可变花图显示背光系统的制作方法
专利名称：可变花图显示背光系统的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及显示系统，并且尤其涉及显示系统中的光源。
背景技术：
在显示系统中，多个光发射二极管(light-emitting diode,LED)可以一起用作单 个背光单元(backlight unit，BLU)。每一 LED可以被配置为将光提供给显示区域的特定部分。归因于与其关联的点扩展函数(point-spread-function, PSF), LED可能将光泄漏到显示区域上的超出被配置的特定部分的相邻部分。这种光泄漏使得图像质量劣化，并且在相邻部分中产生赝像(例如晕圈(halo))。光泄漏可明显地影响显示系统在高动态范围中显示精细图像细节的能力。在一些方法中，来自LED的光可被引导通过反射通道，因此被局限到显示区域的特定部分。然而，反射通道典型地在显示区域的特定部分的边缘周围的光强度中导致尖锐改变。就在特定部分外部的像素可能接收太少照射，而特定部分内的像素可能接收太多照射。这导致有害的图像效果。例如，如果字符或重要图像细节与特定部分的两侧交叠，则同一字符或图像细节的不同部分可能表现显著不同的光强度。因此，观看者难以观看字符或图像细节。此部分中描述的方法是可以实行的方法，但不一定是先前已经构思或实行的方法。因此，除非另外指示，否则不应假设该部分中描述的任何方法仅由于它们被包括在该部分中而被认为是现有技术。相似地，对于一个或多个方法所指出的问题不应基于该部分而假设在任何现有技术中已经识别，除非另外指示。
在附图中通过示例的方式而不是限制的方式示出本发明，并且其中，相似的附图标记指代相似元件，并且其中图IA示出根据本发明的可能实施例的具有示例光发射元件的示例可变花图组件(variable flower assembly)；图IB示出根据本发明可能实施例的在电路板上安装的具有光发射元件的示例可变花图组件；图IC示出根据本发明可能实施例的可变花图组件的光透射分段与直线条带的光透射分段之间的示例对应性；图ID示出根据本发明可能实施例的环绕可变花图组件的示例反射组件；图2A、图2B和图2C示出其中由可变花图组件环绕的示例光发射元件照射漫射器的表面部分的非限制性的可能实施例；图3A和图3B示出其中可以使用可变花图组件的光透射分段控制从一个光发射元件到相邻光发射元件的指定表面部分的光的非限制性的可能实施例；图4A和图4B示出其中光发射元件和可变花图组件可被放置成示例六边形和矩形阵列的非限制性的可能实施例；图5比较在应用或不应用在此描述的光源控制技术的情况下的示例图像的结果；以及图6示出根据可能实施例的示例处理流程。
具体实施方式
在此描述与可变花图显示背光系统有关的示例性的可能实施例。在以下描述中，为了解释，阐述大量细节以提供本发明的透彻理解。然而，应理解，在没有这些具体细节的情况下仍可以实现本发明。在其它情况下，没有详尽地描述公知结构和设备以避免不必要地包括、模糊或扰乱本发明。在此根据以下纲要描述示例实施例I.概述2.结构概述3.光泄漏的示例控制4.示例可变花图组件阵列5.示例晕圈效应减少6.示例处理流程7.等同物、扩展、替换和杂项I.概述该概述呈现了本发明可能实施例的一些方面的基本描述。应注意，该概述不是可能实施例的各方面的广泛和详尽的总结。此外，应注意，该概述不意图被理解为标识可能实施例的任何尤其重要的方面或元素，也不特别地描绘可能实施例的任何范围，也不总体上描绘本发明。该概述仅以精简和简化的格式呈现了与示例可能实施例有关的一些构思，并且应理解为仅是以下的示例可能实施例的更详细描述的构思性前序。在一些可能实施例中，多个光发射兀件共同提供显不系统中的光源。每一光发射元件可以分配用于在漫射器的第一表面的一部分上提供照射。在一些实施例中，光发射元件安装在一个或多个电路板上；漫射器可以位于与电路板相距一定距离处，并且具有基本上平行于电路板的第一表面。归因于其点扩展函数(point-spread-function, PSF),光发射元件可以照射比漫射器的第一表面的分配部分更大的区域。例如，虽然分配部分可以是特定矩形形状，但是倘若在光发射兀件与漫射器的第一表面之间不竖立外部障碍，则光发射兀件由于其特定点扩展函数而照射的区域可以是包围分配部分并因此大于分配部分的圆形区域。受照射区域包括中心部分(例如，分配部分)以及超出分配部分的其余部分。该其余部分典型地伸出到相邻光发射元件的分配部分并且与之交叠。通过相同分析，相邻光发射元件可以使它们的其余部分与该光发射元件的分配部分交叠。
在不使用在此描述的技术的情况下，即使关闭光发射元件以指示分配部分的暗黑状态，来自相邻光发射元件的光也可能照射分配部分内的交叠部分，由此产生不同于分配部分的暗黑状态的不正确照射水平。这将进一步使得与分配部分关联的像素的辉度值失真，由此因为像素的辉度值将不再正确地与来自图像数据的期望像素值相关而不利地影响显示系统中的图像质量。根据本发明一些可能实施例，为了控制光泄漏，可以在花图组件中居中地放置各光发射元件。花图组件可以是管。虽然光发射元件可以位于管的一端处，但是在管的相对一端处是开口，通过该开口来自光发射元件的光可被引导到漫射器上的分配部分。管的纵向方向可以基本上垂直于电路板。由于花图组件，指向其余部分的光现在穿过构成花图组件的壁。在此描述的技术下，可以通过电子控制花图组件中的壁的透明度水平来调节光发射元件在其余部分之上的照射的强度。如果相邻光发射元件的相邻分配部分需要更多照射，则对于来自光发射元件的光通过其行进到该相邻分配部分的花图组件的壁可以设定更高的透明度水平。反之，如果相邻分配部分需要更少的照射，则对于该壁可以设定更低的透明度水平。
在一些可能实施例中，花图组件中的每一壁包括一个或多个光透射分段。例如，花图组件可以是由四个壁构成的在两个相对端上具有两个开口的矩形管。每一壁可以是包括一个或多个光透射分段的矩形板。每一光透射分段是可电子控制的光阀。光透射分段的透明度水平可被单独地控制，以允许光以不同水平透射通过该光透射分段。不同透明度水平可以包括在一个极端的暗黑0%透明度水平以及在另一极端的几乎100%透明度水平。在一个可能实施例中，光透射分段是包括电极和液晶材料层的结构。附加地和/或可选地，液晶结构可以包括偏振层和/或延迟膜。包括透明度水平的液晶结构的光学特性是电子控制的。例如，通过在电极之间施加不同电压，可将液晶结构设为多个不同透明度水平中的一个。在该示例中，由于花图组件的壁以多个光透射分段制成，因此光发射元件照射的其余部分可以进一步划分为多个非中心部分，每一非中心部分位于一个或多个不同相邻分配部分中并且由对应光透射分段控制。通过花图组件，即使将光发射元件照射的中心分配部分设为最大照射，也仍然可以通过控制对应光透射分段的透明度水平而将任何非中心部分设为不同照射水平，包括暗黑直到与中心部分相同或相似的亮度水平。在此描述的技术下，如果已经关闭用于相邻分配部分的相邻光发射元件，则可以防止来自该光发射元件的光照射该相邻分配部分内的交叠部分。这可以通过将充当指向该相邻分配部分的该光发射元件的光的光阀的所有光透射分段的透明度水平设为最小透明度水平来实现。因此，使用在此描述的技术，在显示系统中，可以减少前文提及的晕圈效应，并且可以提高图像质量。其它可能实施例包括在光透射分段上配置透射切换元件(transmissiveswitching element)。透射切换元件可以包括一个或多个晶体管,并且可以I禹合到实现在此描述的技术的光源控制逻辑。光源控制逻辑可以被配置用于通过以对应数据值驱动透射切换元件而将光透射分段设为各个透明度水平。例如，光源控制逻辑可以通过以与完全透明度水平对应的第一数据值驱动光透射分段的透射切换元件而将光透射分段设为最大透明度水平。类似地，光源控制逻辑可以通过以与完全不透明透明度水平对应的第二数据值驱动光透射分段的透射切换元件而将光透射分段设为最小透明度水平。可以相似地设定光透射分段的其它中间透明度水平。在此描述的花图组件可以不一定是矩形管。例如，花图组件可以是六边形管或另一多边形形状，而非矩形管。其它形状也可以用于在此描述的花图组件。在一些可能实施例中，一个或多个花图组件以及一个或多个光发射元件可被一起制造成单一结构，该单一结构可以然后安装到表面(例如电路板)作为单个合成光源元件。在一些可能实施例中，电路板上的不同花图组件(例如，相邻花图组件)可以共享一个或多个公共透射分段。在一些替换的可能实施例中，包括相邻花图组件的不同花图组件不共享公共光透射分段。在一些可能实施例中，附加地或者作为光源控制逻辑的一部分，可以使用采样逻 辑。采样逻辑被配置用于对图像数据采样，并且基于图像数据中的像素值而确定漫射器的第一表面上的不同部分的期望照射。确定的期望照射可以用于确定对于花图组件中的光透射分段中的每一个应设定哪个透明度水平。