一种扩散屏、显示装置、交通工具和车载系统的制作方法

本申请实施例涉及显示以及智能汽车驾驶，并且更具体地，涉及一种扩散屏、显示装置和交通工具。

背景技术：

1、汽车已经成为人们日常生活不可或缺的交通工具。随着汽车数量的增多，交通事故发生的频率也越来越高。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)成为了热门研究方向。

2、ar-hud系统中常常使用以硅基液晶(liquid crystal on silicon，lcos)、数字微镜设备(digital micro-mirror device，dmd)等为显示芯片的图像生成单元(picturegeneration unit，pgu)，并搭配扩散屏，使pgu投影的图像在扩散屏上生成中继像，进而使扩散屏成为hud系统的显示图像源。为了实现高亮度、高效率、均匀性佳的光学显示效果，需要将pgu投影的主光线方向与后端成像主光线的方向尽可能地匹配，即要求入射扩散屏的光线和出射扩散屏的光线的角度尽可能一致。然而，出于hud系统的小空间布置、防止阳光倒灌等原因，hud系统在设计上存在限制，即投影主光线方向很难做到与后端成像的光线方向完美匹配。当前，通用的方案是在系统中加入场镜，利用场镜来调节光线的角度，如图1所示。但这种方案存在场镜体积过大、表面有杂散光风险、需要额外做增透处理，以及还会引起显示图像清晰度变差等诸多缺点。因此，如何提升投影主光线方向与后端图像光线的方向匹配程度，提升hud系统的性能，是需要解决的问题。

技术实现思路

1、本申请提供一种扩散屏、显示装置和交通工具。本申请提供的扩散屏能够实现投影光线和图像光线的方向匹配，当用于显示装置时，能够减小显示装置的体积，提升显示装置的成像质量。

2、第一方面，本申请实施例提供一种扩散屏。其中，所述扩散屏的第一表面包括微结构阵列，所述微结构阵列的多个微结构在第一方向上的曲率不同，所述扩散屏用于在所述第一方向上改变出射的图像光的方向。

3、基于上述方案，本申请提供的扩散屏通过表面微结构的曲率实现对图像光出射方向的改变，当微结构的曲率不同时，可以实现不同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，从而提高对光能的利用率。当该扩散屏用于显示装置中时，不仅能够实现扩散作用，还可以将出射图像光的方向调整为和入射光线的方向匹配，从而避免在光路中引入诸如场镜等调整光线方向的元件所导致的装置体积过大、能量损失和杂散光等问题，实现成像质量更优、体积更为紧凑的显示装置。

4、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述微结构阵列的多个微结构在第二方向上的曲率不同，所述扩散屏用于在所述第二方向上改变出射的图像光的方向。

5、基于上述方案，本申请提供的扩散屏能够在第一方向和第二方向上实现对出射图像光方向的改变，可以使得本申请提供的扩散屏能够应用于多种显示装置中，增加了扩散屏的使用场景。同时，由于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。

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

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

8、通过将任意微结构的厚度设计为不相同，可以减小每个微结构所带来的衍射效应，从而达到提升成像品质的目的。

9、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。

10、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述微结构阵列为微透镜阵列。

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

12、在本申请实施例中，当扩散屏的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。同时，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，增加了设计的多样性和灵活性。

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

14、不规则的边界形状能够降低扩散屏成像时所引入的像差，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。

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

16、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述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微结构阵列中的任意一个微结构。

17、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，当应用于显示装置中时，能够保证成像的亮度和显示装置的性能。

18、第二方面，本申请实施例提供一种显示装置。该显示装置包括投影模块、第一反射元件、第二反射元件和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扩散屏。其中，所述投影模块，用于向所述扩散屏投射图像光；所述扩散屏，用于改变所述入射光的出射方向，并将不同位置出射的图像光以不同的偏折角投射至所述第一反射元件上；所述第一反射元件，用于将所述扩散屏出射的图像光反射至所述第二反射元件；所述第二反射元件，用于向人眼反射所述第一反射元件反射的图像光。

19、第三方面，本申请实施例提供一种交通工具，该交通工具包括如上述第二方面实现方式中的显示装置。

20、第四方面，本申请实施例提供一种车载系统，该车载系统包括如上述第二方面实现方式中的显示装置。

技术特征：

1.一种扩散屏，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的扩散屏，其特征在于，所述微结构阵列的多个微结构在第二方向上的曲率不同，所述扩散屏用于在所述第二方向上改变出射的图像光的方向。

3.根据权利要求1或2所述的扩散屏，其特征在于，所述微结构阵列的多个微结构在第三方向上的厚度不同。

4.根据权利要求3所述的扩散屏，其特征在于，所述微结构阵列中任意两个相邻微结构的厚度不同。

5.根据权利要求3所述的扩散屏，其特征在于，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。

6.根据权利要求1所述的扩散屏，其特征在于，所述微结构阵列为微透镜阵列。

7.根据权利要求6所述的扩散屏，其特征在于，所述微透镜阵列的多个微透镜的面型包括凸面和凹面中的至少一种。

8.根据权利要求6或7所述的扩散屏，其特征在于，所述多个微透镜的边界形状不规则。

9.根据权利要求1所述的扩散屏，其特征在于，所述微结构阵列中的每个微结构的表面呈现凹凸的纹理。

10.根据权利要求1所述的扩散屏，其特征在于，所述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微结构阵列中的任意一个微结构。

11.一种显示装置，其特征在于，包括投影模块、第一反射元件、第二反射元件和如权利要求1至10中任一项所述的扩散屏，其中，

12.一种交通工具，其特征在于，包括如权利要求11所述的显示装置。

13.一种车载系统，其特征在于，包括权利要求11所述的显示装置。

技术总结本申请提供了一种扩散屏，可以应用在投影装置和交通工具上。本申请提供的扩散屏能够实现投影光线和图像光线的方向匹配，能够减小显示装置的体积，提升显示装置的成像质量。本申请提供的扩散屏的第一表面包括微结构阵列，该微结构阵列的多个微结构在第一方向上的曲率不同，使得扩散屏能够在第一方向上改变出射的图像光的方向。技术研发人员：王琦雨,赵晗,舒湘平受保护的技术使用者：华为技术有限公司技术研发日：20230825技术公布日：2024/5/19