CN108508602A - 太阳能负荷管理抬头显示系统和装置 - Google Patents

太阳能负荷管理抬头显示系统和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN108508602A
CN108508602A CN201810127473.6A CN201810127473A CN108508602A CN 108508602 A CN108508602 A CN 108508602A CN 201810127473 A CN201810127473 A CN 201810127473A CN 108508602 A CN108508602 A CN 108508602A
Authority
CN
China
Prior art keywords
reflector layer
sunray
liquid crystal
layer overlapping
overlapping piece
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810127473.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108508602B (zh
Inventor
T·A·塞德
L·G·费理斯
J·A·卡朋特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GM Global Technology Operations LLC
Original Assignee
GM Global Technology Operations LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GM Global Technology Operations LLC filed Critical GM Global Technology Operations LLC
Publication of CN108508602A publication Critical patent/CN108508602A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108508602B publication Critical patent/CN108508602B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R1/00—Optical viewing arrangements; Real-time viewing arrangements for drivers or passengers using optical image capturing systems, e.g. cameras or video systems specially adapted for use in or on vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D43/00—Arrangements or adaptations of instruments
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/11—Anti-reflection coatings
    • G02B1/118—Anti-reflection coatings having sub-optical wavelength surface structures designed to provide an enhanced transmittance, e.g. moth-eye structures
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0018—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 with means for preventing ghost images
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0149—Head-up displays characterised by mechanical features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements
    • G02B5/3025—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state
    • G02B5/3033—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state in the form of a thin sheet or foil, e.g. Polaroid
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements
    • G02B5/3083—Birefringent or phase retarding elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133528—Polarisers
    • G02F1/133536—Reflective polarizers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/13363—Birefringent elements, e.g. for optical compensation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R2300/00—Details of viewing arrangements using cameras and displays, specially adapted for use in a vehicle
    • B60R2300/20—Details of viewing arrangements using cameras and displays, specially adapted for use in a vehicle characterised by the type of display used
    • B60R2300/205—Details of viewing arrangements using cameras and displays, specially adapted for use in a vehicle characterised by the type of display used using a head-up display
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/0118—Head-up displays characterised by optical features comprising devices for improving the contrast of the display / brillance control visibility
    • G02B2027/012—Head-up displays characterised by optical features comprising devices for improving the contrast of the display / brillance control visibility comprising devices for attenuating parasitic image effects
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B2027/0192—Supplementary details
    • G02B2027/0194—Supplementary details with combiner of laminated type, for optical or mechanical aspects
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B2207/00—Coding scheme for general features or characteristics of optical elements and systems of subclass G02B, but not including elements and systems which would be classified in G02B6/00 and subgroups
    • G02B2207/109—Sols, gels, sol-gel materials
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/13363—Birefringent elements, e.g. for optical compensation
    • G02F1/133638—Waveplates, i.e. plates with a retardation value of lambda/n

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Instrument Panels (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

抬头显示系统包括壳体、布置在壳体内并配置成发射第一光线的液晶显示器，以及布置在壳体内的液晶显示器附近的反射器层叠件。反射器层叠件被配置成透射第一光线，并且包括延迟板和布置在延迟板上并且面对液晶显示器的光学膜。抬头显示系统还包括布置在壳体上的辐射散热器和与反射器层叠件间隔开的转向后视镜。转向后视镜被配置成将第一太阳光线引导到反射器层叠件，使得第一太阳光线作为第二太阳光线反射出反射器层叠件到辐射散热器。

