CN117631375A - 一种图像生成单元和车载抬头显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种图像生成单元和车载抬头显示装置，该图像生成单元包括背光模组和显示面板，背光模组包括匀光单元和多个出光单元；出光单元包括反光杯和位于反光杯入光口侧的发光元件，发光元件用于选择性提供不同颜色的光束；匀光单元，设置于反光杯的出光口侧，用于对反光杯出光口侧出射的光束进行匀光；显示面板位于背光模组的出光侧。本发明提供的技术方案，可以提高图像生成单元出射光束的对比度和均匀性，提升用户体验。

Description

一种图像生成单元和车载抬头显示装置
技术领域
本发明涉及抬头显示技术领域，尤其涉及一种图像生成单元和车载抬头显示装置。
背景技术
随着汽车行业的发展，电子化信息化的显示系统逐步普及，比如抬头显示系统(head up display，HUD)，抬头显示系统是通过反射式的光学设计，将像源发出的光线最终投射到成像窗(例如，成像板、挡风玻璃等)上，驾驶员无需低头就可以直接看到画面，避免驾驶员在驾驶过程中低头看仪表盘所导致的分心，提高驾驶安全系数，同时也能带来更好的驾驶体验。
图像生成单元(picture generation unit，PGU)是HUD最核心的部件，图像生成单元的作用是生成HUD输出图像，但是图像生成单元中通常采用全内反射透镜(TotalInternal Reflection，TIR)对光源出射的光进行收集并反射，但光束在全内反射透镜中反射时，部分光束会穿过全内反射透镜透射至相邻的全内反射透镜中，导致相邻全内反射透镜的光束产生串扰，透射至液晶显示模组时会产生重影，降低驾驶者观看体验。
发明内容
本发明提供一种图像生成单元和车载抬头显示装置，提高出射光束的对比度和均匀性，提升用户体验。
第一方面，本发明提供了一种图像生成单元，包括：背光模组和显示面板；
所述背光模组包括匀光单元和多个出光单元；
所述出光单元包括反光杯和位于所述反光杯入光口侧的发光元件，所述发光元件用于选择性提供不同颜色的光束；
所述匀光单元设置于所述反光杯的出光口侧，用于对所述反光杯出光口侧出射的光束进行匀光；
所述显示面板位于所述背光模组的出光侧。
可选的，所述显示面板包括黑白显示面板。
可选的，所述反光杯为梯形棱柱，所述梯形棱柱包括N个梯形侧面；
所述N个梯形侧面围成相对的两个N边形，其中一个N边形为所述反光杯的入光口，另一个所述N边形为所述反光杯的出光口；所述入光口的尺寸小于所述出光口的尺寸。
可选的，所述背光模组还包括：多个驱动电路；
所述驱动电路用于向所述发光元件提供驱动信号，以使所述发光元件根据所述驱动信号选择性出射不同颜色的光束。
可选的，所述发光元件包括至少两个驱动端；
所述驱动电路分别与各所述驱动端电连接，用于选择性向各所述驱动端提供不同的所述驱动信号，以使所述发光元件根据各所述驱动端接收的驱动信号，选择性出射不同颜色的光束。
可选的，所述发光元件提供的光束的颜色包括红色、绿色、蓝色和白色。
可选的，所述背光模组还包括：聚光单元；
所述聚光单元位于所述反光杯的出光口与所述匀光单元之间的光路上，所述聚光单元用于汇聚由所述反光杯的出光口出射的所述光束。
可选的，所述聚光单元包括凸透镜。
可选的，各所述出光单元阵列排布；
沿所述出光单元的列方向，位于同一列的各所述反光杯的高度依次减小，沿所述出光单元的行方向，位于同一行的各所述反光杯的高度相同。
可选的，图像生成单元还包括：增光模组，位于所述显示面板背离所述背光模组的一侧。
第二方面，本发明提供了一种车载抬头显示装置，包括第一方面所述的图像生成单元。
本发明提供的技术方案，通过设置出光单元中的发光元件位于反光杯的入光口侧，使每个发光元件出射的均经反光杯反射后出射，相邻反光杯中的光束不会发生串扰，可以提高出光单元出射光束的对比度，在反光杯的出光口侧设置匀光单元，以对反光杯出光口侧出射的光束进行匀光，提高背光模组出射光束的均匀性，提升用户体验。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图虽然是本发明的一些具体的实施例，对于本领域的技术人员来说，可以根据本发明的各种实施例所揭示和提示的器件结构，驱动方法和制造方法的基本概念，拓展和延伸到其它的结构和附图，毋庸置疑这些都应该是在本发明的权利要求范围之内。
