抬头显示器及其操作方法与流程

1.本揭露系关于一种抬头显示器以及一种抬头显示器的操作方法。


背景技术：

2.一般而言，应用于车辆的抬头显示器可提供影像并将影像与真实场景叠加以提供驾驶行车相关的辅助资讯。然而，传统的抬头显示器的可视角(field of view，fov)通常局限在6度至8度之间。也就是说，传统的抬头显示器仅能提供6度至8度的画面供人眼观测。如欲增加抬头显示器的可视角，则必须要增加抬头显示器的整体体积，因此提高了抬头显示器的空间限制。此外，抬头显示器所提供的影像在经过斜面挡风玻璃反射至人眼后，影像容易因斜面玻璃的光程差异产生鬼影，也就是驾驶会观测到模糊不清的影像，因此降低了抬头显示器的光学效果。


技术实现要素：

3.本揭露之一技术态样为一种抬头显示器。
4.根据本揭露一实施方式，一种抬头显示器包括影像产生单元以及波导玻璃。波导玻璃朝向影像产生单元。波导玻璃包括第一微结构、第二微结构以及第三微结构。第一微结构具有第一宽度。第二微结构邻近第一微结构。第三微结构邻近第二微结构。第三微结构具有相邻的拼接区。相邻的拼接区的其中两者的间距小于一半的第一宽度。
5.在本揭露一实施方式中，上述第一微结构与第二微结构在第一方向上位置对应。
6.在本揭露一实施方式中，上述第二微结构与第三微结构在垂直于第一方向的第二方向上位置对应。
7.在本揭露一实施方式中，上述第一微结构的第一宽度在4mm至5mm之间。
8.在本揭露一实施方式中，上述相邻的拼接区的其中两者的间距在0.5μm至1.5μm之间。
9.在本揭露一实施方式中，上述第三微结构的拼接区的其中一者具有凸部。凸部彼此对齐。
10.在本揭露一实施方式中，上述第二微结构具有第二宽度，第二宽度大于第一宽度。
11.在本揭露一实施方式中，上述第三微结构具有第三宽度，第三宽度相同于第二宽度。
12.在本揭露一实施方式中，上述第三微结构第三宽度在325mm至330mm之间。
13.在本揭露一实施方式中，上述第一微结构具有第一长度。第二微结构具有第二长度。第一长度相同于第二长度。
14.在本揭露一实施方式中，上述第三微结构具有第三长度，第三长度大于第二长度。
15.在本揭露一实施方式中，上述第三微结构的第三长度在190至200mm之间。
16.本揭露之一技术态样为一种抬头显示器的操作方法。
17.根据本揭露一实施方式，一种抬头显示器的操作方法包括：通过影像产生单元发
射光线至波导玻璃的第一微结构；通过波导玻璃的第一微结构传递光线至波导玻璃的第二微结构，其中第二微结构邻近第一微结构；以及通过波导玻璃的第二微结构传递光线至波导玻璃的第三微结构，其中第三微结构邻近第二微结构且具有相邻的拼接区，且相邻的拼接区的其中两者的间距小于第一微结构的第一宽度之半。
18.在本揭露一实施方式中，上述第一微结构传递光线至第二微结构使得光线在第一方向上传递。
19.在本揭露一实施方式中，上述第二微结构传递光线至第三微结构使得光线在垂直于第一方向的第二方向上传递。
20.在本揭露上述实施方式中，抬头显示器的波导玻璃的第三微结构由相邻的拼接区互相拼接而形成，并且第三微结构可将光线传递至目标区(例如驾驶的眼睛位置)，使驾驶可接收光线与真实场景叠加后的行车辅助资讯。由相邻的拼接区所形成的第三微结构具有较大的特征尺寸，因此抬头显示器可提供较大的可视角(fov)以增加抬头显示器的应用价值。此外，由于光线通过第一微结构、第二微结构以及第三微结构后才传递至目标区，因此可改善光线的鬼影现象，使得驾驶可观测到清晰画面的辅助资讯，改善了抬头显示器的光学效果。
附图说明
21.当结合随附诸图阅读时，得自以下详细描述最佳地理解本揭露的一实施方式。应强调，根据工业上的标准实务，各种特征并未按比例绘制且仅用于说明目的。事实上，为了论述清楚，可任意地增大或减小各种特征的尺寸。
22.图1绘示根据本揭露一实施方式的抬头显示器使用时的示意图。
