JP4940247B2 - 暗視適合ディスプレイバックライト - Google Patents

Description

連邦政府の支援による研究または開発に関する記載
関連出願の相互参照
本出願はＰＣＴ出願であるとともに、暗視適合ディスプレイバックライト（ＮＩＧＨＴ ＶＩＳＩＯＮ ＣＯＭＰＡＴＩＢＬＥ ＤＩＳＰＬＡＹ ＢＡＣＫＬＩＧＨＴ）と題された、２００６年１月２４日に出願された米国特許出願第１１／３３８，３１４号明細書に対する優先権を主張するものであり、その開示を本明細書に引用して援用する。

本発明は一般にディスプレイ用のバックライトに関し、特に暗視システムに適合するディスプレイ用発光ダイオード（「ＬＥＤ」）バックライトに関する。

液晶ディスプレイ（「ＬＣＤ」）画面を用いるようなグラフィックディスプレイは、画素素子の領域を提供し、画素素子の各々は、例えば下にあるバックライトからの光を遮断するか、または通過させるように個々に制御され得る。

ＬＣＤ画面と一緒に用いる一般的なバックライトは、１つまたは複数の蛍光管によりエッジ照明される透明パネルを提供する。パネルの反射背面は、パネルの前面に位置決めされたＬＣＤ画面に向けてエッジ照明を指向する。パネルの反射背面はＬＣＤ画面の裏側に均等照明領域を生成するように漸変されて、蛍光管の距離に起因する固有の輝度減少を補償し得る。この点において蛍光管は、ＬＣＤ画面を背面照明するのに適した広域カラースペクトル出力を提供する比較的高効率な光源を提供する。

しかしいくつかの用途において蛍光管バックライトは多数の欠点を有する。例えば蛍光管バックライトは、概して高電圧電源を必要とし、壊れやすいガラス管を含み、予想外に故障しやすい傾向があり、さらに輝度レベルを変化させる能力が限定されている。これらの欠点が甚大である航空電子工学または他の要求の厳しい用途において、ＬＥＤバックライトが好ましい場合がある。

航空電子工学において暗視システム（「ＮＶＳ」）または暗視撮像システム（「ＮＶＩＳ」）が用いられることがある。これらのＮＶＳは光子を収集してそれらの光子を映像増倍管アセンブリを通過させることにより動作して、ユーザが装着するマイクロディスプレイ内にユーザに見える映像を生成する。所与のＮＶＳは夜間の景色をおよそ２０００倍に増幅し得る。従ってＮＶＩＳ域内のコックピット迷光が実質的にない環境でＮＶＳを用いなければならない。特に、ＮＶＳはおよそ６２０ナノメートル（ＮＭ）〜９３０ＮＭ（橙色から赤外）の領域の放射線に対して非常に高感度であるため、迷光赤外（「ＩＲ」）照明を制御しなければならず、さもなければ「ブルーム」が生じて、映像増倍装置アセンブリが過負荷になるとともにマイクロディスプレイ上に示された映像が見えなくなる。

場合によってはＮＶＳには、およそ６２０ＮＭ〜９３０ＮＭの領域の高放射線にさらされるとＮＶＳの感度を低下させて、映像増倍アセンブリおよびユーザがブルームに直面しないように保護する自動利得制御（「ＡＧＣ」）が装備されていることがある。この点に関して例えば飛行機コックピット内のディスプレイまたは光源がこれらの領域の高放射線を放出する場合には、ＡＧＣが作動し得るとともに、ＮＶＳのコックピット外の夜間対象物に対する感度がそれに比例して低くなる。

ブルームおよび／またはＡＧＣ機能により生じる感度低下から守るために、ＮＶＳと一緒にまたはＮＶＳなしに用いることができる照明機器の設計を指導するための、ＮＶＩＳ規格などの暗視適合規格が開発された。アビオニクスＮＶＩＳ規格では、ディスプレイまたはバックライトの発光スペクトルとＮＶＳのスペクトル応答との間の重複が最小限に抑えられる。また地上車両動作用のＮＶＩＳ規格もあり、ここでは低または近赤外線透過率を排除する必要はないが、大幅に、例えば全可視成分の５パーセントまで低下させなければならない。

このような規格を満たすために、可視光を通過可能にしつつＮＶＳの動作を妨害し得る放射線を反射または吸収するフィルタが一般的に用いられる。例えば不要な赤外線を排除するが可視光を通過させる、バックライトとＬＣＤ画面との間に位置決めされた「ホットミラー」を用いて、ＮＶＳと共に用いるディスプレイをフィルタリングすることが多い。電子ディスプレイおよび照明システム内のＩＲ放射線を大幅に低減することにより、ＮＶＳの夜間感度に影響を与えることなく、ＮＶＳをこのような電子ディスプレイおよび照明システムと一緒に用いることができる。

