CN108445628A - 背光结构及车载显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种背光结构及车载显示装置，背光结构包括：表面包括多个光源的基板，多个光源所在区域为发光区，发光区居中的区域为光线汇集区；围绕发光区设置的胶框与基板在构成一个空腔；多个挡墙相交设置在空腔中形成多个导光腔，每个导光腔的底面具有至少一个光源，导光腔顶部开口，导光腔包括底面和围绕底面且沿底面向顶部开口延伸的侧壁。其中，从顶部开口到底面的延伸方向为第一方向，导光腔的侧壁沿第一方向上交替设置有高反射率结构和低反射率结构，使得所述顶部开口的出射光线偏向光线汇集区，提高显示效果，改善车载HUD显示装置亮度视角规格。

Description

背光结构及车载显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种背光结构以及包括该背光结构的车载显示装置。

背景技术

抬头显示(Head Up Display，以下简称HUD)，目前逐渐在应用在车载显示装置中，现有技术中的车载HUD显示***的原理是通过一个显示面板将显示内容经过各种装置投影在汽车的挡风玻璃上，使得汽车驾驶员在驾驶中无需低头即可看到仪表参数等各项信息。

车载HUD显示标准规格中对于视角要求，需要中间显示区域的亮度相对边缘显示区域的亮度尽量高一些，这样使得挡风玻璃上驾驶者正视部分的区域显示图像更加清晰。而现有技术中的车载HUD显示装置的背光结构如图1所示，为了实现局部背光驱动(LocalDimming)，经常通过很多挡墙2将基板1上的背光光源3所在的发光区分成很多块，但是该挡墙2只能起到将背光光源3分区的作用，实际上每个分区的出射光的强度基本一致，难以达到车载HUD显示标准中对于视角的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种背光结构及车载显示装置，通过研究背光结构中光源的固有属性结合光源出射的光路变化，按照一定规律在出光的导光腔的侧壁交替设置区域设置高反射率结构和低反射率结构，使得背光结构的出射光线偏向背光结构的发光区的光线汇集光线汇集区。

本发明实施例提供一种背光结构，包括：

基板，所述基板表面包括多个光源，所述多个光源所在区域为发光区，所述发光区光线相对集中的区域为光线汇集区；

胶框，所述胶框围绕所述发光区设置，与所述基板在所述基板上方构成一个空腔；

多个挡墙，所述挡墙相交设置在所述空腔中形成多个导光腔，每个所述导光腔的底部具有至少一个所述光源，所述导光腔具有顶部开口；所述导光腔包括底面和围绕所述底面且沿所述底面向所述顶部开口延伸的侧壁；

其特征在于，从所述顶部开口到所述底面的延伸方向为第一方向，至少部分所述侧壁沿所述第一方向上交替设置有高反射率结构和低反射率结构，使得所述顶部开口的出射光线偏向所述光线汇集区。

本发明实施例还提供一种包括上述背光结构的车载显示装置。

与现有技术相比，本发明提供的背光结构及车载显示装置至少具有如下优点：

本发明结合背光结构中光源各个方向光强变化规律以及各个方向的出射光线的光路变化规律，通过建立模型计算并模拟出其中经过导光腔侧壁反射后向背光结构的发光区的光线汇集区收敛的光路在侧壁上的反射位置，同时通过计算并模拟出其中经过导光腔侧壁反射后向背光结构的发光区的外侧发散的光路在侧壁上的反射位置，优先在光强较强且最终收敛的光的光路所经过的侧壁反射位置设置高反射率结构，同时优先在光强较强且最终发散的光的光路所经过的侧壁反射位置设置低反射率结构，综合上述条件交替在上述导光腔的侧壁从顶部开口到底面的延伸方向上交替设置高反射率结构和低反射率结构。

这样的结构下，虽然背光结构整体出射光的强度有所减弱，但是向背光结构发光区的光线汇集区收敛的光绝大部分会经过高反射率结构，损失较小，而向背光发光区外发散的光的绝大部分会经过低反射率结构，损失较多，最终导致背光的出射光在发光区的光线汇集区的亮度相对较高，发光区的边缘区域的亮度相对较低，提高了显示装置的显示清晰度和安全系数，改善了车载HUD显示装置亮度视角规格。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术的一种背光结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种背光结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种背光结构的俯视图；