23.图2至图3绘示根据本揭露一实施方式的形成拼接区在不同阶段的剖面图。
24.图4绘示根据本揭露另一实施方式的波导玻璃的前视图。
25.图5绘示图4的波导玻璃应用于汽车的前视图。
26.图6绘示根据本揭露又一实施方式的波导玻璃的前视图。
27.图7绘示根据本揭露一实施方式的抬头显示器的操作方法的流程图。
28.其中，附图标记：
29.100:抬头显示器
30.110:影像产生单元
31.120:波导玻璃
32.120a:波导玻璃
33.122:第一微结构
34.124:第二微结构
35.126:第三微结构
36.127:拼接区
37.128:凸部
38.130:压印光阻
39.140:软膜
40.d1:第一方向
41.d2:第二方向
42.d3:第三方向
43.d4:第四方向
44.f:可视角
45.h1:第一长度
46.h2:第二长度
47.h3:第三长度
48.l:光线
49.p1:间距
50.p2:间距
51.s1:步骤
52.s2:步骤
53.s3:步骤
54.w1:第一宽度
55.w2:第二宽度
56.w3:第三宽度
具体实施方式
57.以下揭示的实施方式内容提供了用于实施所提供的标的的不同特征的许多不同实施方式，或实例。下文描述了元件和布置的特定实例以简化本案。当然，该等实例仅为实例且并不意欲作为限制。此外，本案可在各个实例中重复元件符号及/或字母。此重复系用于简便和清晰的目的，且其本身不指定所论述的各个实施方式及/或配置之间的关系。
58.诸如“在
……
下方”、“在
……
之下”、“下部”、“在
……
之上”、“上部”等等空间相对术语可在本文中为了便于描述的目的而使用，以描述如附图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。空间相对术语意欲涵盖除了附图中所示的定向之外的在使用或操作中的装置的不同定向。装置可经其他方式定向(旋转90度或以其他定向)并且本文所使用的空间相对描述词可同样相应地解释。
59.图1绘示根据本揭露一实施方式的抬头显示器100使用时的示意图。抬头显示器100包括影像产生单元110以及波导玻璃120。波导玻璃120朝向影像产生单元110。波导玻璃120包括第一微结构122、第二微结构124以及第三微结构126。在以下叙述中，「宽度」意指沿第一方向d1的尺寸，「长度」意指沿第二方向d2的尺寸。波导玻璃120的第一微结构122具有第一宽度w1与第一长度h1。波导玻璃120的第二微结构124邻近第一微结构122。第二微结构124具有第二宽度w2与第二长度h2。波导玻璃120的第三微结构126邻近第二微结构124。第三微结构126具有第三宽度w3与第三长度h3。波导玻璃120的第三微结构126具有相邻的拼接区127。
60.在本实施方式中，可通过影像产生单元110发射光线l至波导玻璃120的第一微结构122。举例来说，波导玻璃120的第一微结构122可为入耦合(in-coupling)光学元件，使光线l入射至波导玻璃120后可在波导玻璃120中进行全反射。接着，波导玻璃120的第一微结构122可将光线l传递至波导玻璃120的第二微结构124。举例来说，波导玻璃120的第二微结
构124可为转折(fold)光学元件，使光线l可在第一方向d1上扩大。接着，波导玻璃120的第二微结构124可将光线l传递至波导玻璃120的第三微结构126。举例来说，波导玻璃120的第三微结构126可为出耦合(out-coupling)光学元件，使光线l可在第二方向d2上扩大并将光线l沿第三方向d3出射至目标区(例如驾驶的眼睛位置)。影像产生单元110发射的光线l在经过第二微结构124与第三微结构126后可在第一方向d1与第二方向d2上扩大，并沿第三方向d3出射至驾驶的眼睛位置。如此一来，驾驶可接收扩大后包括行车资讯的光线l。
