CN113448102B - 平视显示器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种平视显示器，包括：显示模组；光学反射系统，包括光学元件和曲面镜，光学元件包括入射面、出射面和至少两个反射面，入射面与显示模组的出光面固定连接，显示模组发射的光线通过入射面进入光学元件，分别经过至少两个反射面反射后从出射面出射至曲面镜，并经由曲面镜反射至投影预设面，以通过投影预设面呈现视觉可识别的图像。由于该光学元件可以折叠光路，在保证可识别图像的成像品质的同时，可以大幅降低平视显示器的体积，提高系统的稳定性。将该平视显示器应用于交通工具中，投影预设面为驾驶员前方的挡风玻璃，可以减轻驾驶员的视觉疲劳，有利于提高驾驶的安全性。

Description

平视显示器

技术领域

本申请涉及显示技术领域，特别是涉及一种平视显示器。

背景技术

平视显示器(Head Up Display，HUD)，用于将交通工具的交通环境信息投影在驾驶员前方的挡风玻璃上，驾驶员不必低头即可看到驾驶相关信息，避免分散对前方道路的注意力，也不必在观察远方道路与附近仪表盘之间切换视线，可以减轻驾驶员的视觉疲劳，提高驾驶的安全性。初期主要应用于飞机中，近年来也开始逐渐应用于车辆中。

发明内容

本申请的目的是提供一种平视显示器，该平视显示器在保证可识别图像的成像品质的同时，可以大幅降低平视显示器的体积，提高系统稳定性。

为此，本申请实施例提供一种平视显示器，包括：显示模组；光学反射系统，包括光学元件和曲面镜，光学元件包括入射面、出射面和至少两个反射面，入射面与显示模组的出光面固定连接，显示模组发射的光线通过入射面进入光学元件，分别经过至少两个反射面反射后从出射面出射至曲面镜，并经由曲面镜反射至预设面，以通过预设面呈现视觉可识别的图像。

本申请实施例提供的一种平视显示器，通过在显示模组与投影预设面之间设置包括光学元件和曲面镜的光学反射系统，使得显示模组发射的光线通过光学元件的入射面进入光学元件后，经过至少两次反射后从出射面出射至曲面镜，并经由曲面镜反射至例如挡风玻璃的投影预设面上，以通过挡风玻璃呈现视觉可识别的图像。由于光线可以在该光学元件内形成折叠光路，在保证可识别图像的成像品质的同时，可以大幅降低平视显示器的体积。另外，显示模组的出光面与光学元件的入射面固定连接，相当于一体结构，入射光线的出光方向固定，可以提高平视显示器系统的稳定性。将该平视显示器应用于交通工具中，可以减轻驾驶员的视觉疲劳，有利于提高驾驶的安全性。

附图说明

下面将参考附图来描述本申请示例性实施例的特征、优点和技术效果。在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

图1示出相关技术中的一种平视显示器的应用场景示意图；

图2示出根据本申请一实施例的平视显示器的结构示意图；

图3示出图2所示的平视显示器中的光学元件的结构示意图；

图4示出图3所示的光学元件的一种示例性结构示意图；

图5示出图3所示的光学元件的另一种示例性结构示意图；

图6示出图3所示的光学元件的另一种示例性结构示意图；

图7示出图2所示的平视显示器中的光学元件的一种示例性结构示意图；

图8示出图2所示的平视显示器中的光学元件的另一种示例性结构示意图；

图9示出图2所示的平视显示器中的光学元件的另一种示例性结构示意图；

图10示出图2所示的平视显示器中的光学元件的另一种示例性结构示意图；

图11示出图2所示的平视显示器中的显示模组的结构示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本申请的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本申请可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本申请的示例来提供对本申请的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本申请造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了部分结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。

需要说明的是，在本文中，诸如第三和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

应当理解，在描述部件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将部件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。

