CN114035373A - 具有支撑柱和腔高度监测的背光单元 - Google Patents

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Abstract

本发明题为“具有支撑柱和腔高度监测的背光单元”。电子设备可具有带有背光的显示器。背光为正在显示图像的像素阵列提供背光照明。背光可包括单元阵列。每个单元可包含具有一个或多个发光二极管的光源和将来自光源的光向外反射穿过扩散器以用于形成背光照明的腔反射器。光源可安装到印刷电路。印刷电路上的支撑柱可用于使扩散器与印刷电路保持固定距离。印刷电路上的传感器可用于测量印刷电路和扩散器之间的分隔距离。对像素增益分布的调整可基于所测量的分隔距离来进行。

Description

具有支撑柱和腔高度监测的背光单元
本申请是申请日为2018年5月3日申请号为201810411876.3发明名称为“具有支撑柱和腔高度监测的背光单元”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明整体涉及显示器，并且更具体地涉及背光显示器。
背景技术
电子设备通常包括显示器。例如，计算机和蜂窝电话有时具有背光液晶显示器。侧光式背光单元具有将光发射到导光板的边缘表面的发光二极管。然后导光板将所发射的光横向分布在显示器上以用作背光照明。直接照明式背光单元具有发射竖直穿过显示器的光的发光二极管阵列。
直接照明式背光可具有允许动态范围被增强的局部可调光发光二极管。然而，如果不加以注意，则由直接照明式背光产生的光可能不足够均匀。例如，发光二极管与重叠扩散层之间的距离变化可导致背光不理想的均匀性变化。
发明内容
电子设备可具有带有背光的显示器。背光为正在显示图像的像素阵列提供背光照明。背光可包括背光单元阵列。每个单元可包含具有一个或多个发光二极管的光源和将来自光源的光向外反射穿过扩散器以用于形成背光照明的腔反射器。
光源可安装到印刷电路。支撑柱可用于使扩散器与印刷电路保持固定距离。支撑柱可形成为扩散器的整体突起部，可为由聚合物诸如透光和白色聚合物形成的单独的聚合物结构，并且可使用粘合剂、螺钉、或其他附接机构耦接到印刷电路和扩散器。
光学传感器可设置在印刷电路上。光学传感器可各自包括发光设备诸如发光二极管和光检测器。光学传感器可测量来自发光二极管的从扩散器反射穿过腔反射器中的相应开口的光。扩散器与印刷电路之间的间隔可用光学传感器测量并且由控制电路用来更新像素增益曲线，该像素增益曲线针对跨显示器的背光强度的变化来校正图像。
附图说明
图1是根据一个实施方案的具有显示器的示例性电子设备的图示。
图2为根据实施方案的示例性显示器的横截面侧视图。
图3是根据实施方案的具有用于直接照明式背光单元的光源单元的行和列的示例性背光单元阵列的顶视图。
图4为根据实施方案的示例性光源诸如背光单元的腔反射器中的发光二极管的横截面侧视图。
图5是根据实施方案的背光的示例性透明支撑柱的横截面侧视图。
图6为根据实施方案的具有至少部分地被透光的注射塑料覆盖的白色注射塑料的示例性支撑柱的横截面侧视图。
图7为根据实施方案的具有倒圆形尖端并且至少部分地被透光的注射塑料覆盖的白色注射塑料的示例性支撑柱的一部分的横截面侧视图。
图8为根据实施方案的具有可由扩散层的集成部分形成的类型的支撑柱的示例性扩散层的一部分的横截面侧视图。
图9是根据实施方案的具有倒锥形的背光的示例性支撑柱的横截面侧视图。
图10为根据实施方案的在可用作扩散层的支撑结构的实心支撑结构上方形成的示例性腔反射器的横截面侧视图。
图11是根据实施方案的背光中的示例性扩散层高度传感器的横截面侧视图。
图12为根据实施方案的用于背光的支撑柱和扩散层高度传感器的示例性阵列的顶视图。
图13为示出根据实施方案的背光强度如何可作为横向位置的函数而变化以及当背光的一部分被压缩时背光强度可如何变化的曲线图。
图14是根据实施方案的可应用于显示器中的像素阵列的图像数据以补偿显示器上的背光强度变化的示例性像素增益分布的曲线图。
图15是示出了根据实施方案的用于具有光学扩散器位置传感器的显示器的电子设备的示例性电路的电路图。
具体实施方式
