專利名稱：改善背光均勻性的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及液晶顯示領域，特別涉及液晶顯示器和/或小鍵盤的背光領域。
背景技術：
液晶顯示器(LCD)常常受背光的限制。當開發IXD或小鍵盤照明系統時，遇到許多挑戰，其限制對顯示器或小鍵盤提供均勻的照明源的能力。例如，在獲得適合的和足夠的光學特性時，對背光系統的X，y和ζ的大小的約束要求權衡或折衷。特別在X，y和ζ方向的空間很小(光導的平面范圍)的那些情況中，對顯示器提供來自光源(例如，光發射二極管-LED)的光的光導、或直接照亮顯示器的光源可照亮顯示器的區域(或小鍵盤)比其它區域更強。較強的照明區域常常稱為“熱點”或“亮點”。當前，在LED照亮的LCD和小鍵盤中熱點的補償選項是1)移動LED遠離光導；幻增加LED數；幻在光導塑料表面上建立復雜的和困難的使用設備加工的色散圖案。當前的方法存在一些缺點。如果x，y空間是臨界的，那么選項(1)是不可能的。選項( 可能是費用非常高的。在選項(3)中使用當前技術，在光導上形成復雜的圖案，選項( 可能增加光導的價格，延長研發的時間，需要困難的和/或昂貴的工具設備進行制造。因此，在空間約束的結構中需要提供消除照明光導的熱點的有效的和低成本的方法。

發明內容
本發明解決了上述問題，提供一種在空間約束的設備或系統中對小鍵盤或顯示器進行均勻照明。在本發明中，提供簡單的光導和熱點濾波器。熱點濾波器可以是分離層、顯示設備、或對光導表面通過掩模簡單施加的圖案。在建立的熱點濾波器中，捕獲來自照明的光導的圖像，精確的顯示在X和y方向的均勻性如何變化。然后，使用測量的數據建立掩模， 該掩模直接加到面向顯示器或小鍵盤的光導側面的表面。這也可以由建立局部地濾波熱點和非均勻區域的膜來完成。例如，如果在模塊的頂部有兩個強照亮區域，掩模可以是放在對應光導的熱點的透明片上的有灰度印刷的透明片。實際效果是來自光導模塊的頂部表面的均勻光輸出。作為選擇，可以動態地改變LCD的圖像內容，以掩蓋或補償熱點。即，在有多個熱點的情況中，如果應用軟件要求白色的屏幕，可形成對應熱點的有灰色區域的白色的屏幕，降低熱點的亮度并提供均勻的圖像。結合附圖，根據下面本發明的特殊實例的描述，本領域的技術人員會了解本發明其它的情況和特性。


參考附圖，用范例描述本發明的實例。圖1是說明在根據本發明實例的無線通信網絡中通信的無線通信設備的有關的部件的框圖；圖2是根據本發明圖1的優選的無線通信設備更詳細的原理圖
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具體實施例方式本發明涉及在光輸出模式中消除來自照亮顯示器的光導的亮點(或熱點)的方法和設備，特別是，移動站如手提通信設備。優選的，光導由包括一個或多個光發射二極管 (LED)的光源照亮。光源的LED優選的包括紅，綠和藍色。本發明期望其它顏色方案，如藍綠色，洋紅和黃色。雖然本發明是針對液晶顯示本身上，LCD的優選使用是在移動站，如無線便攜式手提通信設備中。蜂窩電話和尋呼機是在本發明期望的許多手提設備中。除照明顯示器以外，可使用本方法照明小鍵盤或鍵盤，如在移動站中的小鍵盤，或其它可照明的設備或層。圖I是通信系統100的框圖，它包括通過無線通信網絡通信的移動站102。移動站 102優選的包括可視顯示器112、鍵盤114和也許一個或多個輔助用戶界面(UI) 116，其中， 它們都連接控制器106。控制器106也連接射頻(RF)收發器電路108和天線110。典型地，控制器106具體表達為中央處理單元(CPU)，它在存儲部件(沒有顯示) 中運行操作系統軟件。