图1示出相关技术中的一种平视显示器的应用场景示意图。

如图1所示，平视显示器HUD一般设置于驾驶室的仪表板内侧、挡风玻璃W的下方。HUD通常包括显示模组D和反射镜M，显示模组D可以集成交通相关的环境信息，显示模组D发射的光线经反射镜M反射后投射至挡风玻璃W的可视区域A，驾驶员或者乘客可以从可视区域A观察到显示模组D的显示图像。由于显示模组D发射的光线直接经反射镜M反射成像，反射镜M与挡风玻璃W之间的像距小，导致显示图像偏小。如果想要放大的显示图像，则必须拉长反射镜M与挡风玻璃W之间的物距，以减小显示模组D与反射镜M之间的物距，同时还要保证输出全部的显示图像，导致HUD的体积增大。

为了减小HUD的体积，可以将显示模组D移动至靠近驾驶员或者乘客的一侧，并在显示模组D与反射镜M之间增加平面镜P，显示模组D发射的光线先经平面镜P反射至反射镜M，再经反射镜M反射后投射至挡风玻璃W的可视区域A。虽然略微减小了物距，HUD体积增加的幅度略有下降，成像效果改进程度有限，且元件数量增大，加剧了系统的不稳定性。

针对上述技术问题，本申请实施例提供了一种平视显示器，其可以在保证可识别图像的成像品质的同时，可以大幅降低平视显示器的体积和系统稳定性。

图2示出根据本申请一实施例的平视显示器的结构示意图，图3示出图2所示的平视显示器中的光学元件的结构示意图。

如图2和图3所示，本申请实施例提供的一种平视显示器HUD，包括显示模组1和光学反射系统。

光学反射系统包括光学元件21和曲面镜22，光学元件21包括入射面211、出射面212和至少两个反射面213，入射面211与显示模组1的出光面11固定连接，显示模组1发射的光线通过入射面211进入光学元件21，分别经过至少两个反射面213反射后从出射面212出射至曲面镜22，并经由曲面镜22反射至投影预设面F，以通过投影预设面F呈现视觉可识别的图像。

本实施例中，显示模组1发射的光线通过光学元件21多次反射后出射至曲面镜22，经由投影预设面F反射后，在投影预设面F背离驾驶员或者乘客的一侧形成正立的虚像，驾驶员或者乘客通过投影预设面F可以看到该虚像，该虚像即为显示模组1显示的图像。

当HUD用于车辆中时，该投影预设面F可以为挡风玻璃。可选地，曲面镜22为具有自由曲面的凹面镜(concave mirror)，其成像原理为反射成像。根据凹面镜的成像原理，当物距小于焦距时成正立、放大的虚像，且物距越接近焦距，虚像越大。为了提高成像品质，可以调整显示模组1与曲面镜22之间的光路距离，使其小于曲面镜22的焦距，从而可以在挡风玻璃上呈现正立、放大的虚像，便于驾驶员或者乘客肉眼可识别。

本申请中，如图2所示，显示模组1发射的光线经光学元件21的入射面211进入光学元件21后，可以在光学元件21内进行至少两次的反射，即在光学元件21内形成了折叠光路，再从光学元件21的出射面212射出至曲面镜22，从而拉长了显示模组1与曲面镜22之间的光路距离，提高了在挡风玻璃上呈现的视觉可识别的图像的放大倍数。同时，由于增加的光路距离仅在光学元件21内部因至少两次的反射路径形成，占用空间较小，在保证可识别图像的成像品质的同时，可以大幅降低HUD的体积。另外，显示模组1的出光面与光学元件21的入射面211固定连接，相当于一体结构，入射光线出光方向固定，有利于提高HUD系统的稳定性。

本申请实施例提供的一种平视显示器，通过在显示模组1与投影预设面F之间设置包括光学元件21和曲面镜22的光学反射系统，使得显示模组1发射的光线通过光学元件21的入射面211进入光学元件21后，经过至少两次反射后从出射面212出射至曲面镜22，并经由曲面镜22反射至例如挡风玻璃的投影预设面F上，以通过挡风玻璃呈现视觉可识别的图像。由于光线可以在该光学元件21内形成折叠光路，在保证可识别图像的成像品质的同时，可以大幅降低HUD的体积。另外，显示模组1的出光面与光学元件2的入射面21固定连接，相当于一体结构，入射光线的出光方向固定，可以提高HUD系统的稳定性。将HUD应用于交通工具中，可以减轻驾驶员的视觉疲劳，有利于提高驾驶的安全性。

