CN220232120U - 一种抬头显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种抬头显示装置。其中包括背光总成，背光总成被配置为形成图像光束；目镜总成，位于背光总成的光线出射光路上；光波导组件，位于目镜总成的光线出射光路上；背光总成包括第一支撑件、背光透镜和第一泡绵结构，背光透镜位于第一支撑件的第一端，第一泡绵结构位于背光透镜与第一支撑件的第一端之间。本实用新型的技术方案，通过在第一支撑件和背光透镜中增加第一泡棉结构，提高了组装过程中抬头显示装置的良率。

Description

一种抬头显示装置

技术领域

本实用新型涉及汽车技术领域，尤其涉及一种抬头显示装置。

背景技术

现有技术中的抬头显示装置通常使用反射式的虚像成像光路，在挡风玻璃上投射出有一定虚像距离的图像。由于常规反射式的抬头显示装置结构设计需要占用比较大的体积，需要周边结构进行大规模避让，限制了抬头显示装置的实际应用和性能提升。因此，为提升抬头显示装置的性能，采用衍射光波导技术。但在衍射光波导技术的图像生成单元制造过程中，由于光学透镜为聚碳酸酯材料存在一定加工误差或者不均匀的问题，使得在加工制造过程中定位难度大且准确度低，进而造成产品不良率高，成像质量差等问题。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种抬头显示装置，以解决抬头显示装置体积大成像质量差以及光学透镜因加工误差，造成抬头显示装置在制造过程中定位困难和定位准确度差的问题。

本实用新型提供了一种抬头显示装置，包括：

背光总成，背光总成被配置为形成图像光束；

目镜总成，位于背光总成的光线出射光路上；

光波导组件，位于目镜总成的光线出射光路上；

背光总成包括第一支撑件、背光透镜和第一泡绵结构，背光透镜位于第一支撑件的第一端，第一泡绵结构位于背光透镜与第一支撑件的第一端之间。

可选的，背光总成还包括背光模组，背光模组位于第一支撑件的第二端；

背光透镜包括光线调节器件。

可选的，背光总成还包括第二泡绵结构；

背光模组包括：

光源，被配置为沿第一方向产生照明光束；

全反射透镜，位于光源的光线出射路径上；

第二泡绵结构位于全反射透镜与第一支撑件的第二端之间。

可选的，背光模组还包括亮度提升组件，亮度提升组件位于光源的光线出射路径上，包括第一偏振分光棱镜、第二偏振分光棱镜、第三偏振分光棱镜、第四偏振分光棱镜、第一波片和第二波片；

第一偏振分光棱镜、第二偏振分光棱镜、第三偏振分光棱镜和第四偏振分光棱镜沿第二方向顺次排列，第一方向与第二方向不同；第一波片位于第一偏振分光棱镜的出光面一侧，第二波片位于第四偏振分光棱镜的出光面一侧。

可选的，背光总成还包括第二支撑件和液晶显示面板，第二支撑件的第一端承载液晶显示面板，第二支撑件的第二端与第一支撑件的第一端对接固定光线调节器件。

可选的，背光总成还包括第三泡绵结构，第三泡绵结构位于光线调节器件与第二支撑件的第二端之间。

可选的，背光总成还包括第四泡绵结构，第四泡绵结构位于液晶显示面板与第二支撑件的第一端之间。

可选的，目镜总成的入射端的入光方向与目镜总成的出射端的出光方向垂直。

可选的，目镜总成包括：

反射元件，被配置为调整图像光束的传播方向；

透镜组，被配置为调整图像光束的光程；

目镜壳体，包括第一区域和第二区域，第一区域为容纳反射元件和透镜组的区域，第二区域包括消光漆。

可选的，目镜总成包括：

透镜组，被配置为调整图像光束的光程，透镜组包括至少一个目镜透镜；

目镜壳体，包括限位槽，限位槽被配置为容纳目镜透镜；

橡胶结构，目镜透镜通过橡胶结构限位于限位槽内。

本实用新型的技术方案，通过在第一支撑件和背光透镜中增加第一泡棉结构，减缓了第一支撑件和背光透镜组装过程中因背光透镜加工误差带来的过受力，提高了组装过程中抬头显示装置的良率。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种抬头显示装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种背光总成的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种背光模组的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种目镜总成的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

