CN110989173A - 一种显示*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种显示***,液晶显示装置出光面的上偏光片的光吸收轴垂直于挡风玻璃所在平面,以保证液晶显示装置可以出射能够被挡风玻璃反射的s偏振光,并且,在液晶显示装置投射至挡风玻璃的光学路径上设置透明光学膜材,透明光学膜材可以将液晶显示装置出射的部分s偏振光转换为p偏振光投射至挡风玻璃,经过挡风玻璃的反射光同时存在s偏振光和p偏振光,这样,在驾驶员佩戴太阳镜时可以观看到经过挡风玻璃反射的p偏振光,实现车载显示***可以使用太阳镜观看的效果。同时,在驾驶员未佩戴太阳镜时,也可以观看到车载显示***的影像。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域,尤指一种显示***。
背景技术
抬头显示(HUD,Head Up Display)又被叫做平行显示***,是指以驾驶员为中心、盲操作、多功能仪表盘。它的作用,就是把时速、导航等重要的行车信息,投影到驾驶员前面的风挡玻璃上,让驾驶员尽量做到不低头、不转头就能看到时速、导航等重要的驾驶信息。
抬头显示***的实现原理是利用前挡风玻璃反射成像,而驾驶员佩戴的太阳镜(Sunglass)的原理是滤去路面反射光。根据目前的抬头显示***的成像原理,在驾驶员佩戴的太阳镜会滤去抬头显示***的显示光线,使得佩戴太阳镜的驾驶员无法观看抬头显示***,即太阳镜和抬头显示***无法同时使用。
发明内容
本发明实施例提供一种显示***,用以解决现有技术中存在抬头显示***和太阳镜无法同时使用的问题。
本发明实施例提供了一种显示***,包括:
挡风玻璃;
液晶显示装置,包括位于出光面的上偏光片,所述上偏光片的光吸收轴垂直于所述挡风玻璃所在平面,所述液晶显示装置投射出的影像在所述挡风玻璃反射;
透明光学膜材,位于所述液晶显示装置投射至所述挡风玻璃的光学路径上,所述透明光学膜材用于将所述液晶显示装置出射的部分s偏振光转换为p偏振光。
可选地,在本发明实施例提供的上述显示***中,所述透明光学膜材贴附于所述液晶显示装置的上偏光片表面。
可选地,在本发明实施例提供的上述显示***中,所述透明光学膜材贴附于所述挡风玻璃的表面。
可选地,在本发明实施例提供的上述显示***中,所述透明光学膜材贴附于所述挡风玻璃面向所述液晶显示装置一侧的表面,或,所述透明光学膜材贴附于所述挡风玻璃背离所述液晶显示装置一侧的表面。
可选地,在本发明实施例提供的上述显示***中,所述透明光学膜材贴附于所述挡风玻璃面向所述液晶显示装置一侧的表面,在所述挡风玻璃背离所述透明光学膜材的表面设置有局部滤光片。
可选地,在本发明实施例提供的上述显示***中,所述局部滤光片的环境光反射率大于40%。
可选地,在本发明实施例提供的上述显示***中,还包括:与所述透明光学膜材固定的升降装置,与所述升降装置电连接的控制模块,所述升降装置用于在接收到用户使用所述控制模块发送的第一指令时带动所述透明光学膜材置于所述挡风玻璃表面,在接收到用户使用所述控制模块发送的第二指令时带动所述透明光学膜材避开所述挡风玻璃表面。
可选地,在本发明实施例提供的上述显示***中,还包括:与所述透明光学膜材固定的升降装置,与所述升降装置电连接的控制模块,所述升降装置用于在接收到用户使用所述控制模块发送的第一指令时带动所述透明光学膜材置于所述液晶显示装置的出光面,在接收到用户使用所述控制模块发送的第二指令时带动所述透明光学膜材避开所述液晶显示装置的出光面。
可选地,在本发明实施例提供的上述显示***中,所述升降装置包括:动力模块,以及与所述透明光学膜材固定的伸缩部件;所述控制模块包括按钮模块,所述按钮模块用于接收所述第一指令和所述第二指令,所述动力模块用于根据所述第一指令或所述第二指令带动所述伸缩部件运动。
可选地,在本发明实施例提供的上述显示***中,所述透明光学膜材为1/4玻片。
