CN205157929U - 背光系统及具有该背光系统的车载平视显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种背光系统及具有该背光系统的车载平视显示装置，包括：电路板，其背面安装有散热装置；背光灯组，包括若干个背光灯，若干个背光灯均匀布置于电路板背向散热装置的表面上；通光罩，两端具有开口，其中一端开口与电路板设有背光灯的表面贴合；图像显示装置，用于接受背光灯组发出的光以显示图像，图像显示装置与通光罩的另一端贴合；在每个所述背光灯朝向所述图像显示装置一侧安装二次曲面透镜，所述二次曲面透镜固定于与对应所述背光灯同侧的电路板的表面上，所述二次曲面透镜的中心与对应所述背光灯发光面的中心重合，使得光线出光角度减小，接近准直，大大提高了聚光效果好，光利用率大大提高。

Description

背光系统及具有该背光系统的车载平视显示装置

技术领域

本实用新型涉及显示技术领域，具体涉及一种车载平视显示装置的背光系统及车载平视显示装置。

背景技术

车载平视显示装置（HUD）属于新兴产业，正在从贵族向平民化普及转变，市场热度有增无减。车载平视显示装置可以将车辆各种信息以虚拟成像方式显示在挡风玻璃前两到三米或者更远处，也就是司机目视前方的直接视野中，其意义在于使驾驶员在行驶中不必低头查看车辆信息，降低了行驶风险。

背光系统作为车载平视显示装置中主要功能部件之一，其光利用率是非常重要的指标。现有技术中背光系统主要包括：液晶显示屏、通光罩、LED灯、PCB板和散热器。在导热性良好的PCB板上贴一定数量的LED灯，散热器安装于所述PCB板的下方，在紧贴所述LED灯的上方装有起聚光作用的灯珠，灯珠采用现有技术中常用的圆形透镜，灯珠的直径与LED灯的尺寸相当，相邻灯珠的间距为1.5-2倍灯珠直径；液晶显示屏位于LED灯上方，液晶显示屏与LED灯之间装有通光罩，通光罩两端开口，两端开口大小相当，其一端开口与液晶显示屏贴合，另一端开口与PCB板贴合；为了提高液晶显示屏的出光均匀度，在液晶显示屏背面装有起均光作用的白色雾化膜。

然而，上述现有技术在实际使用中存在缺陷：采用圆形透镜用于聚光的效果不理想，导致光利用率低，另外采用圆形透镜的出光均匀度也不够，虽然该现有技术在液晶显示屏背面加装雾化膜可以在一定程度上改善出光均匀度，但是仍不是特别理想，更为重要的是，加装白色雾化膜后会导致出光角度进一步增大（出光角度超过90度），这显然会大大降低液晶显示屏的光利用率。光利用率的降低会带来一系列的问题，例如光利用率低就会对散热要求更高，需配置更大的散热器，增加了整个产品的尺寸。光利用率低还会导致液晶显示屏尺寸缩小，图像显示尺寸小，不利于驾驶员观视。

发明内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的背光系统光利用率低的缺陷，从而提供一种光利用率高的背光系统。

本实用新型还要解决的另一个技术问题在于克服现有技术中背光系统出光均匀度不高的缺陷，从而提供一种出光均匀度高的背光系统。

进一步，本实用新型还提供一种光利用率高，出光均匀度高的车载平视显示装置。

为此，本实用新型采用的技术方案如下：

一种背光系统，包括：电路板，其背面安装有散热装置；背光灯组，包括若干个背光灯，所述若干个背光灯均匀布置于所述电路板背向所述散热装置的表面上；通光罩，两端具有开口，其中一端开口与所述电路板设有所述背光灯的表面贴合；图像显示装置，接受来自所述背光灯组发出的光，所述图像显示装置与所述通光罩的另一端贴合；在每个所述背光灯朝向所述图像显示装置一侧安装二次曲面透镜，所述二次曲面透镜固定于与对应所述背光灯同侧的电路板的表面上，所述二次曲面透镜的中心与对应所述背光灯发光面的中心重合；所述背光灯（2）发光面到所述图像显示装置（5）的距离为25-40mm。

优选地，所述二次曲面透镜的二次曲面为抛物面或双曲面或椭圆锥面，所述二次曲面透镜的下表面为贴近所述背光灯的平面。

优选地，所述下表面为圆形平面，所述圆形平面的直径与相邻两个所述背光灯的间距一致。

优选地，所述圆形平面的直径为6-10mm。

优选地，还包括沿光线发射方向设于所述背光灯发光面一定距离处的均光板，所述均光板位于所述通光罩内，所述均光板背向所述背光灯的表面上成型有若干个均匀布置的微型弧形凹槽。

