CN109690370A - 图像生成装置和平视显示器 - Google Patents

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Abstract

一种图像生成装置(3)包括液晶屏(8)和光源(5)。液晶屏(8)包括介于输入偏振器和输出偏振器之间的液晶矩阵。图像生成装置(3)包括位于光路上的第一附加偏振器(16)，在所述液晶屏(8)的上游，和位于光路上的第二附加偏振器(18)，在所述液晶屏(8)的下游。本发明还涉及一种平视显示器(1)，其包括这种类型的装置(3)。

Description

图像生成装置和平视显示器
技术领域
本发明涉及显示系统，特别是用于车辆。
更具体地说，涉及图像生成装置和平视显示器。
本发明特别有利地适用于希望获得特别明亮的图像而不会在装置内引起过度加热的情况。
背景技术
使用包括液晶显示器和与液晶显示器光学相关的光源的图像生成装置，以照亮所述显示器，特别是在车辆平视显示器中。
这种液晶显示器通常包括介于入射偏振器和出射偏振器之间的液晶矩阵阵列。
为了使光线仅在通过激活液晶矩阵阵列的元件所选择的区域中通过，适于选择性地透射具有给定入射偏振的光的分量的第一吸收偏振器用作入射偏振器，且适于选择性地透射具有给定出射偏振(通常与入射偏振正交)的光的分量的第二吸收偏振器用作出射偏振器。
然而，这种吸收偏振器的使用导致装置的加热，无论是在入射偏振器中(由于光源发射的一些光的吸收)还是在出射偏振器中(由于从装置外部接收的光线的吸收，例如当太阳辐射入射到系统上时)。
发明内容
在本上下文中，本发明提出了一种图像生成装置，包括液晶显示器和光源，所述光源与液晶显示器光学相关，以照亮所述显示器，液晶显示器包括介于入射偏振器和出射偏振器之间的液晶矩阵阵列，入射偏振器是适于选择性地透射具有给定入射偏振的光的分量的第一吸收偏振器，出射偏振器是适于选择性地透射具有给定出射偏振的光的分量的第二吸收偏振器，所述图像生成装置包括位于光路上的第一附加偏振器，在所述液晶显示器上游，以及位于光路上的第二附加偏振器，在所述液晶显示器的下游，第一附加偏振器是适于反射具有与所述入射偏振正交的偏振的光的分量的第一反射偏振器，并且第二附加偏振器是适于反射具有与所述出射偏振正交的偏振的光的分量的第二反射偏振器。
因此，在液晶显示器的每一侧上，一些光在到达显示器的吸收偏振器之前被附加偏振器反射，这限制了图像生成装置经由显示器的加热。
根据其他可设想的可选(因此非限制性)特征：
-图像生成装置包括介于光源和液晶显示器之间的中间光学部件，比如漫射器；
-第一附加偏振器放置在液晶显示器和中间光学部件之间(例如在液晶显示器和上述漫射器之间)；
-图像生成装置包括在光源和中间光学部件之间延伸的反射器；
-第一附加偏振器放置在中间光学部件上(第一附加偏振器可能例如可选地通过层压过程沉积在中间光学部件上)；
-第一个附加偏振器放置在液晶显示器上；
-第一附加偏振器沉积在入射偏振器上(例如通过层压过程)。
本发明还提出了一种平视显示器，其包括如上所述的图像生成装置，以及适于在部分透明板的方向上传输由图像生成装置生成的图像的图像投影装置。
在下面描述的实施例中，投影装置包括镜子。然后可以规定支架承载液晶显示器和镜子。
实际上，第二附加偏振器可以安装在支架中，例如安装在形成于支架中的窗口中，用于使液晶显示器透射的光通过。
这种支架可以具有用于使由镜子反射的光在部分透明板的方向上通过的孔。
然后，第二附加偏振器可以位于所述孔中。然后，第二附加偏振器可以封闭该孔或者沉积在封闭该孔的透明隔板上。
附图说明
通过非限制性示例给出的以下参考附图给出的描述将允许清楚地理解本发明包括什么以及可以如何执行本发明。
在附图中：
-图1示出了平视显示器的主要元件；
-图2示出了在图1的平视显示器中使用的图像生成装置的元件；
-图3示出了可替代实施例；以及
-图4示出了可以为图2的元件设想的一个变型实施例。
具体实施方式
图1示意性地示出了平视显示器1的主要元件，车辆例如机动车辆旨在配备有该平视显示器1。
这样的显示器1适于在车辆驾驶员的视野中创建虚拟图像I，使得驾驶员可以看到该虚拟图像I及其包含的任何信息而不必转移他/她的视线。
为此，显示器1包括放置在驾驶员视野中的部分透明板2、适于生成图像的图像生成装置3以及适于在所述部分透明板2的方向上传输由图像生成装置3生成的图像的图像投影装置4。
更确切地，部分透明板2在这里是组合器2，即专用于平视显示器1的部分透明板。
这种组合器2在此处放置在车辆的挡风玻璃9和驾驶员的眼睛之间。
作为变型，部分透明板可以是车辆的挡风玻璃。换句话说，在该变型中，车辆的挡风玻璃执行用于平视显示器的半透明板的功能。
图像投影装置包括折叠镜4，其布置成在部分透明板2的方向上反射由图像生成装置3生成的图像。这里，所述折叠镜是平面镜。
作为变型，图像投影装置可以包括多个镜子和/或其他光学元件，例如透镜。
图像生成装置3本身包括至少一个光源5、一个反射器6、一个漫射器7，其接收由光源5发射的光(可选地在从反射器5反射之后)，以及接收由漫射器7透射的光的显示器8。
光源5包括至少一个发光二极管(或LED)，并且通常包括多个这样的发光二极管。
反射器6在光源5和漫射器7之间延伸，并且至少部分地环绕光源5的主发射轴。
漫射器7将由光源5和反射器6组成的组件产生的光通量成角度地扩展。在实践中，这种漫射器7可以例如通过具有光滑面(例如朝向显示器8)和粒度相对的面(这里朝向光源5)的膜产生，这导致光的散射。