本实用新型提供了一种抬头显示装置，图1为本实用新型实施例提供的一种抬头显示装置的结构示意图，图2为本实用新型实施例提供的一种背光总成的结构示意图，结合图1和图2所示，包括背光总成1、目镜总成2和光波导组件3。其中，背光总成1被配置为形成图像光束。目镜总成2位于背光总成1的光线出射光路上。光波导组件3位于目镜总成2的光线出射光路上。

背光总成1包括第一支撑件11、背光透镜12和第一泡绵结构13，背光透镜12位于第一支撑件11的第一端100，第一泡绵结构13位于背光透镜12与第一支撑件11的第一端100之间。

其中，背光总成1可为抬头显示装置中的图像生成单元，图像生成单元用于形成图像光束。由于目镜总成2可用于改变图像光束的传播方向，故目镜总成2设置在背光总成1的光线出射光路上，使得目镜总成2接收图像光束并对图像光束进行处理。光波导组件3位于目镜总成2的光线出射光路上，光波导组件3接收目镜总成2处理后的图像光束并将图像光束处理后耦出。目镜总成2接收图像光束，调整图像光束中光线的传播角度，使得光线可以垂直耦入光波导组件3中。在传统的抬头显示装置中，显示形式是经过反射原理来实现的，因此在传统抬头显示装置中曲面镜是不可或缺的零件，在一些情况下，用户驾驶安装有抬头显示装置的载具的作过程中，阳光照射到抬头显示装置中的曲面镜，再经过反射到液晶显示屏，导致液晶屏温度升高，发生阳光倒灌甚至出现烧屏问题。而在本实用新型实施例中，将传统抬头显示装置设置为背光总成1、目镜总成2和光波导组件3三部分，由于目镜总成2中无反射结构，因此不会发生阳关倒灌的问题，同时也减小了抬头显示装置的体积。

其中，背光总成1中的第一支撑件11可起到支撑、固定和定位的作用，在抬头显示装置中由于背光总成1中的背光透镜12由聚碳酸酯材料制作而成，所以背光透镜12容易因加工公差、变形等原因造成背光透镜12受力太大或不均匀，进而出现在第一支撑件11和背光透镜12直接组装时，出现定位不准确的问题。本实用新型实施例通过将第一泡绵结构13设置在背光透镜12与第一支撑件11的第一端100之间，由于第一泡绵结构13具有一定的可压缩性，可以减缓第一支撑件11和背光透镜12组装过程中因背光透镜12加工误差带来的过受力，降低组装过程中的不良率，提高抬头显示装置的容错率。

本实用新型实施例的技术方案，通过在抬头显示装置中设置背光总成、目镜总成和光波导组件，改变了现有技术中反射式抬头显示装置的结构，减小了抬头显示装置的体积，避免了阳光倒灌的问题，同时降低了抬头显示装置的制作成本；并且采用光波导技术，使得抬头显示装置的透光度更高、视场角更大，提升了显示效果。另外，在第一支撑件和背光透镜中增加第一泡绵结构，减缓了第一支撑件和背光透镜组装过程中因背光透镜加工误差带来的过受力，提高了组装过程中抬头显示装置的良率。

可选的，继续参考图2所示，背光总成1还包括背光模组14，背光模组14位于第一支撑件11的第二端200；

背光透镜12包括光线调节器件121。

其中，背光模组14可用于产生图像光束，将背光模组14设置在第一支撑件11的第二端200，使得背光模组14产生的图像可以经过第一支撑件11入射背光透镜12的光线调节器件121之中。通过在光线调节器件121和第一支撑件11之间设置第一泡绵结构13，减缓了第一支撑件11和背光透镜12组装过程中因背光透镜12加工误差带来的过受力，提高了组装过程中抬头显示装置的良率。