控制器106通常控制移動站102的整個運作，因而典型的在射頻(RF) 收發器電路108中實現與通信功能關聯的信號處理運算。控制器106與設備顯示器112接口，以顯示接收的信息、存儲的信息、用戶輸入等。通常提供鍵盤114輸入存儲在移動站102 中的數據、傳輸到網絡的信息、進行電話呼叫的電話號、移動站102要執行的命令、和可能的其它的或不同的用戶輸入，鍵盤114可能是電話型鍵盤或完全包括文字與數字鍵盤。移動站102通過天線110在無線鏈接上發送通信信號，并從無線網絡接收通信信號。RF收發器電路108實現相似于基站和基站控制器(BBC)(沒有顯示)的功能，例如包括調制/解調和可能的編碼/解碼和加密/解密。除了由BBC實現的功能之外也期望RF收發器電路108可實現某些功能。RF收發器電路108應適合于移動站102計劃運行的特殊無線網絡或網絡，這對本領域的技術人員是明顯的。移動站102包括接受一個或多個充電電池132的電池接口(IF) 134。電池132對在移動站102中的電路提供電源，電池IF134對電池132提供機械的和電的連接。電池IF134 連接調節設備電源的調節器。當移動站102是完全可運行時，典型的鍵入RF收發器電路 108的RF發射器，或僅當它向網絡發送時打開，否則為保存資源而關閉。同樣的，在需要接收信號或信息前，(如果全部)在指定的時間段，RF收發器電路108的RF接收器典型的周期性的關閉保存電力。使用訂戶身份模塊(SM) 140運行移動站102，SM連接移動站102或在SM接口 (IF) 142插入移動站102。SIM140是一種用于識別移動站102的終端用戶(或訂戶)、并使設備個人化的常規類型的“智能卡”。沒有SM140，移動站終端對通過無線網絡的通信是不能完全運作的。用SM140插入移動站102，終端用戶能接入任何的和所有的他的/她的預訂的服務。SM140 —般包括處理器和存儲信息的存儲器。因為SM140連接SMIF142，它通過通信線144連接控制器106。為了識別訂戶，SIM140包含一些用戶參數，如國際移動電話訂戶標識符(IMSI)。使用SIM140的優點是終端用戶不需要由任何單個物理無線設備綁定。SIM140可存儲移動站的附加用戶信息，包括記事冊(日歷)信息和新近的呼叫信息。移動站102可由單個單元組成，如數據通信設備，有數據和語音通信功能的多功能通信設備，能用于無線通信的個人數字助理(PDA)，或合并內部調制解調器的計算機。作為選擇，移動站102可以是由多個分離部件組成的多模塊單元，包括但不限于連接無線調制解調器的計算機或其它設備。特別是，在圖1的移動站框圖中，RF收發器電路108和天線 110可具體表達為無線電調制解調器單元，它可插入膝上型電腦的端口中。在此情況中，膝上型電腦包括顯示器112，鍵盤114，一個或多個輔助UI116，和具體表達為計算機的CPU的控制器106。顯示器可以是液晶顯示器(IXD)，如有顏色濾波器的IXD或場序列的IXD。也期望通常不能無線通信的計算機或其它裝備能適合于連接、和有效的呈現如上面描述的單個單元設備的RF收發器電路108和天線的控制。此移動站102可以有更特別的設備，如后面描述的關于圖2的移動站202。圖2是優選的移動站202的更詳細的框圖。移動站202優選的是雙向通信設備， 有至少語音和數據通信能力，包括與其它計算機系統通信的能力。根據由移動站202提供的功能，可稱為數據消息接發設備、雙向尋呼機、有數據消息接發能力的蜂窩電話、無線因特網應用、或數據通信設備(有或沒有電話功能)。移動站202可以在地理覆蓋區域中與多個固定的收發器站200之一通信。移動站202通常合并通信子系統211，它包括接收器、發射器和關聯的部件，如一個或多個(優選的嵌入的或內部的)天線元件、本地振蕩器(LQ、和處理模塊如數字信號處理器(DPQ (都沒有顯示)。