專利名稱：背光系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自適應(yīng)可控的背光系統(tǒng)，以及一種包括這樣的背 光系統(tǒng)的顯示設(shè)備。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，各種類型的平面板顯示器被用于從移動(dòng)電話顯示器到大屏 幕電視機(jī)的各種應(yīng)用中。盡管某些種類的平面板顯示器(比如所謂的 等離子顯示器)由發(fā)光像素陣列組成，但是大多數(shù)平面板顯示器具有 可以在狀態(tài)之間切換但不能獨(dú)立發(fā)光的像素陣列。這樣的平面板顯示
器包括普遍存在的LCD顯示器。為了使這樣的平面板顯示器能夠?yàn)橛?戶顯示圖像，在透射型的像素陣列的情況下必須由所謂的背光源照亮 像素陣列，或者在反射型像素陣列的情況下必須由環(huán)境光或所謂的前 光(front-light)照亮像素陣列。
傳統(tǒng)的背光源由平面光導(dǎo)構(gòu)成，光從光源耦合進(jìn)入該光導(dǎo)。平面 光導(dǎo)的一個(gè)面典型地通過構(gòu)建或改型(modification)(例如表面粗 糙化)來改型以通過該面實(shí)現(xiàn)光的向外耦合。隨后，向外耦合的光通 過像素陣列中處于透射狀態(tài)下的像素，并且對(duì)應(yīng)的圖像變得對(duì)觀察者 可見。
然而，通常就是這樣當(dāng)僅僅很小比例的像素是亮的(在它們的 透射狀態(tài)下)時(shí)，對(duì)應(yīng)的大部分由背光源發(fā)射的光被阻止到達(dá)觀察者 并且因此浪費(fèi)了寶貴的能量。
另一方面，通過提供背光源作為具有多個(gè)單獨(dú)可控的光源的背光 面板(backlight panel)，該背光源可以被局部調(diào)光，這導(dǎo)致圖l象對(duì) 比度的增強(qiáng)和功耗的降低。
然而，背光源中所包含的光源可以在相同的操作條件下展現(xiàn)它們 的發(fā)光強(qiáng)度的充分散布。而且，光源的老化可能導(dǎo)致背光源性能的逐 漸下降，并且因此導(dǎo)致包括該背光的顯示設(shè)備性能的逐漸下降。
US2003/0043107公開了一種具有LED背光系統(tǒng)的液晶顯示器 (LCD)系統(tǒng)，其中通過在背光面板的背面上提供多個(gè)有代表性的LED以及光電檢測(cè)器來實(shí)現(xiàn)背光亮度的感測(cè)。
對(duì)于根據(jù)US2003/0043107的感測(cè)系統(tǒng)，有代表性的"采樣"LED 被監(jiān)控，而不是實(shí)際貢獻(xiàn)了 (contribute to)所發(fā)射的背光的LED. 因此，在發(fā)光LED中的個(gè)別的改變不能被監(jiān)控并且因此不能得以補(bǔ)償.
因此，需要一種能夠?qū)ω暙I(xiàn)所發(fā)射的背光的光源進(jìn)行監(jiān)控和校準(zhǔn) 的改進(jìn)的背光系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述和其他缺陷，本發(fā)明的總體目的是提供一種 改進(jìn)的背光系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明，這些和其他目的可以通過一種自適應(yīng)可控背光系統(tǒng) 來實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)包括多個(gè)單獨(dú)可控的光源，它們被布置在背光面板 上以在基本垂直于背光面板的方向上發(fā)光；向外耦合板，其被布置為 與背光面板相鄰并且適于捕獲由光源發(fā)射的部分光并且通過向外耦合 板的至少一個(gè)端面將所述部分光向外耦合；至少一個(gè)光導(dǎo)，其被布置 為接收向外耦合的光并且適于引導(dǎo)該向外耦合的光使之朝向光導(dǎo)的至 少一個(gè)端面(end-surface);以及至少一個(gè)傳感器，其被布置為接收
被引導(dǎo)的向外耦合的光并且適于提供指示該向外耦合光的至少一個(gè)屬 性的信號(hào)，由此實(shí)現(xiàn)了背光系統(tǒng)的自適應(yīng)的控制.
