專利名稱：顯示裝置以及用于激勵(lì)顯示單元以校正光輻射的非均勻性的方法
顯示裝置以及用于激勵(lì)顯示單元以校正光輻射的非均勻性
的方法 本發(fā)明涉及一種顯示裝置，其具有背光照明單元和顯示單元，它們?cè)O(shè)置為使得在
顯示裝置的工作中由背光照明單元發(fā)射的光射到顯示單元的背側(cè)上。 這種顯示裝置涉及計(jì)算機(jī)平板顯示器或者LCD電視的通常的構(gòu)型。在顯示單元被
激勵(lì)期間，為了針對(duì)各個(gè)像素確定是否發(fā)射不同顏色的光和如何發(fā)射不同顏色的光，背光
照明單元負(fù)責(zé)產(chǎn)生如下的光該光通過顯示單元朝著觀察者的方向發(fā)射。 此外，本發(fā)明涉及一種用于激勵(lì)顯示裝置的顯示單元和用于提供背光照明單元的
亮度分布的參數(shù)的方法。 盡管平板顯示器或者LCD電視具有相對(duì)于傳統(tǒng)的監(jiān)視器或者電視非常緊湊的構(gòu) 型，然而在技術(shù)開發(fā)中仍努力將顯示裝置構(gòu)造得更為扁平。這特別是在筆記本或者膝上型 電腦中的移動(dòng)應(yīng)用的平板顯示器情況下是特別重要的，因?yàn)樵谀抢镎麄€(gè)裝置的厚度主要由 顯示裝置的厚度一起確定。 為了能夠提供薄的顯示裝置，已知的是，并不對(duì)顯示單元進(jìn)行直接背光照明，而是 將產(chǎn)生光的部件側(cè)向地設(shè)置并且通過光導(dǎo)體讓光在所希望的區(qū)域中出射。然而在特別大的 平板顯示器的情況下存在如下問題由于制造技術(shù)的原因并不能提供這種大的光導(dǎo)體。雖 然可以并排地設(shè)置長的、窄的光導(dǎo)體，然而這會(huì)導(dǎo)致并不令人滿意的結(jié)果，因?yàn)樵诟鱾€(gè)光導(dǎo) 體之間的邊界區(qū)域處會(huì)可看到在圖像上的條紋。 本發(fā)明的任務(wù)在于提出一種顯示裝置，其非常平坦并且仍然能夠?qū)崿F(xiàn)無條紋地再 現(xiàn)圖像。此外，要提出一種用于激勵(lì)顯示單元的相應(yīng)地合適的方法。 該任務(wù)通過開頭所述類型的顯示裝置來解決，其特征在于，背光照明單元具有至 少兩個(gè)并排的光導(dǎo)體元件，其中背光照明單元構(gòu)建為使得在光導(dǎo)體元件的邊界區(qū)域中比在 邊界區(qū)域之外發(fā)射更高亮度的光，在背光照明單元和顯示單元之間設(shè)置有漫射層，以及設(shè) 置有控制單元，其被構(gòu)建為通過顯示單元的相匹配的激勵(lì)來補(bǔ)償邊界區(qū)域中的更高的亮 度。 在方法方面，該任務(wù)通過根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法來解決。 于是本發(fā)明的教導(dǎo)在于，盡管存在潛在的條紋形成仍然使用并排的光導(dǎo)體元件， 以便提供顯示單元的背光照明。根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，現(xiàn)在兩個(gè)元件共同作用一方面有意地 將更高亮度的光發(fā)射進(jìn)兩個(gè)光導(dǎo)體元件的邊界區(qū)域中，而另一方面設(shè)置為通過顯示單元的 相應(yīng)激勵(lì)來阻止"過多"發(fā)射的光，這在以下也稱作"調(diào)光"。由于只須在比較小的區(qū)域中對(duì) 過高的亮度調(diào)光，所以根據(jù)本發(fā)明構(gòu)建的顯示裝置的有效的工作方式是可能的。通過在背 光照明單元和顯示單元之間的漫射層能夠?qū)崿F(xiàn)的是，將邊界區(qū)域中提高的亮度模糊地顯示 在顯示單元的背側(cè)上并且因此可以比較簡單地進(jìn)行補(bǔ)償，而人眼并未感知顯示單元上的條 紋形成。 