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CN111624811A - 车载抬头显示器及其背光源装置 - Google Patents

车载抬头显示器及其背光源装置 Download PDF

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CN111624811A
CN111624811A CN202010403340.4A CN202010403340A CN111624811A CN 111624811 A CN111624811 A CN 111624811A CN 202010403340 A CN202010403340 A CN 202010403340A CN 111624811 A CN111624811 A CN 111624811A
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罗小平
曾峰
胡开范
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Shenzhen Longhorn Automotive Electronic Equipment Co Ltd
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Shenzhen Longhorn Automotive Electronic Equipment Co Ltd
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Abstract

本发明实施例提供一种车载抬头显示器及其背光源装置，所述装置包括出光侧正对LCD显示屏设置的多颗LED点光源、一一对应罩盖于多颗LED点光源上的多个自由曲面透镜以及设于自由曲面透镜和LCD显示屏之间将自LED点光源发出的光线均匀扩散后再投射至LCD显示屏上的光扩散模组。本实施例通过在LED点光源上罩盖自由曲面透镜，对自自由曲面透镜射出的光束进行整形，使更多光线射入至光扩散模组，有效提升光线利用率，再通过设置于自由曲面透镜和LCD显示屏之间的光扩散模组将自LED点光源发出的光线均匀扩散形成面光源效果，使投射至LCD显示屏上的光线的均匀性好，当单颗LED点光源故障而无法点亮或存在光衰时，对整体的光线投射效果影响很小，确保LCD显示屏的显示效果。

