CN115877504A - 光波导、显示装置及汽车 - Google Patents

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CN115877504A CN202310085410.XA CN202310085410A CN115877504A CN 115877504 A CN115877504 A CN 115877504A CN 202310085410 A CN202310085410 A CN 202310085410A CN 115877504 A CN115877504 A CN 115877504A
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Abstract

本发明涉及显示装置技术领域,提供一种能够解决现有光波导耦出光线分布不均的光波导、显示装置及汽车。光波导,包括波导本体,所述波导本体沿厚度方向设置有相背的第一侧面和第二侧面,其中所述第一侧面包括耦入区和耦出区,所述第二侧面设有倾斜延伸的第一反射部和倾斜延伸的第二反射部,所述第一反射部用于向所述波导本体内反射所述耦入区接收的光束,所述第二反射部用于将在波导本体内传导的光束向所述耦出区反射。显示装置,包括光机和前述的光波导,所述波导本体用于传导所述光机产生的光束。汽车,包括车体、安装在车体上的挡风玻璃以及前述的显示装置。

Description

光波导、显示装置及汽车
技术领域
本发明涉及显示装置技术领域,尤其提供一种光波导、显示装置及汽车。
背景技术
现有的光波导,在波导本体上设有两个平行的反射面,波导本体上设有耦入区和耦出区,光线从波导本体上的耦入区进入波导本体后,在两个反射面之间反复反射,光线在波导本体中沿耦入区向耦出区传播。
由于上述的光波导的两个反射面平行,而且光线在波导本体内传播过程中有损耗,从而使得从耦出区中靠近耦入区的部分耦出的光线的数量大于从耦出区中远离耦入区的部分耦出的光线的数量,光波导耦出光线分布不均匀,进而使得从光波导中耦出的光线呈现的图像亮度不均匀,存在较为明显的明暗区域,靠近耦入区的画面较亮,远离耦入区的光线较暗,使得用户的观看感受大打折扣。现有的阵列光波导通过在内平行面镀膜来实现亮度均匀,即在每个反射面设置不同的反射/透射比的镀膜,会增加镀膜的难度即工艺难度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光波导,旨在解决现有的光波导耦出光线分布不均匀的问题,还提供一种显示装置和一种汽车。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:本发明第一方面提供一种光波导,包括波导本体,所述波导本体沿厚度方向设置有相背的第一侧面和第二侧面,其中所述第一侧面设置为平面,所述平面包括用于接收光束的耦入区和用于出射光束的耦出区,沿所述耦入区到所述耦出区的方向,所述第二侧面上设有对应所述耦入区并向远离所述平面的方向倾斜延伸的第一反射部和对应所述耦出区并向靠近所述平面的方向倾斜延伸的第二反射部,所述第一反射部用于向所述波导本体内反射所述耦入区接收的光束,所述第二反射部用于将在波导本体内传导的光束向所述耦出区反射。
作为一种可能的实施方式,所述第二反射部包括多个阵列排布的反射斜面,所述反射斜面沿所述耦入区到所述耦出区的方向向靠近所述平面的方向倾斜延伸。
作为一种可能的实施方式,所述反射斜面与所述平面的夹角α1为:15°≤α1≤30°。
作为一种可能的实施方式,相邻两个所述反射斜面之间连接有反射平面。
作为一种可能的实施方式,沿所述耦入区到所述耦出区的方向,所述反射斜面的宽度L1和所述反射平面的宽度L2逐渐增大。
作为一种可能的实施方式,所述第二反射部与所述平面的夹角β为:5°≤β≤15°。
作为一种可能的实施方式,所述第一反射部为倾斜面,所述倾斜面与所述平面的夹角α2为:15°≤α2≤30°。