图4是图3中背光结构的B1B2截面图；

图5是本发明实施例提供的一种背光结构中光源的光学照度与视角关系图；

图6是图4中M区域的导光腔的放大图；

图7是图6的导光腔的一种光路分析图；

图8是图3中发光区的另一种结构图；

图9是图6的导光腔的另一种光路分析图；

图10是图6的导光腔的模型化分析图；

图11是图6的导光腔的另一种模型化分析图；

图12是图6的导光腔的一种光路比对图；

图13是本发明实施例提供的又一种背光结构的导光腔示意图；

图14是本发明实施例提供的还一种背光结构的俯视图；

图15是本发明实施例提供的背光结构的侧视图；

图16是本发明实施例提供的车载显示装置的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种背光结构，包括：基板，所述基板表面包括多个光源，所述多个光源所在区域为发光区，所述发光区光线相对集中的区域为光线汇集区；胶框，所述胶框围绕所述发光区设置，与所述基板在所述基板上方构成一个空腔；多个挡墙，所述挡墙相交设置在所述空腔中形成多个导光腔，每个所述导光腔的底部具有至少一个所述光源，所述导光腔具有顶部开口；所述导光腔包括底面和围绕所述底面且沿所述底面向所述顶部开口延伸的侧壁；从所述顶部开口到所述底面的延伸方向为第一方向，至少部分所述侧壁沿所述第一方向上交替设置有高反射率结构和低反射率结构，使得所述顶部开口的出射光线偏向所述光线汇集区。

下面结合图2、图3和图4具体说明该实施例，图2是本发明实施例提供的一种背光结构示意图，图3是本发明实施例提供的一种背光结构的俯视图，图4是图3中背光结构的B1B2截面图。

参见图2、图3和图4，本实施例提供的背光结构包括基板101，基板101上包括多个光源103，可以理解是因为背光结构中光源103还需要与印制电路板Print Circuit Bord，简称PCB)等结构连接才能通电，所以基板101上还包括印制电路等结构，其中基板101上设置有光源103的区域为发光区106，发光区106中光线相对集中的区域为光线汇集区107，光线汇集区107的形状和大小确定取决于具体设计需要，由于该背光结构的设计目的是为了将增加光线汇集区107相对于发光区106其他边缘区域的光强，所以光线汇集区107的实际设计取决于具体需要增加相对光强的区域，该区域光线相对集中，一般地，光线汇集区107应该位于的发光区106的居中位置(至少一对称轴所在区域的位置)；该背光结构还包括胶框102，胶框102在基板101的上方围绕发光区106设置，胶框102围绕而成的形状取决于发光区106需求的形状，并不限于图中所示矩形，胶框102与基板101形成了一个空腔，空腔顶部开口，其底面为基板101上的发光区106，其侧面为胶框102；空腔中还设置了多个相交的挡墙104，这些挡墙104将空腔分割成多个导光腔200。导光腔200的底部具有至少一个光源103，按照设计需要该光源可以一个也可以是多个，每个导光腔200中光源103的数量可以是相同也可以是不同，在此不做限定；从图4中可以看到导光腔200有顶部开口203，且除了基板101构成的底面外还包括围绕底面向顶部开口203延伸的侧壁201，其中侧壁201从顶部开口203到底面302的延伸方向是第一方向，导光腔200的侧壁201上在第一方向上交替地设置了高反射率结构105a和低反射率结构105b，该交替方式包括第一方向上例如“低-高-低-高……”或者“高-低-高-低……”的规律设置，在此不做次序限定，通过这种规律设置的高反射率结构105a和低反射率结构105b使得光源103从顶部开口203的出射光线偏向光线汇集区107对应的空间。

具体原理结合图5和图6说明，图5是本发明实施例提供的一种背光结构中光源的光学照度与视角关系图，图6是图4中M区域的导光腔的放大图。

如图6所示，举例说明，如光线汇集区107位于导光腔的右侧，则需要通过设置高反射率结构105a和低反射率结构105b使得光源103从顶部开口203的出射光线偏向图中右侧。光源103的出射光线中有部分光线(例如出射光线301c)无需经过侧壁201的反射即通过顶部开口203射出，本发明实施例不对该部分光线进行处理；对于需要经过侧壁201反射才射出顶部开口203的光线(例如出射光线301a)，可以理解的是只有该出射光线301a射出顶部开口203前的最后一次反射发生在图中的左边侧壁201a(相对右边侧壁201b远离光线汇集区107)才能使出射光线301a偏向光线汇集区107。

