专利名称：改善背光均匀性的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及液晶显示领域，特别涉及液晶显示器和/或小键盘的背光领域。
背景技术：
液晶显示器(LCD)常常受背光的限制。当开发IXD或小键盘照明系统时，遇到许多挑战，其限制对显示器或小键盘提供均勻的照明源的能力。例如，在获得适合的和足够的光学特性时，对背光系统的X，y和ζ的大小的约束要求权衡或折衷。特别在X，y和ζ方向的空间很小(光导的平面范围)的那些情况中，对显示器提供来自光源(例如，光发射二极管-LED)的光的光导、或直接照亮显示器的光源可照亮显示器的区域(或小键盘)比其它区域更强。较强的照明区域常常称为“热点”或“亮点”。当前，在LED照亮的LCD和小键盘中热点的补偿选项是1)移动LED远离光导；幻增加LED数；幻在光导塑料表面上建立复杂的和困难的使用设备加工的色散图案。当前的方法存在一些缺点。如果x，y空间是临界的，那么选项(1)是不可能的。选项( 可能是费用非常高的。在选项(3)中使用当前技术，在光导上形成复杂的图案，选项( 可能增加光导的价格，延长研发的时间，需要困难的和/或昂贵的工具设备进行制造。因此，在空间约束的结构中需要提供消除照明光导的热点的有效的和低成本的方法。
发明内容
本发明解决了上述问题，提供一种在空间约束的设备或系统中对小键盘或显示器进行均勻照明。在本发明中，提供简单的光导和热点滤波器。热点滤波器可以是分离层、显示设备、或对光导表面通过掩模简单施加的图案。在建立的热点滤波器中，捕获来自照明的光导的图像，精确的显示在X和y方向的均勻性如何变化。然后，使用测量的数据建立掩模， 该掩模直接加到面向显示器或小键盘的光导侧面的表面。这也可以由建立局部地滤波热点和非均勻区域的膜来完成。例如，如果在模块的顶部有两个强照亮区域，掩模可以是放在对应光导的热点的透明片上的有灰度印刷的透明片。实际效果是来自光导模块的顶部表面的均勻光输出。作为选择，可以动态地改变LCD的图像内容，以掩盖或补偿热点。即，在有多个热点的情况中，如果应用软件要求白色的屏幕，可形成对应热点的有灰色区域的白色的屏幕，降低热点的亮度并提供均勻的图像。结合附图，根据下面本发明的特殊实例的描述，本领域的技术人员会了解本发明其它的情况和特性。
参考附图，用范例描述本发明的实例。图1是说明在根据本发明实例的无线通信网络中通信的无线通信设备的有关的部件的框图；图2是根据本发明图1的优选的无线通信设备更详细的原理图
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具体实施例方式本发明涉及在光输出模式中消除来自照亮显示器的光导的亮点(或热点)的方法和设备，特别是，移动站如手提通信设备。优选的，光导由包括一个或多个光发射二极管 (LED)的光源照亮。光源的LED优选的包括红，绿和蓝色。本发明期望其它颜色方案，如蓝绿色，洋红和黄色。虽然本发明是针对液晶显示本身上，LCD的优选使用是在移动站，如无线便携式手提通信设备中。蜂窝电话和寻呼机是在本发明期望的许多手提设备中。除照明显示器以外，可使用本方法照明小键盘或键盘，如在移动站中的小键盘，或其它可照明的设备或层。图I是通信系统100的框图，它包括通过无线通信网络通信的移动站102。移动站 102优选的包括可视显示器112、键盘114和也许一个或多个辅助用户界面(UI) 116，其中， 它们都连接控制器106。控制器106也连接射频(RF)收发器电路108和天线110。典型地，控制器106具体表达为中央处理单元(CPU)，它在存储部件(没有显示) 中运行操作系统软件。