本发明第二方面提供一种显示装置,包括光机和前述的光波导,所述光机用于产生光束,所述波导本体用于传导所述光机产生的光束。
作为一种可能的实施方式,所述光机的入瞳位于所述波导本体中。
本发明的第三方面提供一种汽车,包括车体、安装在车体上的挡风玻璃以及前述的显示装置,所述光机和所述光波导固定在所述车体内,所述光波导用于向所述挡风玻璃出射所述光机产生的光束,所述挡风玻璃用于反射所述光波导出射的光束至所述车体内。
本发明的有益效果:与现有的光波导相比,本发明的提供的一种光波导,所述波导本体沿厚度方向设置有相背的第一侧面和第二侧面,其中所述第一侧面设置为平面,所述平面包括用于接收光束的耦入区和用于出射光束的耦出区,沿所述耦入区到所述耦出区的方向,所述第二侧面上设有对应所述耦入区并向远离所述平面的方向倾斜延伸的第一反射部和对应所述耦出区并向靠近所述平面的方向倾斜延伸的第二反射部,所述第一反射部用于向所述波导本体内反射所述耦入区接收的光束,所述第二反射部用于将在波导本体内传导的光束向所述耦出区反射。
当光线从耦入区进入波导本体后,光线在第一反射部的作用下向波导本体内传播,光线在平面和第二反射部之间反射,由于第二反射部是倾斜设置在第二侧面上的,越靠近耦入区,第二反射部与平面之间的距离越大,光线在第二反射部与平面之间反射的次数就越少,从耦出区中靠近耦入区的部分出射的光线就会相对较少,使得大多数光线能够向远离耦入区的方向继续传播。越远离耦入区,第二反射部与平面之间的距离越小,光线在第二反射部与平面之间反射的次数就越多,从耦出区中远离所述耦入区的部分出射的光线相对较多。从而使得从光波导的耦出区出射的光线分布更均匀。而且,相较现有的在平行面上设置不同反射/透射比的镀膜来实现亮度均匀的光波导,本发明提供的光波导能够省去在平行面上设置不同反射/透射比的镀膜的工序,降低了光波导的制造工艺难度。
本发明提供的一种显示装置,包括光机和前述的光波导,所述光机用于产生光束,所述波导本体用于传导所述光机产生的光束。由于前述的光波导耦出区出射的光线分布更均匀,进而使得出射光线形成的画面亮度更均匀,从而使得显示装置显示的画面亮度更均匀。
本发明提供的一种汽车,包括车体、安装在车体上的挡风玻璃以及前述的显示装置,所述光机和所述光波导固定在所述车体内,所述光波导用于向所述挡风玻璃出射所述光机产生的光束,所述挡风玻璃用于反射所述光波导出射的光束至所述车体内。由于前述的显示装置显示的画面亮度更均匀,所以由显示装置显示的画面经挡风玻璃反射至驾驶员处时,驾驶员观看到的画面的亮度更均匀。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,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为本发明实施例提供的光波导的立体结构示意图;
图2为本发明实施例提供的光波导的正视结构示意图;
图3为图2中Ⅰ部的局部放大图;
图4为本发明实施例提供的光波导的俯视结构示意图;
图5为本发明实施例提供的光波导的左视结构示意图;
图6为本发明实施例提供的光波导的光路示意图。
其中,图中各附图标记:100、波导本体;101、倾斜面;102、平面;200、第二反射部;201、反射斜面;202、反射平面。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参考图1、图2、图4、图5和图6,本发明提供的一种光波导,包括波导本体100,波导本体100用于为光线传播提供介质,波导本体100可以是玻璃材质或塑料材质等透明材质。
波导本体100沿厚度方向设置有相背的第一侧面和第二侧面,其中第一侧面设置为平面102,平面102包括用于接收光束的耦入区和用于出射光束的耦出区,外界的光束通过耦入区进入波导本体100中。沿耦入区到耦出区的方向,第二侧面上设有对应耦入区并向远离平面102的方向倾斜延伸的第一反射部和对应耦出区并向靠近平面102的方向倾斜延伸的第二反射部200,第一反射部用于向波导本体100内反射耦入区接收的光束,第二反射部200用于将在波导本体100内传导的光束向耦出区反射。
