CN118112842A - 数字显示屏和包括此类数字显示屏的车辆部件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种数字显示屏(10)，该数字显示屏包括图像显示元件(12)和背光装置(14)，该背光装置被配置为对所述图像显示元件(12)进行背光照明。该背光装置(14)限定多个照明区(24)，每个照明区(24)包括能够控制以调节由该照明区(24)产生的照明强度的一个光源(18,20)。该照明区(24)包括限定具有第一区域(A1)的第一照明表面的至少一个第一照明区(24‑1)和限定具有第二区域(A2)的第二照明表面的至少一个第二照明区(24‑2)，该第二区域(A2)严格小于该第一区域(A1)。
Description
技术领域
本发明涉及数字显示屏的技术领域，具体地涉及包括被配置为生成图像的图像显示面板(诸如液晶显示器(或LCD))和被配置用于对该图像显示面板进行背光照明的背光单元的数字显示屏。
背景技术
可以在车辆中使用数字显示屏，以向用户显示不同类型的图像。
显示屏例如具有被划分为显示不同类型图像的不同区域的大表面，包括例如用于显示包含诸如车辆速度等关键信息的图像的第一区域、用于显示包含导航信息的图像的第二区域和/或用于显示具有装饰性目的的图像的第三区域。
具有大表面的显示屏是昂贵的，特别是由于对图像显示元件进行背光照明所必需的大量发光二极管。
将局部调光技术部署到LCD中以改善图像对比度并降低系统功耗。对于2D局部调光，在液晶(LC)玻璃面板后面部署发光二极管(LED)的规则阵列。传送到LC的视频内容被处理，并且基于该视频内容，将2D强度分布传送到LED阵列。因此，例如，如果夜空中的月亮是视频内容，则只有在月亮的图像附近的LED将被照亮以对对应的LC像素进行背光照明。因此，与在LC后面使用标准的、连续照明的矩形背光源相比，夜空的黑色将显得更黑。这也将使得背光源所需要的电功率更少，因为一些LED将不被供电。
在局部调光中，例如与阵列中的LED光源之间的距离相对应的区域大小影响系统的性能和成本。与背光源上的大量LED相对应的小区域尺寸带来良好的图像性能，这是因为调暗的LED的图案更紧密地匹配LC中快门拍下的图像。然而，与标准背光源解决方案相比，大量LED成本更高。相反地，区域尺寸越大，则可独立调光的LED的数量就越少，从而降低系统成本。然而，大的区域尺寸降低了性能，并且例如光环效应变得更加明显。
发明内容
本发明的另一个目的是提出一种性能令人满意同时生产起来具有经济效益的数字显示屏。为此，本发明提出了一种数字显示屏，该数字显示屏包括：图像显示元件和背光装置，该背光装置被配置为对所述图像显示元件进行背光照明，该背光装置限定多个照明区，每个照明区包括能够控制以调节由该照明区产生的照明强度的一个光源，该照明区包括限定具有第一区域的第一照明表面的至少一个第一照明区和限定具有第二区域的第二照明表面的至少一个第二照明区，该第二区域严格小于该第一区域。
不同区域的多个照明区允许匹配显示屏的不同显示区域的分辨率和对比度要求，同时减少所需的光源总数，从而允许降低成本并且还增强显示屏的可靠性。
特别地，本发明认识到，对于许多显示器应用，不同类型的图像内容在显示器上具有固定区域，并且可以产生被映射到其附近的图像内容类型的、具有不同区域尺寸的局部调光背光源。因此，在不需要小区域尺寸(从而更高成本)的情况下，可以部署大区域尺寸(从而低成本)。这在机动车显示器中尤其如此，这些机动车显示器根据用户界面(UI)设计通常具有固定的图像内容。在具有LED阵列的LED背光源中，区域尺寸(或LED之间的节距)越大，则所需的系统厚度越厚，这是因为在LED顶表面与LC扩散器堆叠之间需要更大的光学距离(OD)以实现均质性，从而防止在每个LED所在的位置出现光点，并且替代地从LED阵列产生均匀的矩形光。
在特定实施方案中，该数字显示屏包括单独采用或以任何技术上可行组合方式采用的以下特征中的一个或几个：