残念ながらこれらのフィルタはＬＣＤ画面のコストを大幅に増加させる。さらにまたこれらのフィルタは一般に恒久的にＬＣＤ画面に固着されて、１０〜２０パーセントほどディスプレイの強度を低減するが、これは昼光などの状況で見る場合に大幅に暗い画面に相当する。さらにまたこれらのフィルタは可視スペクトル範囲および／または視野角の一部を妨げることが多く、その場合ＬＣＤ画面は特に昼光で見る場合にオペレータには「不自然」に見えることがある。干渉タイプフィルタの有効性は異なる視野角で変化し、可視光のさらなる損失を生じる。

これらの短所を克服するために、ディスプレイを駆動するために供給される電力が増加されることが多い。これは低下強度を補償し得るが、電力消費の増加により生じる追加的な熱は冷却システムに負担を課す。さらにまた追加の電力消費は、利用可能な電力供給が固定である場合、航空電子工学などの多くの用途で望ましくない場合がある。

そのため暗視規格に適合するとともに、暗視システムが採用されない期間に十分に動作可能な、コスト効率の高いディスプレイ用ＬＥＤバックライトを有することが望ましい。

本発明は、フィルタを必要とせずＮＶＩＳ規格を満たすＬＥＤを用いてディスプレイを背面照明するシステムおよび方法を提供する。

具体的には、ＬＥＤアレイと、アレイ内のＬＥＤを選択的に点灯するように構成されたコントローラとを有し、ＮＶＩＳ規格に適合する照明を生成する第１の集合のＬＥＤが第１の動作モードで作動されるとともに、非ＮＶＳ視に望ましい照明を生成する第２の集合のＬＥＤが第２の動作モード時に作動されるようにする、ＬＣＤ画面用バックライトを提供する。具体的には橙色ＬＥＤは暗視モード時に点灯されるとともに、赤色ＬＥＤは非暗視モードで点灯される。

本発明の一態様によれば、ディスプレイを背面照明するように構成されるとともに少なくとも橙色ＬＥＤと、緑色ＬＥＤと、青色ＬＥＤとを含むＬＥＤアレイを含むシステムが開示される。システムは、ＬＥＤアレイ内のＬＥＤの少なくとも１つを選択的に点灯するように構成されたコントローラも含む。

本発明の他の態様によれば、ＬＥＤの集合にグループ化された複数のＬＥＤを含むディスプレイ用背面照明システムが開示される。コントローラはＬＥＤの各集合を、第１のＬＥＤ群が作動されてディスプレイを背面照明する第１の動作モードと、第２のＬＥＤ群が作動されてディスプレイを背面照明する第２の動作モードとで切り替えるように構成されている。例えば動作モードに基づいてコントローラは赤色ＬＥＤおよび／または橙色ＬＥＤを選択的に点灯する一方で、両モードにわたって青色ＬＥＤおよび緑色ＬＥＤを点灯状態に維持する。

本発明のさらに他の態様によれば、第１の動作状態時に赤色ＬＥＤを含む複数のＬＥＤを作動するステップと、第２の動作状態時に橙色ＬＥＤを含む複数のＬＥＤを作動するステップとを含む、ＬＣＤディスプレイの背面照明方法が開示される。この点に関して第２の動作状態時に放出される光の強度がＬＣＤディスプレイを視認するための暗視規格に準拠している。

本発明の様々な他の特徴は以下の詳細な説明と図面とから明らかになろう。

ここで図１を参照するとディスプレイシステム１０、例えばアビオニクスディスプレイシステムは、例えばアビオニクス指針計器のグラフィック表示を生成するように設計された液晶ディスプレイ（「ＬＣＤ」）１２を含む。以下に説明するようにＬＣＤ１２は任意のフィルタ１４を含み得る。フィルタ１４は電磁妨害（「ＥＭＩ」）シールド、無線周波数妨害（「ＲＦＩ」）シールド、ぎらつき防止／反射防止機能、および／またはコントラスト強調を提供し得る。さらに以下に説明するようにフィルタ１４は低ＮＶＩＳ域および／または高ＮＶＩＳ域の放射線をフィルタリングし得る。