控制器106通常控制移动站102的整个运作，因而典型的在射频(RF) 收发器电路108中实现与通信功能关联的信号处理运算。控制器106与设备显示器112接口，以显示接收的信息、存储的信息、用户输入等。通常提供键盘114输入存储在移动站102 中的数据、传输到网络的信息、进行电话呼叫的电话号、移动站102要执行的命令、和可能的其它的或不同的用户输入，键盘114可能是电话型键盘或完全包括文字与数字键盘。移动站102通过天线110在无线链接上发送通信信号，并从无线网络接收通信信号。RF收发器电路108实现相似于基站和基站控制器(BBC)(没有显示)的功能，例如包括调制/解调和可能的编码/解码和加密/解密。除了由BBC实现的功能之外也期望RF收发器电路108可实现某些功能。RF收发器电路108应适合于移动站102计划运行的特殊无线网络或网络，这对本领域的技术人员是明显的。移动站102包括接受一个或多个充电电池132的电池接口(IF) 134。电池132对在移动站102中的电路提供电源，电池IF134对电池132提供机械的和电的连接。电池IF134 连接调节设备电源的调节器。当移动站102是完全可运行时，典型的键入RF收发器电路 108的RF发射器，或仅当它向网络发送时打开，否则为保存资源而关闭。同样的，在需要接收信号或信息前，(如果全部)在指定的时间段，RF收发器电路108的RF接收器典型的周期性的关闭保存电力。使用订户身份模块(SM) 140运行移动站102，SM连接移动站102或在SM接口 (IF) 142插入移动站102。SIM140是一种用于识别移动站102的终端用户(或订户)、并使设备个人化的常规类型的“智能卡”。没有SM140，移动站终端对通过无线网络的通信是不能完全运作的。用SM140插入移动站102，终端用户能接入任何的和所有的他的/她的预订的服务。SM140 —般包括处理器和存储信息的存储器。因为SM140连接SMIF142，它通过通信线144连接控制器106。为了识别订户，SIM140包含一些用户参数，如国际移动电话订户标识符(IMSI)。使用SIM140的优点是终端用户不需要由任何单个物理无线设备绑定。SIM140可存储移动站的附加用户信息，包括记事册(日历)信息和新近的呼叫信息。移动站102可由单个单元组成，如数据通信设备，有数据和语音通信功能的多功能通信设备，能用于无线通信的个人数字助理(PDA)，或合并内部调制解调器的计算机。作为选择，移动站102可以是由多个分离部件组成的多模块单元，包括但不限于连接无线调制解调器的计算机或其它设备。特别是，在图1的移动站框图中，RF收发器电路108和天线 110可具体表达为无线电调制解调器单元，它可插入膝上型电脑的端口中。在此情况中，膝上型电脑包括显示器112，键盘114，一个或多个辅助UI116，和具体表达为计算机的CPU的控制器106。显示器可以是液晶显示器(IXD)，如有颜色滤波器的IXD或场序列的IXD。也期望通常不能无线通信的计算机或其它装备能适合于连接、和有效的呈现如上面描述的单个单元设备的RF收发器电路108和天线的控制。此移动站102可以有更特别的设备，如后面描述的关于图2的移动站202。图2是优选的移动站202的更详细的框图。移动站202优选的是双向通信设备， 有至少语音和数据通信能力，包括与其它计算机系统通信的能力。根据由移动站202提供的功能，可称为数据消息接发设备、双向寻呼机、有数据消息接发能力的蜂窝电话、无线因特网应用、或数据通信设备(有或没有电话功能)。移动站202可以在地理覆盖区域中与多个固定的收发器站200之一通信。移动站202通常合并通信子系统211，它包括接收器、发射器和关联的部件，如一个或多个(优选的嵌入的或内部的)天线元件、本地振荡器(LQ、和处理模块如数字信号处理器(DPQ (都没有显示)。