可选地,在本发明实施例提供的上述显示***中,所述液晶显示装置还包括位于入光面的下偏光片,所述下偏光片的光吸收轴垂直于所述上偏光片的光吸收轴。
本发明有益效果如下:
本发明实施例提供的一种显示***,液晶显示装置出光面的上偏光片的光吸收轴垂直于挡风玻璃所在平面,以保证液晶显示装置可以出射能够被挡风玻璃反射的s偏振光,并且,在液晶显示装置投射至挡风玻璃的光学路径上设置透明光学膜材,透明光学膜材可以将液晶显示装置出射的部分s偏振光转换为p偏振光投射至挡风玻璃,经过挡风玻璃的反射光同时存在s偏振光和p偏振光,这样,在驾驶员佩戴太阳镜时可以观看到经过挡风玻璃反射的p偏振光,实现车载显示***可以使用太阳镜观看的效果。同时,在驾驶员未佩戴太阳镜时,也可以观看到车载显示***的影像。
附图说明
图1为现有技术中的抬头显示***的结构示意图;
图2为现有技术中布儒斯特定律的原理示意图;
图3为本发明实施例提供的显示***的一种结构示意图;
图4为本发明实施例提供的显示***的另一种结构示意图;
图5为本发明实施例提供的显示***的另一种结构示意图;
图6为本发明实施例提供的显示***的另一种结构示意图;
图7为本发明实施例提供的显示***的另一种结构示意图;
图8为本发明实施例提供的显示***的另一种结构示意图。
具体实施方式
抬头显示***的实现原理是利用前挡风玻璃反射成像,如图1所示,液晶显示装置01出射的光线以大角度(一般在60~70度)射向前挡风玻璃02,经过前挡风玻璃02的反射后射入人眼,在前挡风玻璃02的前方呈虚像即图1中虚线部分汇聚的位置。如图2所示,根据布儒斯特定律,反射光为部分偏振光且多为s偏振光,而p偏振光被前挡风玻璃02吸收,即在前挡风玻璃02反射后的光线垂直振动(垂直于入射面)多于平行振动。在图2中入射光的角度和反射光的角度为ib,吸收光的角度为r0,空气的折射率为n1,前挡风玻璃的折射率为n2。因此,要求液晶显示装置01中的上偏光片的光吸收轴必须垂直于前挡风玻璃02所在平面,才能实现液晶显示装置01出射的光线被前挡风玻璃02反射。而驾驶员佩戴的太阳镜(Sunglass)的原理是滤去路面反射光,即太阳镜会滤去s偏振光,这样,在驾驶员佩戴太阳镜时无法观看到前挡风玻璃02反射的光线,故无法使用抬头显示***。
针对现有技术中车载显示***无法使用太阳镜的问题,本发明实施例提供了一种显示***。为了使本发明的目的,技术方案和优点更加清楚,下面结合附图,对本发明实施例提供的显示***的具体实施方式进行详细地说明。应当理解,下面所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。并且在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
附图中各部件的形状和大小不反应真实比例,目的只是示意说明本发明内容。
本发明实施例提供了一种显示***,如图3至图6所示,包括:
挡风玻璃1;
液晶显示装置2,包括位于出光面的上偏光片21,上偏光片21的光吸收轴垂直于挡风玻璃1所在平面,液晶显示装置2投射出的影像在挡风玻璃1反射;
透明光学膜材3,位于液晶显示装置2投射至挡风玻璃1的光学路径上,透明光学膜材3用于将液晶显示装置2出射的部分s偏振光转换为p偏振光。
值得注意的是,液晶显示装置2投射至挡风玻璃1的影像会在挡风玻璃1上形成一投影区域,光学路径指的是从液晶显示装置2的出射面至投影区域之间光线会经过的空间区域。
具体地,在本发明实施例提供的上述显示***中,液晶显示装置2出光面的上偏光片21的光吸收轴垂直于挡风玻璃1所在平面,以保证液晶显示装置2可以出射能够被挡风玻璃1反射的s偏振光,并且,在液晶显示装置2投射至挡风玻璃1的光学路径上设置透明光学膜材3,透明光学膜材3可以将液晶显示装置2出射的部分s偏振光转换为p偏振光投射至挡风玻璃1,经过挡风玻璃1的反射光同时存在s偏振光和p偏振光,这样,在驾驶员佩戴太阳镜时可以观看到经过挡风玻璃1反射的p偏振光,实现车载显示***可以使用太阳镜观看的效果。同时,在驾驶员未佩戴太阳镜时,也可以观看到车载显示***的影像。
