导光结构、图像生成单元及虚像显示装置的制作方法

1.本技术涉及显示技术领域，特别是涉及一种导光结构、图像生成单元及虚像显示装置。


背景技术：

2.hud(head up display，抬头显示)是利用光学反射的原理，将时速、导航等重要的驾驶相关资讯，投射到驾驶员前面的挡风玻璃上。hud中的pgu(picture generation unit，图像生成单元)会影响hud的辉度、均匀度、视效、可视角等影像质量。
3.相关技术中，pgu(picture generation unit，图像生成单元)内的导光部件通常以粘合的方式固定于灯板上。在车辆行驶的过程中，容易出现因导光部件稳固性不够而使得导光部件产生偏移的情形，从而影响hud的影响质量。


技术实现要素：

4.基于此，有必要提供一种导光结构、图像生成单元及虚像显示装置，以提高导光部件的可靠性以及导光部件与灯板的对准精度，从而提高hud的影响质量。
5.根据本技术的一个方面，本技术实施例提供了一种导光结构，包括：
6.多个导光元件；以及
7.卡框，所述卡框上沿第一方向开设有多个通孔；
8.其中，所述通孔用以安装对应的所述导光元件，所述通孔收容对应的所述导光元件。
9.在其中一个实施例中，所述通孔内设有限位部，所述限位部具有在所述第一方向上用于定位所述导光元件的定位面。
10.在其中一个实施例中，所述通孔的内壁设有台阶部；
11.所述台阶部形成所述限位部，所述台阶部上垂直于所述第一方向的一侧表面形成所述定位面。
12.在其中一个实施例中，所述卡框具有与所述第一方向垂直的第一表面，所述导光元件具有用于出光的出光面；
13.所述第一表面和所述出光面位于同一平面。
14.在其中一个实施例中，所述卡框上位于所述导光元件出光一侧的一侧表面上还设有反射层。
15.在其中一个实施例中，所述反射层包括白色反射层、金属反射层中的至少一种。
16.在其中一个实施例中，所述反射层包括白色反射层，所述白色反射层包括二氧化钛层、白色油墨层中的至少一种；
17.所述发射层包括金属反射层，所述金属反射层包括铝层、银层中的至少一种。
18.在其中一个实施例中，所述反射层借助于预设工艺形成；
19.所述预设工艺包括涂布、镀膜、贴合、蒸镀和电镀中的至少一种。
20.在其中一个实施例中，所述导光元件卡接于对应的所述通孔内；或者
21.所述导光元件借助于胶体粘结于对应的所述通孔内。
22.在其中一个实施例中，当所述导光元件借助于胶体粘结于对应的所述通孔内时，所述胶体包括光学胶、热固胶、感压胶、湿气固化胶中的至少一种。
23.在其中一个实施例中，所述通孔具有平行于所述第一方向的第一中心线，所述导光元件具有平行于所述第一方向的第二中心线；
24.所述第一中心线和所述第二中心线重合。
25.在其中一个实施例中，所述导光元件的形状为多边形柱状或者圆锥形。
26.根据本技术的另一个方面，本技术实施例提供了一种图像生成单元，包括上述所述的导光结构。
27.在其中一个实施例中，所述图像生成单元还包括基板和设于所述基板上的多个发光元件；
28.所述基板沿所述第一方向设于所述卡框一侧，每一所述发光元件对应一所述通孔。
29.在其中一个实施例中，每一所述发光元件的中心，与对应的所述通孔的中心、对应的所述导光件的中心位于同一直线上。
30.在其中一个实施例中，所述基板上设有用于安装所述导光结构的对位标记。
31.在其中一个实施例中，所述图像生成单元还包括外壳；
32.所述外壳内安装有所述基板，且所述外壳内围绕所述基板设有限位结构，所述卡框借助于所述限位结构固定于所述外壳内，以与所述基板对位。
33.根据本技术的又一个方面，本技术实施例提供了一种虚像显示装置，包括上述所述的图像生成单元。
34.上述导光结构、图像生成单元及虚像显示装置中，该导光结构至少包括卡框以及多个导光元件，通过在卡框上开设多个通孔，并借助通孔来安装导光元件。如此，通过该卡框不仅可以实现对于导光元件的限位，提高导光元件的对准准确度，还可以利用卡框增加导光元件与卡框之间的接触面积，以及增加导光结构与灯板之间的接触面积，进而提高导光元件的可靠性。由此，通过使用该导光结构可以提高hud的影像质量。
35.本技术实施例的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术实施例的实践了解到。
附图说明
36.图1为相关技术一实施例中虚像显示装置应用至驾驶场景时的示意图；
37.图2为相关技术一实施例中图像生成单元的局部爆炸结构示意图；
38.图3为相关技术一实施例中一个视角下导光件安装至灯板上的结构示意图；
39.图4为图3中g处的局部放大结构是示意图；