ＬＣＤ１２の後方に配置されているのは、拡散板１８と、混合アセンブリ２０と、発光ダイオード（「ＬＥＤ」）のマトリックスまたはアレイ２４とを含むバックライトアセンブリ１６である。拡散板１８はＬＥＤアレイ２４とＬＣＤ画面１２との間に位置決めされているとともに、ＬＥＤアレイ２４内の多数の点光源ＬＥＤからの光を広げる役目をする。拡散板１８は例えば、選択的視野角に向けて光を平行にするまたは指向するレンズまたはホログラフィックスクリーンも含み得る。

混合アセンブリ２０は、ＬＥＤのアレイ２４からの光を広げる役目をする拡散板１８に向かって筐体開口を提供するとともに、より均等な照明領域を提供してＬＣＤ画面１２を均一に照明するようにＬＥＤアレイ２４の周囲に配置された直立鏡面側壁３２を含む。

ＬＥＤアレイ２４は、例えばＬＣＤ画面１２の領域と同じ大きさの鏡面平面２８にわたる、規則的な格子上に配置された複数の多ＬＥＤ群２６で形成されている。多ＬＥＤ群２６を、以下に説明するように赤色ＬＥＤ３４、緑色ＬＥＤ３６、青色ＬＥＤ３８および橙色ＬＥＤ４０を含む集合３０にクラスター化またはグループ化し得ることが考えられる。あるいはＬＥＤの集合４２は、容易に入手可能な赤色ＬＥＤ３４、緑色ＬＥＤ３６、および青色ＬＥＤ３８を含む部分集合４４、およびそれと一緒にクラスター化される橙色ＬＥＤ４０から形成され得る。ＬＥＤ２６を鏡面平面２８にわたり特定の領域で、色などによる様々な代替構成でグループ化し得ることも考えられる。

図４および図５を参照して以下に説明するように、緑色ＬＥＤ３６、青色ＬＥＤ３８および橙色ＬＥＤ４０が、低ＮＶＩＳ域および高ＮＶＩＳ域で低スペクトル放射を有するＬＥＤであることが考えられる。この点に関して暗視に適したスペクトルプロファイルを有するため従来の（すなわち非薄膜）緑色および青色ＬＥＤを利用し得る一方で、橙色ＬＥＤは薄膜ＬＥＤであることが好ましいと考えられる。さらにまた赤色ＬＥＤ３４も薄膜ＬＥＤであってもよい。しかし薄膜橙色および赤色ＬＥＤと同様の製造特性を有する緑色および青色ＬＥＤを用いてもよい。これに関してこのような緑色および青色ＬＥＤは薄膜ＧＡＮ ＬＥＤと称されることが多い。

ここで図２を参照すると、図１のディスプレイシステム１０の断面図がある。動作時に多ＬＥＤ群２６を点灯させると、バックライト１６はＬＣＤディスプレイ１２を照明する。任意のフィルタ１４がＬＣＤディスプレイ１２上に含まれれば、特定の波長範囲の光子がディスプレイシステム１０から通過することが妨げられて、暗視システムに伝導性のない波長の放射線を低減させるのに役立つ。なお図２はＬＣＤディスプレイ１２の外側にバックライト１６から離れて配置されているフィルタ１４を示すが、各フィルタをバックライト１６に近接したＬＣＤディスプレイ１２の内部に配置し得ることが考えられる点に留意すべきである。

また任意のフィルタ１４が、様々な目的のフィルタリングおよび／または強調機能を行うように構成された多数のフィルタ層５０、５２を含み得ることが考えられる。例えばフィルタ層５０はぎらつき防止層であり得るが、第２の層５２は光を所与の方向に選択的に指向するコリメータとして作用し得る。このような構成は以下に説明するように、橙色薄膜ＬＥＤが多ＬＥＤ群２６に含まれる場合に望ましい場合がある。

しかし従来の非薄膜橙色ＬＥＤが多ＬＥＤ群２６内に含まれている場合には、層５０、５２の一方はＩＲフィルタであり得る。具体的には図４および図５を参照して以下に説明するように、非薄膜橙色ＬＥＤが多ＬＥＤ群２６に含まれている場合には、層５０、５２のうちの少なくとも一方は遠赤外線フィルタであってもよい。加えてまたは代替的にフィルタ５４が、多ＬＥＤ群２６上に直接または橙色または赤色ＬＥＤなどの個々のＬＥＤ上に直接配置されて、フィルタリングまたは強調機能を行い得ることが考えられる。

この点に関してフィルタ５４は、以下に説明するように低ＮＶＩＳ域および高ＮＶＩＳ域の入射放射線のフィルタリングを向上させる役目をする半球状に形成され得る。つまり平面に沿ってバックライトを越えて配置され得る従来のフィルタは一般に、フィルタ表面の平面に垂直に入射する望ましくない放射線４６、４８の大幅なフィルタリングを提供する。しかし入射角が垂直から大幅にずれているため、フィルタ５０、５２の有効性が低下する。この点で半球形状フィルタ５４は、様々な角度でフィルタ５４に入射する放射線５５の低減という点でより効果的である。