通信子系統211是與顯示在圖1中的RF收發器電路108和天線110相似的。通信子系統211的特殊設計依賴于移動站202計劃運行的通信網絡，這對通信領域的技術人員是明顯的。網絡接入關聯移動站202的訂戶或用戶，因此為了在網絡中運行，移動站202要求訂戶身分模塊或插入SIM IF264的“SIM” +沈2。SIM262包括關于在圖1中描述的那些特點。移動站202是電池供電的設備，所以也包括接受一個或多個可充電電池256的電池IF254。此電池256對在移動站202中，如果不是全部也是大部分的電路提供電源，電池 IF2M對它提供機械的和電的連接。電池IF2M連接對全部電路提供電源V+的調節器(沒有顯示)。移動站202包括處理器238 (這是圖1的控制器106的一個實例)，它控制移動站 202的全部運行。通過通信子系統211實現包括至少數據和語音通信的通信功能。處理器 238可以是集成電路，如微處理器、在集成電路上的處理核心、在芯片上的系統處理器等。處理器238也與另外的設備子系統交互作用，如、顯示器222、閃存224、隨機存儲器(RAM) 226、 輔助的輸入/輸出(I/O)子系統228、串行口 230、鍵盤232、揚聲器234、麥克風236、短程通信子系統240和通常在242指派的其它設備子系統。顯示在圖2中的一些子系統實現通信有關的功能，其中其它的子系統可提供“駐存”或在設備上的功能。可注意的，可使用一些子系統例如鍵盤232和顯示器222，作通信有關的功能，如輸入在通信網絡上傳輸的文本消息、設備駐存功能，如計算器或任務目錄。處理器238使用的操作系統軟件優選的存儲在永久存儲器如閃存2M中，作為選擇，這可以是只讀存儲器(ROM)或相似的存儲單元(沒有顯示)。本領域的技術人員意識到操作系統、或它們的部分可暫時的裝入到非永久性存儲器如 RAM226 中。除了它的操作系統功能，處理器238優選的能執行在移動站202上的軟件應用程序。控制基本設備運行的，包括至少數據和語音通信應用程序的預先確定的應用程序組通常在制造時安裝在移動站202中。安裝在移動站202中的優選的應用程序可以是個人信息管理器(PM)應用程序，它有組織和管理涉及用戶的數據項的能力，如，但不限于，瞬時消息(IM)、電子郵件、日歷事件、語音郵件、約會和任務項。自然的，可在移動站202和SIM262 上使用一個或多個存儲器，使得容易的存儲PIM數據項和其它信息。PM應用程序優選的有通過無線網絡發送和接收數據項的能力。在優選的實例中，PM數據項通過無線網絡，與移動站用戶的對應的存儲的和/或與主計算機系統關聯的數據項無縫的集成、同步、和更新，因此在移動站202上建立關于這些項目的鏡像的主計算機。主計算機系統是移動站用戶的辦公室計算機系統的地方這是特別有利的。附加的應用程序也通過網絡200、輔助I/O子系統228、串行口 230、短程通信子系統240、或其它適當的子系統242安裝在移動站202中，并由用戶安裝在RAM226中或永久存儲器(沒有顯示)中， 由處理器238執行。應用程序安裝的此靈活性增加了移動站202的功能，并能提供增強的設備本身的功能、通信相關的功能、或兩者。例如，安全的通信應用程序能使用移動站202 啟動電子商務功能和其它要實現的財務交易。在數據通信模式中，由通信子系統211處理接收的數據，如文本消息、電子郵件或網頁下載，并輸入到處理器238。如下面參考圖3和4描述的，處理器238優選的還處理輸出到顯示器222、輔助I/O設備228或兩者的信號。移動站202的用戶也使用與顯示器222 和可能的輔助I/O設備228連接的鍵盤232寫作數據項，如電子郵件消息。