專利名稱：具有空間可變背光源的薄顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及顯示器。顯示器的一些非限定性示例為電視機(jī)、家庭影院顯示器、計算機(jī)顯示器、商用顯示器、體育場顯示器、電子廣告牌等。本發(fā)明涉及該具有空間可變背光源的類型的顯示器以及適合于這種顯示器的背光源。
背景技術(shù)：
一些顯示器具有由背光源照明的諸如LCD面板之類的空間光調(diào)制器。來自背光源的光與對該光進(jìn)行空間調(diào)制的空間光調(diào)制器相互作用，以向觀看者呈現(xiàn)圖像。這些圖像例如可以是靜態(tài)圖像或視頻圖像。在一些這樣的顯示器中，背光源具有可單獨(dú)控制的不同區(qū)域，使得可以通過空間光調(diào)制器使背光源發(fā)射的光的強(qiáng)度以期望的方式變化。這可以提供改進(jìn)的圖像。在以下專利公開中描述了具有空間可變背光源的顯示器的示例PCT 專利申請公開第 W002/069030 號、第 W003/077013 號、第 W02006/010244 號和第 W02008/092276 號。存在對從前到后較薄的顯示器的消費(fèi)需求。這種顯示器與較厚的顯示器相比可以更容易地被容納在一些位置中，并且在外觀上也比較厚的顯示器更靈巧。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明具有一系列的方面。一些不同的方面提供了 .顯示器，例如可以是計算機(jī)顯示器、電視機(jī)、視頻監(jiān)視器、家庭影院顯示器、商用顯示器、工業(yè)顯示器、電子廣告牌等；.可用于顯示器中的背光源；.用于顯示器的控制器；以及.用于操作背光源和顯示器的方法。除了以上描述的示例性方面和實施例以外，通過參照附圖和研究以下詳細(xì)描述， 另外的方面和實施例將變得明顯。


附圖示出了本發(fā)明的非限定型示例實施例。圖1是現(xiàn)有技術(shù)的具有空間可變背光源的顯示器的局部橫截面圖。圖2A示出了與圖1的顯示器相似的顯示器中的光源的交疊的(overlapping)點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)。圖2B示出了來自顯示器中的個別光源的光在較亮區(qū)域與較暗區(qū)域之間的邊界附近的分布。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的示例實施例的顯示器的示意性局部橫截面圖。圖4是用于根據(jù)本發(fā)明的示例實施例的顯示器的控制器的框圖。圖5A示出了根據(jù)本發(fā)明的示例實施例的背光源。圖5B示出了根據(jù)本發(fā)明的示例實施例的背光源。圖5C示意性地示出了其中由提供控制值之間的插值的電路來驅(qū)動個別區(qū)域的背光源的一部分。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的另一示例實施例的背光源。圖6A是圖6的線6A-6A上的局部橫截面圖。圖7示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的示例實施例的背光源中的電路網(wǎng)絡(luò)。圖8A和圖8B示出了對于不同的控制輸入的、隨著沿著光發(fā)射器的位置的電場變化。圖9是根據(jù)示例實施例的具有在與控制點(diǎn)相對應(yīng)的位置處最致密的吸收層的背光源的示意圖。圖10是根據(jù)示例實施例的彩色顯示器的示意圖。圖IOA是圖10的顯示器的光源的一部分IOA的放大的示意圖。圖11是根據(jù)另一示例實施例的顯示器的示意圖。
具體實施例方式貫穿以下描述地提供了具體細(xì)節(jié)，以便為本領(lǐng)域的技術(shù)人員提供更全面的理解。 然而，可能未詳細(xì)示出或描述眾所周知的元件，以避免對本公開的不必要的混淆。相應(yīng)地， 該描述及附圖應(yīng)被認(rèn)為是說明性的，而不是限定性的。圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的顯示器10。顯示器10具有對空間光調(diào)制器14進(jìn)行照明的背光源12?？臻g光調(diào)制器14包括像素15的陣列，像素15的陣列可被控制用于將入射到這些像素上的變化的量的光傳送到觀看區(qū)域。在示出的顯示器中，空間光調(diào)制器是透射型的?？臻g光調(diào)制器14例如包括IXD面板。背光源12包括多個可單獨(dú)控制的背光發(fā)射器16。每個背光發(fā)射器16在開啟時將光發(fā)射到立體角17中，由此對空間光調(diào)制器14的區(qū)域進(jìn)行照明。來自不同的可單獨(dú)控制的光發(fā)射器16的光在空間光調(diào)制器14上交疊。通常期望空間光調(diào)制器14的照明在各處平穩(wěn)地變化，以避免視覺偽像。在圖1中示出的顯示器中，這是通過確保來自不同的相鄰的光發(fā)射元件16的光在空間光調(diào)制器14 處交疊來實現(xiàn)的。而這又是通過在光發(fā)射元件16和空間光調(diào)制器14之間設(shè)置間距D來實現(xiàn)的?？刂破?8響應(yīng)于在輸入19處接收的圖像數(shù)據(jù)而控制由光發(fā)射元件16發(fā)射的光的強(qiáng)度以及空間光調(diào)制器14的像素15的透射率。圖2A示出了圖1的顯示器的個別光發(fā)射元件16的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)20以及相鄰的光發(fā)射元件16的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)20A和20B。這些點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)跨空間光調(diào)制器14地平穩(wěn)變化。