所述單獨(dú)可控的光源可以是適合用于背光系統(tǒng)中的任意種類的光 源，比如，包括發(fā)光二極管(LED)和半導(dǎo)體激光器的基于半導(dǎo)體的光 源、有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)或熒光光源。
在本申請(qǐng)的上下文中，"背光面板"應(yīng)當(dāng)被理解為適于支持 (support)多個(gè)光源的面板。該背光面板可以是剛性或柔性的，并且 它可以或不可以包括用于向光源供電的布線(wiring)。該背光面板 可以有利地形成為電路板，其可以是剛性的(所謂PCB)或柔性的(所 謂FPC )。
所述"向外耦合板(outcoupling plate)"是這樣的板其適于 傳輸由光源發(fā)射的基本全部可見光并且適于通過該向外耦合板的一個(gè) 或多個(gè)向外耦合表面而將所發(fā)射的光的小部分向外耦合.該向外耦合 板可以以平面光學(xué)波導(dǎo)形式來提供，該平面光學(xué)波導(dǎo)例如可以由單一 介電材料或多種介電材料的組合的平板(slab)構(gòu)成。合適的介電材
5料包括不同的透明材料，比如各種類型的玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯
(P固A)、聚碳酸酯(PC)等.這樣的平面波導(dǎo)可以是平坦的或者具 有彎曲的外觀。平板型(slab-type)平面波導(dǎo)典型地依賴于全內(nèi)反射 (TIR)以便包括耦合進(jìn)入該波導(dǎo)的光。
而且，所述向外耦合板可以是剛性的或柔性的。優(yōu)選地，剛性向 外耦合板用于與剛性背光面板連接(conjunction)，反之亦然。
所述傳感器可以能夠感測(cè)可見的或不可見的輻射的任何屬性或這 些屬性的組合?？杀桓袦y(cè)的屬性包括例如波長(zhǎng)分布、發(fā)光強(qiáng)度、偏 振(polarization)、顏色坐標(biāo)(co-ordinate )、色度、飽和度。
通過根據(jù)本發(fā)明的背光系統(tǒng)，可以感測(cè)由每一個(gè)單獨(dú)可控光源發(fā) 射的光的屬性，并且相應(yīng)地控制該背光系統(tǒng)。因此，可以在生產(chǎn)階段 補(bǔ)償初始的改變，并且可以在產(chǎn)品的使用壽命期間處理逐步發(fā)生的改 變和漂移，在該產(chǎn)品中包含了根據(jù)本發(fā)明的背光源，
而且，由于向外耦合的光被光導(dǎo)收集并引導(dǎo)之朝向傳感器，所以
僅僅需要一個(gè)或幾個(gè)傳感器來采樣由每一個(gè)單獨(dú)可控光源發(fā)射的光。 在該文中，應(yīng)當(dāng)注意，文獻(xiàn)WO2004/0U"3公開了一種OLED顯示
器，其裝配有光學(xué)反饋系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)顯示器中各個(gè)像素的校準(zhǔn)和校正。 在該光學(xué)反饋系統(tǒng)中，薄板(sheet)波導(dǎo)用于將由顯示器中OLED發(fā) 射的光耦合到與該薄板波導(dǎo)連接的光電檢測(cè)器.對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員 來說，沒有動(dòng)機(jī)來嘗試改變W02004/023W3所公開的OLED顯示器，以
起到背光源的作用。而且，沒有公開用于引導(dǎo)被薄板波導(dǎo)向外耦合的 光的光導(dǎo)。然而，建議可以將薄板波導(dǎo)分割為行和列，其中每一行或 列將光引導(dǎo)到與其連接的傳感器。
在根據(jù)本發(fā)明的背光系統(tǒng)中，可以在向外耦合板的背對(duì)背光面板 的表面上有利地形成結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)的平均寬度充分小于各個(gè)結(jié)構(gòu)之 間的距離，由此確保了只有所發(fā)射的光的適當(dāng)小的部分被向外耦合板 捕獲'
例如，結(jié)構(gòu)的平均寬度與結(jié)構(gòu)之間的平均距離之比可以小于1/6。 這些結(jié)構(gòu)可以被提供為線性結(jié)構(gòu)(它們可以是平行的或者可以不 是平4亍的)和/或點(diǎn)結(jié)構(gòu)，比如球形或錐體形凹口 ( indentation)或 突起(projection)。所述線性結(jié)構(gòu)和/或點(diǎn)結(jié)構(gòu)可以相對(duì)于向外耦合 板的輪廓有利地被定向，比如平行于向外耦合表面。一般地，結(jié)構(gòu)的深度可以優(yōu)選地與其寬度處于相同數(shù)量級(jí).
