平视显示器制造技术

一种平视显示器组件(10)，其包括具有多个发光元件的印刷电路板(12)。显示器元件(20)被多个发光元件照射。全内反射(TIR)透镜阵列(50)包括多个TIR透镜(60)。多个TIR透镜(60)中的每一个与多个发光元件中的不同发光元件对齐以将多个发光元件发出的光反射至显示器元件(20)，以照射显示器元件(20)。

Head-up Display

【技术实现步骤摘要】
平视显示器本申请要求2018年2月23日提交的美国临时申请第62/634,417号以及2018年9月6日提交的美国专利技术专利申请第16/123,754号的优先权。上述申请的全部公开在此并入作为参考。
本专利技术涉及平视显示器，例如用于车辆的平视显示器(head-updisplay)。
技术介绍
本部分提供涉及本公开的背景信息，这些信息不一定是现有技术。车辆平视显示器的典型背光设计通常包括两个或三个光学元件，例如用于收集来自发光二极管LED的光的第一元件、用于校准光束的第二元件以及用于从中心到左右眼动范围(eyebox)扩散以及/或者重新分配能量的第三元件。虽然目前的平视显示器背光设计适合其预期的用途，但是它们有待改进。例如，目前的设计不能在眼动范围上提供需要的亮度均匀性。本公开有利地提供了一种平视显示器组件，该平视显示器组件使眼动范围上的发光强度最大化，并且满足对亮度均匀性以及调整至左右眼动范围位置的发光强度的灵活性的行业要求，所有都只用单个光学元件来提供。正如这里详细解释的以及本领域的技术人员将会认识到的，本公开提供很多额外的优势。
技术实现思路
本部分提供本公开的一般性概述，而不是其全部范围或者所有特征的全面公开。本公开包括平视显示器组件。平视显示器组件包括具有多个发光元件的印刷电路板。显示器元件由多个发光元件照射。全内反射(TIR)透镜阵列包括多个TIR透镜。多个TIR透镜中的每一个与多个发光元件中的不同发光元件对齐，以将多个发光元件发出的光反射和折射至显示器元件，以照射显示器元件。根据本文提供的描述会明白进一步的适用领域。本概述中的描述和特定的示例仅用于说明的目的，而不意图对本公开的范围进行限制。附图说明这里描述的附图仅为了选定的实施方式的说明目的，而不是所有可能的实现的说明目的，并且不意图限制本公开的范围。图1是根据本公开的平视显示器组件的分解图；图2是图1的平视显示器组件的透镜阵列的透视图；图3是沿图2的线3-3得到的剖面图；以及图4是图3的区域A的特写图。对应的附图标记表示贯穿附图的几个图示的对应部分。具体实施方式现在将参照附图对示例实施方式进行更全面的描述。初始参考图1，根据本公开的平视显示器(HUD)组件通常在附图标记10处图示。HUD组件10包括具有多个发光元件的印刷电路板(PCB)12。任何合适的发光元件可以被包括，例如发光二极管(LED)14。LED14照射显示器元件20。显示器元件20可以是任何适合的显示器，例如液晶显示器。任何合适的液晶显示器可以被包括，例如薄膜晶体管液晶显示器。根据本公开，来自LED14的光由全内反射(TIR)透镜阵列50导向显示器元件20。任何合适的光扩散器22可以被布置在TIR透镜阵列50和显示器元件20之间。HUD组件10可以被配置用于与任何合适的车辆的或非车辆的应用一起使用，以向用户传递信息。关于车辆的应用，HUD组件10可以被配置成在驾驶员视线内显示信息，以增强车辆的安全操作。任何合适的信息可以由HUD组件10进行显示，例如但不限于以下信息：当前车辆速度；道路速度限制；发动机转速限制；导航命令；车辆航向；以及娱乐系统信息(例如当前电台、选定的播客等)。平视显示器组件10也可以被适配用于任何合适的非车辆的应用中，例如飞机应用、船舶应用、军事应用等。继续参考图1以及附加参考图2-4，现在将更加详细地描述TIR透镜阵列50。TIR透镜阵列50具有前侧52(例如见图1和3)和后侧54(见图2和3)。TIR透镜阵列50包括多个TIR透镜60。任意合适数量的TIR透镜60可以被包括，例如每个LED14有一个TIR透镜。TIR透镜60中的每个TIR透镜限定光输入孔62。TIR透镜阵列50被布置在PCB12上，使得每个光输入孔62与LED14中的一个LED对齐(见图4，其示出TIR透镜60和LED14之间的对齐)。参照图4，例如，每个TIR透镜60在光输入孔62处具有第一光透射平面70。第一光透射平面70包括侧壁72和弯曲表面(或弯曲透镜)74，该弯曲表面74相对于PCB12的方向是凸面的。围绕侧壁72的是折射平面80。折射平面80在侧壁72周围延伸，以提供作为茶杯形透镜的TIR透镜60。与光输入孔62相对的是前侧52处的第二光透射平面，该第二光透射平面可以是负微透镜。第二光透射平面82可以包括跨TIR透镜阵列50的前侧52延伸的任何合适的材料。第二透光平面82可以包括任何合适的凹槽、纹理以及/或者凹/凸表面，用于进一步移除热点(hotspot)并且使得穿过该第二透光平面82的光束更均匀。如图4所示，当来自LED14的光穿过第一光透射平面70的侧壁72时，光反射离开折射平面80并且在没有散射的情况下被导向并穿过第二光透射平面82。传递到弯曲表面74的来自LED14的光穿过弯曲表面74并且从TIR透镜60径直导出穿过第二光透射平面82。有利的是，TIR透镜60中的每一个TIR透镜对来自LED14的光进行收集和校准(聚焦、散焦)，这允许更有效的扩散器22被用于实现亮度均匀性。由于单个TIR透镜60能够收集、校准以及重新分布均匀光，因此本公开有利地提供了比现有的平视显示器组件节省成本的平视显示器组件，该现有的平视显示器组件需要多个部件来实现对从中心到左右眼动范围位置的光进行收集、校准、扩散以及/或者重新分布中的每一个步骤。此外，由于TIR透镜阵列50使光强度最大化，因此与现有的组件相比，LED14的数量可以减少，从而得到能量节约的结果。此外，与现有组件相比，TIR镜头阵列50具有相对较小的厚度，有利的是，该较小的厚度得到高度降低的结果。与现有组件相比，有利的是，一体式TIR透镜60需要更少的制造时间。为了说明和描述的目的提供了实施方式的上述描述。本描述并不意图穷举或者限制本公开。特定实施方式的各个要素或特征通常不限于这一特定实施方式，但是在适用的情况下，它们是可互换的并且可以被用在选定的实施方式中，即使没有特别地示出或描述。也可以以各种方式改变这些要素和特征。这样的变化不视为与本公开相背离，而所有这样的修改意图被包括在本公开的范围内。提供了示例实施方式，使得本公开将会是充分的，并且会完全地将范围传达给本领域的技术人员。很多具体细节被列出，例如具体部件、器件以及方法的示例，以提供本公开的实施方式的充分理解。本领域的技术人员会明白，不需要使用特定的细节、示例实施方式可以以很多不同的形式被体现以及两者都不应该被解释为对公开的范围进行限制。在一些示例实施方式中，没有详细描述已知的流程、已知的器件结构以及已知的技术。这里使用的术语仅为了描述特定的示例实施方式的目的，并不意图加以限制。正如这里所使用的，除非上下文另有明确指示，单数形式“一个”以及“该”可能也意图包括复数形式。术语“包括”、“包含”以及“具有”是包括性的，并因此指定所声明的特征、整体、步骤、操作、元件以及/或者部件的存在，但不排除一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件以及/或者其组群的存在或添加。本文所描述的方法步骤、过程以及操作不被解释为必须要求以讨论或说明的特定顺序来执行它们，除非特别地指出执行的顺序。应当明白，可以采用额外或替代的步骤。当元件或层被称为“在另一个元件或层上”、“与另一个元件或层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种平视显示器组件，包括：印刷电路板(12)，其包括多个发光元件；显示器元件(20)，其被所述多个发光元件照射；以及全内反射(TIR)透镜阵列(50)，其包括多个TIR透镜(60)，所述多个TIR透镜(60)中的每一个与所述多个发光元件中的不同发光元件对齐以将多个发光元件发出的光反射和折射至所述显示器元件(20)，以照射所述显示器元件(20)。

