TW574563B - Liquid crystal display backlight utilizing side emitting fiber optics - Google Patents

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Description

574563 0) 玖、發明說明 (發明說明應敘明：發明所屬之技術領域、先前技術、内容、實施方式及圖式簡單說明） 相關的申請 本申請案主張美國臨時申請案序號60/3 2 8,764的權益 ’該臨時申請案於2 0 0 1年1 0月1 2曰提出申請，其在此以引 述的方式併入本文參考。 技術領域 本發明係關於夜視鏡（NVG)相容的發光技術，而且特別 關於以背部照亮一液晶顯示器（LCD)的一裝置。 軍事戰場上顯示資訊時，必須減弱波長大約63 0 nm(毫 微米）至9 3 0 nm之間的深紅光與紅外光發射，以避免與夜 視鏡的干擾。當液晶顯示器（LCD)用來當做顯示裝置時， 該LCD後面的照明源傳統上是一個或多個螢光燈，然而這 些燈確實發射出會與該目鏡干擾的能量，以致於必須在該 背面發光器與LCD之間放置一昂貴的玻璃濾光元件。 先前技術 先前技藝中，將敘述數個組合式日光下可閱讀與夜視 鏡（NVG)相容之照明的解決方法，例如：Fanrell(美國專 利5, 1 43,433於1 992年9月1日）指出使用位於首要光源後 面的複數個第二已過濾光源，可穿過該背面照明器腔内的 洞。
Kalmanash(美國專利5,211，463於1993年5月18日）揭示 一波導可以放置在一首要光源的前面，而且包括一個或多 個濾光燈的第二光源，能夠照射一輸入光到達該波導。 該K a 1 a m a n a s h波導是透明的，使得該首要的照明可以
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在曰間模式之下通過該波導。該波導具有一個或多個選萃 的特性，其導引來自該波導的光線朝向一液晶顯示器 (LCD)輸入。這些選萃特性的架構，在日間模式下有最】 的效率衰退。
Abileah I(美國專利 5,262,880 於 1993 年 11 月 日 一大面積的夜視鏡（NVG)濾光片於一單一的燈上。
Habing等人（美國專利5,661，578於1997年8月2〇日）提出 一個或多個第二過濾的平行光源，位於一背面照明器腔之 側面牆的底部。然後該平行光散射穿過該腔以提供_夜間 模式的均勻照明，該第二光源之架構是因實際情形而儘量 小以避免對日間照明模式造成負面的影響。
Abileah II(美國專利6,111，622於2000年8月29曰）指出 一種具有一雙重背面照明器的一液晶顯示器，就是一大面 積的電子冷光（EL)燈於一螢光燈泡後面。 一典型的先前技藝背面照明器，如圖1繪示的一液晶顯 示器（LCD)但並不相容於夜視鏡（NVG)。注意這些附屬的 光學膜層以及側面牆並沒有顯示於圖丨。此典型的陣列式 背面照明器組合1 0，是由固定在一反射性固定板3 0上之一 陣列的螢光"附著燈” 2 0 A…2 0N組成。 因此本技藝中，長久以來需要一種用於日光可閱讀與 NVG相容之廉價的液晶顯示器背面照明器。 發明内容 本發明包含用於一液晶顯示器（LCD)的一雙重背面照
0：\81\8 \ 247-920926. DOC6VLAN 574563 (3) 首開 的分 D之 L D 該 L 見 見 看 看 以 以 可可 下下 境G) 環 V ,N 光丨 日鏡 接視 直夜 在在 許許 容容 括及 包以 其’ ， 線 器 光 明要 提 所 件 元 纖 光 射 發 面 側 以 是 線 光二 第 該 〇 明 線發 光本 二據 第根 的 燈；側 光輻個 螢式一 著方每 附的到 的燈接 線著連 光附 要於 首 似 該相 供以 提件 於元 4纖 , 射 供發 面 方 1 的 明 由 經 源 光 之：面 光 射 面發件 側本元 些據纖 這根光 , 。 射 1 ; 能當 的於 件在 元點 纖優 光M 射燈 發光 面營 側該 該到 供接 提連 , 力 片 電 光是 濾源 一 電 的的 量 該 當光 適射 一 發 而面 , 側 候 量 時光 的 的 亮來 照燈 被光 有榮 沒從 件收 元吸 纖地 因 而 量換 小變 極， 僅源 也 ^ 質 一 材單 的一 成用 組使 其以 為可 地提供該光纖光源以及該螢光燈電源的能量。 眾所周知，紅光到紅外光譜的光輻射會干擾夜視鏡的 正常操作。尤其是使用一大面積的紅外線濾光片來覆蓋整 個顯示面，或以一液晶顯示器的背面照明器使其顯示是 NVG相容，然而由於其大面積，這些濾光片非常昂貴。根 據本發明之一方面，只有一非常小面積的遽光片，是連接 在從該提供能量之光源至位於該附著螢光燈之間該光纖 元件的光學路徑内，而該單一的小型濾光片則確定從該側 面發射光纖元件離開的光線是NVG相容的。 根據本發明之一具體實施例，該光纖元件包括個別的 側面發射光纖，其位於相鄰的螢光燈之間。或者根據本發 明之另一具體實施例，該光纖是以一單一光纖迂迴地纏繞 在該螢光燈之間。