Description

太阳能负荷管理抬头显示系统和装置
介绍
本发明涉及一种抬头显示系统和装置。
抬头显示器(HUD)是透明的显示器，其向装置(比如车辆或部件)的操作者呈现数据，而不需要操作者远离给定的视野范围。例如，当驾驶员通过机动车辆的挡风玻璃向正前方看时，机动车辆的抬头显示器可以向驾驶员呈现速度计数据、转速计数据、燃料油位数据、和/或导航数据。同样，当飞行员通过飞行器的挡风玻璃或座舱盖向正前方看时，飞行器的抬头显示器可以向飞行员呈现海拔高度、气流速度、航向和/或水平线。同样，用于头盔、遮阳板、护目镜或眼镜的抬头显示器可以通过头盔、遮阳板、护目镜或眼镜的镜片向佩戴者呈现图像和/或文本。
发明内容
抬头显示系统包括壳体、布置在壳体内并配置成发射第一光线的液晶显示器，以及布置在壳体内的液晶显示器附近的反射器层叠件。反射器层叠件被配置成透射第一光线，并且包括延迟板和光学膜。光学膜布置在延迟板上并面对液晶显示器。抬头显示系统还包括布置在壳体上的辐射散热器和与反射器层叠件间隔开的转向后视镜。转向后视镜被配置成将第一太阳光线引导到反射器层叠件，使得第一太阳光线作为第二太阳光线从反射器层叠件反射到辐射散热器。
在一个方面中，光学膜邻接液晶显示器，使得液晶显示器和反射器层叠件不限定其间的气隙。光学膜可以是反射偏振膜。
辐射散热器可以吸收第二太阳光线，使得转向后视镜仅反射第一太阳光线和第一光线。也就是说，第二太阳光线可以不反射出转向后视镜。辐射散热器可以由多个碳纳米管形成，每个碳纳米管从壳体延伸并彼此平行排列。
在一个实施例中，反射器层叠件与液晶显示器间隔开以限定其间的气隙，并且在气隙内布置压制材料。对于该实施例，转向后视镜与反射器层叠件间隔开，并被配置成将第一太阳光线引导到反射器层叠件，使得第一太阳光线作为第二太阳光线从反射器层叠件反射到辐射散热器。转向后视镜还被配置成引导第三太阳光线通过反射器层叠件到压制材料，使得第三太阳光线作为第四太阳光线从压制材料反射到辐射散热器。
一方面，光学膜可以是反射偏振膜。另一方面，光学膜可以是线性偏振器。
又一方面，压制材料可以是折射率匹配凝胶。另外，液晶显示器可以具有面对反射器层叠件并配置成发射第一光线的第一表面。压制材料可以布置在第一表面和光学膜上。
又一方面，压制材料可以是由抗反射涂层组合物形成的固化膜。固化膜可以具有35μm至65μm的厚度，并且可以具有蛾眼结构，其包括多个峰和限定在多个峰的相邻峰之间的多个谷。固化膜可以被布置成使来自第一表面的第一光线的反射最小化并且可以消除第一太阳光线的双重反射。
一种装置，其包括挡风玻璃、与挡风玻璃间隔开的操作者眼罩、以及抬头显示系统，抬头显示系统被配置成当从操作者眼罩观察时仅在挡风玻璃处产生可见的主图像，而不产生从主图像偏移的重影图像。抬头显示系统包括壳体、布置在壳体内并配置成发射第一光线的液晶显示器、以及布置在壳体内的液晶显示器附近的反射器层叠件。反射器层叠件被配置成透射第一光线，并且包括延迟板和布置在延迟板上并且面对液晶显示器的光学膜。抬头显示系统还包括布置在壳体上的辐射散热器和与反射器层叠件间隔开的转向后视镜。转向后视镜被配置成将第一太阳光线引导到反射器层叠件，使得第一太阳光线作为第二太阳光线从反射器层叠件反射到辐射散热器。
一方面，第二太阳光线可以不射出转向后视镜，并且第二太阳光线可以不反射出辐射散热器到操作者眼罩。
另一方面，该装置可以具有最低的表面，并且操作者眼罩可以具有布置在顶表面与最低表面之间的顶部和底部。从操作者眼罩顶部观察时，在挡风玻璃处可能看不到第二太阳光线。
另一方面，光学膜可以邻接液晶显示器，使得液晶显示器和反射器层叠件不限定其间的气隙。又一方面，反射器层叠件可以与液晶显示器间隔开以在其间限定气隙。抬头显示系统可以进一步包括布置在气隙内的压制材料。