61.具体而言，抬头显示器100的波导玻璃120的第三微结构126由相邻的拼接区127互相拼接而形成，并且第三微结构126可将光线l沿第三方向d3出射至目标区(例如驾驶的眼睛位置)，使驾驶可接收光线l与真实场景叠加后的行车辅助资讯。由相邻的拼接区127所形成的第三微结构126具有较大的特征尺寸，因此抬头显示器100可提供较大的可视角以增加抬头显示器100的应用价值。此外，由于光线l通过第一微结构122、第二微结构124以及第三微结构126后才传递至目标区，因此可改善光线l的鬼影现象，使得驾驶可观测到清晰画面的辅助资讯，改善了抬头显示器100的光学效果。
62.在一些实施方式中，第一微结构122的第一宽度w1在4mm至5mm之间。第二微结构124的第二宽度w2大于第一微结构122的第一宽度w1，并且第三微结构126的第三宽度w3相同于第二微结构124的第二宽度w2。第三微结构126的第三宽度w3在325mm至330mm之间(以水平可视角(fov)为30度、距离为0.6公尺的参数带入适眼距(eye relief)的数学公式计算而得)，因此可提供驾驶较大的可视角。此外，具有较大可视角的抬头显示器100可提供更多行车相关的辅助资讯，因此可增加抬头显示器100的应用价值。
63.在本实施方式中，第一微结构122与第二微结构124在第一方向d1上位置对应。第二微结构124与第三微结构126在垂直于第一方向d1的第二方向d2上位置对应。在本文中，位置对应可意指大致对齐排列(设置)。影像产生单元110发射的光线l可通过第二微结构124在第一方向d1上扩大。光线l在第一方向d1上扩大后可传递至第三微结构126，并通过第三微结构126在第二方向d2上扩大，接着光线l可沿第三方向d3出射。影像产生单元110发射的光线l在第一方向d1与第二方向d2上扩大后，驾驶可观测到扩大后的光线l。
64.在一些实施方式中，第一微结构122的第一长度h1相同于第二微结构124的第二长度h2。第三微结构126的第三长度h3大于第二微结构124的第二长度h2。第三微结构126的第三长度h3在190至200mm之间(以垂直可视角(fov)为18度、距离为0.6公尺的参数带入适眼距(eye relief)的数学公式计算而得)，因此可提供驾驶较大的可视角。此外，具有较大可视角的抬头显示器100可提供更多行车相关的辅助资讯，因此可增加抬头显示器100的应用价值。
65.图2至图3绘示根据本揭露一实施方式的形成拼接区127在不同阶段的剖面图。同时参照图2与图3，可在波导玻璃120的表面上设置压印光阻130。压印光阻130可为紫外线(uv)光阻。在波导玻璃120上设置压印光阻130后，可使用软膜140对压印光阻130进行纳米压印制程，并接着对压印光阻130进行固化制程，使得压印光阻130从半固化状态转变为固化状态。在压印光阻130转变为固化状态后，可剥除软膜140。如此一来，压印光阻130可形成为第三微结构126的拼接区127，并且第三微结构126的拼接区127具有凸部128。相邻两拼接区127的凸部128彼此对齐且可沿第三微结构126的中心线(如图1与图4虚线所示)对称排列。相邻的拼接区127之间具有间距p1。拼接区127的间距p1可在0.5μm至1.5μm之间。值得注
意的是，第三微结构126的拼接区127的间距p1小于第一微结构122一半的第一宽度w1，使得抬头显示器100(见图1)的使用者不易观测到间距p1，可改善抬头显示器100的显示品质以提高抬头显示器100的使用体验。
66.图4绘示根据本揭露另一实施方式的波导玻璃120的前视图。如图所示，波导玻璃120具有第一微结构122、第二微结构124以及第三微结构126。在本实施方式中，波导玻璃120的数量可为两个，但并不以此为限。波导玻璃120可相邻设置，并且波导玻璃120之间具有间距p2。举例来说，相邻的波导玻璃120之间的间距p2可在0.5μm至1.5μm之间。相邻的波导玻璃120可增加抬头显示器100(见图1)的显示画面，并且波导玻璃120之间的间距p2小于一半的第一宽度w1(见图1)，使得抬头显示器100的使用者不易观测到间距p2，可提高抬头显示器100的使用体验。此外，第一微结构122与第二微结构124在第一方向d1上位置对应。第二微结构124与第三微结构126在垂直于第一方向d1的第二方向d2上位置对应。
