CN106154554A - 一种平视显示装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种平视显示装置及其控制方法，用以解决现有技术中存在成像位置固定而降低用户体验的问题。在本发明实施例中，通过在平视显示装置的显示面板和曲面镜之间增加第一液晶盒，该第一液晶盒中至少一透明基底上的透明导电层图案化，以等效为至少一个光学透镜，从而，通过为该第一液晶盒施加相应的电压，可实现调整显示面板中图像在平视显示装置前方成像的位置。尤其当该第一液晶盒等效为多个光学透镜时，可实现成像的分区多层显示，从而，提升用户体验。

Description

一种平视显示装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种平视显示装置及其控制方法。

背景技术

平视显示器HUD是利用光学反射的原理，将相关资讯投射在用户眼睛平视的前方。成像的位置位于用户眼睛平视前端，高度大致与用户的眼睛成水平，投射的文字和影像调整在焦距无限远的距离上面，使得用户往前方看的时候，能够轻易的将外界的景象与相关资讯融合在一起。

目前，在HUD固定之后，其中的各个光学器件的光学距离确定，那么，成像的位置也是固定的。然而，考虑到HUD的应用场景，例如汽车行驶过程中的路况或者时速的提醒，若前方成像位置处有物体，不可避免的会妨碍观看HUD呈现的资讯，给用户带来不便且降低用户体验。

发明内容

本发明实施例提供一种平视显示装置及其控制方法，用以解决现有技术中存在成像位置固定而降低用户体验的问题。

本发明实施例采用以下技术方案：

一种平视显示装置，包括：

显示面板，设置在所述显示面板出光侧且在入光侧一面凹陷的曲面镜，以及位于所述显示面板与所述曲面镜之间的第一液晶盒；

其中，所述第一液晶盒通过施加电压等效为至少一个光学透镜，经过所述曲面镜的出射光所形成的像的距离随着为所述第一液晶盒施加电压的变化而发生变化。

可选地，还包括：位于所述显示面板与所述第一液晶盒之间或位于所述第一液晶盒与所述曲面镜之间的第二液晶盒；

其中，所述第二液晶盒通过施加电压等效为凹透镜或凸透镜，经过所述曲面镜的出射光所形成的像的大小随着为所述第二液晶盒施加电压的变化而发生变化。

可选地，所述第一液晶盒或所述第二液晶盒具体包括：相向而设的两个透明基底，夹设在所述两个透明基底之间的液晶层，以及分别设置在所述两个透明基底内侧的透明导电层。

可选地，所述第一液晶盒等效为多个对应所述显示面板的相应区域图像的光学透镜，其中，每一光学透镜中至少一个透明基底上的透明导电层图案与相邻透明导电层图案不连续。

可选地，所述第一液晶盒中每一光学透镜对应连接不同控制端。

可选地，所述第一液晶盒中的透明导电层图案样式至少包括矩形、圆形、三角形中的一种或多种。

可选地，所述第二液晶盒等效为菲涅尔透镜。

可选地，所述第二液晶盒中至少一个透明基底上的透明导电层图案为多个同心圆或同心矩形，其中，每一同心圆或同心矩形连接不同控制端。

可选地，所述相邻同心圆或相邻同心矩形之间的距离相等。

可选地，所述显示面板为液晶显示面板或OLED显示面板。

一种平视显示装置的控制方法，包括：

根据当前需要成像的位置确定像距；

按照所述像距调整为平视显示装置中第一液晶盒施加的电压，以使得形成的像的距离随之发生变化。

可选地，，还包括：

根据当前需要成像的大小确定平视显示装置中第二液晶盒的焦距；

按照所述焦距调整为所述第二液晶盒施加的电压，以使得形成的像的大小 随之发生变化。

通过该技术方案，在平视显示装置的显示面板和曲面镜之间增加第一液晶盒，该液晶盒中的至少一透明导电层图案化，通过为该液晶盒施加相应的电压，可实现该液晶盒等效为至少一个光学透镜的目的，从而，可灵活调整显示面板中的图像的成像位置。尤其是当该第一液晶盒等效为多个光学透镜时，可实现成像的多层显示。此外，在增设第一液晶盒的基础上，又增设第二液晶盒，且该第二液晶盒中的至少一透明导电层图案化，通过为该第二液晶盒施加相应的电压，该第二液晶盒可等效为凹透镜或凸透镜，从而，可以灵活实现对光线的扩散或会聚，以改变成像的大小。进而，提升用户体验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为HUD的结构示意图；