电子设备可提供有背光显示器。背光显示器可包括由来自直接照明式背光单元的光背光照明的液晶像素阵列或其他显示器结构。图1示出了可提供有具有直接照明式背光单元的显示器的类型的示例性电子设备的透视图。图1的电子设备10可为计算设备诸如膝上型计算机、包含嵌入式计算机的计算机监视器、平板电脑、蜂窝电话、媒体播放器、或其他手持式或便携式电子设备、较小的设备(诸如腕表设备)、挂式设备、耳机或听筒设备、被嵌入在眼镜中的设备或者佩戴在用户的头部上的其他设备，或其他可佩戴式或微型设备、电视机、不包含嵌入式计算机的计算机显示器、游戏设备、导航设备、嵌入式系统(诸如其中具有显示器的电子设备被安装在信息亭或汽车中的系统)、实现这些设备的功能中的两种或更多种功能的设备、或其他电子设备。
如图1所示，设备10可具有显示器诸如显示器14。显示器14可被安装在外壳12中。有时可被称为壳体(enclosure or case)的外壳12可由塑料、玻璃、陶瓷、纤维复合材料、金属(例如，不锈钢、铝等)、其他合适的材料或这些材料的任意两种或更多种的组合形成。外壳12可使用一体式构造形成，在该一体式构造中，外壳12中的一些或全部外壳被加工或模制成单一结构，或者外壳可使用多个结构(例如，内部框架结构、形成外部外壳表面的一种或多种结构等)形成。
外壳12可具有支架诸如任选的支架18，可具有多个部件(例如，相对于彼此移动的外壳部分以形成膝上型计算机或具有可移动部件的其他设备)，可具有蜂窝电话或平板电脑的形状(例如在其中支架18被省略的布置中)和/或可具有其他合适的构型。图1所示的外壳12的布置是示例性的。
显示器14可为结合了导电电容触摸传感器电极层或者其他触摸传感器部件(例如，电阻触摸传感器部件、声学触摸传感器部件、基于力的触摸传感器部件、基于光的触摸传感器部件等)的触摸屏显示器或者可为非触敏的显示器。电容触摸屏电极可由氧化铟锡焊盘或者其他透明导电结构的阵列形成。
显示器14可包括由液晶显示器(LCD)部件形成的像素16的阵列或者可具有基于其他显示技术的像素阵列。图2中示出了显示器14的横截面侧视图。
如图2所示，显示器14可包括像素阵列诸如像素阵列24。像素阵列24可包括诸如图1的像素16(例如具有像素26的行和列的像素阵列)的像素阵列。像素阵列24可由液晶显示器模块(有时称为液晶显示器或液晶层)或其他合适的像素阵列结构形成。用于形成像素阵列24的液晶显示器例如可包括上部和下部偏振器，滤色器层和插入在上部偏振器和下部偏振器之间的薄膜晶体管层，以及插入在滤色器层和薄膜晶体管层之间的液晶材料层。如果需要，其他类型的液晶显示器结构可用于形成像素阵列24。
在14的操作期间，图像可被显示在像素阵列24上。背光单元42(其有时可称为背光、背光层、背光结构、背光模块、背光源系统等)可用于产生穿过像素阵列24的背光照明44。这照亮像素阵列24上的任何图像以用于由观看者诸如在方向22上观看显示器14的观看者20来观看。
背光单元42可具有光学膜26、光扩散器诸如光扩散器(光扩散层)34，以及光源阵列36。光源阵列36可包含二维光源38阵列。每个光源38均可包含一个或多个发光二极管并且可与背光单元38C的相应一个相关联。单元38C可包含用于通过像素阵列24反射光的反射器。单元38C可布置在图2的XY平面中具有行和列的阵列中。
单元38C中的光源38可由设备10中的控制电路一致控制或者可单独控制(例如以实现有助于改善在像素阵列24上显示的图像的动态范围的局部调光方案)。每个单元38C产生的光在穿过像素阵列24之前可沿方向Z向上传播通过光扩散器34和光学膜26。光扩散器34可包含扩散来自发光二极管阵列36的光并且因此有助于提供均匀背光照明44的光散射结构。光学膜26例如可包括诸如二向色滤光器32、荧光粉层30和膜28之类的膜。膜28可包括有助于准直光44并且从而增强显示器14对使用者20的亮度的亮度增强膜和/或其他光学膜(例如补偿膜等)。
光源38的发光二极管可发射任何合适的颜色的光。借助一个示例性构型，发光二极管发出蓝光。二向色滤色器层32可被配置为使得蓝光从发光二极管38通过同时反射其他颜色的光。来自发光二极管38的蓝光可通过光致发光材料诸如荧光体层30(例如白色荧光体材料层或将蓝光转换为白光的其他光致发光材料)转化成白光。如果需要，可使用其他光致发光材料将蓝光转换为不同颜色的光(例如红光、绿光、白光等等)。例如，层30(其有时可被称为光致发光层或颜色转换层)可包括将蓝光转换成红光和绿光(例如，以产生包括红色、绿色和蓝色成分等的白色背光照明)的量子点。也可使用发光二极管38发射白光(例如，从而可省略层30，如果需要)和/或其中发光二极管38针对包含量子点的像素发射蓝光或紫外光泵浦光的构型。