下面结合附图进一步详细描述本申请实施例提供的平视显示器的具体结构。

图3示出图2所示的平视显示器中的光学元件的结构示意图。

在一些实施例中，光学元件21的至少两个反射面213中，用于接收并反射来自入射面211的光线的一个反射面213在入射面211上的正投影覆盖入射面211，用于将接收到的光线反射到出射面212的一个反射面213在出射面212上的正投影与出射面212至少部分交叠。

如图3所示，光学元件21包括多个面，从显示模组1的出光面11发射的入射光线λ1由入射面211进入光学元件21并到达第一个反射面213，反射光线λ2到达第二个反射面213，在有些示例中，再次反射后的反射光线λ3可以继续到达下一个反射面213继续反射，最终从出射面212出射至曲面镜22。

为了使投影预设面F一侧呈现的显示画面保持完整，显示模组1的出光面11发射的光线需要经过入射面211全部进入光学元件21内，并且所有反射光线需要从出射面212全部出射至曲面镜22。同时，光学元件21的体积应尽可能得小，一方面避免浪费，另一方面需要减小HUD的占用空间。故第一个反射面213在入射面211上的正投影覆盖入射面211，以确保所有入射光线进入光学元件21内。最后一个反射面213在出射面212上的正投影与出射面212至少部分交叠。

可选地，最后一个反射面213在出射面212上的正投影完全覆盖出射面212，如此，在保持显示模组1默认的显示比例大小不变的情况下，将显示画面完全呈现出射至曲面镜22，并保证投影预设面F一侧显示画面的完整性。可选地，最后一个反射面213在出射面212上的正投影覆盖部分出射面212，如此，通过调整显示模组1的显示比例大小，也可以将显示画面完全出射至曲面镜22，并保证投影预设面F一侧显示画面的完整性。

进一步地，入射面211的面积大于或者等于显示模组1的出光面11的面积。这样，可以确保显示模组1的显示画面全部通过入射面211进入光学元件21。

在一些实施例中，光学元件21的至少两个反射面213为平面，其入射面211的面积小于或者等于出射面212的面积。这样，即使最后一个反射面213在出射面212上的正投影与出射面212仅部分交叠，也可以通过调整显示模组1的显示比例大小保证投影预设面F一侧显示画面的完整性。

在一些实施例中，光学元件21为棱镜，入射面211、出射面212和至少两个反射面213位于棱镜的侧面，且入射面211与出射面212之间呈预定夹角设置。棱镜的材料可以为树脂、光学玻璃、石英玻璃等。

在一些实施例中，光学元件21为轴对称棱镜，在垂直于侧面的主截面内，光学元件21的对称轴经过入射面211与出射面212的交线。如此可以确保经第一个反射面213反射后的光线全部被第二个反射面213反射，第二个反射面213反射的光线继续全部被下一个反射面全部反射，最终从入射面211进入的光线全部从出射面212出射，进一步确保投影预设面F一侧显示画面的完整性。

图4至图6分别示出图3所示的光学元件的几种示例性结构示意图。

在一个示例中，如图4所示，光学元件21为斯密特棱镜(Schmidt prism)，其在垂直于侧面的主截面内的形状为等腰三角形。根据图4中的箭头指示方向可知，AB边代表入射面211，AC边代表出射面212，BC边代表其中一个反射面213，同时AB边和AC边也分别可以作为反射面213。入射光线λ1通过入射面211进入光学元件21内后，在AC边代表的第一个反射面发生全反射，全反射后的光线λ2到达BC边代表的第二反射面并再次发生全反射，再次全反射的光线λ3到达AB边代表的第三反射面后，第三次发生全反射，最终第三次全反射的光线λ4从出射面212射出。