而且，所述結(jié)構(gòu)可以是棱柱形凹槽，其可以例如被鐫刻(engraved) 在向外耦合板的頂表面。這樣的棱柱形凹槽可以有利地具有大約為凹 槽的寬度的一半的深度.
通過提供這些結(jié)構(gòu)，確保了只有所發(fā)射的光的非常小的一部分被 向外耦合板捕獲并且因此阻止了對(duì)圖像形成面板(比如LCD面板)的 背光照明的貢獻(xiàn)。
依照根據(jù)本發(fā)明的背光系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例，各個(gè)結(jié)構(gòu)之間的平均 距離在對(duì)應(yīng)于光源的位置的向外耦合板的第一表面部分上比在對(duì)應(yīng)于 各光源之間的空間的向外耦合板的第二表面部分上更小。
因此，用于向外耦合的結(jié)構(gòu)可以更密集地提供，其中它們的向外 耦合效率最大，即在對(duì)應(yīng)于背光面板上的光源的位置的表面部分上. 在對(duì)應(yīng)于處于光源之間的背光面板的區(qū)域的表面部分上，可以明顯不 太密集地提供向外耦合結(jié)構(gòu)，或者甚至完全省去向外耦合結(jié)構(gòu)。
這樣，確保了由每一個(gè)光源發(fā)射的光的足夠大的部分可以被捕獲 并且被向外耦合使之朝向向外耦合板的所述至少 一個(gè)向外耦合表面， 而背光系統(tǒng)的正常搮作盡可能少地受到設(shè)在向外耦合板上的結(jié)構(gòu)的干 擾。
而且，根據(jù)本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)配置實(shí)現(xiàn)了通過向外耦合板而傳輸?shù)?光的散布，這提高了由背光系統(tǒng)發(fā)射的光的均勻性。這在其中在各光 源之間存在大距離(在厘米的數(shù)量級(jí))的實(shí)施方式中是特別期望的。 為了實(shí)現(xiàn)通過向外耦合板傳輸?shù)墓獾挠行⒉迹瑫r(shí)捕獲并向外耦 合適當(dāng)小的部分的所發(fā)射的光，在對(duì)應(yīng)于背光面板上的光源的位置的 表面部分上的結(jié)構(gòu)的密度可以非常高，比如90%或更高.而且，用于允 許由密集提供的結(jié)構(gòu)捕獲的一些光通過背對(duì)背光面板的向外耦合板的 表面而逃離的散布結(jié)構(gòu)可以提供在對(duì)應(yīng)于各光源之間的背光面板的區(qū) 域的表面部分上。這些散布結(jié)構(gòu)可以有利地被設(shè)計(jì)以允許除足夠用于 被傳感器可靠檢測(cè)的部分之外的所有光通過背對(duì)背光面板的其表面而 逃離向外耦合板。為此，所述散布結(jié)構(gòu)可以相似于或不同于密集提供 的結(jié)構(gòu)。
有利地，對(duì)于所有第一表面部分，各結(jié)構(gòu)之間的平均距離是相等的。因此，確保了來自每一個(gè)光源的基本相同部分的光被向外耦合板 捕獲并向外耦合。同時(shí)，在正常運(yùn)行期間，背光系統(tǒng)的效率盡可能小 地受到干擾。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，所述結(jié)構(gòu)可以周期性地提供并且所
具有的所述尺寸與周期間距之比小于1/6。
特別地，微結(jié)構(gòu)的尺寸可以例如是IO微米到500微米并且優(yōu)選地 為IO微米到50微米，并且所述間距可以例如是O. 3mm到5mm。結(jié)構(gòu)的 尺寸越小并且間距越大，則被捕獲/向外耦合的光的部分變得越小。
向外耦合板可以適于通過兩個(gè)反向的向外耦合表面將光向外耦 合。因此，來自背光系統(tǒng)中所有光源的光可以通過添加通過反向的向 外耦合表面而向外耦合的光來相對(duì)于在光源矩陣中的位置進(jìn)行平均。
而且，可以將光導(dǎo)中對(duì)應(yīng)的一個(gè)光導(dǎo)放置在與每一個(gè)向外耦合表 面相鄰的地方。