在其中层30发射白光诸如由层30中的磷光材料产生的白光的构型中，在向下(-Z)方向上从层30发出的白光可通过像素阵列24借助二向色滤色器层32反射回来作为背光照明(即，层32可有助于远离阵列36向外反射背光)。在其中层30例如包括红色和绿色量子点的构型中，二向色滤光器32可被配置为分别从红色和绿色量子点反射红光和绿光以有助于远离阵列36向外反射背光。通过将背光42(例如，层30的材料)的光致发光材料放置在扩散层34上方，发光二极管38可被配置为朝向阵列36的发光二极管单元(片)的边缘比在这些单元的中心处发出更多的光，从而有助于增强背光照明均匀度。
图3为背光42的示例性光源阵列的顶视图。如图3所示，阵列36可包含光源38的行和列。每个光源38可与相应的单元38C相关联。单元38C的边缘的长度D可为2毫米、18毫米、1-10毫米、1-4毫米、10-30毫米、大于5毫米、大于10毫米、大于15毫米，大于20毫米、小于25毫米，小于20毫米，小于15毫米、小于10毫米或其他合适的尺寸。如果需要，可使用六边形平铺阵列和以其他合适的阵列图案组织的具有光源38的阵列。在具有矩形单元的阵列中，每个单元可具有相等长度的两侧(例如每个单元可具有正方形轮廓，在其中四个相等长度的单元边缘围绕相应的发光二极管)或每个单元可具有不同长度的侧面(例如非正方形矩形形状)。其中阵列36具有正方形发光区域诸如单元38的行和列的图3的构型仅仅是示例性的。
如果需要，每个单元38C可具有由发光二极管裸片阵列(例如，布置成阵列的多个单独的发光二极管38D，诸如用于在每个单元38C的中心形成四个裸片光源38的2x2发光二极管簇)形成的光源。这种类型的配置由图3的最左侧和最下面单元38C中的光源38示出，该光源已经由2x2发光二极管38D阵列形成(例如，四个单独发光二极管裸片)。在图3的阵列36的左下角的光源38中的二极管38D可安装在共同封装基板上，可安装在横跨阵列36延伸的印刷电路板基板上，或者可使用其他合适的布置安装在阵列36中。一般来说，每个单元38C可包括具有单个发光二极管38D、一对发光二极管38D、2-10个发光二极管38D、至少两个发光二极管38D、至少4个发光二极管38D、至少八个发光二极管38D、少于五个发光二极管38D或其他适合数量的发光二极管的光源38。
图4为背光42中的示例性背光单元38C的横截面侧视图。如图4所示，阵列36中的每个单元38C可具有反射器诸如腔反射器68。反射器68可具有正方形轮廓(即，当从上方观看时的正方形占地面积)或可具有其他合适的形状并且可由片状金属(例如，冲压片材金属)、金属化聚合物膜、塑料载体上的薄膜金属、在聚合物膜或模制塑料载体上形成电介质反射镜(薄膜干涉反射镜)的电介质薄膜叠堆、白色反射膜(例如，由涂覆有光泽涂层诸如光泽聚合物涂层的聚合物载体上的白色油墨层或其它白色层形成的有光泽的白色聚合物片材)或其他合适的反射器结构形成。
开口可以形成在每个单元38C中的反射器68中来容纳相应的光源38。每个单元中的光源38可具有突出穿过反射器68中的开口的上部部分和具有焊接或以另外方式安装到印刷电路60中的金属迹线的触点的下部部分。
单元38C中的反射器可具有带弯曲部分的横截面轮廓以有助于将来自光源38的光向上反射作为背光照明44。利用一个示例性构型，可使用辊压印聚合物膜(例如，涂覆有电介质薄膜干涉反射镜表面或有光泽的白色反射表面的膜)(例如，可使用加热辊上的图案化结构来热成形膜)。在热成形操作来在每个单元38C中形成反射器68的弯曲壁之后，模切工具或其他切割设备可为光源38的每一个切割开口。
如图4所示，透明结构诸如透明圆顶结构70可在每个光源38上方形成以有助于横向分布已由该光源发射的光80。圆顶结构70可由透光的有机硅或其它透明聚合物的小珠形成(作为实施例)。在操作期间，光源38发射光80，光80通过圆顶结构70折射离开Z轴。
光线80的一些光线以相对于图4的Z轴相对大的角度取向。光80的这些偏轴光线在方向Z上从反射器68向上反射。光线80的其他光线以相对于Z轴(显示器14的表面法线)的较小角度取向。如果需要，背光42可包括具有取决于角度的光传输特性的可选的滤光层诸如滤光层97。扩散层34可包括光漫射层34'。层34'可包括光散射颗粒诸如聚合物粘合剂中的颗粒72和/或可具有用于从光源38扩散光80的其他光散射结构。滤光层97可以是由多个电介质层97'的薄膜干涉滤光器或具有取决于角度的光传输特性的其他合适的滤光器。滤光层97可形成在与层34'分开的基板上或可形成在扩散器34中的层34'上，如图4的示例性构型中所示。