图1为本发明实施例提供的一种图像生成单元的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种反光杯的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的另一种图像生成单元的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的又一种图像生成单元的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种图像生成单元的立体结构示意图；
图6为本发明实施例提供的一种图像生成单元的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图1为本发明实施例提供的一种图像生成单元的结构示意图，如图1所示，该图像生成单元100包括背光模组和显示面板50，背光模组包括匀光单元20和多个出光单元10；出光单元10包括反光杯12和位于反光杯12入光口121侧的发光元件11，发光元件11用于选择性提供不同颜色的光束；匀光单元20设置于反光杯12的出光口122侧，用于对反光杯12出光口122侧出射的光束进行匀光，显示面板50位于背光模组的出光侧。
其中，发光元件11包括发光二极管等发光器件，可以根据实际需要进行设置，此处不做具体限定。匀光单元20包括匀光膜或扩散片等匀光器件。反光杯12的出光口122形状可以根据实际需要进行设置，例如为圆形或N边形等，此处不做具体限定。显示面板50包括扭曲向列型(Twisted Nemaitc，TN)面板或平面转换(In-Plane Switching，IPS)面板等，可以根据实际需要进行设置，此处不做具体限定。
具体的，发光元件11可以根据图像生成单元100的实际需要出射不同颜色的光束，每个出光单元10包括反光杯12和位于反光杯12入光口121侧的发光元件11，使得各出光单元10的出光颜色与发光元件11出射光束的颜色相同，即各出光单元10可以出射相同颜色或不同颜色的光束，提高出射光束的对比度；发光元件11出射的光束经反光杯12的入光口121入射至反光杯12，反光杯12对入射的光束进行反射后由出光口122侧出射，反光杯12的侧壁仅能反射光束而不能透射光束，使得发光元件11入射至反光杯12的光束仅能在反光杯12内部进行反射，而不能透过反光杯12入射至相邻的反光杯12中，防止不同反光杯12中的光束发生串扰，提高出射光束的对比度，提升用户体验。匀光单元20对出光单元10出射的光束进行扩散后出射，使出射的光束更加均匀柔和，提高图像生成单元100出射光束的均匀性。背光模组出射的光束入射至显示面板50中，经显示面板50调制后进行图像显示，由于背光模组中设置了反光杯12和匀光单元20，使得背光模组出射至显示面板50的光束具有较高对比度和均匀性，经显示面板50调制后同样具有较高对比度和均匀性，提升用户体验。
可以理解的是，发光元件11提供光束的颜色数量可以为两种或两种以上，可以根据实际需要进行设置，示例性的，发光元件11提供的光束的颜色包括红色、绿色、蓝色和白色，当图像生成单元100需要发光单元10出射红色光束时，发光元件11则选择性出射红色光束，当图像生成单元100需要发光单元10出射白色光束时，发光元件11则选择性出射白色光束，即发光元件11可以根据实际需要选择性出射不同颜色的光束。
需要说明的是，显示面板50可以包括黑白显示面板，例如为单色(mono LiquidCrystal Display，mono LCD)液晶显示面板，单色液晶显示面板成本较低，且具有较高的分辨率，可以进一步提高出射光束的对比度，提升用户体验，通过控制出光单元提供具有颜色的光束，以使出光单元对应的显示面板出光区域出射与出光单元出光颜色相同的光，控制出光单元停止提供光束，以使出光单元对应的显示面板出光区域显示黑色，进一步提高图像生成单元出射图像的对比度，提高成像效果，有助于提升用户体验。
