一种显示装置的制作方法

1.本发明实施例涉及显示技术领域，尤其涉及一种显示装置。


背景技术：

2.增强显示平视显示屏(ar-hud)在车辆的驾驶员前方生成虚拟图像，并通过在虚拟图像中显示信息来向驾驶员提供各种信息。由于光路是可逆的，会导致太阳光反向进入显示平视显示屏的图像源中，造成太阳光辐射能量过高，影响图像源的使用寿命以及虚拟图像的成像效果。


技术实现要素：

3.本发明提供一种显示装置，通过设置光束调制单元反射图像源出射的光线到达人眼，形成虚拟图像，提高虚拟图像的成像效果；同时对入射的自然光进行滤光，减小外部光线对图像源的辐射，延长图像源的使用寿命。
4.本发明实施例提供了一种显示装置，包括图像源、光束调制单元和光束输出单元；
5.所述图像源用于输出待显示图像；
6.所述光束调制单元包括第一区域和第二区域，所述第一区域与所述待显示图像对应，所述待显示图像输出的光线入射至所述光束调制单元，经过所述第一区域和所述光束输出单元反射后进入人眼；
7.外界光线经过所述光束输出单元透射后入射至所述光束调制单元，所述光束调制单元用于滤除入射至所述第二区域的外界光线。
8.本发明实施例提供的显示装置，通过在图像源和光束输出单元之间的光路上增设光束调制单元，设置光束调制单元包括第一区域和第二区域，第一区域与待显示图像对应，待显示图像输出的光线入射至光束调制单元，经过第一区域和光束输出单元反射后进入人眼，保证形成正常的虚拟图像，外界光线经过光束输出单元透射后入射至光束调制单元，光束调制单元的第二区域滤除外界光线，可以有效减少外界光进入图像源中，降低外界光线对图像源的能量辐射，起到延长图像源寿命的作用。
附图说明
9.图1是现有技术提供的一种显示装置的结构示意图；
10.图2是本发明实施例提供的一种显示装置的结构示意图；
11.图3是本发明实施例提供的一种光束调制单元的表面结构示意图；
12.图4是本发明实施例提供的另一种光束调制单元的表面结构示意图；
13.图5是本发明实施例提供的另一种光束调制单元的表面结构示意图；
14.图6是本发明实施例提供的另一种显示装置的结构示意图；
15.图7是本发明实施例提供的另一种显示装置的结构示意图；
16.图8是本发明实施例提供的另一种显示装置的结构示意图；
17.图9是图3中沿aa’方向的一种截面示意图；
18.图10是图3中沿bb’方向的一种截面示意图；
19.图11是图3中沿bb’方向的另一种截面示意图；
20.图12是本发明实施例提供的另一种显示装置的结构示意图；
21.图13是图3中沿cc’方向的另一种截面示意图；
22.图14是本发明实施例提供的另一种显示装置的结构示意图；
23.图15是本发明实施例提供的另一种显示装置的结构示意图；
24.图16是本发明实施例提供的另一种显示装置的结构示意图。
具体实施方式
25.下面结合附图和实施例对本发明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发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
26.图1是现有技术提供的一种显示装置的结构示意图。如图1所示，现有技术中的一种显示装置100包括图像源10、反射镜11和光束输出单元12，为了追求更远的虚像距离，通常将光束输出单元12的物面更靠近焦平面，由于光路是可逆的，这会导致太阳光经光束输出单元12反向聚集到图像源10中，高能量的太阳辐射会影响图像源10的使用寿命，影响虚拟成像的视觉成像效果。
27.基于上述技术问题，发明人研究发现，减少太阳光线进入图像源中，可以延长图像源的使用寿命，提高虚拟成像的视觉成像效果。基于此，发明人进一步研究出本发明实施例的技术方案。具体的，本发明实施例提供一种显示装置包括图像源、光束调制单元和光束输出单元；图像源用于输出待显示图像；光束调制单元包括第一区域和第二区域，第一区域与待显示图像对应，待显示图像输出的光线入射至光束调制单元，经过第一区域和光束输出单元反射后进入人眼；外界光线经过光束输出单元透射后入射至光束调制单元，光束调制单元用于滤除入射至第二区域的外界光线。
28.采用上述技术方案，通过增设光束调制单元，设置光束调制单元包括第一区域和第二区域，第一区域与待显示图像对应，待显示图像输出的光线入射至光束调制单元，经过第一区域和光束输出单元反射后进入人眼，保证形成正常的虚拟图像，外界光线经过光束输出单元透射后入射至光束调制单元，光束调制单元的第二区域滤除外界光线，可以有效减少外界光进入图像源中，降低界光线对图像源的能量辐射，起到延长图像源寿命的作用。