這樣，通過向外耦合板的向外耦合表面向外耦合的所有光被光導(dǎo) 捕獲并且被引導(dǎo)到傳感器。因此，實(shí)際上所有經(jīng)過向外耦合的光到達(dá) 傳感器并且因此可以用于校準(zhǔn)包含在背光系統(tǒng)中的光源。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，可以提供所述至少一個(gè)傳感器以接 收通過每一個(gè)光導(dǎo)向外耦合表面發(fā)射的被引導(dǎo)的光。
通過加入由適于感測(cè)通過每一個(gè)光導(dǎo)向外耦合表面而發(fā)射的光的 對(duì)應(yīng)屬性的傳感器提供的信號(hào)，可以獲得相對(duì)于光源位置的平均。換 句話說，可以獨(dú)立于背光面板上光源的位置由傳感器接收由光源發(fā)射 的光的相同部分。因此，實(shí)現(xiàn)了對(duì)背光的更精確和可靠的控制。
在一些應(yīng)用中，可能需要另外的校準(zhǔn)以完全補(bǔ)償光源的不同位置。 在這樣的校準(zhǔn)(例如可在工廠中發(fā)生)中，每一個(gè)光源可以依次地打 開，并且測(cè)量由每一個(gè)傳感器提供信號(hào)以及來自背光源的光分布?；?于這些測(cè)量，可以校準(zhǔn)所述系統(tǒng)以獨(dú)立于光源位置提供正確的輸出.
根據(jù)又一個(gè)實(shí)施例，所述背光系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括至少一個(gè)反射 鏡(mirror),其被布置為引導(dǎo)通過對(duì)應(yīng)的光導(dǎo)向外耦合表面而發(fā) 射的光到所述至少一個(gè)傳感器。
通過提供一個(gè)或多個(gè)被適當(dāng)?shù)夭贾玫姆瓷溏R，實(shí)際上所有經(jīng)過向 外耦合的光可以被引導(dǎo)使之朝向單個(gè)的傳感器。由此，可以降低制造 成本并且可以消除由各個(gè)傳感器之間的差異所引起的測(cè)量誤差。
8根據(jù)本發(fā)明的背光系統(tǒng)可以進(jìn)一步有利地包括控制電路，該控制 電路適于接收由所述至少一個(gè)傳感器提供的信號(hào)，并且適于基于所接 收的信號(hào)控制光源.
而且，根據(jù)本發(fā)明的背光系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括光散布板，其用于 散布由光源發(fā)射的光從而增加由背光系統(tǒng)發(fā)射的光的均勻性。
實(shí)現(xiàn)面板型背光系統(tǒng)所需要的光源的數(shù)量主要取決于背光系統(tǒng)中 所包含的光源的輸出功率。光源的輸出功率越高，則產(chǎn)生必需的光量 所需的光源越少.顯然，提供少的高功率光源導(dǎo)致對(duì)于給定的背光面 板尺寸，各光源之間的距離大，這又會(huì)導(dǎo)致由背光面板發(fā)射的光的均 勻性降低。
可以通過在根據(jù)本發(fā)明的背光系統(tǒng)中包括光散布板來改進(jìn)該均勻性。
而且可以通過向外耦合板形成光散布板。
例如通過在向外耦合板上提供合適的結(jié)構(gòu)配置，可以實(shí)現(xiàn)通過向 外耦合板傳輸?shù)墓獾木鶆蛐缘奶岣撸瑫r(shí)通過所述至少一個(gè)向外耦 合表面捕獲并向外耦合由光源發(fā)射的光的適當(dāng)小的部分。
這種合適的表面配置的一個(gè)實(shí)例可以是在對(duì)應(yīng)于背光面板上光源 的位置的向外耦合板的部分上非常密集地提供結(jié)構(gòu)，比如占表面面積
的90%或更多，并且散布結(jié)構(gòu)用于允許由密集提供的結(jié)構(gòu)捕獲的一些光 通過背對(duì)在對(duì)應(yīng)于各光源之間的背光面板的區(qū)域的向外耦合板的部分 上的背光面板的向外耦合板的表面而逃離。這些散布結(jié)構(gòu)可以有利地 被設(shè)計(jì)以允許除足夠用于被傳感器可靠檢測(cè)的部分之外的所有光通過 背對(duì)背光面板的其表面而逃離向外耦合板.為此，該散布結(jié)構(gòu)可以相 似于或不同于密集提供的結(jié)構(gòu)。
此外，根據(jù)本發(fā)明的背光系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括光改型構(gòu)件，其適 于改型與該光改型構(gòu)件相互作用的向外耦合的光的至少一個(gè)屬性.
