DE102021213490A1 - Narrow display backlighting - Google Patents

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Manrico Joseph
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Continental Automotive GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinheit, aufweisend ein durchleuchtbares Display (1) und eine Beleuchtungsleiterplatte (2), auf der Lichtquellen (4) angeordnet sind. Dabei ist zumindest eine weitere Beleuchtungsleiterplatte (3) vorhanden, und die Anzahl von Lichtquellen (4) pro Flächeneinheit von zumindest zwei der Beleuchtungsleiterplatten (2,3) weichen voneinander ab.The invention relates to a lighting unit having a translucent display (1) and a lighting circuit board (2) on which light sources (4) are arranged. At least one further lighting circuit board (3) is present, and the number of light sources (4) per unit area of at least two of the lighting circuit boards (2, 3) differ from one another.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine schmale Display-Hinterleuchtung. Insbesondere bei Anzeigen, die nicht selbstleuchtend sind, wie beispielsweise Flüssigkristallanzeigen (LCD, Liquid Crystal Display), wird eine Hinterleuchtung der Anzeige, also des Displays, benötigt.The present invention relates to a narrow display backlight. Particularly in the case of displays that are not self-luminous, such as liquid crystal displays (LCD, Liquid Crystal Display), backlighting of the display, ie the display, is required.

Bei mittels LED (Leuchtdiode, Light Emitting Diode) hinterleuchteten Displays gibt es die Technik der flächigen LED-Anordnung. Dabei sind LEDs auf einer Fläche in einer Ebene angeordnet. Die wichtigsten Parameter für eine gleichmäßige Ausleuchtung sind: Der LED-Abstand zum Display. Ein großer Abstand bedeutet eine große Homogenität, ein kleiner Abstand bedeutet eine geringere Homogenität. Die LED-Anzahl pro Fläche. Eine große Anzahl bedeutet eine große Homogenität, eine kleine Anzahl bedeutet eine geringere Homogenität.In the case of displays backlit by means of LEDs (light emitting diodes, light emitting diodes), there is the technology of the flat LED arrangement. In this case, LEDs are arranged on a surface in one plane. The most important parameters for an even illumination are: The LED distance to the display. A large distance means high homogeneity, a small distance means lower homogeneity. The number of LEDs per face. A large number means high homogeneity, a small number means less homogeneity.

Insbesondere Automobilhersteller fordern für Displays flache Bauformen mit hoher Homogenität der Ausleuchtung zu geringen Preisen. Somit wird eine hohe Anzahl von LEDs benötigt, die entsprechend Kosten verursachen.Car manufacturers in particular are demanding flat designs for displays with high homogeneity of illumination at low prices. A large number of LEDs are therefore required, which result in corresponding costs.

Die EP 1 992 871 A2 gibt an, wie die Abstände, also das Rastermaß, einzelner Lichtquellen in einer Matrix zu wählen ist, um ein durchleuchtbares Display, das sich im Abstand I von den Lichtquellen befindet, optimal auszuleuchten. Sie gibt aber keinen Hinweis darauf, unterschiedliche Matrizen mit voneinander abweichenden Abständen (Rastermaßen) einzelner Lichtquellen anzuordnen.the EP 1 992 871 A2 specifies how the distances, i.e. the grid size, of individual light sources in a matrix should be selected in order to optimally illuminate a translucent display that is at a distance I from the light sources. However, it gives no indication of arranging different matrices with different distances (grid dimensions) of individual light sources.

Bei Fahrzeugleuchten ist es bekannt, LED-Modulen auf unterschiedlichen Ebenen anzuordnen. Allerdings weisen diese Fahrzeugleuchten eine stark gekrümmte Form auf. Hierbei geht es also nicht primär um die Homogenität der Ausleuchtung, weshalb auch keine Anpassung des Rastermaßes erfolgt.In the case of vehicle lights, it is known to arrange LED modules on different levels. However, these vehicle lights have a strongly curved shape. It is not primarily about the homogeneity of the illumination, which is why the grid size is not adjusted.

