一种显示装置、交通工具和车载系统的制作方法

本技术实施例涉及显示以及智能汽车驾驶，并且更具体地，涉及一种显示装置。

背景技术：

1、为了提高驾驶安全性，抬头显示器(head up display，hud)，特别是增强现实抬头显示器(augmented reality head up display，ar-hud)已经成为了热门研究方向。ar-hud不仅能够通过将驾驶员需要的重要信息投射到汽车前风挡玻璃上，改善驾驶员因低头带来的驾驶安全隐患。同时，还能够使显示虚像与汽车周围的实景融合，使驾驶员看到与实景融合的虚像，达到增强现实的视觉效果。

2、为了避免阳光倒灌导致的眩光现象，通常需要使从扩散屏出射的成像光的方向相对于扩散屏的法线方向具有一定的夹角。然而，入射扩散屏的成像光同样与扩散屏的法线方向存在夹角，该两处夹角大小并不相同，导致入射扩散屏的成像光与出射扩散屏的成像光的方向无法匹配，造成光能的损失。当前，弥补前后端光路(其中，前端光路指从扩散屏出射的成像光的光路，后端光路指成像光入射扩散屏之前的光路)不匹配的方案主要分为两类，一类是在hud中采用透镜，例如柱透镜等，校正前后端图像光的角度差，如图2所示；另一类是采用倾斜布置的扩散屏和图像生成单元(picture generation unit，pgu)，如图3所示。然而在方案一中，由于柱透镜的体积较大，且柱透镜通常较厚，不仅会导致hud体积增大，还会影响显示图像的清晰度。此外，柱透镜还会增加反射面，进而增大成像时的眩光概率。在方案二中，倾斜放置的扩散屏使成像光倾斜出射，导致成像光生成的虚像的均匀性较差，亮度值不高。

3、因此，如何在避免由于阳光倒灌导致眩光的同时，减小hud装置体积的，提升显示效果是亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本技术提供一种显示装置和交通工具。本技术提供的显示装置体积紧凑、光路结构简单，成像质量较好。

2、第一方面，本技术实施例提供一种显示装置。该显示装置包括：投影模块、偏折模块、第一反射元件和第二反射元件。其中，所述投影模块，用于向所述偏折模块投射图像光；所述偏折模块，用于将不同位置入射的所述图像光以不同的目标偏折角投射至所述第一反射元件上；所述第一反射元件，用于将所述偏折模块出射的所述图像光反射至所述第二反射元件；所述第二反射元件，用于向人眼反射来自所述第一反射元件的所述图像光。

3、基于上述方案，在本技术提供的显示装置中，偏折模块能够对不同位置入射的图像光以不同的目标偏折角出射，通过对出射图像光的控制，实现出射图像光方向和入射图像光方向之间的匹配。相比于在光路中引入柱透镜的方案，偏折模块能够提升光能利用率，进而提升显示装置的成像质量。

4、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述偏折模块为第一扩散屏，所述第一扩散屏的第一表面包括第一微结构阵列，所述第一微结构阵列的多个第一微结构在第一方向上的曲率不同，所述第一扩散屏具体用于：沿所述第一方向将不同位置入射的所述图像光以不同的目标偏折角投射至所述第一反射元件上。

5、基于上述方案，在本技术提供的显示装置中，将偏折模块设计为第一扩散屏，并通过第一扩散屏表面的第一微结构的曲率实现对图像光出射方向的改变，即实现不同曲率微结构对图像光的不同偏折作用，进而实现对不同微结构处的出射图像光的控制。需要说明的是，在本技术提供的显示装置中，第一扩散屏在实现对图像光方向调整的同时还具备常用扩散屏的作用，即生成中继像，充当显示装置的放大像源，扩大显示图像的扩散角，提升显示装置的视场角的等功能。因此，相比于在显示光路中引入柱透镜等调整图像光方向元件的方案，可以仅用一个器件同时实现两种器件的功能，因此可以极大的降低装置的体积，同时减少能量损失，并减少由于柱透镜而导致的杂散光等问题，实现了成像质量更优、体积更为紧凑的显示装置。

6、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第一微结构阵列的多个第一微结构在第二方向上的曲率不同，所述第一扩散屏还用于：在所述第二方向上改变所述图像光的出射方向。

7、基于上述方案，通过第一扩散屏在第一方向和第二方向上实现对出射图像光的方向的改变，可以使得本技术提供的显示装置适用于更多场景。同时，由于第一扩散屏能够在多个方向上改变图像光的出射方向，因此还可以使显示装置中其他元件的位置布局更为灵活，进而提升了显示装置设计的灵活性。

8、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第一微结构阵列的多个第一微结构在第三方向上的厚度不同。

