[发明专利]抬头显示装置及其操作方法

说明书

一种抬头显示装置及其操作方法，具有一侦测电路板用以侦测阳光的照射强度、侦测聚光位置，并搭配抬头显示装置内环境温度与背光元件的背光亮度做判断，适时减弱或关闭背光元件的背光亮度，避免显示面板因为阳光热聚焦而损坏，也避免减弱或关闭背光元件的频率过于频繁。

技术领域

本发明关于一种显示器，特别是一种车载抬头显示装置及其操作方法。

背景技术

现今车辆使用的抬头显示器技术，是一种光学系统，一般由投射器和叠像镜二个主要装置组成。投射器是由信号光源、投影镜，与其他光学元件所组成。投射器的信号光源，由LCD液晶显示器或CRT阴极射线管等装置构成，从信号光源发出光线，然后通过投影器投射到玻璃上的叠像镜(或特制的透明屏幕上)，再由叠像镜显示出文字或图像。

常见如日本专利公开号JP2000347127A的车用抬头显示器，如图1(A)所示，抬头显示器(HUD)显示在挡风玻璃A1前方的虚像，是利用凹面镜A3将显示画面放大，近似于凸透镜的放大原理。如图1(B)所示，HUD装设在汽车前挡玻璃A1下方，在阳光特定角度射入时，其光线通过凹面镜A3聚光在显示面板A4上，这时会使显示面板(如液晶屏幕)温度快速升高以致烧毁。尤其是AR-HUD的虚像距离(VID)要求约10米甚至更远，所以凹面镜放大倍率需要超过20倍以上。放大倍率越高代表的是显示面板越接近凹面镜的焦点，而越接近焦点，太阳光的聚集面积越小，热度集中效果越大，因此太阳光热就变成AR-HUD最难克服的议题。

请参阅图2，当阳光斜射进入HUD，在第二反射镜B2聚焦之后，通过第一反射镜B1反射到达显示面板B3。当阳光被聚焦在显示面板B3的边角位置，因为光路的距离变长，更加接近凹面镜焦点，将使得这种聚焦的效果达到最大。

请参阅图3为一种现有的解决方法，是在显示面板容易产生太阳光聚焦的边角位置附近设置温度传感器T1，因为HUD的背光元件也是影响显示面板温度上升的重要因素，当温度上升到足以损害显示面板之前，就降低背光亮度或关闭背光。由于温度传感器T1会挡住光线，无论摆放在显示面板的正面、背面或内部TFT基板上，都会对显示效果产生不良的影响，而把温度传感器T2摆放在显示面板的周边，如玻璃基板侧边、TFT延伸板或驱动IC电路板上，如此侦测温升会有延迟与失准的问题。为了确保显示面板不会受损伤，宁可误判为危险也不能漏判，因此关闭或降低背光元件亮度的机率增加许多，大大影响HUD的画面显示品质。

请参阅图4为另一种现有的解决方法，美国专利US9423615为一种防止外部光线的进入而损坏液晶显示面板的平视显示装置(HUD)，在第一反射镜C1或第二反射镜C2使用冷镜(Cold mirror)，让可见光反射，让红外光穿透，以减少射入液晶面板的太阳光能量。并在此冷镜的后方设置红外光传感器C3，侦测穿透冷镜的红外光强度，只要强度超过一预先设定的阈值，就降低或关闭背光。如此同样会有降低背光亮度或关闭背光的频率过于频繁的问题。

所使用的冷镜是特殊面镜，如图5所示，虽然具有不反射红外光的机能，可以少掉一半以上的太阳光能量，但使用在第一反射镜，面积大且成本高，若使用在第二面镜上，面积更大且更加浪费。

为了解决以上所述的技术瓶颈，业界不断提出各种解决的技术方案，相关的技术可参酌US9638918、JP4788882B2、CN103270436B、US9251738、US 10102826、US9612463、CN209366054U、CN208459693U、CN207374131U、CN109932824A、CN109952527A等专利前案，以上各专利前案虽已揭露相关抬头显示器的运用技术，但是在使用上普遍仍存在缺失。

发明内容

基于上述缺失，本发明的目的在于提供一种抬头显示装置，特别是一种避免显示面板因为阳光热聚焦而损坏的抬头显示器。