优选地，所述一定距离为12-16mm。

优选地，所述微型弧形凹槽为微型半圆形凹槽。

优选地，所述微型半圆形凹槽的半径为0.6-1.0mm，相邻两微型半圆形凹槽的间距为0.3-0.7mm。

优选地，所述通光罩呈喇叭口结构，其两端开口大小不同，靠近所述电路板一端为小开口端，靠近所述图像显示装置一端为大开口端。

优选地，所述通光罩的内表面涂白色漆或镀反光膜。

一种车载平视显示装置，包括壳体，设于所述壳体内的上述背光系统，以及沿光线发射方向设于所述图像显示装置一定距离处的反射板，所述反射板具有一定透射率。

优选地，所述反射板面向出射光线一侧的板面呈凹面镜状。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

1.本实用新型提供的背光系统，通过朝向所述图像显示装置一侧安装二次曲面透镜，并且二次曲面透镜的中心与对应的背光灯发光面的中心重合，使得光线出光角度减小，接近准直，大大提高了聚光效果，光利用率大大提高，对散热器尺寸要求降低，减小了整个产品的尺寸。

2.本实用新型提供的背光系统，通过在背光灯发光面沿光线发射方向一定距离处设置均光板，均光板背向背光灯的表面上成型有若干个均匀布置的微型弧形凹槽，使得从二次曲面透镜中发出的接近准直的光线均匀化，使得二次曲面透镜边缘无暗区，经过均光板的光线出光角度稍微变大。

3.本实用新型提供的背光系统，通过将通光罩设置为两端开口大小不同的喇叭口结构，使得从均光板发出的光线角度再次变小，且光线均匀度无变化，最终使得达到图像显示装置的光线为出光角度合理且均匀化程度高的光线。

4.本实用新型提供的背光系统，通过在通光罩的内表面涂白色漆或镀反光膜，可降低通光罩内表面的光吸收率，进一步提高光利用率。

5.本实用新型提供的车载平视显示装置，通过采用上述背光系统，提高了图像显示装置的显示效果，有利于驾驶员观视。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的第一种实施方式中提供的背光系统的组成图；

图2为透镜组与均光板的结构主视图；

图3为透镜组与均光板的结构俯视图；

图4为通光罩的结构示意图；

图5为本实用新型的第一种实施方式中提供的背光系统的光线模拟图；

图6为加均光板时，10000条光线到达液晶显示屏的效果图；

图7为不加均光板后，10000条光线到达液晶显示屏的效果图；

图8为本实用新型的第二种实施方式中提供的车载平视显示装置的整体图。

附图标记说明：

1-电路板；2-背光灯；3-散热装置；4-通光罩；41-小开口端；42-大开口端；5-图像显示装置；6-二次曲面透镜；61-二次曲面；62-下表面；7-均光板；71-微型弧形凹槽；8-壳体；9-反射板。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

此外，下面所描述的本实用新型的具体实施方式针对背光灯2出光角度为120度时的结构说明，但是本实用新型不限于背光灯2出光角度120度，还可以为60度、75度、90度、100度等。

第一实施方式

如图1所示，本实施方式提供一种用于车载平视显示装置的背光系统，包括：电路板1，背光灯组，通光罩4，以及图像显示装置5。其中，

所述电路板1优选为PCB板，但不限于PCB板，在其他实施方式中，电路板1还可以为陶瓷板、镀有绝缘层的铝板、镀有绝缘层的铜板等。由于背光系统在工作过程中具有一定的发热量，因此在所述电路板1的背面安装有散热装置3，散热装置3可以为现有技术中常用的铝制散热器。

背光灯组，根据图像显示装置5的具体形状进行安装。本实施方式中，所述背光灯组包括若干个背光灯2，所述若干个背光灯2均匀布置于所述电路板1背向所述散热装置3的表面上，背光灯2以固定方式，例如焊接方式固定在电路板1上。相邻两个背光灯2的间距为6-10mm，具体到本实施方式中，该间距为8mm；当然，本实用新型中相邻两背光灯2的间距不限于8mm，在其他实施方式中还可以是6mm、7mm、9mm、10mm等。背光灯组的排列方式针对不同尺寸的液晶显示屏作相应调整，例如，如图3所示，对于1.8英寸液晶显示屏，背光灯组的排列方式为2行4列。另外，在本实施方式中，背光灯2优选为LED灯。