可选的，继续参考图2所示，背光总成1还包括第二泡绵结构15；

背光模组14包括：

光源141，被配置为沿第一方向产生照明光束；

全反射透镜142，位于光源141的光线出射路径上；

第二泡绵结构15位于全反射透镜142与第一支撑件11的第二端200之间。

其中，由于背光模组14可用于产生图像光束，则背光模组14中包括光源141和全反射透镜142，设定第一方向为y方向，光源141产生光束入射全反射透镜142；在背光总成1中，全反射透镜142的精度和位置对光束的影响较大，由于全反射透镜142由聚碳酸酯材料制作而成且全反射透镜142的尺寸也大，在制作过程中会有一定的加工误差，将第二泡绵结构15设置在全反射透镜142与第一支撑件11第二端之间，使得全反射透镜142在固定过程中由于泡棉的可压缩性减缓一定的定位误差和定位误差，实现对全反射透镜142的准确定位，保证背光模组14出射光线的质量，提高抬头显示装置制作过程中的良率。

可选的，图3为本实用新型实施例提供的一种背光模组的结构示意图，如图3所示，背光模组14还包括亮度提升组件143，亮度提升组件143位于光源141的光线出射路径上，包括第一偏振分光棱镜1431、第二偏振分光棱镜1432、第三偏振分光棱镜1433、第四偏振分光棱镜1434、第一波片1435和第二波片1436；

第一偏振分光棱镜1431、第二偏振分光棱镜1432、第三偏振分光棱镜1433和第四偏振分光棱镜1434沿第二方向顺次排列，第一方向与第二方向不同；第一波片1435位于第一偏振分光棱镜1431的出光面一侧，第二波片1436位于第四偏振分光棱镜1434的出光面一侧。

背光模组14包括和亮度提升组件143。光源141沿第一方向y产生照明光束。

亮度提升组件143位于光源141的光线出射路径上，亮度提升组件143包括第一偏振分光棱镜1431、第二偏振分光棱镜1432、第三偏振分光棱镜1433、第四偏振分光棱镜1434、第一波片1435和第二波片1436。其中，第二偏振分光棱镜1432和第三偏振分光棱镜1433中的斜面封有分光膜，分光膜可以将P偏振光透射，S偏振光反射。可以将入射的自然光分解为偏振方向互相垂直的P偏振光和S偏振光，分别简称P光和S光。

继续参考图3所示，第一偏振分光棱镜1431、第二偏振分光棱镜1432、第三偏振分光棱镜1433和第四偏振分光棱镜1434沿第二方向x顺次排列，第一方向y与第二方向x不同。示例性地，第一方向y与第二方向x垂直。第一波片1435位于第一偏振分光棱镜1431的出光面一侧，第二波片1436位于第四偏振分光棱镜1434的出光面一侧。

可以理解的是，由于背光模组14存在偏振方向的选择性，若光源141发出的自然光，自然光在通过液晶显示面板中的偏振片时会有一半能量的损失。本实施例中光源141沿第一方向y产生的照明光束入射到第二偏振分光棱镜1432和第三偏振分光棱镜1433的斜面时会被分成P光和S光。其中，P光可以直接沿第一方向y透过第二偏振分光棱镜1432和第三偏振分光棱镜1433。被第二偏振分光棱镜1432和第三偏振分光棱镜1433的斜面反射的S光分别会被第一偏振分光棱镜1431和第四偏振分光棱镜1434的斜面再次反射，沿第一方向y透过第一偏振分光棱镜1431和第四偏振分光棱镜1434，然后分别经第一波片1435和第二波片1436转换成P光。本实施例的方案可以使亮度提升组件143的出射光均为P光，可以有效减少能量损失，提高亮度。

可选的，继续参考图2所示，背光总成1还包括第二支撑件16和液晶显示面板17，第二支撑件16的第一端300承载液晶显示面板17，第二支撑件16的第二端400与第一支撑件11的第一端100对接固定光线调节器件121。

其中，一方面，第二支撑件16设置在液晶显示面板17和光线调节器件121之间，与第一支撑件11对接固定光线调节器件121，光线调节器件121可用于调节图像光束的传播方向使得出射光线可与成像设计相匹配，提高成像质量；另一方面，第二支撑件16的第一端300承载液晶显示面板17，用于固定液晶显示面板17。本实用新型实施例中通过在背光总成1中设置液晶显示面板17，使得光束选择性出射，提高图像光束质量；同时在背光总成1中增加第二支撑件16实现液晶显示面板17和光线调节器件121的固定，保证液晶显示面板17和光线调节器件121定位准确性，提高图像光束的成像效果。