由于外部压力、由于热波动引起的膨胀和/或收缩，和/或由于制造变化，显示器14的层可能不是完全平坦。这可在印刷电路60与扩散器34之间的间隔距离H(有时称为光学距离H)中产生非期望的波动。利用一个示例性构型，显示器14可包括背光42中的支撑柱阵列以有助于保持横跨显示器14的高度H的理想固定值。
图5为背光42的示例性部分的横截面侧视图，示出了背光42可如何包括支撑柱。如图5所示，支撑柱90可在印刷电路60的上表面60U和扩散器34的相对下表面(表面34L)之间延伸(作为实施例)。柱90可为柱形(径向对称)或可具有其他形状(例如，其中柱90的一侧或多个侧面具有平坦部分的形状)。用于柱90的径向对称布置可有助于减小阴影。
支撑柱诸如图5的支撑柱90的存在可有助于保持扩散器34和印刷电路60之间的固定间隔高度H并且因此可有助于稳定阵列36中的光源38和扩散器34之间的垂直间隔。这种稳定将有助于减少在显示器14的区域中可能以另外方式导致热点和暗区的光强度的波动。
如图5所示，支撑柱90可具有下部部分诸如下部部分90B和上部部分诸如上部部分90F。部分90B可具有直边(例如，部分90B可为柱形)以及部分90F可向外渐缩(例如，部分90F可具有倒锥形形状)。反射器68可具有开口阵列，其中每个开口容纳相应支撑柱90。在每个单元38C的每个角可能存在支撑柱或者支撑柱90可以更稀疏地排列在背光42中(例如，以容纳间隔高度测量传感器等)。
图5的支撑柱90可使用粘合剂94和/或使用诸如螺钉96的螺钉附接到层60。螺钉96可具有穿过印刷电路基板60中的开口并且接合柱90的部分90B中的螺纹开口中的螺纹的轴。可以使用粘合剂92将柱90的上部部分90F附接到扩散器34。为了防止由于柱90的存在而在背光42上形成暗点，柱90可由透明材料诸如透光聚合物形成。粘合剂92也可由透光材料(例如透光聚合物)形成。在操作期间，来自光源38的光80可入射到柱90的部分90F并且可在柱90内重定向，如光线80-1所示(例如，通过折射)。在柱90和扩散器34之间的界面处的折射可导致光线80-2相对于光线80-1形成非零度角的夹角以及在扩散器34与扩散器34上方的空气(或其他材料)之间的界面处的折射可导致光线44(例如，离开扩散器34的背光照明)相对于光线80-2形成非零度角的夹角。光80-2也可通过扩散器34中的散射特征散射。部分90F的喇叭形形状和部分90F的透明性可有助于导向离轴光线诸如柱90上方的示例性光线80，使得照明44存在于柱90上方。结果，可减小或消除由于柱90的存在造成背光照明44中的局部暗点。
如果需要，可使用用于支撑背光42中的扩散器34的其他构型。在图6的示例性构型中，柱90包括多次注射塑料。在形成下部柱部分90W时使用一次注射塑料，诸如白色聚合物。在形成上部柱部分90C时使用至少部分形成在部分90W的顶部上的二次注射塑料。部分90C可以是透明的(例如，部分90C可由透光的聚合物形成)。利用这种类型的构型，光线诸如示例性离轴光线80可进入透光部分90C并且折射从而形成光线80A。光线80A可从部分90W的反射的白色表面92反射以形成反射光线80B。根据全内反射的原理，光线80B可从部分90C的内表面(例如，在部分90C与扩散器34和印刷电路60之间的空间中的周围空气之间的界面)反射，从而形成反射光线80C。光线80C可进入扩散器34，随后通过扩散器34进入通道以及通过扩散器34的可能的散射，可离开扩散器34作为背光照明44。不同光线可穿过柱90和层34采取不同的路径。然而，如图6的光线80的示例性路径所示，柱90的白色部分90W的存在可有助于反射光以便光在柱90处不被吸收和损失并且透光部分90C的存在可有助于将柱90上方的光重导向以充当照明44。结果，图6所示类型的柱结构可有助于减少可能以另外方式将支撑结合到背光42中而引起的暗点。
在图7的示例性配置中，柱90包括部分90WR(例如，白色聚合物部分)和部分90C(例如，透光的聚合物部分)。柱部分92WR的表面92为圆形。该形状可有助于通过扩散器34向上重导向光(例如较少的光可在横向上反射并且更多的光可被向上反射)。部分90C可以向外张开(渐缩)(例如，使与扩散器34相邻的部分90C顶部比与柱部分90WR相邻的部分90C的底部宽)以便有助于重定向通过部分90C向上通过扩散器34的光。如果需要，可使用其它形状以用于在柱部分90WR和90C。图7的构型仅为示例性的。