Bei Fahrzeugleuchten sind mehrere LED-Module auf mehreren Ebenen räumlich angeordnet. Dabei sind je LED-Modul die LEDs auf einer ebenen oder gekrümmten Fläche, zum Beispiel auf einer flexiblen Leiterplatte, angeordnet. Diese Fläche entspricht einer annähernd parallelen Fläche zu Fahrzeugleuchtengeometrie mit annähernd gleichem Abstand. Stand der Technik ist es somit, eine gleichmäßige Ausleuchtung durch einen konstanten LED-Abstand für „LED zu LED“ und „LED zu Display“ zu bekommen.In vehicle lights, several LED modules are spatially arranged on several levels. The LEDs for each LED module are arranged on a flat or curved surface, for example on a flexible printed circuit board. This area corresponds to an area that is approximately parallel to the geometry of the vehicle lights and is approximately the same distance away. It is therefore state of the art to achieve uniform illumination through a constant LED distance for "LED to LED" and "LED to display".

Die Erfindung zielt darauf ab, die hohe Anzahl der LEDs und somit die hohen Kosten zu reduzieren.The invention aims to reduce the high number of LEDs and thus the high costs.

Eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinheit weist ein durchleuchtbares Display auf und eine Beleuchtungsleiterplatte, auf der Lichtquellen, beispielsweise LEDs, angeordnet sind, wobei zumindest eine weitere Beleuchtungsleiterplatte vorhanden ist, und die Anzahl von Lichtquellen pro Flächeneinheit von zumindest zwei der Beleuchtungsleiterplatten voneinander abweicht.A lighting unit according to the invention has a translucent display and a lighting circuit board on which light sources, for example LEDs, are arranged, with at least one further lighting circuit board being present and the number of light sources per unit area of at least two of the lighting circuit boards differing from one another.

Vorteilhafterweise sind die Beleuchtungsleiterplatten parallel zueinander angeordnet. Diese Bauweise läßt sich kostengünstig herstellen und bietet sich insbesondere bei ebenen Displays an.The lighting circuit boards are advantageously arranged parallel to one another. This type of construction can be produced inexpensively and is particularly suitable for flat displays.

Vorteilhaft weisen die Ebenen von zumindest zwei der Beleuchtungsleiterplatten einen Winkel α größer 0° zueinander auf. Dies bietet sich insbesondere bei gekrümmten Displays an. Damit kann der Krümmung des Displays gefolgt werden, und gleichzeitig die erforderliche Bauhöhe klein gehalten werden.Advantageously, the planes of at least two of the lighting circuit boards have an angle α greater than 0° to one another. This is particularly useful for curved displays. This means that the curvature of the display can be followed, and at the same time the required overall height can be kept small.

Erfindungsgemäß werden die LEDs vorzugsweise auf mehreren Ebenen angeordnet.According to the invention, the LEDs are preferably arranged on several levels.

In Bereichen, in denen eine schmale Bauform des Gerätes gefordert wird, werden die LEDs dichter und näher zum Display plaziert. In Bereichen, in denen mehr Bauraum zur Verfügung steht, werden die LEDs weiter weg vom Display und mit größerem Abstand zueinander plaziert.In areas where a slim design of the device is required, the LEDs are placed more densely and closer to the display. In areas where more installation space is available, the LEDs are placed further away from the display and at a greater distance from one another.

Die Beleuchtung wird erfindungsgemäß kostenoptimiert auf mehrere Ebenen aufgeteilt. Die Anzahl der LEDs pro Fläche ist somit zielgerichtet skalierbar.According to the invention, the lighting is divided into several levels in a cost-optimized manner. The number of LEDs per area can therefore be scaled in a targeted manner.

Die Erfindung kann bei allen Displays mit flächiger LED-Anordnung eingesetzt werden, beispielsweise für Computer-Monitore oder Fernsehgeräte.The invention can be used in all displays with a flat LED arrangement, for example for computer monitors or television sets.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Abbildungen näher beschrieben. Dabei zeigen:

  • 1 Displayhinterleuchtung gemäß Stand der Technik
  • 2 Displayhinterleuchtung gemäß Stand der Technik
  • 3 Displayhinterleuchtung gemäß Stand der Technik
  • 4 Displayhinterleuchtung gemäß Stand der Technik
  • 5 Displayhinterleuchtung gemäß Stand der Technik
  • 6 Displayhinterleuchtung gemäß Erfindung
  • 7 Displayhinterleuchtung gemäß Erfindung
The invention is described in more detail below with reference to figures. show:
  • 1 State-of-the-art display backlighting
  • 2 State-of-the-art display backlighting
  • 3 State-of-the-art display backlighting
  • 4 State-of-the-art display backlighting
  • 5 State-of-the-art display backlighting
  • 6 Display backlighting according to the invention
  • 7 Display backlighting according to the invention