可选的，继续参考图2所示，背光总成1还包括第三泡绵结构18，第三泡绵结构18位于光线调节器件121与第二支撑件16的第二端400之间。

其中，在光线调节器件121和第二支撑件16的第二端400之间增加第三泡绵结构18。

在抬头显示装置中由于光线调节器件121由聚碳酸酯材料制作而成，所以光线调节器件121容易因加工公差、变形等原因造成光线调节器件121受力太大或不均匀，进而出现光线调节器件121设置在第一支撑件11和第二支撑件16之间时出现定位不准确的问题。本实用新型实施例在光线调节器件121和第二支撑件16的第二端400之间增加第三泡绵结构18，由于第三泡绵结构18具有一定的可压缩性，可以减缓第二支撑件16和光线调节器件121组装过程中因光线调节器件121加工误差带来的过受力，降低组装过程中的不良率，提高抬头显示装置的容错率。

可选的，继续参考图2所示，背光总成1还包括第四泡绵结构19，第四泡绵结构19位于液晶显示面板17与第二支撑件16的第一端300之间。

其中，在液晶显示面板17和第二支撑件16之间设置第四泡绵结构19，同样地，第四泡绵结构19在液晶显示面板17和第二支撑件16之间起到减缓液晶显示面板17的过受力，提高液晶显示面板17与第二支撑件16之间定位的准确性，保证图像光束的出光效率。

可选的，图4为本实用新型实施例提供的一种目镜总成的结构示意图，如图4所示，目镜总成2的入射端的入光方向与目镜总成2的出射端的出光方向垂直。

具体的，在抬头显示装置中，背光总成1与目镜总成2连接，背光总成1形成的图像光束沿x相反方向入射至目镜总成2中，目镜总成2与光波导组件3连接，图像光束又目镜总成2的第一端入射目镜总成2，经过目镜总成2调整传播方向和光程，由目镜总成2的第二端沿y方向出射，由光波导组件3靠近目镜总成2的第二端的一端耦入光波导组件3中，在光波导组件3中全反射至另一端耦出，其中x相反方向和y方向相互垂直，实现目镜总成2的入射端的入光方向与目镜总成2的出射端的出光方向垂直。

可选的，继续参考图4所示，目镜总成2包括：

反射元件24，被配置为调整图像光束的传播方向；

透镜组21，被配置为调整图像光束的光程；

目镜壳体22，包括第一区域和第二区域，第一区域为容纳反射元件24和透镜组21的区域，第二区域包括消光漆。

其中，在目镜总成2中设置反射元件24和透镜组21的组合排布以实现目镜总成2调整光束的传播方向和光程的作用。在抬头显示装置设计过程中，光学调制函数、光学畸变和杂散光数量均影响成像质量。光学系统中的杂散光主要是由于非正常光路中的光线到达探测器造成的，主要来源于透镜表面、透镜边缘、结构面及探测器相关面发射及散射造成的，本实用新型实施例中通过在目镜壳体22的内壁上喷涂消光漆，可以减少这种杂散光的数量，提高成像效果。

具体的，将反射元件24和透镜组21依照相应光束传播方向和光程设置在目镜壳体22中，目镜壳体22的第一区域可为目镜壳体22的容纳空间，目镜壳体22的第一区域容纳反射元件24和透镜组21；目镜壳体22的第二区域可为目镜壳体22的内壁区域，在目镜壳体22的第二区域，即目镜壳体22的内壁喷涂消光漆，当图像光束入射目镜壳体22中的反射元件24和透镜组21时，入射目镜壳体22的杂散光会被消光漆吸收，减少杂散光的数量，实现图像光束传播方向及光程的改变的同时，提高了成像质量。

本实用新型的技术方案，通过在目镜壳体中的内壁上喷涂消光漆结合图像光束的光路路径，将其目镜壳体内壁完全遮蔽，有效的抑制杂散光，保证了成像质量。并且喷涂消光漆的技术方案，还有效简化了抬头显示装置的处理工艺，降低生产成本。