再参见图5，可以理解的是视角偏离垂直光源方向的角度越小的光学照度越大，也就是说对于光源103，出射光线301a与底面302的夹角a越大，人眼收到对应的光束的光强越大，即应优先考虑对夹角a较大光线的处理方式，因此结合图7，图7是图6的导光腔的一种光路分析图。本实施例以夹角a从90°逐渐变小的过程来分析光源103的出射光线301a的变化规律。随着夹角a从90°变小，出射光线301a第一次反射出现在左边侧壁201a靠近顶部开口203的顶点T1(例如光线301a(1))，出射光线301a偏向光线汇集区107；之后随着夹角a逐渐变小，出射光线301a在左边侧壁201a第一次的反射点位置会逐渐降低，出射的位置会逐渐靠近右边侧壁201b(例如光线301a(2))，当出射位置靠近到右边侧壁201b的顶点T2时出射光线301a会再进行一次反射再射出导光腔，此时出射光线301a会背离光线汇集区107(例如光线301a(3))；紧接着夹角a继续变小，背离光线汇集区107的出射光线301a又会逐渐靠近左边侧壁201b(例如光线301a(4))，当出射位置靠近到左边侧壁201a的顶点T1时出射光线301a会再进行一次反射再射出导光腔(例如光线301a(5))，此时出射光线301a再度偏向光线汇集区107；可以理解的是在夹角a从90°逐渐变小的过程出射光线301a的光路特征会如此往复循环。而光线301a夹角a从90°逐渐变小的过程就是光线301a在左边侧壁201a上的第一次反射点沿着第一方向从顶点T1逐渐下移到底部302的过程，第一次反射点位于左边侧壁201a上K1段的光线301a由上述分析可知其是偏向光线汇集区107的，因此需要设置高反射率结构105a维持，而第一次反射点位于左边侧壁201a上K2段的光线301a由上述分析可知其是背离光线汇集区107的，因此需要设置低反射率结构105b削弱，之后如此循环，所以便形成了导光腔的侧壁上在第一方向上交替地设置了高反射率结构105a和低反射率结构105b的设置方式。同理可以推出右边侧壁201b的设置规律也是交替设置高反射率结构105a和低反射率结构105b。

此外，本实施例中的高反射率结构105a和低反射率结构105b相比，高反射率结构105a的反射率大于低反射率机构105b的反射率，但是并非限定高反射率结构105a或者低反射率结构105b整体上个点的反射率均相等而形成断续的一块一块的结构(图中着色只为示意)；实际上从高反射率结构105a和低反射率结构105b上的各处的反射率也可以不同或者是连续变化的，只需满足高反射率结构105a整体的反射率大于低反射率结构105b。

采用上述实施例提供的背光结构，一方面通过设置高反射率结构最大限度地保存了最终向背光发光区的光线汇集区收敛的光线的强度，另一方面通过设置低反射率结构最大限度地削弱了最终背离背光发光区的光线汇集区的光线的强度，使得背光的发光区呈现光线汇集区光强相对边缘区域光强较大的发光方式，提高了显示精度和使用该背光结构的车载HUD显示***的安全系数。

更进一步地，结合图3和图6，本发明实施例提供的背光结构中，导光腔200的侧壁201依据其与光线汇集区的位置关系分出第一部分侧壁201a和第二部分侧壁201b：

其中第一部分侧壁201a和第二部分侧壁201b可以是相对的两个面(还有部分侧壁既不属于第一部分侧壁201a也不属于第二部分侧壁201b)，例如图3中相对的第一部分侧壁201a和第二部分侧壁201b；

此外由于导光腔200在基板101上正投影的形状不确定，因此也可以是由第一部分侧壁201a和第二部分侧壁201b组成全部侧壁200。例如图8中，图8是图3中发光区的另一种结构图，以轴线D1为界，侧壁分为第一部分侧壁201a和第二部分侧壁201b。

上述第一部分侧壁201a与第二部分侧壁201b相比，第二部分侧壁201b靠近所述光线汇集区107，第一部分侧壁201a背离所述光线汇集区107，实际应当按照设计中需要使得光线收敛到的光线汇集区光线汇集区107的具体结构以及导光腔200的结构来确定。

再参见图9，图9是图6的导光腔的另一种光路分析图，由之前的分析可以知道光源103处偏向左边的光线301a在夹角a较大的时候，会经过第一部分侧壁201a靠近顶部开口203的一段K1进行一次反射后就直接偏向光线汇集区107(例如光线3011a)，而且结合图5可以知道出射光线3011a由于对应夹角a大所以光强相对较强，可以理解的是第一次反射点在第一部分侧壁201a侧壁上K1段的出射光线3011a，是光源103在第一部分侧壁201a发生反射的出射光线中光强相对较高的部分，故在第一部分侧壁201a从顶部开口处203开始沿第一方向往下一段K1首先需要设置高反射率结构105a，之后再如前所述交替设置低反射率结构105b和高反射率结构105a；而对于光源103处偏向右边的光线3011b在夹角b较大的时候，会经过第二部分侧壁201b靠近顶部开口203的一段K3进行一次反射后就直接背离光线汇集区107(例如光线3011b)，而且出射光线3011b由于对应夹角b大所以光强相对较强，故在第二部分侧壁201b从顶部开口处203开始沿第一方向往下一段K3应当设置低反射率结构105b，之后再如前所述交替设置高反射率结构105a和低反射率结构105b。