40.图5为相关技术一实施例中另一个视角下导光件安装至灯板上的结构示意图；
41.图6为相关技术一实施例中一个视角下导光件的结构示意图；
42.图7为本技术一实施例中导光结构的结构示意图；
43.图8为本技术一实施例中导光结构的剖视结构示意图；
44.图9为相关技术一实施例中另一个视角下导光件的结构示意图；
45.图10为本技术一实施例中导光结构安装至基板上的结构示意图；
46.图11为本技术一实施例中使用导光结构后的光线路径示意图；
47.图12为本技术另一实施例中导光结构安装至基板上的结构示意图；
48.图13为本技术一实施例中基板的结构示意图；
49.图14为本技术一实施例中外壳的结构示意图。
50.元件符号简单说明：
51.10：驾驶员
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20：挡风玻璃
52.30：影像
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40：镜片组
53.50：图像生成单元
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51：灯板
54.511：发光件
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52：导光件
55.521：角柱
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53：壳体
56.54：柱状透镜
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55：垫片
57.56：显示组件
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57：前盖
58.100：导光结构
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110：导光元件
59.111：导光本体
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112：支柱
60.1101：出光面
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120：卡框
61.121：通孔
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122：限位部
62.1221：定位面
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a：台阶部
63.1201：第一表面
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130：反射层
64.200：基板
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201：对位标记
65.300：发光元件
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400：外壳
66.410：限位结构
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g：拐角
67.f1：第一方向
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l1：第一中心线
68.l2：第二中心线
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l3：直线
69.a1、a2：粘结面
具体实施方式
70.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本技术实施例的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术实施例。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。本技术实施例能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此，本技术实施例不受下面公开的具体实施例的限制。