29.以上是本发明的核心思想，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.图2是本发明实施例提供的一种显示装置的结构示意图；图3是本发明实施例提供的一种光束调制单元的表面结构示意图；图4是本发明实施例提供的另一种光束调制单元的表面结构示意图；图5是本发明实施例提供的另一种光束调制单元的表面结构示意图。结合图2-图5所示，本发明实施例提供的显示装置200包括图像源20、光束调制单元21和光束输出单元22；图像源20用于输出待显示图像；光束调制单元21包括第一区域211和第二区域212，第一区域211与待显示图像对应，待显示图像输出的光线l1入射至光束调制单元21，经
过第一区域211和光束输出单元22反射后进入人眼ee；外界光线l2经过光束输出单元22透射后入射至光束调制单元21，光束调制单元21用于滤除入射至第二区域的外界光线。
31.具体的，本发明实施例提供的显示装置200可以被安装在交通工具(例如汽车)中，显示装置200包括图像源20、光束调制单元21和光束输出单元22，图像源20包括液晶显示面板、有机发光显示面板或投影仪等，可以提供待显示图像，如ar-hud图像，ar hud提供的内容可包括仪表盘信息、导航信息、车道指示符、施工指示符、事故指示符、行人检测指示符信息。光束输出单元22可以是摩托、汽车、飞机等的车辆挡风玻璃，以用于向驾驶员提供ar-hud图像，通过在图像源20在光束输出单元22之间的光路中增设光束调制单元21。设置光束调制单元21包括第一区域211和第二区域212，如图3所示，第一区域211和第二区域212可以采用相邻排布的方式，设置第一区域211与图像源20的待显示图像对应，需要说明的是，图3-图5仅分别示出了一种可行的设置方式，更多的结构设置，这里不再做一一列举。图像源20发出的待显示图像的光束l1依次经光束调制单元21的第一区域211、光束输出单元22反射后进入人眼ee，形成虚拟图像，如ar-hud图像，从而保证了虚拟图像的正常显示。根据光路可逆原理，外界光线l2透过光束输出单元22到达光束调制单元21，一部分外界光线l2被光束输出单元22的第二区域212滤除，例如采用特定波长吸收或者散射的方式对外界光线l2滤光，可以有效减少外界光线l2进入图像源20内，降低外界光线l2对图像源20的能量辐射，延长图像源20的使用寿命。
32.综上，本发明实施例提供的显示装置，通过在图像源和光束输出单元之间的光路上增设光束调制单元，设置光束调制单元包括第一区域和第二区域，第一区域与待显示图像对应，待显示图像输出的光线入射至光束调制单元，经过第一区域和光束输出单元反射后进入人眼ee，保证形成正常的虚拟图像，外界光线经过光束输出单元透射后入射至光束调制单元，光束调制单元的第二区域滤除外界光线，可以有效减少外界光进入图像源中，降低外界光线对图像源的能量辐射，起到延长图像源寿命的作用。
33.图6是本发明实施例提供的另一种显示装置的结构示意图；图7是本发明实施例提供的另一种显示装置的结构示意图；图8是本发明实施例提供的另一种显示装置的结构示意图。在上述实施例的基础上，结合图6-图8所示，可选的，本发明实施例提供的显示装置200还包括至少一个反射单元23；反射单元23设置于光束调制单元21与光束输出单元22之间的光路上，待显示图像输出的光线l1入射至光束调制单元21，依次经过第一区域211、反射单元23和光束输出单元22反射后进入人眼ee，如图6所示；或者反射单元23设置于图像源20和光束调制单元21之间的光路上，待显示图像输出的光线l1入射至反射单元23，依次经过反射单元23、第一区域211和光束输出单元22反射后进入人眼ee，如图7所示。
34.具体的，结合图6-图8所示，显示装置200还包括至少一个反射单元23，反射单元23可以是镀有高反膜的反射镜，用于改变光线l1的传播路径。如图6和图7所示，可以使用一个反射单元23，例如将反射单元23设置在光束调制单元21与光束输出单元22之间的光路上，待显示图像输出的光线l1依次经过光束调制单元21的第一区域211、反射单元23和光束输出单元22反射后进入人眼ee，形成虚拟图像，如图6所示；或者将反射单元23设置在图像源20和光束调制单元21之间的光路上，待显示图像输出的光线l1依次经反射单元23、光束调制单元21的第一区域211和光束输出单元22反射后进入人眼ee，形成虚拟图像，如图7所示；再或者，采用两个反射单元23，待显示图像输出的光线l1依次经第一反射单元231、光束调