本发明实施例的技术方案，通过设置出光单元中的发光元件位于反光杯的入光口侧，使每个发光元件出射的均经反光杯反射后出射，相邻反光杯中的光束不会发生串扰，可以提高出光单元出射光束的对比度，在反光杯的出光口侧设置匀光单元，以对反光杯出光口侧出射的光束进行匀光，提高背光模组出射光束的均匀性，提升用户体验。
可选的，图2为本发明实施例提供的一种反光杯的结构示意图，如图2所示，反光杯12为梯形棱柱，梯形棱柱包括N个梯形侧面；N个梯形侧面围成相对的两个N边形，其中一个N边形为反光杯12的入光口121，另一个N边形为反光杯12的出光口122；入光口121的尺寸小于出光口122的尺寸。
其中，反光杯12利用全反射原理，将发光元件11出射的光束进行收集并反射。梯形棱柱的梯形侧面设置数量可以根据图像生成单元100的整体需要进行设置，例如梯形侧面的数量为4个或6个，还可为其他，此处不做具体限定。
具体的，入光口121的尺寸小于出光口122的尺寸，使得发光元件11出射的光束经反光杯12的N个梯形侧面进行全反射后出射的光束具有较大的光束出射角，可以覆盖匀光单元20的入光面，便于匀光单元20进行匀光。
可选的，图3为本发明实施例提供的另一种图像生成单元的结构示意图，如图3所示，背光模组还包括多个驱动电路30；驱动电路30用于向发光元件11提供驱动信号，以使发光元件11根据驱动信号选择性出射不同颜色的光束。
具体的，发光元件11出射光束的颜色与驱动电路30向发光元件11提供的驱动信号相关，示例性的，当驱动电路30提供出射红色光束的驱动信号至发光元件11时，发光元件11便出射红色光束，当驱动电路30提供出射白色光束的驱动信号至发光元件11时，发光元件11便出射白色光束，如此，可以通过改变提供至发光元件11的驱动信号，调整发光元件11出射光束的颜色，提高出射光束的可控性。
可以理解的是，驱动电路30的数量可以根据实际需要进行设置，当驱动电路30与发光元件11对应设置时，如图3所示，驱动电路30的数量与发光元件11的数量相同，当一个驱动电路30同时与多个发光元件11电连接以驱动多个发光元件11出射光束时，则驱动电路30的数量少于发光元件11的数量。
可选的，参考图3，发光元件11包括至少两个驱动端110；驱动电路30分别与各驱动端110电连接，用于选择性向各驱动端110提供不同的驱动信号，以使发光元件11根据各驱动端110接收的驱动信号，选择性出射不同颜色的光束。
具体的，发光元件11的驱动端110设置数量可以与其所能够出射光束颜色的数量相同，示例性的，发光元件11可以分时出射4种颜色不同的光束，则发光元件11包括4个驱动端110，4种颜色不同的光束包括红色光束、白色光束、绿色光束和蓝色光束，驱动电路30向其中一个驱动端110输出驱动信号时，发光元件11出射与该驱动端110对应的颜色光束，如此，通过调整驱动电路30向各驱动端110提供的驱动信号，调整发光元件11出射光束的颜色。
可以理解的是，驱动端110的设置数量还可以大于出射光束颜色的数量，可以根据实际需要进行设置，此处不做具体限定。
可选的，图4为本发明实施例提供的又一种图像生成单元的结构示意图，如图4所示，图像生成单元100还包括聚光单元40；聚光单元40位于反光杯12的出光口122与匀光单元20之间的光路上，聚光单元40用于汇聚由反光杯12的出光口122出射的光束。
其中，聚光单元40用于汇聚光束，在聚光单元40能够实现其功能的前提下，聚光单元40的具体器件可以根据实际需要进行选择，示例性的，聚光单元40包括凸透镜。
具体的，出光单元10出射的光束具有一定的发散角，通过在反光杯12的出光口122侧设置聚光单元40，聚光单元40对出光单元10出射的光束进行汇聚，减小光束的发散角，使出光单元10出射的大部分光束可通过聚光单元40入射至匀光单元20，提高光束的利用率。