采用上述实施例提供的背光结构，能够优先将光照度较大的角度范围的出射光线中光路最后会偏向光线汇集区的出射光线经过高反射率结构进行反射，使其损耗较小，而其中光路最后会背离光线汇集区的出射光线经过低反射材料结构来反射，使其损耗极大，甚至可以完全吸收。如此出射光线整体向光线汇集区收敛的特性就更优秀了。

下面结合本发明实施例提供的另一种背光结构的模型进一步对导光腔侧壁上高反射率结构和低反射率结构的匹配优化设置方式进行分析。图10是图6的导光腔的模型化分析图，图10中导光腔的具体实际组成结构与图6相同，图10实质上是针对图6中侧壁201垂直于底面302的情况下的量化分析图，为了数量上分析的方便部分结构不再赘述。结合图6和图10，光源103可以等效于位于底面几何中心处的点光源O，关于对称轴S1将点光源O的光线分为偏向左侧的第一部分光线401a和偏向右侧的第二部分光线401b，两部分光线在偏离对称轴S1角度相同的时候光强相等。设底面302长度为L，导光腔200高度为H。

对于第一部分光线401a，光线401a与底面302的夹角a的实际大小范围可以是0°≤a≤90°，而如之前所述，对于a较大的部分光线4011a无须经过第一部分侧壁201a反射就会射出导光腔200，此部分光线对应夹角a的大小范围是(此范围内最小的角a是第一部分光线4012a恰好第一次接触顶部开口203处的第一部分侧壁201)。因此只需要考虑变化时的光路变化情况，设第一部分光线401a在第一部分侧壁201a的第一次反射点P1高度为h₁，则只需考虑0≤h₁≤H变化中光路的变化问题。

再参见图10，第一部分光线401a在第一部分侧壁201a的第一次反射点P1到紧接着的下一次在第二部分侧壁201b的反射点P2的高度差为h₂，由光的反射原理可以知道h₂＝2*h₁，而第一部分光线401a中最终经过侧壁反射偏向光线汇集区107的部分必须满足最后一次反射发生在第一部分侧壁201a上，而由于入射光与反射光关于法线对称可以知道第一部分侧壁201a上相邻的两个反射点之间的高度差为2倍的h₂，所以第一部分光线401a在第一部分侧壁201a的第一次反射点P1到顶部开口的高度差S需要满足高度差S除以h₂的整数部分为偶数：

2(n-1)*h₂≤S＜(2n-1)h₂(即S除以h2取整为偶数)；

其中n为大于等于1的正整数，又已知S＝H-h₁，推出

上述h₁为光线401a在第一部分侧壁201a上第一次发生反射的点P1的高度，而出射光线401a还可能会在左边侧壁上发生多次反射，由于反射光线与入射光线关于法线是对称的，所以P1点上各个反射点之间的高度差应当均为2倍的h₂即4倍的h₁，由此可知此时光线401a在第一部分侧壁201a上的对应所有反射点的高度h_左为以h₁为首项，4倍的h₁为公差的等差数列的各个数值，但是不能超出侧壁高度H，故：h_左＝4(N-1)h₁+h₁，其中N应该是从1开始逐渐增大的正整数以得到第一部分光线401a在第一部分侧壁201a上的各个反射点的高度，即对于符合条件h₁的第一部分光线401a需要在第一侧壁201a的h₁、5*h₁、9*h₁……直至不超过H的位置均设置高反射率结构。

而这些光线对应的在第二部分侧壁201b上也有相应反射点，同理可以知，光线401a在第二部分侧壁201b上的对应所有反射点的高度h_右为以P2点高度3*h₁为首项，4倍的h₁为公差的等差数列的各个数值，但是不能超出侧壁高度H，故其高度为h_右＝(4N-1)h₁，即对于符合条件h₁的第一部分光线401a，还需要在第二侧壁201b的3*h₁、7*h₁、11*h₁……直至不超过H的位置也均设置高反射率结构。

如图11所示，图11是图6的导光腔的另一种模型化分析图，第一部分光线401a中最终经过侧壁反射背离光线汇集区107的部分则必须满足最后一次反射发生在第二部分侧壁201b上，而由于入射光与反射光关于法线对称可以知道第二部分侧壁201b上相邻的两个反射点之间的高度差为2倍的h₂，所以P2点到顶部开口的高度差应该是偶数倍的h₂，而P2点到P1点之间的高度差为h₂，所以第一部分光线401a在第一部分侧壁201a的第一次反射点P1到顶部开口的高度差S需要满足偶数倍的h₂再加上1个h₂，即S满足：

