投影显示装置的制作方法

1.本发明涉及一种显示装置，且特别涉及一种投影显示装置。


背景技术：

2.抬头显示技术是普遍运用在航空器上的显示技术，抬头的意思是指飞行员不需要低头就能够看到他需要的重要资讯。抬头显示器最早出现在军用飞机上，降低飞行员需要低头查看仪表的频率，避免注意力中断以及丧失对状态意识(situation awareness)的掌握。因为抬头显示器能够提高飞行的安全性及其显示的便捷性，因而逐渐被广泛应用于民航飞机上。当前国际国内正在大力发展车用抬头显示系统，通过车载抬头显示系统来显示汽车周围的环境信息，可以有效提高汽车驾驶的安全性能。
3.图像生成单位(pgu，picture generation unit)在整体抬头显示系统中扮演提供影像与光源的一个装置。pgu中具有薄膜电晶体液晶显示(tft lcd)萤幕，可以输出各式样画面，提供驾驶者更多元资讯，提升驾车体验感。另外就是背光模组，提供液晶显示萤幕的光源，主要来说辉度与画面亮度均匀度为主要评判机制。传统pgu因为了画面均匀度高，使用直下式多颗发光二极体阵列进行发光，虽然达到较佳均匀度，但导致整体耗电量也是相当可观，且直接使用发光二极体照射也导致光线使用效率低下。
4.因此，本发明在针对上述的困扰，提出一种投影显示装置，以解决习知所产生的问题。


技术实现要素：

5.本发明提供一种投影显示装置，其大幅提高出光效率，以减少光源的使用数量，达到低功耗、高均匀度与最佳辉度的效果。
6.为达上述目的，本发明提供一种投影显示装置，其包括一灯源板、一中空反射杯、一聚焦透镜、一液晶显示模组与至少一个反射镜。灯源板具有多个光源，中空反射杯具有彼此相对的第一开口与第二开口，其中灯源板遮蔽第一开口，且所有光源位于中空反射杯中。聚焦透镜固定于中空反射杯上，以遮蔽第二开口。液晶显示模组与中空反射杯分别位于聚焦透镜的相对两侧。中空反射杯反射多个光源所发射的光线至聚焦透镜的入射面，聚焦透镜汇聚入射面入射的光线，以照射液晶显示模组，从而形成影像光。反射镜位于影像光的光路上，反射镜反射影像光至一透明基板，从而产生一虚像。
7.在本发明的一实施例中，投影显示装置还包括一中空柱体、一固定件、一扩散膜与一固定夹具。中空柱体具有彼此相对的第三开口与第四开口，其中灯源板设于中空柱体上，以遮蔽第三开口，且所有光源与中空反射杯位于中空柱体中。固定件具有贯穿自身的第五开口，其中固定件具有彼此相对的第一侧与第二侧，聚焦透镜固定于固定件的第一侧，且聚焦透镜与固定件设于中空柱体中。扩散膜固定于固定件的第二侧，其中聚焦透镜与扩散膜遮蔽第五开口。固定夹具具有贯穿自身的第六开口，其中固定夹具固定于中空柱体上，以夹置液晶显示模组于固定夹具与扩散膜之间，并以第六开口露出液晶显示模组。聚焦透镜汇
聚入射面入射的光线至扩散膜、以形成一背光源照射液晶显示模组。液晶显示模组利用背光源形成影像光，影像光从第六开口中射出。
8.在本发明的一实施例中，投影显示装置还包括一基座，其具有一容置凹槽，至少一个反射镜包括二个反射镜，中空柱体与二个反射镜皆位于容置凹槽中。
9.在本发明的一实施例中，透明基板为汽车的挡风玻璃。
10.在本发明的一实施例中，灯源板还包括一印刷电路板，所有光源设于印刷电路板上。
11.在本发明的一实施例中，聚焦透镜为柱状透镜，且其面向所有光源的镜面为平面。
12.在本发明的一实施例中，柱状透镜的平面与中空反射杯的侧壁的夹角为锐角。
13.在本发明的一实施例中，液晶显示模组相对灯源板倾斜。
14.在本发明的一实施例中，第二开口的面积大于第一开口的面积。
15.在本发明的一实施例中，所有光源为发光二极体。
16.基于上述，投影显示装置采用中空反射杯与聚焦透镜，以大幅提高出光效率，并减少光源的使用数量，以达到低功耗、高均匀度与最佳辉度的效果。
附图说明
17.图1为本发明的投影显示装置的一实施例的示意图。