外界的光束首先通过耦入区进入到波导本体100中,光束通过耦入区时传播路径不发生改变,光束通过耦入区进入波导本体100后到达第一反射部后,光束被第一反射部全反射,使得光束向靠近耦出区的方向传播。在光束向靠近耦出区的方向传播的过程中,光束在第一侧面和第二侧面之间反射,到达第二反射部200的光束,能够被第二反射部200反射至耦出区并从耦出区出射离开波导本体100。
在光束在第一侧面和第二侧面之间反射并向靠近耦出区的方向传播过程中,第二侧面上设有向靠近平面102的方向倾斜延伸的第二反射部200,向靠近耦出区的方向,第二反射部200与平面102之间的距离逐渐变小。越靠近耦入区,第二反射部200与平面102之间的距离越大,光线在第二反射部200与平面102之间反射的次数就越少,从耦出区中靠近耦入区的部分出射的光线就会相对较少,使得大多数光线能够向远离耦入区的方向继续传播。越远离耦入区,第二反射部200与平面102之间的距离越小,光线在第二反射部200与平面102之间反射的次数就越多,从耦出区中远离耦入区的部分出射的光线相对较多。从而使得从光波导的耦出区出射的光线分布更均匀。
作为一种可能的实施方式,请参考图2和图3。第二反射部200包括多个阵列排布的反射斜面201,反射斜面201沿耦入区到耦出区的方向向靠近平面102的方向倾斜延伸。示例性的,反射斜面201可以是在第二侧面上加工形成的,反射斜面201可以是由凸起的侧面设置反射层形成,也可以是由相邻的上下两个台阶之间的连接部设置反射层形成。当反射斜面201设置的足够多且密集时,人眼可以通过从耦出区出射的光线得到一个完整且无光栅感的画面。
在第二侧面上形成阵列排布的反射斜面201,形成阵列光波导。可以节省现有的阵列光波导在制造时在波导本体100内设置分光膜的工序,能够很大程度方便光波导的加工,可以很大程度缩减制造成本,可以采用注塑加工的方式形成反射斜面201,省去了传统阵列光波导胶合、切割和镀膜的过程,整个波导变成了完整一体,增加了牢固性。
为了实现更好的导光效果,作为一种可能的实施方式,请参考图2和图3。反射斜面201与平面102的夹角α1为:15°≤α1≤30°。α1可以是15°、16°、18°、19°、20°、21°、23°、25°、26°、27°、28°、29°或30°。
为了实现水平方向的扩瞳,增大光波导的眼盒,作为一种可能的实施方式,请参考图2和图3。相邻两个反射斜面201之间连接有反射平面202。反射平面202用于使光束在反射平面202和平面102之间全反射。当光束到达反射平面202后,反射平面202将光束全反射至平面102,平面102再将光束反射至远离耦入区的方向,使得光束向远离耦入区的方向继续传播至下一个反射平面202或下一个反射斜面201,最终从耦出区出射至外界。实现了水平方向的扩瞳,增大了光波导的眼盒。
为了使得出射的光线分布更均匀,作为一种可能的实施方式,请参考图2。沿耦入区到耦出区的方向,反射斜面201的宽度L1和反射平面202的宽度L2逐渐增大。
同理,越靠近耦入区的反射斜面201的宽度L1越小,能够接收并反射的光线越少,使得进入波导本体100的光束在靠近耦入区的耦出区处出射的较少。越远离耦入区的反射斜面201的宽度L1越大,能够接收并反射的光线越多,使得进入波导本体100的光束在远离耦入区的耦出区处出射的较多。
越靠近耦入区的反射平面202的宽度L2越小,能够接收并反射的光线越少,使得更多的光线向远离耦入区的方向继续传播至下一个反射平面202或下一个反射斜面201,抵消波导本体100对光线的消耗,使得更多的光线能够传播到远离耦入区的耦出区。
据上,对于反射斜面201的宽度L1和反射平面202的宽度L2的设置,能够使得光波导耦出的光线分布更均匀。
为了实现更好的导光效果,作为一种可能的实施方式,请参考图2。第二反射部200与平面102的夹角β为:5°≤β≤15°。β可以是5°、6°、8°、10°、11°、13°、14°或15°。