可选地,在本发明实施例提供的上述显示***中,透明光学膜材3具体可以为1/4玻片,或者其他玻片,在此不做限定。1/4玻片可以将透过的s偏振光部分转换为p偏振光。
可选地,在本发明实施例提供的上述显示***中,如图3所示,透明光学膜材3可以贴附于液晶显示装置1的上偏光片21表面。此时,从液晶显示装置1的上偏光片21表面出射的s偏振光通过透明光学膜材3后一部分被转换为p偏振光,之后经过挡风玻璃1的反射后,有一部分的p偏振光损失,相较于未设置透明光学膜材3且在驾驶员未佩戴太阳镜时观看亮度有一定的下降。但相较于未设置透明光学膜材3且在驾驶员佩戴太阳镜时由于太阳镜滤去全部s偏振光,由于反射的p偏振光可以通过太阳镜被观看到而实现车载显示,即实现车载显示***可以使用太阳镜观看的效果。
或者,可选地,在本发明实施例提供的上述显示***中,如图4至图6所示,透明光学膜材3也可以贴附于挡风玻璃1的表面。
可选地,在本发明实施例提供的上述显示***中,如图4所示,透明光学膜材3可以贴附于挡风玻璃1面向液晶显示装置2一侧的表面,或,如图5所示,透明光学膜材3也可以贴附于挡风玻璃1背离液晶显示装置2一侧的表面。
此时,从液晶显示装置1的上偏光片21表面出射的s偏振光投射至贴附在挡风玻璃1表面的透明光学膜材3,s偏振光一部分被转换为p偏振光且全部被反射,相较于未设置透明光学膜材3且在驾驶员未佩戴太阳镜时观看亮度无变化。但相较于未设置透明光学膜材3且在驾驶员佩戴太阳镜时由于太阳镜滤去全部s偏振光,由于反射的p偏振光可以通过太阳镜被观看到而实现车载显示,仅反射的s偏振光被太阳镜滤去,即实现车载显示***可以使用太阳镜观看的效果。
通过下表1的实际测试可以比较得出亮度变化,在未佩戴太阳镜且透明光学膜材3贴附于挡风玻璃1表面时观看到的亮度等同于在未佩戴太阳镜且未设置透明光学膜材3时观看到的亮度且为最大,在未佩戴太阳镜且透明光学膜材3贴附于液晶显示装置1的上偏光片21表面时观看到的亮度次之,在佩戴太阳镜且透明光学膜材3贴附于液晶显示装置1的上偏光片21表面时观看到的亮度更次之,在佩戴太阳镜且透明光学膜材3贴附于挡风玻璃1表面时观看到的亮度再次之,在佩戴太阳镜且未设置透明光学膜材3时观看到的亮度最小。
表1
上述表1中D0>D2>D3>D4>D5。
可选地,在本发明实施例提供的上述显示***中,如图6所示,在透明光学膜材3贴附于挡风玻璃1面向液晶显示装置2一侧的表面时,可以在挡风玻璃1背离透明光学膜材3的表面贴附局部滤光片4,即可以认为透明光学膜材3贴附在挡风玻璃1的内侧,局部滤光片4贴附在挡风玻璃1的外侧。
具体地,在挡风玻璃1外侧贴附局部滤光片4可以过滤从挡风玻璃1外侧入射至内侧的环境光,使驾驶员减少太阳镜的使用情况,降低环境光的干扰可以提升抬头显示***的画面可视性。
具体地,局部滤光片4可以是反射片,也可以是吸波材料,只要能够起到将从车外部照射到挡风玻璃1的环境光过滤的作用即可,在此不做限定。并且,局部滤光片4和透明光学膜材3在挡风玻璃1上的投影可以重合,即在挡风玻璃1相同位置的外侧和内侧分别贴附局部滤光片4和透明光学膜材3;或者,局部滤光片4也可以整面贴附在挡风玻璃1的外侧,在此不做限定。
可选地,在本发明实施例提供的上述显示***中,局部滤光片4的环境光反射率一般需要大于40%,这样可以实现即使在烈日下,也可以使显示***达到很高的环境对比度和亮度,不需要增大背光的亮度,以达到省功耗和延长显示***使用寿命,减少太阳镜佩戴必要性,以及提升佩戴太阳镜时的显示效果等目的。
具体地,挡风玻璃1的反射率和透光率互换计算:r=((n-1)/(n+1))^2,若n等于1.5,则可以计算出r=4%。在光束接近正入射照射挡风玻璃1(即入射角θ约等于0)时:反射率的计算公式:
R=(n1-n2)^2/(n1+n2)^2 ①