在本發(fā)明的一個(gè)改進(jìn)方案中，在漫射層和顯示單元之間構(gòu)建氣隙，該氣隙附加地 有助于將邊界區(qū)域中的亮度過剩"模糊"，即用于實(shí)現(xiàn)連續(xù)的過渡。 在顯示裝置的一個(gè)有利的實(shí)施形式中，通過以下方式有利于在邊界區(qū)域中提高的亮度在并排的光導(dǎo)體元件的交迭區(qū)域中設(shè)置有耦合輸出結(jié)構(gòu)，這些耦合輸出結(jié)構(gòu)有利于 光耦合輸出。在光導(dǎo)體中，光只有在確定的前提條件下、即滿足與光導(dǎo)體材料和周圍材料的 折射率有關(guān)的角度條件時(shí)才可以出射。通過在光導(dǎo)體和周圍之間的邊界區(qū)域的特殊構(gòu)造， 因此可以影響出射的光的量。 此外有利的是，光導(dǎo)體元件的厚度從其上設(shè)置有LED的光耦合輸入部位開始而減 小。這用于實(shí)現(xiàn)在各個(gè)光導(dǎo)體元件的整個(gè)面上的均勻的光耦合輸出。 在根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置的一個(gè)有利的擴(kuò)展方案中，該顯示裝置具有小于15mm、 優(yōu)選小于10mm的厚度。 根據(jù)本發(fā)明的方案尤其是使用在具有大于60cm的對(duì)角線的顯示裝置情況下是特 別有利的。 在根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置的一個(gè)有利的擴(kuò)展方案中，控制單元設(shè)計(jì)為將要顯示的 圖像的由視頻信號(hào)確定的亮度除以背光照明單元的預(yù)先確定的亮度分布，并且由此產(chǎn)生顯 示單元的激勵(lì)信號(hào)。 本發(fā)明的其他有利的擴(kuò)展方案在從屬權(quán)利要求中進(jìn)行說明。 以下借助實(shí)施例更為詳細(xì)地闡述本發(fā)明。其中

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置的一個(gè)實(shí)施例的示意性橫截面， 圖2A示出了具有示例性亮度分布的曲線圖， 圖2B示出了帶有示例性亮度分布的另一曲線圖， 圖3示出了用于產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)的第一方法的流程圖， 圖4示出了用于產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)的第二方法的流程圖， 圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置的俯視圖。 圖1示出了具有在前側(cè)上的顯示單元3以及設(shè)置在殼體內(nèi)的背光照明單元2的顯 示裝置1。在此實(shí)施例中，背光照明單元2具有兩個(gè)光導(dǎo)體元件4，它們?cè)谶吔鐓^(qū)域5中交 迭。用于構(gòu)建光導(dǎo)體元件4的細(xì)節(jié)例如在德國實(shí)用新型文獻(xiàn)DE 202005001507U1中公開， 就此而言參照該實(shí)用新型文獻(xiàn)而不在本申請(qǐng)中重復(fù)相應(yīng)的細(xì)節(jié)。 在光導(dǎo)體元件的朝向顯示單元3的前側(cè)上設(shè)置有漫射膜6。在漫射膜6與顯示單 元3之間形成氣隙9。該漫射膜6與氣隙9結(jié)合地實(shí)現(xiàn)了 雖然在邊界區(qū)域5中存在由背 光照明單元2發(fā)射的光的提高的亮度，然而其并不具有清晰的輪廓，而是出現(xiàn)至提高的亮 度的區(qū)域的柔和過渡。非技術(shù)地表述，亮度提高被"模糊" 光導(dǎo)體元件4具有楔形構(gòu)型，其中在楔的厚側(cè)上形成光耦合輸入面ll，在光耦合 輸入面上分別設(shè)置有發(fā)光二極管、簡稱LED 10。