图2为本发明提供的平视显示装置的结构示意图之一；

图3为本发明提供的平视显示装置的结构示意图之二；

图4为本发明提供的第一液晶盒或第二液晶盒的剖面结构示意图；

图5(a)-图5(c)分别第一液晶盒的两个透明基底上的透明导电层的具体结构示意图；

图6(a)-图6(b)分别第二液晶盒中透明导电层图案的具体结构示意图；

图7(a)和图7(b)分别为平视显示装置的控制方法步骤流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发 明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1所示，为HUD的结构示意图，该HUD主要包括：显示面板11，位于显示面板11出光侧且在入光侧一面凹陷的曲面镜12，两者满足合适的光学距离，以使得显示面板11出射的光(即影像资讯等)经过曲面镜12在虚线框A处成像，从而被位于视窗B处的用户眼睛所捕获，实现平视显示的目的。而针对现有技术中存在成像位置固定而降低用户体验的问题，本申请提出以下解决方案。

下面通过具体的实施例对本发明所涉及的技术方案进行详细描述，本发明包括但并不限于以下实施例。

如图2所示，为本发明提供的一种平视显示装置的结构示意图，该平视显示装置主要包括：

显示面板21，设置在显示面板21出光侧且在入光侧一面凹陷的曲面镜22，以及位于显示面板21与曲面镜22之间的第一液晶盒23；其中，第一液晶盒23通过施加电压等效为至少一个光学透镜，经过曲面镜22的出射光所形成的像的距离随着为第一液晶盒23施加电压的变化而发生变化。

通过该技术方案，在平视显示装置的显示面板和曲面镜之间增加第一液晶盒，该液晶盒中的至少一透明导电层图案化，通过为该液晶盒施加相应的电压，可实现该液晶盒等效为至少一个光学透镜的目的，从而，可灵活调整显示面板中的图像的成像位置。尤其是当该第一液晶盒等效为多个光学透镜时，可实现成像的多层显示。进而，提升用户体验。

进一步，参照图3所示，该平视显示装置还包括：位于显示面板21与第一液晶盒23之间或位于第一液晶盒23与曲面镜22之间的第二液晶盒24；其中，第二液晶盒24通过施加电压等效为凹透镜或凸透镜，经过曲面镜22的出射光所形成的像的大小随着为所述第二液晶盒24施加电压的变化而发生变化。 图3中仅示出第二液晶盒24位于第一液晶盒23与曲面镜22之间的方案。

通过该技术方案，在增设第一液晶盒的基础上，又增设第二液晶盒，且该第二液晶盒中的至少一透明导电层图案化，通过为该第二液晶盒施加相应的电压，该第二液晶盒可等效为凹透镜或凸透镜，从而，可以灵活实现对光线的扩散或会聚，以改变成像的大小。

需要说明的是，其中，由于第一液晶盒与第二液晶盒均等效为透镜使用，因此，该平视显示装置中各个光学元件(显示面板、第一液晶盒、第二液晶盒、曲面镜等)之间的光学距离可根据实际的成像需求进行调整。

可选地，参照图4所示，上述图2中所涉及的第一液晶盒或图3中所涉及的第二液晶盒具体包括：相向而设的两个透明基底31、32，夹设在两个透明基底31、32之间的液晶层33，以及分别设置在两个透明基底31、32内侧的透明导电层34、35。

可选地，在本发明实施例中，第一液晶盒等效为一个光学透镜，即该第一液晶盒的两个透明基底均设置有整面的透明导电层。从而，通过调整为该第一液晶盒施加的电压，使得其中的液晶分子发生偏转，以改变光通过该第一液晶盒的光程差，进而，实现成像距离的可调。

进一步，该第一液晶盒等效为多个对应显示面板的相应区域图像的光学透镜，其中，每一光学透镜中至少一个透明基底上的透明导电层图案与相邻透明导电层图案不连续。

其中，在本发明实施例中，所涉及的透明导电层具体为铟锡氧化物ITO。

具体地，第一液晶盒的两个透明基底上的透明导电层具体可以有以下三种结构，以下仅为举例说明；

结构1：

参照图5(a)所示，上面图示为靠近显示面板的透明基底31的结构，下面图示为远离显示面板的透明基底32的结构，其中，透明基底31上设置的透明导电层34为整面ITO，而透明基底32上设置的透明导电层35为图案化的 ITO，且透明导电层35为由三个不连续且横向排列的矩形电极块构成。

结构2：

参照图5(b)所示，同理，上面图示为靠近显示面板的透明基底31的结构，下面图示为远离显示面板的透明基底32的结构，与图5(a)不同的是，透明基底31上设置的透明导电层34为图案化的ITO，而透明基底32上设置的透明导电层35为整面ITO，且透明导电层34为由三个不连续且纵向排列的矩形电极块构成。