如图8所示，背光42的支撑柱可由扩散器34的整体部分形成。在图8的实施例中，扩散器34的部分34P用作支撑柱并且在扩散器34的下表面和印刷电路60的相对上表面之间延伸。部分34P可由与扩散器34相同的材料形成并且例如可通过将扩散器34与整体支撑柱34P模制在一起来形成使得这些整体支撑柱是来自扩散器34的平面部分的突起部。还可使用柱诸如图8的柱34P单独由扩散器34形成并且附接到扩散器34(例如，使用粘合剂或其他附接机构)的构型。支撑柱34P可由透光或半透明塑料(例如，透明聚合物、具有光散射颗粒或其他光散射特性的透明聚合物等)形成。支撑柱34P的下部部分可为柱形而支撑柱34P的上部部分可具有弯曲的向外张开的轮廓。如果需要，其他形状可用于整体支撑柱诸如支撑柱34P。
可使用粘合剂、螺钉、或其他附接机构将支撑柱34P附接到印刷电路60。印刷电路60可与金属背光底盘层诸如金属底盘61或其他合适的支撑结构重叠。每当需要为背光42的层提供额外支撑时可在背光42中使用这种类型的布置。
在图8的实施例中，支撑柱34P被配置为接纳螺钉例如螺钉96(例如，支撑柱34P可具有接纳螺钉96的螺纹轴部分的螺纹开口)。弹性垫圈100(例如，环形垫圈)可被接纳在金属底座61的开口102中。螺钉96的轴可穿过垫圈100中的开口和层60中的开口(例如，比螺钉96的轴宽的开口)。螺钉96的头部和金属底座61之间垫圈100的存在可有助于容纳柱34P的位置与印刷电路60中的开口102的位置之间的横向失配(例如，以满足对准公差，以容纳由于热膨胀和收缩造成的横向移位等)。
如图9所示，支撑柱90(例如，透光聚合物支撑柱、白色聚合物支撑柱等)可具有倒锥形形状或使得柱90接触扩散器34的柱90的上部部分的尺寸(直径W)最小的其他构型。在其中扩散器厚度T与柱顶部直径W之比足够(例如，至少为1、至少为2、至少为3、小于100等)的构型中，来自光源38的光的阴影将被最小化并且柱90的存在将不会显著破坏所发射背光照明44的均匀性。
如果需要，可使用模制支撑结构诸如图10的支撑结构102来支撑腔反射器68。支撑结构102例如在每个单元38C中可具有弯曲的轮廓，允许反射器68向上反射光线来形成背光照明44。支撑结构102可具有用于容纳光源38的开口。反射器68可被层压至支撑结构102的表面，可沉积在支撑结构102的表面上，或可被集成到支撑结构102中(例如，通过由反射材料诸如白色塑料形成支撑结构102)。图10的模制支撑结构102可足够坚固以支撑扩散器34并且因此可用于减少或消除背光42中对支撑柱90的使用。
在一些构型中，扩散器高度(间隔)传感器可结合到背光42中。这种类型的布置在图11的背光42的横截面侧视图中示出。如图11中所示，反射器68可具有开口诸如在相应的单元38C之间的开口106。每个开口106可允许光从扩散器34的下表面34L反射。在设备10的操作期间，当扩散器下表面34L与印刷电路60的对应上表面之间的高度H的值变化(例如，由于外部压力、热效应、层翘曲等等)时，可动态测量高度H的值并且用于向设备10中的显示驱动器电路提供校正的校准信息(例如，像素增益调整)。校准信息允许动态去除造成H变化的任何亮度变化，从而确保显示器14的像素16的阵列上的图像不表现出不期望的热点和暗区。
高度(距离)H的值可使用任何合适的传感器(例如，电容式传感器、机电式位移传感器、声学传感器、力传感器等)来测量。利用图11中所示的一种合适的构型，使用光学传感器阵列来监测扩散器34的形状。如图11中所示，例如，光学传感器104可与反射器68中的开口106对准。光学传感器104可包括光源诸如光源104L并且可包括检测器诸如检测器104D。光源104L例如可为发光二极管或激光器。光源104L可发射光诸如对使用者不可见的红外光并且因此不影响在显示器14的像素上显示的图像和/或光源104L可发射低功率可见光(例如，在对观看显示图像的用户不会造成干扰的强度下的脉冲可见光)。光检测器104D可被配置为测量由光源104发射的，然后在向上通过开口106，从扩散器下表面34反射并通过开口106返回到检测器104D的光。