-背光装置包括将照明区分隔开的区域阻隔件，至少一个照明区由位于该照明区的外围的区域阻隔件来界定，该区域阻隔件中的每个区域阻隔件被配置用于阻挡照射到该区域阻隔件的光的至少一部分。
-每个区域阻隔件具有基本上三角形形状或抛物线形状的横截面。
-每个区域阻隔件修改由光源(18,20)中的一个光源传送的一个光点的点扩散函数，以具有在0.5像素宽至5像素宽的范围内的半高全宽。
-该区域阻隔件被分成第一组和第二组，该第一组的区域阻隔件垂直于该第二组的区域阻隔件延伸，以便形成矩形照明区的阵列。
-背光装置包括支撑该光源的支撑件。
-该支撑件包括光导层，该光源被覆盖和/或嵌入在该光导层中。
-该区域阻隔件被覆盖和/或嵌入在该光导层中。
-每个区域阻隔件在该光导层的整个厚度上延伸。
-每个第一照明区包括限定该光源的至少一个第一发光二极管，并且每个第二照明区包括限定该光源的至少一个第二发光二极管。
-每个第一发光二极管具有第一发光表面，其中每个第一发光二极管的该第一发光表面具有第一区域，并且每个第二发光二极管具有第二发光表面，其中每个第二发光二极管的该第二发光表面具有第二区域，该第二区域严格小于该第一区域。
-每个第一照明区包括唯一的第一发光二极管并且/或者每个第二照明区包括唯一的第二发光二极管。
本发明还涉及包括至少一个如上所述的数字显示屏的车辆部件。
附图说明
通过阅读以下描述，将更好地理解本发明及其优点，以下描述仅通过非限制性示例给出并且参考附图进行，在附图中：
-[图1]图1是数字显示屏的顶视图；并且
-[图2]图2是沿着图1上的A-A截取的图1的数字显示屏的剖视图。
具体实施方式
如图1和图2所示，数字显示屏10包括图像显示元件12和背光装置14。
数字显示屏10优选地集成在部件中，特别是车辆(例如，机动车辆)的部件中。该部件例如是车辆内饰件，例如仪表板、门板或顶棚。
图像显示元件12优选地是被配置为生成待向用户显示的图像的光学设备。
优选地，图像显示元件12是液晶显示器(LCD)，特别是薄膜晶体管液晶显示器(TFT)。
图像显示元件12具有前表面12A和后表面12B。前表面12A旨在对用户可见。
图像显示元件12例如是板状的，前表面12A和后表面12B是图像显示元件12的两个相对面。
图像显示元件12例如被分成至少一个第一区域30和至少一个第二区域32。
第一区域30例如是低清晰度显示区域，第二区域32例如是高清晰度显示区域。
第一区域30例如旨在向用户显示非关键信息，例如导航信息或用于装饰性目的。第二区域32例如旨在向用户显示关键信息，例如车辆的速度。
优选地，数字显示屏10包括显示控制单元13，以控制由图像显示元件12显示的图像的产生，特别是在第一区域30和第二区域32中。
背光装置14被配置为对所述图像显示元件12进行背光照明。背光装置14被布置成对图像显示元件12的后表面12B进行背光照明，使得图像在图像显示元件12的前表面12A上可见。
优选地，数字显示屏10包括照明控制单元15，以控制由背光装置14产生的照明，特别是照明强度。
背光装置14包括多个照明区24，并且优选地包括如图1所示的矩形照明区24的阵列。
每个照明区24包括用于在该照明区24中产生背光的一个光源。
照明区24包括具有第一区域A1的至少一个第一照明区24-1和具有第二区域A2的至少一个第二照明区24-2，第二区域A2的照明表面严格小于第一区域A1的照明表面。
每个第一照明区24-1的第一区域A1例如包括在20mm2与30mm2之间。每个第二照明区24-2的第二区域A2例如包括在5mm2与15mm2之间。
第一照明区24-1优选地旨在对图像显示元件12的第一区域30(低清晰度显示区域)进行背光照明，并且第二照明区24-2优选地旨在对图像显示元件12的第二区域32(高清晰度显示区域)进行背光照明。
每个照明区24的光源是可控制的，以调节由所述照明区24产生的照明强度。
特别地，照明控制单元15能够单独地控制每个照明区24的光源，并且根据在图像显示元件12的相应区域上显示的图像来调节由每个照明区24产生的照明强度。