曲線21示出了作為位置的函數(shù)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的和。曲線21還表示在所有的光發(fā)射器16被驅(qū)動以發(fā)射相等強(qiáng)度的光的情況下光強(qiáng)度隨著空間光調(diào)制器14上的位置的變化。通過適當(dāng)?shù)剡x擇光發(fā)射器16之間的間距、光發(fā)射器16的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)以及距離D，可以使得曲線21相當(dāng)均勻。圖2B示出了以不同的強(qiáng)度等級驅(qū)動在位置X1至&處的四個光發(fā)射器16的情況。 曲線20-1至曲線20-4示出了作為空間光調(diào)制器14上的位置的函數(shù)的、由每個光發(fā)射器發(fā)射的光的量。曲線22是空間光調(diào)制器14上的由光發(fā)射器16發(fā)射的光的和?？梢钥闯?，通過適當(dāng)控制由光發(fā)射器16發(fā)射的光的強(qiáng)度，可以使得用來對空間光調(diào)制器14進(jìn)行照明的光的強(qiáng)度在空間光調(diào)制器14上的各點(diǎn)相當(dāng)平穩(wěn)地變化。顯示器10的缺點(diǎn)是來自發(fā)射器16的光在空間光調(diào)制器14上的最優(yōu)分布所需的距離D可能大得足以使得顯示器比可能期望的厚。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的示例實施例的、其中光源層32與具有可控像素15的透射式空間光調(diào)制器14之間的距離d可以相當(dāng)小的顯示器30。在一些實施例中，光源層32 可以緊靠著空間光調(diào)制器14或與空間光調(diào)制器14相集成。顯示器30包括控制器34，該控制器34生成控制信號35，該控制信號35控制光源層32發(fā)射具有在空間光調(diào)制器14的區(qū)域上在空間上變化的強(qiáng)度的光?？刂破?4還生成控制空間光調(diào)制器14的像素15的控制信號36。控制器34在輸入端37處接收圖像數(shù)據(jù)，并基于該圖像數(shù)據(jù)生成控制信號35和 36，使得觀看者V看到根據(jù)該圖像數(shù)據(jù)的圖像。圖4是可以在圖3的顯示器中使用的控制器34的功能框圖。控制器34的部件可以包括以下部件中的一個或更多個.一個或更多個數(shù)據(jù)處理器(其可以包括例如執(zhí)行使所述數(shù)據(jù)處理器按照以下描述進(jìn)行操作的軟件指令或固件指令的通用處理器、數(shù)字信號處理器或圖形處理器)；.硬連線邏輯電路(其例如可以設(shè)置在一個或更多個專用集成電路(ASIC)中)；.可配置邏輯硬件(例如現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA))，被配置用于提供信號處理路徑，該信號處理路徑用于提供下面所述的輸出；.等等。圖像處理器40接收來自輸入端37的圖像數(shù)據(jù)，并生成控制光源驅(qū)動器電路42以使得光源層32產(chǎn)生具有期望的強(qiáng)度空間變化的光的信號41。驅(qū)動信號41還被供應(yīng)給光場估計器44，該光場估計器44產(chǎn)生響應(yīng)于驅(qū)動信號41而將由光源層32產(chǎn)生的光場的估計 47。光場估計器44部分地基于光源響應(yīng)特性45而產(chǎn)生光場估計47。光源響應(yīng)特性45可以例如包括可被光場估計器44訪問的數(shù)據(jù)存儲器中的函數(shù)或參數(shù)。光場估計47可以包括表示針對給定的一組信號41的、作為光源層32上的位置的函數(shù)的光強(qiáng)度的二維映射。在一些實施例中，圖像處理器40通過生成圖像數(shù)據(jù)的較低分辨率版本的處理來導(dǎo)出信號41。這可以例如通過涉及低通濾波、下采樣和/或?qū)D像數(shù)據(jù)中的指定的像素值取局部加權(quán)平均中的一個或更多個的處理來完成。圖像數(shù)據(jù)的較低分辨率版本可以通過尺度函數(shù)(scaling function)以生成信號41。有利地，將信號41施加到光源層32導(dǎo)致了在空間光調(diào)制器14的每個像素處的光發(fā)射比根據(jù)圖像數(shù)據(jù)的像素所需的光發(fā)射稍強(qiáng)。然后可以操作空間光調(diào)制器14的像素以使光衰減成在每個像素處具有由圖像數(shù)據(jù)指定的強(qiáng)度。在一些實施例中，光場估計包括基于被估計為對應(yīng)于控制信號41的控制輸入， 估計與光源層32上的位置相對應(yīng)的電勢；以及基于將光源層32的每個區(qū)域的光輸出與施加的電勢(或電場)相關(guān)聯(lián)的函數(shù)，估計針對光源層32上的位置的光輸出。可以以比調(diào)制器14的分辨率更低的分辨率來執(zhí)行這些步驟。如果在光源層32與調(diào)制器14之間存在影響光源層32發(fā)射的光的光路徑，則光場估計可以包括應(yīng)用上述確定的光路徑對光輸出的影響的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)或其它模型。計算單元48接收圖像數(shù)據(jù)和估計的光場47，并生成借助于調(diào)制器驅(qū)動器電路50 來控制像素15的光透射的驅(qū)動值49。在一些實施例中，計算單元48進(jìn)行計算，該計算包括將由特定位置的圖像數(shù)據(jù)表示的強(qiáng)度值除以對應(yīng)于該位置的估計的光場的值?？梢允┘有Ｕ钥紤]調(diào)制器驅(qū)動電路和/或空間光調(diào)制器14對驅(qū)動信號49的響應(yīng)。有利地，光源層32可以具有比空間光調(diào)制器14明顯更少的控制輸入。在空間光調(diào)制器14中，每個像素15可以是單獨(dú)可尋址的?？梢砸暂^粗略的分辨率控制光源層32。 然而，光源層32被構(gòu)造成使得其光輸出以期望的平穩(wěn)度變化。在一些實施例中，該平穩(wěn)度由以下公式表示
