CN203673145U

CN203673145U - 显示装置

Info

Publication number: CN203673145U
Application number: CN201320832897.5U
Authority: CN
Inventors: 庄福明; 游志杰; 吴智孟
Original assignee: Coretronic Corp
Current assignee: Tan Clan Technology Co ltd
Priority date: 2013-03-07
Filing date: 2013-12-17
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2023-12-17
Also published as: US9007694B2; US20140254023A1; TWM461063U

Abstract

一种显示装置，包括显示单元、第一反射单元、第二反射单元、第三反射单元以及透镜单元。显示单元发出影像光束。第一反射单元配置于影像光束的传递路径上。第二反射单元配置于来自第一反射单元的影像光束的传递路径上。第三反射单元配置于来自第二反射单元的影像光束的传递路径上。透镜单元配置于来自第三反射单元的影像光束的传递路径上。影像光束从该显示单元发出后，先通过第二反射单元与第三反射单元之间的空间再传递至第一反射单元。然后，影像光束依序地被第一反射单元、第二反射单元及第三反射单元反射，之后再穿透透镜单元。

Description

显示装置

技术领域

本实用新型是有关于一种显示装置，且特别是有关于一种具有良好成像品质的显示装置。

背景技术

随着用于交通工具的电子零件需求的逐年攀高，各种用于交通工具上的显示装置已相继地被研发。传统的显示装置通常装设于车辆的仪表板上。然而，驾驶者低头观看装设于仪表板上的显示装置时容易造成行车安全的顾虑，因此，可将影像投射于挡风玻璃上的显示装置，例如抬头显示器（headup display，HUD），已被广泛地使用。

在已知技术中，显示装置（例如抬头显示器等）所显示的影像的位置多落在贴近仪表板上方的挡风玻璃处。当使用者于驾驶过程中欲观看显示装置的影像时，使用者需将其眼睛的焦距由挡风玻璃前方一段距离处转移至贴近于挡风玻璃的成像位置。此时，使用者的注意力无法一直集中在挡风玻璃前方一段距离处的路况，则容易导致交通意外。另外，已知技术中，显示装置因为内部光学配置的关系，使所显示的影像容易产生畸变，造成显示资讯不易观看的状况，承上述，如何发展出一种不易导致交通意外且让显示装置的成像有良好的品质的显示装置，实为目前此领域技术人员努力的目标之一。

此外，美国专利公告号4973139揭露了一种抬头显示器。美国专利公开号2008/0082232揭露了一种车用抬头显示系统。美国专利公开号2010/0157430揭露了一种车辆显示系统。美国专利公告号6989934揭露了设置于仪表板的车用抬头显示器。美国专利公告号7982600揭露了一种车用显示系统。

实用新型内容

本实用新型的一实施例提供一种显示装置，可增长影像的像距并且具有良好的成像品质。若此显示装置用于交通工具时，期可减少交通意外发生的机率。

本实用新型的一实施例的显示装置包括显示单元、第一反射单元、第二反射单元、第三反射单元以及透镜单元。显示单元发出影像光束。第一反射单元配置于影像光束的传递路径上。第二反射单元配置于来自第一反射单元的影像光束的传递路径上。第三反射单元配置于来自第二反射单元的影像光束的传递路径上。透镜单元配置于来自第三反射单元的影像光束的传递路径上。影像光束从显示单元发出后，先通过第二反射单元与第三反射单元之间的空间后再传递至第一反射单元。然后，影像光束依序地被第一反射单元、第二反射单元及第三反射单元反射，之后再穿透透镜单元

在本实用新型的一实施例中，上述的透镜单元包括凸透镜。

在本实用新型的一实施例中，上述的透镜单元具有入光面及出光面。入光面及出光面分别位于该透镜单元的相对两侧且入光面朝向第三反射单元。入光面与出光面的其中一个为一菲涅耳透镜表面。入光面与出光面的另一个为绕射光学元件表面。

在本实用新型的一实施例中，上述的显示单元的显示面在经由第一反射单元、第二反射单元及第三反射单元而至透镜单元的物距小于透镜单元的焦距。

在本实用新型的一实施例中，上述的显示装置设置于交通工具的挡风玻璃下方，其中透镜单元的光轴相对于挡风玻璃倾斜，且穿透透镜单元的影像光束在倾斜地入射挡风玻璃后，至少部分影像光束被挡风玻璃反射。