71.可以理解，本技术所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种专业名词，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。但除非特别说明，这些专业名词不受这些术语限制。这些术语仅用于将一个专业名词与另一个专业名词区分。举例来说，在不脱离本技术的范围的情况下，第一中心线和第二中心线为不同的中心线。在本技术实施例的描述中，“多个”、“若干”的含义是至少两个，例如两个，三个
等，除非另有明确具体的限定。
72.在本技术实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术实施例中的具体含义。
73.在本技术实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征水平高度。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征水平高度。
74.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
75.除非另有定义，本技术所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本技术中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。
76.图1示出了相关技术一实施例中虚像显示装置应用至驾驶场景时的示意图；图2示出了相关技术一实施例中图像生成单元的局部爆炸结构示意图；为了便于说明，仅示出了与相关技术实施例相关的部分。
77.如图1所示，驾驶员10前面的挡风玻璃20上有利用hud投射的包括时速、导航等重要的驾驶相关资讯的影像30。hud中包括镜片组40和图像生成单元50。图像生成单元50会影响hud的辉度、均匀度、视效、可视角等影像质量。如图2所示，在相关技术一实施例中，图像生成单元50包括灯板51、导光件52、壳体53、柱状透镜54、垫片55、显示组件56和前盖57。导光件52通常以粘合的方式固定于灯板51上，用于对灯板51上的发光件511发射的光进行导光。
78.图3示出了相关技术一实施例中一个视角下导光件安装至灯板上的结构示意图；图4示出了图3中g处的局部放大结构是示意图；图5示出了相关技术一实施例中另一个视角下导光件安装至灯板上的结构示意图；图6示出了相关技术一实施例中一个视角下导光件的结构示意图；为了便于说明，仅示出了与相关技术实施例相关的部分。
79.本技术发明人注意到，通过上述粘合的方式将导光件52固定于灯板51上时，如图3和图4所示，若导光件52与发光件511之间存在偏移，会导致图像生成单元50的辉度降低。同时，如图5和图6所示，由于导光件52安装至灯板51上时，两者的接触面积受限于导光件52朝向于灯板51的一侧表面的面积。以图6为例，当导光件52为四角柱形状时，导光件52的四个角柱521与灯板51相接触。此时，导光件52与灯板51的接触面积由导光件52的四个角柱521决定，导光件52粘结于灯板51的稳固性有待提高。更进一步地，在车规验证测试中，车规验证需要通过严苛气候环境与震动测试等，导光件52更因稳固性不够而产生偏移。由此，影响hud的影像质量。
80.基于此，为解决上述至少部分问题，本技术实施例通过改进导光部件的结构，从提高对位精准度以及安装的稳定性等方面，来提高hud的影像质量。下面结合附图以及一些实施例中的内容对本技术实施例提供的导光结构进行进一步地说明。
81.图7示出了本技术一实施例中导光结构100的结构示意图；图8示出了本技术一实施例中导光结构100的剖视结构示意图；图9示出了相关技术一实施例中另一个视角下导光件的结构示意图；为了便于说明，仅示出了与本技术实施例相关的部分。
82.在一些实施例中，请参照图7，本技术实施例提供了一种导光结构100，该导光结构100包括多个导光元件110以及用于安装多个导光元件110的卡框120。卡框120上沿第一方向f1开设有多个通孔121。通孔121用以安装对应的导光元件110，通孔121收容对应的导光元件110。
83.需要说明的是，多个导光元件110和多个通孔121可以是一一对应的关系，也可以是其他的对应关系，只要可以通过通孔121收容对应的导光元件110即可，本技术实施例对此不作具体限制。以图7为例，示意出三个导光元件110与三个通孔121一一对应的关系，也即，一个通孔121内收容有一个导光元件110。
