[發明專利]一種抬頭顯示裝置的背光系統

有效

• 申請號: 201810876516.0
• 申請日: 2018-08-03
• 公開（公告）號: CN108732823B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 江程
• 申請（專利權）人: 廣東燁嘉光電科技股份有限公司
• 主分類號: G02F1/13357
• 分類號: G02F1/13357
• 代理公司: 東莞市永橋知識產權代理事務所(普通合伙) 44400
• 代理人: 何新華

本發明系提供一種抬頭顯示裝置的背光系統，包括依次設置的PCB板、集光部件和LCD板，PCB板的一側設有n個光源；集光部件包括勻光透鏡和n個集光透鏡單元，勻光透鏡的出光面設有微透鏡陣列結構；集光透鏡單元包括外透鏡和內透鏡，外透鏡的外壁設有第一全反射面，外透鏡入光面設有第一凹槽，內透鏡設于第一凹槽中，內透鏡的外壁設有第二全反射面，內透鏡入光面設有第二凹槽，第二凹槽的底部設有中心折射面，光源位于第一凹槽的中心處。本發明光收集能力強，能夠有效提高能量的利用率，勻光效果好，能夠有效確保顯示亮度和色度分布均勻，在確保集光效果的同時能夠有效降低集光透鏡單元的厚度，占用空間小。

技術領域

本發明涉及背光系統，具體公開了一種抬頭顯示裝置的背光系統。

背景技術

抬頭顯示裝置又稱平視顯示器(HUD)，是運用于航空器上的飛行輔助儀器，平視是指飛行員不需要低頭就能夠看到他需要的重要資訊。抬頭顯示裝置最早出現在軍用飛機上，用于降低飛行員低頭查看儀表的頻率，避免注意力中斷以及喪失對狀態意識的掌控，現代的汽車也逐步開始安裝抬頭顯示裝置。

抬頭顯示裝置需要在光線充足的白天能夠正常使用，則其最大的圖像亮度需要達到15000尼特，甚至更高。液晶顯示屏(LCD)是抬頭顯示裝置常見的圖像顯示發生單元，但液晶顯示屏本身不發光，需要背光源模組提供背光照明，由于液晶顯示屏5％左右的透過率比較低，同時考慮到前檔玻璃的反射及其他的能量損耗，一般的背光模組需要設置亮度在幾十萬尼特以上。

高亮度的背光模組應用于車載抬頭顯示裝置時，需要同時降低占用空間和能耗，現有技術中，車載抬頭顯示裝置通常包括光源、凸透鏡陣列和液晶顯示器，通過凸透鏡陣列將光源發出的光線匯聚到液晶顯示器上，但使用凸透鏡陣列會導致大角度的光能量無法被直接準直，將會形成逃逸的雜散光，能量利用率低，且凸透鏡陣列在匯聚光源光束時會出現光學成像效果，從而導致亮度分布不均勻，甚至會由于光源表面的顏色差異而出現色度分布不均勻，凸透鏡的厚度大，并且凸透鏡與光源需要有一定的間距，光源需要設置在焦點處，導致抬頭顯示裝置占用空間大，且混光效果差，最終導致顯示效果不佳；現有技術中，部分車載抬頭顯示裝置包括光源、設置有全反射面的碗狀聚光部件和液晶顯示屏，通過全反射的方式匯聚光線，這種結構的光學利用率高，但聚光部件體積大，且混光需要較大的距離，抬頭顯示裝置的占用空間大，一旦縮小混光距離則會降低混光效果，從而降低顯示效果。

發明內容

基于此，有必要針對現有技術問題，提供一種抬頭顯示裝置的背光系統，光收集能力強，勻光效果好，且整體結構輕薄，占用空間小。

為解決現有技術問題，本發明公開一種抬頭顯示裝置的背光系統，包括依次設置的PCB板、集光部件和LCD板，PCB板靠近集光部件的一側設有n個呈陣列排布的光源，n為大于1的整數；

集光部件包括勻光透鏡和n個呈陣列排布的集光透鏡單元，勻光透鏡的出光面設有微透鏡陣列結構，集光透鏡單元位于靠近勻光透鏡的入光面一側；

集光透鏡單元包括呈碗狀的外透鏡和呈碗狀的內透鏡，外透鏡的厚度和半徑分別為D和R，內透鏡的厚度和半徑分別為d和r，Dd，Rr，外透鏡遠離軸心的外壁設有第一全反射面，外透鏡入光面中心處設有向勻光透鏡凹陷的第一凹槽，內透鏡設于第一凹槽中，內透鏡遠離軸心的外壁設有第二全反射面，內透鏡入光面中心處設有向勻光透鏡凹陷的第二凹槽，第二凹槽的底部設有中心折射面，光源位于第一凹槽的中心處。

進一步的，微透鏡陣列結構為凹透鏡的復眼透鏡陣列。

進一步的，微透鏡陣列結構中單個凹透鏡單元的曲率半徑為0.5～15mm。

進一步的，微透鏡陣列結構中相鄰兩個凹透鏡單元的間距為1～5mm。

進一步的，第一全反射面和第二全反射面均為碎面結構或光滑連續面結構。

進一步的，第一全反射面和第二全反射面的平均傾角均為30～60度。