此情况下，优选地，上述菲涅耳透镜设于上述第二线偏振光100d的路径，并以全部上述第二线偏振光100d透过菲涅耳透镜的方式设置。

另一方面，虽然未图示，但本发明为了确保平视显示器装置的其他性能及内部光程，可另外配置第三镜。

另一方面，重新参照图4来对本发明的另一实施例的车辆用显示装置进行说明。

本发明的另一实施例的车辆用显示装置可包括显示面板120、第一镜200、第二镜300、挡风玻璃500。

上述显示面板120用于提供向驾驶人员所要提供的驾驶信息等的影像，驾驶信息可包括导航、车辆的当前状态、路面或周边环境的状态等的信息。从显示面板120提供的影像为未偏振的光，显示面板120可以为液晶显示(LCD，Liquid Crystal Display)面板、发光二极管(LED，Light Emitting Diode)面板、有机发光二极管(OLED，Organic Light-Emitting Diode)面板。

上述第一镜200可以为分光器(beam splitter)，分光器用于按规定比率使入射光分离成两个。在向分光器入射的光中，一部分透过分光器，一部分被分光器反射。

分光器的种类有平板分光器(plat beam splitter)和相叠分光器(cube beam splitter)，作为平板分光器的一例，可有半反射镜(half mirror)。

上述第二镜300具有朝向光的入射面凹陷的曲率(curbature)，即，上述第二镜300为凹面镜。虽然第二镜300可具有规定的曲率半径，但优选地，第二镜300采用非球面。这是因为，这样才可使有可能在影像的外测部分发生的弯曲现象最小化。

在显示面板120生成的光向第一镜200入射。第一镜200作为分光器，使在显示面板生成的光分离成透过第一镜200的第一透射光和在第一镜200被反射的第一反射光。

第一透射光可根据分光器的种类被折射并改变方向，但大部分的第一透射光被直线射到挡风玻璃。第一透射光可通过被挡风玻璃500反射来到达驾驶人员的视野范围，可在挡风玻璃500的前方形成虚像。但是，由于第一透射光并不被第二镜300放大，因而第一透射光实际并不用于形成向驾驶人员传递驾驶信息的虚像。

另一方面，第一反射光向第二镜300入射，在作为凹面镜的第二镜300反射并被放大，可将被反射并被放大的光定义为第二反射光。

第二反射光的一部分或全部可向第一镜200入射，在此情况下，第二反射光被分离成透过第一镜200的第二透射光和在第一镜200被反射的第三反射光。

第三反射光可重新在第二镜300被反射来返回到第一镜200，但由于光亮明显少或光的路径明显脱离驾驶人员的视野范围，因而忽略。

第二透射光向挡风玻璃500入射。到达挡风玻璃500的第二透射光被挡风玻璃500反射来到达驾驶人员的视野范围，驾驶人员将看到在挡风玻璃500的前方形成虚像。

例如，假设在第一镜及第二镜经过反射或透射过程中的光损失率为0，在第一镜中的反射和透射的比率为1:1，则在显示面板120生成的光 (100％)被第一镜200分离成第一透射光(50％)和第一反射光(50％)，第一反射光(50％)被第二镜300反射来成为第二反射光(50％)，第二反射光(50％)在经过第一镜200的过程中被分离成第二透射光(25％)和第三反射光(25％)。因此，到达挡风玻璃500的光将仅剩第二透射光(25％)。即，在显示面板生成的光(100％)中仅剩25％的第二透射光到达挡风玻璃，从而可在挡风玻璃的前方形成虚像。

虽然存在因仅以25％的光来在挡风玻璃的前方形成虚像而导致分辨率低的问题，但因无需设置相位延迟器或偏光器等的结构，因而具有可减少车辆用显示装置的体积的效果。

本发明可由多种形态变形实施，本发明的权利范围并不局限于上述实施例。因此，若变形的实施例包括本发明的发明要求保护范围的结构要素，则应视为属于本发明的权利范围。