該光改型構(gòu)件可以是能夠改型光的任意屬性的任意元件，所述屬 性包括例如，波長(zhǎng)范圍、光譜分離、偏振狀態(tài)和方向。因此這樣的光 改型構(gòu)件的實(shí)例包括例如，棱鏡、衍射光柵、濾光器、偏振器、透鏡 和反射鏡。
通過增加這種光改型構(gòu)件，增加了可用傳感器的數(shù)量。例如，如 果背光面板上的光源是復(fù)合光源，其中每一個(gè)復(fù)合光源由多個(gè)不同顏色的單色光源組成，則可以通過將由該復(fù)合光源發(fā)射的混合光分離為 對(duì)應(yīng)于單色光源的不同顏色的單色成分來彼此分離地同時(shí)感測(cè)由這些 單色光源發(fā)射的光。隨后，可以將每一個(gè)不同顏色的單色成分直接地 或經(jīng)反射鏡或其他附加的光改型構(gòu)件發(fā)送到相應(yīng)的傳感器。
而且，根據(jù)本發(fā)明的背光系統(tǒng)可以有利地包含在顯示設(shè)備中，其 進(jìn)一步包括選擇性透射的圖像形成面板，該面板布置成選擇性地允許 來自背光系統(tǒng)的光通過以到達(dá)觀察者.
這樣的透射圖像形成板可以例如是透射的或透反射
(transf lective )液晶面板。


現(xiàn)在將參照示出本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例的附圖來更詳細(xì)地描述 本發(fā)明的這些和其他方面，其中
圖1是示意性示出根據(jù)本發(fā)明的背光系統(tǒng)的第一實(shí)施例的分解的 透視圖2是圖1的背光系統(tǒng)中的向外耦合板的示意性剖面視圖； 圖3是示意性示出根據(jù)本發(fā)明的背光系統(tǒng)的第二實(shí)施例的剖面視 圖；以及
圖4是示意性示出用于根據(jù)本發(fā)明的背光系統(tǒng)的示范性控制系統(tǒng) 的框圖。
具體實(shí)施例方式
在本說明書中，參照具有向外耦合薄板的背光系統(tǒng)來描述根據(jù)本 發(fā)明的背光系統(tǒng)，所述向外耦合薄板用棱柱型凹口和兩個(gè)反向的向外 耦合表面構(gòu)造。而且，這里所描述的背光系統(tǒng)具有背光面板，其裝配 有多個(gè)紅色(R)、綠色(G)和藍(lán)色(B)發(fā)光二極管(LED)。應(yīng)當(dāng) 注意，本發(fā)明絕不限于這里所描述的優(yōu)選實(shí)施例。例如，所述向外耦 合薄板可以具有能夠向外耦合由設(shè)在背光面板上的光源發(fā)射的光的適 當(dāng)小的部分的任何結(jié)構(gòu)。而且，該光源不一定必須具有LED，而可以是 技術(shù)人員可想象的任何其他合適的光源。這樣的光源包括例如，熒光 燈、有機(jī)LED (OLED)、等離子單元、以及半導(dǎo)體激光器，
在圖1中，示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的背光系統(tǒng)的第一實(shí)施例的分解透視圖。
參照?qǐng)D1，背光系統(tǒng)1具有背光面板2，其支持多個(gè)單獨(dú)可控的光 源，這里光源具有RGB群集(cluster) 3a-d的形式，其中每一個(gè)群集 包括紅色、綠色和藍(lán)色LED4a-c中至少一個(gè).為了繪圖的清楚，僅僅 用附圖標(biāo)記表示了一些所描繪的RGB-群集和RGB-LED,背光面板2優(yōu) 選地以印刷電路板(PCB)或相似物的形式提供，其具有將光源3a-d 優(yōu)選地經(jīng)用于實(shí)現(xiàn)單獨(dú)可控光源3a-d的單獨(dú)控制的控制電職未示出) 而連接到電源(未示出)的導(dǎo)電軌跡(conductive trace)。雖然未 在圖1中示出，但是RBG-群集3a-d可以包括大量的RGB-子群集，它 們作為一個(gè)組是可控的。LED 4a-c優(yōu)選地被焊接到背光面板PCB2，但 也可以使用合適的導(dǎo)電粘合劑、各向異性的導(dǎo)電薄膜等來附接 (attach )。
在背光面板2的頂部，向外耦合板5被布置為薄(例如lmm到3mm) PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯)或PC (聚碳酸酯)板的形式，其設(shè)有棱柱 形凹口形式的周期性向外耦合結(jié)構(gòu)6a-i，所述凹口例如鐫刻在向外耦 合板5的頂表面7 (該表面背對(duì)背光面板2 )上。下面將參照?qǐng)D2更詳 細(xì)地描述向外耦合板5的頂表面7上的結(jié)構(gòu)6a-i。向外耦合板5具有 兩個(gè)反向的向外耦合表面8a-b，光導(dǎo)9、 IO被布置為與每一個(gè)向外耦 合表面8a-b相鄰以接收通過各自的向外耦合表面8a-b發(fā)射的光。