开口106距扩散器34的距离随高度H变化而变化(例如，随扩散器34相对于基板60移动，其中传感器104使用焊料或其他导电材料安装)。随着开口106与表面34L之间的间隔变化，来自光源的、能从表面34L反射并且返回到检测器104D的光量变化对应的量。例如如果表面34L接近开口106，来自源104L的相对较大的光量将从表面34L反射并且返回到检测器104D。如果表面34L远离开口106，则由检测器104D检测的来自表面34L的反射光的量将减少。结果，诸如图11的传感器104的传感器充当接近(距离)传感器，可动态测量在跨背光42的各种传感器位置处的扩散器34的高度H。
如果需要，传感器104可与支撑柱90穿插(例如，传感器104和柱90可在阵列中彼此穿插，在阵列中传感器和柱位于单元38C的角上)。在图12中示出了可用于将支撑柱90和传感器104分布在背光42上的类型的示例性图案。在这种布置中，存在比传感器104更多的支撑柱90。通常，可能存在任何合适数量的支撑柱90和任何合适数量的传感器104(例如，每1-5个支撑柱一个传感器等)。图12的布置为示例性的。
图13和图14的曲线图示出了可如何使用传感器测量来动态地补偿显示器14以减小或消除由于显示器14上H的变化导致的图像强度变化。在图13的曲线图中，背光输出强度I(例如，照明44的强度)已绘制成横跨背光42的横向距离X的函数。图13的曲线图所覆盖的背光42的区域覆盖两个单元38C和两个对应光源38。由于在单元38C的中心光源38的存在，在每个单元的中心处可能存在光输出的局部峰值，如实线108和110(每个单元38C的输出)和实线112(两个单元38C的所得组合输出)所指。为了消除在为设备10的用户所显示的最终图像中与线条112相关联的强度变化，设备10中的显示驱动器电路可具有补偿像素增益分布诸如图14的像素增益分布114。通过局部减小在背光强度具有局部峰值的位置处的像素增益并且反之亦然，在显示器14上为用户显示的最终图像将不会由于背光强度变化而表现出显著的强度波动。
在距离H在图13和图14的单元附近降低的情况下(作为实施例)，来自每个单元的光输出分布将变得较窄且更明显，如曲线108’和110’所指示。这是因为H的减小将使扩散器34更靠近光源38。背光42的所得强度分布将因此从曲线112改变至曲线112'。通过用一个或多个传感器104测量H的减小，可相应地更新像素增益曲线。例如，显示器14的显示驱动器电路可设置有对应于图14的曲线114'而不是曲线114的像素增益曲线查找表条目。通过基于来自传感器104的传感器数据动态地更新像素增益分布，像素16的透射的变化可补偿背光照明强度的变化，从而确保显示器14上的图像不受热点和暗区的影响。
图15为设备10的电路图。如图15所示，设备10可具有控制电路120。控制电路120可包括用于支持设备10的操作的存储和处理电路。该存储和处理电路可包括存储装置，诸如硬盘驱动器存储装置、非易失性存储器(例如，被配置为形成固态驱动器的闪存存储器或其他电可编程只读存储器)、易失性存储器(例如，静态或动态随机存取存储器)，等等。控制电路120中的处理电路可用于控制设备10的操作。该处理电路可基于一个或多个微处理器、微控制器、数字信号处理器、基带处理器、电源管理单元、音频芯片、专用集成电路等。
设备10诸如输入-输出设备122中的输入-输出电路可用于允许将数据提供至设备10，并且允许将数据从设备10提供至外部设备。输入-输出设备122可包括按钮、操纵杆、滚轮、触摸板、小键盘、键盘、麦克风、扬声器、音频发生器、振动器、相机、传感器(例如，环境光传感器、接近传感器、取向传感器、磁性传感器、力传感器、触摸传感器、压力传感器、指纹传感器等)、发光二极管和其他状态指示器、数据端口等。用户可通过经由输入-输出设备122提供命令来控制设备10的操作，并且可使用输入-输出设备122的输出资源来从设备10接收状态信息和其他输出。
设备10可包括一个或多个显示器，诸如显示器14。显示器14可包括像素16的阵列，诸如响应于来自显示驱动器电路124的控制和数据信号来显示图像的像素阵列24。可使用控制电路16来在设备10上运行软件，诸如操作系统代码和应用程序。在设备10的操作期间，控制电路16上运行的软件可通过使用显示驱动器电路124来在像素阵列24上显示图像来向像素阵列24提供图像数据以及路径138上的控制信号。显示驱动器电路124还可对阵列36中的光源38发出背光控制命令，该阵列被像素阵列16重叠，从而允许显示驱动器电路124调节像素透射(例如，通过调节液晶像素透射值)和背光输出(通过调节源38的亮度)两者。提供给像素16的像素数据可通过应用存储在查找表128中的像素增益分布针对背光强度变化124由电路124校正。