在本实用新型的一实施例中，上述的挡风玻璃将至少部分影像光束反射至位于交通工具的驾驶座上的使用者的眼睛，以让使用者的眼睛看到显示单元的虚像。

在本实用新型的一实施例中，上述的虚像与使用者眼睛的距离落在大于或等于1公尺至小于或等于30公尺的范围内。

在本实用新型的一实施例中，上述的挡风玻璃具有朝向驾驶座的内表面，影像光束入射至挡风玻璃的内表面的入射角大于布鲁斯特角。

在本实用新型的一实施例中，上述的第三反射单元连接显示单元与第一反射单元。第一反射单元连接第三反射单元与透镜单元。透镜单元连接第一反射单元与第二反射单元。第二反射单元连接透镜单元与显示单元。

在本实用新型的一实施例中，上述的第一反射单元、第二反射单元及第三反射单元分别具有平面的反射面。

基于上述，在本实用新型一实施例的显示装置中，显示单元所发出的影像光束是经过多个反射单元的反射后传递至透镜单元成像。因此，显示单元的显示面的物距可被拉长，而使显示面的像距增加。这样一来，使用者可同时将注意力放在距离其前方一段距离处及显示单元所显示的影像，而让使用者可安全及舒适地使用本实用新型一实施例的显示装置。

附图说明

为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

图1为本实用新型一实施例的显示装置的透视立体示意图。

图2为图1的显示装置的分解图。

图3为对应图1的剖面A的剖面图。

图4为本实用新型另一实施例的显示装置的剖面示意图。

图5示出本实用新型一实施例的显示装置应用于交通工具的情形。

图6示出由空气向挡风玻璃内表面传递的影像光束的入射角与其反射率之间的关系。

具体实施方式

有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的一较佳实施例的详细说明中，将可清楚地呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本实用新型。

图1为本实用新型一实施例的显示装置的透视立体示意图。图2为图1的显示装置的分解图。图3为对应图1的剖面A的剖面图。请参照图1、图2及图3，本实施例的显示装置100包括显示单元110、第一反射单元120、第二反射单元130、第三反射单元140以及透镜单元150。

显示单元110可发出影像光束L。影像光束L是指携带有图像资讯的光束。在本实施例中，显示单元110可为平面显示器，如液晶显示面板、发光二极管显示面板以及有机发光二极管显示面板等，但本实用新型不限于此。第一反射单元120、第二反射单元130及第三反射单元140分别具有平面的反射面且第一反射单元120、第二反射单元130及第三反射单元140可为反射面朝向显示装置100内部的平面镜，但本实用新型不限于此。透镜单元150可为凸透镜，例如平凸透镜、双凸透镜等，但本实用新型不限于此，在其他实施例中，透镜单元亦可为其他形式。以下以图4举例说明之。

图4为本实用新型另一实施例的显示装置的剖面示意图。图4的显示装置100A与图3的显示装置100类似，因此相同或相对应的元件以相同或相对应的标号表示。请参照图4，在显示装置100A中，透镜单元150A具有入光面S1及出光面S2。入光面S1与出光面S2分别位于透镜单元150A的相对两侧且入光面S1朝向第三反射单元140。入光面S1与出光面S2的其中一个可为菲涅耳透镜（Fresnel lens）表面，且入光面S1与出光面S2的另一个可为绕射光学元件（Diffractive Optical element，DOE）表面。在本实施例中，出光面S2为菲涅耳透镜表面而入光面S1为绕射光学元件表面，但本实用新型不限于此。因为入光面S1与出光面S2的其中一个为菲涅耳透镜表面，可使透镜单元150A的体积小。因为入光面S1与出光面S2的另一个为绕射光学元件表面，可使透镜单元150A的消色差能力佳。