每一個(gè)光導(dǎo)9、 IO都設(shè)有棱柱形凹口 11，其中只有一個(gè)用附圖標(biāo) 記表示。這些棱柱形凹口 ll被提供在每一個(gè)光導(dǎo)9、 IO的背對(duì)向外耦 合板5的向外耦合表面8a-b的那一側(cè)上。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)由光導(dǎo)在它們各 自的內(nèi)耦合表面12、 13上接收的光的高效引導(dǎo)使之朝向向外耦合表面 14a-b和15a-b，這些棱柱形凹口優(yōu)選地設(shè)有短的間距，例如O. lmm到 0. 3mm。
與光導(dǎo)9、 IO的向外耦合表面14a-b、 15a-b的每一個(gè)相鄰的傳感 器16-19被布置為接收通過光導(dǎo)9、 10的向外耦合表面14a-b、 15a-b 而向外耦合的光.這些傳感器16-19適于提供指示該向外耦合的光的 至少一個(gè)屬性的信號(hào).該信號(hào)被發(fā)送到控制器(未示出)，該控制器 隨后控制背光面板2中的單獨(dú)可控光源3a-d以獲得所希望的背光系統(tǒng)
1的屬性。
現(xiàn)在參照?qǐng)D2，其示出了圖1中的背光系統(tǒng)l中所包含的向外耦合
ii板5，該向外耦合板5具有厚度D，其優(yōu)選地為lmm到3mm，但是在不 對(duì)系統(tǒng)性能產(chǎn)生不利影響的情況下其可以明顯地更厚。在向外耦合板5 的頂表面7上，周期性地提供具有寬度w和間距d的結(jié)構(gòu)6a-c。為了 將由背光面板2中的光源3a-d發(fā)射的光的盡可能大的部分通過向外耦 合板5朝選擇性透射的圖像形成面板(未示出)傳輸，同時(shí)確保所發(fā) 射的光的經(jīng)過向外耦合的部分足夠大以使得傳感器16-19可以給出可 靠讀數(shù)，結(jié)構(gòu)6a-d的尺寸w優(yōu)選地應(yīng)當(dāng)是10微米到100微米且間距d 優(yōu)選地應(yīng)當(dāng)是0. 3mm到3咖。尺寸w越小且間距d越大導(dǎo)致向外耦合部 分越小。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的背光系統(tǒng)的第二實(shí)施例的部分剖面視圖，在 其中，兩個(gè)相鄰的光源3a-b被提供在背光面板2上。在向外耦合板5 的頂表面7上，提供了向外耦合結(jié)構(gòu)300a-b和301a-b(為了繪圖的清 楚，在每一組向外耦合結(jié)構(gòu)中只有兩個(gè)用附圖標(biāo)記表示)。向外耦合 結(jié)構(gòu)300a-b和301a-b被分別提供在組302和303中，這兩個(gè)組分別 位于光源3a和3b之上的中心處。在這兩組302和303之間，沒有提 供向外耦合結(jié)構(gòu)。通過根據(jù)圖3的向外耦合板配置，背光系統(tǒng)的正常 運(yùn)行盡可能少地受到干擾，同時(shí)仍然捕獲并向外耦合足夠大部分的所 發(fā)射的光從而能夠測(cè)量每一個(gè)光源3a-b的單獨(dú)的輸出，雖然在圖3中 沒有在密集布置的結(jié)構(gòu)300a-b、 301a-b的兩個(gè)組302和303之間指示 出向外耦合結(jié)構(gòu)，但是在所述組302、 303之間當(dāng)然可以提供向外耦合 結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施例，與在對(duì)應(yīng)于背光面板2上的光源3a-b 的位置的表面部分上提供的所述組302、 303中的結(jié)構(gòu)300a-b、 301a-b 相比，這些中間結(jié)構(gòu)布置得不那么密集。
現(xiàn)在將參照?qǐng)D1、 3和4來描述典型的校準(zhǔn)程序(sequence)。在 校準(zhǔn)中，控制電路(這里為微控制器100的形式)控制每一個(gè)單獨(dú)可 控光源3a-d以依次發(fā)光從而使得在一個(gè)時(shí)間光源3a-d中只有一個(gè)發(fā) 光。根據(jù)圖4中示出的實(shí)例，如圖4中箭頭所示，光源3d發(fā)射(白色) 光。通過由向外耦合板5和光導(dǎo)9、 10組成的光學(xué)系統(tǒng)101將由所選 的光源3d發(fā)射的光朝向傳感器16-19傳輸。如在圖4中由不同尺寸的 箭頭示意性示出的，歸因于特定光源3d的定位，傳感器16-19接收不 同量的由光源3d發(fā)射的被向外耦合部分的光。