在一些实施例中，在此描述的可变花图组件形成显示系统的一部分，该显示系统包括但不限于电视、膝上型计算机、笔记本计算机、蜂窝无线电话、电子书阅读器、销售终端点、台式计算机、计算机工作站、计算机亭、PDA以及各种其它种类的终端和显示单元。在一些实施例中，方法包括在显示系统中设置所述的一个或多个花图组件。在此描述的通用原理和特征以及优选实施例的各种变型对于本领域技术人员将是显而易见的。因此，本发明将不局限于所示实施例，而是应被赋予与在此描述的原理和特征一致的最宽范围。2.结构概述图IA示出示例花图组件100的截面图。在所示实施例中，花图组件100是矩形管。花图组件100的壁由多个光透射分段102-1至102-6制成。光透射分段102-1至102-6共同环绕光发射元件104。在图IB所示的一些可能实施例中，光发射元件104可以安装在电路板106上并且放置在花图组件的中心处，该光发射元件104也可以结构地固定到电路板。在一些可能实施例中，光透射分段102-1至102-6与均通过光透射分段制成的一个或多个条带上的不同区段对应。在图IC 102所示的可能的示例实施例中，光透射分段102-1至102-6与单个条带102上的不同区段对应。条带102例如可以弯曲以形成花图组件100。在图ID所示的一些可能实施例中，电路板106上安装的并且放置在花图组件的中心处的光发射元件104可以进一步由反射组件120环绕，反射组件120也可以结构地固定到电路板。如在此使用的那样，术语“在中心处”不一定表示光发射元件104必须精确地放置在花图组件的几何中心处，相反，光发射元件104可以放置在花图组件的几何中心周围的任何多个位置，只要花图组件环绕光发射元件104即可。例如，光发射元件104可以放置在远离几何中心的亚毫米、毫米或其它距离处。反射组件120可以包括成对称或非对称管形状的多个光反射分段。光反射分段可以具有包括与光学膜组合的金属表面的光学配置/结构。光学膜可以是电子可控的，以提供不同反射水平。在一些可能实施例中，出于设定光透射分段的透明度水平的目的，如上所述的透射切换元件可以被配置在光透射分段上，以接收来自控制逻辑的输入。例如，如图IC所示，透射切换元件108-1至108-6可以分别被配置在光透射分段102-1至102-6上。透射切换元件108-1至108-6可以电子耦合到光源控制逻辑并且由光源控制逻辑驱动到多个数据值中的任何数据值，该多个数据值中的每一个可对应于一透明度水平。例如，可以将透射切换元件108-1驱动到与最小透明度对应的第一数据值。基于第一数据值，透射切换元件可以使得光透射分段102-1被设为0%透明度水平。类似地，可以将透射切换元件108-2驱动到与最大透明度对应的第二数据值。基于该第一数据值，透射切换元件可以使得光透射分段102-1被设为90%或更大透明度水平。其它中间透明度水平可以基于它们的对应数据值而相似地设定。出于设定用于光反射分段的反射水平的目的，在一些可能实施例中，反射切换元件可以被配置在光反射分段上以从控制逻辑接收输入。反射切换元件可以电子耦合到光源控制逻辑并且由光源控制逻辑驱动到多个数据值中的任何数据值，该多个数据值中的每一个可对应于一反射水平。例如，可以将反射切换元件驱动到与最小反射率对应的第一数据值。基于第一数据值，反射切换元件可以使得光反射分段被设为0%反射水平。类似地，可 以将反射切换元件驱动到与最大反射率对应的第二数据值。基于该第一数据值，反射切换元件可以使得光反射分段102-1被设为100%反射水平。其它中间反射水平可以基于它们的对应数据值而被相似地设定。图2A示出花图组件100的另一截面图。在所示实施例中，光发射元件104安装在电路板106上，并且居中地放置在花图组件100的一端处，花图组件100也可以安装到或结构地附连到电路板106。在该所示实施例中，在花图组件100的另一端(开口)与漫射器202的第一表面之间存在空间间隙204。通过花图组件100的开口，来自光发射元件104的光206照射漫射器202的第一表面上的中心部分212。通过花图组件100的壁，来自光发射元件104的光208可以照射漫射器202的第一表面上的其余部分210。如所示，漫射器202的第一表面与电路板106之间的距离可以近似为花图组件100的长度214与空间间隙204之和。图2C示出其中花图组件100进一步由反射组件120环绕的替代配置。在该可能示例实施例中，反射组件120将穿过花图组件的光的部分(例如图2C的220)反射到漫射器202的第一表面。这增加了分配部分212上的照射。在此描述的显示系统可以用于基于图像数据而显示视频图像。光发射元件104可以是共同充当显示系统中的光源的很多光发射元件中的一个。光发射元件中的每一个可以被指定照射漫射器202的第一表面的不同部分。来自光发射元件的光通过漫射器202的第二表面出射，并且照射包括像素阵列的显示面板。显示面板中的每一像素可以包括用于三个或更多个分量色彩的子像素。图像数据中的像素值可以用于确定像素的每一子像素应将多少光透射到观看者。为了正确地表示像素值，待透射通过子像素或像素的或在反射显示系统中从子像素或像素反射的光必须根据像素值而被精确地调节。取决于图像数据，与图像的十分明亮部分有关的显示面板上的邻近的一组像素可能需要高照射强度，而与同一图像的室内场景细节有关的同一显示面板上邻近的不同组的像素可能需要不同照射强度。虽然基于像素值而设定像素或子像素的透射或反射特性，但还应该通过如下这样的方式来控制光源即基于图像数据而将精确照射提供给显示面板的不同部分。提供给一组像素的照射不应以减少图像中的保真度和对比度的非受控方式而泄漏到不同组的像素。
3.光泄漏的示例控制不同类型的光发射元件可以与不同的点扩展函数关联，并且因此可以产生不同形状的受照射区域。为了说明，如图3A所示，在没有花图组件100的情况下，光发射元件104的点扩展函数在漫射器202的第一表面上产生圆形受照射区域220。然而，归因于花图组件100，受照射区域220被分为中心分配部分212和其余部分210。其余部分210进一步分为多个非中心部分210-1至210-6。光透射分段102-1至102-6中的每一个控制在非中心部分210-1至210-6中的不同一个上的照射。如图4A和图4B所示，光发射元件(例如104)可以由多个相邻光发射元件环绕。这些相邻光发射元件可以产生它们自己的受照射区域，例如图3B所示的322-1至322-6。光发射元件104照射的非中心部分210-1至210-6在相邻光发射元件的指定区域324-1至324-6上延展。
在这里描述的光源控制技术下，每一光发射元件可以放置在不同花图组件中。由于可以控制花图组件中的每一光透射分段的透明度水平，因此可以有效地控制从光发射元件到其相邻元件的指定照射部分的不想要的光泄漏。光源控制逻辑被配置为设定光发射元件的操作状态，以在诸如漫射器202的第一表面的表面上提供期望照射。在一些可能实施例中，光发射元件可以仅具有一个操作状态总是接通。在一些可能实施例中，光发射元件可以具有两个或更多个操作状态关断、接通(最大照射状态)、以及一个或多个中间照射状态。在一些可能实施例中，基于图像数据，在此描述的光源控制逻辑可以确定应以特定水平照射用于光发射元件104的中心指定部分212，并且相应地确定应将光发射元件104设为对应操作状态。对于系统中的所有光发射元件，光源控制逻辑可以重复这种确定。在其中可变花图组件进一步由反射组件环绕的一些可能实施例中，基于图像数据，在此描述的光源控制逻辑可以确定反射组件中的每一光反射分段的反射水平。例如，如果中心指定部分212需要比从光发射元件104直接接收的照射更多的照射，则可以将反射组件120中的光反射分段的反射水平设为高反射水平，甚至全反射水平。如果光源控制逻辑确定如此，则其它反射性水平也可以被设定。在一些可能实施例中，基于图像数据，光源控制逻辑可以确定用于将一个光发射元件与另一光发射元件分隔开的所有光透射分段的透明度水平。光源控制逻辑可以识别可能潜在地受来自光发射元件的光泄漏影响的多个相邻指定部分。光源控制逻辑可以进一步识别可以用于控制潜在光泄漏的多个光透射分段。例如，如图3B所示，光源控制逻辑可以识别可能受来自光发射元件104的光泄漏影响的三个指定部分212、324-1和324-6并且光透射分段102-1可以用于控制该潜在光泄漏。光源控制逻辑可以实现用于确定诸如图3B的102-1的光透射分段的适当透明度水平的若干可能算法中的一个。在一个可能实施例中，可以将光透射分段的透明度水平设为与受光透射分段影响的所有指定部分的平均期望照射水平成比例。在另一可能实施例中，可以将光透射分段的透明度水平设为与受光透射分段影响最大的前两个指定部分的平均期望照射水平成比例。在一个可能实施例中，可以将光透射分段的透明度水平设为与受光透射分段影响最大的两个指定部分的较低期望照射水平成正比。