67.图5绘示图4的波导玻璃120应用于汽车的前视图。请参照图5，两波导玻璃120相邻设置，并且两相邻的波导玻璃120的可视角f可在60度至80度之间。两相邻的波导玻璃120可增加抬头显示器100(见图1)的显示画面。可视角f在60度至80度之间的抬头显示器100可提供更多行车相关的辅助资讯给驾驶以增加抬头显示器100的应用价值。
68.图6绘示根据本揭露又一实施方式的波导玻璃120a的前视图。如图所示，波导玻璃120a具有第一微结构122、第二微结构124以及第三微结构126。在本实施方式中，波导玻璃120a的数量可为两个，但并不以此为限。图6的波导玻璃120a与图4所示的实施方式不同地方在于，波导玻璃120a的第一微结构122与第二微结构124沿第四方向d4设置。此外，波导玻璃120a可相邻设置，并且波导玻璃120a之间具有间距p2。举例来说，相邻的波导玻璃120a之间的间距p2可在0.5μm至1.5μm之间。相邻的波导玻璃120a可增加抬头显示器100(见图1)的显示画面，并且波导玻璃120a之间的间距p2小于一半的第一宽度w1(见图1)，使得抬头显示器100的使用者不易观测到间距p2，可提高抬头显示器100的使用体验。
69.此外，图6的波导玻璃120a可替换图5的波导玻璃120而应用于汽车中。在以下叙述中，将说明抬头显示器的操作方法。已叙述的元件连接关系与材料将不重复赘述，合先叙明。
70.图7绘示根据本揭露一实施方式的抬头显示器的操作方法的流程图。抬头显示器的操作方法包括下列步骤。首先在步骤s1中，通过影像产生单元发射光线至波导玻璃的第一微结构。接着在步骤s2中，通过波导玻璃的第一微结构传递光线至波导玻璃的第二微结构，其中第二微结构邻近第一微结构。之后在步骤s3中，通过波导玻璃的第二微结构传递光线至波导玻璃的第三微结构，其中第三微结构邻近第二微结构且具有相邻的拼接区，且相邻的拼接区的其中两者的间距小于第一微结构的第一宽度之半。在以下叙述中，将详细说明上述各步骤。
71.请参照图1，可通过影像产生单元110发射光线l至波导玻璃120的第一微结构122。接着，波导玻璃120的第一微结构122可将光线l传递至波导玻璃120的第二微结构124。在本实施方式中，波导玻璃120的第一微结构122可将光线l沿第一方向d1传递至波导玻璃120的第二微结构124。接着，波导玻璃120的第二微结构124可将光线l传递至波导玻璃120的第三微结构126。在本实施方式中，波导玻璃120的第二微结构124将光线l沿垂直于第一方向d1的第二方向d2传递至波导玻璃120的第三微结构126。影像产生单元110发射的光线l在经过
第二微结构124与第三微结构126后可在第一方向d1与第二方向d2上扩大，接着光线l可沿第三方向d3出射至目标区。如此一来，驾驶可接收扩大后包括行车资讯的光线l。
72.同时参照图1与图3，波导玻璃120的第三微结构126具有相邻的拼接区127，并且相邻的拼接区127的间距p1小于第一微结构122的第一宽度w1的一半，使得抬头显示器100的使用者不易观测到间距p1，可改善抬头显示器100的显示品质以提高抬头显示器100的使用体验。
73.前述概述了几个实施方式的特征，使得本领域技术人员可以更好地理解本揭露的态样。本领域技术人员应当理解，他们可以容易地将本揭露用作设计或修改其他过程和结构的基础，以实现与本文介绍的实施方式相同的目的和/或实现相同的优点。本领域技术人员还应该认识到，这样的等效构造不脱离本揭露的精神和范围，并且在不脱离本揭露的精神和范围的情况下，它们可以在这里进行各种改变，替换和变更。