CN107015365A - 一种抬头显示设备和车辆 - Google Patents

Abstract

一种抬头显示设备和车辆，其中，抬头显示设备包括透反式液晶显示器和环境光收集器，其中所述环境光收集器配置为将收集的环境光提供至所述透反式液晶显示器以提高所述透反式液晶显示器的显示对比度。本发明实施例具有低功耗、高亮度显示的特点。

Description

一种抬头显示设备和车辆

技术领域

本发明涉及抬头显示器领域，特别涉及一种抬头显示设备和车辆。

背景技术

目前的车载显示技术基于投影，这就需要很高的对比度才能在晴朗天气下进行人眼识别读取，所以需要亮度很高的背光，可是如果提升背光亮度就会造成温度的大量集聚，温度过高就会影响器件的显示效果及稳定性，为此通常的做法是增加体积较为笨重庞大的散热装置，这样就会占用本来就较为狭小的车内空间，使用极不方便。

发明内容

本发明实施例提供了一种过利用环境光来提高显示器的显示亮度，实现低功耗、高亮度显示的抬头显示设备和车辆。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了如下的技术方案：

一种抬头显示设备，其包括透反式液晶显示器和环境光收集器，其中所述环境光收集器配置为将收集的环境光提供至所述透反式液晶显示器以提高所述透反式液晶显示器的显示对比度。

在一优选实施例中，所述环境光收集器包括：

光源定位模块，其配置为通过检测各方向上外部光源的强度确定外部光源的位置信息；

收集模块，其配置为基于所述光源定位模块确定的外部光源的位置信息，调整收集环境光的方向，并将收集到的环境光提供至所述透反式液晶显示器上。

在一优选实施例中，所述光源定位模块包括第一光电传感器，该第一光电传感器检测各个角度上的环境光强度，并基于最大环境光强度的方向确定所述外部光源的位置。

在一优选实施例中，所述光源定位模块包括多个第二光电传感器和与各第二光电传感器连接的处理器，各第二光电传感器检测其所在位置上的环境光强度，所述处理器配置为基于检测到最大环境光强度的第二光电传感器的位置确定所述外部光源的位置。

在一优选实施例中，所述收集模块包括：

采光盘，其包括至少一个镜面；

驱动装置，其与所述采光盘上的各镜面相连接；

控制器，其配置为基于所述光源定位模块确定的外部光源的位置控制所述驱动装置调节所述采光盘上各镜面的定位方向和定位角度，使采光盘的反射光反射至所述透反式液晶显示器。

在一优选实施例中，所述驱动装置包括第一电机、第二电机，以及分别与所述第一电机和第二电机连接的传动组件；并且所述控制器基于述光源定位模块确定的外部光源的位置控制第一电机驱动所述传动组件带动所述镜面在第一方向上变换角度，并且控制第二电机驱动所述传动组件带动所述镜面在第二方向上变换角度。

在一优选实施例中，所述传动组件包括传动杆。

在一优选实施例中，所述透反式液晶显示器还包括调节背光亮度的背光模块，所述背光模块配置为获取环境光收集器收集的环境光的最大强度值，并基于该最大强度值调节背光模块的背光亮度。

在一优选实施例中，还包括一反光组件，并且所述反光组件配置为将从环境光收集器射出的环境光提供给所述透反式液晶显示器。

本发明实施例还提供了一种车辆，其配置有如权上述实施例所述的抬头显示设备。

与现有技术相比，本发明实施例具备的有益效果在于：

本发明实施例通过利用环境光提高显示器的显示亮度，实现低功耗、高亮度显示，且不会增加抬头显示设备的体积。

附图说明

图1为本发明实施例中的抬头显示设备的结构示意图；

图2为图1中所示的环境光收集器的结构示意图；

图3为图2中所示的收集模块的结构示意图；

图4为图3中的驱动装置的结构示意图；

图5为本发明另一实施例中的抬头显示设备的结构示意图；

图6为本发明一个实施例中的透反式液晶显示器的部分结构示意图。

具体实施方式

下面，结合附图对本发明的具体实施例进行详细的描述，但不作为本发明的限定。

发明实施例提供了一种抬头显示设备，其可以应用在车辆上或者其他的类似设备中。在应用过程中，本发明实施例提供的抬头显示设备可以利用例如阳光、灯光等环境光源来提高显示器的显示亮度，实现低功耗、高亮度显示。

