TW580549B - Illumination system and display device - Google Patents

Description

A7 五 B7 、發明説明（1 本發明有關-種用一…… 但用％…、明顯不叙置之照明系統，盆包含 -光發射板及用於將光耗合至光發射板中之_光源： 源、包括一低壓力汞蒸氣放電燈。 人 本發明亦有關-種包含該照明系統之顯示裝置。 已經大體熟悉此等照明系統且亦稱為邊緣光系統，其主 要適用作為譬如電視接收器及監視器等（影像）顯示裝置之背 光。此等照明系統可特別適合作為在（可攜式）電腦或^ ，話中使料諸如液晶顯示裝置（亦稱為LCD板）等非發射性 頭不器之背光。 該等顯示裝置一般包含—基材，此基材設有各由至少一 個電極所控制之-規則圖案的圖像元素（像素）。為了在（影 像)顯示裝置的一(顯示)螢幕的一相關區域中複製一影像或 -資料圖形性（datagrapine)顯示，顯示裝置採用—控制電路 。- LCD裝置中，纟自背光的光線係由一開關或一調變器 予以凋變，亚採用多種不同的液晶效應。&外顯示器可 能仰賴電泳或機電效應。 首段所提及的照明系t中，使用_管狀低壓力汞蒸氣放 ^燈（譬如一或多個冷陰極螢光_CFL)MW光源，操作 吩光源所發射的光線係耦合至作為光學波導的光發射板 中此光學波辱一般形成譬如由一種合成樹脂或玻璃製成 之奴薄的平板，光線係在（全）内反射效應下傳送通過光學 波導。 首段所描述類型之一照明系統係揭露於Ep 749 550號中， 此文件描述一種設有一低壓力汞蒸氣放電燈之平坦光源藉 4- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) A7 B7

580549 五、發明説明 以照明- LCD裝置，此LCD裝置包含一具有一光發射窗的 光發射板，此發射板設有一光輸入邊緣表面以將光線耦合 至光發射板中，且照明系統包含一光混合室，此光混合室 的縱方向係與該光輸入邊緣表面呈平行狀並且設有一低壓 力汞蒸氣放電燈，該光混合室與光輸入邊緣表面相聯結。 已知的照明系統之一項缺點係為光源具有一固定的電磁 頻譜。 本發明之一目的係為完全或部份地排除該項缺點。 根據本發明可達成此目的，其中光源進一步包含複數個 光發射二極體以選擇性設定從光源發射的光之色溫。 根據本發明的照明系統中利用具有比低壓力汞蒸氣放電 燈更高或更低的一光發射波長之一或多個光發射二極體 (LED) ’可藉以调整攸光源所發射的光之色溫。照明系統中 從光源所發射的光之色點係受到LED在開與關之間切換或 調節LED相對於低壓力汞蒸氣放電燈之強度所影響，藉此 可以在操作中調整從照明系統所發射的光之電磁頻譜。結 果’可調整由顯示裝置顯示之一影像的色點，而不調整顯 示裝置的像素之傳輸因數（transmission factor)。易t之，_ 由照明系統而非由顯示裝置來控制顯示裝置所顯示之一景5 像的色點變化。藉由適當地切斷位於總成中之顯示裝置與 照明系統的功能’主要可獲得顯示裝置所顯示影像的對比 增加。由於實質係由照明系統來控制顯示裝置所顯示之影 像的色點’可以最佳化方式使用顯示裝置的像素之傳輸因 數來顯示高對比的影像。以一或多個低壓力汞蒸氣放電燈 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)八4胡7格(210 X 297公釐) " -— 裝 訂

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且合併使用LED將產生動態照明的可能性。 照明系統的一項實施例之特徵為：光發射二極體係包含 可遙擇性增加光源所發射光線的色溫之光發射波長。 在已知的照明系統中作為光源之一低壓力汞蒸氣放電燈 一般係具有約6500 K的固定色溫。藉由對於照明系統的光 源添加LED將能夠調整照明系統所發射的光線之電磁頻譜 ’可利用此方式來增加入射在顯示裝置上的光線之色溫。 較佳，除了低壓力汞蒸氣放電燈之外，使用L£D作為光源 藉以譬如能夠在諸如6,〇〇〇至11，〇〇〇 κ範圍中調整照明系統 所發射的光線之色溫。 由於低壓力汞蒸氣放電燈的色溫係位於此（一般約6500 K) 範圍中’故照明系統所發射光線的色溫具有6,〇〇〇 K的下限 。由於顯示裝置中的色彩過濾片時常具有一種色溫降低效應 而導致照明系統及顯示裝置之組合的色溫譬如降低至9 5 〇〇 K，故照明系統所發射光線的色溫具有丨ιοοο κ的下限。 為了將照明系統所發射光線之色溫從譬如65 00 κ (低壓力 汞蒸氣放電燈的色溫）增加至譬如9300 K，相對於6500 K的 頻譜光分佈，紅對於光譜的貢獻必須減少至0.90，同時藍 對於光譜的貢獻必須增加至1.3 8，這些數字係基於綠的貢 獻保持不變之假設。然而，若相對於6500 K的頻譜光分佈 而言，綠及紅對於光譜的貢獻均保持不變且僅有藍的貢獻 增力α至1.5 1，可達成一種所謂相關聯的色溫（correlated color temperature)。相關聯的色點具有以下座標：χ = 0 286且 y二0.292，其接近於黑體執跡上的9300 Κ點（亦即X二0.285且 -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

