CN109844605B - 包括热接触区的图像生成装置及相关的平视显示器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种图像生成装置(20)，包括：至少一个光源(23)，适于由所述光源背光的屏幕(21)，以及反射器(25)，其布置在所述光源和屏幕之间，并且设计成至少反射光源发出的一些光。根据本发明，所述反射器限定凹部(280)，其设计成接收屏幕，使得反射器具有与屏幕的热接触区(290)。本发明还涉及一种平视显示器，包括这种类型的图像生成装置。

Description

包括热接触区的图像生成装置及相关的平视显示器

技术领域

本发明总体涉及用于车辆的平视显示器领域。

更具体地，本发明涉及一种用于平视显示器的图像生成装置，包括至少一个光源、适于由所述光源背光的屏幕以及反射器，其布置在所述光源和所述屏幕之间并且适于至少部分地反射光源发出的光。

本发明特别有利地适用于需要将图像生成装置布置在车辆的小尺寸的壳体中的情况。

背景技术

用于车辆的平视显示器的原理是将图像(特别是用于驾驶的图像)直接投影到驾驶员的视野中。

为此，平视显示器通常包括适于生成图像的图像生成装置和用于投影所生成的图像的装置，该装置适于将这些图像发送到放置在驾驶员视野中的半透明板。

当今使用的大多数图像生成装置包括对适于生成图像的屏幕进行背光的光源。该屏幕吸收背光其的一部分光，这导致其热量加热。

现在，屏幕的温度对于其正确操作至关重要，后者有可能被过高的温度破坏，甚至被损坏。因此，屏幕的加热会缩短其寿命并导致其更换。

因此，需要找到旨在冷却屏幕或避免其加热的解决方案。

众所周知，屏幕的温度与由背光其的光源产生的加热很大程度上相关，特别是当所述光源包括发光二极管(或LED)时。

因此，已知第一解决方案，其包括将温度探针放置在图像生成装置中，该探针适于监测屏幕的温度并根据该温度自动调节由光源产生的功率。

该第一解决方案的主要缺点在于，用户并不总是获得具有所需亮度水平的显示器(特别是在板上)，因为可以使光源以降低的功率操作。

还已知第二解决方案，其包括至少部分地打开图像生成装置，以驱散由光源的光辐射生成的热量。

然而，该第二解决方案不能保证图像生成装置的防尘性。因此，包含在图像生成装置中的光学器件暴露在灰尘中并且有被损坏的危险。

此外，该第二解决方案意味着可以从光源到平视显示器的其他元件泄漏光。因此可能在整个平视显示器中产生杂散光线，并且影响所生成图像的最终质量。

发明内容

为了弥补现有技术的上述缺点，本发明提出了一种图像生成装置，其设计成冷却其包括的屏幕，或者甚至避免所述屏幕的加热。

更具体地，根据本发明，提出了一种图像生成装置(用于平视显示器)，包括：

-至少一个光源，

-适于由所述光源背光的屏幕，以及

-反射器，其布置在所述光源和所述屏幕之间，并且适于至少部分地反射由光源发出的光，其中，所述反射器限定凹部，所述凹部设计成接收屏幕，使得所述反射器具有与所述屏幕的热接触区。

