用于显示器，特别是平视显示器的投影系统以及相关的显示器技术方案

本发明专利技术涉及一种用于显示器，特别是用于平视显示器的投影系统，所述投影系统包括液晶屏幕(12)和用于所述屏幕(12)的背光装置(14)。所述投影系统的特征在于，所述背光装置(14)包括：至少一个光源(16)，其朝向所述液晶屏幕(12)发射光；至少一个透镜(38a，38b)，其适合于使来自所述光源(16)的光朝向所述液晶屏幕(12)准直；以及反射结构(26)，其布置在所述透镜(38a，38b)的定位在所述光源(16)的一侧上的表面上，其布置为允许所述光同样朝向所述屏幕(12)通过，并将几乎所有的朝向所述透镜(38a，38b)传播的光朝向所述屏幕(12)反射。

Projection system for display, especially head up display and related display

The invention relates to a projection system for a display, especially for a head up display. The projection system includes a liquid crystal screen (12) and a backlight device (14) for the screen (12). In the projection system, the backlight device (14) includes at least one light source (16), which is directed toward the LCD screen (12) emitting light; at least one lens (38a, 38b), which is suitable for the light from the light source (16) light toward the liquid crystal the screen (12) collimation; and the reflection structure (26), which is arranged on the lens (38a, 38b) located in the light source (16) on one side of the surface, which is arranged to allow the same light toward the screen (12) through and almost all faces the lens (38a, 38b) to spread light toward the screen (12) reflection.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于显示器，特别是平视显示器的投影系统以及相关的显示器
本专利技术涉及投影系统，特别是用于平视显示器。特别地，本专利技术涉及用于机动车辆的投影系统和平视显示器。
技术介绍
已知为机动车辆配备称为平视显示器的显示系统。这样的系统放置在车辆的驾驶员的视野中，且其显示关于车辆的状态、交通、等等的一条或多条信息。这种类型的用于机动车辆的平视显示器需要为用户，特别是车辆的驾驶员获得具有足够亮度的图像，以便根据天气条件和/或当前时间，在每种情况下都能够充分地看到图像。在通过显示器来形成这种图像的可能的技术中，现有技术中最常用的技术是液晶屏幕技术，特别是薄膜晶体管液晶屏幕(TFT-LCD)。为了显示图像，这些TFT-LCD屏幕需要背光，所述背光是由光源，通常是由多个发光二极管(LED)提供的。实际上，该TFT-LCD屏幕和背光被包括在称为图像投影系统的组件中。即便如此，这些TFT-LCD屏幕具有实质上减少来自背光的照明功率的缺点：在使用经典的TFT-LCD屏幕的情况下，据估计，屏幕的透射(transmission)水平约为背光的照明功率的5％。这样的低的值特别是由于存在于屏幕中的第一偏振器，其仅使得对应于特定偏振的光通过，而LED产生具有若干偏振的光：因此，不对应于由偏振器使得通过的偏振的所有的偏振被损失。因此，为了以足够的照明功率通过显示器来显示图像，必须使用具有显著的照明功率的背光，这是由于显示的图像将具有该背光功率的5％的量级的照明功率。这导致显著的能量消耗以及热形式的显著损失，这可能进一步劣化部件，从而需要使用大体积的散热器。