由LED 10入射的光在光導(dǎo)體元件4的邊界 面上部分地被反射，部分地向上朝著顯示單元3的方向耦合輸出。在一個(gè)有利的擴(kuò)展方案 中，在光導(dǎo)體元件的背側(cè)上設(shè)置有附加的反射面12，以便避免光損耗。此外，通過反射膜防 止了 LED 10的光從背側(cè)進(jìn)入位于其上的光導(dǎo)體元件4中(由此在該區(qū)域中會(huì)導(dǎo)致無意地 強(qiáng)烈提高出射的光的亮度)。 此外，楔形的構(gòu)型有助于通過光導(dǎo)體元件4的整個(gè)面發(fā)出基本上相同亮度的光。 光通量從LED IO出發(fā)連續(xù)地沿著楔降低，這是因?yàn)楣獾囊徊糠窒蛏铣錾洹Ｈ欢诒景l(fā)明的 該實(shí)施例中，關(guān)于光導(dǎo)體元件4的橫截面，光通量保持近似相等。 用于控制光出射量的另一措施是在并排的光導(dǎo)體元件的交迭區(qū)域5中設(shè)置有耦
5合輸出結(jié)構(gòu)，其有利于光耦合輸出。在光導(dǎo)體中，僅僅在確定的前提條件下、即尤其是滿足 與光導(dǎo)體材料和周圍材料的折射率有關(guān)的角度條件時(shí)，光可以出射。通過在光導(dǎo)體與周圍 環(huán)境之間的邊界區(qū)域的特別的構(gòu)造，因此可以影響出射的光的量。合適的措施例如是在光 導(dǎo)體元件或者在其表面上的耦合輸出棱鏡、粗糙化部或者漫射器。在光導(dǎo)體元件4的表面 構(gòu)造方面的措施使得在光束的方向相同的情況下，根據(jù)在光導(dǎo)體元件內(nèi)的位置，光束以其 射到光導(dǎo)體元件的邊界面上的角度并不相同。漫射器使得影響光束的方向，并且入射角于 是不再僅僅與光導(dǎo)體元件的幾何形狀有關(guān)。因此，提高了光束以允許出射的角度射到邊界 面上的概率。 在顯示裝置的所示的有利的實(shí)施例中，在邊界區(qū)域中通過如下方式產(chǎn)生提高的亮
度將耦合輸出結(jié)構(gòu)構(gòu)建為使得其讓更多的光在邊界區(qū)域5中耦合輸出。 在兩個(gè)示例性示出的光導(dǎo)體元件4交迭的邊界區(qū)域5中，背光照明單元2的所發(fā)
射的光的亮度于是由于所描述的措施而比在光導(dǎo)體元件4并不交迭的區(qū)域中更大。這產(chǎn)生
了在背光照明單元2上的一種亮度分布，如在圖2A中所示。在兩個(gè)光導(dǎo)體元件4之間的邊
界區(qū)域中出現(xiàn)亮度提高，而在邊界區(qū)域之外的區(qū)域中均勻的亮度占主導(dǎo)。 圖2A中所示的亮度分布在該實(shí)施例中由結(jié)構(gòu)造成并且因此被預(yù)先確定。預(yù)先知
道的或者預(yù)先確定的亮度分布可以作為函數(shù)或者作為查找表存儲(chǔ)在控制單元7中，該控制
單元負(fù)責(zé)對(duì)顯示單元3的激勵(lì)?，F(xiàn)在如果通過接口 8獲得視頻信號(hào)，其包含要在顯示單元3
上顯示的圖像信息，則該視頻信號(hào)被處理成激勵(lì)信號(hào)，如圖3中所示。在處理中，考慮背光
照明單元2的已知的亮度分布，并且在背光照明單元2的邊界區(qū)域5中將顯示單元3相應(yīng)
較暗地控制。通過這種方式，補(bǔ)償在邊界區(qū)域5中的背光照明單元2的提高的亮度。在技
術(shù)上來看，顯示單元3的激勵(lì)信號(hào)與背光照明單元2的亮度分布的乘積得到根據(jù)在接口 8
上接收的視頻信號(hào)要顯示的亮度。由于這種關(guān)聯(lián)，可以以相對(duì)簡單的方式從視頻信號(hào)計(jì)算