由于每个第二照明区24-2具有小的区域A2，因此照明控制单元15可以控制小照明表面上的背光强度，从而允许图像显示元件12的第二区域32上的高分辨率和对比度内容。
照明区24的光源包括一个或多个照明元件，诸如LED或一束微型LED。
一个光源的每个照明元件的照明强度例如能够由照明控制单元15单独控制。另选地，一个光源的照明元件的照明强度能够由照明控制单元15共同控制。在优选的实施方案中，每个第一照明区24-1包括至少一个第一发光二极管18，并且每个第二照明区24-2包括至少一个第二发光二极管20。
第一发光二极管18和第二发光二极管20被配置为发射光。
优选地，每个第一照明区24-1包括唯一的第一发光二极管18并且/或者每个第二照明区24-2包括唯一的第二发光二极管20。这允许减少部件的数量，并且因此增强数字显示屏10的可靠性。
第一发光二极管18和第二发光二极管20各自包括发光表面18A、20A。
第一发光二极管18和第二发光二极管20中的每一个发光二极管的发光表面18A、20A是在发光二极管18、20工作时该第一发光二极管18或第二发光二极管20发出光的表面。
每个第一发光二极管18的发光表面18A具有第三区域A3，并且每个第二发光二极管20的发光表面20A具有第四区域A4，第四区域A4严格低于第三区域A3。
换句话说，第二发光二极管20具有比第一发光二极管18“更小的尺寸”。
在一个示例中，第三区域A3和第四区域A4包括在0.5mm2与5mm2之间。
在有利的实施方案中，背光装置14包括界定照明区24的区域阻隔件22。
至少一个照明区24由位于照明区24的外围的区域阻隔件22来界定。
优选地，每个照明区24由区域阻隔件22来界定。相邻的照明区24由阻隔件22分隔开。
区域阻隔件22包括例如第一组和第二组，第一组的区域阻隔件22垂直于第二组的区域阻隔件22延伸，以便形成如图1所示的矩形照明区24的阵列。
优选地，每个区域阻隔件22被配置用于阻挡照射到所述区域阻隔件22的光的至少一部分，以便仅允许受控量的光在由区域阻隔件22分隔开的两个相邻照明区域24之间透射。
在一个示例中，每个区域阻隔件22对照射到所述区域阻隔件22的光具有至少等于80％的反射率。
在一个示例中，每个区域阻隔件22具有基本上三角形形状或抛物线形状的横截面。
换句话说，每个区域阻隔件22的横截面的宽度在图像显示元件12附近逐渐变窄。
在特定实施方案中，每个区域阻隔件22的横截面根据被参数化以控制点扩散函数(PSF)的曲线来限定。
每个区域阻隔件22优选地修改由光源18、20之一传送的光点的PSF，以具有在0.5像素宽至5像素宽的范围内的半高全宽(FWHM)。
点扩散函数(PSF)是描述显示屏10对由光源18、20传送的光点，特别是对由光源18、20之一传送的光点的模糊进行响应的数学函数。点扩散函数(PSF)例如由高斯函数来表示。
半高全宽(FWHM)表示曲线上函数达到其最大值的一半的两点之间的距离。
特别地，PSF达到其最大值的一半处的PSF的两点之间的距离包括在0.5像素宽至5像素之间。
在特定实施方案中，背光装置14包括支撑光源(例如，第一发光二极管18和第二发光二极管20)并且优选地还支撑区域阻隔件22的支撑件16。
支撑件16具有前表面16A和后表面16B。前表面16A优选地面向图像显示元件12的后表面12B。
支撑件16例如是板状的，前表面16A和后表面16B是支撑件16的两个相对面。
有利地，支撑件16是柔性的。特别地，支撑件16是柔性的，以便能够适形于支撑件16所附接到的对象的表面的形状。
在一个示例中，支撑件16包括光导层26，例如限定支撑件16的前表面16A。
例如，第一发光二极管18和第二发光二极管20的光源由光导层26覆盖和/或嵌入该光导层中。
优选地，光导层26是透明的并且提供将来自对应光源的光分布在每个照明区24内的光学功能。