因此，借助于本发明，屏幕与反射器物理接触，然后反射器用作所述屏幕的散热器。换句话说，反射器因此适于通过热传导效应从屏幕排出过剩的热量。

此外，限定设计成用于容纳屏幕的凹部的反射器允许整个图像生成装置节省空间。

根据本发明的图像生成装置的其他非限制性和有利特征如下：

-反射器沿着延伸的主轴线延伸并且包括反射部分和支撑部分；

-所述支撑部分限定设计成接收屏幕的所述凹部并且包括平坦部和边缘，其从所述平坦部上升以围绕屏幕；

-所述平坦部至少部分地形成与屏幕的热接触区；

-所述屏幕包括形成屏幕和反射器之间的热接触区的加强部分；

-所述热接触区位于所述屏幕的至少一个面的周边上；

-屏幕的所述加强部分形成框架，所述屏幕的显示部分压靠在所述框架上；

-屏幕的所述加强部分由金属材料制成；

-反射器由表面金属化(通过沉积金属层的处理，比如铝、银或任何其他金属层)聚合物(塑料)材料制成；

-反射器由离子聚合物材料制成；

-反射器在一侧由所述屏幕封闭，在另一侧由所述光源封闭，使得所述图像生成装置形成封闭的外壳；

-设置散热器，其布置在光源后面；

-规定使反射器和光源的支撑件热绝缘。

本发明还提出了一种平视显示器，包括如前所述的图像生成装置和图像投影装置，该图像投影装置适于将由图像生成装置生成的图像发送到半透明板。

在根据本发明的平视显示器中，图像投影装置包括镜子，所述镜子布置成将由图像生成装置生成的图像反射到半透明板。

附图说明

根据附图，通过非限制性示例给出的以下描述将很好地理解本发明包括什么以及可以如何生产本发明。

在附图中：

-图1是根据本发明的平视显示器在车辆中的位置的示意图；和

-图2是根据本发明的图像生成装置的示意性横截面图。

具体实施方式

在下文的描述中，术语“前”和“后”将用于表示元件在机动车辆中相对于所述机动车辆的纵向方向的位置。前将表示元件的朝向驾驶员的侧面，换句话说是朝向行李箱盖的侧面，而后将表示该元件的朝向发动机罩的侧面。

图1示出了用于装备车辆(例如机动车辆)的平视显示器1的主要元件的图示。

这样的显示器1适于在车辆驾驶员的视野中创建虚拟图像I，使得驾驶员可以看到该虚拟图像I及其包含的任何信息而不必转移注视。

为此，显示器1包括放置在驾驶员的视野中的半透明板10(参见图1)、适于生成图像的图像生成装置20以及图像投影装置30，其适于将由图像生成单元20生成的图像发送回所述半透明板10。