在又一可能实施例中，可以将光透射分段的透明度水平设为与受光透射分段影响的所有指定部分的加权平均期望照射水平成比例。可以基于交叠的区域的大小而将加权因子分配给交叠的区域。在一些可能实施例中，光源控制逻辑可以实现用于至少部分地基于受光透射分段影响最大的两个指定部分的期望照射水平之间的差而确定该光透射分段的透明度水平的算法。如果该差在配置的阈值内，则光透射分段的透明度水平可以与该差逆相关。在该算法下，如果期望照射水平相同或相似，则可以将透明度水平设为最大透明度水平或接近最大透明度水平。然而，如果期望照射水平不同，则可以将透明度水平设置为较小透明度水平。如果期望照射水平不同且超过配置的阈值，则可以将透明度水平设为最小透明度值。在一些可能实施例中，前述差可以除以在计算该差中所涉及的期望照射水平的平均值。可以修改前述算法以使用该平均值为模的该差，而非直接使用期望照射水平之间的差。在此描述的用于确定光透射分段的透明度水平的算法仅为了说明的目的。上述算法中的一个、两个或更多个可以用于确定光透射分段的透明度水平。也可以在确定光透射 分段的透明度水平时替代地和/或交替地使用其它合理算法。与图3B中的所示配置有关，光源控制逻辑可以基于接收的图像数据而确定光发射元件104应处于“接通”状态或最大照射状态。然而，光源控制逻辑可以基于相同的接收的图像数据而确定第一相邻光发射元件应处于“关断”状态。为了说明，可以将第一相邻光发射元件指定为照射相邻指定部分324-1。为了防止从光发射元件104到相邻指定部分324-1的光泄漏，光源控制逻辑可以确定应将花图组件100中的光透射分段102-1设为最小透明度。通过这些设定，非中心部分210-1被配置为从光发射元件104接收很少照射或不接收来自光发射元件104的照射。相似地，光源控制逻辑可以基于接收的图像数据而确定第二相邻光发射元件应处于“接通”状态、或最大照射状态。为了说明，可以将第二相邻光发射元件指定为照射相邻指定部分324-6。由于用于指定部分324-6和212两者的期望照射水平高度相似，因此基于一些示例光控制算法，光源控制逻辑可以将花图组件100中的光透射分段102-6设为最大透明度。结果，与相邻指定部分324-6交叠的非中心部分210-6从光发射元件104接收到最大照射。这可能在例如为了在图像中的最低辉度点与最高辉度点之间提供超高对比度t匕，指定部分需要比单个光发射元件可以提供的照射更多的照射时是期望的。应注意，来自光发射元件的非中心部分可以部分地交叠多于一个的相邻指定部分。例如，光发射元件104照射的非中心部分210-6可能照射两个相邻指定部分324-1和324-6。用于确定光透射分段的透明度水平的一些示例算法可以对每一部分交叠区域分配与指定部分和非中心部分之间的交叠区域的大小成比例的加权因子。例如，相邻指定部分324-1与非中心部分210-6之间的一个交叠区域与相邻指定部分324-6与非中心部分210-6之间的另一交叠区域相比相对小。因此,相对于光发射元件104的非中心部分210-1，分配给相邻指定部分324-1的加权因子可以小于分配给相邻指定部分324-6的另一加权因子。在确定光透射分段的透明度水平中，这些加权因子可以用于排序或选择最受影响的指定部分，或用于计算期望照射水平的平均值和差。4.示例可变花图组件阵列显示系统中的光发射元件可被以各种配置布置。图4A示出如下这样的配置，其中在电路板106上在多个六边形的中心和顶点处以二维阵列布置光发射元件。由于人眼更易感受检测垂直和水平线，因此该六边形布置减少了观看者检测到由光发射源的布置产生的任何虚假光学效果的可能性。图4B示出其中在电路板106上在多个矩形的顶点处以二维阵列布置光发射元件的替换配置。应注意，图4A和图4B的这些布置用于示出两个清楚示例。其它配置可以用于将光发射元件放置为二维阵列。此外，并非要求所有光发射元件在同一二维阵列中或在同一电路板上。例如，在此描述的光发射元件可以在分离的电路板上的分离的二维阵列中，其中每一个可负责照射诸如漫射器202的第一表面的表面的子部分。如图4A所示，光发射元件404-1至404_6是关于光发射元件104的相邻光发射元件。类似于光发射元件104，光发射元件404-1至404-6中的每一个在它们自己的花图组件(例如所示可能实施例中的400-1至400-6)中被环绕。图4A的二维阵列中的光发射元件和花图组件可以是相似或相同类型。二维阵列中的光发射元件的指定部分可以由花图组件中的光透射分段分隔开。例如，图4A的光发射元件104和404-1的指定部分可以由图I的光透射分段102-1分隔开。在其中在单个单一结构中构建花图组件中的光透射分段和花图组件环绕的光发射元件的一些可能实施例中，用于两个光发射元件104和404-1的花图组件的每一个贡献至少一个 光透射分段，以将一个光发射元件与另外一个光发射元件分隔开。因此，在这些实施例中，图4A的光发射元件104和404-1的指定部分可以由至少两个光透射分段分隔开。光源控制逻辑406可以被配置用于控制二维阵列中的光发射元件和光透射分段。光源控制逻辑406可以操作地耦合到用于光发射元件和光透射分段的透射切换元件。光源控制逻辑406操作地与图像数据源410耦合，并且被配置为从图像数据源410接收图像数据。图像数据源410可以通过各种方式(包括无线电广播、机顶盒、耦合到显示系统的联网服务器、和/或存储介质)提供图像数据。光源控制逻辑406可以包括采样逻辑408，以采样图像数据，并且基于图像数据而计算像素、像素组或被照射表面(例如漫射器202的第一表面)的一部分的亮度值。光源控制逻辑406可以使用采样和计算的结果来驱动用于光发射元件和光透射分段的透射切换元件。5.示例晕圈效应减少图5示出在使用以及不使用在此描述的技术而产生的两个受照射区域之间的比较。基于图像数据，期望受照射区域可以是树形状502。归因于光发射元件的点扩展函数，在没有在此描述的光源控制技术的情况下，可产生近似于基于图像数据而确定的期望受照射区域的受照射区域504。然而，通过在此描述的光源控制技术，可以控制环绕光发射元件的光透射分段的透明度水平，以减少光发射元件的点扩展函数导致的光泄漏。在期望受照射区域502的整个部分中，尤其是在期望受照射区域502的边缘周围，可以更好地控制照射。结果，可以产生近似于期望受照射区域502的光泄漏明显减少的受照射区域506。6.示例处理流程图6示出根据本发明可能实施例的示例处理流程。在一些可能实施例中，包括光源控制逻辑406和采样逻辑408的显示系统中的一个或多个计算设备或组件可以执行该处理流程。在块610中，显示系统接收图像数据，以在显示系统上显示一个或多个图像。显示系统包括(I)第一平面上安装的至少一个光发射元件104以及(2)至少一个可变花图组件100。可变花图组件100包括多个光透射分段。每一光透射分段被配置为基于来自耦合到可变花图组件的数据输入的数据值而被设为单独的光透明度水平。该数据输入可以是在此描述的透射切换元件的一部分。可变花图组件100基本上围绕光发射元件104形成管。光透射分段中的每一个的第一边缘在基本上平行于第一平面的第二平面上共同环绕光发射元件104。例如，在其中可变花图组件是矩形管的可能实施例中，光透射分段的第一边缘可以形成环绕光发射元件的矩形开口。第一平面可以是例如106的电路板的平坦表面。光透射分段中的每一个的第二边缘共同形成管的开口。该开口形成孔径，来自光发射元件104的光通过该孔径照射在上述漫射器的第一表面的分配部分212上。在此，光透射分段中的每一个的第二边缘与光透射分段中的每一个的第一边缘相对。在块620中，显示系统采样图像数据中的多个像素值。多个像素值将在显示系统的显示面板上的多个像素中表现。像素可以与相邻分配部分324-1至324-6对应。然而，归因于光发射元件104的点扩展函数，多个像素接收来自光发射元件104通过光透射分段的光。