1 zeigt eine erste Displayhinterleuchtung gemäß Stand der Technik. Man erkennt eine Beleuchtungsleiterplatte 2, auf der mehrere Lichtquellen 4, vorzugsweise Leuchtdioden LED, angeordnet sind. Jede der Lichtquellen 4 strahlt Licht L ab, das im wesentlichen in einem Lichtkegel konzentriert ist. Die Lichtkegel treffen auf der Rückseite eines durchleuchtbaren Displays 1, beispielsweise eines LCD-Panels, auf. Die Leuchtdioden sind so zueinander angeordnet, daß sich die Lichtkegel so überlappen bzw. aneinandergrenzen, daß die komplette zur Anzeige dienende Fläche des Displays 1 beleuchtet ist. 1 shows a first display backlighting according to the prior art. A lighting circuit board 2 can be seen, on which several light sources 4, preferably light-emitting diodes LED, are arranged. Each of the light sources 4 emits light L that is essentially concentrated in a light cone. The cones of light impinge on the back of a translucent display 1, for example an LCD panel. The light-emitting diodes are arranged relative to one another in such a way that the light cones overlap or border one another in such a way that the entire surface of the display 1 used for display is illuminated.

2 zeigt eine weitere Displayhinterleuchtung gemäß Stand der Technik. Im Vergleich zu 1 ist hier der Abstand zwischen der Beleuchtungsleiterplatte 2 und dem Display 1 reduziert. Damit decken die Lichtkegel den Ausleuchtbereich nicht vollständig ab. Die Ausleuchtung des Displays 1 ist somit inhomogen. 2 shows another display backlight according to the prior art. Compared to 1 the distance between the lighting circuit board 2 and the display 1 is reduced here. As a result, the light cones do not completely cover the illumination area. The illumination of the display 1 is therefore inhomogeneous.

3 zeigt die Displayhinterleuchtung aus 2, bei der zur Kompensation die Lichtquellen 4 näher zusammengerückt sind. Die Ausleuchtung der zur Anzeige dienenden Fläche des Displays 1 ist damit wieder sichergestellt. Die Anzahl der Lichtquellen 4, die erforderlich ist, um dieselbe Fläche des Displays 1 auszuleuchten wie zu 1 gezeigt, erhöht sich allerdings damit, und somit steigen auch die Kosten. 3 shows the display backlight off 2 , in which the light sources 4 have moved closer together to compensate. The illumination of the display area of the display 1 is thus ensured again. The number of light sources 4 required to illuminate the same area of the display 1 as to 1 shown, however, increases with it, and thus the costs also increase.

4 zeigt eine Displayhinterleuchtung gemäß Stand der Technik in einer räumlichen Darstellung. Man erkennt das durchleuchtbare Display 1 als Panel, und die darunter befindliche Beleuchtungsleiterplatte 2 mit 280 (=10*28) einzelnen Leuchtdioden LED als Lichtquellen 4, die hier als quadratische Elemente dargestellt sind. Links deutet ein Pfeil P1 auf den Abstand des Display-Panels und der Beleuchtungsleiterplatte 2 (Leiterplatte mit Lichtquellen 4). Dieser Abstand hat direkten Einfluß auf die Bauhöhe der gesamten Anzeigeeinheit. Die Beleuchtungsleiterplatte 2 ist hier eine einteilige, ebene Leiterplatte, auf der die einzelnen Lichtquellen 4, die Leuchtdioden, homogen verteilt sind. 4 shows a display backlight according to the prior art in a three-dimensional representation. One recognizes the translucent display 1 as a panel, and the underlying lighting circuit board 2 with 280 (=10*28) individual light-emitting diodes LED as light sources 4, which are shown here as square elements. On the left, an arrow P1 points to the distance between the display panel and the lighting circuit board 2 (circuit board with light sources 4). This distance has a direct influence on the overall height of the entire display unit. The lighting circuit board 2 is here a one-piece, flat circuit board on which the individual light sources 4, the light-emitting diodes, are distributed homogeneously.