出匹配的激勵(lì)信號(hào)。 控制單元7可以附加地與LED 10相連，以便影響背光照明單元2的亮度。在此情 況下，如圖4中所示，在產(chǎn)生顯示單元(3)的激勵(lì)信號(hào)時(shí)必須考慮LED的激勵(lì)，因?yàn)榱炼确?布不僅與結(jié)構(gòu)引起的因素有關(guān)，而且與LED的激勵(lì)有關(guān)。 從能量效率的角度來看，根據(jù)本發(fā)明的、具有在邊界區(qū)域5中的亮度提高的構(gòu)型 是特別有利的，因?yàn)楸彻庹彰鲉卧?的只有比較少的光必然被顯示單元3阻擋。參照?qǐng)D2A， 涉及的是曲線圖的以陰影示出的區(qū)域，其在恒定的亮度水平之上，即在邊界區(qū)域5中的區(qū) 域。如果光導(dǎo)體元件4構(gòu)建為使得較暗的區(qū)域在邊界區(qū)域5中，則必須濾除明顯更多的光， 即圖2B中在虛線之上的區(qū)域。在邊界區(qū)域5中的亮度的提高因此帶來了能量效率的改進(jìn)。
優(yōu)選使用漫射膜6作為漫射層，因?yàn)樵撀淠ひ部梢源竺娣e地制造，使得其覆蓋 多個(gè)光導(dǎo)體元件4并且因此也覆蓋在邊界區(qū)域5中的光導(dǎo)體元件4的邊緣。
使用發(fā)光二極管來產(chǎn)生背光照明單元2的光因此是特別有利的，因?yàn)榘l(fā)光二極管 非常小。將發(fā)光二極管11設(shè)置在兩個(gè)光導(dǎo)體元件4的交迭區(qū)域中已證明是有利的，因?yàn)檫@ 樣在光導(dǎo)體元件4的表面上的均勻的亮度分布是可能的。尤其是當(dāng)發(fā)光二極管10具有限 定的方向特征時(shí)，可以比較精確地計(jì)算在光導(dǎo)體元件4內(nèi)的光路并且相應(yīng)地構(gòu)建光導(dǎo)體元 件4。 使用帶狀的光導(dǎo)體元件4能夠在特別大的顯示器的情況下實(shí)現(xiàn)背光照明的高的
6最大的亮度，因?yàn)楸苊饬藷岬膯栴}。這在借助圖5所闡述的例子中是明顯的?；诰哂衋 * b的尺寸的顯示器，顯示器對(duì)角線翻倍至尺寸2a * 2b于是得到四倍的面積。如果背光 照明的亮度要保持相同，則必須使用四倍數(shù)目的LED。然而在一體式的光導(dǎo)體的情況下，僅 僅可以在側(cè)面耦合輸出光。然而環(huán)周面積只是翻倍，使得沿著環(huán)周的LED的密度必然額外 地翻倍。因此，關(guān)于環(huán)周的熱增長也翻倍，這導(dǎo)致極大的熱問題。 在使用所描述的帶狀的光導(dǎo)體元件的情況下，對(duì)于每個(gè)光導(dǎo)體元件4都得到雙倍 的長度，在LED的相同間距的情況下于是可以使用雙倍的LED。因?yàn)橥瑫r(shí)使用了雙倍數(shù)目的 光導(dǎo)體元件4，所以得到了四倍數(shù)目的LED，而熱負(fù)荷并未提高。這樣，也可以實(shí)現(xiàn)非常大的 顯示器，而不需要費(fèi)事的冷卻措施。 在根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置的一個(gè)有利的擴(kuò)展的改進(jìn)方案中，并不僅僅使用白色光 用于背光照明，而是使用所謂的RGB發(fā)光二極管，其可以產(chǎn)生不同顏色的光，或者也使用各 不同顏色的多個(gè)LED。根據(jù)要顯示的圖像信息，可以以不同顏色進(jìn)行背光照明，這得到所感 知的圖像的提高的色彩飽和度和提高的對(duì)比度。控制單元7設(shè)計(jì)為不僅在關(guān)于視頻信號(hào)的 亮度方面而且也在色彩方面修改顯示單元3的控制信號(hào)。同時(shí)，背光照明單元2被激勵(lì)為 使得對(duì)于觀察者而言又形成正確的色覺。 在根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置的進(jìn)一步簡化的擴(kuò)展方案中，多個(gè)光導(dǎo)體元件4設(shè)置成 矩陣，以便于是能夠通過背光照明單元2顯示要向觀察者顯示的圖像的不鮮明的圖像。例 如，可以使用十二個(gè)光導(dǎo)體元件4，它們?cè)O(shè)置成4X3的矩陣。