コントローラ５８と通信してユーザの望むパラメータに応じて多ＬＥＤ群２６の照明を制御する、ダイアルまたはボタンなどのユーザ入力５６が含まれている。具体的にはコントローラ５８は多ＬＥＤ群２６内の各個々のＬＥＤの照明の強度を調整することにより、あるいはアレイ内の特定のＬＥＤを作動または停止することにより、ＬＥＤバックライトの照明を制御する。以下に説明するように、ディスプレイシステム１０を暗視システムで視認するのに望ましい照明がユーザ入力５６を用いて選択されると、コントローラは橙色、緑色、および青色ＬＥＤを作動または増強するとともに赤色ＬＥＤを停止または減衰する。この点に関して緑色および青色ＬＥＤは両モードで作動されたままである。しかし用途によってはモードを調整する際に、緑色および／または青色ＬＥＤの強度が調整され得ることが考えられる。さらにまたディスプレイシステム１０を暗視システムなしで視認するのに望ましい照明がユーザ入力５６を用いて選択されると、コントローラは赤色、緑色、および青色ＬＥＤを作動または増強するとともに橙色ＬＥＤを停止または減衰する。これらの色の組み合わせは、いくつかの用途で望ましい場合がある追加的な有色ＬＥＤを含むと知られ得ることは理解されよう。

図３を参照すると図２のプロセッサ５８は、ディスプレイに電源投入する６４と開始する６２制御スキーム６０に従う。ディスプレイに電力が供給される６４と、コントローラは暗視モードが図２のユーザ入力５６を用いて選択されたか否か６６を判断するように確認する。このような暗視モードの選択は、オペレータが単純に暗視モードと非暗視モードとを切り替えるボタンまたはスイッチを押圧することによって行われ得ることが考えられる。あるいは図２のユーザ入力５６が段階的あるいは連続入力範囲を有し得ることが考えられる。この点に関して図２の各多ＬＥＤ群２６内の特定のＬＥＤの照明は、図２のユーザ入力５６の範囲にわたって調整され、それによりユーザ入力の範囲内の所定の位置に達したときに、暗視モードが自動的に選択され得る。

いずれの場合も図３を再度参照すると、暗視モードが選択されない場合６８には、少なくとも赤色、緑色、および青色ＬＥＤが点灯される７０。つまり暗視モードが選択されない場合６８には追加のＬＥＤ例えば橙色ＬＥＤが点灯される場合がある一方で、少なくとも赤色、緑色および青色ＬＥＤは点灯または作動される。この場合橙色ＬＥＤを用いて、例えばより連続的な白色スペクトルを提供し得る。しかし所与のＬＥＤの照明強度が必要に応じて変更され得ることも考えられる。

他方、暗視モードが選択される場合７２には、橙色、緑色および青色ＬＥＤの点灯７４を優先して、赤色ＬＥＤは停止（または少なくとも減衰）される。プロセスの続きはディスプレイへの電源が切られたか否か７６を判断し、切られていなければ７８、処理は元に戻って暗視モードが選択されたか否か６６を続けて確認する。そのためディスプレイへの電源が切られる８０とプロセスは終了する８２。従って図４および図５を参照して説明するように、フィルタを必要とせず暗視規格を満たすＬＥＤを用いてディスプレイを背面照明するシステムおよび方法が達成される。

所望の色バランスで広い照明範囲にわたりＬＥＤの調光を制御する方法および装置が、本発明と同一出願人に譲渡された２００６年１月２４日に出願された同時係属中の米国特許出願第１１／３３８，３１５号明細書に記載されており、本明細書に引用して援用する。

図４を参照すると波長の関数として光出力のスペクトルプロファイル８３が示され、可視光範囲８４（およそ３８０ＮＭ〜およそ７５０ＮＭ）から、低ＮＶＩＳ域８５（およそ６００ＮＭ〜７８０ＮＭ）を越えて、さらに高ＮＶＩＳ域８６（７８０ＮＭを超える）まで延びている。従来技術の背面照明システムの従来技術のスペクトルプロファイル８３は、暗視を許容し難くする低ＮＶＩＳ域８５および高ＮＶＩＳ域８６の波長における大きい強度を含むため、暗視システムと一緒に用いるのには望ましくない。

具体的には第１のスペクトルプロファイル８７は、従来の赤色、青色および緑色ＬＥＤを点灯することにより作成される。この点でスペクトルプロファイル８７は、スペクトルプロファイル８７を暗視に不適当にする、低ＮＶＩＳ域８５の波長で大きな強度８８を含むとともに高ＮＶＩＳ域８６の波長で大きな強度８９を含む。