更具体地，半透明板10在这里是组合器10，即专用于平视显示器1的半透明板。

这里，这种组合器10放置在车辆的挡风玻璃2和驾驶员的眼睛之间。

作为变型，半透明板可以与车辆的挡风玻璃合并。换句话说，在该变型中，车辆的挡风玻璃用作平视显示器的半透明板。

此外，这里的图像投影装置30包括折叠后视镜，其布置成将由图像生成装置20生成的图像朝向半透明板10反射。这里，所述折叠后视镜是平面镜。

作为变型，图像投影装置可以包括多个镜子和/或其他光学元件，例如透镜。

图2更具体地表示平视显示器1的图像生成装置20的横截面。

该图像生成装置20这里包括至少一个光源23、由所述光源23背光的屏幕21以及反射器25。

在所示的示例中，图像生成装置20实际上包括安装在支撑件24上的多个光源23。

这里，光源23与图2的切割平面成直角对齐。

更具体地，每个光源23在这里是发光二极管(或LED)，并且所有这些LED安装在用作支撑件24的印刷电路板上。

这里，提供了散热器(未示出)，其放置在所述光源23的支撑件24后面，以部分地散发由所述热源23生成的热量。

有利地，反射器25和支撑件24热接触，使得光源的散热器也适于散发来自反射器25的热量。

作为变型，特别是当使用直接芯片安装技术(或“片上板”技术)时，可以使用通常与光源相关的散热器作为支撑件。

作为另一变型，可以规定使光源和反射器的支撑件热绝缘，使得支撑件不能将热量传递到反射器，反之亦然。

在该最后的变型中，例如可以将以热绝缘材料(通常为塑料)制成的部件放置在光源的支撑件和反射器之间。还可以将隔热膜放置在光源的支撑件和反射器之间。

有利地，光源的支撑件然后不将热量传递到反射器。

这里建议将LED布置成单排多个光源23的形式，这里包括四个光源23。作为变型，例如可以考虑包括两个和十个光源之间的多个光源，例如布置成一排或两排。

这里，光源23适于对屏幕21进行背光，所述屏幕21与它们隔开一定距离。换句话说，屏幕21在其后表面上被光源23照亮。

在所提出的示例性实施例中，屏幕21是液晶显示器(LCD)屏幕，例如具有薄膜晶体管(TFT)。

更具体地，这里的屏幕包括适于加强屏幕21的加强部分210以及适于在其背光时生成图像的显示部分211。

显示部分211包括可变透射率的元素矩阵，其适于形成当它们被光源23背光时要显示的图像的像素。

屏幕21的显示部分211包括前表面211A，前表面211A形成屏幕21的前表面并且是整体平面的。

显示部分211还包括后表面211B，后表面211B具有整体平面的中心区域，该中心区域在其周边上由凹槽界定，凹槽相对于所述中心区域向后设置。

因此，显示部分211的厚度不是恒定的：它在屏幕21的周边上比在其中心处更小。

加强部分210在此形成框架，优选为矩形框架，屏幕21的显示部分211压靠在该框架上。

更具体地，这里的加强部分210在该显示部分211的所谓“技术”区域(即显示部分211的非背光周边区域)中夹靠在显示部分211上。

更具体地，屏幕21的加强部分210适于插入显示部分211的凹部中，使得屏幕21整体上具有平坦的后表面。

有利地，屏幕21的加强部分210还适于保护屏幕21免受来自车辆的任何放电。

该加强部分210还适于保护驾驶员或任何其他用户免受可能通过所述驾驶员和平视显示器之间的接触而发生的任何静电放电。

这里的加强部分210由刚性和导热的材料制成。例如，它由金属材料制成，例如刚性金属合金，例如不锈钢。

因此，加强部分210适于排出源自屏幕21的显示部分211的热量。

反射器25布置在光源23和屏幕21之间，以便至少部分地将光源23发出的光朝向屏幕21反射。

此外，值得注意的是，反射器25限定了凹部280，凹部280设计成接收屏幕21，使得所述反射器25具有与所述屏幕21热接触的区域。

这里，反射器25在一侧由屏幕21封闭，在另一侧由光源23封闭(即实际上由光源23的支撑件24封闭)。

因此，图像生成装置20形成封闭的外壳。

有利地，然后保护图像生成装置的内部元件免受灰尘或其他外部应力。

封闭的外壳还确保不会从光源23直接朝向平视显示器1的其他元件发出杂散光线。换句话说，折叠后视镜30和/或半透明板10将仅从图像生成装置20接收通过屏幕21的光线。

更具体地，为了实现反射、容纳屏幕和导热这三个功能，反射器25沿着延伸的主轴线X延伸并且包括反射部分250和支撑部分255。

反射部分250具有从光源到支撑部分255的整体喇叭形或截头圆锥形的形式。

为此，其包括成对地彼此面对的四个壁251，其相对于延伸的主轴线X略微倾斜地从光源23延伸到反射器25的所述支撑部分255。

四个壁251是邻接的，使得反射部分250在一端具有容纳光源23的第一孔，并且在另一端具有第二孔，其表面积大于第一孔的表面积，反射器25的支撑部分255从其延伸。

反射器25的反射部分250的内表面具有高反射系数(例如漫反射)。例如，在这方面它可以是白色的。作为变型，它可以覆盖有反射层(例如铬或铝)，以便获得高反射系数(例如镜面反射)。

在这里表示的示例中，四个壁251是平面的。作为变型，壁可以采用特别适合于将最大光反射到屏幕的任何形式。

因此，反射器25的内表面的形式和材料特别适于将由光源23发出的所有光线朝向屏幕21反射。

这里，每个壁251在与光源23的支撑件24整体平行的平面中由平坦部252延长，平坦部252从所述反射器25向外延伸。

平坦部252适于容纳屏幕21的加强部分210，如图2所示。

每个平坦部252本身由边缘254延长远离光源23，边缘254整体上以直角延伸到所述相应的平坦部252。

因此，每个边缘254整体上平行于反射器25的延伸的主轴线X。

因此，反射器25的支撑部分255由四个平坦部252和延长四个壁251的四个边缘254形成。

因此，支撑部分255限定用于接收屏幕21的凹部280。

更具体地，支撑部分255的边缘254围绕屏幕21，以在屏幕21与所述反射器25的平坦部252接触时形成围绕所述屏幕21的框架。

借助于反射器25的支撑部分255，屏幕21结合在反射器25中，这为平视显示器1创造了节省空间。因此，图像生成装置可以更容易地结合在机动车辆仪表板中。

有利地，反射器25在这里还用作屏幕21的散热器。

更具体地，反射器25适于驱散在屏幕21中积聚的热量(由于屏幕吸收部分的背光的光)。

为此，反射器25具有与屏幕21的热接触区290。

热接触区290位于所述屏幕21的至少一个面的周边上。

这里，热接触区290位于屏幕21的后表面的所有周边上。有利地，这使得可以更容易地将积聚在所述屏幕21中的热量传递到反射器25，该热量首先积聚在屏幕的后表面上，因为它来自屏幕21背光的光通量。

实际上，屏幕21和反射器25之间的热接触区290由所述屏幕21的加强部分210形成。

换句话说，这里的热接触区290位于反射器25的平坦部252上，后者与屏幕21的加强部分210热接触。

为了使反射器25能够在确保有效热传导的同时支撑屏幕21，反射器25由刚性和良好热导体的材料制成，也就是说适合于将热量从屏幕21的加强部分210排放到反射器25的壁251。

这里，它由金属材料制成，例如金属合金，例如不锈钢。

作为变型，反射器可以由表面金属化的聚合物材料制成，也就是说覆盖有薄金属层的聚合物材料，比如银、铝或任何其他金属层。薄金属层通过常规表面处理制成。

实际上，反射器的主要材料则是聚合物材料，并且反射器的内表面(或外表面)是金属化的。所用的聚合物材料(更通常称为塑料)是例如聚碳酸酯(缩写为PC)、高温聚碳酸酯(缩写为PC HT)或者甚至是聚甲基丙烯酸甲酯(缩写为PMMA)。