鍵盤232優選的是完全包括文字與數字鍵盤和/或電話型鍵盤。這些寫作的項目可通過通信子系統211 在通信網絡上傳輸。對語音通信，移動站202的整個運行實際上是相似的，除了接收的信號輸出到揚聲器234,和由麥克風236產生傳輸的信號。作為選擇的語音或音頻I/O子系統,如語音消息錄音子系統也可在移動站202上實現。雖然語音或音頻信號輸出優選的主要通過揚聲器 234完成，也可使用顯示器222提供呼叫方的身份、語音呼叫方時段、或其它關于語音呼叫方信息的指示。通常在個人數字助理(PDA)型的通信設備中實現在圖2中的串行口 230，對與用戶的桌上型電腦的同步的通信設備是理想的，雖然是可選的部件。串行口 230使得用戶能通過外部設備或軟件應用建立優先選擇，不同于通過無線通信網絡，提供下載到移動站202 的信息或軟件擴展移動站202的功能。例如，可使用作為選擇的下載路徑直接裝入密碼鍵到移動站202，那么，因此可靠的和可信任的連接提供了安全的設備通信。圖2的短程通信子系統240是附加的可選部件，它提供在移動站202和不同的系統或設備之間的通信，它們不需要一定是相似的設備。例如，子系統240可包括紅外設備和關聯的電路和部件、或蘭牙通信模塊，提供與同樣能使用的系統和設備的通信。蘭牙是 Bluetooth SIG, Inc 的注冊商標。根據本發明的實例，移動站202是配置為發送和接收數據項，和進行和接收語音呼叫的多任務的手提無線通信設備。為了提供控制移動站202運行的用戶友好的環境，駐存在移動站202上的操作系統(沒有顯示)提供有主屏幕和多個從主屏幕可導航的子屏幕的圖形用戶界面(GUI)。在圖3中更詳細的顯示液晶顯示單元222的優選實例，其中使用由許多LED322， 3M，3 形成的光源作為背光。IXD可以是無源矩陣或有源矩陣設備。優選的，IXD是全彩色設備。更優選的，IXD是場序列的IXD(FS IXD)-是一種不需要彩色濾波器的IXD。作為選擇，IXD可包含彩色濾波器，在此情況中可使用白色光源。IXD控制器316對公共電極 308和有源矩陣的有源元件310提供電壓。有源元件優選的是薄膜晶體管。在襯底306和 312上分別支撐公共電極308和IXD的有源元件。IXD優選的包含亮度增強膜或層304，以便對觀看者最佳化亮度分布。當有效的液晶材料是超扭曲向列性液晶時，使用偏光器302 和314。控制器316設置IXD的像素灰度級。可選的處理器318可以調整IXD控制器316 與光源控制器320的同步。優選的，IXD控制器316和處理器318集成為單個設備317，它可簡單的稱為有控制光源控制器320能力的IXD控制器。使用紅，綠和藍LED322，3M，3 實現光源。在特殊的實例中，使用四種綠，四種紅和二種藍LED提供全色和/或黑和白色顯示。本發明預期LED的其它組合。LED控制器320可順序排好三種顏色或可同時的給與所有顏色的LED電壓，并同時的對LED停止供電。光導3 可以有錐形塊結構，可以有更均勻地分布光到LED的近似梯形的形式。光導3 也可以有散射光的不平坦的區域332，因此避免在IXD圖像中的陰影。雖然顯示不平坦的區域332向光導328的表面投影，不平坦的區域可不同的安置，只要安置有效的散射來自LED322，3M，3 的光。不平坦的區域可以是研磨的、塑造的、起皺的、化學腐蝕的等。優選的，為了最大化的利用光，LED322，3M，3 和光導328由反射器部分封閉，因此僅有的開口完全被LCD的光能透射的區域限制。圖4說明光導和補償片的實例。圖4的左圖顯示從光導的IXD側面看到的熱點。 當光導由它的光源照亮時，可直接從光導捕獲，或通過濾波器捕獲熱點圖像。從捕獲的圖像以圖案的形式形成掩模，該掩模映射了來自照亮的光導的光的圖案。