来自传感器104的阵列的穿插在阵列36的单元38C中的传感器数据可通过控制电路诸如传感器数据处理电路130接收。电路130可基于来自传感器104的经由路径136接收的测量值来实时确定高度H。作为响应，如结合图14的示例性像素增益分布所述，电路130可向显示驱动器电路124中的像素增益分布查找表128提供像素增益分布更新。例如如果来自传感器104的传感器数据表示H的值在特定单元38C中降低，则针对该单元的像素增益曲线可从旧像素增益曲线诸如图14的曲线114更新到适合于降低H值的类型的新像素增益曲线诸如图14的像素增益分布114'。在查找表128中更新的增益分布可以是覆盖像素阵列24的X和Y横向尺寸两者的像素增益值的二维分布。
根据实施方案，提供了显示器，该显示器包括被配置为显示图像的像素阵列和被配置为产生用于像素阵列的背光照明的背光，该背光具有二维单元阵列，该二维单元阵列各自包括光源和反射器，其上安装光源的印刷电路，扩散器，和被配置为支撑扩散器的穿插的支撑柱，支撑柱包括白色聚合物部分。
根据另一实施方案，支撑柱包括透光的聚合物部分。
根据另一实施方案，透光的聚合物部分中的每个部分覆盖白色聚合物部分的相应一个部分的至少一部分。
根据另一实施方案，透光的聚合物部分是渐缩的。
根据另一实施方案，白色聚合物部分具有倒圆的尖端，每个尖端均被透光的聚合物部分中的相应的一个部分覆盖。
根据另一实施方案，白色聚合物部分为柱形。
根据另一实施方案，显示器包括各自将支撑柱中的相应一个支撑柱附接到印刷电路的螺钉。
根据另一实施方案，显示器包括弹性垫圈，在每个螺钉和印刷电路的至少一部分之间插入弹性垫圈中的相应的一个弹性垫圈。
根据另一实施方案，支撑柱由扩散器中的突起部形成。
根据另一实施方案，支撑柱的至少一些支撑柱为锥形。
根据另一实施方案，锥形支撑柱在扩散器处的直径小于在印刷电路处的直径。
根据另一实施方案，显示器包括在印刷电路上的、测量扩散器与印刷电路之间的相应间隔距离的光学传感器阵列。
根据另一实施方案，支撑柱与印刷电路上的光学传感器穿插。
根据另一实施方案，显示器包括具有查找表的显示驱动器电路，该显示驱动器被配置为保持针对横跨像素阵列的背光强度变化补偿图像的像素增益分布。
根据另一实施方案，显示器包括被配置为响应于来自光学传感器阵列的对间隔距离的测量值来更新查找表中的像素增益分布的控制电路。
根据另一实施方案，光学传感器各自包括发光二极管和被配置为检测来自发光二极管的从扩散器反射的光的光检测器。
根据实施方案，提供了显示器，该显示器包括被配置为显示图像的像素阵列和被配置为产生用于像素阵列的背光照明的背光，该背光具有二维单元阵列，该二维单元阵列各自包括光源和反射器，其上安装光源的印刷电路，扩散器，和支撑柱阵列，支撑柱用粘合剂附接到扩散器并且被配置为将扩散器与印刷电路间隔开。
根据另一实施方案，支撑柱包括与扩散器相邻的透光的聚合物部分。
根据另一实施方案，显示器包括印刷电路上光学传感器，该光学传感器被配置为测量扩散器与印刷电路之间的相应间隔距离。
根据实施方案，提供了显示器，该显示器包括被配置为显示图像的像素阵列和被配置为产生用于像素阵列的背光照明的背光，该背光具有二维单元阵列，该二维单元阵列各自包括光源和反射器，其上安装光源的印刷电路，和扩散器，并且背光包括被配置为将扩散器与印刷电路间隔开一距离的支撑柱以及测量印刷电路与扩散器之间的相应距离的光学传感器。
前述内容仅为例示性的并且可对所述实施方案做出各种修改。前述实施方案可单独实施或可以任意组合实施。
本专利申请要求于2017年8月25日提交的美国专利申请No.15/687,374以及于2017年5月3日提交的临时专利申请No.62/501,002的优先权，这些专利申请据此全文以引用方式并入本文。

Claims (21)

1.一种显示器，包括：
像素阵列，所述像素阵列被配置为显示图像；和
背光，所述背光被配置为为所述像素阵列产生背光照明，其中所述背光具有其中每个单元包括光源和反射器的二维单元阵列、所述光源被安装在其上的印刷电路、扩散器和被配置为支撑所述扩散器的支撑柱，其中所述支撑柱是从包括以下的组中选择的：由所述扩散器中的突起部形成的柱，在所述扩散器处的直径小于在所述印刷电路处的直径的锥形柱和由支撑每个反射器的支撑结构形成的柱。
2.根据权利要求1所述的显示器，其中所述支撑柱包括透光的聚合物部分。
3.根据权利要求2所述的显示器，其中所述支撑柱由所述扩散器中的所述突起部形成，所述背光还包括螺钉，每个螺钉将所述支撑柱中的相应一个支撑柱附接到所述印刷电路。