可选的，图5为本发明实施例提供的一种图像生成单元的立体结构示意图，如图5所示，各出光单元10阵列排布；沿出光单元10的列方向X，位于同一列的各反光杯12的高度依次减小，沿出光单元10的行方向Y，位于同一行的各反光杯12的高度相同。
具体的，在将图像生成单元应用于车载抬头显示装置中时，图像生成单元提供的光束需要出射至车辆的前挡风玻璃上，由于前挡风玻璃通常具有一定的倾角，为了保证图像生成单元出射的光可以在前挡风玻璃上正常显示，可以使位于同一行的各反光杯12的高度相同，位于同一列的各反光杯12的高度依次减小，进而使图像生成单元的倾角与前挡风玻璃的倾角相同，提高显示效果和用户体验。
可选的，图6为本发明实施例提供的一种图像生成单元的结构示意图，如图6所示，图像生成单元100还包括增光模组60，位于显示面板50背离背光模组的一侧。
其中，增光模组60包括增光板或菲涅尔透镜组等，可以根据实际需要进行设置，此处不做具体限定。
具体的，在显示面板50背离背光模组的一侧设置增光模组60，显示面板50出射的光束在经过增光模组60时，增光模组60可以增强光束的亮度，提高图像生成单元100整体出光效果，提升用户体验。
基于同一发明构思，本发明还提供了一种车载抬头显示装置，包括本发明任一实施例提供的图像生成单元。因此，该车载抬头显示装置具备本发明实施例提供的图像生成单元的技术特征，能够达到本发明实施例提供的图像生成单元的有益效果，相同之处可参照上述对本发明实施例提供的图像生成单元的描述，在此不再赘述。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (11)

1.一种图像生成单元，其特征在于，包括：背光模组和显示面板；
所述背光模组包括匀光单元和多个出光单元；
所述出光单元包括反光杯和位于所述反光杯入光口侧的发光元件，所述发光元件用于选择性提供不同颜色的光束；
所述匀光单元设置于所述反光杯的出光口侧，用于对所述反光杯出光口侧出射的光束进行匀光；
所述显示面板位于所述背光模组的出光侧。
2.根据权利要求1所述的图像生成单元，其特征在于，
所述显示面板包括黑白显示面板。
3.根据权利要求1所述的图像生成单元，其特征在于，所述反光杯为梯形棱柱，所述梯形棱柱包括N个梯形侧面；
所述N个梯形侧面围成相对的两个N边形，其中一个N边形为所述反光杯的入光口，另一个所述N边形为所述反光杯的出光口；所述入光口的尺寸小于所述出光口的尺寸。
4.根据权利要求1所述的图像生成单元，其特征在于，所述背光模组还包括：多个驱动电路；
所述驱动电路用于向所述发光元件提供驱动信号，以使所述发光元件根据所述驱动信号选择性出射不同颜色的光束。
5.根据权利要求4所述的图像生成单元，其特征在于，所述发光元件包括至少两个驱动端；
所述驱动电路分别与各所述驱动端电连接，用于选择性向各所述驱动端提供不同的所述驱动信号，以使所述发光元件根据各所述驱动端接收的驱动信号，选择性出射不同颜色的光束。
6.根据权利要求1所述的图像生成单元，其特征在于，所述发光元件提供的光束的颜色包括红色、绿色、蓝色和白色。
7.根据权利要求1所述的图像生成单元，其特征在于，所述背光模组还包括：聚光单元；
所述聚光单元位于所述反光杯的出光口与所述匀光单元之间的光路上，所述聚光单元用于汇聚由所述反光杯的出光口出射的所述光束。
8.根据权利要求7所述的图像生成单元，其特征在于，所述聚光单元包括凸透镜。
9.根据权利要求1所述的图像生成单元，其特征在于，各所述出光单元阵列排布；
沿所述出光单元的列方向，位于同一列的各所述反光杯的高度依次减小，沿所述出光单元的行方向，位于同一行的各所述反光杯的高度相同。
10.根据权利要求1所述的图像生成单元，其特征在于，还包括：
增光模组，位于所述显示面板背离所述背光模组的一侧。
11.一种车载抬头显示装置，其特征在于，包括权利要求1-10中任一项所述的图像生成单元。
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