抬头显示器的制作方法

1.本发明是有关于一种抬头显示器。


背景技术：

2.显示技术的发展在近年来带动各种抬头显示器被大量运用于生活中，其中，抬头显示器呈现叠加影像在环境影像上的讯息，常被运用于飞机、车辆、商店橱窗等。以车用抬头显示器为例，其利用挡风玻璃的内表面作为光学组合器，为驾驶人提供资讯，驾驶人在行驶时，不需低头观看仪表版或导航器，即可看到车内资讯系统所提供的资讯。
3.由于抬头显示器大多使用于户外，太阳光会透过抬头显示器的成像镜组汇聚至内部的显示面板，将造成内部温度高于显示面板所能承受的上限(约100度至110度)。一般来说，太阳光光能量密度为1050w/m2,当太阳光汇聚于显示面板的一小区域上，光能量密度将会高于20000w/m2至60000w/m2,造成显示面板的温度高于105度以上，可能造成显示面板损坏，降低抬头显示器的使用寿命。因此，亟需发展一种能够避免太阳光大量进入抬头显示器的技术。


技术实现要素：

4.本发明提供一种抬头显示器，能够避免环境光束大量进入，避免抬头显示器长期受环境光束的照射而受损。
5.根据本发明一实施例，提供一种抬头显示器，包括影像光源、至少一个反射镜以及光束调制装置。影像光源提供影像光束。至少一个反射镜用于传递影像光束离开抬头显示器。光束调制装置，在影像光束的传递路径上，设置于抬头显示器内。环境光束穿透光束调制装置后入射影像光源，使得环境光束入射至影像光源的光能量小于或等于25％的入射至抬头显示器的环境光束的光能量。
6.基于上述，本发明实施例提供的抬头显示器利用光束调制装置对环境光束进行调制，改变环境光束的光学特性，以降低进入抬头显示器的光能量，避免抬头显示器因长期受环境光束的照射而受损。
7.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
8.图1是根据本发明一实施例的抬头显示器的示意图。
9.图2a、图2b及图2c是根据本发明实施例的光束调制装置的示意图。
10.图3是根据本发明另一实施例的抬头显示器的示意图。
具体实施方式
11.有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图是一优选
实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
12.参照图1，根据本发明一实施例的抬头显示器的示意图。抬头显示器1包括影像光源10、光束调制装置20，至少一个反射镜40、50。影像光源10包括显示装置101。显示装置101包括液晶面板(liquid crystal panel)。影像光源10提供影像光束il。借由至少一个反射镜40、50，将影像光束il传递至反射屏30的一表面30i上并反射至眼睛。在影像光束il的传递路径上，至少一个反射镜40、50设置于影像光源10与眼睛之间。光束调制装置20设置于抬头显示器1内。
13.在其他实施例中，抬头显示器1包括影像光源10、光束调制装置20，单一反射镜40或50。影像光源10提供影像光束il。借由单一反射镜40或50，将影像光束il传递至反射屏30并反射至眼睛。反射镜40或50例如可以是平板反射镜、凸面或凹面反射镜，可根据影像光路的设计而设置所需要的反射镜。
14.在一个实施例中，抬头显示器1被实施为车用抬头显示器，反射屏30为挡风玻璃，且抬头显示器1还包括防尘罩60。反射屏30的表面30i对应为挡风玻璃于车内的表面，表面30j对应为挡风玻璃于车外的表面。影像光束il在挡风玻璃于车内的表面上反射后进入驾驶人的眼睛，进入眼睛的影像光束il成像于驾驶人眼睛前方的虚像。防尘罩60例如是透光的塑胶罩体，材质例如是聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,pet)，用于隔绝灰尘落入抬头显示器1，也就是灰尘不会碰触到影像光源10、光束调制装置20以及单一反射镜40或50。在影像光束il的传递路径上，光束调制装置20设置于影像光源10与防尘罩60之间。
