CN211318935U - 一种超薄背光装置、液晶显示器及车载抬头显示系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型实施例公开了一种超薄背光装置、液晶显示器及车载抬头显示系统,超薄背光装置包括:光源,用于出射光束;转向矩阵,设置于光源的出光侧,用于从第一方向接收光源出射的光束,并对光源出射的光束进行分束处理后从第二方向出射,其中,第一方向和第二方向垂直;调节矩阵,设置于转向矩阵的出光侧,用于对转向矩阵出射的光束进行匀光处理。通过上述方式,本实用新型实施例能够减小背光装置的厚度,提高布局的灵活性。
Description
技术领域
本实用新型实施例涉及抬头显示技术领域,特别是涉及一种超薄背光装置、液晶显示器及车载抬头显示系统。
背景技术
目前,为了提高液晶显示器的显示亮度,液晶显示器的背光光源通常为直射式背光。但发明人在实现本实用新型的过程中发现:由于直射式背光的光路为直线型,因此,能够实现直射式背光的背光装置通常较厚,安装时需要占用较大的空间,不利于灵活布局。
实用新型内容
本实用新型实施例主要解决的技术问题是提供一种超薄背光装置、液晶显示器及车载抬头显示系统,能够减小背光装置的厚度,提高布局灵活性。
为解决上述技术问题,本实用新型实施例采用的一个技术方案是:提供一种超薄背光装置,包括:
光源,用于出射光束;
转向矩阵,设置于所述光源的出光侧,用于从第一方向接收所述光源出射的光束,并对所述光源出射的光束进行分束处理后从第二方向出射,其中,所述第一方向和所述第二方向垂直;
调节矩阵,设置于所述转向矩阵的出光侧,用于对所述转向矩阵出射的光束进行匀光处理。
可选地,所述光源和所述转向矩阵的数量均为两个;
两个所述转向矩阵对称排列;
两个所述光源位于两个所述转向矩阵的排列方向上,并且两个所述光源分别位于对称排列的转向矩阵的两侧;
从两个所述转向矩阵出射的光束均入射至所述调节矩阵。
可选地,所述转向矩阵包括:反射镜和至少一个分束镜;
所述反射镜和所述至少一个分束镜并排设置,并且所述反射镜和所述光源分别位于并排设置的至少一个分束镜的两侧;
所述反射镜具有反射功能,每一所述分束镜具有反射和透射功能,所述光源出射的光束依次经过所述至少一个分束镜反射和透射后,由所述反射镜反射。
可选地,自所述光源往所述反射镜方向,所述转向矩阵中分束镜和反射镜的反射率与透射率的比值分别为:
其中,m为所述转向矩阵中分束镜和反射镜的总数。
可选地,所述反射镜和所述至少一个分束镜的折射率的计算公式为:
其中,n为所述反射镜和所述至少一个分束镜的折射率,θmax为所述光源出射的光束的最大发散角。
可选地,所述反射镜的反射面以及所述至少一个分束镜的反射透射面均平行,并且所述反射镜的反射面以及所述至少一个分束镜的反射透射面与水平面的夹角均为45度或者135度。
可选地,所述调节矩阵包括:微阵列透镜;
所述微阵列透镜的出光面设置数量若干的凸起,所述凸起为球面或二次曲面。
可选地,所述光源包括:至少一个聚光单元;
所述至少一个聚光单元并排设置,并且每一所述聚光单元的出光面均与所述转向矩阵的入光面对应。
为解决上述技术问题,本实用新型实施例采用的另一个技术方案是:提供一种液晶显示器,包括:
液晶显示模组;以及,
以上所述的超薄背光装置;
所述液晶显示模组设置于所述超薄背光装置的出光侧,用于接收所述超薄背光装置出射的光束,以进行图像显示。
为解决上述技术问题,本实用新型实施例采用的另一个技术方案是:提供一种车载抬头显示系统,包括:
汽车挡风玻璃;
反射单元;以及,
以上所述的液晶显示器;
所述反射单元用于将所述液晶显示器显示的图像反射至所述汽车挡风玻璃进行显示。
