本發(fā)明涉及一種背光照明裝置，特別地用于用于機(jī)動(dòng)車(chē)輛的平視顯示器。

背景技術(shù)：

本發(fā)明將例如應(yīng)用于機(jī)動(dòng)車(chē)輛，用于將信息提供給車(chē)輛的用戶(hù)，特別地，用于將信息提供給它們的駕駛員。

已知為機(jī)動(dòng)車(chē)輛裝備平視觀(guān)察器的已知方法，所述平視觀(guān)察器還已知為平視顯示器或hud(英語(yǔ)的“平視顯示器”)。這樣的顯示器布置在機(jī)動(dòng)車(chē)輛駕駛員的視野中，并顯示關(guān)于車(chē)輛或交通的狀態(tài)的信息，或其他信息。

用于機(jī)動(dòng)車(chē)輛的該類(lèi)型的平視顯示器要求產(chǎn)生具有足夠亮度的圖像，以允許用戶(hù)、特別是機(jī)動(dòng)車(chē)輛的駕駛員在所有情況下、白天、黑夜以及在不同氣象條件下(晴天或多云)時(shí)具有足夠的圖像視圖。

在用于通過(guò)平視顯示器形成這樣的圖像的可行技術(shù)中，現(xiàn)有技術(shù)中使用最多的是液晶屏技術(shù)，特別是薄膜晶體管液晶屏技術(shù)，已知為tft-lcd(英語(yǔ)的薄膜晶體管液晶顯示器)。為了顯示圖像，這些tft-lcd屏要求背光照明，其通常通過(guò)多個(gè)發(fā)光二極管(del為法語(yǔ)中的發(fā)光二極管，或led為英語(yǔ)中的發(fā)光二極管)提供。在實(shí)踐中，該tft-lcd屏和背光照明器件包含在稱(chēng)為圖像生成裝置或“成像器”的組件中。

但是，因?yàn)樗鼈兊牟僮骰谄窆?，這些tft-lcd屏具有明顯減小背光照明器件提供的光輸出的缺點(diǎn)：當(dāng)傳統(tǒng)tft-lcd屏被使用時(shí)，屏的透射率估計(jì)大約為背光照明的光輸出的大約5％。該低值特別地是由于屏的第一偏振器，其僅允許與一定偏振對(duì)應(yīng)的光通過(guò)，而led產(chǎn)生具有多個(gè)偏振的led：由此，所有不與偏振器允許通過(guò)的偏振相對(duì)應(yīng)的偏振被丟失。

因此，為了允許圖像通過(guò)顯示器以足夠的光輸出顯示，具有高光輸出的背光照明必須被使用，因?yàn)楸伙@示的圖像將具有該背光照明輸出的大約5％的光輸出。這導(dǎo)致高能量消耗，以及以熱的形式的明顯損失，這可還損害部件，使得必須使用大的熱沉。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明意圖克服至少一些上述缺點(diǎn)。

特別地，本發(fā)明意圖為背光照明裝置提供高光學(xué)效率，且具有小的總體尺寸。

為此目的，本發(fā)明提出一種背光照明裝置，特別地用于平視顯示器，包括：

-至少一個(gè)發(fā)光二極管，其發(fā)射光束，

-光學(xué)系統(tǒng)，用于為光束塑形，和

-光漫射器，接收被塑形的光束，

其特征在于，其還包括制造為至少兩個(gè)部件的熱沉，其包括基板和固定到所述基板的至少一個(gè)條帶，條帶包括至少一個(gè)彎折部，以形成至少一個(gè)冷卻翅和被設(shè)計(jì)為與所述基板熱接觸的至少一個(gè)區(qū)域。

由彎折金屬板制成的翅——還稱(chēng)為彎折條帶——具有比模制制成的翅更好的熱效率。由于二極管產(chǎn)生的熱通過(guò)兩部件式熱沉更高效地耗散，塑形光學(xué)系統(tǒng)可更靠近二極管，特別地距其大約0.5mm。由此，背光照明裝置的高度和尺寸可減小，導(dǎo)致平視顯示器(hud)整體上較小的總體尺寸。后一點(diǎn)相對(duì)于儀表板來(lái)說(shuō)非常重要，平視顯示器被并入在該儀表板中，在那里總體尺寸節(jié)省每一毫米都非常重要。裝置的光學(xué)效率可還由于塑形光學(xué)系統(tǒng)更靠近地布置而增加，因?yàn)楣忮F的側(cè)向損失減小。由此，由于本發(fā)明，可以將平視顯示器設(shè)置在較小總體尺寸下，而沒(méi)有使光學(xué)性能降級(jí)。