背光照明單元2于是將粗糙的 圖像投影到顯示單元3的背側(cè)上，而顯示單元3本身負(fù)責(zé)使所顯示的色彩有細(xì)微差別并且 能夠?qū)崿F(xiàn)顯示清晰的、高對(duì)比度的圖像。在此額外的優(yōu)點(diǎn)是進(jìn)一步改進(jìn)了能量效率，即降低 了能耗。 借助根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置可以特別簡單地實(shí)現(xiàn)附加的措施來改進(jìn)在運(yùn)動(dòng)圖像 情況下被感知的圖像清晰度，其被稱作"背光掃描(Sca皿ingBacklight)"或者"背光閃爍 (Blinking Backlight)"。在該技術(shù)中，通過連續(xù)時(shí)鐘控制的背光照明代替通常連續(xù)發(fā)光的 顯示器背光照明。在此對(duì)于顯示器的像素區(qū)域在整個(gè)圖像持續(xù)時(shí)間的一部分中將背光照明 關(guān)斷。由于人眼的感官特性，對(duì)這樣產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)的圖像感知為更為清晰。在根據(jù)本發(fā)明分 成帶的背光照明單元的情況下(其中每個(gè)帶使用獨(dú)立的一串LED)，可以特別簡單地實(shí)現(xiàn)連 續(xù)的、明亮的條紋。以其經(jīng)過條紋的頻率優(yōu)選與顯示器的圖像重復(fù)頻率相一致。
根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置的另外的實(shí)施形式對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是可認(rèn)識(shí)到 的并且被本發(fā)明所包括。
權(quán)利要求
一種顯示裝置(1)，具有-背光照明單元(2)以及-顯示單元(3)，它們?cè)O(shè)置為使得在顯示裝置(1)的工作中由背光照明單元(2)發(fā)射的光射到顯示單元(3)的背側(cè)上，其特征在于，-背光照明單元(2)具有至少兩個(gè)并排的光導(dǎo)體元件(4)，其中背光照明單元(2)構(gòu)建為使得在光導(dǎo)體元件(4)的邊界區(qū)域(5)中比在邊界區(qū)域(5)之外發(fā)射更高亮度的光，-在背光照明單元(2)和顯示單元(3)之間設(shè)置有漫射層(6)，以及-控制單元(7)被設(shè)置并且構(gòu)建為通過顯示單元(3)的相匹配的激勵(lì)來補(bǔ)償邊界區(qū)域(5)中的更高的亮度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的顯示裝置，其特征在于，在漫射層(6)和顯示單元(3)之間構(gòu) 建有氣隙(9)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的顯示裝置，其特征在于，漫射層(6)通過漫射膜形成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的顯示裝置，其特征在于，兩個(gè)并排的光導(dǎo)體元件(4)在邊界區(qū) 域(5)中交迭。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的顯示裝置，其特征在于，將發(fā)光二極管(10)設(shè)置為光源，以便 將光從側(cè)向耦合輸入到光導(dǎo)體元件(4)中。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的顯示裝置，其特征在于，發(fā)光二極管(10)設(shè)置在光導(dǎo)體元件(4) 的交迭的區(qū)域中。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的顯示裝置，其特征在于，光導(dǎo)體元件(4)的厚度從其上設(shè)置有 發(fā)光二極管(10)的光耦合輸入部位(11)開始減小。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的顯示裝置，其特征在于，光導(dǎo)體元件(4)的朝著顯示裝置(3) 的前側(cè)基本上平行于顯示裝置(3)的背側(cè)走向，并且光導(dǎo)體元件(4)的背側(cè)朝著相應(yīng)的光 耦合輸入面傾斜。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的顯示裝置，其特征在于，顯示裝置(1)的厚度小 于15線優(yōu)選小于10mm。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的顯示裝置，其特征在于，顯示單元(3)具有大 于60cm的對(duì)角線。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的顯示裝置，其特征在于，控制單元(7)構(gòu)建為 將要顯示的圖像的通過視頻信號(hào)所確定的亮度除以背光照明單元(2)的預(yù)先確定的亮度 分布，并且由此產(chǎn)生顯示單元(3)的激勵(lì)信號(hào)。
12. —種用于激勵(lì)顯示裝置(1)的顯示單元(3)的方法，該顯示裝置具有背光照明單元 (2)，該方法具有如下步驟-接收視頻信號(hào)，-通過使用由背光照明單元發(fā)射的光的預(yù)先已知的亮度分布來處理視頻信號(hào)， -激勵(lì)顯示單元(3)，使得補(bǔ)償背光照明單元的亮度差。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，將視頻信號(hào)除以背光照明單元(2)的預(yù) 先確定的亮度分布，以便由此產(chǎn)生顯示單元(3)的在亮度方面相匹配的激勵(lì)信號(hào)。
14. 一種用于提供亮度分布的參數(shù)以使用在根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的顯示 裝置(1)中或者使用在根據(jù)權(quán)利要求12至13中任一項(xiàng)所述的方法中的方法，其特征在于 以下步驟-激勵(lì)顯示單元(3)以顯示均勻的亮度而不考慮背光照明單元(2)的亮度分布， -測(cè)量由顯示單元(3)發(fā)射的光的亮度分布， -將所測(cè)量的亮度分布的參數(shù)存儲(chǔ)在顯示裝置(1)中。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，顯示單元(3)被激勵(lì)以顯示均勻的色彩。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種顯示裝置(1)，其具有背光照明單元(2)以及顯示單元(3)，它們?cè)O(shè)置為使得在顯示裝置(1)的工作中將由背光照明單元(2)發(fā)射的光射到顯示單元(3)的背側(cè)上。該顯示裝置的特征在于，背光照明單元(2)具有至少兩個(gè)并排的光導(dǎo)體元件(4)，其中背光照明單元(2)構(gòu)建為使得在光導(dǎo)體元件(4)之間的邊界區(qū)域(5)中比在邊界區(qū)域(5)之外發(fā)射更高亮度的光，在背光照明單元(2)和顯示單元(3)之間設(shè)置有漫射層(6)，并且控制單元(7)被設(shè)置并且構(gòu)建為通過顯示單元(3)的相匹配的激勵(lì)來補(bǔ)償邊界區(qū)域(5)中的更高的亮度。
文檔編號(hào)F21V8/00GK101796571SQ200880105626
公開日2010年8月4日 申請(qǐng)日期2008年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月5日
發(fā)明者朱利葉斯·穆沙韋克 申請(qǐng)人:歐司朗光電半導(dǎo)體有限公司