(2n-1)*h₂≤S＜2n*h₂(即S除以h2取整为奇数)；

其中n为大于等于1的正整数，又已知S＝H-h₁，推出

同理可以知道，此时在第一部分侧壁201a上的对应所有反射点的高度为h_左＝4(N-1)h₁+h₁，其中N应该是从1开始逐渐增大的正整数以得到第一部分光线401a在第一部分侧壁201a上的各个反射点的高度，即对于符合条件h₁的第一部分光线401a需要在第一侧壁201a的h₁、5*h₁、9*h₁……直至不超过H的位置均设置低反射率结构；而对应的在第二部分侧壁201b上也有相应反射点，同理其高度为h_右＝(4N-1)h₁，即对于符合上述条件h₁的第一部分光线401a，还需要在第二侧壁201b的3*h₁、7*h₁、11*h₁……直至不超过H的位置也均设置低反射率结构。

又由于图5可以知道光源103的第一部分光线401a满足对应的第一部分光线401a在第一部分侧壁201a的第一次反射点P1高度h1越大(则夹角a越大)的光线光照度越大，对应具有更高的优先级来设置高反射率结构或者低反射率结构，例如图12，图12为图6的导光腔的一种光路比对图，光线4011a与光线4012a相比，光线4011a在第一部分侧壁201a上的第一次反射点P11的高度为h₁₁，光线4012a在第一部分侧壁201a上的第一次反射点P12的高度为h₁₂，且h₁₁>h₁₂(即光线4011a与底面的夹角a要大于光线4012a)，即光线4011a的照度大于光线4012a，而它们在P11点处均发生反射，对于光线4011a最终偏向光线汇集区107应该在P11点设置高反射率结构，而对于光线4012a最终背离光线汇集区107应该在P11点设置低反射率结构，发生如此矛盾时就应该按照光照强度优先级来优先光线4011a的需求设置高反射率结构。根据上述特点并结合之前推导的公式可以得到下表1，表1为第一部分光线对应侧壁结构表(表中“(A，B)”表示侧壁上从离底面高度A到高度B的一段，“收敛”表示光线会偏向光线汇集区107，“发散”表示光线背离光线汇集区，“高”表示设置高反射率结构，“低”表示设置低反射率结构)：

对于第二部分光线401b，相当于与第一部分光线401a相比相当于第一部分侧壁和第二部分侧壁的要满足的条件对置，同理通过上述分析可以得到下列表2，表2为第二部分光线对应侧壁结构表：

现在结合表1和表2分析，无论是表1还是表2中从上到下是对应的h₁的一个高度递减的排布，相应设置高反射率结构和低反射率结构的起始位置也呈现一个高度递减的排布，结合之前的推理可知若出现冲突则优先按照排序在上的需求设置相应高反射率结构和低反射率结构。

对于第一部分侧壁201a，由于n的取值可以是不同，例如与有交叠的时候，即为表2与表1出现冲突的时候，此时对应的n肯定是小于对应的n的，而n越小在表1和表2中行数越靠前，优先级就越高，故对于第一部分侧壁201a，只需考虑表1的结论，例如对于表2，当n＝2的时候，对应的是段需要设置低反射率结构，但是段与表1中当n＝1的时候对应的段有交叠且段需要设置高反射率材料，而由于段对应的n值小，优先级高，因此发生冲突时应该优先考虑表1中的结论；其次，同理在表1中例如与有交叠的时候，此时对应的n肯定是小于对应的n的，而n越小在表1中行数越靠前，优先级就越高，即发生冲突时只需考虑第一次反射点高度h1所在区间结构，例如对于表1，当n＝2的时候对应的是段需要设置低反射率结构，但是段与表1中当n＝1的时候对应的段有交叠且段需要设置高反射率材料，而由于段对应的n值小，优先级高，因此发生此类冲突时应该优先考虑表1中第一次反射点高度h₁对应的结论；综上所述，可以得到对于第一部分侧壁201a，应在高度至段的位置设置高反射率结构，高度至段的位置设置低反射率结构，其中H为所述侧壁的高度，n为大于等于1的正整数。

同理对于第二部分侧壁201b，只需考虑表2的结论，即高度至段的位置设置低反射率结构，高度至段的位置设置高反射率结构，其中H为所述侧壁的高度，n为大于等于1的正整数。

上述侧壁结构的结论是基于侧壁201垂直于底面302的情况得出的，实际设计上除了发光区边缘的侧壁其他部分侧壁也一般近似垂直于底面，得到的设计结构大致也符合上述情况，设各段高反射率结构105a在第一部分侧壁201a沿第一方向上宽度为d₁，低反射率结构105b在第一部分侧壁201a沿第一方向上的宽度为d₂；各段低反射率结构105b在第二部分侧壁201b沿第一方向上的宽度为d₃，高反射率结构105a在第二部分侧壁201b沿第一方向上的高反射率结构宽度为d₄，则：