背光照明裝置還可以具有一個(gè)或多個(gè)以下特征，單獨(dú)地或結(jié)合地考慮：

-條帶具有多個(gè)彎折部和與基板接觸的多個(gè)區(qū)域。

-條帶具有城墻形狀。

-導(dǎo)熱膠插置在基板和條帶的至少一個(gè)接觸區(qū)域之間。

-條帶通過(guò)焊接、螺紋連接或壓接而固定到基板。

-條帶和/或基板由鋁制成。

-條帶布置在基板的下部面上，所述下部面與基板的攜帶發(fā)光二極管的上部面相反。

-在其與攜帶發(fā)光二極管的面相反的面上，熱沉的基板包括容納翅的溝槽。

-溝槽具有彎曲或平的橫截面，冷卻翅的接觸區(qū)域制成為彎折條帶的形式，返回彎折部容納和固定在具有彎曲或平的橫截面的溝槽中。

-條帶布置為與發(fā)光二極管對(duì)齊。

-條帶相對(duì)于發(fā)光二極管的位置偏置，且定位在基板的延伸部上。

-基板的延伸部具有與布置為與發(fā)光二極管對(duì)齊的基板的部分不同的取向。

-基板具有彎折部，從而基板的延伸部可具有與布置為與發(fā)光二極管對(duì)齊的基板的部分不同的取向。

-塑形光學(xué)系統(tǒng)包括透鏡陣列，每個(gè)透鏡布置為面向發(fā)光二極管且形成校準(zhǔn)器。

本發(fā)明還涉及一種圖像發(fā)生裝置，特別地用于平視顯示器，包括液晶屏和用于該液晶屏的如上限定的背光照明裝置。

本發(fā)明還涉及一種平視顯示器，包括如上限定的圖像生成裝置。

平視顯示器例如包括至少一個(gè)反射鏡。

根據(jù)一個(gè)方面，圖像生成裝置保持在平視顯示器殼體中，且熱沉在平視顯示器殼體之外凸伸。

這進(jìn)一步改善發(fā)光二極管產(chǎn)生的熱的耗散。

附圖說(shuō)明

其他優(yōu)勢(shì)和特征將從研究本發(fā)明說(shuō)明書(shū)和附圖變得清晰，在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的裝置的實(shí)施例的示意截面透視圖，

圖2是根據(jù)本發(fā)明的裝置的實(shí)施例的示意詳細(xì)截面圖，

圖3是熱沉的示例實(shí)施例的示意側(cè)視圖，

圖4是熱沉的基板的下部面的示意透視圖，

圖5是根據(jù)本發(fā)明的裝置的實(shí)施例的透視圖，

圖6是根據(jù)本發(fā)明的圖像生成裝置和平視顯示器的示意圖。

具體實(shí)施方式

在這些附圖中，相同的元件被提供相同的附圖標(biāo)記。

現(xiàn)將參考附圖描述示例性實(shí)施例。

以下實(shí)施例僅是例子。盡管說(shuō)明書(shū)涉及一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，這并不是必須意味著每個(gè)附圖標(biāo)記涉及同一實(shí)施例，或特征僅應(yīng)用于單個(gè)實(shí)施例。不同實(shí)施例的簡(jiǎn)單特征也可組合以提供其他實(shí)施例。

圖1示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像生成裝置10的示意圖。

圖像生成裝置10包括液晶屏，在該情況下為，液晶屏12(lcd屏)，其例如利用薄膜晶體管；還包括背光照明裝置14。液晶屏12可以是有源或無(wú)源矩陣類(lèi)型。薄膜晶體管液晶屏12通常稱(chēng)為tft-lcd(英語(yǔ)的薄膜晶體管液晶顯示器)屏，且允許圖像通過(guò)圖像生成裝置10形成。屏12例如通過(guò)多導(dǎo)體平纜線(xiàn)或柔性電路13連接到電子控制系統(tǒng)。

背光照明裝置14用于為屏12提供必須的光，以形成圖像。為此目的，背光照明裝置14包括：

-多個(gè)發(fā)光二極管16(del為法語(yǔ)中的發(fā)光二極管，或led為英語(yǔ)中的發(fā)光二極管，這將用在以下說(shuō)明書(shū)中)，其發(fā)射光束，

-光學(xué)系統(tǒng)20，用于為光束塑形，

-光漫射器22，接收被塑形的光束。

裝置14還包括熱沉18，其包括至少兩個(gè)部件，即，平的基板50，另一方面在其下部面54上，彎曲為城墻形的條帶52，形成接觸區(qū)域的平部分60例如通過(guò)連結(jié)或焊接直接抵靠基板50的下部面54固定。為了提供良好的熱交換，具有高熱導(dǎo)率的導(dǎo)熱膠插置在基板50和條帶52之間。根據(jù)本發(fā)明的另一非限制性示例實(shí)施例，條帶可還通過(guò)壓接在基板50上被保持。根據(jù)其他實(shí)施例，接觸區(qū)域60不是必須為平的，且可為圓的，例如如圖3所示。