通信子系统211是与显示在图1中的RF收发器电路108和天线110相似的。通信子系统211的特殊设计依赖于移动站202计划运行的通信网络，这对通信领域的技术人员是明显的。网络接入关联移动站202的订户或用户，因此为了在网络中运行，移动站202要求订户身分模块或插入SIM IF264的“SIM” +沈2。SIM262包括关于在图1中描述的那些特点。移动站202是电池供电的设备，所以也包括接受一个或多个可充电电池256的电池IF254。此电池256对在移动站202中，如果不是全部也是大部分的电路提供电源，电池 IF2M对它提供机械的和电的连接。电池IF2M连接对全部电路提供电源V+的调节器(没有显示)。移动站202包括处理器238 (这是图1的控制器106的一个实例)，它控制移动站 202的全部运行。通过通信子系统211实现包括至少数据和语音通信的通信功能。处理器 238可以是集成电路，如微处理器、在集成电路上的处理核心、在芯片上的系统处理器等。处理器238也与另外的设备子系统交互作用，如、显示器222、闪存224、随机存储器(RAM) 226、 辅助的输入/输出(I/O)子系统228、串行口 230、键盘232、扬声器234、麦克风236、短程通信子系统240和通常在242指派的其它设备子系统。显示在图2中的一些子系统实现通信有关的功能，其中其它的子系统可提供“驻存”或在设备上的功能。可注意的，可使用一些子系统例如键盘232和显示器222，作通信有关的功能，如输入在通信网络上传输的文本消息、设备驻存功能，如计算器或任务目录。处理器238使用的操作系统软件优选的存储在永久存储器如闪存2M中，作为选择，这可以是只读存储器(ROM)或相似的存储单元(没有显示)。本领域的技术人员意识到操作系统、或它们的部分可暂时的装入到非永久性存储器如 RAM226 中。除了它的操作系统功能，处理器238优选的能执行在移动站202上的软件应用程序。控制基本设备运行的，包括至少数据和语音通信应用程序的预先确定的应用程序组通常在制造时安装在移动站202中。安装在移动站202中的优选的应用程序可以是个人信息管理器(PM)应用程序，它有组织和管理涉及用户的数据项的能力，如，但不限于，瞬时消息(IM)、电子邮件、日历事件、语音邮件、约会和任务项。自然的，可在移动站202和SIM262 上使用一个或多个存储器，使得容易的存储PIM数据项和其它信息。PM应用程序优选的有通过无线网络发送和接收数据项的能力。在优选的实例中，PM数据项通过无线网络，与移动站用户的对应的存储的和/或与主计算机系统关联的数据项无缝的集成、同步、和更新，因此在移动站202上建立关于这些项目的镜像的主计算机。主计算机系统是移动站用户的办公室计算机系统的地方这是特别有利的。附加的应用程序也通过网络200、辅助I/O子系统228、串行口 230、短程通信子系统240、或其它适当的子系统242安装在移动站202中，并由用户安装在RAM226中或永久存储器(没有显示)中， 由处理器238执行。应用程序安装的此灵活性增加了移动站202的功能，并能提供增强的设备本身的功能、通信相关的功能、或两者。例如，安全的通信应用程序能使用移动站202 启动电子商务功能和其它要实现的财务交易。在数据通信模式中，由通信子系统211处理接收的数据，如文本消息、电子邮件或网页下载，并输入到处理器238。如下面参考图3和4描述的，处理器238优选的还处理输出到显示器222、辅助I/O设备228或两者的信号。移动站202的用户也使用与显示器222 和可能的辅助I/O设备228连接的键盘232写作数据项，如电子邮件消息。键盘232优选的是完全包括文字与数字键盘和/或电话型键盘。