为了实现更好的导光效果,作为一种可能的实施方式,请参考图2。第一反射部为倾斜面101,倾斜面101与平面102的夹角α2为:15°≤α2≤30°。α2可以是15°、16°、18°、20°、22°、23°、25°、26°、28°、29°或30°。
本发明的第二方面提供一种显示装置,包括光机和前述的光波导,光机用于产生光束,波导本体100用于传导光机产生的光束。示例性的,光机可以产生能够形成图形画面、文字画面或动画画面等画面的光束,光束由光波导传递至人眼或其他显示媒介例如屏幕或挡风玻璃形成画面或图像信息。由于前述的光波导耦出区出射的光线分布更均匀,进而使得出射光线形成的画面亮度更均匀,从而使得显示装置显示的画面亮度更均匀。
为了能够减小显示装置的体积,光机的入瞳位于波导本体100中。入瞳位于波导本体100中时,使得光机耦入波导本体100中的光线能够在波导本体100中汇聚。从而使得光机耦入波导本体100的光线在波导本体100的耦入区域附近发散的程度会减小,进而也能使得光机耦入波导本体100的光线能够在波导本体100中才开始发散。能够有效减小波导本体100的尺寸,从而能够减小显示装置的尺寸。
本发明的第三方面提供一种汽车,包括车体、安装在车体上的挡风玻璃以及前述的显示装置,光机和光波导固定在车体内,光波导用于向挡风玻璃出射光机产生的光束,挡风玻璃用于反射光波导出射的光束至车体内。示例性的,光束经过聚集能够形成画面或信息。
显示装置可以产生导航信息画面、短信提醒画面或其他提醒画面,通过光波导将上述画面投射至挡风玻璃,再经过挡风玻璃反射至车内,使得驾驶员能够在驾驶时获取到画面中的内容,例如导航信息、短信提醒或其他提醒。
由于前述的显示装置显示的画面亮度更均匀,所以由显示装置显示的画面经挡风玻璃反射至驾驶员处时,驾驶员观看到的画面的亮度更均匀。
以上仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光波导,其特征在于:包括波导本体,所述波导本体沿厚度方向设置有相背的第一侧面和第二侧面,其中所述第一侧面设置为平面,所述平面包括用于接收光束的耦入区和用于出射光束的耦出区,沿所述耦入区到所述耦出区的方向,所述第二侧面上设有对应所述耦入区并向远离所述平面的方向倾斜延伸的第一反射部和对应所述耦出区并向靠近所述平面的方向倾斜延伸的第二反射部,所述第一反射部用于向所述波导本体内反射所述耦入区接收的光束,所述第二反射部用于将在波导本体内传导的光束向所述耦出区反射。
2.根据权利要求1所述的光波导,其特征在于:所述第二反射部包括多个阵列排布的反射斜面,所述反射斜面沿所述耦入区到所述耦出区的方向向靠近所述平面的方向倾斜延伸。
3.根据权利要求2所述的光波导,其特征在于:所述反射斜面与所述平面的夹角α1为:15°≤α1≤30°。
4.根据权利要求2所述的光波导,其特征在于:相邻两个所述反射斜面之间连接有反射平面。
5.根据权利要求4所述的光波导,其特征在于:沿所述耦入区到所述耦出区的方向,所述反射斜面的宽度L1和所述反射平面的宽度L2逐渐增大。
6.根据权利要求2所述的光波导,其特征在于:所述第二反射部与所述平面的夹角β为:5°≤β≤15°。
7.根据权利要求1至6任意一项所述的光波导,其特征在于:所述第一反射部为倾斜面,所述倾斜面与所述平面的夹角α2为:15°≤α2≤30°。
8.一种显示装置,其特征在于:包括光机和如权利要求1至7中任意一项权利要求所述的光波导,所述光机用于产生光束,所述波导本体用于传导所述光机产生的光束。
9.根据权利要求8所述的显示装置,其特征在于:所述光机的入瞳位于所述波导本体中。
10.一种汽车,其特征在于:包括车体、安装在车体上的挡风玻璃以及如权利要求8或9所述的显示装置,所述光机和所述光波导固定在所述车体内,所述光波导用于向所述挡风玻璃出射所述光机产生的光束,所述挡风玻璃用于反射所述光波导出射的光束至所述车体内。
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