一种低功耗抬头显示器制造技术

一种低功耗抬头显示器，可安装在汽车挡风玻璃的下方以将其显示画面通过挡风玻璃反射到驾驶员的视觉中，其包括显示部和光路延长组件，当抬头显示器安装在汽车挡风玻璃的下方时，光路延长组件用于延长显示部到挡风玻璃之间的光线传播路径；显示部为设有背光的液晶显示屏；背光包括LED灯板和透镜组合，LED灯板设有多个LED灯，透镜组合包括多个为正透镜的透镜单元，LED灯与透镜单元相对应，任一LED灯的发光部处在其对应透镜单元内侧的k倍焦距处，k为开区间（1，1.1）内的一数值。这种抬头显示器，其功耗和发热较低。其功耗和发热较低。其功耗和发热较低。

【技术实现步骤摘要】
一种低功耗抬头显示器


[0001]本技术属于显示器的
，尤其涉及一种低功耗汽车抬头显示器。

技术介绍

[0002]抬头显示器（HUD）一般采用液晶显示屏作为显示部，其安装时液晶显示屏处于在汽车挡风玻璃下方，液晶显示屏的显示画面可通过挡风玻璃反射到驾驶员的视觉中，使得驾驶员在驾驶过程中无需低头即可看到所显示的信息。
[0003]HUD的显示画面一般与挡风玻璃的外景重叠，而白天挡风玻璃的外景一般非常亮，其要求HUD具有更高的亮度才能清晰显示。另一方面，HUD的显示画面经挡风玻璃反射时会损失大量的亮度。因此，HUD一般要求其显示部具有非常高的初始亮度（如>10000流明），很多HUD的液晶显示屏都需采用高亮度的背光，其在使用过程中功耗非常大，不利于节能环保，且由于背光的发热严重，其也会影响到液晶显示屏的寿命。

