CN212873077U - 一种背光装置及抬头显示器 - Google Patents

Abstract

一种背光装置及抬头显示器，涉及抬头显示器技术领域，包括光源、光棒、设置有菲涅尔透镜的第一壳体以及设置有显示屏的第二壳体，光源、光棒、第一壳体和第二壳体依次固定连接，光源、光棒、菲涅尔透镜和显示屏沿光路依次设置，光棒内设置有反射层，以使光源能够将光线通过反射层反射至菲涅尔透镜，并通过菲涅尔透镜投射至显示屏。该背光装置及抬头显示器具有结构简单的优点，能够有效提高车载HUD的生产效率，同时，还能够避免车载HUD的壳体内可能出现漏光、窜光现象，还能够解决由于光源能量损耗造成投影质量下降的问题，有效提高车载HUD的使用性能。

Description

一种背光装置及抬头显示器

技术领域

本实用新型涉及抬头显示器技术领域，具体而言，涉及一种背光装置及抬头显示器。

背景技术

抬头显示器(Head up Display，简称HUD)，又称平视显示器，普遍使用于航空领域，起源于飞行员的头盔显示器及飞行驾驶舱的抬头显示器。飞行员无需低头就能够看到他需要的重要资讯，保持视线始终平视，解决了飞行员需要低头查看信息的困扰，以及眼睛焦距不断调整的不适感。现在越来越多地进入汽车领域，用于显示速度、导航、转向、油耗等重要的行车信息，可以使汽车驾驶员专注于驾驶，不用低头看仪表盘，很好地保障了安全驾驶，提升了驾驶体验。

目前，现有技术中的车载HUD的背光装置结构较为复杂，生产加工较为困难，导致车载HUD的生产效率较低，同时，车载HUD的壳体内可能出现漏光、窜光现象，还可能产生由于光源能量损耗造成投影质量下降的问题，导致车载HUD的使用性能较差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种背光装置及抬头显示器，具有结构简单的优点，能够有效提高车载HUD的生产效率，同时，还能够避免车载HUD的壳体内可能出现漏光、窜光现象，还能够解决由于光源能量损耗造成投影质量下降的问题，有效提高车载HUD的使用性能。

本实用新型的实施例是这样实现的：

本实用新型实施例的一方面，提供一种背光装置，包括光源、光棒、设置有菲涅尔透镜的第一壳体以及设置有显示屏的第二壳体，所述光源、所述光棒、所述第一壳体和所述第二壳体依次固定连接，所述光源、所述光棒、所述菲涅尔透镜和所述显示屏沿光路依次设置，所述光棒内设置有反射层，以使所述光源能够将光线通过所述反射层反射至所述菲涅尔透镜，并通过所述菲涅尔透镜投射至所述显示屏。该背光装置具有结构简单的优点，能够有效提高车载HUD的生产效率，同时，还能够避免车载HUD的壳体内可能出现漏光、窜光现象，还能够解决由于光源能量损耗造成投影质量下降的问题，有效提高车载HUD的使用性能。

可选地，在本实用新型较佳的实施例中，所述光棒包括多个梯形侧板，多个所述梯形侧板的侧边依次连接围合形成呈棱台结构的所述光棒，所述棱台结构的外径自靠近所述光源的一端向靠近所述第一壳体的一端逐渐扩大，所述反射层设置于所述梯形侧板的板面上。

可选地，在本实用新型较佳的实施例中，所述棱台结构靠近所述光源的一端向外延伸有第一连接部，所述光源通过所述第一连接部与所述光棒固定连接；

所述棱台结构靠近所述第一壳体的一端向外延伸有第二连接部，所述第一壳体通过所述第二连接部与所述光棒固定连接。

可选地，在本实用新型较佳的实施例中，所述第一连接部上设置有第一定位部，所述光源上设置有第二定位部，所述第一定位部与所述第二定位部配合固定；

所述第二连接部上设置有第三定位部，所述第一壳体上设置有第四定位部，所述第三定位部与所述第四定位部配合固定。

可选地，在本实用新型较佳的实施例中，所述第一壳体上设置有第五定位部，所述第二壳体上设置有第六定位部，所述第五定位部与所述第六定位部配合固定。

可选地，在本实用新型较佳的实施例中，所述显示屏为TFT-LCD显示屏。

可选地，在本实用新型较佳的实施例中，还包括扩散膜，所述扩散膜设置于所述第二壳体内，且位于所述菲涅尔透镜与所述显示屏之间。

可选地，在本实用新型较佳的实施例中，还包括散热器，所述散热器设置于所述光源远离所述光棒的一侧，用于对所述光源散热。

可选地，在本实用新型较佳的实施例中，还包括导热膜，所述导热膜夹设于所述光源与所述散热器之间。

本实用新型实施例的另一方面，提供一种抬头显示器，包括上述的背光装置。该背光装置具有结构简单的优点，能够有效提高车载HUD的生产效率，同时，还能够避免车载HUD的壳体内可能出现漏光、窜光现象，还能够解决由于光源能量损耗造成投影质量下降的问题，有效提高车载HUD的使用性能。

本实用新型实施例的有益效果包括：

该背光装置包括光源、光棒、设置有菲涅尔透镜的第一壳体以及设置有显示屏的第二壳体，光源、光棒、第一壳体和第二壳体依次固定连接，光源、光棒、菲涅尔透镜和显示屏沿光路依次设置，光棒内设置有反射层，以使光源能够将光线通过反射层反射至菲涅尔透镜，并通过所述菲涅尔透镜投射至显示屏。相较于现有技术中通过增设单独的导光壳以使光源能够将光线投射至显示屏的方式，本实施例提供的背光装置省去了导光壳这一零件，使得背光装置的结构更加简单紧凑，能够有效提高车载HUD的生产效率，同时，还能够避免现有技术中没有增设单独的导光壳而导致的车载HUD的壳体内可能出现漏光、窜光现象，还能够解决由于光源能量损耗造成投影质量下降的问题，有效提高车载HUD的使用性能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的背光装置的结构示意图之一；

图2为本实用新型实施例提供的背光装置的结构示意图之二；

图3为本实用新型实施例提供的背光装置的结构示意图之三。

图标：100-背光装置；10-光源；20-光棒；21-反射层；22-第一连接部；23-第二连接部；30-第一壳体；31-菲涅尔透镜；40-第二壳体；41-显示屏；50-扩散膜；60-散热器；70-导热膜。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例

本实施例提供一种抬头显示器(图中未示出)，包括壳体，以及设置在壳体内的背光装置100、成像装置(图中未示出)、一级反射镜(图中未示出)和二级反射镜(图中未示出)，以将汽车的速度、导航、转向、油耗等重要的行车信息通过抬头显示器投射至挡风玻璃，从而保障了安全驾驶，提高了驾驶体验。

需要说明的是，上述的壳体、成像装置、一级反射镜和二级反射镜的具体结构，本领域技术人员应当能够根据现有技术中的抬头显示器进行合理的选择和设计，这里对壳体、成像装置、一级反射镜和二级反射镜的具体结构不作过多的解释说明。

本申请主要针对现有技术中的车载HUD的背光装置100结构较为复杂，生产加工较为困难，导致车载HUD的生产效率较低的问题，以及车载HUD的壳体内可能出现漏光、窜光现象，导致车载HUD的使用性能较差的问题进行改进，以使抬头显示器具有结构简单的优点，能够有效提高车载HUD的生产效率，同时，还能够避免车载HUD的壳体内可能出现漏光、窜光现象，还能够解决由于光源能量损耗造成投影质量下降的问题，有效提高车载HUD的使用性能。

具体地，请结合参照图1至图3，背光装置100包括光源10、光棒20、设置有菲涅尔透镜31的第一壳体30以及设置有显示屏41的第二壳体40，光源10、光棒20、第一壳体30和第二壳体40依次固定连接，光源10、光棒20、菲涅尔透镜31和显示屏41沿光路依次设置，光棒20内设置有反射层21，以使光源10能够将光线通过反射层21反射至菲涅尔透镜31，并通过菲涅尔透镜31投射至显示屏41。该背光装置100具有结构简单的优点，能够有效提高车载HUD的生产效率。

需要说明的是，第一，背光装置100将菲涅尔透镜31固定安装于第一壳体30内，将显示屏41固定安装于第二壳体40内，再将光源10、光棒20、第一壳体30和第二壳体40依次固定连接，且光源10、光棒20、菲涅尔透镜31和显示屏41沿光路依次设置，光棒20内设置有反射层21，以使光源10能够将光线通过反射层21反射至菲涅尔透镜31，并通过菲涅尔透镜31投射至显示屏41。相较于现有技术中通过增设单独的导光壳以使光源10能够将光线投射至显示屏41的方式，本实施例提供的背光装置100省去了导光壳这一零件，使得背光装置100的结构更加简单紧凑，能够有效提高车载HUD的生产效率，同时，还能够避免现有技术中没有增设单独的导光壳而导致的车载HUD的壳体内可能出现漏光、窜光现象，还能够解决由于光源能量损耗造成投影质量下降的问题，有效提高车载HUD的使用性能。

第二，光棒20内设置有反射层21，以使光源10发出的入射光线进入光棒20内后，能够经过反射层21的反射后出射至菲涅尔透镜31，提高了出射光线的光照强度和均匀性，从而在避免结构复杂、成本高昂的车载HUD的前提下，为显示屏41提供具有光照强度和均匀性更加良好的背光装置100。

第三，在本实施例中，光源10选用铝基灯板。一般单面的铝基灯板，由三层结构组成，分别是电路层(铜箔)、绝缘层和金属基层。功率器件贴装在电路层，功率器件运行时产生的热量通过绝缘层快速传导到金属基层，然后由金属基层将热量传递出去，从而实现对功率器件的散热。其中，铝基灯板的金属基层包含铝基板、铜基板和铁基板，由于铝基板具有良好的导热性、电气绝缘性能和机械加工性能，因此，选用铝基灯板的光源10具有良好的散热功能，以提高车载HUD的使用性能。

第四，在本实施例中，显示屏41为TFT-LCD显示屏。TFT(Thin Film Transistor)即薄膜晶体管，TFT-LCD显示屏即薄膜晶体管型液晶显示屏，是指液晶显示器上的每一液晶像素点都是由集成在其后的薄膜晶体管来驱动，从而可以做到高速度、高亮度、高对比度显示屏幕信息，以进一步提高车载HUD的使用性能，有效提高图像质量。

如上所述，背光装置100包括光源10、光棒20、设置有菲涅尔透镜31的第一壳体30以及设置有显示屏41的第二壳体40，光源10、光棒20、第一壳体30和第二壳体40依次固定连接，光源10、光棒20、菲涅尔透镜31和显示屏41沿光路依次设置，光棒20内设置有反射层21，以使光源10能够将光线通过反射层21反射至菲涅尔透镜31，并通过菲涅尔透镜31投射至显示屏41。相较于现有技术中通过增设单独的导光壳以使光源10能够将光线投射至显示屏41的方式，本实施例提供的背光装置100省去了导光壳这一零件，使得背光装置100的结构更加简单紧凑，能够有效提高车载HUD的生产效率，同时，还能够避免现有技术中没有增设单独的导光壳而导致的车载HUD的壳体内可能出现漏光、窜光现象，还能够解决由于光源能量损耗造成投影质量下降的问题，有效提高车载HUD的使用性能。

现有技术的车载HUD中，光棒20的光路的出口端和入口端，匀光效果较好的比例为1:1，但是，此种结构的光棒20对于光路只有匀光作用，而不能优化配光角度。而HUD属于小视场要求的光学***，图像的可视角度只能在很小的角度范围内，因此，需要配光角比较小，上述1:1比例的光棒20由于光出射角度大，光利用率低下，无法优化HUD的光源10的配光角度，导致HUD需要提高光源10的驱动功率，造成HUD功耗较大以及提高散热效率等技术问题。

为了解决上述问题，在本实施例中，光棒20包括多个梯形侧板，多个梯形侧板的侧边依次连接围合形成呈棱台结构的光棒20，棱台结构的外径自靠近光源10的一端向靠近第一壳体30的一端逐渐扩大，反射层21设置于梯形侧板的板面上。

需要说明的是，第一，光棒20的靠近光源10的一端为光棒20的光路的入口端，光棒20靠近第一壳体30的一端为光棒20的光路的出口端，光棒20包括多个梯形侧板，多个梯形侧板的侧边依次连接围合形成呈棱台结构的光棒20，棱台结构的外径自靠近光源10的一端(即光棒20的光路的入口端)向靠近第一壳体30的一端(即光棒20的光路的出口端)逐渐扩大，反射层21设置于梯形侧板的板面上，以使光源10发出的入射光线进入光棒20内后，能够经过反射层21的多次反射后出射至菲涅尔透镜31，不仅提高了出射光线的光照强度和均匀性，还优化了配光角度，从而在避免结构复杂、成本高昂的车载HUD的前提下，为显示屏41提供具有光照强度、均匀性和配光角度更加良好的背光装置100。

第二，梯形侧板的数量可以根据显示屏41的形状进行定制，根据光学的几何原理可知，无论光棒20的棱台结构的边数是多少，都能够起到优化光源10的配广角、照度曲线的作用。具体地，在本实施例中，梯形侧板的数量为四个，四个梯形侧板的侧边依次连接围合形成的棱台结构为四棱台结构，此时，光棒20的两个端面呈矩形结构，以适用于抬头显示器的显示屏41。

在本实施例中，棱台结构靠近光源10的一端向外延伸有第一连接部22，光源10通过第一连接部22与光棒20固定连接，其中，第一连接部22的连接端面可以大于光棒20的光路的入射端面，以通过第一连接部22增大光源10与光棒20的连接面，从而使得光源10与光棒20的固定连接更加牢固。

同理地，棱台结构靠近第一壳体30的一端向外延伸有第二连接部23，第一壳体30通过第二连接部23与光棒20固定连接，其中，第二连接部23的连接端面可以大于光棒20的光路的出射端面，以通过第二连接部23增大第一壳体30与光棒20的连接面，从而使得第一壳体30与光棒20的固定连接更加牢固。

值得注意的是，上述的第一连接部22、光棒20和第二连接部23可以是一体成型制得的，也可以是分别制得后固定连接在一起的。另外，图1至图3中示出的第一连接部22和第二连接部23的形状仅起到示意作用，不应用来限定第一连接部22和第二连接部23的形状，本领域技术人员应当能够根据上述文字描述或实际情况对第一连接部22和第二连接部23的形状进行合理设计和选择。

在本实施例中，第一连接部22上设置有第一定位部，光源10上设置有第二定位部，第一定位部与第二定位部配合固定；第二连接部23上设置有第三定位部，第一壳体30上设置有第四定位部，第三定位部与第四定位部配合固定；第一壳体30上设置有第五定位部，第二壳体40上设置有第六定位部，第五定位部与第六定位部配合固定。

需要说明的是，在本实施例中，上述相互配合的两个定位部，一个为凸起，一个为凹槽(或者通孔)，凸起的形状与凹槽(或者通孔)的形状相适配，以使当凸起与凹槽(或者通孔)对准时，能够引导需要固定连接的两个零部件实现装配，从而能够降低背光装置100和抬头显示器的装配难度，进而能够降低车载HUD的生产加工难度，有效提高车载HUD的生产效率。

值得注意的是，第一定位部的数量可以为多个，第一定位部的形状可以是方形、圆形、三角形等多种形状，同理地，第二定位部、第三定位部、第四定位部、第五定位部和第六定位部的数量也可以为多个，第二定位部、第三定位部、第四定位部、第五定位部和第六定位部的形状也可以是方形、圆形、三角形等多种形状，只需相互配合的两个定位部的数量和形状能够相互适配即可，本领域技术人员应当能够根据实际需求进行合理的选择和设计，这里不作具体限制。

在本实施例中，背光装置100还包括扩散膜50，扩散膜50设置于第二壳体40内，且位于菲涅尔透镜31与显示屏41之间，以使光线通过菲涅尔透镜31后，会先经过扩散膜50再投射至显示屏41上，从而获得面积更大，均匀度更好，色度更稳定的出射光，有效提高抬头显示器和车载HUD的使用性能。当然，在其他实施例中，扩散膜50还可以用扩散片代替，相较于扩散片的方式，本实施例提供的扩散片的方式，具有厚度更薄的优点，以使背光装置100和抬头显示器的体积更小。

为了进一步提高光源10的散热效果，在本实施例中，背光装置100还包括散热器60，散热器60设置于光源10远离光棒20的一侧，以通过散热器60对光源10进行散热。为了更进一步提高光源10的散热效果，在本实施例中，背光装置100还包括导热膜70，导热膜70夹设于光源10与散热器60之间，以通过导热膜70将光源10产生的热量更快速高效的传导至散热器60进行散热。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种背光装置，其特征在于，包括光源、光棒、设置有菲涅尔透镜的第一壳体以及设置有显示屏的第二壳体，所述光源、所述光棒、所述第一壳体和所述第二壳体依次固定连接，所述光源、所述光棒、所述菲涅尔透镜和所述显示屏沿光路依次设置，所述光棒内设置有反射层，以使所述光源能够将光线通过所述反射层反射至所述菲涅尔透镜，并通过所述菲涅尔透镜投射至所述显示屏。

2.根据权利要求1所述的背光装置，其特征在于，所述光棒包括多个梯形侧板，多个所述梯形侧板的侧边依次连接围合形成呈棱台结构的所述光棒，所述棱台结构的外径自靠近所述光源的一端向靠近所述第一壳体的一端逐渐扩大，所述反射层设置于所述梯形侧板的板面上。

3.根据权利要求2所述的背光装置，其特征在于，所述棱台结构靠近所述光源的一端向外延伸有第一连接部，所述光源通过所述第一连接部与所述光棒固定连接；

所述棱台结构靠近所述第一壳体的一端向外延伸有第二连接部，所述第一壳体通过所述第二连接部与所述光棒固定连接。

4.根据权利要求3所述的背光装置，其特征在于，所述第一连接部上设置有第一定位部，所述光源上设置有第二定位部，所述第一定位部与所述第二定位部配合固定；

所述第二连接部上设置有第三定位部，所述第一壳体上设置有第四定位部，所述第三定位部与所述第四定位部配合固定。

5.根据权利要求1或4所述的背光装置，其特征在于，所述第一壳体上设置有第五定位部，所述第二壳体上设置有第六定位部，所述第五定位部与所述第六定位部配合固定。

6.根据权利要求1所述的背光装置，其特征在于，所述显示屏为TFT-LCD显示屏。

7.根据权利要求1所述的背光装置，其特征在于，还包括扩散膜，所述扩散膜设置于所述第二壳体内，且位于所述菲涅尔透镜与所述显示屏之间。

8.根据权利要求1所述的背光装置，其特征在于，还包括散热器，所述散热器设置于所述光源远离所述光棒的一侧，用于对所述光源散热。

9.根据权利要求8所述的背光装置，其特征在于，还包括导热膜，所述导热膜夹设于所述光源与所述散热器之间。

10.一种抬头显示器，其特征在于，包括权利要求1-9中任意一项所述的背光装置。

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