显示器8是液晶显示器(或LCD)，这里是薄膜晶体管(或TFT)液晶显示器。
如图2中示意性所示，这样的显示器8包括入射偏振器10、液晶矩阵阵列12和出射偏振器14(液晶矩阵阵列12介于入射偏振器10和出射偏振器14之间)。
入射偏振器10是吸收偏振器，其适于选择性地透射具有给定入射偏振(例如p偏振)的光的分量；出射偏振器14本身是吸收偏振器，其适于选择性地透射具有给定出射偏振(例如s偏振)的光的分量，该偏振通常与入射偏振正交(即垂直)。
因此，如果没有激活液晶矩阵阵列12的元件，则入射偏振器10和出射偏振器14之间的光束将具有上述入射偏振，因此没有光将作为输出从出射偏振器14发射。
通过适当地激活液晶矩阵阵列12的某些元件，改变光束的相应部分的偏振，使得光作为输出从出射偏振器14在对应于光束的这些部分的区域中发射。
图像生成装置3还包括位于光路上的第一附加偏振器16，在所述液晶显示器8的上游。
第一附加偏振器16是适于反射具有与上述入射偏振正交的偏振的光的分量的反射偏振器。
在图1和2的实施例中，第一附加偏振器16由漫射器7承载，这里在漫射器7的朝向显示器8的那个面上。第一附加偏振器16例如被层压到漫射器7上。作为变型，第一附加偏振器16可以放置在漫射器7上。
在图中，由漫射器7和第一附加偏振器16构成的组件位于距显示器8的(小)距离处(为了清楚地表示)。然而，由漫射器7和第一附加偏振器16构成的该组件实际上可以放置成与显示器8接触(第一附加偏振器16在当前情况下与显示器8接触)。
因此，第一附加偏振器16允许具有与入射偏振正交的偏振的光的分量朝向漫射器7然后反射器6反射，这使得可以防止这些分量被入射偏振器10吸收并且然后引起显示器8的加热。
相反，第一附加偏振器16透射具有上述入射偏振的光的分量，该分量对于照亮显示器8是有用的。
此外，由第一附加偏振器16朝向反射器6反射的分量在它们穿过漫射器7时(至少部分地)经历它们偏振的改变，使得它们最终可以透过第一附加偏振器16并且因此参与显示器8的照亮。
图像生成装置3还包括位于光路上的第二附加偏振器18，在所述液晶显示器8的下游。
第二附加偏振器18这里放置在显示器8和折叠镜4之间。作为变型，如图3所示并在下面说明，第二附加偏振器(图3中的附图标记18')可位于折叠镜4和部分透明板2之间。
第二附加偏振器18是反射偏振器，其适于反射具有与上述出射偏振正交的偏振的光的分量。
因此，从平视显示器1外部接收的光辐射(通常因此是太阳辐射)和由折叠镜4向图像生成装置3反射的光辐射将被第二附加偏振器18部分地反射，这由于这种外部光辐射而限制了显示器8的任何加热。
相反，第二附加偏振器18透射具有上述出射偏振的光的分量，因此作为输出从显示器发射的光(由于使用出射偏振器14而具有该出射偏振)由第二附加偏振器18整体透射。
如图1中可见，图像生成装置3这里容纳在支架20中。
更确切地，支架20带有印刷电路板22(光源5安装在其上)，该组件包括漫射器7和第一附加偏振器16、显示器8和折叠镜4。
在这里描述的示例中，支架20还承载第二附加偏振器18。此外，可以规定第二附加偏振器18安装在支架20中，以便封闭用于通过光的窗口，其设置在位于显示器8下游的支架20中(在光的行进方向上)，如在图1中可见。因此，显示器8容纳在由印刷电路板22、支架20和第二附加偏振器18形成的封闭外壳中。
在支架20中产生孔24，以允许折叠镜4反射的光在部分透明板2的方向上通过。
在图3所示的一个替代实施例中，前述孔由半透明隔板26(其例如由聚碳酸酯制成)封闭。在上述变型中，其中第二附加偏振器18'位于折叠镜4和部分透明板2之间，第二附加偏振器18'可以位于该半透明隔板26上。第二附加偏振器18'可以例如沉积在半透明隔板26的内表面(即朝向折叠镜4的面)上，以保护所述偏振器免受外部侵害。
作为变型，第二附加偏振器18'本身可以封闭支架20中的孔(然后可能省略半透明隔板)。
根据又一变型，可以在显示器8的出射面上(即朝向折叠镜4的面)且更确切地说在出射偏振器14上沉积第二附加偏振器(例如使用层压过程，可选地插入透明粘合剂)。
图4示出了可以为图2的元件设想的变型实施例。
图4中未示出的图像生成装置的元件与图1中所示的元件相同，因此不再描述。
在图4的变型中，图像生成装置这里再次包括漫射器57和显示器58。
与图2的情况一样，显示器58包括入射偏振器60、液晶矩阵阵列62和出射偏振器64。
对于图2的实施例，入射偏振器60是适于选择性地透射具有给定入射偏振的光的分量的吸收偏振器，而出射偏振器64是适于选择性地透射具有给定出射偏振的光的分量的吸收偏振器，出射偏振通常与入射偏振正交(即垂直)。
图像生成装置包括第一附加偏振器66，其在此由显示器58承载，更确切地说由显示器8的入射面(即面向漫射器7定位的面)承载。
第一附加偏振器66是适于反射具有与上述入射偏振正交的偏振的光的分量并且适于透射具有该入射偏振的光的分量的反射偏振器。
第一附加偏振器66例如层压在显示器58的入射偏振器16上(即通过层压过程沉积，允许沉积而不产生气泡)，任选地插入透明粘合剂。
如已经暗示的那样，图像生成装置在此还包括与上面参照图1和2描述的第二附加偏振器18相同类型的第二附加偏振器(未示出)。
在前面的示例中，第一附加偏振器16、66由漫射器7或显示器58承载。作为变型，可以规定第一附加偏振器16、66位于漫射器和液晶显示器之间，距漫射器一定距离且距液晶显示器一定距离。