其中n为正整数，H为侧壁的高度，结合之前的侧壁结构的结论推导可以理解的是，n从1开始逐渐增大的过程即高反射率结构105a或低反射率结构105b沿着侧壁201从顶部开口203处逐渐到底面302分布的各段，且n越大，d₁、d₂、d₃、d₄越小，即第一部分侧壁201a的高反射率结构105a在第一方向上的宽度逐渐减小，第一部分侧壁201a的低反射率结构105b在第一方向上的宽度逐渐变小；第二部分侧壁201b的高反射率结构105a在第一方向上的宽度逐渐减小，第二部分侧壁201b的低反射率结构105b在第一方向上的宽度逐渐变小。

同样，本实施例中的高反射率结构105a和低反射率结构105b相比，高反射率结构105a的反射率大于低反射率机构105b的反射率，但是也并非限定高反射率结构105a或者低反射率结构105b整体上个点的反射率均相等而形成断续的一块一块的结构(图中着色只为示意)；实际上从高反射率结构105a和低反射率结构105b上的各处的反射率也可以不同或者是连续变化的，只需满足高反射率结构105a整体的反射率大于低反射率结构105b。

在设置高反射率结构和低反射率结构的时候，由于不同的出射光线的光路在侧壁难免有重合的点，可以存在经过侧壁上的同一点同时既有偏向光线汇集区的光线也有背离光线汇集区的光线。而采用上述方式提供的背光结构，通过类似的建模分析，结合光源光线的特性，在发生上述冲突时，按照光强大小区分优先级，解决了此类矛盾，因而提升光线汇集区相对于边缘区域光强的效果更好。

又进一步地，参见图13，图13为本发明实施例提供的又一种背光结构的导光腔示意图，侧壁201的高度依旧为H，对于第一部分侧壁201a，在高度至H段的位置设置高反射率结构1051a，在高度至段的位置设置低反射率结构1052b，所述第一部分侧壁高度至段的位置设置高反射率结构1053a；对于第二部分侧壁201b，在高度至H段的位置设置低反射率结构1054b，在高度至段的位置设置高反射率结构1055a，所述第一部分侧壁高度至段的位置设置高反射率结构1056b。

上述结构设计的基础是之前推出的侧壁结构的结论，即在第一侧壁201a上设置n取值为1和2时对应的高反射率结构1051a和1053a，设置n取值为1时对应的低反射率结构1052b；在第二侧壁201b上设置n取值为1和2时对应的低反射率结构1054b和1056b，设置n取值为1时对应的高反射率结构。以一种车载HUD显示***的背光结构为例，其侧壁高度H与底面302的长度L的比值一般在3左右，即H＝3L，则图9中底面302的等效点光源103发出的第一次反射发生在侧壁200上高度的点的光线与地面的夹角而光源103发出的光线随着夹角a变小是逐渐变小的，结合图5可知即便只是调整夹角a在40°到90°之间的光线也相当于调整了光源103总照度的将近70％以上，另一方面，夹角a较小的光线在侧壁上多次反射中必定经过具有高优先级已经设置低反射率结构1054b段，所以即便再继续设置低反射率结构或者高反射率结构造成的影响也不大。

所以采用本实施例提供的背光结构，用较少的高反射率结构和低反射率结构就调整了大部分光源发出的光线以达到增大背光结构发光区的光线汇集区相对于边缘区域的光强，简化了工艺的同时也节约了成本。

本发明实施例还提供一种背光结构，参见图14，图14为本发明实施例提供的还一种背光结构的俯视图。前述挡墙104分为第一挡墙104a和第二挡墙104b，其中第一挡墙104a沿第二方向延伸并在第三方向重复排列，第二挡墙104b沿第三方向延伸并在第二方向重复排列。其中光线汇集区107为发光区106上穿过其几何中心A点且沿着第二方向延伸的轴线107，导光腔200的第一部分侧壁201a是位于第一挡墙104a上与导光腔200相邻且远离轴线107的侧壁，第二部分侧壁201b是位于第一挡墙104a上与导光腔200相邻且靠近轴线107的侧壁。上述第二方向与第三方向相交。

由于一般情况下，车载HUD显示***在挡风玻璃上的成像是显示模组成像的投影，而对于挡风玻璃上的图像一般要求在驾驶员视角的上下方向上尽量汇聚于中间，而在视角的左右方向上可以不做太多要求，这样就能实现平视的清晰显示了。对于背光结构的要求也只要求在一个方向上收敛到该方向上的中心，因此对于上述实施例中也只需要在需要光线收敛的第三方向上相对的两个侧壁上设置高反射率结构和低反射率结构即可。这也是针对一般常见车载产品中的一种优化背光结构。

此外，本发明实施例提供的背光结构中高反射率结构105b的反射率越高，则如前所述，从背光结构的顶部开口203的出射光线中保偏向光线汇集区107的光线的损失就越小，则偏向光线汇集区107的光线的强度就越大(不过还是小于未设置上述结构时的光强)，顶部开口200的出射光强度也越大。因此可以根据实际产品需求调整所采用高反射率结构的所采用材料的反射率的大小以控制顶部开口的出射光强度，这也提供了一种控制背光出射光强的方式。而且，随着高反射率结构105b反射率的提高，偏向光线汇集区107的光线相对于背离光线汇集区的光线的强度也越大，能进一步提高提高显示效果，改善车载HUD显示装置亮度视角规格。

更进一步地，本发明实施例提供的背光结构中光源103是由发光二极管(LED)制成的。LED光源工作电压很低(有的仅1V左右)，工作也电流很小(有的10^-1mA数量级即可发光)，抗冲击和抗震性能好，可靠性高，寿命长，通过调制通过的电流强弱可以方便地调制发光的强弱。使用LED作为光源103，可以提高背光结构的稳定性和可靠性。

在上述实施例提供的背光结构中，高反射率结构105a可以由银反材料做成，金属银具有较大的消光系数，则当光束由空气入射到金属表面时，进入金属内的光振幅迅速衰减，使得进入金属内部的光能相应减少，而反射光能增加；因此消光系数越大，光振幅衰减越迅速，进入金属内部的光能越少，反射率越高。此外对于可见光区，较佳的金属材质就是金属银或铝。而低反射率结构则最好是完全吸收通过低反射率结构的光束，因而较好的是采用可以吸收各个波长的光束的黑色材料制成。

又进一步地，本发明实施例提供的背光结构导光腔200内的光源103的亮度可以单独控制，例如图3中，导光腔200将所有光源103分为多个分区，可以通过基板101上的电路结构以及显示模组中驱动芯片的控制来使得每个分区中的光源103的亮度能够控制，这样一方面能够实现局部背光驱动(Local Dimming)，显示效果更佳，适用情景和场合更加丰富。

本发明实施例提供的背光结构中的高反射率结构和低反射率机构常用的形成工艺可以是采用喷涂工艺在侧壁201上形成的高反射率膜层结构和低反射率膜层结构，这样的结构不容易脱落、稳定性较好且工艺程序上也相对简单；此外也可以是先预先按照模型仿真出相应参数并制作出高精度的平整贴片，之后将该高精度贴片贴附于侧壁201上，这样的结构下高反射率结构和低反射率结构的精度把控更高、更容易把控高反射率结构和低反射率结构的具体细节设计。

除此之外，参见图15，图15为本发明实施例提供的背光结构的侧视图，本发明实施例提供的背光结构还包括散热层501和背光基座502，其中散热层501在基板101下方可以是散热铝件，该散热铝件还可以是图示的栅状以进一步提高散热效率；背光基座502位于散热层501下方用于支撑背光结构，其中基座下方还有风扇503，与风扇503对应的下方还具有散热出风口。

由于汽车行驶环境中经常是在阳光照射之下，用于车载HUD显示***需要较高的背光亮度，因而会产生极大的热量，采用上述散热层和风扇结合的结构能够极大地提升散热能力，提高背光结构的稳定性。

本发明实施例还提供一种包括上述背光结构车载显示装置，该车载显示装置可以用于车载HUD显示***中，参见图16，图16为本发明实施例提供的车载显示装置的示意图，该车载显示装置600包括本发明实施例提供的背光结构601，除此之外还可以包括液晶显示面板602、反射投影装置603和挡风玻璃604，其中反射投影装置603可以包括一个平面反射镜603a和一个凹面反射镜603b。背光结构601发光经过显示面板602成像之后经过反射投影装置603的反射将显示面板602的图像传递至挡风玻璃604上，其中可以是经过如图的反射投影装置603的两面反射镜的两次反射，这样就不会出现由于奇数次反射的镜像图形颠倒的情况，更进一步地最后一次反射使用凹面反射镜603b也能似的光线更加汇聚提高显示光线汇集区的相对亮度。

上述车载显示装置由于采用了本发明实施例提供的背光结构，提高了投影在挡风玻璃光线汇集区的相对于四周区域的亮度，使得驾驶者眼睛平视的区域(光线汇集区)的相对亮度较高，更容易看清显示内容，也改善车载HUD显示装置亮度视角规格。

以上对本发明实施例所提供的背光结构和车载显示装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (15)

1.一种背光结构，包括：

基板，所述基板表面包括多个光源，所述多个光源所在区域为发光区，所述发光区光线相对集中的区域为光线汇集区；

胶框，所述胶框围绕所述发光区设置，与所述基板在所述基板上方构成一个空腔；

多个挡墙，所述挡墙相交设置在所述空腔中形成多个导光腔，每个所述导光腔的底部具有至少一个所述光源，所述导光腔具有顶部开口；所述导光腔包括底面和围绕所述底面且沿所述底面向所述顶部开口延伸的侧壁；

其特征在于，从所述顶部开口到所述底面的延伸方向为第一方向，至少部分所述侧壁沿所述第一方向上交替设置有高反射率结构和低反射率结构，使得所述顶部开口的出射光线偏向所述光线汇集区。

2.如权利要求1所述的背光结构，其特征在于，所述侧壁分为第一部分侧壁和第二部分侧壁，所述第二部分侧壁靠近所述光线汇集区，所述第一部分侧壁背离所述光线汇集区，所述第一部分侧壁从所述顶部开口处开始包括一段所述高反射率结构，之后在所述第一方向上依次交替设置所述低反射率结构和所述高反射率结构；所述第二部侧壁从所述顶部开口处开始包括一段所述低反射率结构，之后在所述第一方向上依次交替设置所述高反射率结构和所述低反射率结构；所述高反射率结构的反射率高于所述低反射率结构。

3.如权利要求2所述的背光结构，其特征在于

所述第一部分侧壁的所述高反射率结构在所述第一方向上的宽度逐渐减小，所述第一部分侧壁的所述低反射率结构在所述第一方向上的宽度逐渐变小；

所述第二部分侧壁的所述高反射率结构在所述第一方向上的宽度逐渐减小，所述第二部分侧壁的所述低反射率结构在所述第一方向上的宽度逐渐变小。

4.如权利要求2所述的背光结构，其特征在于，所述侧壁垂直于所述基板设置，

所述第一部分侧壁高度至段的位置设置高反射率结构，所述第一部分侧壁高度至段的位置设置低反射率结构；

所述第二部分侧壁高度至段的位置设置低反射率结构，所述第一部分侧壁高度至段的位置设置低高射率结构；

其中H为所述侧壁的高度，n为大于等于1的正整数。

5.如权利要求4所述的背光结构，其特征在于，

所述第一部分侧壁高度至H段的位置设置所述高反射率结构，所述第一部分侧壁高度至段的位置设置所述低反射率结构，所述第一部分侧壁高度至段的位置设置所述高反射率结构；

所述第二部分侧壁高度至H段的位置设置所述低反射率结构，所述第二部分侧壁高度至段的位置设置所述高反射率结构，所述第二部分侧壁高度至段的位置设置所述低反射率结构。

6.如权利要求2所示的背光结构，其特征在于，所述挡墙包括沿第二方向延伸并在第三方向重复排列的第一挡墙和沿第三方向延伸并在第二方向重复排列的第二挡墙，所述第一方向和所述第二方向相交；所述光线汇集区为所述发光区上穿过所述发光区的几何中心并沿着所述第二方向延伸的一轴线，所述第一部分侧壁和所示第二部分侧壁位于与所述导光腔相邻的第一挡墙上。

7.如权利要求2所述的背光结构，其特征在于，所述高反射率结构的反射率与所述光线汇集区的出射光的强度正相关，通过调整所述高反射率结构的反射率大小能控制所述光线汇集区的出射光的强度。

8.如权利要求1所述的背光结构，其特征在于，每个所述导光腔内的所述光源的亮度可以单独控制。

9.如权利要求1所述的背光结构，其特征在于，所述光源由发光二极管制成。

10.如权利要求1所述的背光结构，其特征在于，所述高反射结构和所述低反射结构是采用喷涂工艺设置在所述侧壁上的膜层结构。

11.如权利要求1所述的背光结构，其特征在于，所述高反射率结构和所述低反射率结构是贴附在所述侧壁上的高精度平整贴片。

12.如权利要求1所述的背光结构，其特征在于，所述高反率射结构由银反材料制成，所述低反射率结构由黑色材料制成。

13.如权利要求1所述的背光结构，其特征在于，所述背光结构还包括：

散热层，所述散热层位于所述基板下方；

背光基座，所述背光基座位于所述散热层的下方，且所述背光基座下方还具有风扇和散热出风口。

14.一种车载显示装置，其特征在于包括权利要求1至12任意一项所述背光结构。

15.如权利要求14所述的车载显示装置，其特征在于所述车载显示装置还包括液晶显示面板、反射投影装置和挡风玻璃。