光导层26可以是常用于封装LED器件的透明聚合物，诸如硅树脂、聚氨酯、环氧树脂、聚碳酸酯或丙烯酸/PMMA。光提取特征可以是折射的、反射的或散射的。
由光导层26覆盖和/或嵌入该光导层中的光源(例如，第一发光二极管18和第二发光二极管20)不暴露于环境大气。
光导层26由透光材料制成，该透光材料允许由光源产生的光从光导层26传出，并最终从支撑件16中传出。
区域阻隔件22优选地被覆盖和/或嵌入在光导层26中。
优选地，每个区域阻隔件22在光导层26的整个厚度上延伸，并且具有例如包括在0.5mm与4mm之间的高度。
光导层26的光学功能允许通过限制区域阻隔件22的高度来保持薄的背光装置14。
在一个示例中，支撑件16包括将光源固定在其上的基底层28，光导层26覆盖基底层28。
如果基底层28和光导层26都是透明的，则将形成复合光导。然后，光将在两个层26、28内的光源之间被引导。
如果基底层28不透明，则在光导层26和基底层28的界面处将发生反射或吸收，如图2所示。这可能限制可实现的特殊均质性或光学效率，因此可以在该界面处引入附加的低折射率材料的涂层。
在支撑件16是柔性的情况下，光导层26以及(如果适用的话)基底层28是柔性的，以便赋予支撑件16柔性。
在操作中，显示控制单元13控制由图像显示元件12显示的图像的产生，特别是第一区域30中的低清晰度内容和第二区域32中的高清晰度内容。
照明控制单元15单独地控制每个照明区24的光源，并且根据在图像显示元件12的相应区域上显示的图像来调节由每个照明区24产生的照明强度。
在照明区24的光源是发光二极管的优选实施方案中，照明控制单元15独立地控制每个第一照明区24-1的第一发光二极管18，以对图像显示元件12的第一区域30进行背光照明。照明控制单元15还独立地控制每个第二照明区24-2的第二发光二极管20，以对图像显示元件12的第二区域32进行背光照明。由于第二照明区24-2的第二区域A2小于第一照明区24-1的第一区域A1，因此在图像显示元件12的第二区域32(高清晰度显示区域)中实现了更高程度的分辨率和对比度。
在具有界定照明区24的区域阻隔件22和光导层26的实施方案中，由光源发出的光分布于每个照明区24内。
光被分成第一部分和第二部分，该第一部分直接照亮图像显示元件12的后表面12B，该第二部分到达界定所述照明区24的区域阻隔件22之一。
该第二部分的第一部分通过所述区域阻隔件22透射到相邻的照明区24之一，并且该第二部分的第二部分被所述区域阻隔件22反射，然后照亮图像显示元件12的后表面12B。
此类具有不同区域A1、A2的多个照明区24的背光装置14允许匹配图像显示元件12的不同显示区域30、32的分辨率和对比度要求，同时减少所需的光源和光控制部件的总数，从而允许降低成本并且还增强显示屏10的可靠性。
此外，区域阻隔件22实现了照明区24的有效分离，并且因此实现了对每个照明区24的照明强度的独立调节。
此外，由于光源和区域阻隔件22嵌入其中的光导层26的光学功能的存在，即使在大照明区24的情况下也可以减小背光装置14的厚度。因此，大的第一照明区24-1可以设置有唯一的第一发光二极管18以对低清晰度显示区域(第一区域30)进行背光照明。这就允许减少多余部件的数量。
Claims (13)
1.一种数字显示屏(10)，所述数字显示屏包括：图像显示元件(12)和背光装置(14)，所述背光装置被配置为对所述图像显示元件(12)进行背光照明，所述背光装置(14)限定多个照明区(24)，每个照明区(24)包括能够控制以调节由所述照明区(24)产生的照明强度的一个光源(18,20)，所述照明区(24)包括限定具有第一区域(A1)的第一照明表面的至少一个第一照明区(24-1)和限定具有第二区域(A2)的第二照明表面的至少一个第二照明区(24-2)，所述第二区域(A2)严格小于所述第一区域(A1)。