这些写作的项目可通过通信子系统211 在通信网络上传输。对语音通信，移动站202的整个运行实际上是相似的，除了接收的信号输出到扬声器234,和由麦克风236产生传输的信号。作为选择的语音或音频I/O子系统,如语音消息录音子系统也可在移动站202上实现。虽然语音或音频信号输出优选的主要通过扬声器 234完成，也可使用显示器222提供呼叫方的身份、语音呼叫方时段、或其它关于语音呼叫方信息的指示。通常在个人数字助理(PDA)型的通信设备中实现在图2中的串行口 230，对与用户的桌上型电脑的同步的通信设备是理想的，虽然是可选的部件。串行口 230使得用户能通过外部设备或软件应用建立优先选择，不同于通过无线通信网络，提供下载到移动站202 的信息或软件扩展移动站202的功能。例如，可使用作为选择的下载路径直接装入密码键到移动站202，那么，因此可靠的和可信任的连接提供了安全的设备通信。图2的短程通信子系统240是附加的可选部件，它提供在移动站202和不同的系统或设备之间的通信，它们不需要一定是相似的设备。例如，子系统240可包括红外设备和关联的电路和部件、或兰牙通信模块，提供与同样能使用的系统和设备的通信。兰牙是 Bluetooth SIG, Inc 的注册商标。根据本发明的实例，移动站202是配置为发送和接收数据项，和进行和接收语音呼叫的多任务的手提无线通信设备。为了提供控制移动站202运行的用户友好的环境，驻存在移动站202上的操作系统(没有显示)提供有主屏幕和多个从主屏幕可导航的子屏幕的图形用户界面(GUI)。在图3中更详细的显示液晶显示单元222的优选实例，其中使用由许多LED322， 3M，3 形成的光源作为背光。IXD可以是无源矩阵或有源矩阵设备。优选的，IXD是全彩色设备。更优选的，IXD是场序列的IXD(FS IXD)-是一种不需要彩色滤波器的IXD。作为选择，IXD可包含彩色滤波器，在此情况中可使用白色光源。IXD控制器316对公共电极 308和有源矩阵的有源元件310提供电压。有源元件优选的是薄膜晶体管。在衬底306和 312上分别支撑公共电极308和IXD的有源元件。IXD优选的包含亮度增强膜或层304，以便对观看者最佳化亮度分布。当有效的液晶材料是超扭曲向列性液晶时，使用偏光器302 和314。控制器316设置IXD的像素灰度级。可选的处理器318可以调整IXD控制器316 与光源控制器320的同步。优选的，IXD控制器316和处理器318集成为单个设备317，它可简单的称为有控制光源控制器320能力的IXD控制器。使用红，绿和蓝LED322，3M，3 实现光源。在特殊的实例中，使用四种绿，四种红和二种蓝LED提供全色和/或黑和白色显示。本发明预期LED的其它组合。LED控制器320可顺序排好三种颜色或可同时的给与所有颜色的LED电压，并同时的对LED停止供电。光导3 可以有锥形块结构，可以有更均勻地分布光到LED的近似梯形的形式。光导3 也可以有散射光的不平坦的区域332，因此避免在IXD图像中的阴影。虽然显示不平坦的区域332向光导328的表面投影，不平坦的区域可不同的安置，只要安置有效的散射来自LED322，3M，3 的光。不平坦的区域可以是研磨的、塑造的、起皱的、化学腐蚀的等。优选的，为了最大化的利用光，LED322，3M，3 和光导328由反射器部分封闭，因此仅有的开口完全被LCD的光能透射的区域限制。图4说明光导和补偿片的实例。图4的左图显示从光导的IXD侧面看到的热点。 当光导由它的光源照亮时，可直接从光导捕获，或通过滤波器捕获热点图像。从捕获的图像以图案的形式形成掩模，该掩模映射了来自照亮的光导的光的图案。显示在图4的中心图像的掩模可以是有缝隙的片或膜。