Description

车载抬头显示器及其背光源装置
技术领域
本发明实施例涉及车载电子设备技术领域，尤其涉及一种车载抬头显示器及其背光源装置。
背景技术
车载抬头显示器(HUD，Head Up Display)是近年来新发展的一种虚拟显示技术，通过HUD投影系统，驾驶员在正常驾驶状态下通过观察挡风玻璃，即可掌握汽车的运行速度，油量提示。
现有的HUD系统通常包括LCD显示屏以及背光源装置，其中，背光源装置又通常采用LED点光源和罩盖于LED点光源上的各类LED透镜模组。但是，LED透镜直接罩盖在LED点光源上与LCD显示屏距离较远，导致对光能的利用率较低，而且当某颗LED点光源故障而无法点亮或存在光衰时，LCD显示屏就无法被均匀的照亮，容易出现暗斑等显示缺陷；另外，现有的LED透镜模组通常包括多片各类光学镜片，元件较多，组装也相对麻烦。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种车载抬头显示器的背光源装置，能均匀有效的照亮LCD显示屏。
本发明实施例进一步所要解决的技术问题在于，提供一种车载抬头显示器，能均匀有效的照亮LCD显示屏。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：一种车载抬头显示器的背光源装置，包括出光侧正对LCD显示屏设置的多颗LED点光源、一一对应罩盖于所述多颗LED点光源上的多个自由曲面透镜以及设置于所述自由曲面透镜和LCD显示屏之间用于将自所述LED点光源发出的光线均匀扩散后再投射至所述LCD显示屏上的光扩散模组。
进一步的，所述光扩散模组为至少一片平行设置于所述自由曲面透镜和LCD显示屏之间的防眩光片。
进一步的，所述光扩散模组包括两片结构相同且分层平行设置于所述自由曲面透镜和LCD显示屏之间的防眩光片，所述防眩光片的出光面被设置为对光线进行郎伯散射和高斯散射。
进一步的，每片防眩光片的透射率大于90％，郎伯散射率为5％-10％，高斯散射的散射角为20度±5度。
进一步的，所述自由曲面透镜包括位于底部的圆柱体以及自所述圆柱体顶端沿轴向凸出的自由曲面，所述圆柱体的底部设有自圆柱体的底端面沿轴向凹入、用于容纳所述LED点光源的容纳腔。
进一步的，所述背光源装置还包括电路板，多个所述LED点光源呈矩阵式间隔分布于所述电路板上，所述LED点光源容纳于所述容纳腔内，沿所述LCD显示屏的长度方向的同一直线上的各个自由曲面透镜的结构相同。
进一步的，罩盖于各个所述LED点光源上的自由曲面透镜一体成型为透镜阵列。
进一步的，所述背光源装置还包括设置于所述电路板上用于根据环境亮度控制所述LED点光源工作状态的控制器。
另一方面，为了解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：一种车载抬头显示器，包括LCD显示屏以及出光侧正对LCD显示屏设置的背光源装置，所述背光源装置为如权利要求上述任一项所述的背光源装置。
进一步的，所述LCD显示屏包括框架以及组装于所述框架上的液晶显示组件，所述框架的侧边还伸出有遮光侧板。
采用上述技术方案后，本发明实施例至少具有如下有益效果：本发明实施例通过在LED点光源上罩盖自由曲面透镜，对自所述自由曲面透镜射出的光束进行整形，使更多光线能射入至所述光扩散模组，有效提升光线利用率，再通过设置于所述自由曲面透镜和LCD显示屏之间的光扩散模组将自LED点光源发出的光线均匀扩散形成面光源效果，使得投射至LCD显示屏上的光线的均匀性好，当单颗LED点光源故障而无法点亮或存在光衰时，对整体的光线投射效果影响很小，从而确保LCD显示屏的显示效果；另外，还可以根据环境的亮度，合理地选择关闭部分LED点光源，降低了能耗，减少LED点光源的发热。
附图说明
图1为本发明车载抬头显示器一个可选实施例的整体结构示意图。
图2为本发明车载抬头显示器一个可选实施例的沿LCD显示屏宽度方向中轴线的剖面结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本申请作进一步详细说明。应当理解，以下的示意性实施例及说明仅用来解释本发明，并不作为对本发明的限定，而且，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
如图1和图2所示，本发明一个可选实施例提供一种车载抬头显示器的背光源装置1，包括出光侧正对LCD显示屏3设置的多颗LED点光源10、一一对应罩盖于所述多颗LED点光源10上的多个自由曲面透镜12以及设置于所述自由曲面透镜12和LCD显示屏3之间用于将自所述LED点光源10发出的光线均匀扩散后再投射至所述LCD显示屏3上的光扩散模组14。
本发明实施例通过在LED点光源10上罩盖自由曲面透镜12，对自所述自由曲面透镜12射出的光束进行整形，使更多光线能射入至所述光扩散模组14，有效提升光线利用率，再通过设置于所述自由曲面透镜12和LCD显示屏3之间的光扩散模组14将自LED点光源10发出的光线均匀扩散形成面光源效果，使得投射至LCD显示屏3上的光线的均匀性好，当单颗LED点光源10故障而无法点亮或存在光衰时，对整体的光线投射效果影响很小，从而确保LCD显示屏3的显示效果；另外，还可以根据环境的亮度，合理地选择关闭部分LED点光源10，降低了能耗，减少LED点光源10的发热。
在本发明一个可选实施例中，所述光扩散模组14为至少一片平行设置于所述自由曲面透镜12和LCD显示屏3之间的防眩光片141。本实施例光扩散模组14采用防眩光片141，防眩光片141对光线具有扩散作用，光线透过防眩光片141后，可进行均匀的散射至LCD显示屏3，结构非常的简单，制作成本较低。可以理解的是，在具体实施时，可以根据LED点光源10和LCD显示屏3之间的距离合理的选择防眩光片141不同的散射率。