其中,不同光波长下,具有不同的折射率,n1和n2是两种介质的折射率,n1为局部滤光片4的折射率,n2为玻璃的折射率约等于1.5。例如常见的金红石二氧化钛的n1=2.7,此时R=8%;根据期望值的R,可以得出折射率n1。
并且,光线连续穿过两种不同折射率的透明介质,在本发明中为局部滤光片4+挡风玻璃1时,由于在不同界面的反射光线产生干涉效应,其反射率还与介质厚度有关。可以通过设计特定厚度和特定折射率的挡风玻璃1上的局部滤光片4,来得到对特定波长光波有较大反射率或透过率,以减少环境杂光对抬头显示***的投影视图的干扰。
具体地,反射率最大值的厚度对应的公式为:
(2z+1)*λ/4=d*√(n^2-sinα^2) ②
其中,z为序列数,λ为波长,d为厚度,n为折射率,α为入射角,一般正午烈日下照射到挡风玻璃1的入射角α约等于45°。蓝紫光线波长λ<505,一般取值为472nm,将根据公式1计算得到的n1代入,可得最佳的厚度d。
因此:例如期望局部滤光片4的环境光反射率R为40%时,那么通过公式①可以得出n1=6.67,通过公式②可以得出d=18.2*(2z+1)nm。即通过期望的局部滤光片4的反射率可以确定出选用的局部滤光片4的折射率和厚度。
具体地,在本发明实施例提供的上述显示***中,由于驾驶员一般仅在环境光较强时需要佩戴太阳镜,因此,需要通过太阳镜观看车载显示的情况较为少数,因此,可以仅在使用太阳镜时升起透明光学膜材3,即将透明光学膜材3放置于液晶显示装置2投射至挡风玻璃1的光学路径上,在未使用太阳镜时降下透明光学膜材3。这样可以有效解决在液晶显示装置2或挡风玻璃1的表面长期贴附透明光学膜材3,导致透明光学膜材3失效时更换繁琐导致的信赖性差的问题。
基于此,可选地,在本发明实施例提供的上述显示***中,如图7所示,还可以包括:与透明光学膜材3固定的升降装置5,与升降装置5电连接的控制模块6,升降装置5用于在接收到用户使用控制模块6发送的第一指令时带动透明光学膜材3置于挡风玻璃1表面,在接收到用户使用控制模块6发送的第二指令时带动透明光学膜材3避开挡风玻璃1表面。即在用户(驾驶员)判断需要佩戴太阳镜时,向控制模块6发送第一指令,升降装置5带动透明光学膜材3置于挡风玻璃1的表面。在用户(驾驶员)判断不需要佩戴太阳镜时,向控制模块6发送第二指令,升降装置5收起透明光学膜材3,具体地,可以将透明光学膜材3隐藏至挡风玻璃1的边框处。
或者,可选地,在本发明实施例提供的上述显示***中,如图8所示,还可以包括:与透明光学膜材3固定的升降装置5,与升降装置5电连接的控制模块6,升降装置5用于在接收到用户使用控制模块6发送的第一指令时带动透明光学膜材3置于液晶显示装置2的出光面,在接收到用户使用控制模块6发送的第二指令时带动透明光学膜材3避开液晶显示装置2的出光面。即在用户(驾驶员)判断需要佩戴太阳镜时,向控制模块6发送第一指令,升降装置5带动透明光学膜材3置于液晶显示装置2的表面。在用户(驾驶员)判断不需要佩戴太阳镜时,向控制模块6发送第二指令,升降装置5收起透明光学膜材3,具体地,可以将透明光学膜材3隐藏至液晶显示装置2的内部。具体地,升降装置5和控制模块6可以固定在车体内部。
可选地,在本发明实施例提供的上述显示***中,如图7和图8所示,升降装置5具体可以包括:动力模块51,以及与透明光学膜材3固定的伸缩部件52;控制模块6可以包括按钮模块61,按钮模块61用于接收第一指令和第二指令,动力模块51用于根据第一指令或第二指令带动伸缩部件52运动。
具体地,在用户(驾驶员)判断需要佩戴太阳镜时,按下按钮模块61,按钮模块61接收到第一指令后,向动力模块51发送相应的电信号,动力模块51带动伸缩部件52运动,使透明光学膜材3移动至液晶显示装置2或挡风玻璃1的表面。在用户(驾驶员)判断不需要佩戴太阳镜时,按下按钮模块61,按钮模块61接收到第二指令后,向动力模块51发送相应的电信号,动力模块51带动伸缩部件52运动,使透明光学膜材3移出液晶显示装置2或挡风玻璃1的表面。