15.为了避免环境光束(例如太阳光)大量进入抬头显示器1，造成显示装置101因高温而损坏。在影像光束il的传递路径上，抬头显示器1的光束调制装置20设置于影像光源10以及反射屏30之间。光束调制装置20用于调制(modulate)入射光束的相位及偏振态，再利用偏振选择元件选择特定的偏振态，以降低光束穿透光束调制装置20的光能量。在图1所示的实施例中，在影像光束il的传递路径上，光束调制装置20被设置于显示装置101与反射镜40或50之间，以降低环境光束sl穿透光束调制装置20的光能量，使得环境光束sl入射至影像光源10的光能量小于或等于(≦)25％的环境光束sl入射至抬头显示器1的光能量，进而下降环境光束sl照射到显示装置101所上升的温度。
16.在本发明一实施例中，光束调制装置20例如是太阳光能量过滤器(sun light filter，slf)。光束调制装置20包括第一线偏振器、相位调制器以及第二线偏振器，依序设置于环境光束sl入射影像光源10的传递路径上。环境光束sl属于非偏振光。应当说明的是，非偏振光并非不具偏振方向，而是其偏振方向随时间改变非常快。环境光束sl在通过第一线偏振器后，偏振方向与第一线偏振器的吸收轴平行的部分环境光束sl会被第一线偏振器吸收，而穿透第一线偏振器的部分环境光束sl则为线偏振光线。偏振光可以是s偏振光或p偏振光。通常来说，上述被吸收的部分环境光束sl的光能量约占原来的环境光束sl的光能量的50％。换句话说，穿透第一线偏振器的部分环境光束sl的光能量约占原来的环境光束sl的光能量的50％。而相位调制器被设置于第一线偏振器与第二线偏振器之间，用于调制(modulate)穿透第一线偏振器的部分环境光束sl的相位，使部分环境光束sl的偏振态由线
偏振改变为其他的偏振态，例如圆偏振光、椭圆偏振光或非偏振光。接着，借由适当配置第二线偏振器的吸收轴的方向，再吸收50％的部分环境光束sl的光能量。穿透光束调制装置20的部分环境光束sl的光能量小于或等于原环境光束sl的光能量的25％。下列将参照本发明的各种实施例，具体说明光束调制装置如何降低进入抬头显示器1的环境光束的光能量。
17.参照图2a，其绘示根据本发明一实施例的光束调制装置的示意图。光束调制装置20包括第一线偏振器210、相位调制器201以及第二线偏振器220，依序设置于环境光束sl0(为了理解的方便，以下称原环境光束sl0)的传递路径上。在本实施例中，相位调制器201为1/4波片(wave plate)，且第一线偏振器210的穿透轴与1/4波片的慢轴形成一夹角，此夹角大于0度且小于45度。穿透第一线偏振器210的环境光束sl1(以下称部分环境光束sl1)为线偏光。穿透相位调制器201且受相位调制器201调制的环境光束sl2(以下称部分环境光束sl2)则为椭圆偏振光。由于部分环境光束sl2为椭圆偏振光，借由设置第二线偏振器220的吸收轴的方向，可以使第二线偏振器220吸收50％以上的椭圆偏振光的光能量。在这样的情况下，穿透第二线偏振器220的线偏振环境光束sl3(以下称部分环境光束sl3)的光能量可以小于或等于原环境光束sl0的光能量的25％。
18.参照图2b，其绘示根据本发明一实施例的光束调制装置的示意图。光束调制装置20包括第一线偏振器210、相位调制器202以及第二线偏振器220，依序设置于原环境光束sl0的传递路径上。本实施例与图2a所示实施例相同在于，相位调制器202为1/4波片，本实施例与图2a所示实施例不同在于，第一线偏振器210的穿透轴与1/4波片的慢轴形成一夹角，此夹角为45度。穿透相位调制器202且受相位调制器202调制的部分环境光束sl2为圆偏振光。部分环境光束sl2在穿透第二线偏振器220后，产生部分环境光束sl3。部分环境光束sl3的光能量为原环境光束sl0的光能量的25％。
19.请同时参照图1及图2b，在本发明的一实施例中，抬头显示器1包括如图2b所示的光束调制装置20，其中第一线偏振器210、相位调制器202以及第二线偏振器220三者堆叠设置于影像光源10上，且影像光源10包括图1所示的显示装置101，显示装置101包括液晶面板以及上偏光片(第三线偏振器)，且光束调制装置20的第二线偏振器220的穿透轴平行显示装置101的上偏光片的穿透轴，使得影像光束il在穿透光束调制装置20的过程中有较高的穿透率，而不会被吸收影像光束il。