4.根据权利要求3所述的显示器，还包括弹性垫圈，其中在所述印刷电路和每个螺钉的至少一部分之间插入所述弹性垫圈中的相应弹性垫圈。
5.根据权利要求4所述的显示器，还包括所述背光被安装在其上的底盘，其中所述底盘具有每个螺钉的头部穿过的开口。
6.根据权利要求5所述的显示器，其中所述底盘是金属底盘。
7.根据权利要求5所述的显示器，其中每个螺钉穿过所述底盘中的所述开口中的开口、所述印刷电路中的开口，并且耦接到所述支撑柱中的相应支撑柱。
8.根据权利要求1所述的显示器，其中所述支撑柱由所述扩散器中的所述突起部形成，并且其中每个支撑柱具有上部部分和下部部分，上部部分具有喇叭形轮廓，并且下部部分是圆柱形的。
9.根据权利要求1所述的显示器，还包括：
所述印刷电路上的光学传感器阵列，其中所述光学传感器测量所述扩散器和所述印刷电路之间的相应间隔距离。
10.如权利要求9所述的显示器，其中，所述支撑柱与所述印刷电路上的所述光学传感器穿插。
11.如权利要求10所述的显示器，还包括显示驱动器电路，所述显示驱动器电路具有查找表，所述查找表被配置为维护像素增益分布，所述像素增益分布补偿所述图像跨所述像素阵列的背光强度变化。
12.如权利要求11所述的显示器，还包括控制电路，该控制电路被配置为响应于来自所述光学传感器阵列的所述间隔距离的测量值来更新所述查找表中的所述像素增益分布。
13.如权利要求9所述的显示器，其中，所述光学传感器各自包括发光二极管和光检测器，所述光检测器被配置为检测来自所述发光二极管的、已经从所述扩散器反射的光。
14.如权利要求1所述的显示器，其中，所述支撑柱是锥形的，并且其中所述扩散器的厚度与锥形支撑柱在所述扩散器处的直径之间的比率至少为2。
15.如权利要求1所述的显示器，其中，所述支撑柱由支撑结构形成，所述支撑结构支撑所述反射器中的每个反射器，并且其中所述支撑结构在所述二维单元阵列中的每个单元中具有弯曲的轮廓。
16.如权利要求15所述的显示器，其中，所述反射器中每个反射器以所述弯曲的轮廓中的给定弯曲的轮廓被层压到所述支撑结构。
17.如权利要求15所述的显示器，其中，所述支撑结构由白色聚合物形成，并且其中所述反射器与白色聚合物支撑结构是整体的。
18.一种显示器，包括：
像素阵列，所述像素阵列被配置为显示图像；和
背光，所述背光被配置为为所述像素阵列产生背光照明，其中所述背光包括：
单元阵列，每个单元包括光源和反射器，
印刷电路，所述光源安装在所述印刷电路上，以及
与所述光源和所述反射器重叠的扩散器，其中所述扩散器具有平面部分和整体突起部，所述整体突起部从所述平面部分延伸到所述印刷电路以支撑所述扩散器。
19.如权利要求18所述的显示器，其中，所述背光还包括支撑所述印刷电路的金属底盘，并且其中所述扩散器的所述整体突起部用螺钉附接到所述金属底盘。
20.一种显示器，包括：
像素阵列，所述像素阵列被配置为显示图像；和
背光，所述背光被配置为为像素产生背光照明，其中所述背光包括：
二维单元阵列，每个单元包括光源和反射器，
印刷电路，所述光源安装在所述印刷电路上，以及
扩散器，所述扩散器具有与光源重叠的平面部分和从平面部分延伸的整体突起部，其中所述整体突起部从所述扩散器延伸到所述印刷电路以支撑所述扩散器，并且其中每个整体突起部具有带有喇叭形轮廓的上部部分和下部圆柱形部分。
21.如权利要求1所述的显示器，其中所述像素是液晶显示器像素，并且其中所述支撑柱包括白色聚合物、透光聚合物、半透明塑料或透明聚合物部分，所述显示器还包括：
触摸传感器层；
上偏振器和下偏振器；
插入在上偏振器和下偏振器之间的滤色器层；
插入在上偏振器和下偏振器之间的薄膜晶体管层；
印刷电路上的光学传感器阵列，所述光学传感器测量所述扩散器和所述印刷电路之间的相应间隔距离，其中每个所述光学传感器包括发光二极管和光检测器，所述光检测器被配置为检测来自发光二极管的已经从所述扩散器反射的光，并且其中所述支撑柱与所述印刷电路上的光学传感器穿插；
具有查找表的显示驱动器电路，所述查找表被配置为维护像素增益分布，所述像素增益分布补偿所述图像跨所述像素阵列的背光强度变化；和
控制电路，所述控制电路被配置为响应于来自所述光学传感器阵列的所述间隔距离的测量值来更新所述查找表中的像素增益分布。
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