84.如图8和图9所示，由于设置有卡框120，图8中导光结构100的粘结面a1的面积明显大于图9中导光结构100的粘结面a2的面积。另外，图8中导光元件110与卡框120之间具有相接触的部分，在相接触的部分也可以通过粘结或者卡接来实现相对固定。如此，通过在卡框120上开设多个通孔121，并借助通孔121来安装导光元件110，可以利用卡框120增加导光元件110与卡框120之间的接触面积，以及增加导光结构100与灯板之间的接触面积，进而提高了导光元件110的可靠性。另外，由于设置有卡框120，可以通过卡框120对导光元件110进行限位及定位，提高导光元件110的对准准确度。由此，通过使用该导光结构100可以提高hud的影像质量。
85.为了进一步提高导光元件110的可靠性，请继续参照图8，在一些实施例中，通孔121内设有限位部122，限位部122具有在第一方向f1上用于定位导光元件110的定位面1221。如此，通过限位部122的定位面1221，可以提高导光元件110与卡框120之间的接触面积，便于卡框120对导光元件110进行限位从而定位。
86.具体至一些实施例中，请继续参照图8，通孔121的内壁设有台阶部a。台阶部a形成限位部122，台阶部a上垂直于第一方向f1的一侧表面形成定位面1221。更为具体地，该台阶部a被构造为与导光元件110的外轮廓相适配的形状。如此，可以进一步增大卡框120与导光元件110之间的接触面积，进一步提高导光元件110的稳定性。
87.可选地，台阶部a可以设置为包括至少一个台阶。台阶的数量可以根据导光元件110的具体结构以及使用需求进行设置，本技术实施例对此不作具体限制。以图8为例，示意出导光元件110包括导光本体111和与导光本体111相连接的支柱112。支柱112与导光本体111之间形成有拐角g。拐角g可以与台阶部a的定位面1221相配合，提高导光元件110安装在卡框120的通孔121内的稳定性。
88.具体至另一些实施例中，可以将限位部122设置为凸出于通孔121的内壁的凸出部，定位面1221形成于凸出部上。如此，也可以实现对于导光元件110的限位。可以根据导光元件110的结构以及使用情况来设置限位部122的具体结构形式，本技术实施例对此不作具体限制。
89.为了进一步提高导光元件110的安装精度，在一些实施例中，请继续参照图7和图8，卡框120具有与第一方向f1垂直的第一表面1201，导光元件110具有用于出光的出光面1101。卡框120的第一表面1201和导光元件110的出光面1101位于同一平面。需要说明的是，“出光面1101”指的是导光元件110背离光源的一侧表面。如此，通过将卡框120的第一表面1201和导光元件110的出光面1101设置为一个平面，可以对导光元件110是否安装到位进行校准，实现组装对位功能。
90.图10示出了本技术一实施例中导光结构100安装至基板200上的结构示意图；图11示出了本技术一实施例中使用导光结构100后的光线路径示意图；为了便于说明，仅示出了与本技术实施例相关的部分。
91.为进一步提高图像生成单元的辉度与发光效率，在一些实施例中，请继续参照图7和图8，卡框120上位于导光元件110出光一侧的一侧表面上还设有反射层130。也就是说，卡框120的第一表面1201上还设有反射层130。如此，如图10和图11所示，导光结构100安装至基板200上时，基板200上的发光元件300与导光结构100一一对应，在出光侧的镜片组40反射的光可以经由反射层130再次反射。如此，可以通过减少杂散光吸收，增加光反射，提高图像辉度。
92.在一些实施例中，反射层130包括白色反射层130、金属反射层130中的至少一种。具体地，白色反射层130包括二氧化钛层、白色油墨层中的至少一种。金属反射层130包括铝层、银层中的至少一种。可以根据使用需求进行选择，本技术实施例对此不作具体限制。可选地，反射层130借助于预设工艺形成。该预设工艺包括涂布、镀膜、贴合、蒸镀和电镀中的至少一种。可以理解，可以根据反射层130的材料选择适合的预设工艺来形成反射层130，本技术实施例对此不作具体限制。
93.在一些实施例中，导光元件110卡接于对应的通孔121内。在另一些实施例中，导光元件110借助于胶体粘结于对应的通孔121内。具体地，胶体包括光学胶、热固胶、感压胶、湿气固化胶中的至少一种。结合前述一些实施例中的内容，胶体可以设置于限位部122的定位面1221上，也可以通过限位部122对导光元件110进行卡接，如此，提高了导光元件110与卡框120之间的稳固性。可以理解的是，可以选择通过卡接或者粘结等方式将导光元件110安装至卡框120中，本技术实施例对此不作具体限制。
94.请继续参照图7和图8，在一些实施例中，通孔121具有平行于第一方向f1的第一中心线l1，导光元件110具有平行于第一方向f1的第二中心线l2。第一中心线l1和第二中心线l2重合。如此，可以提高导光元件110与卡框120之间的安装精度，更进一步提高后续步骤中导光元件110与发光元件300之间的对准精度。