也就是说，显示模组1发射的光线在斯密特棱镜内发生三次全反射后出射至曲面镜22，使得斯密特棱镜具有可折叠的光路，光路较长的同时光学元件21更加紧凑。其中，入射面211与出射面212之间的夹角α＝45°，第一反射面与第二反射面之间的夹角β以及第二反射面与第三反射面之间的夹角β＝67.5°。

另外，斯密特棱镜的光轴长度为2.414D，其中，D为入射光束口径大小。棱镜常数K＝2.414，与单个平面镜相比，HUD系统的光程扩大了2.414倍，因此HUD系统体积可以做得更小。

在一个示例中，如图5所示，光学元件21为五角棱镜，其在垂直于侧面的主截面内的形状为轴对称五边形。其中，AB边代表入射面211，AC边代表出射面212，CD边代表第一个反射面213，BE边代表第二个反射面213，两个反射面213位于对称轴S的两侧，反射光线不会到达DE边代表的侧面。根据图5中的箭头指示方向可知，该五角棱镜具有两个反射面213，从显示模组1发射的光线在光学元件21内反射两次后出射至曲面镜22。

也就是说，显示模组1发射的光线在五角棱镜内发生两次全反射后出射至曲面镜22，使得五角棱镜具有可折叠的光路，光路较长的同时光学元件21更加紧凑。其中，入射面211与出射面212之间的夹角为直角，第一个反射面213与出射面212之间的夹角θ以及第二个反射面213与入射面211之间的夹角θ＝112.5°。

另外，五角棱镜的光轴长度为3.414D，其中，D为入射光束口径大小。棱镜常数K＝3.414，与单个平面镜相比，HUD系统的光程扩大了3.414倍，因此HUD系统体积可以做得更小。另外，五角棱镜不受安装误差的影响，应用范围更广。

当然，光学元件21还可以为六角棱镜、八角棱镜或者更多角棱镜，只要显示模组1发射的光线在光学元件21内发生两次全反射后出射至曲面镜22即可。

在一个示例中，如图6所示，光学元件21为半五角棱镜，其在垂直于侧面的主截面内的形状为非轴对称五边形。其中，AB边代表入射面211，AC边代表出射面212，BD边代表第一个反射面213，AC边同时还可以作为第二个反射面213，反射光线不会到达CD边代表的侧面。根据图6中的箭头指示方向可知，从显示模组1发射的光线在该半五角棱镜内反射两次后出射至曲面镜22。

也就是说，显示模组1发射的光线在半五角棱镜内发生两次全反射后出射至曲面镜22，使得五角棱镜具有可折叠的光路，光路较长的同时光学元件21更加紧凑。其中，入射面211与出射面212之间的夹角α＝45°，两个反射面213之间的夹角β2＝22.5°，入射面211与邻近的反射面之间的夹角β1＝112.5°。

半五角棱镜的光轴长度为1.707D，其中，D为入射光束口径大小。棱镜常数K＝1.707，与单个平面镜相比，HUD系统的光程扩大了1.707倍，因此HUD系统体积可以做得更小。

可以理解的是，考虑到制造误差，上述各个棱镜的各夹角会有允许的制造偏差。例如，五角棱镜的入射面211与出射面212之间的夹角为90°±2°，入射面211与第二反射面213之间的夹角以及出射面212与第一反射面213之间的夹角为112.5°±2°。例如，斯密特棱镜的入射面211与出射面212之间的夹角为45°±1°，允许的制造偏差根据产品的实际需求而定，不再赘述。

图7至图10示出图2所示的平视显示器中的光学元件的另一种示例性结构示意图。

在一些实施例中，光学元件21的至少两个反射面213为弧形曲面。与至少两个反射面213为平面的技术方案相比，弧形曲面可以提高显示画面的品质。在一个示例中，光学元件21的至少两个反射面213为弧形凹面，入射面211的面积小于或者等于出射面212的面积。以图7所示的光学元件21具有两个反射面213为例，光学元件21在垂直于侧面的主截面内的形状为曲面五边形。其中，AB边代表入射面211，AC边代表出射面212，CD边代表第一个反射面213，BE边代表第二个反射面213，两个反射面213均为弧形凹面。由于从入射面211进入的光线到达弧形凹面的发射面213上时具有发散的效果，为了确保投影预设面F一侧显示画面的完整性，在保持显示模组1默认的显示比例大小不变的情况下，第二个反射面213的面积大于或者等于第一个反射面213的面积。