0:\81 \81247-920926. DO〇6\LAN 574563 (4) 圖式簡單說明 圖式之數個觀點的簡述 圖1顯示適用於一主動式矩陣液晶顯示器之一 藝的背面照明器。 圖2顯示適用於一主動式矩陣液晶顯示器之一 背面照明器，並包括根據本發明之一呈現性具體實 多重側面發射光纖。 圖3顯示適用於一主動式矩陣液晶顯示器之一 背面照明器，並包括根據本發明之一第二呈現性具 例的一單一連續性側面發射光纖。 圖4繪示適用於圖3中本發明之具體實施例的一 其包括一遽光片以及一單一連續的側面發射光纖 實施方式 執行本發明之模式 參考圖2，本發明之一第一具體實施例中，一雙 照明器組合1 1包括首要光源與第二光源兩者，其中 光源包含複數個未經過濾的螢光燈20A...20N，而 二光源包含複數個側面發射光纖纜線40 A... 4 ON， Poly-Optical Products Inc.公司取得。這些側面發 纜線40A...40N是以一變換的光源驅動，並在其進 個纜線之前已經濾光過。對於一 π日間”操作模式， 未經過濾的”附著式”螢光燈之陣列20 A ...20Ν，是 供照明。典型地這些燈的直徑是數個毫米，並且間 以達到想要的照明光亮功效以及光亮均勻性。例士 吋乘8吋（150毫米乘200毫米）的顯示器，可使用八 先前技 創新的 施例的 創新的 體實施 光源， 重背面 該首要 且該第 其可從 射光纖 入每一 小直徑 用來提 隔分開 3 : — 6 個附著 0：\81 \81247-920926. DOC\6VLAN -9- 574563 (5) 螢光燈，其中每一個附著的營光燈直徑約3毫米，並且該 附著燈是等距分隔開的。例如：適合的附著螢光燈可從 Harison Toshiba Lighting Corporation# 。 一燈驅動器2 2是以導線2 3電力連接至該螢光附著燈2 0 ，例如··可以從Endicott Research Group，Inc·購買適合的 燈驅動器。該燈可從該燈驅動器2 2以並聯方式驅動，也可 將所有串聯於該燈驅動器2 2或是配對，使得一些是串聯、 而一些是並聯。該個別的側面發射光纖纜線4 0是以來自一 光源42的光線所驅動，其經由一濾光片41如從Wamco Inc. 公司得到，以及一光纜線43。例如：該光源42可以是一白 熱燈，或一個或一個以上的發光二極體（LED)。該光纟覽線 43是連接至每一個側面發射光纖纜線40的一側，而該側面 發射光纖纜線4 0的另一端可以用來吸收傳送來的光，其具 有一反射性鍍膜以折返通過該光纜線的光，或有另一外部 光纜線連接至此以折返光線到該光源42。 某些具體實施例中，預備的光管線，如那些來自Bivar I n c.公司的，可用來將該光源4 2中來自個別發光二極體 (LED)的光，耦合至該側面發射光纖纜線40内一個或多個 光纖^或者一光學morphing元件60，如圖4所示，可將該 光源42耦合至側面發射光纖纜線40。 此外，用於該螢光燈20的燈驅動器22與用於該光纖纜 線4 0的光源4 2兩者，可有利地以一普通電源3 5驅動，其内 部具有電開關3 6以提供變換的功率給該螢光附著燈2 〇或 疋遠光源4 2 ’接著以光學式驅動該光纖纟覽線4 〇。或者電源 0:\81\81247-920926. DO〇6\LAN -10 - 574563
(6) 可同時施加在兩個光源上，即該燈驅動器2 2與該光源4 2 。一較佳具體實施例中，電源是同時施加在兩個光源上， 並有一^易開/易關的功能整合’以提供日間與夜間操作模 式之間的順利轉換。 一 ”夜間”操作模式的照明是從側面發射光纖、纔線 40 A ..jON所提供，其中每一個光纖纜線是位於相鄰的螢 光附著燈之間。本發明之此一具體實施例中，該側面發射 光纖纜線40Α···40Ν都以路線安置至一單一的燈或光源42 ，並有一適合的Ν V G相容遽光片4 1 ’位於該燈與該側面發 射光纖纜線40Α···40Ν之間。夜間操作模式時，該螢光附 著燈20 A··. 2 ON即熄滅，而由該側面發射光纖40 A··· 4 ON提 供該L C D的照明，藉助該電源3 5内電開關3 6的運作。