JL 一 iL— < —— X ξ其中，1是光強(qiáng)度；La和Lb是光源層32上的兩個相鄰的控制點(diǎn)處的光強(qiáng)度和 、是控制點(diǎn)的位置。差值IxaIbI等于用于對光源層32進(jìn)行控制的分辨率。ξ是具有在 1.0至1.5的范圍中的值的參數(shù)。圖5Α和5Β示出了光源層32的兩個示例構(gòu)造。圖5Α中示出的光源層60具有位于光學(xué)透明正面電極63與背面電極結(jié)構(gòu)64之間的光生成層62。光生成層62發(fā)射具有由光生成層62兩端的電場確定的強(qiáng)度的光。電極結(jié)構(gòu)64包括通過適當(dāng)?shù)膶?dǎo)體66連接到驅(qū)動電路的多個控制點(diǎn)65。驅(qū)動電路(在所示實施例中由C1、C2、C3表示)可以控制施加到不同的控制點(diǎn)65的電勢。在一些實施例中，由驅(qū)動電路施加的電勢相對低，例如為15伏或更低。在其它實施例中可以施加較高的電壓。控制點(diǎn)65不是必須為點(diǎn)狀的。在一些實施例中，控制點(diǎn)65包括導(dǎo)電墊。在一些實施例中，該墊與空間光調(diào)制器的像素相比相對大。該墊可以是圓的，但不是必須為圓的。 該墊可以具有圓角。光源層60可以包括例如有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)層、涂覆有或包括熒光體的基板、 白色場發(fā)射顯示器(FED)層、涂覆有熒光體的板、電致熒光材料等。通常，可以在光源層60 中應(yīng)用任何電致發(fā)光技術(shù)。這些技術(shù)基于將電能轉(zhuǎn)換成光子(光)發(fā)射的一般原理而工作。 典型地，薄層或適當(dāng)材料兩端的電勢導(dǎo)致光發(fā)射。光發(fā)射的幅值可以近似地與薄層材料兩端施加的電場(以及對應(yīng)的電流)的強(qiáng)度成比例。電勢分布材料67的層與控制點(diǎn)65相接觸并在控制點(diǎn)65之間延伸。電勢分布材料可以包括導(dǎo)電的但具有電阻以使得電勢隨著沿電勢分布材料中的路徑在控制點(diǎn)之間移動而平穩(wěn)變化的材料。在一些實施例中，電勢分布材料67可以包括弱導(dǎo)電體，例如適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電聚合物或其它電阻膜?？梢曰趩庸庠磳?0所需的(如果需要的話)電流的量來選擇電勢分布材料 67的層的電導(dǎo)率的等級。例如，在光源層60僅僅獲取低的或非常低的電流的情況下，電勢分布材料67可以例如包括幾乎絕緣的介電材料(盡管也可以使用具有較大電導(dǎo)率的材料)。在光源層60為獲取較大量的電流的類型(例如諸如OLED層之類的強(qiáng)發(fā)射層)的情況下，電勢分布材料67有利地具有略大的電導(dǎo)率。在一些實施例中，電勢分布材料可以具有1012Ω/平方(歐姆每平方)或更小的薄層電阻。在一些實施例中，電勢分布材料具有 107Ω/平方或更小的薄層電阻。在一些實施例中，電勢分布材料具有在IO2或IO3至107Ω/ 平方的范圍內(nèi)的薄層電阻。如果通過控制電路使所有的控制點(diǎn)65保持在相同的電勢，則光生成層62的所有部分兩端的電場非常均勻，結(jié)果，由光源層60發(fā)射的光在空間上非常均勻。另一方面，如果不同的控制點(diǎn)65被保持在不同的電勢，則電勢將在電極結(jié)構(gòu)64上在各處變化。由于電勢分布材料67的存在，該電勢的變化一般將是平穩(wěn)的。因此，由光發(fā)射層60發(fā)射的光的強(qiáng)度將以平穩(wěn)的方式在各個位置變化，并且由施加到控制點(diǎn)65的電勢的組合來確定光強(qiáng)度的總體變化?？刂泣c(diǎn)65例如可以被布置成規(guī)則的陣列，例如網(wǎng)格、六角形或三角形的陣列、矩形陣列等?？刂泣c(diǎn)不必具有均勻的空間密度，或者說所有相鄰的控制點(diǎn)不必彼此等距。優(yōu)選地，電勢分布層67具有相當(dāng)高的電阻率，使得當(dāng)不同的控制點(diǎn)65被保持在不同的電勢時，在不同的控制點(diǎn)65之間流動通過電勢分布層67的電流相當(dāng)小，并且沒有消耗導(dǎo)致電勢分布層67或光生成層62過熱的顯著大的能量。在根據(jù)一些實施例的顯示器中，存在在50個至5000個的范圍之內(nèi)的控制點(diǎn)。在一些實施例中，控制點(diǎn)相對于像素的比率在1 200至1 40，000的范圍內(nèi)。在一些實施例中，顯示器包括一百萬個或更多個像素，而控制點(diǎn)的數(shù)量為數(shù)千個或更少。圖5Β示出根據(jù)替代性實施例的光源層70。光源層70具有被劃分成像素73的陣列的光生成層72。每個像素73生成具有由透明正面電極74與控制電極75之間的電場確定的強(qiáng)度的光。在示出的實施例中，透明正面電極74被所有像素共用。這不是必須的。在該實施例中，控制電極75并未被各自單獨(dú)控制。替代性地，由電阻器網(wǎng)絡(luò)76的相應(yīng)節(jié)點(diǎn)處的電勢來確定每個控制電極75上的電勢。驅(qū)動電路(在示出的實施例中由Cl、C2表示) 被連接到電阻器網(wǎng)絡(luò)76上的一些節(jié)點(diǎn)但不是全部節(jié)點(diǎn)。在這種控制節(jié)點(diǎn)處的電勢由驅(qū)動電路所施加的驅(qū)動信號來確定。其它節(jié)點(diǎn)上的電勢由電阻器網(wǎng)絡(luò)76中的各種電阻器77上的電勢降來確定。電阻器77不需要是分立元件。例如，可以通過任何適當(dāng)?shù)膱D案化技術(shù)在基板中或基板上制造電阻器77。可以理解，可以控制圖5Α和5Β中示出的照明層60和70 以利用相對少的控制輸入使得光強(qiáng)度隨著光發(fā)射層上的位置而變化的方式來發(fā)射光。在一些實施例中，光發(fā)射層結(jié)合有源電子設(shè)備。例如，圖5C示出了其中光源層78 包括小的密集的光源78Α的陣列的實施例。光源78Α例如可以包括諸如發(fā)光二極管或有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)等的發(fā)光半導(dǎo)體結(jié)。一些光源78Α但不是全部光源78Α是可獨(dú)立控制的。由插值電路79根據(jù)可控光源的驅(qū)動值而對剩余的光源的驅(qū)動值進(jìn)行插值。例如，示出的實施例示出了在其四個角處具有控制點(diǎn)(C1iPCicmWuc^Cicmci)的10X10的光源陣列。在控制點(diǎn)CuXicmXUciXicmci處的驅(qū)動值是可獨(dú)立控制的。該陣列中的各個其它光源的驅(qū)動值由插值電路79來確定，如圖5C中針對單個光源78Α所示出的。示出的插值電路79將控制點(diǎn)Cu、Cloa, Ciao, Cloao的驅(qū)動值作為輸入，并輸出針對對應(yīng)的光源78Α的驅(qū)動值。特定的插值電路79的輸出可以通過將每個輸入控制點(diǎn)處的驅(qū)動值乘以相應(yīng)的固定的參數(shù)來確定。這些參數(shù)與輸入控制點(diǎn)和給定光源之間的相對距離成比例。對于不同的光源可以不同地設(shè)置插值電路79的參數(shù)。當(dāng)將適當(dāng)?shù)目刂菩盘柺┘拥娇刂泣c(diǎn)時，各個發(fā)光二極管發(fā)射在光發(fā)射器的陣列上平穩(wěn)變化的光。圖6示出了根據(jù)另一實施例的光發(fā)射層80。光發(fā)射層80在其背面81A上具有導(dǎo)電墊81的陣列。如圖6A中示出的，每個墊81以任何適當(dāng)?shù)姆绞竭B接到控制線82。在控制點(diǎn)81之上施加弱導(dǎo)電材料的層83。光生成材料84A位于光發(fā)射層80的背面81A與光學(xué)透明正面電極84B之間。光生成材料84A發(fā)射具有由光生成材料84A兩端的電場確定的強(qiáng)度的光。光發(fā)射層80發(fā)射的光的強(qiáng)度將基于施加到墊81的電勢而以平穩(wěn)的方式在各個位置變化。圖7示出了在其各角處具有控制點(diǎn)的電阻器陣列85。在示出的實施例中，控制點(diǎn)將電阻器陣列劃分成5X5的節(jié)點(diǎn)陣列。因此控制點(diǎn)位于節(jié)點(diǎn)Cu、Cid+5、Ci+5，...等處。每個節(jié)點(diǎn)處的電勢是施加到控制點(diǎn)的電勢的函數(shù)?？梢允┘硬煌墓?jié)點(diǎn)處的電勢以控制光發(fā)射層的相應(yīng)區(qū)域的光輸出。圖8A和8B示出了來自根據(jù)示例實施例的光發(fā)射器的光發(fā)射。在每種情況下，控制點(diǎn)的位置由表示。圖8A示出了將相等的電勢施加到每個控制點(diǎn)的情況?？梢钥闯觯硎究绻獍l(fā)射層的光發(fā)射的曲線90相對恒定。圖8B示出了將比供應(yīng)到控制點(diǎn)& 和&的電勢更大的電勢施加到控制點(diǎn)X1的情況。可以看出，由曲線90表示的光發(fā)射從在控制點(diǎn)X1處的較高的水平平穩(wěn)地變化到與在控制點(diǎn)&和&處的電勢相對應(yīng)的較低的值。在一些實施例中，在光發(fā)射層32的正面施加有光吸收層，以降低在較明亮區(qū)域 (例如對應(yīng)于控制點(diǎn)的區(qū)域)處發(fā)射的光的強(qiáng)度，以便允許光發(fā)射層的光輸出被設(shè)置得完全均勻。圖9示出了其中吸收層94在控制點(diǎn)95處或控制點(diǎn)95附近的區(qū)域中具有較高的光密度(即，吸收更多的光)的示例實施例。吸收層94的光密度隨著距控制點(diǎn)的距離而降低。最便利的是，光密度隨著距控制點(diǎn)95的距離而平穩(wěn)地降低。在替代性實施例中，通過基于光發(fā)射層發(fā)射的光而適當(dāng)?shù)卦O(shè)置空間光調(diào)制器的像素的圖像處理來補(bǔ)償來自光發(fā)射層的已知的光發(fā)射。在一些實施例中，光源層62發(fā)射的光是單色的。在其它實施例中，發(fā)射的光跨越較寬的色域。例如，發(fā)射的光可以包括寬帶光或具有不同光譜的光的混合。在一些特定的示例實施例中，光源層62發(fā)射白色的或者可被濾波以產(chǎn)生白色光的光。白色光例如可以通過以下方式來生成.在光源層62中提供寬帶光發(fā)射器的混合。這些寬帶光發(fā)射器例如可以包括藍(lán)色和黃色的寬帶熒光體。這種熒光體在一些白色光LED中使用。.在光源層62中設(shè)置窄帶光源的混合。這些窄帶光源例如可以包括紅色光源、綠色光源和藍(lán)色光源。.以上的一些組合。.等等。在一些實施例中，組合了來自兩個或更多個光源層62的光，以提供對空間光調(diào)制器14的照明。在一些實施例中，不同的光源層62被構(gòu)造用于提供具有光譜特性的光。例如，彩色顯示器可以包括單獨(dú)發(fā)射紅色、綠色和藍(lán)色光的光源層62。圖10示出了根據(jù)示例實施例的顯示器100。顯示器100具有彩色空間光調(diào)制器 102，該彩色空間光調(diào)制器102由包括第一光發(fā)射器104A、第二光發(fā)射器104B和第三光發(fā)射器104C(總稱為光發(fā)射器104)的背光源來照明。光發(fā)射器104B和104C對于由光發(fā)射器 104A發(fā)射的光基本上是透明的。光發(fā)射器104C對于由光發(fā)射器104A和104B發(fā)射的光基本上是透明的。如圖IOA中所示，每個光發(fā)射器104可以包括夾在公共電極109和控制層 110之間的光發(fā)射層108。根據(jù)諸如在此描述的實施例之類的實施例而構(gòu)造控制層110，其響應(yīng)于相對小的數(shù)量的控制輸入而允許發(fā)射光的量在各個位置可控地平穩(wěn)地變化。電極和控制層可以包括諸如銦錫氧化物之類的導(dǎo)電的光透明材料?？梢哉{(diào)整控制層的厚度和摻雜以提供期望的電阻率特性。在圖IOA示出的實施例中，上部的兩個光發(fā)射層108(如圖中所見)共用一個公共電極109。這不是必須的。每個發(fā)光射層108可以具有單獨(dú)的公共電極109。在顯示器100中，可以單獨(dú)控制每個光發(fā)射器104。在示出的實施例中，三通道控制器112接收限定彩色圖像的圖像數(shù)據(jù)115?？刂破?12生成分別控制光發(fā)射器104A、104B 和104C的驅(qū)動電路的控制信號106A、106B和106C的組?？刂破?12估計作為結(jié)果的在空間光調(diào)制器102的像素處的每種顏色的光的量。該估計分別基于光發(fā)射器104A、104B和 104C的屬性107A、107B和107C?？刂破?12生成用于空間光調(diào)制器102的像素的控制信號114。這些控制信號是根據(jù)光的估計量和圖像數(shù)據(jù)生成的。在替代性實施例中，不同色彩的顯示器是時分多路復(fù)用的。在這樣的實施例中，空間光調(diào)制器102可以是單色空間光調(diào)制器。圖11示出了根據(jù)另一示例實施例的顯示器200。顯示器200具有接收或訪問圖像數(shù)據(jù)212的控制器210?？刂破?10被配置成根據(jù)圖像數(shù)據(jù)212生成施加在相應(yīng)的多條輸出線215上的多個第一輸出信號214。輸出線215被作為輸入而供應(yīng)到具有可承載驅(qū)動信號222的多條輸出線220的電路217。輸出線220被連接用于控制由光源225的區(qū)域提供的照明強(qiáng)度。電路217工作以使光源225發(fā)射光，使得發(fā)射的光的強(qiáng)度在光源225的發(fā)射面上平穩(wěn)地變化。控制器210與電路217的組合導(dǎo)致了 與由圖像數(shù)據(jù)212指定的圖像的較明亮區(qū)域相對應(yīng)的光源225的區(qū)域發(fā)射較強(qiáng)的光，而與圖像的較暗區(qū)域相對應(yīng)的光源 225的區(qū)域發(fā)射較弱的光?？刂破?20還生成用于空間光調(diào)制器229的控制信號227?？刂菩盘?27借助于適當(dāng)?shù)尿?qū)動電路230而控制空間光調(diào)制器229的像素。例如，控制器230可以具有如同上述的控制器34的構(gòu)造。在具有電勢分布層的實施例中，電勢分布層在電阻率方面不必是均勻的。在一些實施例中，電勢分布層被可變地?fù)诫s、具有可變的厚度或是以其它方式在空間上可變，以產(chǎn)生期望的電場特性。基于相對小的數(shù)量的控制輸入來平穩(wěn)地控制光輸出的替代性方式是提供如上所述地受控制的諸如液晶顯示器(LCD)之類的光吸收器。在這樣的實施例中，在LCD的不同空間位置處的光透射取決于這些位置處的電勢。盡管以上已經(jīng)討論了大量的示例性的方面和實施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到其特定的變型、置換、添加和子組合。因此，其意味著以上所附權(quán)利要求和此后引入的權(quán)利要求被解釋為包括所有這樣的變型、置換、添加和子組合，并在其真實的精神和范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種光源，包括光發(fā)射層，操作用于響應(yīng)于所述光發(fā)射層兩端施加的電勢差而發(fā)射光，所發(fā)射的光具有取決于所述電勢差的大小的強(qiáng)度；第一電極結(jié)構(gòu)，包括在所述光發(fā)射層的第一表面上的第一導(dǎo)電電極；以及第二電極結(jié)構(gòu)，包括在所述光發(fā)射層的第二表面上的具有電阻的電勢分布材料層、以及控制點(diǎn)的陣列，所述控制點(diǎn)的陣列在所述光發(fā)射層的所述第二表面上方的間隔開的位置處與所述電勢分布材料層電接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源，包括具有多個能夠獨(dú)立控制的輸出的電源，所述輸出的每個連接到所述控制點(diǎn)中的對應(yīng)的一個。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源，其中，所述光發(fā)射層包括有機(jī)發(fā)光二極管OLED層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源，其中，所述光發(fā)射層包括場發(fā)射顯示器FED層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源，其中，所述光發(fā)射層包括涂覆有熒光體的板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源，其中，所述光發(fā)射層包括電致熒光材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源，其中，所述控制點(diǎn)以三角形網(wǎng)格方式布置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源，其中，所述控制點(diǎn)以矩形網(wǎng)格方式布置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源，其中，所述控制點(diǎn)具有不均勻的空間密度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光源，其中，所述控制點(diǎn)在所述光發(fā)射層的中心區(qū)域中較密集地集中，而在所述光發(fā)射層的周邊區(qū)域中密度較小地集中。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源，其中，所述第一電極對于所述發(fā)射的光是基本上透明的。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源，其中，所述控制點(diǎn)包括與所述電勢分布層相接觸的金屬墊。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源，其中，所述電勢分布層包括摻雜的半導(dǎo)體。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源，其中，所述電勢分布層包括隨著所述電勢分布層上的位置而變化的電阻率。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源，包括所述光發(fā)射層的第一表面上的在與所述控制點(diǎn)相對應(yīng)的位置處的光學(xué)吸收點(diǎn)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的光源，其中，所述光學(xué)吸收點(diǎn)具有隨著距所述控制點(diǎn)的距離而降低的光學(xué)密度。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源，其中，所述光發(fā)射層能夠操作用于發(fā)射白色光。
18.一種光源，包括光發(fā)射層，操作用于響應(yīng)于所述光發(fā)射層兩端施加的電勢差而發(fā)射光； 多個控制輸入，每個所述控制輸入被連接用于控制在所述光發(fā)射層上的對應(yīng)位置處的電勢差；控制分布裝置，用于在所述光發(fā)射層上的與所述控制輸入相對應(yīng)的位置之間的位置處施加平穩(wěn)地在空間上變化的電勢差。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的光源，其中，所述控制分布裝置包括電勢分布材料層。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的光源，其中，所述控制分布裝置包括電阻器網(wǎng)絡(luò)。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的光源，其中，所述控制分布裝置包括多個插值電路。
22.—種顯示器，包括光源，包括多個控制輸入；以及由所述光源進(jìn)行照明的空間光調(diào)制器； 其中所述控制輸入對應(yīng)于所述光源上的點(diǎn)，所述空間光調(diào)制器包括多個像素，每個所述像素由所述光源的不同區(qū)域進(jìn)行照明，以及由所述光源的不同區(qū)域中的每個區(qū)域提供的照明取決于所述區(qū)域相對于所述點(diǎn)的位置的位置以及施加到所述控制輸入的信號。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的顯示器，其中，所述點(diǎn)以矩形陣列方式布置。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的顯示器，其中，所述矩形陣列為正方形陣列。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的顯示器，其中，所述光源與所述空間光調(diào)制器是同向延伸的。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的顯示器，其中，所述光源與所述空間光調(diào)制器相平行地延伸。
27.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的顯示器，其中，所述光源與空間光調(diào)制器均是基本上平面的。
28.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的顯示器，其中，所述光源與空間光調(diào)制器均為彎曲的。
29.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的顯示器，其中，所述光源靠著所述空間光調(diào)制器的背面。
30.根據(jù)權(quán)利要求22所述的顯示器，其中，所述空間光調(diào)制器包括透射型空間光調(diào)制ο
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的顯示器，其中，所述空間光調(diào)制器包括液晶面板。
32.根據(jù)權(quán)利要求22所述的顯示器，包括控制器，操作用于將第一組信號施加到所述光源的控制輸入以及施加第二組信號以控制所述空間光調(diào)制器的像素。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的顯示器，其中，所述控制器被配置用于基于圖像數(shù)據(jù)生成所述第一組信號和第二組信號中的每個。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的顯示器，其中，所述控制器被配置用于根據(jù)算法來生成所述第一組信號，所述算法包括對所述圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行低通濾波和下采樣中的至少一種。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的顯示器，其中，所述控制器包括 用于根據(jù)所述圖像數(shù)據(jù)生成所述第一組信號的裝置；用于估計所述光源在每個所述區(qū)域處的光輸出的裝置； 用于根據(jù)所述圖像數(shù)據(jù)和估計的光輸出來生成所述第二組信號的裝置。
36.根據(jù)權(quán)利要求33所述的顯示器，其中，所述控制器包括圖像處理器，被連接用于接收所述圖像數(shù)據(jù)并基于所述圖像數(shù)據(jù)生成所述第一組信號；光場估計器，被連接用于接收所述第一組信號并生成響應(yīng)于所述第一組信號而將由所述光源層產(chǎn)生的光場的估計；以及計算單元，被連接用于接收所述圖像數(shù)據(jù)和估計的光場，并基于所述圖像數(shù)據(jù)和所述估計的光場來生成所述第二組信號。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的顯示器，其中，所述光場的估計包括指示作為所述光源上的位置的函數(shù)的光強(qiáng)度的二維映射。
38.根據(jù)權(quán)利要求36所述的顯示器，其中，所述計算單元執(zhí)行計算，所述計算包括將針對特定像素的圖像數(shù)據(jù)所表示的強(qiáng)度值除以與所述光源的對應(yīng)于所述像素的區(qū)域相對應(yīng)的估計的光場的值。
39.根據(jù)權(quán)利要求36所述的顯示器，其中，所述光場估計器操作用于 基于所述第一組信號，確定作為所述光源上的位置的函數(shù)的電勢；以及，基于將光輸出與施加的電勢相關(guān)聯(lián)的函數(shù)，估計所述光源上的位置的光輸出。
40.根據(jù)權(quán)利要求36所述的顯示器，其中，由所述光源提供的照明以由以下公式給出的方式平穩(wěn)地變化其中，1是光強(qiáng)度；χ是位置的測量值，La和Lb是所述光源上的兩個相鄰控制點(diǎn)處的光強(qiáng)度；\和、是所述控制點(diǎn)的位置；以及ξ是具有在1至范圍內(nèi)的值的參數(shù)。
41.根據(jù)權(quán)利要求22所述的顯示器，其中，所述光源包括多個光發(fā)射層，每個所述光發(fā)射層與所述空間光調(diào)制器同向延伸，并且所述多個光發(fā)射層中的第二光發(fā)射層位于所述多個光發(fā)射層中的第一光發(fā)射層與所述空間光調(diào)制器之間。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的顯示器，其中，所述第一光發(fā)射層和第二光發(fā)射層能夠操作用于發(fā)射具有不同光譜特性的光，并且所述第二光發(fā)射層對于具有在所述第一光發(fā)射層的光譜特性中包括的至少一些波長的光而言是透明的。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的顯示器，其中，所述空間光調(diào)制器包括彩色空間光調(diào)制器。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的顯示器，其中，所述空間光調(diào)制器包括紅綠藍(lán)液晶顯示器 RGB LCD 面板。
45.根據(jù)權(quán)利要求22所述的顯示器，其中，所述空間光調(diào)制器的正面與所述光源的背面之間的測量的厚度為2cm或更小。
46.根據(jù)權(quán)利要求22所述的顯示器，其中，所述光源具有50個至5000個控制輸入。
47.根據(jù)權(quán)利要求22所述的顯示器，其中，所述光源的控制點(diǎn)相對于所述空間光調(diào)制器的像素的比率在1 200至1 40，000的范圍內(nèi)。
48.根據(jù)權(quán)利要求22所述的顯示器，其中，所述空間光調(diào)制器包括一百萬個或更多個像素，并且控制點(diǎn)的數(shù)量為一萬或更少。
49.一種顯示器，包括光源，包括響應(yīng)于施加的電場而發(fā)射光的材料層，所述層沿著兩個維度延伸；一個或更多個電源，能夠操作用于將能夠獨(dú)立控制的電勢傳送到所述光源上的多個間隔開的位置上；以及非絕緣材料，所述非絕緣材料在所述位置之間延伸，使得所述光源上的在所述間隔開的位置中的兩個相鄰位置之間的路徑上的位置處的電勢隨著沿著所述路徑的位置而平穩(wěn)地變化；以及由所述光源進(jìn)行照明的空間光調(diào)制器，所述空間光調(diào)制器包括多個像素，每個像素由所述光源的不同區(qū)域進(jìn)行照明。
50.一種顯示器，包括響應(yīng)于施加的電場而發(fā)射光的基本上連續(xù)的二維延伸的材料層； 用于在所述層兩端施加電場的裝置，所述電場具有隨著所述層上的位置而平穩(wěn)地變化的大??；以及空間光調(diào)制器，包括像素的陣列；其中，所述層與所述空間光調(diào)制器相平行，并且是與所述空間光調(diào)制器相對齊的關(guān)系。
51.一種用于顯示由圖像數(shù)據(jù)指定的圖像的方法，所述方法包括基于所述圖像數(shù)據(jù)，生成要被施加到光源的多個間隔開的控制點(diǎn)的第一控制信號； 估計所述光源在所述控制點(diǎn)處以及在所述控制點(diǎn)之間的位置處的光輸出； 基于所估計的光輸出和所述圖像數(shù)據(jù)，生成用于空間光調(diào)制器的像素的控制信號； 將第一控制信號施加到所述光源的所述控制點(diǎn)，由此使得所述光源在所述控制點(diǎn)處以及在所述控制點(diǎn)之間發(fā)射光，以及施加第二控制信號以控制所述空間光調(diào)制器的像素。
52.根據(jù)權(quán)利要求51所述的方法，其中，估計所述光源的光輸出包括對由施加所述第一控制信號得到的所述光源上的電勢分布進(jìn)行建模，以及建立作為與所述光源的二維映射的點(diǎn)相對應(yīng)的電勢的函數(shù)的、在所述點(diǎn)處的估計的光輸出。
53.一種用于生成在光源的二維表面上平穩(wěn)地變化的照明的方法，所述方法包括 設(shè)置響應(yīng)于施加的電場而發(fā)射光的基本上連續(xù)的二維延伸的材料層；以及在所述層兩端施加電場，所述電場具有隨著所述層上的位置而平穩(wěn)變化的大小。
54.一種用于生成具有隨著位置而平穩(wěn)變化的強(qiáng)度的光的方法，所述方法包括 提供響應(yīng)于在某點(diǎn)處施加控制信號而在所述點(diǎn)處發(fā)射光的類型的發(fā)光材料；生成第一多個控制信號，所述第一多個控制信號中的每個與所述發(fā)光材料上的第一組的點(diǎn)中的對應(yīng)的點(diǎn)相關(guān)聯(lián)；將所述第一多個控制信號中的每個施加到所述發(fā)光材料上的對應(yīng)的第一點(diǎn)； 通過將所述第一多個控制信號作為輸入而連接到模擬電路來生成與所述發(fā)光材料上的對應(yīng)的第二點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的第二組控制信號，所述第二點(diǎn)不包括所述第一組的點(diǎn)；并將所述第二多個控制信號中的每個施加到所述發(fā)光材料上的所述對應(yīng)的第二點(diǎn)。
55.根據(jù)權(quán)利要求M所述的方法，其中，所述模擬電路包括分壓器。
56.根據(jù)權(quán)利要求M所述的方法，其中，所述模擬電路包括電阻器網(wǎng)絡(luò)。
57.根據(jù)權(quán)利要求M所述的方法，其中，所述模擬電路包括二維電阻連續(xù)體。
58.根據(jù)權(quán)利要求M所述的方法，其中，所述模擬電路包括插值電路的陣列。
59.根據(jù)權(quán)利要求M所述的方法，其中，所述模擬電路包括電阻材料的連續(xù)層。
60.根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法，其中，所述電阻材料具有IO12Ω /平方或更小的薄層電阻。
61.根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法，其中，所述電阻材料具有在IO2至IO7Ω /平方的范圍內(nèi)的薄層電阻。
62.根據(jù)權(quán)利要求M所述的方法，其中，所述第一組的點(diǎn)中的點(diǎn)以規(guī)則陣列方式布置在所述發(fā)光材料上。
63.根據(jù)權(quán)利要求M所述的方法，其中，所述第二多個點(diǎn)形成圍繞所述第一多個點(diǎn)中的點(diǎn)的連續(xù)區(qū)域。
64.一種用于生成具有隨著位置而平穩(wěn)地變化的強(qiáng)度的光的光源，所述光源包括發(fā)光材料的層，所述發(fā)光材料的層沿著兩個維度延伸，并操作用于響應(yīng)于在某點(diǎn)處施加控制信號而在所述點(diǎn)處發(fā)射光；多個第一控制輸入，每個所述第一控制輸入被電連接以在所述發(fā)光材料上的第一組的點(diǎn)中的對應(yīng)點(diǎn)處施加控制信號；模擬電路，所述模擬電路具有連接到所述第一控制輸出的輸入、以及被電連接以傳送在所述發(fā)光材料上的對應(yīng)的第二點(diǎn)處的控制信號的輸出，所述第二點(diǎn)不包括所述第一組的點(diǎn)。
65.一種顯示器，包括定義一個或更多個要顯示的圖像的圖像數(shù)據(jù)源；邏輯單元，被配置用于處理所述圖像數(shù)據(jù)以獲得與二維光源上的間隔開的第一位置相對應(yīng)的第一驅(qū)動信號；模擬電路，被連接用于接收所述第一驅(qū)動信號作為輸入，并操作用于產(chǎn)生與所述光源上的除了所述第一位置之外的第二位置相對應(yīng)的第二驅(qū)動信號；所述光源被連接成由所述第一驅(qū)動信號和所述第二驅(qū)動信號控制；以及空間光調(diào)制器，包括像素陣列，并被布置成由所述光源發(fā)射的光進(jìn)行照明。
66.一種顯示器，包括定義一個或更多個要顯示的圖像的圖像數(shù)據(jù)源；邏輯單元，被配置用于處理所述圖像數(shù)據(jù)以獲得與二維光源上的間隔開的第一位置處的期望光強(qiáng)度相對應(yīng)的第一信號；模擬電路，被連接用于接收所述第一信號作為輸入，并操作用于產(chǎn)生多個驅(qū)動信號，其中所述驅(qū)動信號的數(shù)量超過所述第一信號的數(shù)量；所述光源被連接成至少部分地由所述驅(qū)動信號控制；以及空間光調(diào)制器，包括像素陣列，并被布置成由所述光源發(fā)射的光進(jìn)行照明。
67.包括在此描述或描繪的任何新穎的有創(chuàng)造性的步驟、動作、步驟和/或動作的組合、或步驟和/或動作的子組合的方法。
68.包括在此描述或描繪的任何新穎的有創(chuàng)造性的特征、特征的組合、或特征的子組合的設(shè)備。
全文摘要
一種顯示器，具有光源層，該光源層具有用于控制該光源層發(fā)射光的控制輸入，使得光輸出以由所述控制輸入確定的方式隨著位置而平穩(wěn)地變化。液晶顯示器面板或其它空間光調(diào)制器對來自該光源層的光進(jìn)行調(diào)制。該光源層可以是薄的。
文檔編號F21V19/00GK102349021SQ201080011990
公開日2012年2月8日 申請日期2010年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月15日
發(fā)明者赫爾格·西岑 申請人:杜比實驗室特許公司