20.本发明的另一实施例中，光束调制装置20的第二线偏振器220的穿透轴平行显示装置101的上偏光片的穿透轴，且平行第一线偏振器210的穿透轴，使得影像光束il在穿透光束调制装置20的过程中有较高的穿透率。但是本发明不以此为限，在本发明的一些实施例中，第一线偏振器210的穿透轴、第二线偏振器220的穿透轴以及显示装置101的上偏光片的穿透轴三者之间的夹角可以根据影像光束il的强度以及环境光束sl的强度来调整。
21.本发明的再一实施例中，第一线偏振器210的穿透轴、第二线偏振器220的穿透轴以及显示装置101的上偏光片的穿透轴三者相平行，且影像光束il穿透第一线偏振器210后，于反射屏30上反射，且在反射屏30的表面30i上反射的影像光束il例如为第一偏振态也就是s偏振态，提高影像光束il的反射率，增加进入驾驶人眼睛的光能量。
22.参照图2c，其绘示根据本发明一实施例的光束调制装置的示意图。光束调制装置20包括第一线偏振器210、相位调制器203以及第二线偏振器220，依序设置于原环境光束sl0的传递路径上。本实施例与图2a所示实施例不同在于，相位调制器202为去偏极器
(depolarizer)，致使穿透相位调制器202的部分环境光束sl2为非偏振光。部分环境光束sl2在穿透第二线偏振器220后，产生部分环境光束sl3。部分环境光束sl3的光能量为原环境光束sl0的光能量的25％。
23.参照图3，其绘示根据本发明另一实施例的抬头显示器的示意图。抬头显示器2与图1所示实施例中的抬头显示器1不同在于，抬头显示器2中的光束调制装置是以上述图2a所示的光束调制装置20来实施(implement)，且在影像光束il的传递路径上，抬头显示器2中的反射镜40及50设置于第一线偏振器210以及相位调制器201之间，用于改变影像光束il的行径方向，降低抬头显示器2的总体体积。光束调制装置20的第一线偏振器210设置于防尘罩60上，光束调制装置20的相位调制器202与第二线偏振器220则可贴合于一起，设置于显示装置101的出光表面上。
24.但是本发明不以此为限，在本发明一未绘示的实施例中，在环境光束sl的传递路径上，光束调制装置20的第一线偏振器210、相位调制器202与第二线偏振器220可分别设置于反射屏30至显示装置101之间。光束调制装置20设置在显示装置101时，可以用贴合的方式，也可以用机构件(框架)的方式固定光束调制装置20，并不一定需要直接接触显示装置101，显示装置101与光束调制装置20之间具有距离。
25.在其他实施例中，光束调制装置20的第一线偏振器210与相位调制器202可设置于防尘罩60上，而第二线偏振器220则设置于显示装置101的出光面上。在另一实施例中，光束调制装置20皆设置于防尘罩60上。
26.综上所述，本发明实施例提供的抬头显示器利用光束调制装置对环境光束进行调制，改变环境光束的光学特性，以降低进入抬头显示器的光能量，避免抬头显示器因长期受环境光束的照射而受损。
27.以上所述，仅为本发明的优选实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明权利要求书及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。另外本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和发明名称仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本发明的权利范围。此外，本说明书或权利要求书中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。
28.附图标记说明
29.1、2:抬头显示器
30.10:影像光源
31.20:光束调制装置
32.30:反射屏
33.40、50:反射镜
34.60:防尘罩
35.30i、30j:表面
36.101:显示装置
37.201、202、203:相位调制器
38.210:第一线偏振器
39.220:第二线偏振器
40.il:影像光束
41.sl:环境光束
42.sl0:原环境光束
43.sl1、sl2、sl3:部分环境光束。