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580549 A7 _ B7 月説明 7 4~)~ — — y二0.294)。對於頻譜光分佈增添5 1%的藍將可導致大於6%的 額外耀度，但若改用紅的貢獻則將導致增加約2%的耀度。 照明系統所發射光線之色溫較佳係增加，其中光發射二 極體主要包含一藍光發射波長。 藉由改變光發射二極體的發光通量來設定led發射的光量 ，一般以極具能量效率的方式發生此種發光通量的調節， 譬如’ L E D可熄滅而不會感覺到光輸出損失。較佳，可回^ 應於顯示裝置所顯示之一影像的照明程度來改變低壓力汞 蒸氣放電燈及光發射二極體所發射的光線之強度。較佳由 照明系統來決定顯示裝置所顯示的一影像之色點，顯示裝 置所顯示的影像可藉此達成最佳化的對比。 各個光發射二極體較佳係具有至少5流明的發光通量，具 有此南輸出的LED亦稱為LED強力包裝（LED power package) ，使用這些高效率高輸出的led將具有以下特定優點：對 於一理想的較高發光輸出可需要較少的LED數。這將有利 於所製造的照明系統之體積節省及效率。 此照明系統的一項實施例之特徵為：照明系統係包含用 於改變光發射二極體的發光通量之控制電子裝置。適當的 控制電子裝置能夠達成所需要的色溫效應。一項特別適合 的實施例中，可由總成的使用者、由量測環境光線色溫的 感測為、由譬如（個人）電腦視訊卡及/或由電腦程式的控制 軟體來控制電子裝置。 麥照下述實施例可瞭解本發明之上述及其他態樣。 圖中： 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) A7 B7 五、發明説明（5 圖1為根據本發明之一顯示裝置的一範例的剖視圖； 圖2A為根據本發明之一照明系統的一範例之剖視圖； 圖2B為圖2 A所示之照明系統的細節之侧視圖； 圖3 A為根據本發明之一照明系統的一替代性範例之剖視 圖； 圖3B為圖3A所示之照明系統的細節之側視圖；及 圖3 C為圖3 A所示的進一步細節之剖視圖。 圖式純粹’為示範且未依實際比例繪製，特定言之，為了 /月疋起見，大幅放大某些尺寸’若環境允許，則類似編號 代表圖中類似的元件。 圖1為根據本發明之一顯示裝置的一範例之示意剖視圖， 照明系統1包含一光發射板丨丨，譬如由一合成樹脂、丙烯、 水石厌酸酯、PMMA(諸如珀斯佩有機玻璃）或玻璃所製成之一 種光傳輸材料。在全内反射的影響下，操作時，光線係傳 送通過板1 1。該板11具有一前壁1 2以及一相對的後壁1 3。 在前壁12與後壁13之間，用於將光耦合至光發射板n内之 光傳輸邊緣表面14、15係位於光發射板的任一侧上。圖i的 範例中’照明系統設有具備一光源之兩個光混合室4、5。 一項替代性實施例中，一光傳輸邊緣表面僅位於光發射板 的一側上’且照明系統僅包含一個光混合室。 根據本發明，光源包含一低壓力汞蒸氣放電燈6、7(譬如 一冷陰極螢光燈（CCFL))，且其併用複數個光發射二極體 (LED)8，8’，... ； 9，9’，...。所使用的 LED8，8’，... ； 9，9，，…較佳 為各有至少5流明發光通量之LED ’具有此高輸出的LED另 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 580549 A7 ______B7 五、發明説明（6 ) 稱為LED強力包裝（LED power package)，強力[ED的範例為 巴拉卡達（Barracuda)型LED(魯彌勒茲（Lumiieds))，藍led 中母L E D的發光通量為5流明。一替代性實施例中，使用 "普羅米休斯（Prometheus)’’型（魯彌勒茲（Lumileds))強力led ’藍LED中每個LED的發光通量為8流明。 較佳，LED安裝在一（金屬核心）印刷電路板上，若強力 LED設置於此（金屬核心）印刷電路板，可利用經過 PCB的熱傳導輕易地消散LED所產生的熱量。一項亦相關的 照明系統之實施例中，（金屬核心）印刷電路板經由一熱傳導 性連接部與顯示裝置的殼體相接觸。 操作時，來自光源的光線係入射在光傳輸邊緣表面14 ; 15上並分散於板11中。根據全内反射的原理，除非光線嬖 如藉由已提供的一變形而耦合於板丨丨外，否則光線持續在 板11中前後移行。 用於將光線耦合於光發射板丨丨外之輸出構件（圖丨未顯示） 較佳係設置於光發射板u之後壁13的一表面上，以這些輸 出構件作為一次級光源。此外，一特定的光學系統可與此 次級光源相聯結，此光學系統譬如設置於前壁丨2(圖1未顯 不）上，譬如可能利用光學系統產生一寬廣的光束。 輸出構件由變形（的圖案）所組成並譬如包含螢幕印刷點、 楔部及/或脊部，譬如藉由蝕刻、刻寫或喷砂方式將輸出構 件設置於板11的後壁13中。一項替代性實施例中，變形係 設置於板11的前壁12中，藉由反射、散射及/或折射在顯示 裝置的方向中將光線耦合於照明系統外。 冬 張尺度適财@ @家標$NS) A4規格------- 580549 A7 _____ _B7 _ 五、發明説明（7 ) 圖1選擇性顯示一（偏光）擴散器1 8及一反射器或反射性擴 散為19 ’藉以引發來自光發射板丨丨之光線的進一步混合。 圖1亦以圖解方式顯示包含一液晶顯示（LCD)裝置24之一 LCD顯示裝置的一範例。 一個光傳輸邊緣表面14、15較佳設有一感測器（圖1未顯 不）以量測操作時由光源所發射光線的光學性質，將發光通 虿適當地轉接通過光源（較佳為LED8，8，，....），藉以將此感 測器辆合至控制電子裝置（圖1未顯示）。藉由該感測器及控 制電子裝置，可形成一回饋機構以影響耦合於板丨丨外之光 線的性質與數量。 特別利用包含光發射板丨丨、設有低壓力汞蒸氣放電燈6、 7與LED8，8’，·.. ； 9，9’，…的光混合室4、5之照明系統；以及 包含一殼體中（圖1未顯示）的LCD板24之顯示裝置之總成來 择員示（視)影像或資料圖形性資訊。 來自LED的光線可以不同方式添加至來自低壓力汞蒸氣放 電燈之光線，圖2及3顯示兩項範例。 圖2 A為一照明系統的一項範例之圖解剖視圖，其包含設 有兩個光混合室104、105之一光發射板m，光混合室ι〇4 、105各具有一低壓力汞蒸氣放電燈1〇6、1〇7及複數個 LED108，108’，.·. ； 1〇9，109·，...，該等 LED 係在外部接觸到光 混合室104、105，如圖2β的照明系統的側視圖所圖解顯示 ’圖2Α中利用箭頭以圖解方式顯示LEE) 1〇8，1〇8，，... ； 109, 109\...所發射光線之方向。 圖3 A為一照明系統之一項替代性範例的圖解剖視圖，其 包含一光發射板2 1 1，此範例_光發射板2 11設有一個光混 -10- 本紙張尺度適财S ® ?料(CNS) Α4«^(21〇Χ297公爱) " -