95.图12示出了本技术另一实施例中导光结构100安装至基板200上的结构示意图；为了便于说明，仅示出了与本技术实施例相关的部分。
96.在一些实施例中，导光元件110的形状为多边形柱状或者圆锥形。以图8为例，示意出导光元件110为四边形柱状，且设置有四个支柱112的情形。以图12为例，示意出导光元件110为圆锥形的情形。由于本技术实施例的导光结构100中包含有卡框120，故可以根据使用需求来使用不同形状的导光元件110，对导光元件110的形状不作限制，通用性强。
97.基于同一发明构思，本技术实施例还提供了一种图像生成单元，包括上述实施例中的导光结构100。如此，由于使用了上述实施例中的导光结构100，可以提高图像生成单元
的可靠性、辉度以及发光效率。
98.在一些实施例中，请继续参照图10和图11，图像生成单元还包括基板200和设于基板200上的多个发光元件300。基板200沿第一方向f1设于卡框120一侧，每一发光元件300对应一通孔121。可选地，发光元件300可以设置为led(light-emitting diode，发光二极管)，基板200可以设置为pcb(printed circuit boards，印制电路板)。当然，也可以使用其他结构的发光元件300和基板200，本技术实施例对此不作具体限制。
99.在一些实施例中，请继续参照图10和图11，每一发光元件300的中心，与对应的通孔121的中心、对应的导光件的中心位于同一直线l3上。直线l3即为前述一些实施例中示意出的第一中心线l1和第二中心线l2。如此，可以更进一步提高导光元件110与发光元件300之间的对准精度。
100.图13示出了本技术一实施例中基板200的结构示意图；为了便于说明，仅示出了与本技术实施例相关的部分。
101.为进一步提高导光元件110的对准精度，在一些实施例中，如图13所示，基板200上设有用于安装导光结构100的对位标记201。具体地，对位标记201围绕发光元件300设置。对位标记201可以设置为十字形、直线l3形等形状，可以根据使用进行设置，本技术实施例对此不作具体限制。图13示意出对位标记201为十字形的情形。如此，通过设置对位标记201，可以进一步提高导光元件110与发光元件300之间的对位精度。
102.图14示出了本技术一实施例中外壳400的结构示意图；为了便于说明，仅示出了与本技术实施例相关的部分。
103.为进一步提高结构的可靠性，在一些实施例中，如图14所示，图像生成单元还包括外壳400。外壳400内安装有基板200，且外壳400内围绕基板200设有限位结构410，卡框120借助于限位结构410固定于外壳400内，以与基板200对位。如此，通过在外壳400上设置限位结构410，使卡框120整体位于图像生成单元的中心或所需要的预设位置。
104.基于同一发明构思，本技术实施例还提供了一种虚像显示装置，包括上述实施例中的图像生成单元。如此，由于使用了上述图像生成单元，可以提高虚像显示装置的可靠性、辉度以及发光效率。
105.需要说明的是，上述虚像显示装置为hud，也可以为其他需要进行虚像显示的装置中。该虚像显示装置可以用于车辆中，以实现在所需要的位置显示的功能。
106.综上所述，本技术实施例提供的导光结构100中，与相关技术中的导光件52的安装方式相比，本技术实施例中的卡框120的限位部122可以进行卡接或胶体粘合导光元件110。在将导光结构100固定于基板200上时，接触面积较大。也就是说，通过设置卡框120增加接触面积以提高导光元件110的稳定性。进一步地，利用卡框120的第一表面1201，可以确保每个导光元件110的安装高度都一样。通过在基板200上设置对位标记201，便于安装卡框120，可以使得发光元件300与导光元件110彼此对准。再通过在图像生成单元的外壳400上设置限位结构410，便于导光结构100整体位于所需要的位置。这样，各部件相配合，进一步提高了发光元件300与导光元件110的对准精度。另外，通过在卡框120的第一表面1201上设置反射层130，可以减少杂散光吸收，增加光反射，提高图像生成单元的辉度。
107.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛
盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
108.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。