结合附图，根据以下对用于执行本发明的最佳模式的具体实施方式，本发明的上述特征和优点以及其它特征和优点将变得显而易见。
附图说明
图1是包括抬头显示系统的装置的侧视图的示意图。
图2是图1的抬头显示系统的液晶显示器、反射器层叠件和转向后视镜的侧视图的示意图。
图3是图1和2的抬头显示系统的另一个实施例的侧视图的示意图。
图4是布置在图3的液晶显示器和反射器层叠件上的固化膜的一部分的透视放大图的示意图。
具体实施方式
参考附图，其中相同的附图标记表示相同的元件，图1和3中大体示出了装置12的抬头显示系统10。抬头显示系统10可以用于向装置12的操作者16呈现数据(比如主图像14)，而不需要操作者16远离给定的视野范围。例如，装置12可以是诸如机动车辆或飞机的车辆，或者可以是诸如头盔或眼镜的部件。抬头显示系统10可以通过透明元件(比如挡风玻璃18(图1)、座舱盖(未示出)、头盔(未示出)的遮阳板、或透镜(未示出))映射主图像14，并且可以有效地管理抬头显示系统10上的太阳能负荷。此外，抬头显示系统10呈现明亮、清晰且基本上没有可见重影的原始图像14。也就是说，虽然未示出，但是通常在操作者16可以看到形状类似于和偏移或略微偏离主图像14或与主图像14间隔开的重影图像(即第二图像)时发生重影现象。例如，重影图像经常在主图像14的稍下方或稍上方出现。然而，本抬头显示系统10的任何重影图像并不明显或被压制，以使抬头显示系统10呈现明显的主图像14，同时还能管理来自太阳光线的热能，使得抬头显示系统10在使用过程中不会过热。此外，抬头显示系统10避免将来自太阳的热辐射捕获并反射到操作者16的眼睛中。
如本文中所用，为了清楚起见，重影图像与挡风玻璃重影图像(未示出)不同。也就是说，可能会由于主图像14从挡风玻璃18的外表面反射出而发生重影图像，并且可以例如通过在内外挡风玻璃层之间层压楔形元件来进行补救。本文讨论的重影图像将以其它方式来源于操作期间到达抬头显示系统10的太阳负荷(比如第一太阳光线20(图1))，如下面更详细的阐述。
再次参考图1，在一个实施例中，装置12可以是机动车辆，比如乘用车或卡车。或者，装置12可以是另一种车辆类型，比如但不限于工业车辆、休闲越野车辆、摩托车等。装置12包括挡风玻璃18，挡风玻璃18可以配置成在装置12的运动或使用时保护操作者16免受碎屑和/或湿气的影响。挡风玻璃18可以由被层压在一起的多个层(未示出)形成，且挡风玻璃18可以从装置12所运行的外部环境24中分离出装置12的内部乘客车厢22。或者，对于非汽车应用，挡风玻璃18可以是头盔的遮阳板、眼镜或护目镜的镜片等。不管怎样，装置12可以具有最低表面26，且挡风玻璃18可以与最低表面26间隔开。
如继续参考图1所述，装置12还包括与挡风玻璃18间隔开的操作者眼罩28。操作者眼罩28通常可以对应于操作者16通过挡风玻璃18向前凝视时操作者16的头部30可以移动的区域。也就是说，操作者眼罩28可以对应于操作者16正前方的盒子，操作者16通过该盒子可以观看由抬头显示系统10呈现的主图像14，而不用向上、向下、向左和/或向右倾斜和/或旋转他的头部约20°。操作者眼罩28具有布置在装置12的顶部32和最低表面26之间的顶部32和底部34。
再次参考图1，装置12进一步包括抬头显示系统10。抬头显示系统10被配置成当从操作者眼罩28观看时仅产生在挡风玻璃18处可见的主图像14，而不产生从主图像14偏移的重影图像(未示出)。