在块630中，显示系统基于采样所述多个像素值的结果而将所述光透射分段中的至少一个设为期望透明度水平。在一些情况下，例如为了增强图像的不同部分中的对比度t匕，从光发射元件104到相邻分配部分的额外光可能是期望的。在一些其它情况下，从光发射元件104到相邻分配部分的额外光可能不是期望的，因为额外光或光泄漏可能使得在低辉度的精细细节中的特定像素的辉度水平显著失真。显示系统因此可以实现诸如上述算法中的一个的算法，以基于图像数据的采样的结果而确定可变花图组件中的特定光透射分段的特定透明度水平。在其中反射组件环绕可变花图组件的一些可能实施例中，显示系统基于采样多个像素值的结果而将反射组件中的至少一个中的至少一个光反射分段设为期望透明度水平。在一些情况下，可以反射已经通过可变花图组件的来自光发射元件104的光，以增加分配部分中的照射，例如以增强图像的不同部分中的对比度比。在一些其它情况下，反射的光可能不是希望的，因为额外反射光可能使得在低辉度的精细细节中的特定像素的辉度水平显著失真。显示系统可以基于图像数据的采样的结果而确定反射组件中的特定光反射分段的特定反射水平。7.等同物、扩展、替换和杂项为了示出清楚的示例，可变花图组件被描述为矩形管。应注意，其它对称或非对称形状也可以用在可变花图组件中。例如，在此描述的可变花图组件也可以是六边形管、或包括多个光透射分段以及附加地和/或可选地包括光透射分段外侧的反射器的任何其它形状。为了示出清楚的示例，在此描述的光源控制技术可以用于控制漫射器的第一表面的一部分上的来自光发射元件的光泄漏。应注意，在此描述的光源控制技术也可以用于控制光发射元件在其它表面和/或显示面板上的照射。此外，光发射元件照射的表面或面板可以是包括标准IXD面板、HDR面板、双调制显示系统、三调制显示系统、使用背光单元的显示系统、使用前投影器的显示系统等的任何类型的显示系统的一部分。例如，在一个示例实施例中，来自光发射源中的每一个的光可以照射漫射器的表面部分。在漫射器的表面部分中光可以透射，以照射第一粗分辨率显示面板上的第一数量的像素。在第一粗分辨率显示面板上的像素中的每一个中光可以进一步透射，以照射第二细分辨率显示面板上的第二数量的像素。例如，细分辨率显示面板可以是具有1080x1920的分辨率的观看者显示面板，而背光单元中的光发射元件的数量是1600。在各个实施例中，在光发射元件的总数与光发射元件为其提供光源的任何显示面板上的像素的总数之间可以使用不同比率。在一些实施例中，由于可能存在比光发射元件更多的多个像素，因此在此描述的采样逻辑可以采样相邻分配部分中的多个像素，并且可以对采样的像素数据执行一个或多个平均化运算，以确定光透射分段的透明度水平和/或所包含的光反射分段的反射水平。为了示出清楚的示例，当在光发射元件与来自光发射元件的光指向的表面之间不存在障碍时，光发射元件被描述为与点扩展函数关联。随着环绕光发射元件的不同分段的透明度和/或反射水平变化，可以控制点扩展函数的不同部分(例如分配部分和其余部分)。替代地并且等效地，光发射元件可以被描述为与很多不同的可能的点扩展函数关 联。随着环绕光发射元件的不同分段的透明度和/或反射水平变化，可以从不同的可能的点扩展函数中选择提供期望的照射结果的点扩展函数。为了示出清楚的示例，液晶结构可以用于提供在此描述的光透射分段。应注意，可以相似地使用其透明度水平可控的其它材料或结构。透明度水平可以在0-100%、3-90%或其它可能范围内变化。为了示出清楚的示例，与光学膜组合的金属表面可以用于提供在此描述的光反射分段。应注意，可以相似地使用其反射水平可控的其它材料或结构。反射水平可以在0-100%、3-90%或其它可能范围内变化。在前面的说明书中，已经参照可以根据实现方式而变化的大量特定细节描述了本发明实施例。因此，本发明的唯独和排他的指示以及申请人对于本发明的意图是从本申请以包括任何后续改正的权利要求发布的特定形式发布的权利要求。对于这些权利要求中包含的术语的在此明确地阐述的任何定义应掌控权利要求中所使用的这些术语的意义。因此，权利要求中未明确地陈述的限制、元件、特性、特征、优点和属性不应以任何方式限制该权利要求的范围。相应地，说明书和附图应被看作是说明性而不是限制性的。
权利要求
1.一种可变花图组件，包括 多个光透射分段，每个光透射分段被配置用于基于来自耦合到所述多个光透射分段的数据输入的数据值而被设为各自的光透明度水平； 其中，所述多个光透射分段基本上围绕在第一平面上安装的光发射元件形成管，其中，所述多个光透射分段中的每一个的第一边缘在基本上平行于所述第一平面的第二平面上共同地环绕光发射元件，其中，所述光透射分段中的每一个的第二边缘共同地形成所述管的开口，其中，所述多个光透射分段中的每一个的所述第二边缘与所述多个光透射分段中的每一个的所述第一边缘相对。
2.如权利要求I所述的可变花图组件，其中，所述多个光透射分段中的至少一个是还包括液晶层的液晶结构。
3.如权利要求I所述的可变花图组件，其中，当基于所述数据值而将所述多个光透射分段中的一个光透射分段设为最大透明度水平时，所述光透射分段透射最大光。
4.如权利要求I所述的可变花图组件，其中，当基于所述数据值而将所述多个光透射分段中的一个光透射分段设为最小透明度水平时，所述光透射分段透射最小光。
5.如权利要求I所述的可变花图组件，其中，当基于所述数据值而将所述多个光透射分段中的一个光透射分段设为中间透明度水平时，所述光透射分段透射中间水平的光。
6.如权利要求I所述的可变花图组件，其中，所述光发射元件被配置用于在第三平面上产生受照射区域，其中，所述受照射区域包括中心部分和多个非中心部分，其中，从所述光发射元件到所述多个非中心部分的不同非中心部分的入射光被配置为透射通过所述多个光透射分段中的不同光透射分段。
7.如权利要求6所述的可变花图组件，其中，所述第三平面是漫射器的第一表面，并且其中，所述管的开口与所述第三平面相距一定距离。
8.如权利要求6所述的可变花图组件，其中，所述第三平面是漫射器的表面，并且其中，所述管的开口基本上在所述第三平面上。
9.如权利要求I所述的可变花图组件，其中，所述管基本上垂直于所述第一平面。
10.如权利要求I所述的可变花图组件，其中，所述管是包括三个或更多个壁的非圆形形状。
11.如权利要求I所述的可变花图组件，其中，所述管和所述光发射元件两者形成在所述第一平面上安装的单一结构。
12.如权利要求I所述的可变花图组件，其中，所述光发射元件被配置用于如所述光发射元件的点扩展函数所确定地在第三平面上产生受照射区域。
13.如权利要求I所述的可变花图组件，其中，所述光发射元件被配置用于如所述光发射元件的点扩展函数所确定地在第三平面上产生受照射区域，其中，所述受照射区域包括被分配由所述光发射元件照射的分配部分，其中，所述受照射区域包括与所述第三平面上的另一分配部分交叠的其余部分，其中，所述另一分配部分被分配由另一光发射元件照射。
14.如权利要求13所述的可变花图组件，其中，所述光发射元件和所述多个光透射分段是包括显示面板的显示系统的一部分，其中，所述显示面板包括像素阵列，并且其中，所述分配部分与所述像素阵列中的多个像素对应。
15.如权利要求I所述的可变花图组件，其中，反射组件环绕所述多个光透射分段。
16.一种可变花图组件的二维阵列，具有如权利要求1-15所述的第一可变花图组件。
17.如权利要求16所述的二维阵列，还具有如权利要求1-15所述的第二可变花图组件。
18.如权利要求17所述的二维阵列，其中，所述第一可变花图组件与所述第二可变花图组件不共享公共光透射分段。
19.如权利要求17所述的二维阵列，其中，所述第一可变花图组件与所述第二可变花图组件共享一个或多个公共光透射分段。
20.—种光源系统,包括 第一平面上安装的光发射元件的第一二维阵列； 均如权利要求1-15所述的多个可变花图组件的第二二维阵列； 光源控制逻辑，包括耦合到所述多个可变花图组件的多个数据输入，其中，所述光源控制逻辑被配置用于基于来自所述多个数据输入中的一个的单独的数据值而将所述第二二维阵列中的可变花图组件的每个光透射分段设为单独的透明度水平。
21.如权利要求20所述的光源系统，还包括采样逻辑，所述采样逻辑被配置用于(I)基于图像数据中的像素值而估计第三平面的一部分上的期望照射，以及(2)与所述光源控制逻辑一起工作以驱动透射切换元件将光透射分段设为多个透明度水平中的一个。
22.—种方法,包括 接收图像数据以在显示系统上显示一个或多个图像，其中，所述显示系统包括(I)在第一平面上安装的至少一个光发射元件，以及(2)至少一个如权利要求1-15所述的可变花图组件； 在所述图像数据中采样多个像素值，其中，所述多个像素值将在所述显示系统的显示面板上的多个像素中被表达，并且其中，所述多个像素通过所述可变花图组件的光透射分段接收来自所述光发射元件的光；以及 基于采样所述多个像素值的结果而将所述光透射分段中的至少一个设为期望透明度水平； 其中，所述方法由一个或多个计算设备执行。
全文摘要
提供了用于使用可变花图组件来控制光发射元件的指定部分之间的光泄漏的技术。在一些实施例中，可变花图组件(100)包括均可被电子设为不同光透明度水平的多个光透射分段(102-1、102-2、......、102-6)。可变花图组件基本上围绕在第一平面上安装的光发射元件(104)形成管。光透射分段中的每一个的第一边缘在基本上平行于第一平面的第二平面上共同环绕光发射元件。光透射分段中的每一个的第二相对边缘共同形成管的开口。在一些实施例中，其反射水平可被电子控制的反射组件(120)可以环绕可变花图组件。
文档编号G02F1/13357GK102713743SQ201080046115
公开日2012年10月3日 申请日期2010年10月13日 优先权日2009年10月14日
发明者A·N·尼纳恩, A·N·潘那, N·N·马门 申请人:杜比实验室特许公司