本实用新型实施例的有益效果是:区别于现有技术的情况,本实用新型实施例提供一种超薄背光装置、液晶显示器及车载抬头显示系统,该超薄背光装置包括:光源、转向矩阵和调节矩阵;转向矩阵设置于光源的出光侧,用于从第一方向接收光源出射的光束,并对光源出射的光束进行分束处理后从第二方向出射,该第一方向和第二方向垂直;调节矩阵则设置于转向矩阵的出光侧,用于对转向矩阵出射的光束进行匀光处理。其中,通过转向矩阵改变光束的出光方向,使光束的出光方向垂直于光束的入光方向,能够缩短出光光路,使得背光装置的厚度减小,提高背光装置布局的灵活性;同时,通过调节矩阵对转向矩阵出射的光束进行匀光处理,能够保证背光装置出射的光束亮度均匀。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明,这些示例性说明并不构成对实施例的限定,附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件,除非有特别申明,附图中的图不构成比例限制。
图1是本实用新型实施例提供的一种车载抬头显示系统的结构示意图;
图2是本实用新型另一实施例提供的一种车载抬头显示系统的结构示意图;
图3是图2所示车载抬头显示系统中液晶显示器的结构示意图;
图4是图3所示液晶显示器中光源与转向矩阵的立体图;
图5是本实用新型另一实施例提供的液晶显示器的结构示意图;
图6是图5所示液晶显示器中光源与转向矩阵的立体图;
图7是图5所示液晶显示器的立体图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述,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。
需要说明的是,当元件被表述“固定于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
此外,下面所描述的本实用新型各个实施例中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
请参阅图1,是本实用新型实施例提供的一种车载抬头显示系统的结构示意图,该车载抬头显示系统包括:汽车挡风玻璃100、反射单元200以及液晶显示器300。
其中,液晶显示器300用于显示图像。可以理解的是,在本实用新型实施例中,液晶显示器300显示的图像中包括行车信息,该行车信息包括但不限于:行车速度、行车限速、导航路线、油耗信息、指示灯信息等。
反射单元200则设置于液晶显示器300的出光侧,并位于液晶显示器300和汽车挡风玻璃100之间,该反射单元200用于将液晶显示器300显示的图像反射至汽车挡风玻璃100上进行显示,以使用户能够在汽车挡风玻璃100上查看汽车的行车信息。可以理解的是,当用户在汽车挡风玻璃100上查看汽车的行车信息时,用户不需要低头,能够实现安全驾驶。
具体地,反射单元200包括:第一反射镜210和第二反射镜220。
第一反射镜210的反射面与液晶显示器300的出光面相对设置,第二反射镜220的反射面与第一反射镜210的反射面相对设置,并且第二反射镜220的反射面与汽车挡风玻璃100相对设置。第一反射镜210用于将液晶显示器300显示的图像反射至第二反射镜220,以通过第二反射镜220将液晶显示器300显示的图像二次反射至汽车挡风玻璃100上进行显示。
其中,由于汽车挡风玻璃100为曲面结构,为了防止反射单元200将液晶显示器300显示的图像反射至汽车挡风玻璃100上进行显示时发生形变,第一反射镜210和第二反射镜220均为曲面反射镜,该第一反射镜210和第二反射镜220的曲率可以相同,也可以不同,在此不做具体限制。
进一步地,请参阅图2至图4,液晶显示器300则包括:超薄背光装置310和液晶显示模组320,液晶显示模组320设置于超薄背光装置310的出光侧,用于接收超薄背光装置310出射的光束,以进行图像显示。
具体地,超薄背光装置310包括:光源311、转向矩阵312以及调节矩阵313。