可选的，继续参考图4所示，目镜总成2包括：

透镜组21，被配置为调整图像光束的光程，透镜组21包括至少一个目镜透镜；

目镜壳体22，包括限位槽(图中未示出)，限位槽被配置为容纳目镜透镜；

橡胶结构23，目镜透镜通过橡胶结构23限位于限位槽内。

其中，透镜组21中包括目镜透镜以调整图像光束的光程，在目镜透镜与目镜壳体22组装过程中设置限位槽使得目镜透镜设置在限位槽中，实现目镜透镜的定位。由于目镜透镜为玻璃透镜，玻璃透镜在与金属材料或者塑料材料等硬质材料接触过程中易发生受力不均出现破裂的现象，本实用新型实施例中在限位槽中设置橡胶结构23，如图4示出在至少一组透镜组中设置橡胶结构23，利用限位槽和橡胶结构23同时固定目镜透镜，避免目镜透镜在受应力时出现挤压破碎的问题，提高了抬头显示装置的组装良率；同时，由于橡胶具有一定硬度，也可以辅助限位槽实现目镜透镜的定位功能，实现目镜透镜的准确定位，进一步提高成像质量。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种抬头显示装置，其特征在于，包括：

背光总成，所述背光总成被配置为形成图像光束；

目镜总成，位于所述背光总成的光线出射光路上；

光波导组件，位于所述目镜总成的光线出射光路上；

所述背光总成包括第一支撑件、背光透镜和第一泡绵结构，所述背光透镜位于所述第一支撑件的第一端，所述第一泡绵结构位于所述背光透镜与所述第一支撑件的第一端之间。

2.根据权利要求1所述的抬头显示装置，其特征在于，所述背光总成还包括背光模组，所述背光模组位于所述第一支撑件的第二端；

所述背光透镜包括光线调节器件。

3.根据权利要求2所述的抬头显示装置，其特征在于，所述背光总成还包括第二泡绵结构；

所述背光模组包括：

光源，被配置为沿第一方向产生照明光束；

全反射透镜，位于所述光源的光线出射路径上；

所述第二泡绵结构位于所述全反射透镜与所述第一支撑件的第二端之间。

4.根据权利要求3所述的抬头显示装置，其特征在于，所述背光模组还包括亮度提升组件，所述亮度提升组件位于所述光源的光线出射路径上，包括第一偏振分光棱镜、第二偏振分光棱镜、第三偏振分光棱镜、第四偏振分光棱镜、第一波片和第二波片；

所述第一偏振分光棱镜、第二偏振分光棱镜、第三偏振分光棱镜和第四偏振分光棱镜沿第二方向顺次排列，所述第一方向与所述第二方向不同；所述第一波片位于所述第一偏振分光棱镜的出光面一侧，所述第二波片位于所述第四偏振分光棱镜的出光面一侧。

5.根据权利要求2所述的抬头显示装置，其特征在于，所述背光总成还包括第二支撑件和液晶显示面板，所述第二支撑件的第一端承载所述液晶显示面板，所述第二支撑件的第二端与所述第一支撑件的第一端对接固定所述光线调节器件。

6.根据权利要求5所述的抬头显示装置，其特征在于，所述背光总成还包括第三泡绵结构，所述第三泡绵结构位于所述光线调节器件与所述第二支撑件的第二端之间。

7.根据权利要求5所述的抬头显示装置，其特征在于，所述背光总成还包括第四泡绵结构，所述第四泡绵结构位于所述液晶显示面板与所述第二支撑件的第一端之间。

8.根据权利要求1所述的抬头显示装置，其特征在于，所述目镜总成的入射端的入光方向与所述目镜总成的出射端的出光方向垂直。

9.根据权利要求8所述的抬头显示装置，其特征在于，所述目镜总成包括：

反射元件，被配置为调整所述图像光束的传播方向；

透镜组，被配置为调整所述图像光束的光程；

目镜壳体，包括第一区域和第二区域，所述第一区域为容纳所述反射元件和所述透镜组的区域，所述第二区域包括消光漆。

10.根据权利要求1所述的抬头显示装置，其特征在于，所述目镜总成包括：

透镜组，被配置为调整所述图像光束的光程，所述透镜组包括至少一个目镜透镜；

目镜壳体，包括限位槽，所述限位槽被配置为容纳所述目镜透镜；

橡胶结构，所述目镜透镜通过所述橡胶结构限位于所述限位槽内。