结构3：

参照图5(c)所示，上面图示为靠近显示面板的透明基底31的结构，下面图示为远离显示面板的透明基底32的结构，其中，透明基底31上设置的透明导电层34为图案化的ITO，且透明导电层34为由三个不连续且横向排列的矩形电极块构成；透明基底32上设置的透明导电层35也为图案化的ITO，且透明导电层35为由三个不连续且纵向排列的矩形电极块构成。

其实，在上述三种结构中，仅是为了示意图案化的透明导电层设置在具体的哪个透明基底上。考虑到为了避免施加电压对显示面板的影响，优选以图5(a)所示的结构为例。

另外，针对图5(c)的结构，是一种较为随机的例子，该方案也可实现等效为多个光学透镜，但是，其等效为的透镜个数是由两个透明基底上的透明导电层的图案共同决定的，而不同于另外两种结构中是根据唯一透明导电层图案决定。

其实，对于图5(c)的结构所对应的方案，一种较为优选的结构是，透明基底31上设置的图案化的透明导电层34与透明基底32上设置的图案化的透明导电层35相同，且一一对应重合。这样，可以很好的控制各个光学透镜，避免了如图5(c)中调控一个光学透镜必然引起相邻的光学透镜变化的问题。

需要说明的是，在上述第一液晶盒的各个结构中，第一液晶盒可以等效的光学透镜个数不限，具体可依据显示面板中的图像分区，若显示面板分别被分 割为：显示路况资讯的图像1，显示前方车速的图像2，显示前方道路的图像3，那么，选用可等效为3个光学透镜的第一液晶盒。

可选地，在本发明实施例中，第一液晶盒中每一光学透镜对应连接不同控制端。其实，针对规则图案的透明导电层，其图案化的透明导电层中的各个电极块可以连接不同的电压，以提高实现等效光学透镜的灵活性。下面举例说明：

实例1

以图5(a)、图5(b)的结构为例，可以通过控制具有图案化的透明导电层中各个电极块的电极，若为三个电极块施加相同的电压，那么，这三个电极块对应的显示面板的图像区域成像后的位置相同，也可以施加不同的电压，以实现多层显示。

实例2

以图5(c)结构为例，由于两个图案化的透明导电层中的电极块交叉设置，因而，按照图5(c)中的电极块设置方式，可以形成九个透镜，即只要为各个电极块施加的电压不同，就可以实现九个不同层的成像方案。可见，该结构实现多层显示的方式较为灵活，只要适当调整为电极块施加的电压即可。

可选地，在本发明实施例中，上述方案中均以矩形图案为例，其实，第一液晶盒中的透明导电层图案样式还可以为圆形或三角形，其中，一个透明导电层图案中，可以为单一矩形或圆形或三角形图案，也可以为矩形、圆形、三角形的任意组合。

可选地，在本发明实施例中，为了更为有效的实现对成像大小的调整，第二液晶盒可等效为菲涅尔透镜。

可选地，第二液晶盒中至少一个透明基底上的透明导电层图案为多个同心圆或同心矩形，其中，每一同心圆或同心矩形连接不同控制端。

具体地，与第一液晶盒类似，可以是一个透明基底具有透明导电层图案，也可以是两个透明基底都具有透明导电层图案，但是，两个透明基底上的透明导电层图案尽量相对应，其中，如图6(a)所示，第二液晶盒24中任一透明 基底上的透明导电层图案可以为多个同心圆，考虑到液晶盒为矩形，因此，半径较大的同心圆不是完整的，然而，每个同心圆必连接有相应的控制端，以施加相应的电压，实现菲涅尔模式。或者，如图6(b)所示，第二液晶盒24中任一透明基底上的透明导电层图案为多个同心矩形，其中，各个矩形的尺寸可以根据透明基底的大小设计，每个同心矩形连接有相应的控制端，以通过施加电压实现菲涅尔模式。即：通过为第二液晶盒的不同位置施加电压不同，以使得该第二液晶盒等效为凹透镜或凸透镜，实现对光线的发散或会聚。

需要说明的是，本发明并不对第二液晶盒中各个同心圆或同心矩形施加的电压进行限定，其可根据所需成像的大小进行设定，例如，若显示面板发出的光线具有较大的扩散角，可将第二液晶盒设置为凸透镜，具体可根据为其各个同心圆或同心矩形施加的电压的大小调整焦距。

此外，在本发明实施例中，为了减少透明导电层图案中施加的多个电压对显示面板造成影响，可将设置有透明导电层图案的透明基底设置在远离显示面板一侧，而将透明导电层未设置有图案的透明基底设置在靠近显示面板一侧，其设置前提是一个透明基底未设置有透明导电层图案。