具体的にはスペクトルプロファイル８７が暗視に適当であるか否かを判断するには、ＮＶＩＳ規格曲線９０、例えばＮＶＩＳクラスＢ規格曲線（ＮＶＩＳ ＣＬＡＳＳ Ｂ ＳＴＡＮＤＡＲＤ ＣＵＲＶＥ）が用いられる。ＮＶＩＳ規格曲線９０下の各波長における強度にＮＶＩＳ規格曲線９０の対応波長強度値を乗じて、それらの積を合計する。積の合計が所定の閾値を超える場合には、スペクトルプロファイルはＮＶＩＳ規格に準拠していない。従ってＮＶＩＳ規格に対応するためには、低ＮＶＩＳ域８５および高ＮＶＩＳ域８６の波長で強度を制限することが重要である。

例えば１つのＮＶＩＳ規格、ＭＩＬ−ＳＴＤ−３００９（旧ＭＩＬ−Ｌ−８５７６２）は、暗視システムと共に用いられる目的の航空機照明およびディスプレイ機器用のインターフェースおよび性能要件を特定する。この点に関してＮＶＩＳ曲線下の全波長にわたる強度積の合計は、ステラジアンメートル^２当たり２．２×１０^−９ワット（Ｗ／ＳＲＭ^２）未満でなければならない。この規格と比較すると、従来の赤色、青色および緑色ＬＥＤを点灯させることにより生成されるスペクトルプロファイル８７は、容認可能な許容範囲を大きく超えている。さらにまたスペクトルプロファイル９１が従来の橙色、青色および緑色ＬＥＤの組み合わせにより生成される場合でも、スペクトルプロファイル９１はＭＩＬ−ＳＴＤ−３００９の指定を超えるため、この規格では暗視を用いる際にアビオニクスデバイスで用いることもできない。

従って従来技術のシステムは、低ＮＶＩＳ域８５および高ＮＶＩＳ域８６内のスペクトルプロファイル８７、９１を減衰するためにフィルタに依存してきた。この点でこのようなフィルタリング装置を利用すると、スペクトルプロファイル８７、９１はそれぞれの強度降下９２、９３により図示されるように、低ＮＶＩＳ域８５および高ＮＶＩＳ域８６内で十分に減衰されて暗視システムと一緒に使用可能になる。

従来技術のシステムで利用されるこれらのフィルタは前述したように暗視基準に従うバックライトをもたらすが、バックライトの全体強度を例えばおよそ１０パーセント低減する。加えて高価なフィルタに依存するこれらの従来技術のシステムは、適当な照明を生じるためにバックライトの電力消費を増加させる。そのためバックライトにより生じる熱は比例して増加する。さらにまたこれらの従来技術のシステムで必要なフィルタは、ホワイトバランスの取れたＲＧＢ出力を提供しつつも、ＬＣＤディスプレイが適正に見える視野角を大幅に低減することが多い。

図５を参照すると本発明においてフィルタが任意に含まれ得るが、暗視規格に対応するためにフィルタは必要ではなくなる。第１の実施形態においてバックライトシステムのスペクトルプロファイルを、例えば昼間視認時に用いるための暗視に望ましい範囲を超える波長強度を含み得る、第１のスペクトルプロファイル９６から移動できる。この点で橙色ＬＥＤ、特に薄膜橙色ＬＥＤに優先して赤色ＬＥＤが停止（または減衰）される場合、第１のスペクトルプロファイル９６に対して移動される、第２のスペクトルプロファイル９８が作成される。ＮＶＩＳ曲線９０下の波長における第２のスペクトルプロファイル９８の強度に、対応するＮＶＩＳ曲線強度を乗じて合計すると、その結果は十分にＭＩＬ−ＳＴＤ−３００９などのＮＶＩＳ規格内に収まる。そのためフィルタを必要とせずＮＶＩＳ規格を満たすＬＥＤバックライトが作製される。具体的には図５の第２のスペクトルプロファイル９６は、ＮＶＩＳタイプ２、クラスＢ規格を満たすとともに、多様な暗視規格を満たすように調整され得る。

この点で適当な薄膜橙色または赤色ＬＥＤおよび薄膜ＧＡＮ緑色または青色ＬＥＤが、独国ミュンヘンのオスラム有限会社（ＯＳＲＡＭ ＬＩＭＩＴＥＤ ＣＯＭＰＡＮＹ（ＭＵＮＩＣＨ，ＧＥＲＭＡＮＹ））から市販されており、これらは図４に図示するとともに非薄膜ＬＥＤに関連する従来技術のスペクトルプロファイルに見られるような、低ＮＶＩＳ域８５または高ＮＶＩＳ域８６内にピークまたは増大のない所望のスペクトル出力を提供する。あるいは標準的橙色ＬＥＤを用い得るとともに、単純なＩＲフィルタ（図２のフィルタ１４／５４として実施される）を橙色ＬＥＤのみ、個々のＬＥＤクラスター（図２）、またはバックライト１６全体（図１および図２）上に配置し得る。スペクトルプロファイル９６、９８は実質的に低ＮＶＩＳ域８５または高ＮＶＩＳ域８６内に大きい強度がないため、シャープなカットオフを有する複雑で高価な干渉フィルタは必要ない。

本明細書で用いられるような橙色ＬＥＤは、実質的におよそ６２０ＮＭの波長付近の大きい周波数強度を有するＬＥＤを指す。およそ５９０ＮＭ〜６５０ＮＭの波長範囲を有する橙色の光は、６５０ＮＭを超える範囲の周波数を有する、より具体的にはおよそ６８０ＮＭの波長付近の大きい周波数強度を有する赤色ＬＥＤにより生成される赤色光とは区別される。

あるいは非薄膜橙色ＬＥＤが選択される場合には、ＩＲフィルタを非薄膜ＬＥＤにより生成される低および高ＮＶＩＳ域５８、８６の目標強度に対して用い得る。この点に関してＩＲフィルタを図２に示すように、バックライト上または橙色ＬＥＤのみの上に位置決めし得る。

そのため橙色、緑色および青色ＬＥＤを用いてバックライトの照明源を形成するＬＣＤディスプレイ用バックライトシステムが作製される。バックライトは赤色ＬＥＤおよび２つの動作モードを切り替えるコントローラも含み得る。第１の動作モードは暗視時にＬＣＤ画面を照明するように設計され得ることにより、橙色、緑色および青色ＬＥＤが点灯される。第２の動作モードは非暗視用に設計され得るとともに赤色ＬＥＤの作動または点灯を含む。赤色ＬＥＤの点灯は橙色ＬＥＤの停止と連動され得るか、または両方が同時に動作し得る。ＬＥＤは薄膜タイプＬＥＤであり得ることが考えられる。従って任意であるがフィルタまたは視認増強装置または視野角増強装置を含み得る。さらにはバックライトシステム内の各ＬＥＤのそれぞれの照明を調整することにより、バックライトに含まれるスペクトル成分を変更し得ることが考えられる。従ってスペクトル成分の比率を変更することにより、ＬＣＤ画面の照明を緊密に制御し得る。上記のシステムおよび方法を飛行機コックピット照明、または暗視とともに一般的に採用される他のシステムで有利に用い得ることが考えられる。

加えてバックライトシステムのほかに、本発明を様々なさらなる照明システムで利用して、暗視システムと共に利用可能な照明システムを作製することができる。例えば図６を参照するとインスツルメントパネル１０２は、本発明によるＬＥＤ照明システム１０６で照明されるように構成された、１つまたは複数の反射指示器１０４を含む。上述した背面照明システムと同様にして、ＬＥＤ照明システム１０６を少なくとも２つの動作モードにより動作させることが可能であることが考えられる。例えば第１の動作モードではＬＥＤ照明システム１０６は、赤色、緑色および青色ＬＥＤを用いてインスツルメントパネル１０２および／または指示器１０４を反射照明する。この点に関してＬＥＤ照明システム１０６を暗視に適した第２のモードに切り替え可能であり、それによりＬＥＤ照明システム１０６は橙色、緑色および青色ＬＥＤを用いてインスツルメントパネル１０２および／または指示器１０４を照明する。従って上述したように薄膜ＬＥＤ、フィルタ、またはそれらの組み合わせを利用して、ＬＥＤ照明システム１０６ならびにインスツルメントパネル１０２および／または指示器１０４の反射照明を、ＮＶＩＳ規格に適合させ得る。さらにまたＬＥＤ照明システム１０６の動作モードを上記のＬＣＤバックライトと連動させ得ることが考えられる。例えばＬＥＤ照明システム１０６の動作モードを、上記のＬＣＤバックライトおよびＬＥＤ照明システム１０６の動作モードが同時に切り替えられるように、一般的なユーザ入力を用いて制御し得る。

ここで図７を参照すると、ＬＣＤ背面照明システムの代替実施形態はエッジ照明バックライトシステム２００を含む。エッジ照明バックライトシステム２００は、互いに対向配置されるとともに透明導光板２０６により離間された第１および第２のＬＥＤアセンブリ２０２、２０４を含む。あるいはＬＥＤアセンブリ２０２、２０４は、エッジ照明バックライトシステム２００の隣接辺上に配置され得る。さらにまたエッジ照明バックライトシステム２００は１つのＬＥＤアセンブリのみを含み得るか、またはエッジ照明バックライトシステム２００の４辺すべてに配置されたＬＥＤアセンブリをも含み得る。いずれの場合も導光板２０６の背面２０８と係合しているのは、ＬＥＤアセンブリ２０２、２０４により注入された光を、導光板２０６の前面２１２に向かって導光板２０６内に反射するように構成された反射フィルムバッキング２１０である。

この装置は図８にさらに図示されており、反射フィルム２１０が導光板２０６の背面２０８に配置されている。また導光板２０６の背面２０８に配置されているのは、反射フィルム２１０と導光板２０６との間に配置されて、導光板２０６から向けられた光を反射フィルム２１０に向けて拡散するとともに、反射フィルム２１０から戻るように向けられた光を導光板２０６の前面２１２に向けて拡散する拡散層２１４であり得る。さらに１つまたは複数の輝度増強および／または光指向フィルム２１６を、導光板２０６の前に配置し得ることが考えられる。最後にＬＣＤパネル２１８がエッジ照明バックライトシステム２００の前方に配置されて、ＬＥＤアセンブリ２０２、２０４により生成された光を受光する。

図１を参照して前述したように、多ＬＥＤ集合は赤色、青色、緑色および橙色ＬＥＤを含み得るか、または橙色ＬＥＤが赤色、青色および緑色ＬＥＤの各集合に近接して位置決めされた状態で赤色、青色および緑色ＬＥＤを有する群を含み得ることが考えられる。後者の構成の場合、図９を参照するとＬＥＤアセンブリ２０２、２０４は、赤色、青色および緑色ＬＥＤの集合で形成された第１のＬＥＤアレイ２２０と、橙色ＬＥＤで形成された第２のＬＥＤアレイ２２２とで形成され得る。

そのためフィルタを必要とすることなくＮＶＩＳ規格を満たす、ＬＥＤを用いた背面照明システムおよび方法が作成される。具体的にはＬＥＤアレイと、アレイ内のＬＥＤを選択的に点灯するように構成されたコントローラとを含むバックライトが作製される。ＬＥＤのアレイは、暗視モード時に点灯される橙色ＬＥＤを含むとともに、非暗視モードで点灯される赤色ＬＥＤを含み得る。

本発明を好適な実施形態の観点で説明したが、明示したものに加えて多数の同等物、代替例、変形例および変更例が可能であるとともに本発明の範囲にあることは理解できよう。そのため本発明は特定の説明した実施形態に限定されるものではない。

本発明によるバックライトシステムを組み込んだディスプレイシステムの斜視分解図である。 図１のディスプレイおよびバックライトシステムの平面／概略図である。 図１および図２のバックライトシステムを動作させるプロセスのステップを示すフローチャートである。 従来技術のバックライトシステムを採用するディスプレイシステムにより生成されるスペクトル分布を図示するグラフである。 図１および図２のバックライトシステムを採用するディスプレイシステムにより生成されるスペクトル分布を図示するグラフである。 本発明の照明システムで照明されるように構成された反射指示器システムの斜視図である。 本発明と共に用いるエッジ照明ＬＥＤバックライトを有するディスプレイシステムの斜視分解図である。 図７のディスプレイシステムの平面組立図である。 本発明と共に用いる二層エッジ照明ＬＥＤバックライトの平面組立図である。

Claims (17)