Claims (1)

1. 580549 • A8 B8 C8 ______ D8_ __ 六、申請專利範圍 — ^ 1. 一種用於照明一顯示裝置之照明系統，包含一光發射板 (1)以及用於將光線耦合至該光發射板（丨）中之一光源，該 光源包括一低壓力汞蒸氣放電燈（6、7)，其特徵為該光 源進一步包含用於選擇性設定該光源所發射光線的色溫 之複數個光發射二極體（8, 8，，... ； 9, 9，，...）。 2. 如申請專利範圍第1項之照明系統，其中該等光發射二極 體（8，8’，...； 9，9’，...）係包含用於選擇性增加該光源所發-射光線的色溫之一光發射波長。 3 .如申請專利範圍第2項之照明系統，其中該光源所發射光 線的色溫係可設定在6,〇〇〇 K至11，000 K的範圍中。 4. 如申請專利範圍第1項之照明系統，其中該等光發射二極 體（8, 8’，·.. ； 9, 9，，...）主要包含一藍光發射波長。 5. 如申請專利範圍第1或2項之照明系統，其中各個該等光 發射二極體（8，8’，... ； 9，9，，...）包含至少5流明之一發光通 量。 6. 如申請專利範圍第1或2項之照明系統，其中該照明系統 係包含用於改變該等光發射二極體（8，8'，... ； 9, 9'，..·）的 發光通量之控制電子裝置。 7. —種顯示裝置，包含根據申請專利範圍第1或2項之照明 系統。 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)