例如，在现有的车载抬头显示设备中，为了能够使驾驶员在晴朗的天气下正常识别抬头显示器的显示画面，往往需要提供很高的显示亮度或者投影亮度，例如晴朗的中午，为了达到显示画面较高的对比度，需要提高背光亮度，但此时系统的功耗就会提升，背光源的散热问题也随之而来。而本发明实施例基于该问题提出了一种能够利用外界环境光源的抬头显示设备，降低系统功耗，且不会造成系统散热较大的问题。

具体的，如图1所示，为本发明实施例中的一种抬头显示设备的结构示意图。其中，该抬头显示设备可以用在车辆装置中，并构造为车载抬头显示设备。

本发明实施例中的抬头显示设备可以包括：透反式液晶显示器1和用于提高该透反式液晶显示器1的显示亮度和对比度的环境光收集器2。

本发明实施例中，透反液晶显示器1可以单独或者同时采用透射模式和反射模式来显示图像。

本发明实施例中(参见图6)，在该透反式液晶显示器1的液晶面板11的背部可以设置有反光层12，反光层12由反光材料构成，并且通过该反光层12可以对从液晶面板11透射过来的外部环境光进行反射，该反射出的光线即可以照射到液晶面板上从而提高透反式液晶显示器1的显示亮度。对于透反式液晶显示器1，本领域技术人员可以根据不同的需求对于液晶面板1或者其他电路结构等自行进行设计，在此不做说明。

本发明实施例的抬头显示设备中的环境光收集器2可以用于收集环境光，并将收集到的环境光提供给透反式液晶显示器1，并利用经过反射作用反射出的环境光提高透反式液晶显示器1的显示亮度和显示对比度。具体的，环境光收集器2可以将收集到的环境光投射到透反式液晶显示器1的液晶面板11上，利用液晶面板背部的反光层将透射到反光层上的环境光反射给液晶面板，提高液晶面板的亮度。

由于本发明实施例可以利用收集的环境光来提高抬头显示器的显示亮度和对比度，其无需通过增加背光模块的背光亮度的方式来实现显示亮度的提高，减少了系统的能源的消耗和浪费，而且不会产生多余的热量，无需增加散热部件，既减小了成本同时也不会由于增加散热部件而增大占用的空间。

下面，对本发明实施例的抬头显示设备中的环境光收集器进行详细的说明，如图2所示为图1中所示的环境光收集器的结构示意图。

其中，本发明实施例中的环境光收集器2可以包括光源定位模块21和收集模块22。光源定位模块21可以用于定位当前环境光的光强度最大的位置信息(光源的位置信息)，并将该位置信息传输给收集模块22，收集模块22可以基于该位置信息执行环境光收集的操作。

其中，光源定位模块21可以通过检测各方向、角度上外部光源的强度确定外部光源的位置信息。例如，光源定位模块21可以包括至少一个用于感测光强度的光电传感器。例如，在本发明的一个实施例中，光源定位模块21可以包括一个第一光电传感器，该第一光电传感器可以检测各个方向、角度上的环境光强度，并能够获取各个方向、角度上的环境光强度中的最大光强度，以及该最大光强度对应的方向、角度等位置信息。通过能够检测周围各个方向、角度上的光强度的光电传感器来获取光源所在位置的位置信息，或者最大光强度对应的位置信息。另外，上述光源定位模块21还可以包括与该第一光电传感器连接的处理器，该处理器可以对第一光电传感器所检测到的最大光强度的位置信息进行存储和处理分析。光源定位模块21也可以将该获取的位置信息传送给收集模块22，由收集模块22对该位置信息进行处理。本发明实施例中，上述位置信息可以包括基于一标准位置的空间坐标值，通过该空间坐标值即可以确定光源的方向、角度。