另外，至少两个反射面213均为弧形凹面，可以校正或者消除投影预设面F一侧的虚像的光学畸变，提高显示画面的品质。

在另一个示例中，光学元件21的至少两个反射面213为弧形凸面，入射面211的面积大于或者等于出射面212的面积。以图8所示的光学元件21具有两个反射面213为例，其与图7所示的光学元件21的结构类似，不同之处在于，CD边代表的第一个反射面213和BE边代表第二个反射面213均为弧形凸面。由于从入射面211进入的光线到达弧形凹面的发射面213上时具有汇聚的效果，为了确保投影预设面F一侧显示画面的完整性，在保持显示模组1默认的显示比例大小不变的情况下，第二个反射面213的面积小于或者等于第一个反射面213的面积。

另外，至少两个反射面213均为弧形凸面，可以提高投影预设面F一侧的虚像的放大倍数，在不增加HUD整体体积的前提下提高显示画面的品质。

在另一个示例中，光学元件21的至少两个反射面213中，其中一些为弧形凹面，另一些为弧形凸面。以图9所示的光学元件21具有两个反射面213为例，光学元件21在垂直于侧面的主截面内的形状为曲面五边形。其中，AB边代表入射面211，AC边代表出射面212，CD边代表第一个反射面213，其形状为弧形凹面，BE边代表第二个反射面213，其形状为弧形凸面。由于从入射面211进入的光线到达第一个发射面213的弧形凹面上时具有汇聚的效果，到达第二个发射面213的弧形凸面上时具有发散的效果，为了确保反射光线的全面性，在保持显示模组1默认的显示比例大小不变的情况下，第一个反射面213的面积小于或等于第二个反射面213的面积，入射面211的面积小于或等于第一个反射面213的面积，且出射面212的面积小于或等于第二个反射面213的面积。

另外，至少两个反射面213中，一些反射面213为弧形凹面，另一些反射面213为弧形凸面，通过调整各反射面的参数，可以既能提高投影预设面F一侧的虚像的放大倍数，同时也能校正或者消除光学畸变，提高显示画面的品质。

在另一个示例中，如图10所示，其与图9所示的光学元件21的结构类似，不同之处在于，CD边代表的第一个反射面213的形状为弧形凸面，BE边代表的第二个反射面213的形状为弧形凹面。由于从入射面211进入的光线到达第一个发射面213的弧形凸面上时具有发散的效果，到达第二个发射面213的弧形凹面上时具有汇聚的效果，为了确保反射光线的全面性，在保持显示模组1默认的显示比例大小不变的情况下，入射面211的面积小于或等于第一个反射面213的面积，第二个反射面213的面积小于或者等于第一个反射面213的面积，出射面212的面积小于或等于第二个反射面213的面积。

另外，至少两个反射面213中，一些反射面213为弧形凹面，另一些反射面213为弧形凸面，通过调整各反射面的参数，可以既能提高投影预设面F一侧的虚像的放大倍数，同时也能校正或者消除光学畸变，提高显示画面的品质。

在一些实施例中，当至少两个反射面213均为预设的自由曲面时，甚至可以省略曲面镜22，进一步减小HUD的体积。

需要说明的是，光学元件21还可以为二次直角棱镜、屋脊棱镜(Roof prism)，或者五角棱镜、斯密特棱镜、半五角棱镜、二次直角棱镜、屋脊棱镜等多种棱镜的组合，并且光线在棱镜内的反射次数还可以为四次等更多次，至少两个反射面可以为平面或者弧形曲面，只要能保证显示画面的清晰度和完整性即可，根据实际产品的需求而定，不再赘述。

