CN220773387U - 一种区域调光的hud背光系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种区域调光的HUD背光系统，包括依次设置的光源组件、调光组件、成像组件；所述光源组件包括若干阵列设置的反光杯、若干安装在每个所述反光杯的杯底上的LED光源，所述反光杯将所述LED光源发射出的光线进行汇聚；所述调光组件包括由若干透镜阵列设置的透镜阵列；所述成像组件包括扩散件、LCD屏，所述扩散件用于对射入的光线进行折射、扩散成面光源，LCD屏用于将面光源成像展示。本实用新型整体提高HUD显示画面的对比度，降低背光热量；背光系统与LCD屏处于平行状态，减小HUD的背光体积，降低成本。

Description

一种区域调光的HUD背光系统

技术领域

本实用新型涉及HUD设备技术领域，主要涉及一种区域调光的HUD背光系统。

背景技术

抬头显示系统将从LCD出射的光线通过两组反射镜方式反射到人眼位置，使人可以在汽车的前盖上方一定位置观看到车速、挡位等信息，避免了驾驶员反复在车辆外部信息和仪表盘之间来回运动，提高了驾驶安全。

现有HUD抬头显示器的背光模式是全区域控制的，即在HUD工作状态下，背光源都处在全亮状态；而当显示暗态画面时则通过降低液晶穿透率来实现，但是由于液晶显示器本身会不同程度的存在漏光，从而就会导致显示的图像对比度低，耗电量大等问题。

现有HUD抬头显示器的背光模式是对背光源整体控制，背光要么全开，要么全关。背光始终打开，无法实现真正的黑；背光光源一般采用中功率或者大功率的LED，一般只有几颗，灯珠颗数少；在显示图像信息时，LED处于全亮的状态，在没有信息显示的区域，仍然会有部分光透过；结果就会导致显示画面的对比度低，而HUD一般用于户外显示，获得的画面层次感和视觉感受较弱。此外，LED全亮，会引起背光的热量增大，即增加HUD烧屏的风险；背光模式需要一定的混光高度，背光系统尺寸较大。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种提高HUD显示图像对比度，减少背光源热量，减小背光空间的区域调光的HUD背光系统。

本实用新型所要解决的技术问题可以采用如下技术方案来实现：

一种区域调光的HUD背光系统，包括依次设置的光源组件、调光组件、成像组件；其特征在于，所述光源组件包括若干阵列设置的反光杯、若干安装在每个所述反光杯的杯底上的LED光源，所述反光杯将所述LED光源发射出的光线进行汇聚；

所述调光组件包括由若干透镜阵列设置的透镜阵列；所述成像组件包括扩散件、LCD屏，所述扩散件用于对射入的光线进行折射、扩散成面光源，LCD屏用于将面光源成像展示。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述LED光源采用蓝色芯片，在所述反光杯的杯底设置有一层黄色的荧光层。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述透镜阵列由若干个准直偏光透镜组成，或者由若干个自由曲面透镜组成；所述透镜阵列的入射面具有若干凸曲面，所述透镜阵列的出射面具有若干并排设置的凸条。

在本实用新型的一个优选实施例中，若干所述反光杯、所述透镜阵列采用的阵列方式是统一的方形阵列。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述扩散件是非对称扩散膜。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述HUD背光系统还包括亮度控制电路，所述亮度控制电路用于控制调节若干颗所述LED光源的亮度高低；

所述亮度控制电路包括控制芯片、若干个第一引脚、若干个第二引脚、若干个二极管组；若干个所述第一引脚的输入端电连接所述控制芯片，若干个所述第一引脚的输出端分别电连接若干组所述二极管组的正极；若干组所述二极管组的负极分别与若干个所述第二引脚的输入端电连接，若干个所述第二引脚的输出端与所述控制芯片电连接。

本实用新型的有益效果是：一种区域调光的HUD背光系统，LED光源设置在反光杯的杯底部，反光杯将LED光源的光线进行汇聚；再依次经过透镜阵列的具有若干凸曲面的入射面、具有若干凸条的出射面，实现二次准直光线；最后经过扩散件的折射和扩散，成像展示在LCD屏上；整体提高HUD显示画面的对比度，降低背光热量；背光系统与LCD屏处于平行状态，减小HUD的背光体积，降低成本。

附图说明

图1是本实用新型一种区域调光的HUD背光系统的结构示意图。

图2是本实用新型的反光杯阵列的结构示意图。

图3是本实用新型的准直偏光透镜入射面的结构示意图。

图4是本实用新型的准直偏光透镜出射面的结构示意图。

图5是本实用新型的LED光源控制LCD屏显示的成像示意图。

图6是本实用新型的若干颗LED光源控制LCD屏显示的区域式背光亮度控制电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

参见图1和图2，图中给出的是一种区域调光的HUD背光系统，包括依次设置的光源组件、调光组件、成像组件。光源组件包括若干阵列设置的反光杯120、若干安装在每个反光杯120的杯底上的LED光源110，反光杯120将LED光源110发射出的光线进行汇聚。

HUD抬头显示器的背光显示部分主要包括背光源和液晶显示单元，背光源主要采用直下分布的小功率LED光源，密集分布的光源，可达到小范围内的区域调光；LocalDimming利用数十至数百个LED阵列组成背光源，背光控制电路将整个图面分割成一定数量的小单元。

LED光源110为发光二极管光源，即二极管420，LED光源110采用蓝色芯片，在反光杯120的杯底设置有一层黄色的荧光层；若干反光杯120采用的阵列方式是统一的方形阵列，或者是统一的环形阵列；优选的，若干反光杯120采用的阵列方式是统一的方形阵列。