18.图2为本发明的灯源板、中空反射杯、中空柱体、聚焦透镜、固定件、扩散膜、液晶显示模组与固定夹具的一实施例的结构分解图。
19.图3为本发明的灯源板、中空反射杯、中空柱体、聚焦透镜、固定件、扩散膜、液晶显示模组与固定夹具的一实施例的组合结构立体图。
20.图4为本发明的投影显示装置的一实施例的结构立体图。
21.图5为本发明的水平视角与垂直视角的模拟曲线图。
22.附图标记为：
[0023]1…
投影显示装置
[0024]
10
…
灯源板
[0025]
100
…
光源
[0026]
101
…
印刷电路板
[0027]
11
…
中空反射杯
[0028]
110
…
第一开口
[0029]
111
…
第二开口
[0030]
12
…
聚焦透镜
[0031]
13
…
液晶显示模组
[0032]
14
…
反射镜
[0033]
15
…
中空柱体
[0034]
150
…
第三开口
[0035]
151
…
第四开口
[0036]
16
…
固定件
[0037]
160
…
第五开口
[0038]
17
…
扩散膜
[0039]
18
…
固定夹具
[0040]
180
…
第六开口
[0041]
19
…
基座
[0042]
190
…
容置凹槽
[0043]2…
透明基板
[0044]
a、a
’…
顶边
[0045]
b、b
’…
侧边
具体实施方式
[0046]
本发明的实施例将藉由下文配合相关附图进一步加以解说。尽可能的，于附图与说明书中，相同标号代表相同或相似构件。于附图中，基于简化与方便标示，形状与厚度可能经过夸大表示。可以理解的是，未特别显示于附图中或描述于说明书中的元件，为所属技术领域中具有通常技术者所知的形态。本领域的通常技术者可依据本发明的内容而进行多种的改变与修改。
[0047]
当一个元件被称为『在
…
上』时，它可泛指该元件直接在其他元件上，也可以是有其他元件存在于两者之中。相反地，当一个元件被称为『直接在』另一元件，它是不能有其他元件存在于两者的中间。如本文所用，词汇『及/或』包括了列出的关联项目中的一个或多个的任何组合。
[0048]
于下文中关于“一个实施例”或“一实施例”的描述指关于至少一实施例内所相关连的一特定元件、结构或特征。因此，于下文中多处所出现的“一个实施例”或“一实施例”的多个描述并非针对同一实施例。再者，于一或多个实施例中的特定构件、结构与特征可依照一适当方式而结合。
[0049]
揭露特别以下述例子加以描述，这些例子仅用以举例说明而已，因为对于熟习此技艺者而言，在不脱离本揭示内容的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本揭示内容的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。在通篇说明书与申请专利范围中，除非内容清楚指定，否则「一」以及「该」的意义包括这一类叙述包括「一或至少一」该元件或成分。此外，如本揭露所用，除非从特定上下文明显可见将复数个排除在外，否则单数冠词亦包括复数个元件或成分的叙述。而且，应用在此描述中与下述的全部申请专利范围中时，除非内容清楚指定，否则「在其中」的意思可包括「在其中」与「在其上」。在通篇说明书与申请专利范围所使用的用词(terms)，除有特别注明，通常具有每个用词使用在此领域中、在此揭露的内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本揭露的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供从业人员(practitioner)在有关本揭露的描述上额外的引导。在通篇说明书的任何地方的例子，包括在此所讨论的任何用词的例子的使用，仅用以举例说明，当然不限制本揭露或任何例示用词的范围与意义。同样地，本揭露并不限于此说明书中所提出的各种实施例。
[0050]