【技术特征摘要】
2018.02.23 US 62/634,417;2018.09.06 US 16/123,7541.一种平视显示器组件，包括：印刷电路板(12)，其包括多个发光元件；显示器元件(20)，其被所述多个发光元件照射；以及全内反射(TIR)透镜阵列(50)，其包括多个TIR透镜(60)，所述多个TIR透镜(60)中的每一个与所述多个发光元件中的不同发光元件对齐以将多个发光元件发出的光反射和折射至所述显示器元件(20)，以照射所述显示器元件(20)。2.根据权利要求1所述的平视显示器组件，其中所述多个发光元件是发光二极管(14)。3.根据权利要求1所述的平视显示器组件，其中所述显示器元件(20)包括液晶显示器。4.根据权利要求1所述的平视显示器组件，其中所述显示器元件(20)是薄膜晶体管液晶显示器。5.根据权利要求1所述的平视显示器组件，其中所述多个TIR透镜(60)中的每一个限定光输入孔(62)，并且所述发光元件中的每一个与所述多个TIR透镜(60)中的不同TIR透镜的所述光输入孔(62)对齐。6.根据权利要求1所述的平视显示器组件，其中所述多个TIR透镜(60)中的每一个限定光输入孔(62)，并且所述发光元件中的每一个延伸进入所述多个TIR透镜(60)中的不同TIR透镜的所述光输入孔(62)。7.根据权利要求1至6的任一项所述的平视显示器组件，其中所述多个TIR透镜(60)中的每一个是茶杯透镜。8.根据权利要求1所述的平视显示器，其中所述多个TIR透镜(60)中的每一个：限定接收来自所述多个发光元件中的一个发光元件的光的光输入孔(62)；包括所述光输入孔(62)处的第一光透射平面(70)，来自所述发光元件的光通过所述第一光透射平面(62)进行传输；包括围绕所述光输入孔(62)的折射平面(80)；以及包括第二透射平面(82)，光通过所述第二透射平面(82)退出所述TIR透镜阵列(50)。9.根据权利要求8所述的平视显示器组件，其中所述第一光透射平面包括侧壁(72)和弯曲表面(74)。10.根据权利要求9所述的平视显示器组件，其中所述弯曲表面(74)在所述光输入孔(62...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥尔加·阿迪什维利，雷本·韦尔曼，凯利·法尔纳，
申请(专利权)人：电装国际美国公司，株式会社电装，
类型：发明
国别省市：美国,US