本發 明之另一具體實施例中，該側面發射光纖纜線40 A ...40N ，基本上具有與該螢光附著燈20A...20N相同大小的直徑。 參考圖3，本發明之一第二具體實施例中，該雙重背面 照明器組合1 2包括首要光源與第二光源兩者，該首要光源 含有複數個未經過濾的螢光燈20 Α ·,·2 0N，而該第二光源 含有一單一連續的側面發射光纖50。此單一連續的側面發 射光纖5 0，是在兩端以變換的光源4 2驅動’其中該變換的 光源在入口處經由過濾而進入該光纖規線的每一端。如先 前敘述，於一”曰間”操作模式，附著螢光燈2 0 A…2 0N的 陣列是用來提供照明，而一 ’’夜間”操作模式下，該單一連 續的側面發射光纖5 0則用來提供照明。或者如圖4所示， 只有該單一連續的側面發射光纖5 0之一端可以連接至該 Ο： \81 \81247-920926. DO〇6\LAN -11 - 574563 ⑺ 光源4 2，而另一端5 1具有一反射性鍍膜，將光線穿過該光 纖5 0折返。 有利地，因為該光源42的出口口徑6 1有一相當小的表 面積，離開該光源的光線可利用一濾光片4 1有效地過濾， 如有一小表面積之一夜視鏡相容的濾光片。該小面積的濾 光片41比用來覆蓋整個顯示表面之一大面積濾光片，如六 (6)吋乘八（8)吋顯著地便宜許多。 變化的具體實施例 變化的具體實施例可以更改，而沒有偏離本發明的精 神或範圍。例如：一組三個側面發射光纖纜線，其每一個 提供一首要的色光，如紅、綠、或藍，可以用來取代如前 所述的白光側面發射光纖纜線。此外，該濾光片4 1也能夠 提供一彩色的對應功能，以致使用者在日間與夜間兩種模 式可以看到想 要的色彩度。 <圖式代表符號說明> 元件編號 中文 10 陣列型背面照明器組合 11,12 雙重背面照明器組合 20(Α.·.Ν) 螢光燈 22 燈驅動器 23 導線 30 反射性固定板 35 普通電源 36 電開關 0:\81\81247-920926. D0O6\LAN -12- 574563
⑻ 40(Α.·.Ν) 側面發射光纖纜線 4 1 濾光片 4 2 光源 4 3 光纜線 44 50 單一連續的側面發射光纖 5 1 單一連續的側面發射光纖之另一 端 60 光學morphin元件 6 1 出 口口徑
0:\81 \81247-920926. DOC\6\LAN -13-

Claims (1)

  1. 574563
    拾、申請專利範圍 1. 一種液晶顯示器背面照明器，包括 反射性平板； 複數個螢光燈，位於接近該反射平板處； 複數個側面發射光纖元件，位於接近該反射平板處 並與每一個該等螢光燈相鄰； 一光源，用於提供該等側面發射光纖元件的能量； 以及 一濾光片，位於該光源與該等側面發射光纖元件之 間，並且於其間形成光通路的一部分。 2. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示器背面照明器，其中 該等螢光燈是並聯且接近該固定板的螢光附著燈，以 及該等側面發射光纖元件是位於相鄰且成對的該等長 條形螢光燈之間。 3. 如申請專利範圍第2項之液晶顯示器背面照明器，其中 該側面發射光纖元件包括複數個分別的光纖纜線，而 每一個都接收離開該濾光片的光線。 4. 如申請專利範圍第2項之液晶顯示器背面照明器，其中 該等侧面發射光纖元件包括一單一光纖，是圍繞地插 入該相鄰且成對的該等螢光附著燈之間，而該光纖接 收離開該濾光片的光線。 5. 如申請專利範圍第4項之液晶顯示器背面照明器，該濾 光片是一夜視相容的濾光片。 0:\81 \81247-920926. DO〇T\LAN 574563
    6. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示器背面照明器，進一 步包括： 開關裝置，以變換地提供能量於日間操作的該螢光 燈，及夜間操作的該等側面發射光纖元件。 7. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示器背面照明器，其中 該螢光附著燈與該等側面發射光纖元件具有實質相同 的直徑。 8. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示器背面照明器，進一 步包括： 一電源，至少能夠在日間操作模式轉換到夜間操作 模式的期間，可同時激勵該等螢光附著燈與該光源兩 者0 0:\81 \81247-920926. DOC\7\LAN
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