將所述信號(hào)加入到復(fù)合信號(hào)，該復(fù)合信號(hào)由微控制器100估計(jì)。隨后，微控制器IOO將用于光源3d的最新一組校準(zhǔn)參數(shù)存儲(chǔ)在非易失 性存儲(chǔ)器102中。基于所存儲(chǔ)的校準(zhǔn)參數(shù)組(每個(gè)光源一組)，該微 控制器可以控制光源3a-d以發(fā)射具有所希望的關(guān)于例如均勻性和/或 顏色平衡的屬性的光?？梢栽诠S中或在將包括背光系統(tǒng)的設(shè)備交付 到終端顧客之后執(zhí)行上述校準(zhǔn)程序。在后一種情況下，假定足夠迅速 地執(zhí)行所述校準(zhǔn)，則在確定的校準(zhǔn)間隔中和/或在搮作期間，可以優(yōu)選 地在開啟設(shè)備的同時(shí)執(zhí)行校準(zhǔn)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員意識(shí)到本發(fā)明絕不 限于優(yōu)選實(shí)施例。例如原色LED可以被校準(zhǔn)而不是白色光RGB-群集。 而且所述向外耦合板可以以許多其他方式來構(gòu)造，比如使用不具有周 期性并且/或者不平行于向外耦合表面而延伸的脊(ridge)或谷 (valley)。
權(quán)利要求
1.一種自適應(yīng)可控背光系統(tǒng)(1)，包括-多個(gè)單獨(dú)可控的光源(3a-d)，它們被布置在背光面板(2)上以在基本垂直于所述背光面板(2)的方向上的發(fā)光；-向外耦合板(5)，其被布置為與所述背光面板(2)相鄰，并且適于捕獲由所述光源(3a-d)發(fā)射的光的一部分并通過所述向外耦合板(5)的至少一個(gè)向外耦合表面(8a-b)將所述部分的光向外耦合；-至少一個(gè)光導(dǎo)(9，10)，其被布置以接收所述經(jīng)過向外耦合的光并且適于引導(dǎo)所述向外耦合的光使之朝向所述光導(dǎo)(9，10)的至少一個(gè)向外耦合表面(14a-b，15a-b)；以及-至少一個(gè)傳感器(16-19)，其被布置以接收所述被引導(dǎo)的向外耦合的光并且適于提供指示所述向外耦合的光的至少一個(gè)屬性的信號(hào)，由此實(shí)現(xiàn)了所述背光系統(tǒng)(1)的自適應(yīng)控制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的背光系統(tǒng)(1)，其中結(jié)構(gòu)(6a-i; 300a-b， 301a-b)形成在背對(duì)所述背光面板(2)的所述向外耦合板(5)的表 面(7)上，所述結(jié)構(gòu)(6a-i; 300a-b， 301a-b)的平均寬度(w)充 分小于所述結(jié)構(gòu)(6a-i; 300a-b, 301a-b)之間的平均距離(d)，從 而確保了只有所述發(fā)射的光的適當(dāng)小的部分被捕獲。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的背光系統(tǒng)(1 )，其中所述結(jié)構(gòu)(300a-b， 301a-b ) 之間的所述平均距離在對(duì)應(yīng)于所述光源(3a-d)的位置的所述向外耦 合板(5)的第一表面部分(302， 303 )上比在對(duì)應(yīng)于所述光源(3a-d) 之間的空間的所述向外耦合板(5)的第二表面部分上更小。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的背光系統(tǒng)(1)，其中對(duì)于所有所述第一表面 部分(302， 303 )，所述結(jié)構(gòu)(300a-b, 301a-b)之間的所述平均距 離是相等的。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2的背光系統(tǒng)(1)，其中所述結(jié)構(gòu)(6a-i)被周 期性地提供，所述寬度(w)和周期間距(d)之比小于1/6。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)的背光系統(tǒng)(1),其中所述向外 耦合板(5)適于通過兩個(gè)反向的向外耦合表面(8a-b)來將光向外耦 合。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)的背光系統(tǒng)(1)，其中所迷光導(dǎo) (9， 10)中的對(duì)應(yīng)的一個(gè)被定位為與所述向外耦合表面(8a-b)中的每一個(gè)相鄰，