更具体地，如参考图1所示，抬头显示系统10可以包括被配置成发射第一光线38的投影仪36。第一光线38可以是偏振光。特别地，第一光线38可以具有s偏振状态或p偏振状态。投影仪36可以是被布置成发射第一光线38的任何合适的光源。例如，投影仪36可以包括聚焦、放大、折射和/或反射光的光学器件，并且可以限定一个或多个孔(未示出)。在非限制性实例中，投影仪36可以从发光二极管发射第一光线38。
再次参考图1，抬头显示系统10还可以包括透镜40，透镜40被配置成将第一光线38反射到挡风玻璃18。在一个实施例中，透镜40可以被表征为组合器并且可以被布置在操作者16和挡风玻璃18之间。透镜40可以重定向或折射从投影仪36投射的第一光线38，使得操作者16可以同时看到通过挡风玻璃18的视野和主图像14。
透镜40可以由透明介电材料形成，并且可以根据抬头显示系统10的期望应用而具有合适的厚度。更具体地，透明介电材料在波长588nm时可以具有1.45-1.6的折射率。在一个非限制性实施例中，透镜40可以由聚甲基丙烯酸甲酯形成，并且可以具有1.493的折射率。在另一个非限制性实施例中，透镜40可以由聚碳酸酯形成，并且可以具有1.589的折射率。
如图1最佳所示，抬头显示系统10还包括壳体42。壳体42可以由例如耐用塑料形成，并且可以包围和保护抬头显示系统10的各种部件。
现在参照图2和3，抬头显示系统10还包括液晶显示器44，液晶显示器44布置在壳体42内并被配置成发射第一光线38。尽管未示出，但是液晶显示器44可以包括光源，比如白色发光二极管。液晶显示器44可以对光源进行光学调制并且发射第一光线38，其可以作为文本、图表、对象、形状等最终被操作者16看到。例如，第一光线38可以作为行进速度、行驶方向、环境温度数据等被操作者16看到。
液晶显示器44可以包括无源矩阵显示装置或有源矩阵显示装置，即薄膜晶体管显示装置。无源矩阵显示装置可以包括导体网格，其在网格中的每个交叉点处具有多个单独像素中的其中一个。电流可以穿过任何两个导体传输，以控制任何单个像素的操作和光线。或者，有源矩阵显示装置可以在每个交叉点处包括晶体管。在操作期间，液晶显示器44可以朝向转向后视镜46发射第一光线38，如下面更详细地阐述。
再次参考图2和图3，抬头显示系统10还包括布置在壳体42内的液晶显示器44附近的反射器层叠件48。例如，反射器层叠件48可以邻接液晶显示器44，使得液晶显示器44和反射器层叠件48不限定其间的气隙50，如图2所示。或者，反射器层叠件48可以与液晶显示器隔开，以在其间限定气隙50，如图3所示。
反射器层叠件48被配置成透射由液晶显示器44发射的第一光线38。反射器层叠件48包括延迟板52和光学膜54。光学膜54布置在延迟板52上并面向液晶显示器44。延迟板52可以由光学透明材料形成，并且可以将第一光线38分解成两个正交分量(未示出)，可以使一个正交分量的相位相对于另一个正交分量延迟，并且然后可以将两个正交分量合并成具有改变的偏振特性的单个光线38。
反射器层叠件48进一步包括布置在延迟板52上与液晶显示器44相对的光学膜54。在一个实施例中，光学膜54可以是反射偏振膜，比如可以是明尼苏达州圣保罗市3M公司市售的商标为VikuitiTM的光学膜54。光学膜54可以增加主图像14的亮度，并且可以通过分离第一光线38的偏振状态(即，s偏振状态和p偏振状态)来管理而不吸收第一光线38的偏振状态。也就是说，随着第一光线38透射穿过光学膜54，光学膜54可以反射而不是吸收一种偏振状态，比如s偏振状态。如此，光学膜54可以使抬头显示系统10的热负荷最小化。换句话说，不是将延迟板52附接到吸收偏振板或吸收偏振材料(未示出)上，而是反射器层叠件48可以包括反射偏振器，即光学膜54。