热点滤波器可以是在对应热点的选择的区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。光吸收涂剂可提供制作的低费用。部分光反射的(和部分光能透射的)涂剂有助于循环光，并因为照明延伸要求较少的功率，因此降低功耗。根据特殊应用在热点滤波器上可调节热点补偿区域的反射度/ 透射度。作为对有印刷或涂覆的透明片的选择，作为软件解决方案，位图修正滤波器可作用于IXD图像，例如，当使用快门(例如，另一个IXD)在热点上建立较低的透射性的区域。热点补偿层或快门的最后结果是对LCD均勻的平面光。图5说明当由光源508照明时，捕获来自光导506的光分布的光学系统的范例实例。光源可包括一个或多个光发射二极管。对全色液晶显示器，可捕获每个光颜色的图像。 捕获每个光颜色的图像得到更精确的热点滤波图案，解决每个颜色的光发射二极管的位置的物理偏移。例如，因为红色LED不位于绿色LED位于的地方，来自由红色LED照明的光导的光输出图案很可能是与来自由绿色LED照明的光导的光输出图案不一样的。此外，可以从每个背光的个别LED获得光导图像。对每个颜色使用多于一个LED是特别有用的。通过光学系统504可光学的处理来自光导506的光输出图案，光学系统504转移合适比例的图像到有照相机502的接收传感器阵列。在实例中，光学系统504可包括一个或多个镜头。例如，照相机502包括电荷耦合器件(CXD)。
图6说明建立光导的热点滤波器的方法的实例。在步骤602中单个的LED (例如， 白色，红色，绿色或蓝色)或表示颜色的一组LED照亮光导提供光输出图案。可光学的处理光输出图案。通过光捕获设备，如照相机604捕获光输出图案作为图像。可使用捕获的图像做掩模606。同时,使用此掩模形成热点滤波器608。例如,掩模可包含符合热点的形状和大小的缝隙。掩模可置于衬底上，如塑料或玻璃膜上，并涂覆或印刷过程通过这些缝隙在衬底上沉积反射和/或吸收的材料。在进一步处理后(例如，加热、干燥、紫外线或红外的加工)，在完成的产品中准备在光导上沉积衬底。从对曝光光导开放的实际的手提通信设备实现图像捕获过程。在此情况中，在完成的产品中照相机可安置在对应IXD位置的距离上。 每一批一次，或以说明部件设备的指定的取样率，一批一批的执行此图案捕获过程。图7说明建立热点滤波器的另一方法。在图7中，对光照亮IXD的每一颜色建立颜色灰度级补偿图。首先，步骤702，选择一种颜色，步骤706，此颜色的光照亮光导。步骤 708捕获来自光导的此颜色的图像。步骤710，处理捕获的图像形成补偿图，通过热点滤波器的使用消除热点。在此情况中，热点滤波器可以是在上面形成热点区域的印刷或涂覆的膜或层(图3的350)，可以是直接在光导上面的此印刷或涂覆，可以是能一个一个像素的改变灰度级补偿任何热点的另一个液晶显示(图3的350)，可以是主LCD(由图3的衬底302 和306规定的)，其中给出一定的像素并加上补偿的变黑的灰度级。颜色的灰度级补偿图存储在合适的存储器中(例如，闪存)。步骤714，704，方法确定是否要处理另一颜色的IXD。 用此方式，可获得由光源产生的各种颜色光的独特的图像图案。上面描述的本发明的实例只是例子。本领域的技术人员不离开申请的范围，对特定的实例可实现选择、修改和改变。代替液晶显示，使用公开的技术可去除小键盘或键盘。 这里在陈述的权利要求中描述的本发明希望覆盖和包含技术上所有合适的改变。
权利要求
1.一种光输出装置，用于通信设备的液晶显示器，所述光输出装置包括 光导；光源，用于照明光导，其中对来自光导的输出光图案的任何亮点进行补偿，以实现均勻的输出光图案；以及在光导附近的层，所述在光导附近的层提供所述补偿以实现均勻的输出光图案，并且所述在光导附近的层具有第一透射性的第一区域和第二透射性的第二区域。