顯示在圖4的中心圖像的掩模可以是有縫隙的片或膜。熱點濾波器可以是在對應熱點的選擇的區域中有印刷或涂覆的透明片。印刷或涂覆的可以是光吸收的或部分光反射的。光吸收涂劑可提供制作的低費用。部分光反射的(和部分光能透射的)涂劑有助于循環光，并因為照明延伸要求較少的功率，因此降低功耗。根據特殊應用在熱點濾波器上可調節熱點補償區域的反射度/ 透射度。作為對有印刷或涂覆的透明片的選擇，作為軟件解決方案，位圖修正濾波器可作用于IXD圖像，例如，當使用快門(例如，另一個IXD)在熱點上建立較低的透射性的區域。熱點補償層或快門的最后結果是對LCD均勻的平面光。圖5說明當由光源508照明時，捕獲來自光導506的光分布的光學系統的范例實例。光源可包括一個或多個光發射二極管。對全色液晶顯示器，可捕獲每個光顏色的圖像。 捕獲每個光顏色的圖像得到更精確的熱點濾波圖案，解決每個顏色的光發射二極管的位置的物理偏移。例如，因為紅色LED不位于綠色LED位于的地方，來自由紅色LED照明的光導的光輸出圖案很可能是與來自由綠色LED照明的光導的光輸出圖案不一樣的。此外，可以從每個背光的個別LED獲得光導圖像。對每個顏色使用多于一個LED是特別有用的。通過光學系統504可光學的處理來自光導506的光輸出圖案，光學系統504轉移合適比例的圖像到有照相機502的接收傳感器陣列。在實例中，光學系統504可包括一個或多個鏡頭。例如，照相機502包括電荷耦合器件(CXD)。
圖6說明建立光導的熱點濾波器的方法的實例。在步驟602中單個的LED (例如， 白色，紅色，綠色或藍色)或表示顏色的一組LED照亮光導提供光輸出圖案。可光學的處理光輸出圖案。通過光捕獲設備，如照相機604捕獲光輸出圖案作為圖像。可使用捕獲的圖像做掩模606。同時,使用此掩模形成熱點濾波器608。例如,掩模可包含符合熱點的形狀和大小的縫隙。掩模可置于襯底上，如塑料或玻璃膜上，并涂覆或印刷過程通過這些縫隙在襯底上沉積反射和/或吸收的材料。在進一步處理后(例如，加熱、干燥、紫外線或紅外的加工)，在完成的產品中準備在光導上沉積襯底。從對曝光光導開放的實際的手提通信設備實現圖像捕獲過程。在此情況中，在完成的產品中照相機可安置在對應IXD位置的距離上。 每一批一次，或以說明部件設備的指定的取樣率，一批一批的執行此圖案捕獲過程。圖7說明建立熱點濾波器的另一方法。在圖7中，對光照亮IXD的每一顏色建立顏色灰度級補償圖。首先，步驟702，選擇一種顏色，步驟706，此顏色的光照亮光導。步驟 708捕獲來自光導的此顏色的圖像。步驟710，處理捕獲的圖像形成補償圖，通過熱點濾波器的使用消除熱點。在此情況中，熱點濾波器可以是在上面形成熱點區域的印刷或涂覆的膜或層(圖3的350)，可以是直接在光導上面的此印刷或涂覆，可以是能一個一個像素的改變灰度級補償任何熱點的另一個液晶顯示(圖3的350)，可以是主LCD(由圖3的襯底302 和306規定的)，其中給出一定的像素并加上補償的變黑的灰度級。顏色的灰度級補償圖存儲在合適的存儲器中(例如，閃存)。步驟714，704，方法確定是否要處理另一顏色的IXD。 用此方式，可獲得由光源產生的各種顏色光的獨特的圖像圖案。上面描述的本發明的實例只是例子。本領域的技術人員不離開申請的范圍，對特定的實例可實現選擇、修改和改變。代替液晶顯示，使用公開的技術可去除小鍵盤或鍵盤。 這里在陳述的權利要求中描述的本發明希望覆蓋和包含技術上所有合適的改變。
權利要求
1.一種光輸出裝置，用于通信設備的液晶顯示器，所述光輸出裝置包括 光導；光源，用于照明光導，其中對來自光導的輸出光圖案的任何亮點進行補償，以實現均勻的輸出光圖案；以及在光導附近的層，所述在光導附近的層提供所述補償以實現均勻的輸出光圖案，并且所述在光導附近的層具有第一透射性的第一區域和第二透射性的第二區域。