具有多個(gè)彎折部的條帶52形成冷卻翅80。條帶的城墻形形狀允許冷卻流體以自然對(duì)流運(yùn)動(dòng)沿形成通道的翅80移動(dòng)，所述通道是向外側(cè)開(kāi)放的通道82，或閉合的通道84，這些閉合通道在兩個(gè)端部處顯示開(kāi)放的。

作為非限制性的例子，為了獲得高水平的熱導(dǎo)率和/或與冷卻流體的熱交換，基板50和/或條帶52由鋁制成。

條帶可制成為單件。其可還制成為多于一個(gè)件，每件例如成形為字母l，其一段固定至基板，而另一段形成為冷卻翅。在本發(fā)明的背景下，任何形狀的條帶是可行的，且形狀不限于在此描述的例子。

在自然對(duì)流的情況下，翅的形狀和取向?qū)⒈淮_定為盡可能多地促進(jìn)該對(duì)流。這同樣在強(qiáng)制對(duì)流的情況下適用。

基板50的上部面55攜帶用于光源16的供電電路21。該供電電路21可以是印刷電路板，還稱(chēng)為pcb(英語(yǔ)的印刷電路板)。所使用的印刷電路可例如是已知為fr4(英語(yǔ)的阻燃劑4)或ims(英語(yǔ)的絕緣金屬基板)的類(lèi)型。具有非常高的熱導(dǎo)率的導(dǎo)熱膠施加于基板的上部面55和電源電路之間。

熱沉18包括用作散熱器的基板50和冷卻翅80，其定位在面54上，該面與攜帶印刷電路的面相反且垂直于基板50取向。

led16例如是功率led，其特別地具有大于或等于3w的功率，其布置為朝向屏12發(fā)射光。屏12以預(yù)限定角傾斜，優(yōu)選地為0°至40°，以便當(dāng)圖像生成裝置用在平視顯示器中時(shí)提供垂直的虛擬圖像。

塑形光學(xué)系統(tǒng)20例如包括透鏡25的陣列，用于校準(zhǔn)來(lái)自led16的光，以在一些光沒(méi)有朝向屏12引導(dǎo)時(shí)限制光輸出的損失。透鏡陣列通常是每個(gè)led16包括一個(gè)透鏡25，每個(gè)透鏡25定位在每個(gè)led16上方。

漫射器22可用于使光均勻化，以便以均一的方式照明屏12，以允許形成高質(zhì)量圖像，也就是說(shuō)基本一致亮度的圖像。另外，漫射器22可用于掩蓋背光照明裝置的內(nèi)部。

其他光學(xué)系統(tǒng)可還布置在漫射器22和屏12之間，例如交叉棱柱形濾光器(crossedprismaticfilter)或偏振膜。

由于使用根據(jù)本發(fā)明的兩部件式熱沉，二極管16產(chǎn)生的熱更高效地耗散，從而塑形光學(xué)系統(tǒng)20可更靠近led16定位。實(shí)際中，透鏡25的下部面70和led16之間的距離d值為0.3至0.7mm，典型地為0.5mm(見(jiàn)圖2)。

特別是對(duì)于背光照明裝置10的相同光輸出，這還使得可以減小背光照明裝置的高度和尺寸，導(dǎo)致整體上平視顯示器(hud)的較小總體尺寸。

后一點(diǎn)對(duì)于儀表板下的空間來(lái)說(shuō)非常重要，平視顯示器被并入在該空間中，在那里所節(jié)省的每一毫米都非常重要。裝置的光學(xué)效率可還由于塑形光學(xué)系統(tǒng)20更靠近地布置而增加，因?yàn)閘ed16發(fā)出的光束錐的側(cè)向損失減小。

為了確保從led16朝向屏12傳播的光保持在背光照明裝置14內(nèi)，包含在led16和屏12之間的空間被殼體28包圍，該殼體通常稱(chēng)為“光盒”，特別是在機(jī)動(dòng)車(chē)輛領(lǐng)域中。為了避免由于光吸收而導(dǎo)致的殼體28中的光輸出損失，殼體由基于聚碳酸酯(縮寫(xiě)為pc)的反射材料制成。為了提供理想的光反射，殼體28必須具有非常光滑的拋光表面。

根據(jù)沒(méi)有示出的變體，印刷電路可還覆蓋有反射膜，除了在led16的位置處。該反射膜可以是聚碳酸酯(pc)膜，其具有大于90％、或優(yōu)選地大于或等于98％的反射系數(shù)?？尚械兀渌牧峡捎糜诜瓷淠?，只要它們滿(mǎn)足裝置10的其他約束。