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)的背光系統(tǒng)(1)，其中提供至少 一個(gè)傳感器(16-19 )以接收通過每一個(gè)所述光導(dǎo)向外耦合表面(14a-b， 15a-b)發(fā)射的被引導(dǎo)的光。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1-7中任意一項(xiàng)的背光系統(tǒng)(1)，進(jìn)一步包括 至少一個(gè)反射鏡，其被布置以將通過對(duì)應(yīng)的光導(dǎo)向外耦合表面發(fā)射的 光引導(dǎo)到所述至少一個(gè)傳感器。
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)的背光系統(tǒng)(1)，進(jìn)一步包括 控制電路(100 )，該控制電路適于接收由所述至少一個(gè)傳感器(16-19 ) 提供的信號(hào)并且適于基于所述接收的信號(hào)來控制所述光源(3a-d)。
11. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)的背光系統(tǒng)(1)，進(jìn)一步包括 用于散布由所述光源發(fā)射的光的光散布板，由此提高由所述背光系統(tǒng)(l)發(fā)射的光的均勻性。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11的背光系統(tǒng)(1)，其中所述光散布板由所述 向外耦合板(5)形成。
13. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)的背光系統(tǒng)(1)，進(jìn)一步包括 光改型構(gòu)件，該光改型構(gòu)件適于改型與所述光改型構(gòu)件相互作用的經(jīng) 過向外耦合的光的至少一個(gè)屬性。
14. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)的背光系統(tǒng)(1)，其中所述光 源(3a-d)是半導(dǎo)體光源，比如LED。
15. —種顯示設(shè)備，包括-根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)的背光系統(tǒng)(1);以及 —選擇性透射的圖像形成面板，其被布置以選擇性地允許來自所 述背光系統(tǒng)的光通過以到達(dá)觀察者。
全文摘要
一種自適應(yīng)可控背光系統(tǒng)(1)，具有多個(gè)單獨(dú)可控的光源(3a-d)，其被布置在背光面板(2)上以在基本垂直于背光面板(2)的方向上發(fā)光。背光系統(tǒng)(1)進(jìn)一步包括向外耦合板(5)，其被布置為與背光面板(2)相鄰并且適于捕獲由光源(3a-d)發(fā)射的光的一部分并將該部分光通過向外耦合板(5)的至少一個(gè)向外耦合表面(8a-b)向外耦合；以及至少一個(gè)光導(dǎo)(9，10)，其被布置以接收經(jīng)過向外耦合的光并且適于引導(dǎo)該向外耦合的光使之朝向光導(dǎo)(9，10)的至少一個(gè)向外耦合表面(14a-b，15a-b)。此外，至少一個(gè)傳感器(16-19)被布置以接收被引導(dǎo)的向外耦合的光并且適于提供指示該向外耦合的光的至少一個(gè)屬性的信號(hào)，由此實(shí)現(xiàn)背光系統(tǒng)(1)的自適應(yīng)控制。
文檔編號(hào)G02F1/13357GK101529322SQ200780039473
公開日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2007年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月23日
發(fā)明者F·皮爾曼, G·森尼尼, H·J·科尼利森 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司