1. ディスプレイを背面照明するように単一の面に形成された異なる色の発光ダイオード（ＬＥＤ）のアレイ（２４）と、
   前記ＬＥＤのアレイ内に、橙色ＬＥＤ（４０）と、緑色ＬＥＤ（３８）と、青色ＬＥＤ（３６）と、赤色ＬＥＤ（３４）と、を含む多色ＬＥＤを点灯するように構成されたコントローラ（５８）と、を備え、
   前記コントローラが、ＮＶＩＳ規格に適合する照明を生成する第１の動作モードで動作し、前記橙色ＬＥＤと前記緑色ＬＥＤと前記青色ＬＥＤとを点灯するとともに前記赤色ＬＥＤを点灯しないように構成され、さらに、非ＮＶＳ視に望ましい照明を生成する第２の動作モードで動作し、前記緑色ＬＥＤと前記青色ＬＥＤと前記赤色ＬＥＤとを点灯するように構成され、そして、
   前記第１の動作モードで前記コントローラにより動作された時のバックライトの照明強度および波長が、（ＮＶＩＳ）規格準拠システム用の最大レベルを超えない、暗視撮像システム（ＮＶＩＳ）適合ディスプレイ（１２）用背面照明システム（１６）。
2. 前記第１の動作モードと前記第２の動作モードとを切り替えるように構成されたユーザコントロール（５６）をさらに備える請求項１に記載の背面照明システム。
3. 前記コントローラがバックライト照明の実質的に連続制御を提供するとともに、前記コントローラがさらに、前記ＬＥＤの強度が前記ユーザコントロールを用いて連続的に変更されると、所与の強度において前記第２の動作モードから前記第１の動作モードに自動的に切り替わるように構成された請求項２に記載の背面照明システム。
4. 前記第２の動作モードが、暗視撮像システム（ＮＶＩＳ）規格準拠システム用の最大レベルを超える照明強度および波長を含まない請求項２に記載の背面照明システム。
5. 前記ＬＥＤアレイ内の少なくとも１色のＬＥＤ上に配置された遠赤外線フィルタ（５２、５４）をさらに備える請求項１に記載の背面照明システム。
6. 前記ＬＥＤのアレイ内の少なくとも１色のＬＥＤに配置された少なくとも１つのフィルタ（５２、５４）をさらに備え、低ＮＶＩＳ域および高ＮＶＩＳ域のうちの少なくとも一方内の放射線を低減する請求項１に記載の背面照明システム。
7. 前記ディスプレイが液晶ディスプレイである請求項１に記載の背面照明システム。
8. 前記ＬＥＤアレイと前記ディスプレイとの間に配置された拡散層（１８）および混合層（２０）のうちの少なくとも一方をさらに備え、前記拡散層が、前記ＬＥＤアレイにより生成された光を拡散するように構成されるとともに、前記混合層が、前記ＬＥＤアレイにより生成された光をほぼ均等に分散するように構成された請求項１に記載の背面照明システム。
9. 前記第２の動作モードで生成される照明が、昼光で前記ディスプレイを視認するために設計されるとともに、前記第１の動作モードで生成される照明が、非昼光で前記ディスプレイを視認するために設計される請求項１に記載の背面照明システム。
10. 前記第１の動作モードで生成される照明が、ＭＩＬ−ＳＴＤ−３００９に準拠している請求項１に記載の背面照明システム。
11. 低ＮＶＩＳ域および高ＮＶＩＳ域のうちの少なくとも一方で生成された光の強度を低減するように構成された、ＬＥＤの各集合内の複数のＬＥＤのうちの少なくとも１つ上に位置決めされたフィルタ（５２、５４）をさらに備える請求項１に記載の背面照明システム。
12. 前記ＬＥＤの各々が薄膜ＬＥＤである請求項１に記載の背面照明システム。
13. 前記複数のＬＥＤがコックピットディスプレイ用のコックピット照明システムを形成する請求項１に記載の背面照明システム。
14. 同一面に形成された橙色ＬＥＤ（４０）と緑色ＬＥＤ（３８）と青色ＬＥＤ（３６）と赤色ＬＥＤ（３４）とを作動することによりＬＣＤディスプレイを背面照明する背面照明方法であって、
    ＮＶＩＳに準拠しない第１の動作状態（７０）時に、前記赤色ＬＥＤと前記青色ＬＥＤと前記緑色ＬＥＤとを含む異なる色の複数のＬＥＤ（２６）を作動するステップと、
    第２の動作状態（７２）時に、前記橙色ＬＥＤと前記青色ＬＥＤと前記緑色ＬＥＤとを含む異なる色の複数のＬＥＤを作動する一方で前記赤色ＬＥＤを停止するとともに、前記ＬＣＤディスプレイを暗視機器で視認するステップとを含み、
    前記第２の動作状態時に放出される光の強度が、前記ＬＣＤディスプレイを暗視撮像システム（ＮＶＩＳ）で視認するための暗視規格に準拠する、ＮＶＩＳシステムと共に用いるＬＣＤディスプレイ（１２）の背面照明方法。
15. 前記暗視規格がＮＶＩＳ、タイプクラスＢ規格を含む請求項１４に記載の方法。
16. 前記第１の動作状態が前記ディスプレイの非暗視であるとともに、前記第２の動作状態が前記ディスプレイの暗視である請求項１４に記載の方法。
17. 前記複数のＬＥＤ内の少なくとも第１の有色ＬＥＤの強度を調整して、所望の比率による前記複数のＬＥＤのスペクトル成分を提供するステップをさらに含む請求項１４に記載の方法。

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