请再参照图1、图2及图3，从影像光束L的传递路径的角度来看，第一反射单元120配置于影像光束L的传递路径上。第二反射单元130配置于来自第一反射单元120的影像光束L的传递路径上。第三反射单元140配置于来自第二反射单元130的影像光束L的传递路径上。透镜单元150配置于来自第三反射单元140的影像光束L的传递路径上。影像光束L从显示单元110发出后，先通过第二反射单元130与第三反射单元140之间的空间R再传递至第一反射单元120。然后，依序地被第一反射单元120、第二反射单元130及第三反射单元140反射，之后再穿透透镜单元150。

从空间配置的角度看，在本实施例中，第三反射单元140连接显示单元110与第一反射单元120。第一反射单元120连接第三反射单元140与透镜单元150。透镜单元150连接第一反射单元120与第二反射单元130。第二反射单元130连接透镜单元150与显示单元110。显示单元110连接第二反射单元130与第三反射单元140。更进一步地说，显示单元110的显示面110a可朝向第一反射单元120的反射面120a，第一反射单元120的反射面120a可朝远离显示单元110的方向相对于第三反射单元140的反射面140a倾斜。第二反射单元130的反射面130a可朝远离显示单元110及第三反射单元140的方向相对于第三反射单元140的反射面140a倾斜。

具体而言，第一反射单元120、第二反射单元130、第三反射单元140与透镜单元150是分别固定在围成一壳体(未标号)的多个板件P上，且第一反射单元120的反射面120a、第二反射单元130的反射面130a及第三反射单元140的反射面140皆朝向显示装置100的壳体内部，而设置成上段所述的样态。然而，本实用新型不限于此，在其他实施例中，第一反射单元120、第二反射单元130与第三反射单元140可分别形成在一透光实体的多个表面上，而透镜单元150可利用此透光实体本身的材质所形成。

图5示出本实用新型一实施例的显示装置应用于交通工具中的情形。请参照图5，本实施例的显示装置100可设置于交通工具200的挡风玻璃210下方。在图5中，交通工具是以汽车为示例。然而，本实用新型不限于此，在其他实施例中，显示装置100亦可设置于其他交通工具，例如火车、飞机、船只等。

请参照图3，在本实施例中，由于显示单元110的显示面110a在经由第一反射单元120、第二反射单元130及第三反射单元140而至透镜单元150的物距可小于透镜单元150的焦距，因此显示单元110的显示面110a上的影像画面(未示出)可形成虚像。请参照图5，由于透镜单元100的光轴X相对于挡风玻璃210倾斜，因此影像光束L在倾斜地入射挡风玻璃210后，至少部分的影像光束L可被挡风玻璃210反射至位于交通工具200的驾驶座230上的使用者U的眼睛，而让使用者U的眼睛看到显示单元100所产生的虚像110b。

值得一提的是，显示单元110所发出的影像光束L是依序经过第一反射单元120、第二反射单元130及第三反射单元140的反射，进而传递至透镜单元150。因此，显示单元110的显示面110a的物距可被拉长，而使显示面110的虚像的像距增加。这样一来，影像光束L经过挡风玻璃210的反射后，使用者U便可在挡风玻璃210前方一段距离处同时观看到路况及显示单元110所显示的影像资讯，而不需在欲观看显示单元110所显示的影像资讯时将眼睛的焦距切换至邻近挡风玻璃210处，进而提高了行驶的安全性。在本实施例中，虚像110b与使用者U眼睛的距离可落在大于或等于1公尺至小于或等于30公尺的范围内。此外，由于本实施例的显示装置100是透过透镜单元150而非反射曲面来成像，因此在所显示影像的畸变的控制上，本实施例的显示装置100可有良好的效果。

如图5所示，在本实施例中，挡风玻璃210具有朝向驾驶座230的内表面210a，影像光束L入射至挡风玻璃210的内表面210a的入射角θ可大于布鲁斯特角（Brewster's angle）。图6示出由空气向挡风玻璃内表面传递的影像光束的入射角与其反射率之间的关系。影像光束L可分为S偏振光束Rs及P偏振光束Rp。由图6可知，当影像光束L入射至挡风玻璃210的入射角θ略大于布鲁斯特角时，例如60度时（假设空气折射率n1为1，挡风玻璃210折射率n2为1.5），S偏振光束Rs的反射率约有20%。换言之，即使在挡风玻璃210无特殊镀膜的情况下，透过适当的光学设计，影像光束L的S偏振光束Rs的反射率至少可有20%，而让使用者U在观看外界环境的同时亦可同时清楚地看到显示单元110所显示的影像资讯，进而提升行驶的安全。