如图2最佳所示，光学膜54还可以允许反射器层叠件48邻接、层压到或以其它方式附接到液晶显示器44，使得在反射器层叠件48和液晶显示器44之间消除气隙50或使其最小化。消除气隙50可以进一步减少重影图像(未示出)的存在，而是增加主图像14的亮度，使得抬头显示系统10仅呈现明晰、明亮且清晰的、没有重影的主图像14。
然而，如继续参考图2所描述的，由于反射器层叠件48被配置成将第一太阳光线20作为第二太阳光线56(即作为不想要的杂散太阳光)反射出反射器层叠件48而不是吸收，因此抬头显示系统10还包括布置在壳体42上的辐射散热器58。辐射散热器58可以被配置成吸收来自太阳的可见光能，即从反射器层叠件48反射的不想要的第二太阳光线56或杂散光。因此，消除气隙50不会导致抬头显示系统10热过载或过热，因为第二太阳光线56可以被辐射散热器58吸收而不是重新反射或传输到操作者眼罩28。
辐射散热器58可以是布置在壳体42上并覆盖壳体42的至少一部分的涂层，其在壳体42内的反射器层叠件48附近。因此，辐射散热器58可以由能量吸收材料形成，比如纳米结构石墨烯或阵列多壁碳纳米管。在一个实施例中，辐射散热器58可以由多个碳纳米管形成，每个碳纳米管从壳体42延伸并彼此平行排列。合适的辐射散热器58的一个非限制性实例可从英国纽黑文市的Surrey NanoSystems公司购得，商标为
当第二太阳光线56接触辐射散热器58时，即使在天气晴朗、阳光明媚的操作条件下，辐射散热器58也可以吸收热负荷并保持壳体42冷却。更具体地，在抬头显示系统10的操作期间，第二太阳光线56可能不会反射出辐射散热器58到操作者眼罩28。也就是说，如图1最佳所示，当从操作者眼罩28的顶部32看时，第二太阳光线56在挡风玻璃18处可能看不到。因此，在主图像14附近可能不存在以其它方式由杂散太阳光(比如第二太阳光线56)所引起的重影(未示出)。这样，辐射散热器58可以被表征为抬头显示系统10的杂散光热管理器，并且可以有助于形成没有重影图像的明晰、明亮且清晰的主图像14。也就是说，辐射散热器58可以控制来自反射的太阳能的杂散光。
再次参考图2，抬头显示系统10进一步包括与反射器层叠件48间隔开的转向后视镜46。转向后视镜46可以由诸如玻璃或金属的反射材料形成，并且如图1最佳所示，可以将液晶显示器44发射的第一光线38朝向透镜40重定向，以最终显示到操作者眼罩28。另外，转向后视镜46可以管理和重定向第一太阳光线20。具体地，转向后视镜46可以被配置成将第一太阳光线20引导至反射器层叠件48，使得第一太阳光线20作为第二太阳光线56从反射器层叠件48反射到辐射散热器58。有利地，辐射散热器58可以吸收第二太阳光线56，使得转向后视镜46仅反射第一太阳光线20和第一射线38。
也就是说，第二太阳光线56可以不从转向后视镜46反射，以便朝向操作者眼罩28重定向。而是，第二太阳光线56可以被引导向辐射散热片58以供吸收，而转向后视镜46将第一光线38朝操作者眼罩28反射，从而形成没有杂散太阳光引起的任何重影图像的主图像14。
现在参照图3，在另一个实施例中，如上所述，反射器层叠件48与液晶显示器44间隔开以限定气隙50。在该实施例的一个方面中，光学膜54可以是上述反射偏振膜。在该实施例的另一个方面中，光学膜54可以是线性偏振器，其被配置成线性偏振第一太阳光线20和第一射线38。也就是说，光学膜54可以是可以阻挡一部分光线20、38的出射偏振器，使得光线20、38可以相对于传播方向仅在一个平面内振荡，这也可以减少眩光或存在于壳体42中的杂散太阳光。