可了解如在此所使用的用词「包括(comprising)」、「包括(including)」、「具有(having)」、「含有(containing)」、「包括(involving)」等等，为开放性的(open-ended)，即意指包括但不限于。另外，本发明的任一实施例或申请专利范围不须达成本发明所揭露的
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的用，并非用来限制发明作的权利要求范围。
[0051]
除非特别说明，一些条件句或字词，例如「可以(can)」、「可能(could)」、「也许(might)」，或「可(may)」，通常是试图表达本案实施例具有，但是也可以解释成可能不需要的特征、元件，或步骤。在其他实施例中，这些特征、元件，或步骤可能是不需要的。
[0052]
在此所使用的用词「实质上(substantially)」、「大约(around)」、「约(about)」或「近乎(approximately)」应大体上意味在给定值或范围的20％以内，较佳在10％以内。此外，在此所提供的数量可为近似的，因此意味着若无特别陈述，可以用词「大约」、「约」或「近乎」加以表示。当一数量、浓度或其他数值或参数有指定的范围、较佳范围或表列出上下理想值之时，应视为特别揭露由任何上下限的数对或理想值所构成的所有范围，不论该等范围是否分别揭露。举例而言，如揭露范围某长度为x公分到y公分，应视为揭露长度为h公分且h可为x到y之间的任意实数。
[0053]
以下将描述一种投影显示装置，其采用中空反射杯与聚焦透镜，以大幅提高出光效率，并减少光源的使用数量，以达到低功耗、高均匀度与最佳辉度的效果。
[0054]
图1为本发明的投影显示装置的一实施例的示意图。请参照图1，投影显示装置1包括一灯源板10、一中空反射杯11、一聚焦透镜12、一液晶显示模组13与至少一个反射镜14。为了方便与清晰，在此以一个反射镜14为例。灯源板10具有多个光源100，光源100例如，但不限于发光二极体。中空反射杯11具有彼此相对的第一开口110与第二开口111。较佳地，第二开口111的面积可大于第一开口110的面积。灯源板10遮蔽第一开口110，且所有光源100位于中空反射杯11。中空反射杯11可为铝制反射杯，其较佳折射率实质上可为1.56～1.58，但本发明不限于此。中空反射杯11具有定位柱，聚焦透镜12具有定位孔，聚焦透镜12利用定位柱与定位孔的组合固定于中空反射杯11上，以遮蔽第二开口111。定位柱可定位聚焦透镜12，以提高机械可靠度与光轴准确度。液晶显示模组13与中空反射杯11分别位于聚焦透镜12的相对两侧。液晶显示模组13的折射率实质上可为，但不限于1.52。
[0055]
中空反射杯11反射所有多个光源100所发射的光线至聚焦透镜12的入射面，聚焦透镜12汇聚入射面入射的光线，以照射液晶显示模组13，从而形成影像光。聚焦透镜12可扩大视觉辉度。因为反射镜14位于影像光的光路上，反射镜14反射影像光至一透明基板2，从而产生一虚像。透明基板2可为汽车的挡风玻璃，但本发明并不以此为限。因为中空反射杯11能汇聚光线，并朝液晶显示模组13照射，可以大幅提高出光效率，就可减少光源100的使用数量，达到低功耗、高均匀度效果。
[0056]
在本发明的某些实施例中，聚焦透镜12较佳为柱状透镜，且其面向所有光源100的镜面为平面，此平面与中空反射杯11的侧壁的夹角可为锐角。聚焦透镜12面向液晶显示模组13的镜面为柱状曲面，此柱状曲面的曲率半径实质上可为，但不限于20毫米(mm)。柱状透镜藉由曲率调整，可以放大或缩小辉度出光效果，调整到与反射镜14一致，达到最佳辉度。具体而言，灯源板10还可包括一印刷电路板101，所有光源100设于印刷电路板101上。为了有效将光源100分布在萤幕画面中，光源100在印刷电路板101上为非等间距设计。
[0057]