由于五角棱镜的光程相对较大，结构更加紧凑，且不受安装误差的影响，应用范围更广。为了便于描述，本申请实施例以图5所示的五角棱镜为例进行描述。

在一些实施例中，光学元件21的至少两个反射面213分别设置有增反射膜层215。如图2和图5所示，五角棱镜在垂直于棱镜侧面的主截面内，CE边和BD边代表的两个反射面213上设置有增反射膜层215，以提高反射光线的强度。增反射膜层215一般包括金属反射膜和全电介质反射膜，或两者结合起来的金属电介质反射膜。

在一些实施例中，光学元件21的入射面211、出射面212和至少两个反射面213以外的其他面分别设置有遮光膜层214。如图2和图5所示，五角棱镜在垂直于棱镜侧面的主截面内，DE边代表的面不参与光线反射工作，在该面上设置有遮光膜层214，以降低杂散光对光学元件21的影响。遮光膜层214一般为黑色，可以在塑胶中加入黑色色母形成。

进一步地，曲面镜22的数量为至少一个。曲面镜22可以由多个凹面镜拼接而成，也可以为整个凹面镜，根据曲面镜22的具体曲面面型而定。曲面镜22的形状为自由曲面，例如包括但不限于球面、Qcon非球面、Qbfs非球面、或者XY多项式、Zernike多项式表达的曲面等。

在一些实施例中，光学反射系统还包括调节装置23，调节装置23与曲面镜22可活动连接，以调节图像在投影预设面F上的位置和/或图像的大小。

在一个示例中，如图2所示，调节装置23包括转动机构，转动机构的输出轴与曲面镜22连接，以带动曲面镜22相对于预设面F转动。转动机构用于调节图像在投影预设面F上的位置，例如调节图像在挡风玻璃上的位置高低。转动机构可以为齿轮机构，齿轮机构由旋转电机驱动，以带动曲面镜22转动。

在一个示例中，调节装置23包括移动机构，移动机构的输出轴与曲面镜22连接，以带动曲面镜22沿靠近或者远离光学元件21的方向移动。

移动机构用于调节图像大小及曲面镜22与挡风玻璃之间的距离。移动机构可以为齿轮齿条机构、螺杆机构，由旋转电机驱动，以将旋转运动转化为曲面镜22的直线运动。曲面镜22还可以直接由直线电机、气缸或者液压缸驱动等。

在一个示例中，调节装置23包括转动机构和移动机构，从而能够调节图像在挡风玻璃上的位置高低，以及图像大小及曲面镜22与挡风玻璃之间的距离。

在一些实施例中，平视显示器还包括外壳3，显示模组1、光学元件21和曲面镜22容纳于外壳3，外壳3包括开口31，开口31与曲面镜22的反射镜面对应设置。外壳3用于防止灰尘、液体等杂质进入HUD中影响光学元件21、曲面镜22的光学性能。

如前所述，调节装置23包括移动机构时，移动机构可以带动曲面镜22靠近或者远离光学元件21。由于曲面镜22的反射光线需要经过外壳3的开口31反射至投影预设面F，当曲面镜22靠近或者远离光学元件21移动时，为了防止开口31遮挡曲面镜22的反射光线，开口31需要设计得很大，可能会加剧外界光线的倒灌影响。

由此，外壳3可以包括第一外壳和第二外壳两部分，第一外壳用于罩设光学元件21，第二外壳用于罩设并固定曲面镜22，第二外壳通过移动机构相对于第一外壳可伸缩移动，从而带动曲面镜22靠近或者远离光学元件21，而开口31的相对位置不变，其大小与曲面镜22的反射镜面适配即可。

在一些实施例中，平视显示器还包括透明的盖板4，盖板4盖合于开口31。盖板4为透明件，其材质可以为聚碳酸酯PC或者玻璃，厚度不超过3mm，用于防止灰尘、液体等杂质进入外壳3内，同时也尽可能不影响反射光线的光线强度。

在一些实施例中，盖板4朝向曲面镜22的一侧设置有增透膜层41。增透膜层又称为减反射膜层，用于减少或消除盖板4表面的反射光，从而增加盖板4的光线透过率，减少或消除HUD系统的杂散光，提高投影预设面F一侧的成像亮度。