制单元21的第一区域211、第二反射单元232、光束输出单元22反射后进入人眼ee，形成虚拟图像，如图8所示。通过合理设置反射单元23的数量和位于图像源20和光束调制单元21的光路位置，调整显示装置200的体积，使其满足交通工具的安装环境要求。
35.可选的，继续参照图6-图8所示，可选的，反射单元23包括曲面反射镜。采用曲面反射镜，有利于汇聚待显示图像输出的光线l1，提高图像源20的光能量利用率，提高虚拟图像的成像质量。
36.图9是图3中沿aa’方向的一种截面示意图；图10是图3中沿bb’方向的另一种截面示意图；图11是图3中沿bb’方向的另一种截面示意图。在上述实施例的基础上，结合图2、图9-图11所示，可选的，光束调制单元21包括液晶盒，液晶盒包括阵列基板213、对置基板214以及设置于阵列基板213和对置基板214之间的液晶层215；液晶盒包括第一状态s1和第二状态s2，在显示装置200工作时，液晶盒的第一区域211处于第一状态s1，如图9所示，液晶盒的第二区域212处于第二状态s2，如图10所示。
37.具体的，光束调制单元21包括液晶盒，液晶盒包括阵列基板213、对置基板214以及设置于阵列基板213和对置基板214之间的液晶层215，液晶层215设置规则排布的液晶分子，通过区域控制液晶层215中液晶分子的排布，对液晶盒的透光性进行控制。控制液晶盒的第一区域211的液晶分子处于第一状态s1，第一状态s1阻挡光线透过液晶层215，控制液晶盒的第二区域212的液晶分子处于第二状态s2，第二状态s2允许光线透过液晶层215。当在显示装置200工作时，待显示图像输出的光线l1入射到液晶盒的对置基板214一侧，在第一区域211处，光线l1在对置基板214处发生反射，最终到达人眼ee，形成虚图像，如图9所示；在第二区域212处，当外界光线l2穿过对置基板214后进入液晶层215，被液晶层215吸收或散射，如图10和图11所示。
38.在上述实施例的基础上，继续参考图9和图11所示，可选的，第一状态为反射状态，第二状态s2为散射状态。
39.具体的，结合图9-图10所示，控制液晶层215的液晶分子，使得第一状态s1中为反射状态，即光线l1在对置基板214的第一区域211处发生反射，最终到达人眼ee，形成虚图像，如图9所示；第一状态s1中为散射状态，利用液晶分子的散射作用，使得外界光线l2透过对置基板214的第二区域212后在液晶层215中散射和吸收，难以到达图像源20，从而可以减小能量辐射过大造成的图像源20的损伤。
40.图12是本发明实施例提供的另一种显示装置的结构示意图。在上述实施例的基础上，结合图9-图11所示，可选的，第一状态为反射状态，第二状态s2为透明状态；光束调制单元21还包括光吸收层216，光吸收层216设置于液晶盒远离图像源20的一侧，光吸收层216用于吸收第二区域212透射的外界光线。
41.具体的，结合图9-图10所示，控制液晶层215的液晶分子，使得第一状态s1中为反射状态，即光线l1在对置基板214的第一区域211处发生反射，最终到达人眼ee，形成虚图像，如图9所示；第二状态s2为透明状态，即外界光线l2可以透过对置基板214的第二区域212进入液晶层215。为了阻挡进入液晶层215的外界光线l2，进一步设置光束调制单元21还包括光吸收层216，光吸收层216可吸收外界光线l2，例如采用黑色吸收材料。可选的，外界光线包括太阳光。结合图12所示，到达第二区域212的外界光线l2依次穿过对置基板214、液晶层215和阵列基板213后被光吸收层216吸收，第二区域212设置光吸收层216，可以有效减
少由光束输出单元22进入经光束调制单元21反射到达图像源20的外界光线l2，从而减小能量辐射过大造成的图像源20的损伤。
42.图13是图3中沿cc’方向的另一种截面示意图。在上述实施例的基础上，继续参照图9-图13所示，可选的，液晶盒还包括像素电极217和公共电极218，像素电极217设置于阵列基板213上，公共电极218设置于阵列基板217(图中未示出)或对置基板214上；像素电极217加载第一电压时，对应的区域处于第一状态s1；像素电极217加载第二电压时，对应的区域处于第二状态s2。