9、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第一微结构阵列中任意两个相邻第一微结构的厚度不同。

10、将显示装置中第一扩散屏第一表面的任意相邻的第一微结构的厚度设计为不相同，可以减小每个第一微结构所带来的衍射效应，从而达到提升显示装置成像品质的目的。

11、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向中的两个方向相互垂直。

12、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第一微结构阵列为第一微透镜阵列。

13、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第一微透镜阵列中的多个第一微透镜的面型包括凸面和凹面中的至少一种。

14、在本技术提供的显示装置中，当第一扩散屏的第一微结构阵列为微透镜阵列时，每个微透镜阵列的面形为自由曲面。通过将微透镜阵列的面型设计为凸面或者凹面中的至少一种，增加了显示装置设计的多样性和灵活性。

15、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述多个第一微透镜的边界形状不规则。

16、不规则的边界形状能够降低微透镜成像时的像差，例如球差或者畸变等，从而达到提升成像质量的目的。同时，微透镜的边界形状不规则对加工精度要求较低，能够降低加工的难度，对加工精度要求较低。

17、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第一微结构阵列中的每个第一微结构的表面呈现凹凸的纹理。

18、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第一微结构阵列中第一微结构的曲率通过入射所述第一微结构的所述图像光的入射角、所述第一微结构出射的所述图像光的偏折角和所述第一微结构出射的所述图像光的扩散角确定，所述第一微结构为所述第一微结构阵列中的任意一个第一微结构。

19、通过入射光线的入射角以及出射光线的目标偏折角和出射光线的扩散角确定每个第一微结构的曲率，可以实现对图像光的精准调控，提升光能的利用率，从而达到提升成像亮度的效果，进而达到提升显示装置成像性能的目的。

20、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述偏折模块包括第一菲涅尔透镜和第二扩散屏，其中：所述第一菲涅尔透镜的第一表面包括第二微结构阵列，所述第二微结构阵列的多个第二微结构在第一方向上的曲率不同，所述第一菲涅尔透镜具体用于：沿所述第一方向将不同位置入射的所述图像光以不同的目标偏折角投射至所述第二扩散屏上；所述第二扩散屏，利用所述第一菲涅尔透镜出射的所述图像光生成中继图像，并增大向所述第一反射元件出射的所述图像光的扩散角。

21、通过将显示装置的偏折模块设计为菲涅尔透镜和扩散屏的组合，并通过菲涅尔透镜表面不同曲率的微结构实现对图像光出射方向的控制，相比于柱透镜等光学元件，菲涅尔透镜成像精度更高，成像效果更好，从而达到了提升显示装置性能的效果。

22、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第二微结构阵列的多个第二微结构在第二方向上的曲率不同，所述第一菲涅尔透镜还用于：沿所述第二方向将不同位置入射的所述图像光以不同的目标偏折角投射至所述第二扩散屏上。

23、通过将第一菲涅尔透镜设计为在两个方向上改变图像光的出射偏折角，可以扩大显示装置的使用场景。

24、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第二微结构阵列中的每个第二微结构为凸起结构，每个所述凸起结构的斜率不同，和/或，每个所述凸起结构的凸起高度不同。

25、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述偏折模块包括第二菲涅尔透镜和第三扩散屏，其中：所述第二菲涅尔透镜的第一表面包括第三微结构阵列，所述第三微结构阵列的多个第三微结构在第一方向上的曲率不同，所述第二菲涅尔透镜具体用于：沿所述第一方向将不同位置入射的所述图像光以不同的目标偏折角投射至所述第三扩散屏上；所述第三扩散屏的第一表面包括第四微结构阵列，所述第四微结构阵列的多个第四微结构在第二方向上的曲率不同，所述第三扩散屏具体用于：沿所述第二方向将不同位置入射的所述图像光以不同的目标偏折角投射至所述第一反射元件上。

26、基于上述方案，在本技术提供的显示装置中，菲涅尔透镜和扩散屏均可以实现对光线的偏折作用，使得显示装置可以根据应用场景的需求，在菲涅尔透镜和扩散屏上分配不同的偏折效果，使本技术提供的显示装置能够适用于更多应用场景。

27、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第三微结构阵列中的每个第三微结构为凸起结构，每个所述凸起结构的斜率不同，和/或，每个所述凸起结构的凸起高度不同。

28、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，其特征在于，所述第二反射元件为凸面反射镜、凹面反射镜或者平面反射镜。

29、第二方面，本技术实施例提供一种交通工具，该交通工具包括如上述第一方面以及第一方面中任一种可能实现方式中的显示装置。

30、第三方面，本技术实施例提供一种车载系统，该车载系统包括如上述第一方面以及第一方面中任一种可能实现方式中的显示装置。