图11示出图2所示的平视显示器中的显示模组的结构示意图。

本申请实施例中，显示模组1可以为液晶显示模组(Liquid Crystal DisplayModule，LCM)、有机电致发光显示面板(Organic Light Emitting Diode，OLED)、LED显示器、Micro-LED显示面板等。

以图11所示的LCM为例，液晶显示模组包括液晶显示面板(Liquid CrystalDisplay，LCD)1a和背光模组1b。显示面板1a本身为非发射型光接收元件，通常由背光模组1b向显示面板1a提供光源。背光模组1b根据光源入射位置的不同可以分为侧入式背光模组与直下式背光模组两种。直下式背光模组是将发光光源例如阴极荧光灯管或发光二极管设置在液晶面板后方，直接形成面光源提供给液晶面板；而侧入式背光模组是将LED灯条设于液晶面板的侧后方作为背光源。显示面板1a的出光面11与光学元件21的入射面211之间可以通过卡扣、紧固件等方式固定，也可以通过胶层粘贴在一起。

进一步地，LCM还包括设置于显示面板1a与背光模组1b之间的胶框1c，显示面板1a固定于胶框1c上。胶框1c通常使用树脂材料制作，具有较好的弹性，在背光模组1b的运输和使用过程中，胶框1c可以为背光模组1b内部的发光组件、光学膜片等结构提供较好的缓冲作用，防止背光模组1b内部结构被撞击而损坏。

可选地，胶框1c的高度为显示面板1a的高度尺寸的25％～75％，胶框1c的壁厚为3mm～8mm，胶框1c的内壁设置有增反射层，以提高背光模组1b的发光强度，进而提高显示模组1的显示画面的亮度。

另外，对于LCM，在提高显示模组1的显示画面的亮度的同时，会导致背光模组1b的灯源所产生的热量增加。如果热量不能快速散去并聚积起来产生高温，会影响背光模组1b及显示模组1的使用寿命，进而影响平视显示器的使用寿命。

为了改善显示模组1的散热效果，在一些实施例中，平视显示器的外壳3对应于显示模组1的周侧设置有散热孔32。散热孔32的形状可以为圆形、矩形、扇形、U型中的任一种。散热孔32的数量可以为多个，多个散热孔32呈矩阵分布于显示模组1周侧的外壳3上，以便于将显示模组1产生的热量通过多个散热孔32排出。

为了进一步改善显示模组1的散热效果，在一些实施例中，显示模组1背离出光面11的一侧设置有散热件6。散热件6可以为沟槽状散热金属片，金属片的材质可以为铜，以提高导热性，相邻的金属片之间形成凹槽。同时，散热件6的多个凹槽与散热孔32连通，通过散热件6可以将显示模组1内部产生的机械热传导至外壳3内部的空气中，再通过多个散热孔32与外界空气进行热交换，从而可以将显示模组1产生的热量及时排出，维持显示模组1的正常工作，提高显示模组1的可靠性。另外，散热件6还可以为散热风扇、散热薄膜等。

在一些实施例中，还可以将散热件6设置于外壳3的外侧，此时外壳3对应于散热件6的散热孔32为一个镂空的开口。由于散热件6直接与外界空气进行热交换，可以快速将显示模组1产生的热量及时排出。

在一些实施例中，如图2所示，显示模组1的出光面11与光学元件21的入射面211之间涂覆有透明的胶层7。透明的胶层7的作用一方面是为了将显示模组1与光学元件21固定连接，另一方面是为了不影响显示模组1的出光效果，提高投影预设面F一侧成像的清晰度和亮度。

进一步可选地，胶层7为高透光率的导热胶，例如硅胶。由此，胶层7还可以将显示模组1产生的热量通过光学元件21向外扩散，进一步提高显示模组1的散热效果。

可以理解的是，本申请实施例提供的平视显示器不仅适用于诸如汽车的车辆，而且适用于任何具有挡风玻璃的摩托车、火车、公共汽车、飞机等交通工具中，不再赘述。

依照本申请如上文所述的实施例，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本申请的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本申请以及在本申请基础上的修改使用。本申请仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (16)