5 zeigt eine Displayhinterleuchtung wie zu 4, hier allerdings mit verringertem Abstand zwischen Display-Panel und Beleuchtungsleiterplatte 2, um die Bauhöhe der gesamten Anzeigeeinheit zu reduzieren. Auch hier deutet ein Pfeil P2 auf den Abstand zwischen Beleuchtungsleiterplatte 2 und Display 1 hin. Die Reduzierung der Bauhöhe beeinflußt die erforderliche Anzahl der Lichtquellen 4. Um eine komplette Ausleuchtung des Display-Panels bei vermindertem Abstand zwischen Display-Panel und Beleuchtungsleiterplatte 2 sicherzustellen, müssen die Lichtquellen 4 dichter angeordnet werden als bei größerer Bauhöhe, ihre Anzahl erhöht sich in diesem Ausführungsbeispiel auf 588 (=14*42). 5 shows a display backlight like too 4 , but here with a reduced distance between the display panel and the lighting circuit board 2 in order to reduce the overall height of the entire display unit. Here, too, an arrow P2 indicates the distance between the lighting circuit board 2 and the display 1. Reducing the overall height affects the number of light sources 4 required. In order to ensure complete illumination of the display panel with a reduced distance between the display panel and the lighting circuit board 2, the light sources 4 must be arranged more densely than with a greater overall height, and their number increases in this case example on 588 (=14*42).

6 zeigt eine Displayhinterleuchtung gemäß Erfindung. Das Display-Panel entspricht demjenigen zu den beiden vorhergehenden Abbildungen. Anstatt einer einzigen Beleuchtungsleiterplatte 2 sind mehrere, hier drei, Beleuchtungsleiterplatten 2,3 vorgesehen. Eine erste Beleuchtungsleiterplatte 2 weist 200 (=10*20) Leuchtdioden als Lichtquellen 4 auf, eine zweite und eine dritte Beleuchtungsleiterplatte 3 weisen je 90 (=15*6) Leuchtdioden als Lichtquellen 4 auf. Somit werden insgesamt 380 Leuchtdioden benötigt. Die erste Beleuchtungsleiterplatte 2 weist denselben Abstand zum Display-Panel auf wie zu 4 gezeigt, die zweite und dritte Beleuchtungsleiterplatten 3 weisen einen geringeren Abstand zum Display-Panel auf als zu 5 gezeigt. Somit wird eine lokale Reduzierung der Bauhöhe erreicht, siehe Pfeil P3, welche die lokale Anzahl der Lichtquellen 4 pro Flächeneinheit beeinflußt. Insgesamt wird die Anzahl der benötigten Lichtquellen 4 reduziert. Durch die erhöhte Anzahl von Lichtquellen 4 pro Flächeneinheit auf der zweiten und dritten Beleuchtungsleiterplatte 3 ist es ermöglicht, die Bauhöhe im Bereich dieser beiden nochmals zu reduzieren. Erfindungsgemäß wird es somit ermöglicht, sowohl die Anzahl erforderlicher Lichtquellen 4, beispielsweise Leuchtdioden LED, zu reduzieren, als auch die Bauhöhe der gesamten Anzeigeeinheit in den Bereichen, in denen dies erforderlich ist, während sie in Bereichen, bei denen die Bauhöhe nur eine untergeordnete Rolle spielt, eine größere Bauhöhe aufweist, und damit mit insgesamt weniger Lichtquellen 4 auskommt. Damit werden Designs ermöglicht, die bei einheitlicher Bauhöhe nicht oder nur unter wenig wirtschaftlichen Konditionen möglich sind. 6 shows a display backlighting according to the invention. The display panel corresponds to that of the two previous figures. Instead of a single lighting circuit board 2, several, here three, lighting circuit boards 2.3 are provided. A first lighting circuit board 2 has 200 (=10*20) light-emitting diodes as light sources 4 , a second and a third lighting circuit board 3 each have 90 (=15*6) light-emitting diodes as light sources 4 . A total of 380 light-emitting diodes are therefore required. The first lighting circuit board 2 has the same distance from the display panel as to 4 shown, the second and third lighting circuit boards 3 have a smaller distance to the display panel than to 5 shown. A local reduction in the overall height is thus achieved, see arrow P3, which influences the local number of light sources 4 per unit area. Overall, the number of light sources 4 required is reduced. The increased number of light sources 4 per unit area on the second and third lighting circuit board 3 makes it possible to further reduce the overall height in the area of these two. According to the invention, it is thus possible to reduce both the number of required light sources 4, for example light-emitting diodes LED, and the overall height of the entire display unit in the areas where this is necessary, while in areas where the overall height is only a minor role plays, has a greater overall height, and thus manages with a total of fewer light sources 4 . This enables designs that are not possible with a uniform height or only under low economic conditions.