技术领域：
本发明总体上涉及显示系统，并且尤其涉及显示系统中的光源。
背景技术：
在显示系统中，多个光发射二极管(light-emitting diode,LED)可以一起用作单 个背光单元(backlight unit，BLU)。每一 LED可以被配置为将光提供给显示区域的特定部分。归因于与其关联的点扩展函数(point-spread-function, PSF), LED可能将光泄漏到显示区域上的超出被配置的特定部分的相邻部分。这种光泄漏使得图像质量劣化，并且在相邻部分中产生赝像(例如晕圈(halo))。光泄漏可明显地影响显示系统在高动态范围中显示精细图像细节的能力。在一些方法中，来自LED的光可被引导通过反射通道，因此被局限到显示区域的特定部分。然而，反射通道典型地在显示区域的特定部分的边缘周围的光强度中导致尖锐改变。就在特定部分外部的像素可能接收太少照射，而特定部分内的像素可能接收太多照射。这导致有害的图像效果。例如，如果字符或重要图像细节与特定部分的两侧交叠，则同一字符或图像细节的不同部分可能表现显著不同的光强度。因此，观看者难以观看字符或图像细节。此部分中描述的方法是可以实行的方法，但不一定是先前已经构思或实行的方法。因此，除非另外指示，否则不应假设该部分中描述的任何方法仅由于它们被包括在该部分中而被认为是现有技术。相似地，对于一个或多个方法所指出的问题不应基于该部分而假设在任何现有技术中已经识别，除非另外指示。
在附图中通过示例的方式而不是限制的方式示出本发明，并且其中，相似的附图标记指代相似元件，并且其中图IA示出根据本发明的可能实施例的具有示例光发射元件的示例可变花图组件(variable flower assembly)；图IB示出根据本发明可能实施例的在电路板上安装的具有光发射元件的示例可变花图组件；图IC示出根据本发明可能实施例的可变花图组件的光透射分段与直线条带的光透射分段之间的示例对应性；图ID示出根据本发明可能实施例的环绕可变花图组件的示例反射组件；图2A、图2B和图2C示出其中由可变花图组件环绕的示例光发射元件照射漫射器的表面部分的非限制性的可能实施例；图3A和图3B示出其中可以使用可变花图组件的光透射分段控制从一个光发射元件到相邻光发射元件的指定表面部分的光的非限制性的可能实施例；图4A和图4B示出其中光发射元件和可变花图组件可被放置成示例六边形和矩形阵列的非限制性的可能实施例；图5比较在应用或不应用在此描述的光源控制技术的情况下的示例图像的结果；以及图6示出根据可能实施例的示例处理流程。
具体实施方式
在此描述与可变花图显示背光系统有关的示例性的可能实施例。在以下描述中，为了解释，阐述大量细节以提供本发明的透彻理解。然而，应理解，在没有这些具体细节的情况下仍可以实现本发明。在其它情况下，没有详尽地描述公知结构和设备以避免不必要地包括、模糊或扰乱本发明。在此根据以下纲要描述示例实施例I.概述2.结构概述3.光泄漏的示例控制4.示例可变花图组件阵列5.示例晕圈效应减少6.示例处理流程7.等同物、扩展、替换和杂项I.概述该概述呈现了本发明可能实施例的一些方面的基本描述。应注意，该概述不是可能实施例的各方面的广泛和详尽的总结。此外，应注意，该概述不意图被理解为标识可能实施例的任何尤其重要的方面或元素，也不特别地描绘可能实施例的任何范围，也不总体上描绘本发明。该概述仅以精简和简化的格式呈现了与示例可能实施例有关的一些构思，并且应理解为仅是以下的示例可能实施例的更详细描述的构思性前序。在一些可能实施例中，多个光发射兀件共同提供显不系统中的光源。每一光发射元件可以分配用于在漫射器的第一表面的一部分上提供照射。在一些实施例中，光发射元件安装在一个或多个电路板上；漫射器可以位于与电路板相距一定距离处，并且具有基本上平行于电路板的第一表面。归因于其点扩展函数(point-spread-function, PSF),光发射元件可以照射比漫射器的第一表面的分配部分更大的区域。例如，虽然分配部分可以是特定矩形形状，但是倘若在光发射兀件与漫射器的第一表面之间不竖立外部障碍，则光发射兀件由于其特定点扩展函数而照射的区域可以是包围分配部分并因此大于分配部分的圆形区域。受照射区域包括中心部分(例如，分配部分)以及超出分配部分的其余部分。该其余部分典型地伸出到相邻光发射元件的分配部分并且与之交叠。通过相同分析，相邻光发射元件可以使它们的其余部分与该光发射元件的分配部分交叠。
在不使用在此描述的技术的情况下，即使关闭光发射元件以指示分配部分的暗黑状态，来自相邻光发射元件的光也可能照射分配部分内的交叠部分，由此产生不同于分配部分的暗黑状态的不正确照射水平。这将进一步使得与分配部分关联的像素的辉度值失真，由此因为像素的辉度值将不再正确地与来自图像数据的期望像素值相关而不利地影响显示系统中的图像质量。根据本发明一些可能实施例，为了控制光泄漏，可以在花图组件中居中地放置各光发射元件。花图组件可以是管。虽然光发射元件可以位于管的一端处，但是在管的相对一端处是开口，通过该开口来自光发射元件的光可被引导到漫射器上的分配部分。管的纵向方向可以基本上垂直于电路板。由于花图组件，指向其余部分的光现在穿过构成花图组件的壁。在此描述的技术下，可以通过电子控制花图组件中的壁的透明度水平来调节光发射元件在其余部分之上的照射的强度。如果相邻光发射元件的相邻分配部分需要更多照射，则对于来自光发射元件的光通过其行进到该相邻分配部分的花图组件的壁可以设定更高的透明度水平。反之，如果相邻分配部分需要更少的照射，则对于该壁可以设定更低的透明度水平。
在一些可能实施例中，花图组件中的每一壁包括一个或多个光透射分段。例如，花图组件可以是由四个壁构成的在两个相对端上具有两个开口的矩形管。每一壁可以是包括一个或多个光透射分段的矩形板。每一光透射分段是可电子控制的光阀。光透射分段的透明度水平可被单独地控制，以允许光以不同水平透射通过该光透射分段。不同透明度水平可以包括在一个极端的暗黑0%透明度水平以及在另一极端的几乎100%透明度水平。在一个可能实施例中，光透射分段是包括电极和液晶材料层的结构。附加地和/或可选地，液晶结构可以包括偏振层和/或延迟膜。包括透明度水平的液晶结构的光学特性是电子控制的。例如，通过在电极之间施加不同电压，可将液晶结构设为多个不同透明度水平中的一个。在该示例中，由于花图组件的壁以多个光透射分段制成，因此光发射元件照射的其余部分可以进一步划分为多个非中心部分，每一非中心部分位于一个或多个不同相邻分配部分中并且由对应光透射分段控制。通过花图组件，即使将光发射元件照射的中心分配部分设为最大照射，也仍然可以通过控制对应光透射分段的透明度水平而将任何非中心部分设为不同照射水平，包括暗黑直到与中心部分相同或相似的亮度水平。在此描述的技术下，如果已经关闭用于相邻分配部分的相邻光发射元件，则可以防止来自该光发射元件的光照射该相邻分配部分内的交叠部分。这可以通过将充当指向该相邻分配部分的该光发射元件的光的光阀的所有光透射分段的透明度水平设为最小透明度水平来实现。因此，使用在此描述的技术，在显示系统中，可以减少前文提及的晕圈效应，并且可以提高图像质量。其它可能实施例包括在光透射分段上配置透射切换元件(transmissiveswitching element)。透射切换元件可以包括一个或多个晶体管,并且可以I禹合到实现在此描述的技术的光源控制逻辑。光源控制逻辑可以被配置用于通过以对应数据值驱动透射切换元件而将光透射分段设为各个透明度水平。例如，光源控制逻辑可以通过以与完全透明度水平对应的第一数据值驱动光透射分段的透射切换元件而将光透射分段设为最大透明度水平。类似地，光源控制逻辑可以通过以与完全不透明透明度水平对应的第二数据值驱动光透射分段的透射切换元件而将光透射分段设为最小透明度水平。可以相似地设定光透射分段的其它中间透明度水平。在此描述的花图组件可以不一定是矩形管。例如，花图组件可以是六边形管或另一多边形形状，而非矩形管。其它形状也可以用于在此描述的花图组件。在一些可能实施例中，一个或多个花图组件以及一个或多个光发射元件可被一起制造成单一结构，该单一结构可以然后安装到表面(例如电路板)作为单个合成光源元件。在一些可能实施例中，电路板上的不同花图组件(例如，相邻花图组件)可以共享一个或多个公共透射分段。在一些替换的可能实施例中，包括相邻花图组件的不同花图组件不共享公共光透射分段。在一些可能实施例中，附加地或者作为光源控制逻辑的一部分，可以使用采样逻 辑。采样逻辑被配置用于对图像数据采样，并且基于图像数据中的像素值而确定漫射器的第一表面上的不同部分的期望照射。确定的期望照射可以用于确定对于花图组件中的光透射分段中的每一个应设定哪个透明度水平。在一些实施例中，在此描述的可变花图组件形成显示系统的一部分，该显示系统包括但不限于电视、膝上型计算机、笔记本计算机、蜂窝无线电话、电子书阅读器、销售终端点、台式计算机、计算机工作站、计算机亭、PDA以及各种其它种类的终端和显示单元。