43.图9-图11和图12以液晶盒的像素电极217设置于阵列基板213上，公共电极218设置在对置基板214上为例。具体的，如图12所示，阵列基板213还可以包括阵列基板衬底2131以及依次位于阵列基板衬底2131一侧的缓冲层2132和驱动电路层40。阵列基板衬底2131可以是柔性的或者刚性的，例如，采用具有柔性的任意合适的绝缘材料形成，用于阻挡氧和湿气，防止湿气或杂质通过阵列基板衬底2131向液晶盒内部扩散。缓冲层2132可以覆盖阵列基板衬底2131的整个上表面，驱动电路层40可以包括多个周期性排布的薄膜晶体管30(thin film transistor，tft)以及由薄膜晶体管30构成的像素电路，像素电路用于驱动液晶层215中液晶偏转而对入射光线进行反射、透射或散射。像素电路包括多层金属线层，示例性的，如图12所示，本实施例以底栅型的薄膜晶体管30为例进行结构说明，驱动电路层40的结构包括位于缓冲层2132上的栅极层31，位于栅极层31上的栅极绝缘层311，位于栅极绝缘层311上的有源层32，位于有源层32上的层间绝缘层312，位于层间绝缘层312上的源电极33和漏电极34，源电极33和漏电极34分别通过接触孔电连接(或结合)到源极区域和漏极区域，位于薄膜晶体管30的源电极33和漏电极34上的平坦化层313，具有平坦化作用，位于平坦化层313上的像素电极217，位于像素电极217上的像素电极绝缘层314。栅极绝缘层311、层间绝缘层312和像素电极绝缘层314可以由氧化硅或氮化硅等的无机绝缘层形成，平坦化层313可以由有机绝缘层形成，更多的驱动电路层40的结构和制备材料这里不再做一一列举。其中，图中仅仅示出了两个薄膜晶体管30，更多的薄膜晶体管30结构这里不再做一一示出。
44.当对像素电极217加载第一电压时，对应的第一区域211中的液晶层215中的液晶分子的形态发生改变，使得第一区域211处于第一状态s1，第一状态s1为反射状态，待显示图像出射的光线l1在对置基板214的第一区域211处发生反射，最终到达人眼ee，形成虚图像；当对像素电极217加载第二电压时，第二区域212中的液晶层215中的液晶分子的形态发生改变，使得第二区域212处于第二状态s2，第二状态s2可以为散射状态(如图10所示)或者透明状态(如图11所示)，减少外界光线l2透过对置基板214的第二区域212后到达图像源20，从而可以减小能量辐射过大造成的图像源20的辐射损伤。
45.图14是本发明实施例提供的另一种显示装置的结构示意图。在上述实施例的基础上，参照图9、图13和图14所示，液晶层215包括胆甾相液晶，液晶盒21处于第一状态s1时，胆甾相液晶呈螺旋状形成布拉格反射光栅；图像源20出射的光束l1为线偏振光，显示装置200还包括第一四分之一波片24，第一四分之一波片24设置于图像源20与液晶盒21之间的光路上，第一四分之一波片24用于将线偏振光调制为与胆甾相液晶的旋向相同的圆偏振光。
46.具体的，结合图9-图11和图13所示，液晶层215包括胆甾相液晶，此类液晶分子呈扁平状，排列成层，层内分子相互平行，分子长轴平行于层平面，不同层的分子长轴方向稍
有变化，沿层的法线方向排列成螺旋状结构；胆甾相液晶的螺纹距约为300nm，与可见光波长同一量级，这个螺旋距会随外界温度、电场条件不同而改变，因此可通过施加不同电场调节螺距的方法对外界光进行调制。调节液晶盒21的液晶分子的形态，使得液晶盒21处于第一状态s1时，胆甾相液晶呈螺旋状形成布拉格反射光栅，对入射的光线具有反射的作用。结合图14所示，当图像源20出射的光束l1为线偏振光时，胆甾相液晶对线偏振光的反射率较低，利用四分之一波片可以将光路中的线偏振光变为圆偏振光或椭圆偏振光，在图像源20与液晶盒21之间的光路上增设第一四分之一波片24，第一四分之一波片24将图像源20出射的线偏振光l1调制为与胆甾相液晶的旋向相同的圆偏振光，有利于提高胆甾相液晶对光束l1的反射率，增大光线l2的利用率，调高虚拟成像的成像质量。
47.图15是本发明实施例提供的另一种显示装置的结构示意图。在上述实施例的基础上，如图15所示，显示装置200还包括第二四分之一波片25，第二四分之一波片25设置于液晶盒21和光束输出单元22之间的光路上，第二四分之一波片25用于将圆偏振光调制为s偏振光。
48.具体的，当图像源20出射的光束l1为圆偏振光时，在图14的基础上，继续在液晶盒21和光束输出单元22之间的光路上增设第二四分之一波片25，光束l1依次经过第一四分之一波片24的1/4相位延迟和第二四分之一波片25的1/4相位延迟后，仅有偏振方向一致的s偏振光到达光束输出单元22后被反射到人眼ee，偏振方向一致的s偏振光可以提高光束输出单元22的反射率，提高虚拟成像的成像质量。其中，s偏振光为偏振矢量方向平行于图15中z方向的偏振光。
49.需要说明的是，当图像源20出射的光束l1为圆偏振光或线偏振光时，图2、图6-图8和图12所示的显示装置200仍然适用。
50.图16是本发明实施例提供的另一种显示装置的结构示意图。在上述实施例的基础上，结合图9和图16所示，液晶层215包括胆甾相液晶，液晶盒处于第一状态s1时，胆甾相液晶呈螺旋状形成布拉格反射光栅；图像源20输出的光束l1包括多种颜色的光线，显示装置200还包括旋转单元26，旋转单元26用于带动液晶盒旋转，以使不同颜色的光线入射至液晶盒时满足2d sinθ＝nλ；其中，d表示液晶层的厚度，θ表示光线的入射角，n表示液晶的折射率，λ表示对应光线的波长。
51.具体的，图像源20输出的光束l1包括多种颜色的光线，例如红色光线(r)、绿色光线(g)、蓝色光线(b)，由于光线波长不同，图像源20出射的光线在液晶盒表面的入射角不同，通过增设旋转单元26带动液晶盒旋转，可以实现图像源20出射光线l1到达液晶盒的入射角度变化。其中，旋转单元26可以是角度旋转电机等。例如，旋转单元26带动液晶盒的入射面转动，使得入射光线的入射角度为θ1的时候反射红色光线，此时图像源20显示红色画面；当入射光线的入射角度为θ2的时候反射绿色光线，此时图像源20显示绿色画面；当入射光线的入射角度为θ3的时候反射蓝色光线，此时图像源20显示蓝色画面。当hud显示的是彩色画面时，图像源20显示画面的频率至少为120hz，且旋转单元26带动液晶盒的转动频率与图像源20显示画面的频率保持一致；如果hud显示的是单色画面则无需转动液晶盒和切换图像源20显示画面的光线颜色。通过增设旋转单元26带动液晶盒旋转，可以实现用户端彩色显示或单色显示。
52.在上述实施例的基础上，继续参照图13所示，液晶盒还包括黑色遮光层219，黑色
遮光层219用于遮挡不同像素电极217之间的缝隙。
53.具体的，如图13所示，液晶盒还包括黑色遮光层219(bm)，在液晶盒的电极与电极之间分界的地方，液晶分子的转向会混乱，可能会存在漏光，导致亮度损失，在不同像素电极217之间的缝隙需要用bm遮挡，bm的反射率可以根据亮度损失和杂散光的严重程度进行调整。例如将黑色遮光层219设置在对置基板214中，遮挡相邻两个像素电极217之间的缝隙。
54.在上述实施例的基础上，结合图13和图16所示，可选的，第一区域211包括多个第一子区域2111，第二区域212包括多个第二子区域2121，第一子区域2111与图像源20中的至少一个像素对应，第二子区域2121与图像源20中的至少一个像素对应。
55.具体的，光束调制单元可以根据实际需要进行分区，可以是像素(pixel)级别的，设置第一区域211包括多个第一子区域2111，第一子区域2111的尺寸与图像源20中的至少一个像素对应，例如，第一子区域2111的尺寸与一个像素尺寸相同，第二区域212包括多个第二子区域2121，第二子区域2121与图像源20中的至少一个像素对应，以图13中一个像素为例，通过第一子区域211、第二子区域2121与至少一个像素对应，实现对图像源20出射的光线l1的反射控制，以及对外界光线l2的吸收或散射，提高虚拟显示成像的成像效果。
56.其中，图13中仅示出了第一区域211包括一个第一子区域2111，第二区域212包括一个第二子区域2121，更多的结构这里不再做一一示出。
57.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明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、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。