7 zeigt eine Variante einer Displayhinterleuchtung gemäß Erfindung, bei der die mehreren Beleuchtungsleiterplatten 2 nicht parallel zueinander angeordnet sind, sondern leicht zueinander verkippt. Dies ist im linken Teil der Abbildung mit dem Winkel a>0° angedeutet. Die Lichtquellen 4 sind hier nicht einzeln dargestellt. Die Beleuchtungsleiterplatten 2 sind untereinander verbunden, was hier mit weiß dargestellten Knoten 5 angedeutet ist. Auf diese Weise läßt sich die Hinterleuchtung eines gekrümmten Displays 1' realisieren, bei dem die Bauhöhe der gesamten Anzeigeeinheit insgesamt niedrig ist. Diese Variante ist ein Beispiel dafür, wie mehrere Beleuchtungsleiterplatten 2 mehr Freiheitsgrade bei der Auslegung von Anzeigeeinheiten bieten. An der zweiten Leiterplatte 2 von links sind beispielhaft weitere Beleuchtungsleiterplatte 3 angedeutet, die näher an das Display 1' heranragen. Dies ermöglicht es, die Verbindung mittels des Knotens 5 näher an das Display 1' heranzurücken, und somit die Bauhöhe in diesem Bereich zu reduzieren. 7 shows a variant of a display backlighting according to the invention, in which the several lighting circuit boards 2 are not arranged parallel to one another, but slightly tilted relative to one another. This is indicated in the left part of the figure with the angle a>0°. The light sources 4 are not shown individually here. The lighting circuit boards 2 are connected to one another, which is indicated here by nodes 5 shown in white. In this way, the backlighting of a curved display 1' can be realized in which the overall height of the entire display unit is low. This variant is an example of how multiple lighting circuit boards 2 offer more degrees of freedom in the design of display units. On the second printed circuit board 2 from the left, further lighting printed circuit boards 3 are indicated by way of example, which protrude closer to the display 1′. This makes it possible to move the connection closer to the display 1' by means of the node 5, and thus to reduce the overall height in this area.

Andere Kombinationen einzelner Merkmale liegen ebenfalls im Rahmen der Offenbarung, auch wenn sie hier nicht im einzelnen angeführt sind.Other combinations of individual features are also within the scope of the disclosure, even if they are not listed in detail here.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • EP 1992871 A2 [0004]EP 1992871 A2 [0004]

Claims (3)

Beleuchtungseinheit, aufweisend ein durchleuchtbares Display (1) und eine Beleuchtungsleiterplatte (2), auf der Lichtquellen (4) angeordnet sind, wobei zumindest eine weitere Beleuchtungsleiterplatte (3) vorhanden ist, und die Anzahl von Lichtquellen (4) pro Flächeneinheit von zumindest zwei der Beleuchtungsleiterplatten (2,3) voneinander abweicht.Lighting unit, having a translucent display (1) and a lighting circuit board (2) on which light sources (4) are arranged, with at least one further lighting circuit board (3) being present, and the number of light sources (4) per unit area of at least two of the Lighting circuit boards (2.3) differs from each other. Beleuchtungseinheit gemäß Anspruch 1, wobei die Beleuchtungsleiterplatten (2,3) parallel zueinander angeordnet sind.Lighting unit according to claim 1 , wherein the lighting circuit boards (2.3) are arranged parallel to each other. Beleuchtungseinheit gemäß Anspruch 1, wobei die Ebenen von zumindest zwei der Beleuchtungsleiterplatten (2,3) einen Winkel (a) größer 0° zueinander aufweisen.Lighting unit according to claim 1 , wherein the planes of at least two of the lighting circuit boards (2,3) have an angle (a) greater than 0° to one another.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1992871A2 (en) 2007-05-15 2008-11-19 Samsung Electro-mechanics Co., Ltd Plane light source and LCD backlight unit having the same

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