通光罩4，两端具有开口，其中一端开口与电路板1设有背光灯2的表面贴合，另一端开口与图像显示装置5贴合。

图像显示装置5，接受来自背光灯组发出的光从而能够清楚地显示出供驾驶员观视的图像，图像显示装置5与所述通光罩4的另一端贴合。在本实施方式中，图像显示装置5优选为液晶显示屏，但并不限于液晶显示屏，根据实际需要，所述图像显示装置5还可以为液晶显示屏、等离子显示屏、数字光处理显示屏等。

为了提高背光系统的光利用率，本实施方式中，在每个背光灯2朝向图像显示装置5一侧安装有二次曲面透镜6，二次曲面透镜6外凸的一侧朝向图像显示装置5，二次曲面透镜6以胶合或打螺钉的方式固定于与对应背光灯2处于同侧的电路板表面上，本实用新型对于二次曲面透镜6的固定方式不作具体限制，应当理解的是，凡是能够将二次曲面透镜6固定于电路板表面上的固定连接结构均应落入到本实用新型的保护范围之内，二次曲面透镜6的中心与对应的背光灯2发光面的中心重合。上述若干个二次曲面透镜6组成本实施方式背光系统的透镜组，该透镜组对背光灯2发出的光线具有较好的聚光作用，光线通过透镜组后，出光角度变小，光线接近准直，大大提高了光利用率。

进一步地，如图2和图3所示，本实施方式的二次曲面透镜6的二次曲面为椭圆锥面，椭圆锥面对于出光角度为120时的光线聚光效果理想，但是本实用新型中二次曲面透镜6并不限于椭圆锥面，还可以是双曲面或者抛物面，二次曲面透镜6的选取根据背光灯2出光角度的不同作相应调整。所述二次曲面透镜6的下表面为贴近对应背光灯2的平面。

再进一步地，如图4所示，所述下表面为圆形平面，所述圆形平面的直径与相邻两个所述背光灯2的间距一致。所述圆形平面的直径为6-10mm。

此外，由于每个二次曲面透镜6边缘所对应的照明区域亮度不高，存有暗区，因此，在本实施方式中，沿光线发射方向距离所述背光灯2发光面一定间隔处设置均光板7，该间隔值为12-16mm，优选值为14mm；均光板7以胶粘或打螺钉的方式固定于通光罩4内，所述均光板7背向所述背光灯2的表面上成型有若干个均匀布置的微型弧形凹槽71，微型弧形凹槽71与二次曲面透镜6结构相匹配，光线经过透镜组后不均匀程度越大，则相邻两微型弧形凹槽71的间距越小，反之亦然。具体他，在本实施方式中，所述微型弧形凹槽71优选为微型半圆形凹槽，微型半圆形凹槽的半径为0.6-1.0mm，优选值为0.8mm；相邻两微型半圆形凹槽的间距为0.3-0.7mm，优选值为0.5mm。

通过在背光灯2发光面沿光线发射方向一定距离处设置均光板7，均光板7背向背光灯2的表面上成型有若干个均匀布置的微型弧形凹槽71，在均光板7上刻槽后，背光灯2发光面不再与光线出射方向垂直，而是有一定夹角，根据光的折射原理，出射光线会偏离原来的方向，导致光线发散，其均匀度提高，故均光板能将从二次曲面透镜6中发出的接近准直的光线均匀化，使得二次曲面透镜6边缘无暗区，经过均光板7的光线出光角度稍微变大。图6为加均光板时，10000条光线到达液晶显示屏的效果图；图7为不加均光板后，10000条光线到达液晶显示屏的效果图。

在本实施方式中，如图1和图4所示，所述通光罩4呈喇叭口结构，其两端开口大小不同，靠近所述电路板1一端为小开口端41，靠近所述图像显示装置5一端为大开口端42。通过将通光罩4设置为两端开口大小不同的喇叭口结构，使得从均光板7发出的光线角度再次变小，且光线均匀度无变化，最终使得达到图像显示装置5的光线为出光角度合理且均匀化程度高的光线，如图5所示。