光源311用于出射光束;转向矩阵312设置于光源311的出光侧,用于从第一方向接收光源311出射的光束,并对光源311出射的光束进行分束处理后从第二方向出射;调节矩阵313则设置于转向矩阵312的出光侧,用于对转向矩阵312出射的光束进行匀光处理。其中,第一方向和第二方向垂直,基于此,可以理解的是,本实用新型实施例提供的超薄背光装置310通过转向矩阵312改变光束的出光方向,以使光束的出光方向垂直于光束的入光方向,在光束的出光方向垂直于光束的入光方向后,出光光路缩短,能够使得背光装置的厚度减小,提高背光装置布局的灵活性。
其中,光源311包括至少一个聚光单元,每个聚光单元均能够出射光束。
当聚光单元的数量为一个时,聚光单元与转向矩阵312同轴设置,并且聚光单元的出光面与转向矩阵312的入光面相对。其中,聚光单元的出光面的尺寸小于转向矩阵312的入光面的尺寸,聚光单元出射的光束能够全部入射至转向矩阵312的入光面,避免光损失,提高光的利用率。可以理解的是,聚光单元与转向矩阵312同轴设置,亦即,聚光单元与转向矩阵312的光轴重合。
当聚光单元的数量为多个时,多个聚光单元并排设置,并且每个聚光单元的出光面均与转向矩阵312的入光面相对,每个聚光单元出射的光束分别入射至转向矩阵312的入光面的不同位置。其中,每个聚光单元的出光面均位于同一平面,所有聚光单元的出光面界定形成的平面的尺寸小于转向矩阵312的入光面的尺寸,使得所有聚光单元出射的光束均能够全部入射至转向矩阵312的入光面,避免光损失,提高光的利用率。
可以理解的是,聚光单元的数量与超薄背光装置310形成的光斑的大小和亮度相关。聚光单元的数量越多,超薄背光装置310形成的光斑的大小越大,亮度越亮。
在本实用新型实施例中,聚光单元的数量为3个。
进一步地,每个聚光单元均包括:发光二极管311a和全内反射透镜311b。
发光二极管311a用于出射光束;全内反射透镜311b设置于发光二极管311a的出光侧,并与发光二极管311a同轴设置,用于减小发光二极管311a出射的光束的发散角。可以理解的是,全内反射透镜311b与发光二极管311a同轴设置,亦即,全内反射透镜311b与发光二极管311a的光轴重合。
其中,全内反射透镜311b为杯型,当全内反射透镜311b接收发光二极管311a出射的光束后,全内反射透镜311b的全内反射面P1对发光二极管311a出射的发散角较大的光束进行反射处理,以使从出光面P2出射的光束的发散角减小,提高光的利用率。
转向矩阵312则包括:反射镜312a和至少一个分束镜312b,反射镜312a和至少一个分束镜312b并排设置,并且当反射镜312a和至少一个分束镜312b并排设置后,反射镜312a和光源311分别位于并排设置的至少一个分束镜312b的两侧,基于此,可以理解的是,反射镜312a和至少一个分束镜312b沿光源311的出光方向并排设置。
其中,反射镜312a包括反射面P3,该反射镜312a能够通过反射面P3实现反射功能;每个分束镜312b则包括反射透射面P4,每个分束镜312b能够通过反射透射面P4实现反射和透射功能。
该反射镜312a的反射面P3以及每个分束镜312b的反射透射面P4均朝向光源311的出光面,因此,光源311出射的光束依次经过每个分束镜312b的反射透射面P4反射和透射后,由反射镜312a的反射面P3反射。
可以理解的是,转向矩阵312通过每个分束镜312b和反射镜312a对光源311出射的光束进行反射来改变光束的出光方向。
进一步地,反射镜312a的反射面P3以及每个分束镜312b的反射透射面P4均平行,并且反射镜312a的反射面P3以及每个分束镜312b的反射透射面P4与水平面的夹角均为45度或者135度,因此,每个分束镜312b和反射镜312a反射后的光束的出光方向均垂直于光束的入光方向。