考虑到反光杯的收光角度及整体布局的大小，反光杯的整体高度为5-8mm，在反光杯底部高度1-2mm位置处点胶黄色荧光粉。设置在反光杯120的杯底部的LED光源为蓝色芯片，然后在反光杯120底部一定高度位置点胶黄色荧光粉，形成一层黄色的荧光层，LED光源110的蓝色芯片与黄色荧光层合成白光；从反光杯出射的白光具有一定的光束角，这个光束角小于普通LED的发光角度，每个反光杯组合对应的透镜阵列进一步准直光线。

结合图3和图4，调光组件包括由若干透镜阵列设置的透镜阵列200，透镜阵列200由若干个准直偏光透镜210组成，或者由若干个自由曲面透镜组成；优选的，透镜阵列200由若干个准直偏光透镜210组成。透镜阵列200采用的阵列方式是方形阵列，或者是环形阵列；优选的，透镜阵列200采用的阵列方式是方形阵列。

透镜阵列200的入射面具有若干凸曲面，若干准直偏光透镜210或自由曲面透镜的凸起面形成透镜阵列的若干凸曲面；透镜阵列200的出射面具有若干并排设置的凸条，凸条的纵截面呈波浪形，或者三角形；优选的，若干凸条组合成纵截面呈三角形的微棱镜阵列220，每个凸条的立体形状为三棱锥。透镜阵列的入射面设计成若干凸曲面，透镜阵列的出射面是设计在平面上的微棱镜阵列，实现准直偏光设计，偏光后的出光角度与LCD屏的倾斜角度一致，这样可以使背光系统与LCD屏处于平行状态，减小HUD的背光体积。

成像组件包括扩散件、LCD屏320，扩散件用于对射入的光线进行折射、扩散成面光源，扩散件是非对称扩散膜310。LCD屏320用于将面光源成像展示。

本实用新型LED光源设置在反光杯120的杯底部，反光杯120将LED光源110的光线进行汇聚；再依次经过透镜阵列200的具有若干凸曲面的入射面、具有若干凸条的出射面，实现二次准直光线；最后经过扩散件的折射和扩散，成像展示在LCD屏320上；整体提高HUD显示画面的对比度，降低背光热量；背光系统与LCD屏处于平行状态，减小HUD的背光体积，降低成本。

结合图5和图6，当需要显示图像画面中某一部分时，区域式背光亮度控制电路控制、与这部分高亮度图像液晶屏下部相对应的若干颗第一LED光源，使这部分LED光源的发光亮度提高，而使画面中低亮度部分对应的若干颗第二LED光源的发光亮度降低。背光LED的功率可根据图像的明暗需求进行调节，显示图像中高亮部分的亮度可以达到最大，而同时黑暗部分可以降低亮度，甚至关闭，以达到最佳的对比度。

HUD背光系统还包括亮度控制电路，亮度控制电路用于控制调节若干颗LED光源的亮度高低；区域式背光亮度控制电路由Controller drive芯片（控制器驱动器）进行控制；亮度控制电路包括控制芯片410、若干个第一引脚、若干个第二引脚、若干个二极管组；若干个第一引脚的输入端电连接控制芯片410，若干个第一引脚的输出端分别电连接若干组二极管组的正极；若干组二极管组的负极分别与若干个第二引脚的输入端电连接，若干个第二引脚的输出端与控制芯片410电连接；单独控制实现图像亮度的精准显示。每个二极管组由至少一个二极管420并联组成，优选的，每个二极管组由1个二极管420并联组成；若干个第一引脚包括A1、A2、A3、A4、A5……，若干个第二引脚包括B1、B2、B3、B4、B5……。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及同等物界定。

Claims (6)

1.一种区域调光的HUD背光系统，包括依次设置的光源组件、调光组件、成像组件；其特征在于，所述光源组件包括若干阵列设置的反光杯、若干安装在每个所述反光杯的杯底上的LED光源，所述反光杯将所述LED光源发射出的光线进行汇聚；

所述调光组件包括由若干透镜阵列设置的透镜阵列；所述成像组件包括扩散件、LCD屏，所述扩散件用于对射入的光线进行折射、扩散成面光源，LCD屏用于将面光源成像展示。

2.如权利要求1所述的一种区域调光的HUD背光系统，其特征在于，所述LED光源采用蓝色芯片，在所述反光杯的杯底设置有一层黄色的荧光层。

3.如权利要求1所述的一种区域调光的HUD背光系统，其特征在于，所述透镜阵列由若干个准直偏光透镜组成，或者由若干个自由曲面透镜组成；所述透镜阵列的入射面具有若干凸曲面，所述透镜阵列的出射面具有若干并排设置的凸条。

4.如权利要求1所述的一种区域调光的HUD背光系统，其特征在于，若干所述反光杯、所述透镜阵列采用的阵列方式是统一的方形阵列。

5.如权利要求1所述的一种区域调光的HUD背光系统，其特征在于，所述扩散件是非对称扩散膜。

6.如权利要求1-5其中任一项所述的一种区域调光的HUD背光系统，其特征在于，所述HUD背光系统还包括亮度控制电路，所述亮度控制电路用于控制调节若干颗所述LED光源的亮度高低；

所述亮度控制电路包括所述亮度控制电路包括控制芯片、若干个第一引脚、若干个第二引脚、若干个二极管组；若干个所述第一引脚的输入端电连接所述控制芯片，若干个所述第一引脚的输出端分别电连接若干组所述二极管组的正极；若干组所述二极管组的负极分别与若干个所述第二引脚的输入端电连接，若干个所述第二引脚的输出端与所述控制芯片电连接。