图2为本发明的灯源板、中空反射杯、中空柱体、聚焦透镜、固定件、扩散膜、液晶显示模组与固定夹具的一实施例的结构分解图。图3为本发明的灯源板、中空反射杯、中空柱体、聚焦透镜、固定件、扩散膜、液晶显示模组与固定夹具的一实施例的组合结构立体图。请
参照图2与图3，在本发明的某些实施例中，投影显示装置1还可包括一中空柱体15、一固定件16、一扩散膜17与一固定夹具18。中空柱体15具有彼此相对的第三开口150与第四开口151。灯源板10的印刷电路板101设于中空柱体15上，以遮蔽第三开口150，且所有光源100与中空反射杯11位于中空柱体15中。固定件16具有贯穿自身的第五开口160，其中固定件16具有彼此相对的第一侧与第二侧。聚焦透镜12固定于固定件16的第一侧，且聚焦透镜12与固定件16设于中空柱体15中。扩散膜17固定于固定件16的第二侧，扩散膜17可具有呈现出椭圆形状的微结构，并用以扩散光源与定义可视角。扩散膜17的折射率实质上可为，但不限于1.49。聚焦透镜12与扩散膜17遮蔽第五开口160。固定夹具18具有贯穿自身的第六开口180，其中固定夹具18固定于中空柱体15上，以夹置液晶显示模组13于固定夹具18与扩散膜17之间，并以第六开口180露出液晶显示模组13。固定夹具18用以固定并保护光学元件。聚焦透镜12汇聚其入射面入射的光线至扩散膜17、以形成一背光源照射液晶显示模组13。液晶显示模组13利用此背光源形成影像光，影像光从第六开口180中射出。若定义印刷电路板101的顶边a为水平边，侧边b为垂直边，因为第二开口111与液晶显示模组13也具有互相垂直的顶边a’与侧边b’，故同样定义第二开口111与液晶显示模组13的顶边a’为水平边，侧边b’为垂直边，其中第二开口111为长方形，且第二开口111的顶边较侧边更长。为了避免太阳光通过透明基板2直射液晶显示模组13，液晶显示模组13可相对灯源板10的印刷电路板101倾斜。具体而言，液晶显示模组13的水平边相对印刷电路板101的水平边可倾斜3.06度，液晶显示模组13的垂直边相对印刷电路板101的垂直边可倾斜22度，以避免离焦现象。为了配合液晶显示模组13的光路设计，第二开口111的水平边所连接中空反射杯11的侧壁与聚焦透镜12的平面的夹角实质上可为71或73度，第二开口111的垂直边所连接中空反射杯11的侧壁与聚焦透镜12的平面的夹角实质上可为70度。
[0058]
图4为本发明的投影显示装置的一实施例的结构立体图。请参照图4与图2，投影显示装置1还可包括一基座19，且在图4的实施例可使用二个反射镜14。基座19具有一容置凹槽190，中空柱体15与反射镜14皆位于容置凹槽190中。从图4中可知，印刷电路板101较液晶显示模组13更远离太阳光，太阳光以箭头表示。液晶显示模组13的侧边具有两端，其中一端靠近太阳光，另外一端远离太阳光，其中设计靠近太阳光的一端相距印刷电路板101的最短距离大于远离太阳光的一端相距印刷电路板101的最短距离，以避免太阳光通过透明基板2直射液晶显示模组13。
[0059]
图5为本发明的水平视角与垂直视角的模拟曲线图。请参照图5，当光源的数量为三个时，其辉度的均匀度可超过70％，在5瓦下的画面平均辉度为600000尼特(nit)，中央辉度则在2.9瓦下有712000尼特。此外，当垂直视角为
±
8.75度时，其对应的画面具有高辉度。当水平视角为
±
27.2度时，其对应的画面具有高辉度。
[0060]
根据上述实施例，投影显示装置采用中空反射杯与聚焦透镜，以大幅提高出光效率，并减少光源的使用数量，以达到低功耗、高均匀度与最佳辉度的效果。
[0061]
以上所述，仅为本发明一优选实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，故举凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。