具体地,动力模块51包括但不限于电动马达等部件,按钮模块61包括但不限于液晶显示装置2显示的按钮图像或具有实际触感的按钮部件等。
可选地,在本发明实施例提供的上述显示***中,液晶显示装置2还可以包括位于入光面的下偏光片22,下偏光片22的光吸收轴垂直于上偏光片21的光吸收轴。具体地,入光面指的是液晶显示装置2中液晶显示面板的入光面,例如下偏光片22的光吸收轴可以为0,上偏光片21的光吸收轴可以为90度。液晶显示装置2中还可以包括但不限于控制出光角度的棱镜等部件,在此不作详述。
本发明实施例提供的上述显示***,液晶显示装置出光面的上偏光片的光吸收轴垂直于挡风玻璃所在平面,以保证液晶显示装置可以出射能够被挡风玻璃反射的s偏振光,并且,在液晶显示装置投射至挡风玻璃的光学路径上设置透明光学膜材,透明光学膜材可以将液晶显示装置出射的部分s偏振光转换为p偏振光投射至挡风玻璃,经过挡风玻璃的反射光同时存在s偏振光和p偏振光,这样,在驾驶员佩戴太阳镜时可以观看到经过挡风玻璃反射的p偏振光,实现车载显示***可以使用太阳镜观看的效果。同时,在驾驶员未佩戴太阳镜时,也可以观看到车载显示***的影像。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (11)
1.一种显示***,其特征在于,包括:
挡风玻璃;
液晶显示装置,包括位于出光面的上偏光片,所述上偏光片的光吸收轴垂直于所述挡风玻璃所在平面,所述液晶显示装置投射出的影像在所述挡风玻璃反射;
透明光学膜材,位于所述液晶显示装置投射至所述挡风玻璃的光学路径上,所述透明光学膜材用于将所述液晶显示装置出射的部分s偏振光转换为p偏振光。
2.如权利要求1所述的显示***,其特征在于,所述透明光学膜材贴附于所述液晶显示装置的上偏光片表面。
3.如权利要求1所述的显示***,其特征在于,所述透明光学膜材贴附于所述挡风玻璃的表面。
4.如权利要求3所述的显示***,其特征在于,所述透明光学膜材贴附于所述挡风玻璃面向所述液晶显示装置一侧的表面,或,所述透明光学膜材贴附于所述挡风玻璃背离所述液晶显示装置一侧的表面。
5.如权利要求4所述的显示***,其特征在于,所述透明光学膜材贴附于所述挡风玻璃面向所述液晶显示装置一侧的表面,在所述挡风玻璃背离所述透明光学膜材的表面设置有局部滤光片。
6.如权利要求5所述的显示***,其特征在于,所述局部滤光片的环境光反射率大于40%。
7.如权利要求1所述的显示***,其特征在于,还包括:与所述透明光学膜材固定的升降装置,与所述升降装置电连接的控制模块,所述升降装置用于在接收到用户使用所述控制模块发送的第一指令时带动所述透明光学膜材置于所述挡风玻璃表面,在接收到用户使用所述控制模块发送的第二指令时带动所述透明光学膜材避开所述挡风玻璃表面。
8.如权利要求1所述的显示***,其特征在于,还包括:与所述透明光学膜材固定的升降装置,与所述升降装置电连接的控制模块,所述升降装置用于在接收到用户使用所述控制模块发送的第一指令时带动所述透明光学膜材置于所述液晶显示装置的出光面,在接收到用户使用所述控制模块发送的第二指令时带动所述透明光学膜材避开所述液晶显示装置的出光面。
9.如权利要求7或8所述的显示***,其特征在于,所述升降装置包括:动力模块,以及与所述透明光学膜材固定的伸缩部件;所述控制模块包括按钮模块,所述按钮模块用于接收所述第一指令和所述第二指令,所述动力模块用于根据所述第一指令或所述第二指令带动所述伸缩部件运动。
10.如权利要求1-8任一项所述的显示***,其特征在于,所述透明光学膜材为1/4玻片。
11.如权利要求1-8任一项所述的显示***,其特征在于,所述液晶显示装置还包括位于入光面的下偏光片,所述下偏光片的光吸收轴垂直于所述上偏光片的光吸收轴。
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