2.根据权利要求1所述的数字显示屏(10)，其中所述背光装置(14)包括将所述照明区(24)分隔开的区域阻隔件(22)，至少一个照明区由位于所述照明区(24)的外围的区域阻隔件(22)来界定，所述区域阻隔件(22)中的每个区域阻隔件被配置用于阻挡照射到所述区域阻隔件(22)的光的至少一部分。
3.根据权利要求2所述的数字显示屏(10)，其中所述区域阻隔件(22)中的每个区域阻隔件具有基本上三角形形状或抛物线形状的横截面。
4.根据权利要求2或3所述的数字显示屏(10)，其中所述区域阻隔件(22)中的每个区域阻隔件修改由所述光源(18,20)中的一个光源传送的一个光点的点扩散函数(PSF)，以具有在0.5像素宽至5像素宽的范围内的半高全宽(FWHM)。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的数字显示屏(10)，其中所述区域阻隔件(22)被分成第一组和第二组，所述第一组的所述区域阻隔件(22)垂直于所述第二组的所述区域阻隔件(22)延伸，以便形成矩形照明区(24)的阵列。
6.根据前述权利要求中任一项所述的数字显示屏(10)，其中所述背光装置(14)包括支撑所述光源(18,20)的支撑件(16)。
7.根据权利要求6所述的数字显示屏(10)，其中所述支撑件(16)包括光导层(26)，所述光源(18,20)被覆盖和/或嵌入在所述光导层(26)中。
8.根据权利要求2至5中任一项与权利要求7结合所述的数字显示屏(10)，其中所述区域阻隔件(22)被覆盖和/或嵌入在所述光导层(26)中。
9.根据权利要求8所述的数字显示屏(10)，其中所述区域阻隔件(22)中的每个区域阻隔件在所述光导层(26)的整个厚度上延伸。
10.根据前述权利要求中任一项所述的数字显示屏(10)，其中所述第一照明区(24-1)中的每个第一照明区包括限定所述光源的至少一个第一发光二极管(18)，并且所述第二照明区(24-2)中的每个第二照明区包括限定所述光源的至少一个第二发光二极管(20)。
11.根据权利要求10所述的数字显示屏(10)，其中所述第一发光二极管(18)中的每个第一发光二极管具有第一发光表面(18A)，其中每个第一发光二极管(18)的所述第一发光表面(18A)具有第一区域(A3)，并且所述第二发光二极管(20)中的每个第二发光二极管具有第二发光表面(20A)，其中每个第二发光二极管(20)的所述第二发光表面(20A)具有第二区域(A4)，所述第二区域(A4)严格小于所述第一区域(A3)。
12.根据权利要求10或11所述的数字显示屏(10)，其中所述第一照明区(24-1)中的每个第一照明区包括唯一的第一发光二极管(18)，并且/或者所述第二照明区(24-2)中的每个第二照明区包括唯一的第二发光二极管(20)。
13.一种车辆部件，所述车辆部件包括至少一个根据前述权利要求中任一项所述的数字显示屏(10)。
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311597923.5A Pending CN118112842A (zh) | 2022-11-29 | 2023-11-28 | 数字显示屏和包括此类数字显示屏的车辆部件 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
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| CN (1) | CN118112842A (zh) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2023
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- 2023-11-28 CN CN202311597923.5A patent/CN118112842A/zh active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication |