CN101868754A - 背光系统及显示设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及背光系统(10、11、12、13、14、15、16)及显示设备。该背光系统包括多个用于选择性地照亮显示设备的预定义的像素区域的分块(20、21、22、23、24)。该背光系统被配置成选择性地控制从分块发出的光的亮度和/或颜色，每个分块包括一个光源(30)。该背光系统(10、11、12、13、14、15、16)进一步包括用于限制由光源(30)发出的光朝向相邻分块(20、21、22、23、24)的横向散播的光屏障(40)。光屏障定义网格的网格线，而光源(30)被布置在网格线上至少部分地与光屏障中的至少一个相重合的位置。依据本发明的措施的效果为，通过将分块的光源与光屏障放置于相同网格线上，来自光源的光在光屏障的任意一侧向相邻的分块散播。这样使得能够在不需要背光系统的额外厚度的情况下实现由分块发出的光向它的相邻分块的预定义的重叠。

Description

背光系统及显示设备
技术领域
本发明涉及包括多个用于选择性地照亮预定义的像素区域的分块的背光系统。
本发明还涉及一维或二维的可调光光源或显示设备。
背景技术
包括多个用于选择性地照亮预定义的像素区域的背光系统本身是已知的，并且在本领域中还已知其被称为二维可调光背光系统。它们被用作例如在电视机和显示器的(图像)显示设备中的光源，以及其他应用。这种照明系统尤其适合作为背光系统用于非发光显示设备，比如液晶显示设备，也称为LCD液晶面板，其被用于比如(便携式)计算机或比如(便携式)电话中。
上述非发光显示设备通常包括具有规则的像素图案的基底，每个像素均由至少一个电极控制。显示设备利用控制电路以在(图像)显示设备的(图像)屏幕中的相关区域完成图像或数据图形化显示。源自LCD设备中的背光系统的光利用开关或调制器进行调制，其中，例如，可以利用各种类型的液晶效果。此外，显示可以基于电泳或机电效果。
这样的用于照亮图像显示设备的背光系统可以从美国专利申请US 2007/0024772获知，其公开了一种液晶元件的矩阵以及多个直接背光设备。每个直接背光设备被配置成在一个图像帧周期期间以至少两种照明色光的时间序列来选择性地照亮液晶元件的矩阵中的、与一个背光子区域关联的一个离散部分。该已知的背光设备包括子区域屏障，其将一个子区域与另一个子区域分隔开，以防止来自一个子区域的光泄漏进入相邻的一个子区域。
这种已知背光设备的一个缺点是添加了用于产生分块之间的重叠的额外的措施，这增加了已知的背光系统的厚度。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种不需要额外厚度的具有预定义的重叠的背光系统。
根据本发明的第一方面，此目的通过一种包括多个用于选择性照亮显示设备的预定义的像素区域的背光系统而实现，该背光系统被配置用以选择性地控制从分块发出的光的亮度和/或颜色，每个分块包括一个光源，该背光系统另外包括用于限制由光源发出的光向相邻分块的横向散播(spread)的光屏障，光屏障定义网格的网格线，光源占据在网格线上的至少部分地与至少一个光屏障重合的位置。
背光系统的厚度为基本上垂直于包括光屏障和光源的网格测量的尺寸。
根据本发明的措施的效果是：通过将分块的光源与光屏障安置于相同的网格线上，来自光源的光在光屏障的任意一侧向相邻的分块散播。这样产生由分块发出的光向它的相邻分块的预定义的重叠。这种需要这种预定义的重合来防止伪影，比如在静态或动态图像中的光晕或者，比如，显示设备的视角的差异。当，例如，光屏障形成基本上与分块的格状结构相同但存在移动使得光源例如基本上被布置在分块中心的格状结构，从光屏障散播开的光将会散播向相邻分块。散播光遇到的下一个光屏障被布置在相邻分块的中心，在此处光例如至少被部分阻止在背光系统上进一步散播。这样产生来自于关联分块的光源的光向相邻分块的预定义的重合，同时限定重叠的范围。此外，这个预定义的重叠的产生是由光源相对于光屏障的布置造成的，并且因此根据本发明的背光系统不需要额外厚度来产生这个预定义的重叠。由于对重叠范围的限定，局部地减暗或增亮在背光系统中的分块的光输出还提供对比度的改善。
光屏障形成格状结构。分块的边不与光屏障的网格的网格线重合。例如当每个分块包含例如被布置于分块中心的单个光源时，光屏障至少部分地与和光源相交的网格线重合。这些光屏障将至少部分地交叉过每个分块并且被布置为基本上在分块的中心进行。由于光屏障的这种布置，由光源发出的光将相对容易地在光源所处的分块内散播以及向直接相邻的分块散播。在直接相邻分块中的光屏障可以例如阻止光向更远的分块进一步散播，据此将光源发出的光的横向散播限定到它的直接相邻区域。结果是，根据本发明的光屏障的布置使得由光源发出的光被分布为使得它与直接相邻分块重叠并被限定为不与除直接相邻分块之外的另外的分块重叠。其结果是，这种布置在不需要额外高度的情况下提供分块之间的预定义的重叠，该额外高度原本会增加背光系统的厚度。
在已知的光屏障布置中，光屏障基本与分块的边重合，而每个分块的光源基本上位于分块的中心。在如被引用的专利申请中所示的已知布置中，使用额外的漫射层以使得在一个分块中发出的光与其它分块部分重叠。可选地，在已知布置中的光屏障可以不完全屏蔽光源发出的光，从而允许其与其它分块部分重叠。这可以例如通过在光屏障上方添加“自由空间”(例如，在光屏障和通向液晶元件的其它光学层之间具有空气间隙)来实现。这个额外的空气间隙造成额外的高度并且必须被小心地调整以防止光在大量分块上分布。当分布跨越大量分块时，局部地改变从分块发出的光的亮度以获得对比度增强是基本不可能的，因为由单个分块发出的光包含来自所有周围分块的光的相对大的贡献，其严重地限制了单个分块可以被减暗或增亮的程度。在根据本发明的背光系统中，光屏障被安置为与还放置了各个分块的光源的网格的网格线重合。这种配置违反任何直觉的光屏障布置并且能够实现由光源连同光屏障照射与其关联的分块连同它的直接相邻分块造成的光分布的让人惊讶的效果。结果是，来自光源的光分布的范围被限制，产生防止图像伪影的预定义的重叠，而不增加根据本发明的背光系统的高度。此外，这种光源和光屏障的布置产生足够的局部分块照明以允许相对大的对比度差异以局部地调节背光系统的光亮。
在背光系统的一个实施例中，光源被安排在两条网格线之间的交叉点，这两条网格线中的每一条至少部分地与光屏障中的至少一个重合。这种实施例的一个益处是来自光源的光在两个维度散播，提供与两个维度上的相邻分块的重叠。这种两个维度中的重叠改善了背光系统在两个维度中的均匀性，并因此使得根据本发明的背光系统能够用作二维调光的背光系统。
在背光系统的一个实施例中，网格包括基本正交的网格。这种实施例的一个益处是，这种正交的网格更接近屏幕的形状，使得分块布置与屏幕形状的均匀匹配相对容易。此外，使用基本正交的网格只要求有四个光屏障在靠近光源处存在。一般地，每个光屏障都可能影响均匀性。所以，通过减少光屏障的数量，由背光系统发出的光的均匀性可以被改善。
在背光系统的一个实施例中，光源的相邻交叉点没有其它光源，所述相邻交叉点为由当沿着网格线移动时至少与光源任意一侧的网格线部分重合的光屏障构成的交叉点。当沿着一条网格线移动时，仅每两个至少与光屏障部分重合的网格线的交叉点包含一个光源。在这种布置中其发出的光相重叠的所有光源的距离基本相等，为网格点之间的对角线距离。这种光源布置能够实现由背光系统发出的光在整个背光系统上的均匀性的进一步改善。当例如光屏障被布置在正方形或矩形格状结构中时，四个角中只有布置为对角地朝向对方的两个角包含光源。因此，所有光源与它们的邻居之间的距离基本上等于正方形或矩形格状结构的对角线尺寸。虽然沿网格线的两个光源之间的距离不同于网格点之间的对角线距离，但是这些两个光源的光基本上不重叠。作为中间空间的两个光源之间的光屏障的交叉点不包含光源，基本上防止来自两个光源的光产生重叠，并且因而沿网格线布置的光源仅轻微地相互影响。
相反，当光屏障的正方形或矩形格状结构的每个角都包含光源时，两个相邻光源之间的距离将或者为沿网格线的两个角之间的距离，或者为沿正方形或矩形格状结构的对角线测量的两个角之间的距离。在这种布置中，两个光源之间的距离将不是衡量，其使得产生由背光系统发出的光在整个背光系统上的均匀分布更加困难。只选择正方形或矩形格状结构的两个对角地相对的角以提供光源，使得两个光源之间的距离基本恒定，从而改善在整个背光系统上发出的光的均匀性。
在背光系统的一个实施例中，至少与网格线部分重合的光屏障被安排在三角形布置中。这种实施例的一个益处是，这种布置更接近于被浏览者感知为更加均匀的圆弓形。此外，这种三角形布置提供六个相邻分块之间的重叠。通过增加产生重叠的分块的数量，产生出对背光系统发出的光的均匀性的进一步改善。
在背光系统的一个实施例中，三角形布置包括等腰三角形。这种实施例的一个益处是，还是在这种光源和光屏障的布置中，所有光源按基本相同的距离进行安排，其同样允许由背光系统发出的光在整个背光系统上的均匀性的改善。
在背光系统的一个实施例中，背光系统包括光导，该光导包括光屏障和光源。这种实施例的一个益处是，光经由例如内部全反射，在光导中被有效地引导。光的提取可以经由已知提取手段(比如微点，划痕等)进行。
在背光系统的一个实施例中，光屏障是切入光导中的狭缝。这种实施例的一个益处是，这些光屏障可以相对容易地制造。当光导是以例如聚甲基丙烯酸(Polymethyl-methacrylate，也称为PMMA)制成时，狭缝可以使用激光切割机相对简单和准确的产生。
在背光系统的一个实施例中，狭缝至少部分地用反射性材料填充。这种反射性材料可被用以控制光屏障的反射率。反射率可以是通过使得光屏障部分半透明进行影响，或者来自光屏障的反射的类型可被控制以便能够例如漫反射或镜面反射。漫反射性光屏障一般比较容易制造并且可以为来自背光系统的光的均匀发射作出贡献。镜面反射性光屏障可能例如在来自光源的光的发射主要在横向上时被需要。在这样一种实施例中，需要来自光屏障的反射以在横向上混合光。
在背光系统的一个实施例中，光导包括多个分光导，这多个分光导的边为光屏障。这种实施例的一个益处为，分光导通常比单块的PMMA板小，使得背光系统的成本降低。
在背光系统的一个实施例中，分光导的边包括反射性材料。再一次，这种反射性材料可以通过造成光屏障部分半透明以影响反射率，或者控制来自光屏障的反射的类型。分光导的使用使得反射性材料的应用相对容易，因为这种材料可以在分光导被组装入根据本发明的背光系统之前应用。
在背光系统的一个实施例中，分光导被布置用以直接照亮背光系统的光发射窗。光发射窗可包括漫射器层。这种实施例的一个益处为，它防止不同分块之间亮度差异的发生。
在背光系统的一个实施例中，光屏障为部分半透明的。
在背光系统的一个实施例中，网格线上未被光屏障覆盖的部分被光源的位置所占据。光屏障形成用于限制光的散播的格状结构。格状结构基本上完全封闭并且仅格状结构中的开口被用于放置光源。在这样一种实施例中，光的横向散播(例如，只向直接相邻的分块，或者不止向直接相邻分块)能够通过光屏障严格控制。
在背光系统的一个实施例中，每个分块中的光源基本上被布置于分块的中心。这种实施例的一个益处为，它允许分块对一组像素的基本均匀的照明。
在背光系统的一个实施例中，光源发出基本上为白色的光，并且/或者光源包括发出一种或多种预定义的颜色的多个发光器。
光源可以例如包括至少在横向上发出所发光的一部分的发光二极管或激光二极管。可选地，光源可以为至少部分地在平行于背光系统的背板的方向上发光的任何其它合适的光源。光源可以发出基本上为白色的光或者可以包括例如多个各自发出一种预定义的颜色的光的发光二极管。光源还可以包括荧光材料，用以将所发光的至少一部分转换为不同颜色的光。光源可以例如为蓝色发光二极管，其具有一个荧光层将一部分蓝光转换为黄光，黄光当与剩余蓝色光混合时产生基本为白色的光。荧光层也可以位于远离发光器的位置，产生一种所谓“远程荧光”的布置。相比于分块的尺寸，光源可以相对较小，或者可以伸展在分块的很大的部分上。
在这上下文中，一种预定义的颜色的光通常包括具有预定义的光谱的光。预定义的光谱可以例如包括具有在预定义的波长附近的特定的带宽的原色，或者，例如包括数种原色。该预定义的波长是辐射功率光谱分布的平均波长。在该上下文中，预定义的颜色的光还包括不可见光，比如紫外光。当紫外光由光源发出时，通常使用一种光转换介质，比如一种荧光材料。荧光材料，例如，将紫外光转换为可见光。转换介质可以被直接应用于光源上或者在远离光源的位置应用。原色的光，例如，包括红色，绿色，蓝色，黄色，琥珀色，以及品红色光。预定义的颜色的光也可以包括几种原色的混合，比如蓝色与琥珀色，或者蓝色、黄色与红色。通过选择例如红色、绿色和蓝色光的特定组合，基本上每种颜色都可以由照明系统产生，包括白色。同时其它的原色组合也可以被使用在光投影系统中，其能够产生基本上每种颜色，例如，红色、绿色、蓝色、青色和黄色。在颜色可调照明系统中使用的原色的数量可以变化。
在背光系统的一个实施例中，背光系统的光源被布置在背光系统的基本平坦的背板上。这种实施例的一个益处为，这种基本上全部光源都在单个平坦面上的布置能够实现相对平坦的背光系统。
在背光系统的一个实施例中，背光系统包括用于接收光源的反馈信息以控制由每个分块发出的光的亮度和/或颜色的控制器。反馈信息可以是在工厂中一次性检测到的信息，或者在背光系统的一次额外校准运行中检测到的信息，其随后在各个光源的使用寿命中被用作校正值以确保由各个光源发出的光在亮度和/或颜色上对应于由其它光源发出的光，或者对应于需要的亮度和/或颜色。可选地，反馈信息可以为连续反馈信息，允许对由光源发出的光的亮度和/或颜色的连续监控，以确保光源产生正确的亮度和/或颜色。进一步作为替代，反馈信息可以例如为电信号，例如，与光源老化有关的内阻信号。检测这个电信号使背光系统能够对老化效应进行修正，并因此确保从光源中发出正确的亮度和/或颜色。
本发明还涉及在权利要求19中所述的一维或二维的可调光光源，并涉及在权利要求20中所述的显示设备。
附图说明
本发明的这些及其它方面通过参考随后描述的实施方式将变得明显并进行阐明。
在附图中：
图1示出依照本发明的背光系统的一种实施例的简化的三维视图，
图2A、图2B、图2C、图2D、图2E、图2F及图2G均示出依照本发明的背光系统中的光源和光屏障的布置的顶视图，
图3示出依照本发明的一种显示设备，以及
图4示出包括依照本发明的背光系统的一维或二维的可调光光源。
这些图仅仅是概略的并且未按比例绘制。特别是为了清楚起见，有些尺寸被强烈夸张。图中类似的部件被尽可能地用相同的参考标号表示。
具体实施方式
图1示出依照本发明的一个实施例的背光系统10的简化三维视图。在背光系统10的简化三维视图中，壁垒40的一个实施例光屏障40的布置被布置在背光系统10的背板70上。如图1中所示光屏障40被布置在规则的基本为正方形的网格中。光源30位于由光屏障40定义的网格的交叉点。从该简化三维视图中清楚可见，由光源30发出的光如箭头(见图2A)所标明地那样向所有方向散播。背光系统10包括分块20(由虚线标明)，其选择性照亮预定义的像素区域(见图3)。每个分块20的光源30可以，例如，被放置在分块20的中心，用以基本均匀地照亮与光源30相关联的分块20。由于光源30被布置在由光屏障40定义的相同网格，由光源30发出的光超过相关联的分块20散播向相邻的分块。光源30之一散播的光在超过相关联的分块20之后将会遇到在与被布置在相邻分块20中心的下一个光源30交叉的网格线上的光屏障40。光屏障40可以被布置为完全屏蔽光不超过相邻分块20进一步散播，或者可以被布置为使光可部分地超过相邻的分块20进一步散播。这种越过光屏障40的光的部分散播可以由部分半透明的光屏障40实现，或由具有向更远分块40的开口的光屏障20实现。这样在依照本发明的背光系统10中在不需要额外高度的情况下产生了由光源30发出的光的受控散播，因此避免了为了产生预定义的重叠而增加背光系统10的厚度或高度。背光系统10的厚度或高度为基本垂直于包括光屏障40的网格测量的尺寸，或包括在基本垂直于背板70的方向上测量的尺寸。这种对由光源发出的光的横向散播的限制的效果是：由一个分块20和相邻分块20的光源30发出的光的重叠使得在整个背光系统10上发出的光的均匀性得到改善，同时凭借分块的选择性照明，保持了在整个显示设备100上产生大的对比度差异的能力(见图3)。
在已知背光系统中，光屏障基本与背光系统的分块的屏障重合。如果在已知背光系统中的光屏障完全屏蔽光横向地向相邻分块散播，则在显示设备上产生的图像的均匀性比较差。可选地，当光屏障允许由一个分块发出的光向显示设备的其它分块重叠时，该重叠将基本上在整个背光系统上进行平均，从而降低背光系统选择性照亮预定义的像素区域以造成大的对比度差异的能力。
在如图1中所示的背光系统10中，光屏障40被布置为基本上连续的壁垒，其中在光源30的位置存在开口。这种布置使得来自光源30的光将在光屏障40的两侧都进行发射，从而总是使得一个分块中发射的光向相邻分块的重叠。在图1中所示的实施例中，光源30被布置在两个基本垂直布置的光屏障40的交叉点上，其使得由光源30发出的光在两个维度中散播。可选地，光屏障40可以在光屏障40的两个交叉点之间具有开口(见图2D和图2E)，其使得由光源30发出的光只在一个维度中散播。所以光源30连同光屏障40的布置产生光的横向散播，其范围可以被相对简单地限定到散播光遇到的下一个光屏障40。受限的横向散播改善了均匀性，并且使得能够实现在整个显示设备100上预定义的像素区域的照明的大的差异。可以产生多种光屏障40、42、44和光源30的布置，其中的一些布置被示出于图2中所示的实施例中。
如图1中所示的背光系统10只示出一般包括反射性材料的背板70，光源30以及光屏障40的布置。背光系统10可以进一步包括被布置于光屏障40顶上的光箔、漫射器以及其它光学层(未示出)以进一步改善例如由背光系统10发出的光的均匀性，或者进一步改善由背光系统10发出的光的方向性。此外，背光系统可以由光导构成(见图2F和图2G)，其中，例如，光屏障42(见图2F和图2G)为切入光导并可以被填充以反射性或部分反射性材料的狭缝。
光源30优选地包括在横向发光的发光二级管30或激光二极管30。可选地，光源30可以为至少部分地在平行于背光系统10的背板70的方向上发光的任何其它合适的光源。光源30可发出基本为白色的光或者可以包括例如多个各自发出预定义的颜色光的发光二极管。
图2A、图2B、图2C、图2D、图2E、图2F和图2G各自示出在依据本发明的背光系统10、11、12、13、14、15、16中的光源30和光屏障40、42、44的布置的顶视图。在以下背光系统10、11、12、13、14、15、16的每个顶视图中，分块20、21、22、23、24由虚线示出而光屏障40以相对粗的线标明。可以清楚地看到，分块20、21、22、23、24的形状基本上与由光屏障40构成的网格相同，仅仅是移动了半个分块20、21、22、23、24。其结果是，光源30全部被基本上布置于相关联的分块20、21、22、23、24的中心，其可以产生由光源30发出的光在相关联的分块20、21、22、23、24上的相对良好的均匀性。光源30或每个分块20、21、22、23、24的多个光源30的其它布置是可能的。该多个光源30中的至少一个被布置在光屏障40中的开口中以产生在相邻分块20、21、22、23、24之间的受控重叠。光屏障40中的开口优选地与光源30的尺寸基本相同，以防止由光源30发出的光在背向相邻分块20、21、22、23、24的方向上的不受控泄漏。然而，由于生产公差的原因在光屏障40和光源30之间通常残留有一个相对微小的缝隙。
图2A示出依照本发明的第一实施例的背光系统10的顶视图。该第一实施例包括这样的光源30和光屏障40的布置，其中在光屏障40的格状结构中的每个交叉点包括一个光源30，其向布置于围绕中心分块20的八个相邻的分块20发光。这种布置的一个益处为，两个光源30之间的距离相对较小，使得背光系统10的高度相对较小，同时具有在整个背光系统10上的相对良好的均匀性。
图2B示出依照本发明的第二实施例的背光系统11的顶视图。该第二实施例包括这样的光源30和光屏障40的布置，其中不是在光屏障40的格状结构中的每个交叉点都包括一个光源30。在当前的实施例中，位于一个光源30下一个的光屏障40的格状结构中的交叉点不包含光源30。所以，当沿光屏障40移动时，每两个光屏障40的交叉点包含一个光源30。由相关联的分块21中的光源30发出的光被横向散播并与四个相邻的分块21重叠。这种布置的一个益处为，其发出的光在一个分块21中被混合的光源30之间的距离基本上相等，为如图2B中所标明的对角线距离d11。
图2C示出依照本发明的第三实施例的背光系统12的顶视图。该第三实施例包括这样的光源30和光屏障40的布置，其中光屏障40的格状结构包括三角形格状结构。光源30再次位于三角形格状结构的交叉点上。在图2C中所示的示意性顶视图中，光源30接触光屏障40，基本上没有为超越直接相邻的分块22的光的不受控泄漏留下任何空间。然而，在背光系统12的一个实际实施例中，由于在生产背光系统12时的生产公差，在光源30和光屏障40之间总会残留有缝隙。如果三角形格状结构由等腰三角形构成，其发出的光在一个分段分块22之中被混合的两个光源30之间的距离基本上相同。在与其相关联的分块22中发光的光源30还向相邻的六个分块发光，同样产生从光源30发出的光的受控的横向散播。这种背光系统12的实施例的一个益处为，这种布置更接近于被观察者感知到更加均匀的圆弓形。
可选地，分块22可以不是三角形的形状而是六角形。在这样一种实施例中，照亮单个六角形状的分块的光源30的数量可以为例如七个。
图2D示出依照本发明的第四实施例的背光系统13的顶视图。该第四实施例包括这样的光源30和光屏障40的布置，其中光源30被布置于光屏障40之间的两个交叉点之间的光屏障40中的开口中。由每个光源30发出的光在光屏障40的任意一侧散播，并造成由光源30发出的光的二维的横向散播。分块23为菱形的分块23。图2E示出依照本发明的第五实施例的背光系统14的顶视图。该第五实施例包括这样的光源30和光屏障40的布置，其中分块24按条带布置，其例如可以被按顺序照亮。光源30再次被布置于光屏障40中的开口中，并在垂直于光屏障40的方向上提供重叠。在图2E所示的实施例中，光屏障40被布置在垂直方向中。可选地，光屏障40当然也可以被布置在水平方向中，以允许多条像素线被每个分块24照亮。
图2F示出依照本发明的第六实施例的背光系统15的顶视图。在该第六实施例中分块24也按条带布置，其例如可以被按顺序照亮。然而，在该第六实施例中，背光系统15包括光导60，光导60包括构成光屏障42的狭缝42。光源30被布置于光导60中的开口中，其还形成光屏障42中的开口。由光源30发出的光在垂直于光屏障42的方向上提供重叠。狭缝42或光屏障42可以例如以反射性材料填充，以影响光屏障42的反射和/或半透明特性。光导60可以例如由PMMA制成，而狭缝42可以使用激光切割机来形成。在图2F中所示的实施例中，光屏障42被布置在垂直方向中。可选地，光屏障42当然也可以被布置在水平方向中，以允许多条像素线被每个分块24照亮。
图2G示出依照本发明的第七实施例的背光系统16的顶视图。在该第七实施例中分块24也按条带布置，其例如可以被按顺序照亮。然而。在该第七实施例中，背光系统16包括多个分光导62、64、66。分光导62、64、66的边44构成光屏障44。光源30被布置于在分光导62、64、66的边的开口中。由光源30发出的光在垂直于光屏障44的方向上提供重叠。边44或光屏障44可以例如包括包含反射性材料的涂层，以影响光屏障44的反射和/或半透明特性。分光导62、64、66可以例如由PMMA条带制成。再一次，在图2G中所示的实施例中，光屏障44被布置在垂直方向中，可选地，光屏障44当然也可以被布置在水平方向中，以允许多条像素线被每个分块24照亮。
图3示出依照本发明的显示设备100的横断面视图，该显示设备100包括依照本发明的背光系统14。依照本发明的背光系统14包括定义网格的多个光屏障40，还包括多个放置在由光屏障40所定义的网格上的光源30。光源30被布置在背板70上，其优选地为反射性背板70。光源30被布置用于照亮分块24，分块24在图3中以双箭头虚线24标明。显示设备100可以为例如液晶显示设备100，其包括电气互联的液晶单元层112，偏光层114，以及分析层116。可选地，显示设备100可以为任何其它非发光显示设备110。在背光系统14的一个替代性实施例中(如图3中所示)，背光系统14可以进一步包括控制器120，用以接收光源30的反馈信息130，以控制由每个分块发出的光的亮度和/颜色。
图4示出包括依照本发明的背光系统14的一维或二维的可调光光源200。再一次，背光系统14包括多个定义网格的光屏障40，并包括多个放置于由光屏障40所定义的网格上的光源30。光源30被布置于背板70上，其优选地为反射性背板70。由光源30照亮的分块24再次以双箭头虚线24标明。可调光光源200例如包括用于漫射由背光系统14的各个分块24所发出的光的漫射器210。
应该指出，上述实施例用于说明本发明而非限定本发明，并且本领域技术人员将能够在不背离所附的权利要求的范围下设计出许多替代性实施例。
在权利要求中，放置在括号之间的任何参考标记都不应被解释为限定该权利要求。动词“包括/包含”及其变化形式的使用不排除在权利要求中所陈述的元件或步骤之外的元件或步骤。在元件前的冠词“一个”，“一种”等不排除多个这种元件的存在。本发明可以由包括数个不同元件的硬件的来实施。在枚举多个装置的设备权利要求中，这些装置中的若干装置可以由硬件的一个和同样物件具体实现。特定措施在相互不同的从属权利要求中被记载的单纯事实并不表明这些措施的组合不能够被使用以获益。

Claims (20)

1.背光系统(10、11、12、13、14、15、16)，其包括多个用于选择性地照亮显示设备(100)的预定义的像素(110)区域的分块(20、21、22、23、24)，所述背光系统(10、11、12、13、14、15、16)被配置用于选择性地控制从所述分块(20、21、22、23、24)发出的光的亮度和/或颜色，每个分块(20、21、22、23、24)包括一个光源(30)，所述背光系统(10、11、12、13、14、15、16)进一步包括用于限制由光源(30)发出的光向相邻分块(20、21、22、23、24)的横向散播的光屏障(40)，所述光屏障(40、42、44)定义网格的网格线，所述光源(30)占据在网格线上的至少部分地与光屏障(40、42、44)中的至少一个相重合的位置。
2.如权利要求1所述的背光系统(10、11、12、13、14、15、16)，其中所述光源(30)被布置在两条网格线之间的交叉点上，所述两条网格线中的每一个至少部分地与光屏障(40、42、44)中的至少一个相重合。
3.如权利要求1或2所述的背光系统(10、11、12、13、14、15、16)，其中所述网格包括基本上正交的网格。
4.如权利要求2或3所述的背光系统(10、11、12、13、14、15、16)，其中光源(30)的相邻交叉点(52、54、56、58)没有另外的光源，所述相邻交叉点(52、54、56、58)是在沿网格线移动时光源(30)的任意一侧的网格的交叉点。
5.如权利要求1或2所述的背光系统(10、11、12、13、14、15、16)，其中至少部分地与网格线重合的所述光屏障(40、42、44)被布置于三角形布置中。
6.如权利要求5所述的背光系统(10、11、12、13、14、15、16)，其中所述三角形布置包括等腰三角形。
7.如任一前述权利要求所述的背光系统(10、11、12、13、14、15、16)，其中所述背光系统(10、11、12、13、14、15、16)包括包含有光屏障(40、42、44)和光源(30)的光导(60；62、64、66)。
8.如权利要求7所述的背光系统(10、11、12、13、14、15、16)，其中所述光屏障(40、42、44)为切入所述光导(60)的狭缝(42)。
9.如权利要求8所述的背光系统(10、11、12、13、14、15、16)，其中所述狭缝(42)至少被部分地用反射性材料填充。
10.如权利要求7所述的背光系统(10、11、12、13、14、15、16)，其中所述光导(60；62、64、66)包括多个分光导(62、64、66)，所述多个分光导(62、64、66)的边(44)为光屏障(44)。
11.如权利要求10所述的背光系统(10、11、12、13、14、15、16)，其中所述分光导(62、64、66)的边(44)包括反射性材料。
12.如权利要求10和11中任一项所述的背光系统(10、11、12、13、14、15、16)，其中所述分光导(62、64、66)被布置为基本上直接照亮所述背光系统(10、11、12、13、14、15、16)的一个光发射窗。
13.如任一前述权利要求所述的背光系统(10、11、12、13、14、15、16)，其中所述光屏障(40、42、44)为部分半透明。
14.如权利要求1至12中任一项所述的背光系统(10、11、12、13、14、15、16)，其中未被光屏障(40、42、44)覆盖的网格线的部分由光源(30)的位置占据。
15.如任一前述权利要求所述的背光系统(10、11、12、13、14、15、16)，其中每个分块(20、21、22、23、24)中的光源(30)基本上被布置于所述分块(20、21、22、23、24)的中心。
16.如任一前述权利要求所述的背光系统(10、11、12、13、14、15、16)，其中所述光源(30)发出基本上为白色的光，并且/或者其中所述光源(30)包括多个发出一种或多种预定义颜色的光的发光器。
17.如任一前述权利要求所述的背光系统(10、11、12、13、14、15、16)，其中所述背光系统(10、11、12、13、14、15、16)的光源(30)被布置于所述背光系统(10、11、12、13、14、15、16)的基本上平坦的背板(70)上。
18.如任一前述权利要求所述的背光系统(10、11、12、13、14、15、16)，其中所述背光系统(10、11、12、13、14、15、16)包括控制器(120)，其用以接收光源(30)的反馈信息(130)，以控制由每个分块(20、21、22、23、24)发出的光的亮度和/或颜色。
19.包括如权利要求1至18中任一项所述的背光系统(10、11、12、13、14、15、16)的一维或二维的可调光光源(200)。
20.包括如权利要求1至18中任一项所述的背光系统(10、11、12、13、14、15、16)的显示设备(100)。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110304656A1 (en) * 2009-02-20 2011-12-15 Sharp Kabushiki Kaisha Display device and electric apparatus using the same
CN103133918B (zh) * 2011-11-23 2015-11-11 财团法人工业技术研究院 面光源以及可挠性面光源
RU2488233C1 (ru) * 2011-12-28 2013-07-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Марийский государственный технический университет Способ формирования сигнала внешней подсветки при просмотре электронного изображения
JP5837009B2 (ja) * 2012-09-26 2015-12-24 キヤノン株式会社 表示装置及びその制御方法
CN103899989B (zh) * 2014-03-19 2016-12-07 京东方科技集团股份有限公司 一种背光模组及显示装置
JP6846944B2 (ja) * 2017-02-20 2021-03-24 三菱電機株式会社 面状光源装置および表示装置
CN112738436B (zh) * 2020-12-31 2023-11-03 安徽康佳电子有限公司 一种装有光源感应器的电视机

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1748250A (en) * 1924-08-18 1930-02-25 Ferdinand J Spang Molding device
US4630895A (en) * 1985-06-06 1986-12-23 Motorola, Inc. LCD lightguide
US7320531B2 (en) * 2003-03-28 2008-01-22 Philips Lumileds Lighting Company, Llc Multi-colored LED array with improved brightness profile and color uniformity