可选地，为了保证第二液晶盒等效而成的凹透镜或凸透镜的均匀性，相邻同心圆或相邻同心矩形之间的距离相等。

可选地，在本发明实施例中，上述方案所涉及的显示面板为液晶显示面板或OLED显示面板。其中，需要说明的是，液晶显示器件为被动发光器件，需要背光源提供光源，因此，该液晶显示面板为包含背光源的面板器件。OLED显示面板为主动发光器件，不需要背光源，但是，考虑到出射光后续要进入第一液晶盒，因此，需要在OLED显示面板的出光面设置一偏光片，以满足进入第一液晶盒的光为偏振光的需求。

与此同时，本发明还提供了针对上述提供的平视显示装置的控制方法，如图7(a)所示，该方法主要包括以下步骤：

步骤41：根据当前需要成像的位置确定像距。

具体地，在所需成像的位置确定之后，可根据该平视显示装置中各个光学元件之间的光学距离，以及成像公式计算得到所需的像距。

步骤42：按照像距调整为平视显示装置中第一液晶盒施加的电压，以使得形成的像的距离随之发生变化。

其实，在像距确定之后，可根据成像公式计算成像所需的光程，进而，确定历经第一液晶盒的光程差，在光程差确定后，利用光程差公式确定当前第一液晶盒的折射率，并根据该折射率确定所需施加的电压。其实，一般情况下，可事先利用一液晶盒进行调试，得出液晶盒的各个电压下的折射率的关系表，以便于后续查找使用。

需要说明的是，当第一液晶盒等效为多个光学透镜时，需要针对每个光学透镜确定其所对应的成像的像距，并根据像距调整为该光学透镜施加的电压的大小。

当该平视显示装置还包括第二液晶盒时，如图7(b)所示，该控制方法还包括：

步骤43：根据当前需要成像的大小确定平视显示装置中第二液晶盒的焦距。

步骤44：按照焦距调整为第二液晶盒施加的电压，以使得形成的像的大小随之发生变化。

其中，在本发明实施例中，可先执行步骤41和步骤42，再执行步骤43和步骤44；或者，也可以先执行步骤43和步骤44，再执行步骤41和步骤42。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种平视显示装置，其特征在于，包括：

显示面板，设置在所述显示面板出光侧且在入光侧一面凹陷的曲面镜，以及位于所述显示面板与所述曲面镜之间的第一液晶盒；

其中，所述第一液晶盒通过施加电压等效为至少一个光学透镜，经过所述曲面镜的出射光所形成的像的距离随着为所述第一液晶盒施加电压的变化而发生变化。

2.如权利要求1所述的平视显示装置，其特征在于，还包括：位于所述显示面板与所述第一液晶盒之间或位于所述第一液晶盒与所述曲面镜之间的第二液晶盒；

其中，所述第二液晶盒通过施加电压等效为凹透镜或凸透镜，经过所述曲面镜的出射光所形成的像的大小随着为所述第二液晶盒施加电压的变化而发生变化。

3.如权利要求2所述的平视显示装置，其特征在于，所述第一液晶盒或所述第二液晶盒具体包括：相向而设的两个透明基底，夹设在所述两个透明基底之间的液晶层，以及分别设置在所述两个透明基底内侧的透明导电层。

4.如权利要求3所述的平视显示装置，其特征在于，所述第一液晶盒等效为多个对应所述显示面板的相应区域图像的光学透镜，其中，每一光学透镜中至少一个透明基底上的透明导电层图案与相邻透明导电层图案不连续。

5.如权利要求4所述的平视显示装置，其特征在于，所述第一液晶盒中每一光学透镜对应连接不同控制端。

6.如权利要求3所述的平视显示装置，其特征在于，所述第一液晶盒中的透明导电层图案样式至少包括矩形、圆形、三角形中的一种或多种。

7.如权利要求2所述的平视显示装置，其特征在于，所述第二液晶盒等效为菲涅尔透镜。

8.如权利要求3所述的平视显示装置，其特征在于，所述第二液晶盒中至少一个透明基底上的透明导电层图案为多个同心圆或同心矩形，其中，每一同心圆或同心矩形连接不同控制端。

9.如权利要求8所述的平视显示装置，其特征在于，所述相邻同心圆或相邻同心矩形之间的距离相等。

10.如权利要求1-9任一项所述的平视显示装置，其特征在于，所述显示面板为液晶显示面板或OLED显示面板。

11.一种权利要求1-10任一项所述的平视显示装置的控制方法，其特征在于，包括：

根据当前需要成像的位置确定像距；

按照所述像距调整为平视显示装置中第一液晶盒施加的电压，以使得形成的像的距离随之发生变化。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：

根据当前需要成像的大小确定平视显示装置中第二液晶盒的焦距；

按照所述焦距调整为所述第二液晶盒施加的电压，以使得形成的像的大小随之发生变化。