技术实现思路
专利技术目的本专利技术旨在缓解已知的投影系统和显示器的至少一些缺点。特别地，在本专利技术的至少一个实施例中，本专利技术还旨在提供一种显示器，所述显示器能够以足够的照明功率显示图像。在至少一个实施例中，本专利技术还旨在提供一种显示器和投影系统，所述显示器和投影系统允许使用具有减少的功率的背光，从而允许减少能量消耗和散热。在本专利技术的至少一个实施例中，本专利技术还旨在提供一种具有减少的尺寸的显示器和投影系统。在至少一个实施例中，本专利技术还旨在提供一种投影系统，所述投影系统包括有限数量的光学接口。本专利技术的说明为实现该目的，本专利技术涉及一种用于显示器，特别是平视显示器的投影系统，所述投影系统包括：-液晶屏幕，-用于所述屏幕的背光装置，其特征在于，所述背光装置包括：-至少一个光源，其在所述屏幕的方向上发射光，-至少一个透镜，其适于使来自所述光源的光在所述液晶屏幕的方向上准直，-反射结构，其设置在所述透镜的位于与所述光源一侧的面上，其设计为使得所述光在所述屏幕的方向上通过，并将几乎所有的在所述透镜的方向上传播的光朝向所述屏幕反射。因此，根据本专利技术的投影系统使得由背光装置的光源发射的光能够由于一部分的光在光源方向上的反射而被再循环，这种反射是由光通过放置在光源和屏幕之间的各种元件、以及由屏幕本身引起的。这些元件的组件被称为光学系统。这部分光再次通过光学系统，然后在设置在光源和屏幕之间的反射结构处反射，以便在屏幕的方向上被发送回来。光学系统和反射结构产生光的被反射的部分的特性的改变。通过在屏幕的方向上再次通过光学系统，该光将部分地朝向屏幕透射，且部分地在支撑板的方向上反射回来。在透镜(一个或多个)上的反射结构(一个或多个)的布置使得可以不在光学系统中添加补充元件，这允许减少成本以及允许使由反射结构反射的光通过的光学系统的元件的数量的限制，所述元件自身为可能产生杂散反射的光学接口，限制所述杂散发射是重要的。有益地且根据本专利技术，反射结构具有大于90％的反射系数，优选大于98％。优选地，由于反射结构获得的反射是镜面类型的，即是说，照射在反射结构上的光线在反射之后产生单个反射光线。有益地且根据本专利技术，光源是发光二极管。发光二极管具有减小的尺寸，且能够发射允许屏幕的良好的照明的方向性的光。有益地且根据本专利技术，装置包括多个光源。有益地且根据本专利技术，装置包括多个透镜，其形成由支撑结构连接的透镜的至少一个阵列。有益地且根据本专利技术，多个透镜和支撑结构由相同的材料形成，例如通过模制。根据本专利技术的该方面，透镜阵列的制造变得容易，并且减少了系统中的部件数量。有益地且根据本专利技术，每个透镜阵列包括等于投影系统的光源的数量的多个透镜。根据本专利技术的该方面，多个透镜的存在使得能够更有效地准直来自光源的光。有益地，装置包括多个透镜阵列，允许更好地准直来自光源的光。在这种情况下，反射结构仅设置在最靠近光源的透镜阵列的透镜上。有益地且根据本专利技术，反射结构同样地设置在连接透镜的支撑结构上。根据本专利技术的该方面，由反射结构覆盖的表面更大，且允许将几乎所有的光朝向透镜反射。有益地且根据本专利技术，反射结构是设置在透镜上的反射涂层。有益地且根据本专利技术，反射结构是金属涂层。有益地，金属涂层具有光滑的表面，所述光滑的表面允许镜面类型的反射，以及显著水平的反射，这改善了背光装置的性能。有益地且根据本专利技术的不同实施例，涂层例如通过胶粘剂、或者当所述涂层是金属的时，通过真空金属喷镀(metallization)来结合到透镜上。有益地且根据本专利技术的该后一方面，金属涂层是铝。根据本专利技术的该方面，铝提供了良好的反射性和良好的散热性。通过沉积二氧化硅(SiO2)或二氧化钛(TiO2)，铝涂层可以有益地被保护，特别地防止外部水分。有益地且根据本专利技术，背光装置包括用于使由光源发射的光再循环的至少一个滤光器，其位于光源和屏幕之间，确保一些光朝向屏幕的透射，以及不朝向光源传输的光的返回。根据本专利技术的该方面，再循环滤光器允许在光源的方向上发送回来一些光。有益地，这部分的反射光是其特性不符合优质背光所需的特性的光，特别是因为这部分光将在液晶屏幕的区域中损失。然后，这部分的光在屏幕的方向上在反射结构处被反射。这种反射以及通过光学系统的不同元件的通过能够改变返回到再循环滤光器的光的特性。