一种汽车抬头显示器的制作方法

1.本实用新型属于显示器的技术领域，尤其是涉及一种汽车抬头显示器。


背景技术：

2.抬头显示器（hud）的显示部（如显示屏）一般安装在汽车挡风玻璃下方，其显示画面可通过挡风玻璃反射到驾驶员的视觉中，使得驾驶员在驾驶过程中无需低头即可看到所显示的信息。
3.由于hud的显示画面与挡风玻璃的外景重叠，而白天挡风玻璃的外景一般非常亮，其要求hud具有更高的亮度才能清晰显示。另一方面，hud的显示画面经挡风玻璃反射时会损失大量的亮度。因此，hud一般要求其显示部具有非常高的初始亮度（如>10000流明）。很多hud的显示部都需采用高亮度的背光或led，其在使用过程中能耗非常大，不利于节能环保，尤其是对于纯电等新能源汽车来说，其过大能耗会导致汽车续航里程数降低，影响到用车体验。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的为提供一种汽车抬头显示器，其能够有效地减少使用过程的能耗，所采用的设计方案如下：
5.一种汽车抬头显示器，用于安装在汽车挡风玻璃的下方，其特征为：
6.包括显示部和光路延长组件，当所述显示器安装在汽车挡风玻璃的下方时，所述光路延长组件用于延长显示部到挡风玻璃之间的光线传播路径；
7.所述显示部包括led阵列和透镜阵列，所述led阵列设有多个构成像素的led灯，所述透镜阵列包括多个透镜单元，所述透镜单元为正透镜，所述led灯与所述透镜单元相对应，任一led灯的发光部处于该led灯所对应的透镜单元的0.8～1.01倍焦距处。
8.一般地，所述led阵列为构成m
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n矩阵（m、n一般为8
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128的整数）的led灯阵列，相邻led灯的距离相等，其像素节距为p（即每个像素区域的宽度）一般为0.2mm
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5mm。
9.led阵列一般通过led显示器常用的驱动，如静态驱动、动态驱动来实现信息显示，例如：led阵列可制作在电路板上，该电路板设有驱动电路，驱动电路可与汽车电脑连接以获取汽车电脑的行驶信息（如车速、发动机转速），并根据该行驶信息点亮led阵列的不同led灯以达到信息显示的目的。
10.所述led灯可以为单色led灯（如白色、红色led灯）或彩色led灯（如包含rgb三色led芯片的led灯）。led灯的发光部即led灯内部发光的部位，具体可为其led芯片的量子阱或荧光粉涂层，一般来说，发光部的宽度w为0.05mm
〜
2.0mm。
11.所述透镜单元可以为一般的凸透镜，也可以为菲涅尔正透镜。所述透镜阵列可以为由多个独立透镜单元构成的阵列，也可以为由多个透镜单元连接而成的组合透镜。定义透镜单元的宽度为l，优选l/p=0.9
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1.0。进一步优选所述透镜阵列由多个透镜单元连续构成，其具有l=p。
12.所述光路延长组件可由反射镜构成，使得显示器的出射光线经反射才能达到挡风玻璃，由此延长了光线的传播路径。在光路延长组件中，还可将某反射镜设置为凸面镜，使得显示部成整体放大的像。
13.所述led灯处于其对应透镜单元的0.8～1.01倍焦处，是指led灯内部的发光部而不是外表面处于其对应透镜单元的0.8～1.01倍焦距处，由此，发光部发出的分散光可被其对应透镜单元聚集到前方。从光路前方（驾驶座位置）观看，可观察到每个led灯的发光部成放大的像，其甚至可填满对应的透镜单元。由此，在实际的设计中，led灯发光部可缩小，如其宽度缩小为像素节距的0.1～0.5倍（w/p=0.1～0.5），因而可大幅减少其功耗，而经透镜单元放大之后，从驾驶座位置观察，却可看到发光部放大甚至填满像素区域而具有足够的亮度。
14.由此，在这种抬头显示器中，光路延长组件延长了显示部到挡风玻璃之间的光线传播路径，而透镜单元将led灯的发光聚集到光线传播路径的前方，使得显示器的光线不会被浪费，其能够明显提高led灯发光的利用率，led灯不需增加功率便能达到充足的亮度，汽车采用这种抬头显示器能有效地减少使用过程的能耗。
15.以下通过附图和实施例来对本实用新型的设计方案做进一步的介绍。
附图说明
16.图1为实施例一的汽车抬头显示器及其使用场景示意图；
17.图2为实施例一的汽车抬头显示器的显示部的整体示意图；
18.图3为实施例一的汽车抬头显示器的显示部的结构分解示意图；
19.图4为实施例一的汽车抬头显示器，其透镜单元的聚光原理示意图；
20.图5为实施例一的汽车抬头显示器，其led灯发光部的实际发光示意图；
21.图6为实施例一的汽车抬头显示器，其可观看到的被放大的led灯发光部。
具体实施方式
22.实施例一
23.如图1所示，用于安装在汽车挡风玻璃200下方的汽车抬头显示器100，包括显示部10和光路延长组件20，光路延长组件20用于延长显示部10到挡风玻璃200之间的光线传播路径l。
24.如图2—4所示，显示部10包括led阵列11和透镜阵列12。
25.led阵列11为8
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10像素（仅为表述方便，实际可更高）的led灯13矩阵，其矩阵的像素节距p为5mm，因而相邻led灯13的距离相等。led灯13为白色led灯13（也可为其他颜色或彩色led灯13），其发光部14为led芯片中，覆盖在量子阱上面宽度w=1mm的荧光粉涂层。
26.透镜阵列12为由多个凸透镜单元15连接而成的组合透镜，因而每个透镜单元15的宽度l与p相等，且led灯13与透镜单元15相对应。通过led等与透镜距离的设置，任一led灯13的发光部14处于该led灯所对应的透镜单元15的1倍焦距f处（0.8～1.01倍焦距处也可）。
27.led阵列11制作在设有驱动电路的电路板16上，驱动电路（包括驱动芯片17）可与汽车电脑连接以获取汽车电脑的行驶信息（如车速、发动机转速），并以动态驱动的方式（具体可参考led显示的现有驱动技术）点亮led阵列11的某些led灯13以达到信息显示的目的。
28.光路延长组件20包括平面反射镜21和凸面镜22，led阵列11的出射光线经反射才能到达挡风玻璃200，由此其光线传播路径l被延长，而凸面镜22可使显示部10最终成整体放大的像。
29.如图4所示，在抬头显示器100中，发光部14发出的分散光被其对应透镜单元15聚集到前方。如图6所示，可从光线传播路径l前方（驾驶座位置）可观看到被放大而填满对应像素区域的led灯13的发光部14'，其发光时具有足够的亮度。如图5所示，由于led灯13发光部14的实际宽度仅为像素节距的0.2倍，其功耗非常少，汽车采用抬头显示器100能有效地减少使用过程的能耗。
30.此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其各部分名称等可以不同，凡依本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。