其中,为了保证每个分束镜312b和反射镜312a反射后的光束的光强相同,自光源311往反射镜312a方向,转向矩阵312中分束镜312b和反射镜312a的反射率与透射率的比值分别为:
其中,m为转向矩阵312中分束镜312b和反射镜312a的总数。
进一步地,为了减少光束传输过程中的光损失,提高光的利用率,入射至每个分束镜312b和反射镜312a的光束均要满足全内反射条件,基于此,每个分束镜312b和反射镜312a的折射率的计算公式为:
其中,n为每个分束镜312b和反射镜312a的折射率,θmax为光源311出射的光束的最大发散角。
在本实用新型实施例中,分束镜312b的数量为1个,基于此,自光源311往反射镜312a方向依次为:光源311、分束镜312b、反射镜312a。此时,光源311出射的光束经过分束镜312b的反射透射面P4反射和透射后,反射的光束出射至调节矩阵313,透射的光束出射至反射镜312a的反射面P3,由反射镜312a的反射面P3反射后,出射至调节矩阵313;分束镜312b的反射率与透射率的比值为反射镜312a的反射率与透射率的比值为
在本实用新型实施例中,反射镜312a的形状为立方体,该反射镜312a由两个等腰直角三角棱镜组成;分束镜312b的形状为立方体,该分束镜312b由两个等腰直角三角棱镜组成。
进一步地,请参阅图5至图7,在一些实施例中,光源311和转向矩阵312的数量均为两个。
为了加快超薄背光装置310的散热速度,两个转向矩阵312对称排列,两个光源311位于两个转向矩阵312的排列方向上,并且两个光源311分别位于对称排列的转向矩阵312的两侧。
其中,由于转向矩阵312设置于光源311的出光侧,因此,当两个光源311分别位于对称排列的转向矩阵312的两侧时,两个光源311的出光面分别朝向转向矩阵312,亦即,两个光源311对称,基于此,一个转向矩阵312中的反射镜312a的反射面P3以及每个分束镜312b的反射透射面P4均朝向一个光源311的出光面,另一个转向矩阵312中的反射镜312a的反射面P3以及每个分束镜312b的反射透射面P4均朝向另一个光源311的出光面,每个转向矩阵312分别接收光源311出射的光束进行分束处理,并且从两个转向矩阵312出射的光束均入射至调节矩阵313,亦即,两个转向矩阵312的出光方向相同。比如,第一转向矩阵接收第一光源出射的光束进行分束处理后,出射的光束入射至调节矩阵313;第二转向矩阵接收第二光源出射的光束进行分束处理后,出射的光束入射至调节矩阵313。
可以理解的是,两个转向矩阵312的排列方向即光源311的出光方向。
在本实用新型实施例中,由于转向矩阵312包括一个反射镜312a和一个分束镜312b,因此,两个光源311和两个转向矩阵312的结构依次为:光源311、分束镜312b、反射镜312a、反射镜312a、分束镜312b、光源311,一组光源311和转向矩阵312与另一组光源311和转向矩阵312对称。
调节矩阵313则包括:微阵列透镜,该微阵列透镜设置于转向矩阵312的出光侧,亦即,该微阵列透镜位于第二方向上。
其中,微阵列透镜为板状结构,当微阵列透镜位于第二方向上时,微阵列透镜的厚度方向与第二方向重合,亦即,该微阵列透镜平行于转向矩阵312。
该微阵列透镜与转向矩阵312平行的平面的尺寸与转向矩阵312的出光面的尺寸一致,以使得该微阵列透镜能够对转向矩阵312出射的所有光束进行匀光处理。
该微阵列透镜的出光面设置有数量若干的凸起313a,该微阵列透镜通过数量若干的凸起313a对转向矩阵312出射的光束进行匀光处理。其中,数量若干的凸起313a为球面或者二次曲面。
可以理解的是,通过该微阵列透镜对转向矩阵312出射的光束进行匀光处理后,从该微阵列透镜出射的光束每点光强一致,形成的光斑亮度均匀。