在一些实施例中，方法包括在显示系统中设置所述的一个或多个花图组件。在此描述的通用原理和特征以及优选实施例的各种变型对于本领域技术人员将是显而易见的。因此，本发明将不局限于所示实施例，而是应被赋予与在此描述的原理和特征一致的最宽范围。2.结构概述图IA示出示例花图组件100的截面图。在所示实施例中，花图组件100是矩形管。花图组件100的壁由多个光透射分段102-1至102-6制成。光透射分段102-1至102-6共同环绕光发射元件104。在图IB所示的一些可能实施例中，光发射元件104可以安装在电路板106上并且放置在花图组件的中心处，该光发射元件104也可以结构地固定到电路板。在一些可能实施例中，光透射分段102-1至102-6与均通过光透射分段制成的一个或多个条带上的不同区段对应。在图IC 102所示的可能的示例实施例中，光透射分段102-1至102-6与单个条带102上的不同区段对应。条带102例如可以弯曲以形成花图组件100。在图ID所示的一些可能实施例中，电路板106上安装的并且放置在花图组件的中心处的光发射元件104可以进一步由反射组件120环绕，反射组件120也可以结构地固定到电路板。如在此使用的那样，术语“在中心处”不一定表示光发射元件104必须精确地放置在花图组件的几何中心处，相反，光发射元件104可以放置在花图组件的几何中心周围的任何多个位置，只要花图组件环绕光发射元件104即可。例如，光发射元件104可以放置在远离几何中心的亚毫米、毫米或其它距离处。反射组件120可以包括成对称或非对称管形状的多个光反射分段。光反射分段可以具有包括与光学膜组合的金属表面的光学配置/结构。光学膜可以是电子可控的，以提供不同反射水平。在一些可能实施例中，出于设定光透射分段的透明度水平的目的，如上所述的透射切换元件可以被配置在光透射分段上，以接收来自控制逻辑的输入。例如，如图IC所示，透射切换元件108-1至108-6可以分别被配置在光透射分段102-1至102-6上。透射切换元件108-1至108-6可以电子耦合到光源控制逻辑并且由光源控制逻辑驱动到多个数据值中的任何数据值，该多个数据值中的每一个可对应于一透明度水平。例如，可以将透射切换元件108-1驱动到与最小透明度对应的第一数据值。基于第一数据值，透射切换元件可以使得光透射分段102-1被设为0%透明度水平。类似地，可以将透射切换元件108-2驱动到与最大透明度对应的第二数据值。基于该第一数据值，透射切换元件可以使得光透射分段102-1被设为90%或更大透明度水平。其它中间透明度水平可以基于它们的对应数据值而相似地设定。出于设定用于光反射分段的反射水平的目的，在一些可能实施例中，反射切换元件可以被配置在光反射分段上以从控制逻辑接收输入。反射切换元件可以电子耦合到光源控制逻辑并且由光源控制逻辑驱动到多个数据值中的任何数据值，该多个数据值中的每一个可对应于一反射水平。例如，可以将反射切换元件驱动到与最小反射率对应的第一数据值。基于第一数据值，反射切换元件可以使得光反射分段被设为0%反射水平。类似地，可 以将反射切换元件驱动到与最大反射率对应的第二数据值。基于该第一数据值，反射切换元件可以使得光反射分段102-1被设为100%反射水平。其它中间反射水平可以基于它们的对应数据值而被相似地设定。图2A示出花图组件100的另一截面图。在所示实施例中，光发射元件104安装在电路板106上，并且居中地放置在花图组件100的一端处，花图组件100也可以安装到或结构地附连到电路板106。在该所示实施例中，在花图组件100的另一端(开口)与漫射器202的第一表面之间存在空间间隙204。通过花图组件100的开口，来自光发射元件104的光206照射漫射器202的第一表面上的中心部分212。通过花图组件100的壁，来自光发射元件104的光208可以照射漫射器202的第一表面上的其余部分210。如所示，漫射器202的第一表面与电路板106之间的距离可以近似为花图组件100的长度214与空间间隙204之和。图2C示出其中花图组件100进一步由反射组件120环绕的替代配置。在该可能示例实施例中，反射组件120将穿过花图组件的光的部分(例如图2C的220)反射到漫射器202的第一表面。这增加了分配部分212上的照射。在此描述的显示系统可以用于基于图像数据而显示视频图像。光发射元件104可以是共同充当显示系统中的光源的很多光发射元件中的一个。光发射元件中的每一个可以被指定照射漫射器202的第一表面的不同部分。来自光发射元件的光通过漫射器202的第二表面出射，并且照射包括像素阵列的显示面板。显示面板中的每一像素可以包括用于三个或更多个分量色彩的子像素。图像数据中的像素值可以用于确定像素的每一子像素应将多少光透射到观看者。为了正确地表示像素值，待透射通过子像素或像素的或在反射显示系统中从子像素或像素反射的光必须根据像素值而被精确地调节。取决于图像数据，与图像的十分明亮部分有关的显示面板上的邻近的一组像素可能需要高照射强度，而与同一图像的室内场景细节有关的同一显示面板上邻近的不同组的像素可能需要不同照射强度。虽然基于像素值而设定像素或子像素的透射或反射特性，但还应该通过如下这样的方式来控制光源即基于图像数据而将精确照射提供给显示面板的不同部分。提供给一组像素的照射不应以减少图像中的保真度和对比度的非受控方式而泄漏到不同组的像素。
3.光泄漏的示例控制不同类型的光发射元件可以与不同的点扩展函数关联，并且因此可以产生不同形状的受照射区域。为了说明，如图3A所示，在没有花图组件100的情况下，光发射元件104的点扩展函数在漫射器202的第一表面上产生圆形受照射区域220。然而，归因于花图组件100，受照射区域220被分为中心分配部分212和其余部分210。其余部分210进一步分为多个非中心部分210-1至210-6。光透射分段102-1至102-6中的每一个控制在非中心部分210-1至210-6中的不同一个上的照射。如图4A和图4B所示，光发射元件(例如104)可以由多个相邻光发射元件环绕。这些相邻光发射元件可以产生它们自己的受照射区域，例如图3B所示的322-1至322-6。光发射元件104照射的非中心部分210-1至210-6在相邻光发射元件的指定区域324-1至324-6上延展。
在这里描述的光源控制技术下，每一光发射元件可以放置在不同花图组件中。由于可以控制花图组件中的每一光透射分段的透明度水平，因此可以有效地控制从光发射元件到其相邻元件的指定照射部分的不想要的光泄漏。光源控制逻辑被配置为设定光发射元件的操作状态，以在诸如漫射器202的第一表面的表面上提供期望照射。在一些可能实施例中，光发射元件可以仅具有一个操作状态总是接通。在一些可能实施例中，光发射元件可以具有两个或更多个操作状态关断、接通(最大照射状态)、以及一个或多个中间照射状态。在一些可能实施例中，基于图像数据，在此描述的光源控制逻辑可以确定应以特定水平照射用于光发射元件104的中心指定部分212，并且相应地确定应将光发射元件104设为对应操作状态。对于系统中的所有光发射元件，光源控制逻辑可以重复这种确定。在其中可变花图组件进一步由反射组件环绕的一些可能实施例中，基于图像数据，在此描述的光源控制逻辑可以确定反射组件中的每一光反射分段的反射水平。例如，如果中心指定部分212需要比从光发射元件104直接接收的照射更多的照射，则可以将反射组件120中的光反射分段的反射水平设为高反射水平，甚至全反射水平。如果光源控制逻辑确定如此，则其它反射性水平也可以被设定。在一些可能实施例中，基于图像数据，光源控制逻辑可以确定用于将一个光发射元件与另一光发射元件分隔开的所有光透射分段的透明度水平。光源控制逻辑可以识别可能潜在地受来自光发射元件的光泄漏影响的多个相邻指定部分。光源控制逻辑可以进一步识别可以用于控制潜在光泄漏的多个光透射分段。例如，如图3B所示，光源控制逻辑可以识别可能受来自光发射元件104的光泄漏影响的三个指定部分212、324-1和324-6并且光透射分段102-1可以用于控制该潜在光泄漏。光源控制逻辑可以实现用于确定诸如图3B的102-1的光透射分段的适当透明度水平的若干可能算法中的一个。在一个可能实施例中，可以将光透射分段的透明度水平设为与受光透射分段影响的所有指定部分的平均期望照射水平成比例。在另一可能实施例中，可以将光透射分段的透明度水平设为与受光透射分段影响最大的前两个指定部分的平均期望照射水平成比例。在一个可能实施例中，可以将光透射分段的透明度水平设为与受光透射分段影响最大的两个指定部分的较低期望照射水平成正比。在又一可能实施例中，可以将光透射分段的透明度水平设为与受光透射分段影响的所有指定部分的加权平均期望照射水平成比例。可以基于交叠的区域的大小而将加权因子分配给交叠的区域。