作为另一变型，反射器可以由刚性离子聚合物材料制成，甚至是聚合物材料。离子聚合物材料的一个例子是

TC8030(导热聚碳酸酯)。

这里规定，热接触是屏幕21的加强部分210和反射器25之间的物理接触。为此，屏幕21的加强部分210和反射器25的支撑部分255的平坦部252设计成完全邻接，也就是说它们是接触的，没有中间空气层。

作为变型，可以规定屏幕和反射器通过热桥连接。

通过热传导效应，屏幕21中包含的热量然后可以从屏幕21的显示部分211朝向屏幕21的加强部分210传递，然后朝向反射器25传递。反射器25将热量分配到它的所有表面上，也就是说在它包括的四个壁251中。由于壁251与空气接触，因此可以通过传导和/或辐射将热量驱散到空气中，然后可以通过对流进入空气中。

此外，当光源23的支撑件24本身是散热器时，或者当其与散热器相关时，分布在反射器的壁251中的热量也由光源23的所述支撑件24消散。

因此，反射器25单独地或者与光源23的支撑件24结合使得可以有效地冷却屏幕21和/或避免屏幕21的加热。然后，车辆的驾驶员可以获得他或她希望在半透明板10上看到的虚像的亮度水平。

因此，根据本发明的图像生成装置20的反射器25适于实现若干功能，即其第一反射器功能、屏幕支撑件功能以及散热器功能，同时赋予所述图像生成装置20极大的紧凑性。

根据未示出的变型，可以在屏幕的后表面侧上设置漫射器，该漫射器布置在反射器的前面。这种漫射器可以通过具有朝向光源的光滑面和相对的粒状面的膜来制成，该粒状面朝向屏幕的后表面，这产生光的漫射。

在屏幕的后表面上，在该显示部分的中心区域中，该漫射器将直接与屏幕的显示部分接触。

屏幕的加强部分将保持不变，使得反射器和屏幕之间的热接触区保持不变。

在另一变型中，可以考虑反射器的支撑部分的每个边缘被第二平坦部延长，第二平坦部平行于已经提供的第一平坦部延伸。因此，屏幕将夹在两个平坦部和边缘之间，并且屏幕和反射器之间的热接触区将被扩大。

Claims (10)

1.一种图像生成装置（20），包括：

- 至少一个光源（23），

- 适于由所述光源背光的屏幕（21），以及

- 反射器（25），其布置在所述光源（23）和所述屏幕（21）之间，并且适于至少部分地反射由光源（23）发出的光，

其特征在于，所述反射器（25）限定凹部（280），所述凹部（280）设计成接收屏幕（21），使得所述反射器（25）具有与所述屏幕（21）的热接触区（290），

所述屏幕（21）包括形成屏幕（21）和反射器（25）之间的热接触区（290）的加强部分（210），并且所述加强部分（210）由刚性和导热的材料制成。

2. 如权利要求1所述的图像生成装置（20），其中，所述反射器（25）沿着延伸的主轴线（X）延伸并且包括反射部分（250）和支撑部分（255），所述支撑部分（255）限定设计成接收屏幕（21）的所述凹部（280）并且包括：

- 平坦部（252），其至少部分地形成与屏幕（21）的热接触区（290），和

- 边缘（254），其从所述平坦部（252）上升以围绕屏幕（21）。

3.如权利要求1和2中任一项所述的图像生成装置（20），其中，所述热接触区（290）位于所述屏幕（21）的至少一个面的周边上。

4.如权利要求1所述的图像生成装置（20），其中，屏幕（21）的所述加强部分（210）形成框架，所述屏幕（21）的显示部分（211）压靠在所述框架上。

5.如权利要求1和2中任一项所述的图像生成装置，其中，屏幕（21）的所述加强部分（210）由金属材料制成。

6.如权利要求1和2中任一项所述的图像生成装置（20），其中，所述反射器（25）由金属材料制成。

7.如权利要求1和2中任一项所述的图像生成装置（20），其中，所述反射器（25）由表面金属化的聚合物材料制成。

8.如权利要求1和2中任一项所述的图像生成装置（20），其中，所述反射器（25）在一侧由所述屏幕（21）封闭，在另一侧由所述光源（23）的支撑件（24）封闭，使得所述图像生成装置（20）形成封闭的外壳。

9.一种平视显示器（1），包括如权利要求1至8中任一项所述的图像生成装置（20）和图像投影装置（30），所述图像投影装置（30）适于将由图像生成装置（20）生成的图像发送到半透明板（10）。

10.如权利要求9所述的平视显示器（1），其中，所述图像投影装置（30）包括镜子，所述镜子布置成将由图像生成装置（20）生成的图像反射到半透明板（10）。

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