另外，在本发明的另一个实施例中，光源定位模块21可以包括多个第二光电传感器和与该多个第二光电传感器连接的处理器。第二光电传感器可以用于检测其所在位置的环境光强度，并可以将检测到的环境光强度信息传送给与其连接的处理器。处理器则可以基于接收的各第二光电传感器传输的环境光强度信息确定最大光强度，并基于传送该最大光强度的第二光电传感器所在的位置信息，确定外部光源的位置。

在本发明实施例中，处理器内可以存储有各个第二光电传感器所在的位置信息以及对应于该第二光电传感器的标识信息。同样的，本发明实施例中，上述位置信息可以包括基于一标准位置的空间坐标值，通过该空间坐标值即可以确定光源的方向、角度。上述标识信息可以唯一对应于一个第二光电传感器，例如可以是各第二光电传感器的编号、命名等信息。各第二光电传感器在发送其检测到的光强度信息时，还可以对应地发送其标识信息，以便于处理器区分发送光强度信息的各第二光电传感器。

另外，本发明实施例中的光源定位模块21采用高速数据采集技术实现对外部光源的采样，其采样速度可以达到100MHz，使系统转换速度快，保证了系统的实时性，跟踪环境光的精度可以达到0.2-0.4度。

基于上述配置，本发明实施例中的光源定位模块21可以确定环境光中的最大光强度或光源所在的位置，并可以将该位置信息发送至收集模块22。同时该收集模块22可以根据接收到的最大光强度对应的位置信息收集该位置信息表示的方向上的环境光提供给透反式液晶显示器1。

具体的，如图3所示，为图2中所示的收集模块的结构示意图。其中，该收集模块22可以基于光源定位模块21确定的外部光源的位置信息调整收集环境光的角度，并将收集到的环境光提供至所述透反式液晶显示器1，从而提高透反式液晶显示器1的显示亮度和对比度。

如图3所示，图2所示的收集模块22可以包括：用于采集外界环境光的采光盘221，用于驱动采光盘221采集目标方向上的环境光的驱动装置222，以及控制驱动装置222的驱动操作的控制器223。

本发明实施例中，采光盘211可以包括至少一个镜面。通过采光盘211上的镜面可以将光源定位模块21确定的光源的位置上的环境光反射到透反式液晶显示器1上，从而经过透反式液晶显示器1的透射和反射作用来提高显示亮度和对比度。

另外，本发明实施例中通过驱动装置222可以与采光盘221上的各个镜面连接，例如可以与各个镜面转动连接，或者铰接。通过驱动装置222的驱动可以调节采光盘211上的镜面所朝向的角度，具体可以依据控制器223的驱动控制确定采光盘211的朝向角度。并且，在采光盘211包括多个镜面时，可以通过驱动装置222调节各个镜面的朝向角度，从而最大限度的收集环境光，并将收集的环境光反射到透反式液晶显示器1上。

另外，控制器223的输入侧可以与光源定位模块21连接，并接收来自光源定位模块21所确定的关于外部光源或最大光强度的位置信息。并且，控制器223基于该接收到的位置信息生成用于调节采光盘221上各镜面的定位方向和定位角度控制信息，并将该控制信息传送至驱动装置222，驱动装置则可以基于对采光盘221上各镜面的控制信息执行对各镜面的驱动，实现镜面的反射光反射至透反式液晶显示器1。