在一些可能实施例中，光源控制逻辑可以实现用于至少部分地基于受光透射分段影响最大的两个指定部分的期望照射水平之间的差而确定该光透射分段的透明度水平的算法。如果该差在配置的阈值内，则光透射分段的透明度水平可以与该差逆相关。在该算法下，如果期望照射水平相同或相似，则可以将透明度水平设为最大透明度水平或接近最大透明度水平。然而，如果期望照射水平不同，则可以将透明度水平设置为较小透明度水平。如果期望照射水平不同且超过配置的阈值，则可以将透明度水平设为最小透明度值。在一些可能实施例中，前述差可以除以在计算该差中所涉及的期望照射水平的平均值。可以修改前述算法以使用该平均值为模的该差，而非直接使用期望照射水平之间的差。在此描述的用于确定光透射分段的透明度水平的算法仅为了说明的目的。上述算法中的一个、两个或更多个可以用于确定光透射分段的透明度水平。也可以在确定光透射 分段的透明度水平时替代地和/或交替地使用其它合理算法。与图3B中的所示配置有关，光源控制逻辑可以基于接收的图像数据而确定光发射元件104应处于“接通”状态或最大照射状态。然而，光源控制逻辑可以基于相同的接收的图像数据而确定第一相邻光发射元件应处于“关断”状态。为了说明，可以将第一相邻光发射元件指定为照射相邻指定部分324-1。为了防止从光发射元件104到相邻指定部分324-1的光泄漏，光源控制逻辑可以确定应将花图组件100中的光透射分段102-1设为最小透明度。通过这些设定，非中心部分210-1被配置为从光发射元件104接收很少照射或不接收来自光发射元件104的照射。相似地，光源控制逻辑可以基于接收的图像数据而确定第二相邻光发射元件应处于“接通”状态、或最大照射状态。为了说明，可以将第二相邻光发射元件指定为照射相邻指定部分324-6。由于用于指定部分324-6和212两者的期望照射水平高度相似，因此基于一些示例光控制算法，光源控制逻辑可以将花图组件100中的光透射分段102-6设为最大透明度。结果，与相邻指定部分324-6交叠的非中心部分210-6从光发射元件104接收到最大照射。这可能在例如为了在图像中的最低辉度点与最高辉度点之间提供超高对比度t匕，指定部分需要比单个光发射元件可以提供的照射更多的照射时是期望的。应注意，来自光发射元件的非中心部分可以部分地交叠多于一个的相邻指定部分。例如，光发射元件104照射的非中心部分210-6可能照射两个相邻指定部分324-1和324-6。用于确定光透射分段的透明度水平的一些示例算法可以对每一部分交叠区域分配与指定部分和非中心部分之间的交叠区域的大小成比例的加权因子。例如，相邻指定部分324-1与非中心部分210-6之间的一个交叠区域与相邻指定部分324-6与非中心部分210-6之间的另一交叠区域相比相对小。因此,相对于光发射元件104的非中心部分210-1，分配给相邻指定部分324-1的加权因子可以小于分配给相邻指定部分324-6的另一加权因子。在确定光透射分段的透明度水平中，这些加权因子可以用于排序或选择最受影响的指定部分，或用于计算期望照射水平的平均值和差。4.示例可变花图组件阵列显示系统中的光发射元件可被以各种配置布置。图4A示出如下这样的配置，其中在电路板106上在多个六边形的中心和顶点处以二维阵列布置光发射元件。由于人眼更易感受检测垂直和水平线，因此该六边形布置减少了观看者检测到由光发射源的布置产生的任何虚假光学效果的可能性。图4B示出其中在电路板106上在多个矩形的顶点处以二维阵列布置光发射元件的替换配置。应注意，图4A和图4B的这些布置用于示出两个清楚示例。其它配置可以用于将光发射元件放置为二维阵列。此外，并非要求所有光发射元件在同一二维阵列中或在同一电路板上。例如，在此描述的光发射元件可以在分离的电路板上的分离的二维阵列中，其中每一个可负责照射诸如漫射器202的第一表面的表面的子部分。如图4A所示，光发射元件404-1至404_6是关于光发射元件104的相邻光发射元件。类似于光发射元件104，光发射元件404-1至404-6中的每一个在它们自己的花图组件(例如所示可能实施例中的400-1至400-6)中被环绕。图4A的二维阵列中的光发射元件和花图组件可以是相似或相同类型。二维阵列中的光发射元件的指定部分可以由花图组件中的光透射分段分隔开。例如，图4A的光发射元件104和404-1的指定部分可以由图I的光透射分段102-1分隔开。在其中在单个单一结构中构建花图组件中的光透射分段和花图组件环绕的光发射元件的一些可能实施例中，用于两个光发射元件104和404-1的花图组件的每一个贡献至少一个 光透射分段，以将一个光发射元件与另外一个光发射元件分隔开。因此，在这些实施例中，图4A的光发射元件104和404-1的指定部分可以由至少两个光透射分段分隔开。光源控制逻辑406可以被配置用于控制二维阵列中的光发射元件和光透射分段。光源控制逻辑406可以操作地耦合到用于光发射元件和光透射分段的透射切换元件。光源控制逻辑406操作地与图像数据源410耦合，并且被配置为从图像数据源410接收图像数据。图像数据源410可以通过各种方式(包括无线电广播、机顶盒、耦合到显示系统的联网服务器、和/或存储介质)提供图像数据。光源控制逻辑406可以包括采样逻辑408，以采样图像数据，并且基于图像数据而计算像素、像素组或被照射表面(例如漫射器202的第一表面)的一部分的亮度值。光源控制逻辑406可以使用采样和计算的结果来驱动用于光发射元件和光透射分段的透射切换元件。5.示例晕圈效应减少图5示出在使用以及不使用在此描述的技术而产生的两个受照射区域之间的比较。基于图像数据，期望受照射区域可以是树形状502。归因于光发射元件的点扩展函数，在没有在此描述的光源控制技术的情况下，可产生近似于基于图像数据而确定的期望受照射区域的受照射区域504。然而，通过在此描述的光源控制技术，可以控制环绕光发射元件的光透射分段的透明度水平，以减少光发射元件的点扩展函数导致的光泄漏。在期望受照射区域502的整个部分中，尤其是在期望受照射区域502的边缘周围，可以更好地控制照射。结果，可以产生近似于期望受照射区域502的光泄漏明显减少的受照射区域506。6.示例处理流程图6示出根据本发明可能实施例的示例处理流程。在一些可能实施例中，包括光源控制逻辑406和采样逻辑408的显示系统中的一个或多个计算设备或组件可以执行该处理流程。在块610中，显示系统接收图像数据，以在显示系统上显示一个或多个图像。显示系统包括(I)第一平面上安装的至少一个光发射元件104以及(2)至少一个可变花图组件100。可变花图组件100包括多个光透射分段。每一光透射分段被配置为基于来自耦合到可变花图组件的数据输入的数据值而被设为单独的光透明度水平。该数据输入可以是在此描述的透射切换元件的一部分。可变花图组件100基本上围绕光发射元件104形成管。光透射分段中的每一个的第一边缘在基本上平行于第一平面的第二平面上共同环绕光发射元件104。例如，在其中可变花图组件是矩形管的可能实施例中，光透射分段的第一边缘可以形成环绕光发射元件的矩形开口。第一平面可以是例如106的电路板的平坦表面。光透射分段中的每一个的第二边缘共同形成管的开口。该开口形成孔径，来自光发射元件104的光通过该孔径照射在上述漫射器的第一表面的分配部分212上。在此，光透射分段中的每一个的第二边缘与光透射分段中的每一个的第一边缘相对。在块620中，显示系统采样图像数据中的多个像素值。多个像素值将在显示系统的显示面板上的多个像素中表现。像素可以与相邻分配部分324-1至324-6对应。然而，归因于光发射元件104的点扩展函数，多个像素接收来自光发射元件104通过光透射分段的光。