2.根据权利要求1所述的光输出装置，其中第一透射性区域包括灰度印刷。
3.根据权利要求1所述的光输出装置，还包括接收来自光导的补偿后的光输出图案的液晶显示器。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的光输出装置，还包括接收来自光导的补偿后的光输出图案的小键盘。
5.根据权利要求1所述的光输出装置，还包括 液晶显示器IXD ；第一补偿图案的存储表示，用于相对于来自第二区域的光阻挡来自第一区域的光； 用于将所述存储表示并入要在LCD上显示的图像的模块；以及用于利用所述存储表示产生图像以便在LCD上显示的模块， 其中当在LCD上产生第一补偿图案时，第一补偿图案与第一区域和第二区域对准，以相对于从第二区域穿过第一补偿图案的光的强度减小从第一区域穿过第一补偿图案的光的强度。
6.根据权利要求5所述的光输出装置，其中LCD是场序列LCD。
7.根据权利要求6所述的光输出装置，还包括在光导与LCD之间的层，所述在光导与 LCD之间的层提供第二补偿图案，以进一步相对于从第二部分发出的光的强度减小从第一部分发出的光的强度。
8.根据权利要求7所述的光输出装置，其中所述层包括透明衬底。
9.根据权利要求8所述的光输出装置，其中所述透明衬底的至少一个区域与所述透明衬底的另一区域不同地传输光。
10.一种手持通信设备，包括 液晶显示器IXD ；光导，用于照明LCD，所述光导具有第一部分和第二部分； 光源，用于照明光导；以及光导与LCD之间的层，所述层提供第一补偿图案，以相对于从第二部分发出的光的强度补偿从第一部分发出的光的强度， 其中第一补偿图案与第一部分和第二部分对准，以相对于从第二部分穿过第一补偿图案的光的强度减小从第一部分穿过第一补偿图案的光的强度。
11.根据权利要求10所述的手持通信设备，其中LCD是场序列LCD。
12.根据权利要求10所述的手持通信设备，其中所述层包括透明衬底。
13.根据权利要求12所述的手持通信设备，其中所述透明衬底的至少一个区域与所述透明衬底的另一区域不同地传输光。
14.根据权利要求13所述的手持通信设备，其中所述至少一个区域包括涂覆。
15.根据权利要求13所述的手持通信设备，其中所述至少一个区域包括印刷。
16.根据权利要求15所述的手持通信设备，其中所述光导的至少一个区域具有减弱来自第一部分的光的涂覆。
17.根据权利要求10到16中任一项所述的手持通信设备，还包括第二补偿图案的存储表示，第二补偿图案用于在LCD上产生，以便相对于来自第二部分的光阻挡来自第一部分的光；用于将所述存储表示并入要在LCD上显示的图像的模块；以及用于利用所述存储表示产生图像以便在LCD上显示的模块，其中当在LCD上产生第二补偿图案时，第二补偿图案与第一部分和第二部分对准，以相对于从第二部分穿过第二补偿图案的光的强度减小从第一部分穿过第二补偿图案的光的强度。
18.根据权利要求17所述的手持通信设备，其中具有第二补偿图案的图像用于改变 LCD上至少一个像素的灰度级水平，以相对于从第二部分穿过第二补偿图案的光的强度减小从第一部分穿过第二补偿图案的光的强度。
全文摘要
一种由照明的光导的光输出图案建立热点滤波器的方法。热点滤波器可以是专门用于衰减来自光导的亮点的薄膜、层或附加的液晶显示。热点滤波器可以合并在图像显示器中，由调整个别像素的灰度级提供足够的补偿。
文档编号F21V8/00GK102537851SQ20121000473
公开日2012年7月4日 申请日期2005年9月14日 优先权日2004年9月15日
发明者詹姆斯·鲁滨逊, 迈克尓·珀迪, 马克·德拉德 申请人:捷讯研究有限公司