Claims (12)

1.一种图像生成装置(3)，包括液晶显示器(8；58)和光源(5)，所述光源(5)与液晶显示器(8；58)光学相关，以照亮所述显示器(8；58)，液晶显示器(8；58)包括介于入射偏振器(10；60)和出射偏振器(14；64)之间的液晶矩阵阵列(12；62)，
所述入射偏振器(10；60)是适于选择性地透射具有给定入射偏振的光的分量的第一吸收偏振器，所述出射偏振器(14；64)是适于选择性地透射具有给定出射偏振的光的分量的第二吸收偏振器，
所述图像生成装置(3)的特征在于，它包括位于光路上的第一附加偏振器(16；66)，在所述液晶显示器(8；58)的上游，以及位于光路上的第二附加偏振器(18；18')，在所述液晶显示器(8；58)的下游，
所述第一附加偏振器(16；66)是适于反射具有与所述入射偏振正交的偏振的光的分量的第一反射偏振器，并且
所述第二附加偏振器(18；18')是适于反射具有与所述出射偏振正交的偏振的光的分量的第二反射偏振器。
2.如权利要求1所述的装置，包括介于所述光源(5)和液晶显示器(8；58)之间的中间光学部件(7)。
3.如权利要求2所述的装置，其中，所述中间光学部件是漫射器(7)。
4.如权利要求2或3所述的装置，其中，所述第一附加偏振器(16；66)放置在所述液晶显示器(8；58)和中间光学部件(7；57)之间。
5.如权利要求2至4中任一项所述的装置，包括在所述光源(5)和中间光学部件(7；57)之间延伸的反射器(6)。
6.如权利要求2至5中任一项所述的装置，其中，所述第一附加偏振器(16)放置在中间光学部件(7)上。
7.如权利要求1至5中任一项所述的装置，其中，所述第一附加偏振器(66)放置在液晶显示器(58)上。
8.如权利要求7所述的装置，其中，所述第一附加偏振器(66)沉积在入射偏振器(60)上。
9.一种平视显示器(1)，包括如权利要求1至8中任一项所述的图像生成装置(3)，以及适于在部分透明板(2)的方向上传输由图像生成装置(3)生成的图像的图像投影装置(4)。
10.如权利要求9所述的平视显示器，其中，所述投影装置包括镜子(4)，并且其中，支架(20)承载所述液晶显示器(5；58)和镜子(4)。
11.如权利要求10所述的平视显示器，其中，所述第二附加偏振器(18)安装在支架(20)中。
12.如权利要求10或11所述的平视显示器，其中，所述支架(20)具有用于使由镜子(4)反射的光在部分透明板(2)的方向上通过的孔，并且其中，所述第二附加偏振器(18')位于所述孔中。
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