1.一种平视显示器，其特征在于，包括：

显示模组；

光学反射系统，包括光学元件、曲面镜和调节装置，所述光学元件包括入射面、出射面和至少两个反射面，所述入射面与所述显示模组的出光面固定连接，所述显示模组发射的光线通过所述入射面进入所述光学元件，分别经过所述至少两个反射面反射后从所述出射面出射至所述曲面镜，并经由所述曲面镜反射至投影预设面，以通过所述投影预设面呈现视觉可识别的图像，所述调节装置包括移动机构，所述移动机构的输出轴与所述曲面镜连接，以带动所述曲面镜沿靠近或者远离所述光学元件的方向移动；

所述光学元件为棱镜；

外壳，包括第一外壳、第二外壳和开口，所述第一外壳用于罩设所述光学元件和所述显示模组，第二外壳用于罩设并固定所述曲面镜，所述开口与所述曲面镜的反射镜相对应设置。

2.根据权利要求1所述的平视显示器，其特征在于，所述光学元件的所述至少两个反射面中，用于接收并反射来自所述入射面的光线的一个所述反射面在所述入射面上的正投影覆盖所述入射面，用于将接收到的光线反射到所述出射面的一个所述反射面在所述出射面上的正投影与所述出射面至少部分交叠。

3.根据权利要求2所述的平视显示器，其特征在于，所述入射面的面积大于或者等于所述显示模组的出光面的面积。

4.根据权利要求3所述的平视显示器，其特征在于，所述光学元件的所述至少两个反射面为平面或者弧形凹面，所述入射面的面积小于或者等于所述出射面的面积；

或者，所述光学元件的所述至少两个反射面为弧形凸面，所述入射面的面积大于或者等于所述出射面的面积。

5.根据权利要求1至4任一项所述的平视显示器，其特征在于，所述入射面、所述出射面和所述至少两个反射面位于所述棱镜的侧面，且所述入射面与所述出射面之间呈预定夹角设置。

6.根据权利要求5所述的平视显示器，其特征在于，所述光学元件为轴对称棱镜，在垂直于所述侧面的主截面内，所述光学元件的对称轴经过所述入射面与所述出射面的交线。

7.根据权利要求6所述的平视显示器，其特征在于，所述入射面与所述出射面之间的夹角为90°，所述至少两个反射面包括位于所述对称轴两侧的第一反射面和第二反射面，所述入射面与所述第二反射面之间的夹角以及所述出射面与所述第一反射面之间的夹角均为112.5°。

8.根据权利要求1所述的平视显示器，其特征在于，所述光学元件的所述至少两个反射面分别设置有增反射膜层。

9.根据权利要求1所述的平视显示器，其特征在于，所述光学元件的所述入射面、所述出射面和所述至少两个反射面以外的其他面分别设置有遮光膜层。

10.根据权利要求1所述的平视显示器，其特征在于，所述曲面镜为具有自由曲面的凹面镜，所述曲面镜的数量为至少一个。

11.根据权利要求1所述的平视显示器，其特征在于，所述调节装置还包括转动机构，所述转动机构的输出轴与所述曲面镜连接，以带动所述曲面镜相对于所述投影预设面转动。

12.根据权利要求1所述的平视显示器，其特征在于，还包括透明的盖板，所述盖板盖合于所述开口。

13.根据权利要求12所述的平视显示器，其特征在于，所述盖板朝向所述曲面镜的一侧设置有增透膜层。

14.根据权利要求1所述的平视显示器，其特征在于，所述外壳对应于所述显示模组的周侧设置有散热孔。

15.根据权利要求1或14所述的平视显示器，其特征在于，所述显示模组背离所述出光面的一侧设置有散热件。

16.根据权利要求1所述的平视显示器，其特征在于，所述显示模组的所述出光面与所述光学元件的所述入射面之间涂覆有透明的胶层。

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