采光盘211包括多个镜面时，可以将各个镜面构成阵列结构形式，而控制器223内可以存储有采光盘211上各镜面的位置信息，例如该镜面的位置信息可以通过(行，列)的形式来表示。同时控制器223生成的控制信息中可以包括关于各镜面所要调节的定位角度和定位方向，并且控制信息中还可以包括所要控制的镜面的位置信息，例如可以对应包括镜面的(行，列)形式的位置信息，驱动装置222即可以基于该控制信息确定所要调节的镜面，以及调节的角度和方向。

下面对本发明实施例中的驱动装置的结构进行详细的说明，如图4所示，为图3所示的驱动装置222的原理结构示意图。其中在本发明实施例中，驱动装置222可以包括第一电机2221、第二电机2222，以及分别与第一电机2221和第二电机2222连接的传动组件2223。

控制器223可以与第一电机2221和第二电机2222连接，并基于光源定位模块21确定的外部光源的位置控制第一电机2221驱动传动组件2223带动采光盘221上的各镜面在第一方向上变换角度，并且控制第二电机2222驱动传动组件2223带动采光盘221上的各镜面在第二方向上变换角度。上述第一方向与第二方向为不同的方向，第一方向和第二方向例如可以是分别以相交(如相互垂直)的x轴方向和y轴方向为轴心的周向。例如在本发明实施例中，第一电机2221可以控制镜面在以x轴为轴心的周向上的定位角度，第二电机2222可以控制镜面在以y轴为轴心的周向上的定位角度。

如上所述，控制器223生成的对应于各镜面的控制信息中可以包括镜面的位置、镜面的定位角度和定位方向。而驱动装置222中的第一电机2221和第二电机2222可以基于接收到的控制信息中的定位角度和定位方向分别执行对于各镜面的驱动。比如对于以x轴为轴心的周向上的定位角度的控制信息，则由第一电机2221来执行对应的镜面的定位角度的驱动，对于以y轴为轴心的周向上的定位角度的控制信息，则由第二电机2222来执行对应的镜面的定位角度的驱动，从而分别实现镜面在全方位上的定位。

另外，本发明实施例中的传动组件2223可以包括分别连接在第一电机2221和镜面之间，以及第二电机2222和镜面之间的传动杆。该传动杆与镜面连接方式可以包括上述的转动连接，例如铰接。并且通过该传动杆的传动可以实现镜面在第一方向和第二方向上的角度变化。

通过上述实施例的描述，可以获知本发明实施例中收集模块的原理结构。通过上述配置，可以实现对于环境光的最大限度的收集和采集，同时也实现将尽量多的环境光提供到透反式液晶显示器1上，以最大限度的提高液晶显示器1的显示对比度和显示亮度。

另外，需要说明的是，在本发明的另一实施例中，如图5所示，本发明的抬头显示设备还可以包括一反光组件3，并且该反光组件3可以将从环境光收集器2射出的环境光提供给透反式液晶显示器1。该反光组件3可以包括至少一个反光板。

具体的，采光盘221上的镜面发射出的光线可以先投射到反光组件3上，再通过该反光组件3将发射光反射到透反式液晶显示器1上。该配置是因为在布置透反式液晶显示器1时，可能由于其结构位置的限制，并不能直接接收到镜面反射出的光，而通过反光组件3的设置，可以灵活的配置透反式液晶显示器1或者采光盘221的位置。

在如图6所示的优选实施例中，本发明实施例的抬头显示设备中的透反式液晶显示器1中还可以包括背光模块13，该背光模块13可以用于提供背光光源，并可以调节背光亮度。在本发明实施例中，该背光模块13可以获取光源定位模块21收集的环境光的最大强度值，并基于该最大强度值调节背光模块的背光亮度。

例如，该背光模块13可以与光源定位模块21和/或控制器223连接，来接收上述光源定位模块21收集的环境光的最大强度值。其中，背光模块13可以在光源定位模块21接收到的最大光强度越大时，调节产生的背光亮度越小，反之在光源定位模块21接收到的最大光强度越小时，调节产生的背光亮度越大，从而减小背光模块13对于能源的消耗。