在本发明又一个可选实施例中，所述光扩散模组14包括两片结构相同且分层平行设置于所述自由曲面透镜12和LCD显示屏3之间的防眩光片141，所述防眩光片141的出光面被设置为对光线进行郎伯散射和高斯散射。本实施例光扩散模组14采用两片结构相同的防眩光片141，而且每片防眩光片141的出光面都被设置为对光线进行郎伯散射和高斯散射，散射效果好，可有效提升光线均匀的扩散效果。
在本发明另一个可选实施例中，每片防眩光片141的透射率大于90％，郎伯散射率为5％-10％，高斯散射的散射角为20度±5度。本实施例中，根据相应的实验测得，每片防眩光片141采用上述参数的材料制造，可有效的将光线均匀的扩散至LCD显示屏3，提升防眩光片141的光扩散效果。
在本发明一个可选实施例中，如图2所示，所述自由曲面透镜12包括位于底部的圆柱体121以及自所述圆柱体121顶端沿轴向凸出的自由曲面123，所述圆柱体121的底部设有自圆柱体121的底端面沿轴向凹入、用于容纳所述LED点光源10的容纳腔125。本实施例采用底部为圆柱体121，并自圆柱体121顶端沿轴向凸出形成自由曲面123，而在圆柱体121的底端面设置容纳腔125，结构相对简单，自由曲面123能有效的对LED点光源10发出的光线进行整形，可以使更多光线能射入至光扩散模组14，有效提升光线利用率而且结构也简单。
在本发明再一个可选实施例中，所述背光源装置还包括电路板16，所述LED点光源10呈矩阵式间隔分布于所述电路板16上，多个所述LED点光源10容纳于所述容纳腔121内，沿所述LCD显示屏3的长度方向的同一直线上的各个自由曲面透镜12的结构相同。本实施例将LED点光源10呈矩阵式间隔分布于所述电路板16上，保证能完整点亮LCD显示屏3的每一个区域，并且将沿所述LCD显示屏3的长度方向的同一直线上的各个自由曲面透镜12采用相同的结构，保证在LCD显示屏3的长度方向的同一直线亮化效果均匀。
在本发明又一个可选实施例中，罩盖于各个所述LED点光源10上的自由曲面透镜12一体成型为透镜阵列。本实施例中，罩盖于各个所述LED点光源10上的自由曲面透镜12直接一体成型为透镜阵列，组装时可直接整体进行安装，拆装都非常的方便。
在本发明另一个可选实施例中，所述背光源装置还包括设置于所述电路板16上用于根据环境亮度控制所述LED点光源10工作状态的控制器18。本实施例还通过设置控制器18，控制器18根据环境亮度控制每颗所述LED点光源10的工作状态，在环境亮度较大时，可选择性的关闭某颗LED点光源10，此时仍可以均匀的点亮LCD显示屏3，而且也降低了能耗，减少LED点光源的发热，非常的方便。
另一方面，本发明一个可选实施例还提供一种车载抬头显示器，包括LCD显示屏3以及出光侧正对LCD显示屏3设置的背光源装置1，所述背光源装置1为如上述任一项所述的背光源装置。本实施例车载抬头显示器采用上述的背光源装置1，能均匀有效的点亮LCD显示屏。
在本发明又一个可选实施例中，所述LCD显示屏3包括框架30以及组装于所述框架30上的液晶显示组件32，所述框架30的侧边还伸出有遮光侧板301。本实施例在液晶显示组件32的框架30侧边伸出遮光侧板301，遮光侧板301对从背光源装置1侧边射出的多余光线进行遮光，防止产生眩光，造成光污染。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车载抬头显示器的背光源装置，包括出光侧正对LCD显示屏设置的多颗LED点光源，其特征在于，所述装置还包括一一对应罩盖于所述多颗LED点光源上的多个自由曲面透镜以及设置于所述自由曲面透镜和LCD显示屏之间用于将自所述LED点光源发出的光线均匀扩散后再投射至所述LCD显示屏上的光扩散模组。
2.如权利要求1所述的车载抬头显示器的背光源装置，其特征在于，所述光扩散模组为至少一片平行设置于所述自由曲面透镜和LCD显示屏之间的防眩光片。
3.如权利要求1或2所述的车载抬头显示器的背光源装置，其特征在于，所述光扩散模组包括两片结构相同且分层平行设置于所述自由曲面透镜和LCD显示屏之间的防眩光片，所述防眩光片的出光面被设置为对光线进行郎伯散射和高斯散射。
4.如权利要求3所述的车载抬头显示器的背光源装置，其特征在于，每片防眩光片的透射率大于90％，郎伯散射率为5％-10％，高斯散射的散射角为20度±5度。
5.如权利要求1所述的车载抬头显示器的背光源装置，其特征在于，所述自由曲面透镜包括位于底部的圆柱体以及自所述圆柱体顶端沿轴向凸出的自由曲面，所述圆柱体的底部设有自圆柱体的底端面沿轴向凹入、用于容纳所述LED点光源的容纳腔。
6.如权利要求5所述的车载抬头显示器的背光源装置，其特征在于，所述背光源装置还包括电路板，多个所述LED点光源呈矩阵式间隔分布于所述电路板上，所述LED点光源容纳于所述容纳腔内，沿所述LCD显示屏的长度方向的同一直线上的各个自由曲面透镜的结构相同。
7.如权利要求1所述的车载抬头显示器的背光源装置，其特征在于，罩盖于各个所述LED点光源上的自由曲面透镜一体成型为透镜阵列。
8.如权利要求6所述的车载抬头显示器的背光源装置，其特征在于，所述背光源装置还包括设置于所述电路板上用于根据环境亮度控制所述LED点光源工作状态的控制器。
9.一种车载抬头显示器，包括LCD显示屏以及出光侧正对LCD显示屏设置的背光源装置，其特征在于，所述背光源装置为如权利要求1-8任一项所述的背光源装置。
10.如权利要求9所述的车载抬头显示器的背光源装置，其特征在于，所述LCD显示屏包括框架以及组装于所述框架上的液晶显示组件，所述框架的侧边还伸出有遮光侧板。
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