技术实现思路

[0004]本技术的目的为提供一种低功耗抬头显示器，其功耗和发热较低，所采用的设计方案如下：
[0005]一种低功耗抬头显示器，可安装在汽车挡风玻璃的下方以将其显示画面通过挡风玻璃反射到驾驶员的视觉中，其特征为：
[0006]包括显示部和光路延长组件，当所述抬头显示器安装在汽车挡风玻璃的下方时，所述光路延长组件用于延长显示部到挡风玻璃之间的光线传播路径；
[0007]所述显示部为设有背光的液晶显示屏；
[0008]所述背光包括LED灯板和透镜组合，所述LED灯板设有多个LED灯，所述透镜组合包括多个为正透镜的透镜单元，所述LED灯与所述透镜单元相对应，任一LED灯的发光部处在其对应透镜单元内侧的k倍焦距处，k为开区间（1，1.1）内的一数值。
[0009]一般地，所述液晶显示屏可以为TFT液晶显示屏或是TN、STN等类型的非TFT液晶显示屏。所述液晶显示屏一般连接有驱动电路或视频电路以与汽车电脑连接，可获取汽车电脑的行驶信息（如车速、发动机转速），并根据该行驶信息驱动液晶显示屏进行显示。
[0010]所述LED灯板一般为设置有多个LED灯的电路板，电路板为LED灯提供驱动。为了方便透镜组合的设计，优选所述LED灯为排列规则的均匀阵列，优选所述LED灯的间距为1mm～10mm。所述LED灯的发光部即LED灯内部发光的部位，例如：当所述LED灯为白色LED灯时，其发光部为其LED芯片中覆盖在量子阱上的荧光涂层。
[0011]优选在所述透镜组合中，相邻的透镜单元紧密设置而没有缝隙。进一步优选所述透镜组合为由多个透镜单元相互连接而构成的单体透镜。所述透镜单元可以为一般的凸透镜，也可以为菲涅尔透镜。
[0012]一般地，各透镜单元的焦距f相等，各LED灯处于同一平面，而各透镜单元处于另一平行的平面，由此可调节LED灯板和透镜组合的距离，使各LED灯处于其对应透镜单元内侧
的k倍焦距处。为实现k值在开区间（1，1.1）内的灵活调节，还可优选LED灯板和透镜组合之间设有距离调节机构，如螺旋调节机构。
[0013]LED灯的发光部处在其对应透镜单元内侧的k倍焦距处，而k为开区间（1，1.1）内的某一数值，由此，发光部发出的分散光可被其对应透镜单元聚集到光路前方，且根据成像公式，发光部可在光路前方成放大至少10倍的实像。
[0014]上述光路延长组件可由反射镜构成，使得LED灯发出的光需经反射才能达到挡风玻璃，由此延长了光线的传播路径。通过光路延长组件对光线传播路径的延长，容易由f、k值的进一步设置，使各发光部成像在驾驶员眼睛的前方，保证驾驶员能观看到其放大的像。实际应用时，根据成像公式，有v= kf/(k
‑
1)，v为像距，即透镜单元到驾驶员眼睛前方的光学路径距离，其与f一般为已知值（f的一般取值为0.5mm～10mm），从而可以算出具体的k值，也可根据f和k值，通过光路延长组件来对l值进行设置。
[0015]在光路延长组件中，还可将某反射镜设置为凸面镜，使得显示部进一步成整体放大的像。
[0016]由于各发光部可在驾驶员眼睛的前方成放大的实像，适当缩小发光部的尺寸，驾驶员观看到的放大像也可能扩大以至于填满对应的透镜单元，由于相邻的透镜单元紧密设置，驾驶员可观看到发光部放大的像相互连接而构成液晶显示屏的连续背光（加上液晶显示屏即可观察到显示画面）。
[0017]在实际应用时，可优选发光部的宽度为对应透镜单元的0.1～0.5倍，驾驶员可观察到发光部经透镜单元放大的像，其可填满对应的透镜单元，相邻发光部的像相互连接而构成液晶显示屏的连续背光。
[0018]由此，在保持发光部亮度不变的情况下，减少了其宽度，即是减少了其发光面积，可大幅减少其功耗。在这种抬头显示器中，光路延长组件延长了显示部到挡风玻璃之间的光线传播路径，而透镜单元将LED灯的发光聚集到光线传播路径的前方，使得背光的发光不会被浪费，其提高了背光发光的利用率，而背光可采用发光部尺寸较小的LED灯，其功耗较低。汽车采用这种抬头显示器能有效地减少使用过程的功耗。
[0019]以下通过附图和实施例来对本技术的设计方案做进一步的介绍。
附图说明
[0020]图1为实施例一的汽车抬头显示器及其使用场景示意图；
[0021]图2为实施例一的汽车抬头显示器的显示部的构成示意图；
[0022]图3为实施例一的汽车抬头显示器，其透镜单元的聚光原理示意图。
具体实施方式
[0023]实施例一
[0024]如图1—3所示，低功耗抬头显示器100，可安装在汽车挡风玻璃200的下方以将其显示画面通过挡风玻璃200反射到驾驶员的眼睛300中。显示器100包括显示部10和光路延长组件20，光路延长组件20由反射镜21（包括凸面镜）构成，其用于延长显示部10到挡风玻璃200之间的光线传播路径l。
[0025]显示部10为设有背光12的TFT液晶显示屏11（或是TN、STN等类型的非TFT液晶显示
屏），其设有驱动电路或视频电路以与汽车电脑连接，可获取汽车电脑的行驶信息（如车速、发动机转速），并根据该行驶信息驱动液晶显示屏11进行显示。
[0026]背光12包括LED灯板13和透镜组合14，LED灯板13为设有白色LED灯131的电路板，电路板为LED灯131提供驱动，LED灯131构成间距P=5mm（或1mm～10mm的其他数值）的均匀矩阵，其处于同一平面上。
[0027]透镜组合14为由构成均匀矩阵的多个透镜单元141相互连接而成的单体透镜，各个透镜单元141处于同一平面上，其为焦距同为f的凸透镜。透镜单元141的间距也为P，LED灯131与透镜单元141相对应，任一LED灯131的发光部132，即其LED芯片中覆盖在量子阱上的荧光涂层处在其对应透镜单元141内侧的k倍焦距处，k为开区间（1，1.05）内的一数值。由此，发光部132发出的分散光可被其对应透镜单元141聚集到光路前方，且根据成像公式，发光部132可在光路前方成放大的实像。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低功耗抬头显示器，可安装在汽车挡风玻璃的下方以将其显示画面通过挡风玻璃反射到驾驶员的视觉中，其特征为：包括显示部和光路延长组件，当所述抬头显示器安装在汽车挡风玻璃的下方时，所述光路延长组件用于延长显示部到挡风玻璃之间的光线传播路径；所述显示部为设有背光的液晶显示屏；所述背光包括LED灯板和透镜组合，所述LED灯板设有多个LED灯，所述透镜组合包括多个为正透镜的透镜单元，所述LED灯与所述透镜单元相对应，任一LED灯的发光部处在其对应透镜单元内侧的k倍焦距处，k为开区间（1，1.1）内的一数值。2.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈梓林，
申请(专利权)人：陈梓林，
类型：新型
国别省市：