此外，对于该实施例，抬头显示系统10还包括布置在气隙50内的压制材料60。当第一太阳光线20透射通过反射器层叠件48时，可以选择压制材料60来压制或抑制存在的太阳负荷的一部分。也就是说，当转向后视镜46将第一太阳光线20朝向反射器层叠件48反射时，第二太阳光线56可以如上所述朝向辐射散热器58反射出延迟板52，并且第三太阳光线62可以如下面更详细地阐述的那样，通过反射器层叠件48朝向液晶显示器44传播。压制材料60可以最大限度地减少气隙50内的第三太阳光线62的额外的再反射和传播。
更具体地，压制材料60可以布置在液晶显示器44和光学膜54中的至少一个上。例如，如图3所示，液晶显示器44可以具有面向反射器层叠件48的第一表面64，其被配置成发射第一光线38。压制材料60可以布置在第一表面64和光学膜54上。
压制材料60可以是由抗反射涂层组合物形成的固化膜160。固化膜160可以以任何合适的方式布置在第一表面64上。例如，抗反射涂层组合物可以喷涂或卷绕到第一表面64上，然后烘烤以形成固化膜160。固化膜160可以具有35μm至65μm(比如，40μm至55μm或50μm)的厚度66(图3)。
在参照图4描述的一个非限制性实施例中，固化膜160可以具有蛾眼结构68，其包括多个峰70和在多个峰70的相邻峰之间限定的多个谷72。也就是说，蛾眼结构68可以模仿蛾眼的结构，并且可以破坏并且最大限度地减小第三太阳光线62(图3)的反射率。蛾眼结构68可以由卷辊压印工艺形成，使得固化膜160可再现且稳定。例如，可以使用基础工具将蛾眼结构68压印到光聚合物中，因此，蛾眼结构68的制造工艺可以比诸如溅射涂覆、物理气相沉积、以及化学气相沉积等工艺相对更稳定。
抗反射涂层组合物可以表征为1％的抗反射涂层组合物，使得固化膜160仅将1％的第三太阳光线62反射出第一表面64。合适的抗反射涂层组合物的非限制性实例可从日本东京的Dexerials Corporation公司购得。
固化膜160还可以最大限度地减少第一光线38和第三太阳光线62在气隙50内从第一表面64的反射。换句话说，固化膜160可以被配置成最大限度地减小第一光线38从第一表面64的反射，从而使第一光线38传输到转向后视镜46和操作者眼罩28。这样，固化膜160可以最大限度地减少或压制重影图像。
也就是说，对于包括气隙50和压制材料60的实施例，转向后视镜46可以被配置成将a)第一太阳光线20引导到反射器层叠件48，使得第一太阳光线20作为第二太阳光线56被反射出反射器层叠件48到辐射散热器58。转向后视镜46还可以被配置成引导b)第三太阳光线62穿过反射器层叠件48到压制材料60，使得第三太阳光线62作为第四太阳光线74反射出压制材料60到辐射散热器58。第三太阳光线62和第四太阳光线74可被辐射散热器58吸收，使得杂散太阳光不会增加壳体42的温度。
在又一个实施例中，压制材料60可以是布置在气隙50内并接触液晶显示器44和光学膜54的折射率匹配凝胶。折射率匹配凝胶的折射率可以非常接近光学膜54、气隙50和/或液晶显示器44的折射率。也就是说，折射率匹配凝胶可以布置在气隙50内，使得第三太阳光线62和第一射线38可以分别穿过折射率匹配凝胶而不发生反射或折射，从而抑制重影图形。在另一个实例中，压制材料60可以是由聚氨酯光学透明粘合剂形成的高温层压材料。
因此，在抬头显示系统10的操作期间，主图像14通过挡风玻璃18被呈现为具有增加亮度的清晰、单一、明亮的图像。有利地，即使在包括高太阳能或热负荷的操作条件下，当从操作者眼眼罩28的顶部32看时，在挡风玻璃18处可能看不到重影图像。也就是说，抬头显示系统10在操作期间呈现明晰、单一、明亮和清晰的主图像14，并且缓解了来自第一太阳光线20的热负荷和杂散光反射。
虽然已经详细描述了用于执行本发明的最佳模式，但是本发明所涉及的本领域的技术人员将认识到在所附权利要求的范围内用于实践本发明的各种替代设计和实施例。

Claims (10)

1.一种抬头显示系统，包括：
壳体；
液晶显示器，其布置在所述壳体内并且被配置成发射第一光线；
反射器层叠件，其布置在所述壳体内的所述液晶显示器附近，其中所述反射器层叠件被配置成透射所述第一光线，并且包括：
延迟板；以及
光学膜，其布置在所述延迟板上并面对所述液晶显示器；
布置在所述壳体上的辐射散热器；以及
转向后视镜，其与所述反射器层叠件间隔开，并被配置成将第一太阳光线引导到所述反射器层叠件，使得所述第一太阳光线作为第二太阳光线反射出所述反射器层叠件到所述辐射散热器。
2.根据权利要求1所述的抬头显示系统，其中所述光学膜邻接所述液晶显示器，使得所述液晶显示器与所述反射器层叠件不限定其间的气隙。
3.根据权利要求2所述的抬头显示系统，其中所述光学膜为反射偏振膜。
4.根据权利要求1所述的抬头显示系统，其中所述辐射散热器吸收所述第二太阳光线，使得所述转向后视镜仅反射所述第一太阳光线和所述第一光线。
5.根据权利要求1所述的抬头显示系统，其中所述辐射散热器由多个碳纳米管形成，每个碳纳米管从所述壳体延伸并彼此平行对齐。
6.根据权利要求1所述的抬头显示系统，其中所述第二太阳光线不反射出所述转向后视镜。
7.一种装置，包括：
挡风玻璃；
与所述挡风玻璃间隔开的操作者眼罩；以及
抬头显示系统，其被配置成当从所述操作者眼罩观看时，仅在所述挡风玻璃处产生可见的主图像而不产生从所述主图像偏移的重影图像，所述抬头显示系统包括：
壳体；
液晶显示器，其布置在所述壳体内并且被配置成发射第一光线；
反射器层叠件，其被布置在所述壳体内的所述液晶显示器附近，其中所述反射器层叠件被配置成透射所述第一光线，并且包括：
延迟板；以及
布置在所述延迟板上并面对所述液晶显示器的光学膜；
布置在所述壳体上的辐射散热器；以及
转向后视镜，其与所述反射器层叠件间隔开，并被配置成将第一太阳光线引导到所述反射器层叠件，使得所述第一太阳光线作为第二太阳光线反射出所述反射器层叠件到所述辐射散热器。
8.根据权利要求7所述的装置，其中所述光学膜邻接所述液晶显示器，使得所述液晶显示器和所述反射器层叠件不限定其间的气隙。
9.根据权利要求7所述的装置，其中所述反射器层叠件与所述液晶显示器间隔开以限定其间的气隙。
10.根据权利要求9所述的装置，其中所述抬头显示系统进一步包括布置在所述气隙内的压制材料。
CN201810127473.6A 2017-02-23 2018-02-08 太阳能负荷管理抬头显示系统和装置 Active CN108508602B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/440108 2017-02-23
US15/440,108 US10114217B2 (en) 2017-02-23 2017-02-23 Solar load managing head-up display system and device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108508602A true CN108508602A (zh) 2018-09-07
CN108508602B CN108508602B (zh) 2021-05-07

Family

ID=63046138

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810127473.6A Active CN108508602B (zh) 2017-02-23 2018-02-08 太阳能负荷管理抬头显示系统和装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10114217B2 (zh)
CN (1) CN108508602B (zh)
DE (1) DE102018103476B4 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109597208A (zh) * 2019-01-31 2019-04-09 延锋伟世通电子科技（上海）有限公司 一种车载抬头显示器消除杂散光结构
CN114994977A (zh) * 2021-03-02 2022-09-02 通用汽车环球科技运作有限责任公司 显示屏和挡光屏

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11119321B2 (en) * 2018-09-10 2021-09-14 Apple Inc. Electronic device with a display attached to a lens element
US10712558B2 (en) 2018-12-17 2020-07-14 Denso International America, Inc. Head-up display device
US11385460B2 (en) 2019-03-25 2022-07-12 GM Global Technology Operations LLC Absorptive film for stray light management
JP7483355B2 (ja) * 2019-11-27 2024-05-15 京セラ株式会社 ヘッドアップディスプレイ、ヘッドアップディスプレイシステム及び移動体

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004347633A (ja) * 2003-05-20 2004-12-09 Nippon Seiki Co Ltd ヘッドアップディスプレイ装置
JP2010079169A (ja) * 2008-09-29 2010-04-08 Nippon Seiki Co Ltd ヘッドアップディスプレイ装置
CN103207453A (zh) * 2012-01-12 2013-07-17 宏达国际电子股份有限公司 抬头显示器、车辆及抬头显示器的控制方法
CN103270436A (zh) * 2010-12-23 2013-08-28 大陆汽车有限责任公司 用于机动车的平视显示器
CN106444022A (zh) * 2015-08-07 2017-02-22 通用汽车环球科技运作有限责任公司 平视显示系统和装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6359737B1 (en) * 2000-07-28 2002-03-19 Generals Motors Corporation Combined head-up display
JP5923441B2 (ja) * 2012-12-21 2016-05-24 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置及びヘッドアップディスプレイ
FR3029648B1 (fr) * 2014-12-05 2018-02-02 Valeo Comfort And Driving Assistance Afficheur tete-haute a fenetre de vue ajustable
JP6372346B2 (ja) 2014-12-24 2018-08-15 日本精機株式会社 ヘッドアップディスプレイ

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004347633A (ja) * 2003-05-20 2004-12-09 Nippon Seiki Co Ltd ヘッドアップディスプレイ装置
JP2010079169A (ja) * 2008-09-29 2010-04-08 Nippon Seiki Co Ltd ヘッドアップディスプレイ装置
CN103270436A (zh) * 2010-12-23 2013-08-28 大陆汽车有限责任公司 用于机动车的平视显示器
CN103207453A (zh) * 2012-01-12 2013-07-17 宏达国际电子股份有限公司 抬头显示器、车辆及抬头显示器的控制方法
CN106444022A (zh) * 2015-08-07 2017-02-22 通用汽车环球科技运作有限责任公司 平视显示系统和装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109597208A (zh) * 2019-01-31 2019-04-09 延锋伟世通电子科技（上海）有限公司 一种车载抬头显示器消除杂散光结构
CN114994977A (zh) * 2021-03-02 2022-09-02 通用汽车环球科技运作有限责任公司 显示屏和挡光屏

Also Published As

Publication number Publication date
DE102018103476A1 (de) 2018-08-23
DE102018103476B4 (de) 2022-02-24
CN108508602B (zh) 2021-05-07
US20180239133A1 (en) 2018-08-23
US10114217B2 (en) 2018-10-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108508602A (zh) 太阳能负荷管理抬头显示系统和装置
US11513358B2 (en) Head-mounted augmented reality display
JP4628360B2 (ja) 基板導光の光学素子
EP3458898B1 (en) Head-mounted imaging device
US8848289B2 (en) Near-to-eye display with diffractive lens
US7839574B2 (en) Head-up display optical film, head-up display, and vehicle
US9013793B2 (en) Lightweight eyepiece for head mounted display
US9335549B2 (en) Imaging lightguide with holographic boundaries
EP3290991B1 (en) Method and apparatus for a near-to-eye display
JP6432540B2 (ja) ヘッドアップディスプレイ装置
KR20180027590A (ko) 헤드업 디스플레이 시스템
CN106444022B (zh) 平视显示系统和装置
JP6563711B2 (ja) ヘッドアップディスプレイ装置
WO2014107272A1 (en) Optical combiner for near-eye display
KR102436559B1 (ko) 표시 모듈 및 접안 렌즈를 포함하는 디스플레이 장치
US20200041790A1 (en) Catadioptric freeform head mounted display
US9389422B1 (en) Eyepiece for head wearable display using partial and total internal reflections
CN110770635A (zh) 平视显示装置
JP2016126134A (ja) 表示装置およびウェアラブルデバイス
CN213092015U (zh) 图像源、抬头显示器以及交通设备
WO2020246546A1 (ja) ヘッドアップディスプレイ
US20220326526A1 (en) Image display apparatus, head-mounted display, image display system, and patterned polarizer
WO2019102775A1 (ja) ヘッドアップディスプレイ装置
US20240184110A1 (en) Head up display
CN220752336U (zh) 一种滤光膜、放大反射元件、抬头显示器及交通工具

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant