背光系统、显示装置及汽车的制作方法

【技术领域】

本发明涉及显示技术及汽车配件领域，尤其涉及一种背光系统、显示装置及汽车。

背景技术：

为了改进驾驶员的便利性，车辆可以提供具有向驾驶员显示信息的抬头显示器(hud)。通过hud显示的信息可以在驾驶员驾驶时投影在车辆的前方(如挡风玻璃上)以方便在驾驶员的平视视线范围内进行显示，使驾驶员可以同时关注驾驶环境和相关行驶信息，避免驾驶员的视线偏移导致注意力分散，增加行车的安全性。其中，hud可以呈现在车辆中央仪表盘中显示的车辆信息，如车辆速度、燃油液位、发动机温度等相关信息；另外，hud还可向驾驶员呈现地图信息和通信事件，如导航指令、驾驶指令、警告和报警等。

但是，由于hud显示技术是基于投影及显示在车辆前方，其需要与车辆前方环境具有较高的显示对比度才能将投影所显示的信息让人眼识别读取，所以需要hud投射出去的光亮度(背光源投射的光线亮度)要比车辆前方环境的亮度高一定范围，因此，当车辆前方环境的亮度(外界环境亮度)较高时(例如晴天)，势必需要提高背光源的投射亮度，为此，传统技术通常是提升发光二极管(背光源)的发光亮度，而提升发光二极管的发光亮度不仅会极大增加功耗，且发光二极管亮度的提升势必造成温度的大量聚集而温度过高，温度过高即会影响相应器件的显示效果、显示稳定性及使用寿命等，因而，通常需要增加体积较为笨重庞大的散热装置，进而使得散热装置占用原本就较为狭小的车内空间。

技术实现要素：

本发明的目的旨在提供一种背光系统、显示装置及汽车，以通过光纤导光装置将外界光线汇聚并传导至背光模组中充当背光源，从而至少解决因要增强显示对比度而同步提升发光二极管的发光亮度，从而极大增加功耗，以使温度过高而影响相应器件的显示效果、显示稳定性及使用寿命等或需增加体积较为笨重庞大的散热装置而占用车内空间的问题。

为实现该目的，本发明提供了一种背光系统，包括具有背板的背光模组及光纤导光装置，所述光纤导光装置包括用于采集并汇聚外界光线的采光组件、至少一根用于传导所述采光组件所采集并汇聚的外界光线的光纤及用于将所述光纤传导过来的光线进行散射出去以充当背光源的散射组件；所述光纤的入光端与采光组件相接，所述光纤的出光端与散射组件相接，所述散热组件设于所述背板上。

进一步地，所述光纤导光装置还包括角度调节组件，所述角度调节组件用于实时调整所述采光组件的采光角度。

具体地，所述角度调节组件包括光电转化器、时钟器、驱动装置及控制器，所述控制器用以实时接收所述光电转化器与时钟器传送的信息并根据该信息控制所述驱动装置实时调整所述采光组件的采光角度；所述光电转化器、时钟器及驱动装置皆与所述控制器电性连接。

较佳地，所述采光组件包括设于所述光纤入光端处的准直镜及设于所述准直镜前端且用于使光线汇聚于所述准直镜上的凸透镜，所述凸透镜能够在所述驱动装置的驱动下调整其受光面角度。

优选地，所述背光模组还包括若干发光二极管，所述散射组件包括散射器，所述光纤设有多根，每根光纤的出光端皆接有所述散射器，各发光二极管与各散射器按照预设组合方式设于所述背板上。

相应地，本发明还提供了一种显示装置，其包括上述任一技术方案所述的背光系统。

进一步地，所述背光模组包括若干发光二极管，所述显示装置包括用于根据显示画面的对比度而实时调节各所述发光二极管亮度的亮度调节控制器。

优选地，所述显示装置为车载抬头显示装置。

相应地，本发明还提供了一种汽车，其包括上述任一技术方案所述的显示装置，所述采光组件设于外界光线能够照射到的区域。

优选地，所述采光组件设于所述汽车的车顶。

另外，本发明还提供了一种背光显示方法，其应用于上述任一技术方案所述的显示装置，该背光显示方法包括：

背光源投射步骤：利用所述采光组件对外界光线进行采集并汇聚至所述光纤的入光端，然后通过所述光纤将汇聚于入光端的光线传导至出光端并通过散射组件散射出去以充当所述显示装置中的背光源。

进一步地，所述光纤导光装置包括角度调节组件，所述背光显示方法还包括：

采光角度调节步骤：根据外界光线的照射角度，通过所述角度调节组件实时调整所述采光组件的采光角度，以使所述外界光线的照射方向与所述采光组件中的受光面满足预设关系。

优选地，所述背光源投射步骤与采光角度调节步骤同步进行。

进一步地，所述背光模组还包括若干设置于所述背板上的发光二极管，所述显示装置包括亮度调节控制器，所述背光显示方法还包括：

亮度调节步骤：根据显示画面的对比度，通过所述亮度调节控制器实时调节各所述发光二极管的亮度，以使显示画面处于预设的对比度范围。

与现有技术相比，本发明具备如下优点：

本发明提供的背光系统中，包括具有背板的背光模组及光纤导光装置，所述光纤导光装置包括采光组件、光纤及设于背板上的散射组件，所述光纤导光装置可通过采光组件将外界光线进行采集并汇聚至光纤的入光端，接着通过光纤将光线传导至光纤出光端并通过散射组件散射出去以充当背光源，因而，当外界环境亮度增加时，背光源的亮度也会同步增加，其无需额外通过增加功耗来提升背光源亮度和增强显示的对比度，避免了因增强显示对比度而同步增加功耗，进而使得温度过高影响相应器件的显示效果、显示稳定性及使用寿命等或增加体积较为笨重庞大的散热装置而占用车内空间的问题，本发明在一定程度上实现了低功耗高亮度，有效地确保了显示效果与显示稳定性，同时也可延长相应部件的使用寿命，降低维护、维修成本，以及减少了相关器件数量、简化了结构、降低了该系统的整体重量及节约了成本与车内原本就较为狭小有限空间。

进一步地，由于所述光纤导光装置还包括角度调节组件，所述角度调节组件可根据相应的参数智能化的实时调整所述采光组件的采光角度，以使所述背光系统在工作阶段中所述采光组件一直处于较佳的采光位置，进而进一步降低功耗及确保显示效果与显示稳定性。

同时，本发明提供的显示装置是在上述背光系统的基础上进行改进的，因此，所述显示装置自然继承了所述背光系统的全部优点；另外，由于所述显示装置还包括亮度调节控制器，该亮度调节控制器可实时调节作为背光源的发光源的发光二极管的亮度，因此，当背光源整体亮度过高(显示对比度较高)时，可通过该亮度调节控制器实时控制降低发光二极管的亮度，当背光源整体亮度过低(显示对比度较低)时，可该亮度调节控制器实时控制提升发光二极管的亮度，以此实现确保显示效果与显示稳定性的同时有效进一步降低功耗。

相应地，本发明提供的汽车是在上述背光系统和显示装置的基础上进行改进的，因此，所述汽车自燃继承了所述背光系统和显示装置的全部优点。

综上，本发明不仅可在一定程度上实现低功耗高亮度，有效地确保显示效果与显示稳定性，同时也可延长相应部件的使用寿命，降低维护、维修成本，以及可减少相关器件数量、简化结构、降低相应装置或系统的整体重量及节约成本与车内原本就较为狭小有限空间。

【附图说明】

图1为本发明中一种背光系统的一个典型实施例的光线传导流程框图；

图2为图1所示的背光系统的结构示意图；

图3为本发明中一种背光系统的另一个实施例的结构示意图；

图4为本发明中设有形成背光源相关器件的背板的结构示意图，其主要展示了各发光二极管与散射器的其中一种排列组合方式。

【具体实施方式】

下面结合附图和示例性实施例对本发明作进一步地描述，其中附图中相同的标号全部指的是相同的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出本发明的特征是不必要的，则将其省略。

本发明提供的一种背光系统的一个典型实施例的相关示意图如图1～2所示，所述背光系统包括具有背板的背光模组5及光纤导光装置10，所述光纤导光装置10包括采光组件1、光纤2及散射组件3，所述散热组件3设于所述背板上。

其中，所述采光组件1主要用于采集外界光线并将采集的外界光线汇聚至光纤2的入光端处，所述光纤2主要用于传导所述采光组件1汇聚至入光端的外界光线，所述散射组件3设于所述背板上，该散射组件3主要用于将所述光纤2传导过来的光线进行散射出去以充当背光源。

需要说明的是，光纤2包括与采光组件1相接的入光端及与散射组件3相接的出光端；光纤2利用的是当光线以大于临界角的入射角从入光端入射至光纤2中是会发生全反射，而由于光纤2外包层做了特殊处理，因此光线从出光端传导出来时其传导损耗很小。

优选地，所述采光组件1包括设于所述光纤2入光端处的准直镜12及设于所述准直镜12前端且用于使光线汇聚于所述准直镜12上的凸透镜11；所述散射组件3包括用于将光纤2的出光端传导出来的光线向周围散射出去的散射器31，所述散射器31设于所述背板上。更佳地，所述光纤2选用64芯光纤，并且该背光系统中设有若干根光纤2，每根光纤2的入光端处皆设有准直镜12，每根光纤2的出光端皆接有散射器31，并且采光组件1中可设置多个与每根光纤2的入光端处的准直镜12一一对应的凸透镜11，所述采光组件1也可根据需求和设计要求设置不与每根光纤2的入光端处的准直镜12一一对应的凸透镜11，例如，多个准直镜12与一个凸透镜11配合工作；其中，所述凸透镜11对光线具有汇聚作用，其可将光线汇聚成一光斑，其不仅是平行光束的汇聚，还能集中光强。

背光系统工作时，所述凸透镜11采集外界光线并将光线汇聚至设于各光纤2的入光端处的准直镜12，汇聚的光线经准直镜12入射至光纤2中，然后光线在光纤2中以全反射的方式传导至出光端处，并经设于背光模组5中的背板上的散射器31散射出去以充当背光模组5中的背光源。由于该背光系统可通过光纤导光装置10将外界光线进行采集汇聚并通过光纤2传导至背光模组5中充当背光源，因此背光源的亮度可随外界环境光亮度的变化而变化，当外界环境亮度增加时，背光源的亮度也会同步增加，该背光系统可无需额外通过增加功耗来提升背光源亮度和增强显示的对比度，避免了因增强显示对比度而同步增加功耗，进而使得温度过高影响相应器件的显示效果、显示稳定性及使用寿命等，同时也可避免因增加功耗而增加体积较为笨重庞大的散热装置以占用车内空间的问题。

请参见附图3所示，本发明提供了一种背光系统的另一实施例的结构示意图，该实施例与上述实施例的区别主要在于：所述光纤导光装置10还包括角度调节组件4，所述角度调节组件4主要用于实时调整所述采光组件1的采光角度。

优选地，所述角度调节组件4包括光电转化器、时钟、驱动装置及控制器，所述控制器用以实时接收所述光电转化器与时钟器传送的信息并根据该信息控制所述驱动装置实时调整所述采光组件1的采光角度；所述光电转化器、时钟器及驱动装置皆与所述控制器电性连接。当然，该角度调节组件4也可根据实际应用场景和需求而不设置所述时钟；所述角度调节组件4也还可包括电源电路键盘。

需要说明的是，所述角度调节组件4的采样速度可达100mhz，跟踪外界光线(如太阳能)的精度约为0.2～0.4度；所述驱动装置用于驱动采光组件1中的凸透镜11调整其受光面角度，以使所述外界光线的照射方向与所述采光组件1中的受光面满足预设关系，从而以便所述凸透镜11的受光面一直处于较佳的采光位置，进而有便于装有该背光系统的显示装置能有效降低功耗及确保显示效果与显示稳定性，同时极大地提高了本背光系统的智能化。

所述角度调节组件4工作时，所述光电转化器实时将光线转化为电信号(电信号的强弱由光线强度决定)并传导至所述控制器，所述控制器即可根据电信号的强弱实现对采样的光线强度实施分析判断并得出判断结果，然后所述控制器再向所述驱动装置发送相应的控制指令，驱动装置根据控制指令执行相应的操作，而此时所述凸透镜11的受光面角度由驱动装置所执行的相应操作所决定，若控制器向驱动装置发送的是带动凸透镜11的受光面向上偏转的相关指令，则驱动装置驱动凸透镜11的受光面向上调整，若控制器向驱动装置发送的是维持凸透镜11的受光面现在所处角度的相关指令，则驱动装置不驱动所述凸透镜11的受光面进行偏转。当然，若设置有时钟，时钟的相关信息也可作为控制器作出分析判断并下发相应指令的一个重要参数。

例如，在太阳从早上东边的升起位置升至中午的顶部位置的过程中，所述角度调节组件4即可通过光电转化器与控制器及再结合时钟实时分析判断出太阳光线的照射方向，从而通过控制器实时向驱动装置发送相关控制指令以驱动凸透镜11的受光面作相应调整，进而使得所述凸透镜11的受光面角度也能够实时跟踪太阳从正对东边位置(早上时)偏转至正对顶部位置(中午时)，以此实现始终最大化利用光源并在确保显示效果的同时能够最大程度的降低功耗。

相应地，本发明还提供了一种显示装置，该显示装置应用了本发明任一技术方案所述的背光系统。

需要说明的是，该显示装置上除所述背光系统外的其他部件的结构可为能够与该背光系统兼容的现有技术或新技术中所公开的结构一致。该显示装置可为户外显示装置、投影显示装置及抬头显示装置等，优选为车载抬头显示装置。

进一步地，所述背光模组5还包括若干发光二极管52，所述光纤2设有多根，各发光二极管52与各光纤2出光端处的散射器31按照预设组合方式设于背板51上(请参见附图4所示)，另外，所述显示装置还包括用于根据显示画面的对比度而可实时调节各所述发光二极管52亮度的亮度调节控制器。优选地，所述发光二极管52为oled或led。

该显示装置可利用发光二极管52自发光和通过光纤导光装置10传导过来的外界光共同充当背光源，外界光线越强，通过光纤导光装置10传导过来的光线就越强，而该显示装置所需要发光二极管52自发光亮度就会相对变弱，从而使得所需要发光二极管52的输出就相对会变小，进而就可减少发光二极管52的输出功率，以实现降低功耗。

由于该显示装置中有部分背光源是通过光纤导光装置10将外界光线实时传导而来，因此，该显示装置的背光源的整体亮度可随外界环境光亮度的变化而变化；例如，当外界环境亮度增加(如阴暗天气突然放晴或在晴朗白天显示装置随车被移至出阴暗隧道)时，背光源的整体亮度也会同步增加，此时，为了使投影出来的显示画面亮度处于人眼观看舒适的范围内，可通过亮度调节控制器调低各发光二极管52的发光亮度(即降低各发光二极管52的输出功率)，以降低背光源的整体亮度，进而使该显示装置投影出来的显示画面处于人眼观看舒适的范围内，避免了因外界环境亮度增加而需同步增加功耗来提升背光源亮度以确保显示的对比度，同时也可避免因增加功耗而增加体积较为笨重庞大的散热装置以占用车内空间的问题。当然，当外界环境亮度降低(在晴朗白天显示装置随车被移至阴暗隧道或在夜晚使用该显示装置)时，也可通过亮度调节控制器调高各发光二极管52的发光亮度以提高背光源的整体亮度，进而确保投影出来的显示画面效果和显示稳定性，同时有便于实现智能化调节控制所述显示装置投影出去的显示画面亮度。

相应地，本发明还提供了一种汽车，该汽车上设有上述任一技术方案所述的显示装置，该显示装置中的采光组件设于外界光线能够照射到的区域。

需要说明的是，该汽车上除所述显示装置外的其他部件(如车体)的结构可为能够与该显示装置兼容的现有技术或新技术中所公开的结构一致。所述采光组件1可设于仪表板上或车顶等位置，所述显示装置优选为车载抬头显示装置且该显示装置中的采光组件1设于汽车顶部。

当然，本发明中的显示装置也可用于投影仪、投影电视、户外显示屏及飞机等产品上；另外，本发明中所述的“外界”(如外界光线、外界环境中的“外界”)主要泛指所述背光系统中所包含的部件本体之外的区域，例如，各器件中的壳体所包裹以外的区域。

综上，本发明不仅可在一定程度上实现低功耗高亮度，有效地确保显示效果与显示稳定性，同时也可延长相应部件的使用寿命，降低维护、维修成本，以及可减少相关器件数量、简化结构、降低相应装置或系统的整体重量及节约成本与车内原本就较为狭小有限空间。

虽然上面已经示出了本发明的一些示例性实施例，但是本领域的技术人员将理解，在不脱离本发明的原理或精神的情况下，可以对这些示例性实施例做出改变，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。