本实用新型实施例的有益效果是:区别于现有技术的情况,本实用新型实施例提供一种超薄背光装置、液晶显示器及车载抬头显示系统,该超薄背光装置包括:光源、转向矩阵和调节矩阵;转向矩阵设置于光源的出光侧,用于从第一方向接收光源出射的光束,并对光源出射的光束进行分束处理后从第二方向出射,该第一方向和第二方向垂直;调节矩阵则设置于转向矩阵的出光侧,用于对转向矩阵出射的光束进行匀光处理。其中,通过转向矩阵改变光束的出光方向,使光束的出光方向垂直于光束的入光方向,能够缩短出光光路,使得背光装置的厚度减小,提高背光装置布局的灵活性;同时,通过调节矩阵对转向矩阵出射的光束进行匀光处理,能够保证背光装置出射的光束亮度均匀。
需要说明的是,本实用新型的说明书及其附图中给出了本实用新型的较佳的实施例,但是,本实用新型可以通过许多不同的形式来实现,并不限于本说明书所描述的实施例,这些实施例不作为对本实用新型内容的额外限制,提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。并且,上述各技术特征继续相互组合,形成未在上面列举的各种实施例,均视为本实用新型说明书记载的范围;进一步地,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种超薄背光装置,其特征在于,包括:
光源,用于出射光束;
转向矩阵,设置于所述光源的出光侧,用于从第一方向接收所述光源出射的光束,并对所述光源出射的光束进行分束处理后从第二方向出射,其中,所述第一方向和所述第二方向垂直;
调节矩阵,设置于所述转向矩阵的出光侧,用于对所述转向矩阵出射的光束进行匀光处理。
2.根据权利要求1所述的超薄背光装置,其特征在于,所述光源和所述转向矩阵的数量均为两个;
两个所述转向矩阵对称排列;
两个所述光源位于两个所述转向矩阵的排列方向上,并且两个所述光源分别位于对称排列的转向矩阵的两侧;
从两个所述转向矩阵出射的光束均入射至所述调节矩阵。
3.根据权利要求1或2所述的超薄背光装置,其特征在于,所述转向矩阵包括:反射镜和至少一个分束镜;
所述反射镜和所述至少一个分束镜并排设置,并且所述反射镜和所述光源分别位于并排设置的至少一个分束镜的两侧;
所述反射镜具有反射功能,每一所述分束镜具有反射和透射功能,所述光源出射的光束依次经过所述至少一个分束镜反射和透射后,由所述反射镜反射。
6.根据权利要求3所述的超薄背光装置,其特征在于,所述反射镜的反射面以及所述至少一个分束镜的反射透射面均平行,并且所述反射镜的反射面以及所述至少一个分束镜的反射透射面与水平面的夹角均为45度或者135度。
7.根据权利要求1或2所述的超薄背光装置,其特征在于,所述调节矩阵包括:微阵列透镜;
所述微阵列透镜的出光面设置数量若干的凸起,所述凸起为球面或二次曲面。
8.根据权利要求1或2所述的超薄背光装置,其特征在于,所述光源包括:至少一个聚光单元;
所述至少一个聚光单元并排设置,并且每一所述聚光单元的出光面均与所述转向矩阵的入光面对应。
9.一种液晶显示器,其特征在于,包括:
液晶显示模组;以及,
如权利要求1至8中任一项所述的超薄背光装置;
所述液晶显示模组设置于所述超薄背光装置的出光侧,用于接收所述超薄背光装置出射的光束,以进行图像显示。
10.一种车载抬头显示系统,其特征在于,包括:
汽车挡风玻璃;
反射单元;以及,
如权利要求9所述的液晶显示器;
所述反射单元用于将所述液晶显示器显示的图像反射至所述汽车挡风玻璃进行显示。
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CP03 | Change of name, title or address | ||
CP03 | Change of name, title or address |
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