US7052152B2 (en) * 2003-10-03 2006-05-30 Philips Lumileds Lighting Company, Llc LCD backlight using two-dimensional array LEDs
US20060125716A1 (en) * 2004-12-10 2006-06-15 Wong Lye Y Light-emitting diode display with compartment
KR20060116549A (ko) * 2005-05-10 2006-11-15 삼성전자주식회사 백라이트 유닛 및 이를 채용한 액정표시장치
KR20060120373A (ko) * 2005-05-19 2006-11-27 삼성전자주식회사 백라이트 유닛 및 이를 채용한 액정표시장치
JP2006324224A (ja) * 2005-05-19 2006-11-30 Kariru Karantaru イルミネーションシステム
JP2008542834A (ja) 2005-05-31 2008-11-27 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 柔軟なディスプレイデバイス
WO2006129246A2 (en) 2005-05-31 2006-12-07 Koninklijke Philips Electronics N.V. Light-source with fabric diffusing layer
US20070024772A1 (en) * 2005-07-28 2007-02-01 Childers Winthrop D Display with sub-region backlighting
JP2007122971A (ja) * 2005-10-26 2007-05-17 Sharp Corp 面光源装置およびそれを用いた画像表示装置
JP4724618B2 (ja) * 2005-11-11 2011-07-13 株式会社 日立ディスプレイズ 照明装置及びそれを用いた液晶表示装置
KR101370325B1 (ko) * 2005-12-07 2014-03-05 코닌클리케 필립스 엔.브이. 조명 모듈
JP4729720B2 (ja) * 2005-12-21 2011-07-20 株式会社 日立ディスプレイズ 面状照明装置及びこの面状照明装置をバックライトとした液晶表示装置
US7517105B2 (en) * 2006-01-06 2009-04-14 Asagicreate Co., Ltd. Surface light source and electrically illuminated signboard
JP2007207752A (ja) * 2006-01-06 2007-08-16 Asagi Create:Kk 面状光源および電飾看板
JP2007240858A (ja) * 2006-03-08 2007-09-20 Mitsubishi Electric Corp 照明装置、映像表示装置、および映像信号制御方法
US20070224772A1 (en) * 2006-03-21 2007-09-27 Freescale Semiconductor, Inc. Method for forming a stressor structure
US20070236628A1 (en) * 2006-03-31 2007-10-11 3M Innovative Properties Company Illumination Light Unit and Optical System Using Same
KR100755615B1 (ko) * 2006-04-14 2007-09-06 삼성전기주식회사 발광 다이오드를 이용한 액정 표시 장치의 백라이트
US20090086508A1 (en) * 2007-09-27 2009-04-02 Philips Lumileds Lighting Company, Llc Thin Backlight Using Low Profile Side Emitting LEDs
US20090102757A1 (en) * 2007-10-18 2009-04-23 Yu-Wen Chiou Apparatus and method to compensate a driving current of a light emitting diode

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