2.根據權利要求1所述的光輸出裝置，其中第一透射性區域包括灰度印刷。
3.根據權利要求1所述的光輸出裝置，還包括接收來自光導的補償后的光輸出圖案的液晶顯示器。
4.根據權利要求1到3中任一項所述的光輸出裝置，還包括接收來自光導的補償后的光輸出圖案的小鍵盤。
5.根據權利要求1所述的光輸出裝置，還包括 液晶顯示器IXD ；第一補償圖案的存儲表示，用于相對于來自第二區域的光阻擋來自第一區域的光； 用于將所述存儲表示并入要在LCD上顯示的圖像的模塊；以及用于利用所述存儲表示產生圖像以便在LCD上顯示的模塊， 其中當在LCD上產生第一補償圖案時，第一補償圖案與第一區域和第二區域對準，以相對于從第二區域穿過第一補償圖案的光的強度減小從第一區域穿過第一補償圖案的光的強度。
6.根據權利要求5所述的光輸出裝置，其中LCD是場序列LCD。
7.根據權利要求6所述的光輸出裝置，還包括在光導與LCD之間的層，所述在光導與 LCD之間的層提供第二補償圖案，以進一步相對于從第二部分發出的光的強度減小從第一部分發出的光的強度。
8.根據權利要求7所述的光輸出裝置，其中所述層包括透明襯底。
9.根據權利要求8所述的光輸出裝置，其中所述透明襯底的至少一個區域與所述透明襯底的另一區域不同地傳輸光。
10.一種手持通信設備，包括 液晶顯示器IXD ；光導，用于照明LCD，所述光導具有第一部分和第二部分； 光源，用于照明光導；以及光導與LCD之間的層，所述層提供第一補償圖案，以相對于從第二部分發出的光的強度補償從第一部分發出的光的強度， 其中第一補償圖案與第一部分和第二部分對準，以相對于從第二部分穿過第一補償圖案的光的強度減小從第一部分穿過第一補償圖案的光的強度。
11.根據權利要求10所述的手持通信設備，其中LCD是場序列LCD。
12.根據權利要求10所述的手持通信設備，其中所述層包括透明襯底。
13.根據權利要求12所述的手持通信設備，其中所述透明襯底的至少一個區域與所述透明襯底的另一區域不同地傳輸光。
14.根據權利要求13所述的手持通信設備，其中所述至少一個區域包括涂覆。
15.根據權利要求13所述的手持通信設備，其中所述至少一個區域包括印刷。
16.根據權利要求15所述的手持通信設備，其中所述光導的至少一個區域具有減弱來自第一部分的光的涂覆。
17.根據權利要求10到16中任一項所述的手持通信設備，還包括第二補償圖案的存儲表示，第二補償圖案用于在LCD上產生，以便相對于來自第二部分的光阻擋來自第一部分的光；用于將所述存儲表示并入要在LCD上顯示的圖像的模塊；以及用于利用所述存儲表示產生圖像以便在LCD上顯示的模塊，其中當在LCD上產生第二補償圖案時，第二補償圖案與第一部分和第二部分對準，以相對于從第二部分穿過第二補償圖案的光的強度減小從第一部分穿過第二補償圖案的光的強度。
18.根據權利要求17所述的手持通信設備，其中具有第二補償圖案的圖像用于改變 LCD上至少一個像素的灰度級水平，以相對于從第二部分穿過第二補償圖案的光的強度減小從第一部分穿過第二補償圖案的光的強度。
全文摘要
一種由照明的光導的光輸出圖案建立熱點濾波器的方法。熱點濾波器可以是專門用于衰減來自光導的亮點的薄膜、層或附加的液晶顯示。熱點濾波器可以合并在圖像顯示器中，由調整個別像素的灰度級提供足夠的補償。
文檔編號F21V8/00GK102537851SQ20121000473
公開日2012年7月4日 申請日期2005年9月14日 優先權日2004年9月15日
發明者詹姆斯·魯濱遜, 邁克尓·珀迪, 馬克·德拉德 申請人:捷訊研究有限公司