在變體中，如圖3和4所示，熱沉18的基板50例如在面54上具有溝槽56，所述溝槽具有彎曲的橫截面且具有通道的形式，冷卻翅80制成為彎曲條帶的形式，返回彎折部58被容納和固定在溝槽56中。在變體中，這些溝槽可以是平的，以接收如上所述的城墻形形狀的條帶52。

非模制鋁的熱導(dǎo)率實(shí)際上是模制鋁的兩倍。通過(guò)該實(shí)施例，相對(duì)于同等尺寸的裝置，散熱明顯改善。在變體中，這使得可以減小熱沉的尺寸，且因此減小背光照明裝置的整體尺寸。該良好散熱允許發(fā)光二極管處的溫度減小，由此增加這些二極管的壽命。

溝槽的彎曲部分允許與條帶彎折部接觸的表面增加，由此還提供更好的散熱。

圖5示出根據(jù)本發(fā)明的裝置的變體實(shí)施例，其中，基板50在肘部或彎折部94中彎折，從而基板的下部面54包括具有不同取向的兩個(gè)平面。作為例子，第一平面92與要被冷卻的容納印刷電路21和led16的殼體28對(duì)齊。在該例子中，基板50的下部面54在該平面92上沒(méi)有攜帶冷卻條帶。例如如果在該位置沒(méi)有空間放置冷卻條帶的話(huà)，可發(fā)生該情況。另一原因在于，期望以另一取向布置條帶，例如為了通過(guò)使翅80取向而提供更好的自然對(duì)流，從而熱空氣可以最小約束容易地向上移動(dòng)。由此，在圖5的實(shí)施例中，條帶布置在沿平面98取向的基板50的下部面54上，該平面98與上述平面92不同?；?0相對(duì)于殼體28延伸，特別是相對(duì)于led16的位置，以便形成條帶布置在其上的懸臂，該懸臂在該情況下沿一平面取向，該平面與支撐殼體28的平面不同。

孔86允許用于固定條帶的螺釘通過(guò)。

在變體中，由于例如與總尺寸有關(guān)的原因，基板50可具有簡(jiǎn)單的懸臂，即，在基板50中沒(méi)有彎折部94的懸臂。在該情況下，上述兩個(gè)平面92和98重合。

如圖6所示，本發(fā)明還涉及一種平視顯示器200，包括根據(jù)本發(fā)明的圖像生成裝置10。

參考圖1所述的圖像生成裝置10通過(guò)液晶屏12形成圖像。

沿光束移動(dòng)的方向在屏12的下游，所述顯示器200包括至少一個(gè)半反射光學(xué)元件126和反射裝置125，該反射裝置插置在屏12和半反射片126之間的圖像路徑上，反射裝置125包括一個(gè)或多個(gè)平或凹鏡，如圖6所示。在該圖中，圖像路徑通過(guò)三個(gè)點(diǎn)線(xiàn)箭頭30表示，它們?cè)谕ㄟ^(guò)半反射片126顯示之前從反射裝置125反射。半反射片126允許圖像借助通過(guò)半反射片126提供的透明度越過(guò)半反射片、特別是越過(guò)被裝備的車(chē)輛的風(fēng)擋被放大和/或顯示在虛擬屏130上。

該片126具有至少20％的反射率，允許用戶(hù)通過(guò)片看到車(chē)輛采取的路線(xiàn)，同時(shí)得益于允許被顯示圖像被看到的增強(qiáng)對(duì)比度。替換地，圖像的顯示可在裝備有所述顯示裝置200的車(chē)輛的風(fēng)擋的位置處發(fā)生。

如圖6所示，圖像生成裝置10保持在平視顯示器殼體210中，背光照明裝置10的熱沉18在平視顯示器殼體210之外凸伸，由此進(jìn)一步改善發(fā)光二極管16產(chǎn)生的熱的耗散。

凹形狀的透明窗132形成在殼體210中，以允許反射裝置125反射的光束從殼體210顯現(xiàn)(emerge)。

包括基板50和條帶52的熱沉18的使用改善散熱，從而透鏡25可更靠近led16布置。圖像發(fā)生器的總體尺寸因此減小。由此，將屏12與熱沉18分開(kāi)的距離d1的幾毫米的收益可導(dǎo)致將圖像發(fā)生器10與平視顯示器200(hud)的殼體210的底部分開(kāi)的距離d2的幾厘米空間節(jié)省，這是由于布置在平視顯示器200的殼體210中的各個(gè)鏡的擴(kuò)大或放大作用。