在块630中，显示系统基于采样所述多个像素值的结果而将所述光透射分段中的至少一个设为期望透明度水平。在一些情况下，例如为了增强图像的不同部分中的对比度t匕，从光发射元件104到相邻分配部分的额外光可能是期望的。在一些其它情况下，从光发射元件104到相邻分配部分的额外光可能不是期望的，因为额外光或光泄漏可能使得在低辉度的精细细节中的特定像素的辉度水平显著失真。显示系统因此可以实现诸如上述算法中的一个的算法，以基于图像数据的采样的结果而确定可变花图组件中的特定光透射分段的特定透明度水平。在其中反射组件环绕可变花图组件的一些可能实施例中，显示系统基于采样多个像素值的结果而将反射组件中的至少一个中的至少一个光反射分段设为期望透明度水平。在一些情况下，可以反射已经通过可变花图组件的来自光发射元件104的光，以增加分配部分中的照射，例如以增强图像的不同部分中的对比度比。在一些其它情况下，反射的光可能不是希望的，因为额外反射光可能使得在低辉度的精细细节中的特定像素的辉度水平显著失真。显示系统可以基于图像数据的采样的结果而确定反射组件中的特定光反射分段的特定反射水平。7.等同物、扩展、替换和杂项为了示出清楚的示例，可变花图组件被描述为矩形管。应注意，其它对称或非对称形状也可以用在可变花图组件中。例如，在此描述的可变花图组件也可以是六边形管、或包括多个光透射分段以及附加地和/或可选地包括光透射分段外侧的反射器的任何其它形状。为了示出清楚的示例，在此描述的光源控制技术可以用于控制漫射器的第一表面的一部分上的来自光发射元件的光泄漏。应注意，在此描述的光源控制技术也可以用于控制光发射元件在其它表面和/或显示面板上的照射。此外，光发射元件照射的表面或面板可以是包括标准IXD面板、HDR面板、双调制显示系统、三调制显示系统、使用背光单元的显示系统、使用前投影器的显示系统等的任何类型的显示系统的一部分。例如，在一个示例实施例中，来自光发射源中的每一个的光可以照射漫射器的表面部分。在漫射器的表面部分中光可以透射，以照射第一粗分辨率显示面板上的第一数量的像素。在第一粗分辨率显示面板上的像素中的每一个中光可以进一步透射，以照射第二细分辨率显示面板上的第二数量的像素。例如，细分辨率显示面板可以是具有1080x1920的分辨率的观看者显示面板，而背光单元中的光发射元件的数量是1600。在各个实施例中，在光发射元件的总数与光发射元件为其提供光源的任何显示面板上的像素的总数之间可以使用不同比率。在一些实施例中，由于可能存在比光发射元件更多的多个像素，因此在此描述的采样逻辑可以采样相邻分配部分中的多个像素，并且可以对采样的像素数据执行一个或多个平均化运算，以确定光透射分段的透明度水平和/或所包含的光反射分段的反射水平。为了示出清楚的示例，当在光发射元件与来自光发射元件的光指向的表面之间不存在障碍时，光发射元件被描述为与点扩展函数关联。随着环绕光发射元件的不同分段的透明度和/或反射水平变化，可以控制点扩展函数的不同部分(例如分配部分和其余部分)。替代地并且等效地，光发射元件可以被描述为与很多不同的可能的点扩展函数关 联。随着环绕光发射元件的不同分段的透明度和/或反射水平变化，可以从不同的可能的点扩展函数中选择提供期望的照射结果的点扩展函数。为了示出清楚的示例，液晶结构可以用于提供在此描述的光透射分段。应注意，可以相似地使用其透明度水平可控的其它材料或结构。透明度水平可以在0-100%、3-90%或其它可能范围内变化。为了示出清楚的示例，与光学膜组合的金属表面可以用于提供在此描述的光反射分段。应注意，可以相似地使用其反射水平可控的其它材料或结构。反射水平可以在0-100%、3-90%或其它可能范围内变化。在前面的说明书中，已经参照可以根据实现方式而变化的大量特定细节描述了本发明实施例。因此，本发明的唯独和排他的指示以及申请人对于本发明的意图是从本申请以包括任何后续改正的权利要求发布的特定形式发布的权利要求。对于这些权利要求中包含的术语的在此明确地阐述的任何定义应掌控权利要求中所使用的这些术语的意义。因此，权利要求中未明确地陈述的限制、元件、特性、特征、优点和属性不应以任何方式限制该权利要求的范围。相应地，说明书和附图应被看作是说明性而不是限制性的。
权利要求
1.一种可变花图组件，包括 多个光透射分段，每个光透射分段被配置用于基于来自耦合到所述多个光透射分段的数据输入的数据值而被设为各自的光透明度水平； 其中，所述多个光透射分段基本上围绕在第一平面上安装的光发射元件形成管，其中，所述多个光透射分段中的每一个的第一边缘在基本上平行于所述第一平面的第二平面上共同地环绕光发射元件，其中，所述光透射分段中的每一个的第二边缘共同地形成所述管的开口，其中，所述多个光透射分段中的每一个的所述第二边缘与所述多个光透射分段中的每一个的所述第一边缘相对。
2.如权利要求I所述的可变花图组件，其中，所述多个光透射分段中的至少一个是还包括液晶层的液晶结构。
3.如权利要求I所述的可变花图组件，其中，当基于所述数据值而将所述多个光透射分段中的一个光透射分段设为最大透明度水平时，所述光透射分段透射最大光。
4.如权利要求I所述的可变花图组件，其中，当基于所述数据值而将所述多个光透射分段中的一个光透射分段设为最小透明度水平时，所述光透射分段透射最小光。
5.如权利要求I所述的可变花图组件，其中，当基于所述数据值而将所述多个光透射分段中的一个光透射分段设为中间透明度水平时，所述光透射分段透射中间水平的光。
6.如权利要求I所述的可变花图组件，其中，所述光发射元件被配置用于在第三平面上产生受照射区域，其中，所述受照射区域包括中心部分和多个非中心部分，其中，从所述光发射元件到所述多个非中心部分的不同非中心部分的入射光被配置为透射通过所述多个光透射分段中的不同光透射分段。
7.如权利要求6所述的可变花图组件，其中，所述第三平面是漫射器的第一表面，并且其中，所述管的开口与所述第三平面相距一定距离。
8.如权利要求6所述的可变花图组件，其中，所述第三平面是漫射器的表面，并且其中，所述管的开口基本上在所述第三平面上。
9.如权利要求I所述的可变花图组件，其中，所述管基本上垂直于所述第一平面。
10.如权利要求I所述的可变花图组件，其中，所述管是包括三个或更多个壁的非圆形形状。
11.如权利要求I所述的可变花图组件，其中，所述管和所述光发射元件两者形成在所述第一平面上安装的单一结构。
12.如权利要求I所述的可变花图组件，其中，所述光发射元件被配置用于如所述光发射元件的点扩展函数所确定地在第三平面上产生受照射区域。
13.如权利要求I所述的可变花图组件，其中，所述光发射元件被配置用于如所述光发射元件的点扩展函数所确定地在第三平面上产生受照射区域，其中，所述受照射区域包括被分配由所述光发射元件照射的分配部分，其中，所述受照射区域包括与所述第三平面上的另一分配部分交叠的其余部分，其中，所述另一分配部分被分配由另一光发射元件照射。
14.如权利要求13所述的可变花图组件，其中，所述光发射元件和所述多个光透射分段是包括显示面板的显示系统的一部分，其中，所述显示面板包括像素阵列，并且其中，所述分配部分与所述像素阵列中的多个像素对应。
15.如权利要求I所述的可变花图组件，其中，反射组件环绕所述多个光透射分段。
16.一种可变花图组件的二维阵列，具有如权利要求1-15所述的第一可变花图组件。
17.如权利要求16所述的二维阵列，还具有如权利要求1-15所述的第二可变花图组件。
18.如权利要求17所述的二维阵列，其中，所述第一可变花图组件与所述第二可变花图组件不共享公共光透射分段。
19.如权利要求17所述的二维阵列，其中，所述第一可变花图组件与所述第二可变花图组件共享一个或多个公共光透射分段。
20.—种光源系统,包括 第一平面上安装的光发射元件的第一二维阵列； 均如权利要求1-15所述的多个可变花图组件的第二二维阵列； 光源控制逻辑，包括耦合到所述多个可变花图组件的多个数据输入，其中，所述光源控制逻辑被配置用于基于来自所述多个数据输入中的一个的单独的数据值而将所述第二二维阵列中的可变花图组件的每个光透射分段设为单独的透明度水平。
21.如权利要求20所述的光源系统，还包括采样逻辑，所述采样逻辑被配置用于(I)基于图像数据中的像素值而估计第三平面的一部分上的期望照射，以及(2)与所述光源控制逻辑一起工作以驱动透射切换元件将光透射分段设为多个透明度水平中的一个。
22.—种方法,包括 接收图像数据以在显示系统上显示一个或多个图像，其中，所述显示系统包括(I)在第一平面上安装的至少一个光发射元件，以及(2)至少一个如权利要求1-15所述的可变花图组件； 在所述图像数据中采样多个像素值，其中，所述多个像素值将在所述显示系统的显示面板上的多个像素中被表达，并且其中，所述多个像素通过所述可变花图组件的光透射分段接收来自所述光发射元件的光；以及 基于采样所述多个像素值的结果而将所述光透射分段中的至少一个设为期望透明度水平； 其中，所述方法由一个或多个计算设备执行。
全文摘要
提供了用于使用可变花图组件来控制光发射元件的指定部分之间的光泄漏的技术。在一些实施例中，可变花图组件(100)包括均可被电子设为不同光透明度水平的多个光透射分段(102-1、102-2、......、102-6)。可变花图组件基本上围绕在第一平面上安装的光发射元件(104)形成管。光透射分段中的每一个的第一边缘在基本上平行于第一平面的第二平面上共同环绕光发射元件。光透射分段中的每一个的第二相对边缘共同形成管的开口。在一些实施例中，其反射水平可被电子控制的反射组件(120)可以环绕可变花图组件。
文档编号G02F1/13357GK102713743SQ201080046115
公开日2012年10月3日 申请日期2010年10月13日 优先权日2009年10月14日
发明者A·N·尼纳恩, A·N·潘那, N·N·马门 申请人:杜比实验室特许公司
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