所述通光罩4的内表面涂白色漆或镀反光膜，可降低通光罩4内表面的光吸收率，进一步提高光利用率。所述背光灯2发光面到所述图像显示装置5的距离为25-40mm。

以下结合附图对本实施方式背光系统的工作过程详细说明：

背光灯2发出的光先经过透镜组聚光，使得光线出光角度减小，接近准直；再通过均光板7将接近准直的光线均匀化，使得二次曲面透镜6边缘无暗区，此时出光角度变大，约50度；最后，光线通过呈喇叭口结构的通光罩4，光线角度再次变小，约30-45度，且光线均匀度无变化；最终到达液晶显示屏的光线为出光角度小于45度，均匀化程度高的光线（液晶显示屏显示区域的照度差小于30%）。

第二实施方式

如图8所示，本实施方式提供一种车载平视显示装置，该车载平视显示装置包括壳体8，背光系统，以及反射板9。其中，背光系统为第一实施方式的背光系统，安装于所述壳体8内。所述反射板设置于沿光线C发射方向距离所述图像显示装置5一定间隔处，所述反射板9具有一定的透射率。反射板9面向出射光线一侧的板面呈凹面镜状。

该车载平视显示装置的工作原理为：液晶显示屏通电后，被从背光系统发出的光照亮，显示处高亮度的图像，该图像经过反射板发射至驾驶员眼睛A，使得驾驶员能够透过反射板9看到位于前方一定距离的虚像B。由于反射板还具有透射光线的作用，驾驶员透过反射板9还能观察到前方的实物。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (12)

1.一种背光系统，包括：

电路板（1），其背面安装有散热装置（3）；

背光灯组，包括若干个背光灯（2），所述若干个背光灯（2）均匀布置于所述电路板（1）背向所述散热装置（3）的表面上；

通光罩（4），两端具有开口，其中一端开口与所述电路板（1）设有所述背光灯（2）的表面贴合；

图像显示装置（5），接受来自所述背光灯组发出的光，所述图像显示装置（5）与所述通光罩（4）的另一端贴合；

其特征在于，在每个所述背光灯（2）朝向所述图像显示装置（5）一侧安装二次曲面透镜（6），所述二次曲面透镜（6）固定于与对应所述背光灯（2）同侧的电路板（1）的表面上，所述二次曲面透镜（6）的中心与对应所述背光灯（2）发光面的中心重合；所述背光灯（2）发光面到所述图像显示装置（5）的距离为25-40mm。

2.根据权利要求1所述的背光系统，其特征在于，所述二次曲面透镜（6）的二次曲面（61）为抛物面或双曲面或椭圆锥面，所述二次曲面透镜（6）的下表面（62）为贴近所述背光灯（2）的平面。

3.根据权利要求2所述的背光系统，其特征在于，所述下表面（62）为圆形平面，所述圆形平面的直径与相邻两个所述背光灯（2）的间距一致。

4.根据权利要求3所述的背光系统，其特征在于，所述圆形平面的直径为6-10mm。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的背光系统，其特征在于，还包括沿光线发射方向距离所述背光灯（2）发光面一定间隔处设置的均光板（7），所述均光板（7）位于所述通光罩（4）内，所述均光板（7）背向所述背光灯（2）的表面上成型有若干个均匀布置的微型弧形凹槽（71）。

6.根据权利要求5所述的背光系统，其特征在于，所述一定间隔为12-16mm。

7.根据权利要求5所述的背光系统，其特征在于，所述微型弧形凹槽（71）为微型半圆形凹槽。

8.根据权利要求7所述的背光系统，其特征在于，所述微型半圆形凹槽的半径为0.6-1.0mm，相邻两微型半圆形凹槽的间距为0.3-0.7mm。

9.根据权利要求1-4中任一项所述的背光系统，其特征在于，所述通光罩（4）呈喇叭口结构，其两端开口大小不同，靠近所述电路板（1）一端为小开口端（41），靠近所述图像显示装置（5）一端为大开口端（42）。

10.根据权利要求9所述的背光系统，其特征在于，所述通光罩（4）的内表面涂白色漆或镀反光膜。

11.一种车载平视显示装置，其特征在于，包括壳体（8），设于所述壳体（8）内的根据权利要求1-10中任一项所述的背光系统，以及沿光线发射方向设于所述图像显示装置（5）一定距离处的反射板（9），所述反射板（9）具有一定透射率。

12.根据权利要求11所述的车载平视显示装置，其特征在于，所述反射板（9）面向出射光线一侧的板面呈凹面镜状。