综上所述，在本实用新型一实施例的显示装置中，显示单元所发出的影像光束是经过多个反射单元的反射传递至透镜单元，进而成像。因此，显示单元的显示面的物距可被拉长，而使显示面的像距增加。这样一来，经过挡风玻璃反射后，使用者便可在挡风玻璃前方一段距离处同时观看到路况及显示单元所显示的资讯，而不需在观看显示单元所显示的影像资讯时将注意力转移至邻近挡风玻璃处，而影响交通安全。此外，由于显示装置是透过透镜单元而非反射曲面来成像，因此在畸变的控制上显示装置可有良好的效果，进而可使显示装置具有良好成像品质。

虽然本实用新型已以实施例揭露如上，但其并非用以限定本实用新型，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的更改与修改，故本实用新型的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，不能以此限定本实用新型实施的范围，即凡依本实用新型权利要求及实用新型说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本实用新型专利涵盖的范围内。另外本实用新型的任一实施例或申请专利范围不须达成本实用新型所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本实用新型的权利范围。此外，本说明书或申请专利范围中提及的第一、第二等用语仅用以命名元件（element）的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。

符号说明

100、100A：显示装置

110：显示单元

110a：显示面

110b：虚像

120：第一反射单元

120a、130a、140a：反射面

130：第二反射单元

140：第三反射单元

150、150A：透镜单元

200：交通工具

210：挡风玻璃

210a：内表面

230:驾驶座

A：剖面

L：影像光束

P：板件

Rs：S偏振光束

Rp：P偏振光束

R：空间

S1：入光面

S2：出光面

U：使用者

X：光轴

θ：入射角

Claims

1.一种显示装置，包括：

一显示单元，发出一影像光束；

一第一反射单元，配置于该影像光束的传递路径上；

一第二反射单元，配置于来自该第一反射单元的该影像光束的传递路径上；

一第三反射单元，配置于来自该第二反射单元的该影像光束的传递路径上；以及

一透镜单元，配置于来自该第三反射单元的该影像光束的传递路径上，其中该影像光束从该显示单元发出后，先通过该第二反射单元与该第三反射单元之间的空间，再传递至该第一反射单元，然后依序地被该第一反射单元、该第二反射单元及该第三反射单元反射，之后再穿透该透镜单元。

2.如权利要求1项所述的显示装置，其特征在于，该透镜单元包括一凸透镜。

3.如权利要求1项所述的显示装置，其特征在于，该透镜单元具有一入光面及一出光面，该入光面及该出光面分别位于该透镜单元的相对两侧且该入光面朝向该第三反射单元，该入光面与该出光面的其中一个为一菲涅耳透镜表面，且该入光面与该出光面的另一个为一绕射光学元件表面。

4.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，该显示单元的显示面在经由该第一反射单元、该第二反射单元及该第三反射单元而至该透镜单元的物距小于该透镜单元的焦距。

5.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置用以设置于一交通工具的一挡风玻璃下方，其中该透镜单元的光轴相对于该挡风玻璃倾斜，且穿透该透镜单元的该影像光束在倾斜地入射该挡风玻璃后，至少部分该影像光束被该挡风玻璃反射。

6.如权利要求5所述的显示装置，其特征在于，该挡风玻璃将该至少部分影像光束反射至位于该交通工具的驾驶座上的一使用者的眼睛，以使该使用者的眼睛看到该显示单元的一虚像。

7.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，该虚像与该使用者眼睛的距离落在大于或等于1公尺至小于或等于30公尺的范围内。

8.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，该挡风玻璃具有朝向驾驶座的一内表面，该影像光束入射至该挡风玻璃的该内表面的入射角大于布鲁斯特角。

9.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，该第三反射单元连接该显示单元与该第一反射单元，该第一反射单元连接该第三反射单元与该透镜单元，该透镜单元连接该第一反射单元与该第二反射单元，且该第二反射单元连接该透镜单元与该显示单元。

10.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，该第一反射单元、该第二反射单元与该第三反射单元分别具有一平面的反射面。