具体的，背光模块13可以包括提供背光的背光光源以及控制背光光源亮度的背光控制器。上述背光控制器可以与光源定位模块21和/或控制器223连接，来接收上述光源定位模块21收集的环境光的最大强度值，并根据该最大强度值来调节背光光源的提供的背光亮度。背光控制器可以通过调节要点亮的背光光源单元的数量来调节背光亮度，也可以通过调节提供给背光光源的电流、电压等参数来调节背光亮度。

另外，背光控制器内可以依据需求的光亮度值来调节背光光源产生的背光亮度。该需求的光亮度值可以是用户输入的要求的光亮度值，也可以是接收自其它电子设备的控制指令中的光亮度值。背光控制器在对背光光源进行控制时，可以将接收的环境光的最大强度值与该要求的光亮度值进行比较，并基于将环境光的最大强度值与该要求的光亮度值之间的差值来调节背光光源的亮度。

综上所述，本发明实施例中的抬头显示器可以利用光源收集模块将外部环境光投射到透反式液晶显示器上，即使在晴朗的中午依然可以使显示效果很好，且降低了背光和散热的压力。

另外，本发明实施例还可以提供一种车辆，其上可以配置有如上述任一实施例所述的抬头显示设备。对于抬头显示设备中的透反式液晶显示器1和环境光收集器2的设置位置，本领域的技术人员可以根据具体车辆的结构来对应的配置，在此不做限定。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种抬头显示设备，其包括透反式液晶显示器和环境光收集器，其中所述环境光收集器配置为将收集的环境光提供至所述透反式液晶显示器以提高所述透反式液晶显示器的显示对比度。

2.根据权利要求1所述的抬头显示设备，其中，所述环境光收集器包括：

光源定位模块，其配置为通过检测各方向上外部光源的强度确定外部光源的位置信息；

收集模块，其配置为基于所述光源定位模块确定的外部光源的位置信息，调整收集环境光的角度，并将收集到的环境光提供至所述透反式液晶显示器上。

3.根据权利要求2所述的抬头显示设备，其中，所述光源定位模块包括第一光电传感器，该第一光电传感器检测各个方向上的环境光强度，并基于最大环境光强度的所在方向确定所述外部光源的位置。

4.根据权利要求2所述的抬头显示设备，其中，所述光源定位模块包括多个第二光电传感器和与各第二光电传感器连接的处理器，各第二光电传感器检测其所在位置上的环境光强度，所述处理器配置为基于检测到最大环境光强度的第二光电传感器的位置确定所述外部光源的位置。

5.根据权利要求2所述的抬头显示设备，其中，所述收集模块包括：

采光盘，其包括至少一个镜面；

驱动装置，其与所述采光盘上的各镜面相连接；

控制器，其配置为基于所述光源定位模块确定的外部光源的位置控制所述驱动装置调节所述采光盘上各镜面的定位方向和定位角度，使采光盘的反射光反射至所述透反式液晶显示器。

6.根据权利要求5所述的抬头显示设备，其中，所述驱动装置包括第一电机、第二电机，以及分别与所述第一电机和第二电机连接的传动组件；并且所述控制器基于述光源定位模块确定的外部光源的位置控制第一电机驱动所述传动组件带动所述镜面在第一方向上变换角度，并且控制第二电机驱动所述传动组件带动所述镜面在第二方向上变换角度。

7.根据权利要求6所述的抬头显示设备，其中，所述传动组件包括传动杆。

8.根据权利要求2所述的抬头显示设备，其中，所述透反式液晶显示器还包括调节背光亮度的背光模块，所述背光模块配置为获取环境光收集器收集的环境光的最大强度值，并基于该最大强度值调节背光模块的背光亮度。

9.根据权利要求1所述的抬头显示设备，其中，还包括一反光组件，并且所述反光组件配置为将从环境光收集器射出的环境光提供给所述透反式液晶显示器。

10.一种车辆，其配置有如权利要求1-9中任意一项所述的抬头显示设备。