有益地且根据本专利技术，至少一个光再循环滤光器是偏振滤光器，其适于使到达偏振滤光器的具有特定偏振的光通过，并适于反射到达偏振滤光器的具有与所述特定偏振不同的偏振的光。根据本专利技术的该方面，由于屏幕中的偏振器的存在，液晶屏幕仅使得具有特定偏振的光通过，且从而偏振滤光器能够反射其偏振与该特定偏振不同的光的部分。通常在液晶屏幕的区域中损失的光从而被朝向反射结构反射。反射结构和光学系统使得能够改变反射光的偏振，并且在屏幕的方向上反射的该光再次被偏振滤光器滤光。有益地且根据本专利技术，至少一个光再循环滤光器是棱镜式滤光器，其适于使到达棱镜式滤光器的具有小于预定角度的入射角且在给定平面中的光通过，并适于反射光的剩余部分。根据本专利技术的该方面，棱镜式滤光器仅使在给定平面中基本上垂直于滤光器到达的光通过，以便减少在液晶屏幕的方向上的光的发散。由棱镜式滤光器反射的光再次在反射结构处反射，并返回到棱镜式滤光器，并且到达滤光器的具有小于预定角度的入射角的该反射光中的一些通过滤光器，且另一部分再次被反射。有益地且根据本专利技术，背光装置包括至少两个棱镜式滤光器，每一个滤光器在平面中根据光的入射进行滤光，且设置为使得它们在其中对入射滤光的平面基本上垂直。根据本专利技术的该方面，在与第一滤光器不同的给定平面中添加第二滤光器允许对光的更大部分的滤光。有益地且根据本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于显示器的投影系统，所述显示器特别是平视显示器，所述投影系统包括：‑液晶屏幕(12)，‑用于所述屏幕(12)的背光装置(14)，其特征在于，所述背光装置(14)包括：‑至少一个光源(16)，其在所述屏幕(12)的方向上发射光，‑至少一个透镜(38a，38b)，其适于使来自所述光源(16)的光在所述液晶屏幕(12)的方向上准直，‑反射结构(26)，其设置在所述透镜(38a，38b)的位于所述光源(16)一侧的面上，其设计为使得所述光在所述屏幕(12)的方向上通过，并设计为将几乎所有的在所述透镜(38a，38b)的方向上传播的光朝向所述屏幕(12)反射。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.21 FR 14026381.一种用于显示器的投影系统，所述显示器特别是平视显示器，所述投影系统包括：-液晶屏幕(12)，-用于所述屏幕(12)的背光装置(14)，其特征在于，所述背光装置(14)包括：-至少一个光源(16)，其在所述屏幕(12)的方向上发射光，-至少一个透镜(38a，38b)，其适于使来自所述光源(16)的光在所述液晶屏幕(12)的方向上准直，-反射结构(26)，其设置在所述透镜(38a，38b)的位于所述光源(16)一侧的面上，其设计为使得所述光在所述屏幕(12)的方向上通过，并设计为将几乎所有的在所述透镜(38a，38b)的方向上传播的光朝向所述屏幕(12)反射。2.如权利要求1所述的投影系统，其特征在于，由于所述反射结构获得的反射是镜面类型的。3.如权利要求1或2中一项所述的投影系统，其特征在于，所述光源(16)是发光二极管。4.如权利要求1至3中一项所述的投影系统，其特征在于，所述装置(14)包括多个光源(16)。5.如权利要求4所述的投影系统，其特征在于，所述装置(14)包括多个透镜(38a，38b)，所述多个透镜形成由支撑结构(44)连接的透镜的至少一个阵列(38)。6.如权利要求5所述的投影系统，其特征在于，所述多个透镜(38a，38b)和所述支撑结构(44)由相同的材料形成，特别是通过模制。7.如权利要求5或6中任一项所述的投影系统，其特征在于，所述反射结构(26，26b)同样地设置在连接所述透镜(38a，38b)的支撑结构(44)上。8.如权利要求5至7中一项所述的投影系统，其特征在于，每个透镜阵列(38，40)包括的透镜的数量等于所述背光装置(14)的光源(16)的数量。9.如权利要求1至8中一项所述的投影系统，其特征在于，所述反射结构(26)是沉积在所述透镜上的反射涂层。10.如权利要求1至9中一项所述的投影系统，其特征在于，所述反射结构(26)是金属涂层。11.如权利要求10所述的投影系统，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：M伊尔齐克，
申请(专利权)人：法雷奥舒适驾驶助手公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR