用于阳光下可视显示器的被动式及混合式日光耦合背光源的制作方法

专利名称：用于阳光下可视显示器的被动式及混合式日光耦合背光源的制作方法
用于阳光下可视显示器的被动式及混合式日光耦合背光源
背景技术：
随着数字显示器，如液晶显示器(IXD)的日益普及，此类显示器的阳光下可视性在商业上的重要性也在逐渐增加。广告商期望能在室外环境使用数字媒体，而消费者希望他们的电子产品随处可用。由于亮度不足或能耗过高及相应产生的热负荷，当前针对室外阳光下可视性问题的解决方案未达到预期结果。例如，一个解决方案通过在40英寸显示器中使用720个三瓦LED来实现2000尼特亮度，该显示器需要液体冷却系统来驱散2. 1千瓦的热。另外，该系统重达110磅，对于此显示器而言为相当可观的重量。

发明内容
依照本发明，被动式日光耦合显示器包括IXD面板，其具有顶边及底边；漫射器， 其具有与LCD面板的顶边相邻的前缘，且具有后边缘；及弯曲反射器，其具有与漫射器的后缘相邻的顶边，且具有与LCD面板的底边相邻的底边。漫射器将日光透射至反射器，反射器将日光反射至IXD面板，并且在IXD面板上提供实质上均勻分布的日光。依照本发明，多单元被动式日光耦合显示器包括第一 IXD面板，其具有顶边及底边；及第二显示面板，其与第一 IXD面板相对设置，并且具有顶边和底边。漫射器具有与第一 LCD面板的顶边相邻的前边缘和与第二显示面板的顶边相邻的后边缘。第一反射器具有与漫射器的前边缘相邻的顶边及与第二显示面板的底边相邻的底边，并且第二反射器具有与漫射器的后边缘相邻的顶边及与第一 LCD面板的底边相邻的底边。漫射器将日光透射至反射器。第一反射器将日光反射至第二显示面板，并在第二显示面板上提供实质上均勻分布的日光，且第二反射器将日光反射至第一 IXD面板，并在第一 IXD面板上提供实质上均勻分布的日光。依照本发明，另一个多单元被动式日光耦合显示器包括具有顶边及底边的LCD面板。漫射器具有与第一 LCD面板的顶边相邻的前边缘，和后边缘。第一部分反射器具有与漫射器的后边缘相邻的顶边，及与LCD面板的中点相邻的底边，且第二反射器具有与漫射器后边缘相邻的顶边及与LCD面板的底边相邻的底边。偏振旋转器位于LCD面板后面，自 LCD面板的中点至LCD面板的底边，或者自LCD面板的中点至LCD面板的顶边。漫射器将日光透射至反射器。第一反射器将日光的一部分反射至LCD面板的顶部，并在LCD面板的顶部提供实质上均勻分布的日光，且第二反射器将剩余日光反射至LCD面板的底部，并在LCD 面板的底部上提供实质上均勻分布的日光。依照本发明，另一多单元被动式曰光耦合显示器包括第一 IXD面板，其具有顶边及底边；及第二 LCD面板，其具有与第一 LCD面板的底边相邻的顶边，且具有底边。漫射器具有与第一 LCD面板的顶边相邻的前边缘，和后边缘。第一部分反射器具有与漫射器的后边缘相邻的顶边，及与第一 LCD面板的底边相邻的底边，且第二反射器具有与漫射器的后边缘相邻的顶边，及与第二 LCD面板的底边相邻的底边。漫射器将日光透射至反射器。第一部分反射器将日光的一部分反射至第一 IXD面板，并在第一 IXD面板上提供实质上均勻分布的日光，且第二反射器将剩余日光反射至第二 IXD面板，并在第二 IXD面板上提供实质上均勻分布的日光。使第二 IXD面板相对于第一 IXD面板倒转，以实现正确的偏振方向。或者，可使用偏振旋转器板或膜。在多单元显示器中，IXD面板中的一个或两个可用静态显示面板来替代。 依照本发明，混合式日光耦合显示器包括IXD面板，其具有顶边及底边；漫射器， 其具有与LCD面板的顶边相邻的前边缘，并且具有后边缘；及反射器，其具有与漫射器的后边缘相邻的顶边，并且具有与LCD面板的底边相邻的底边。漫射器将日光透射至反射器，反射器将日光反射至IXD面板，并且在IXD面板上提供实质上均勻分布的日光。该显示器还包括主动式背光源，其在致动时可在LCD面板上提供实质上均勻分布的光，并且能够在弱日光或较差环境条件(多云)下以及在夜间操作。


附图包含在本说明书中并构成本说明书的一部分，并且它们结合具体实施方式
阐明本发明的优点和原理。附图中，图1为第一日光耦合IXD装置的侧视图；图2为图1所示日光耦合IXD装置的透视图；图3为第二日光耦合IXD装置的侧视图；图4为图3所示日光耦合IXD装置的透视图；图5为用于较高应用的日光耦合IXD装置的侧视图；图6为具有转向膜的日光耦合IXD装置的侧视图；图7为具有太阳能电池的第一日光耦合IXD装置的侧视图；图8为具有太阳能电池的第二日光耦合IXD装置的侧视图；图9为双面日光耦合IXD装置的侧视图；图10为第一层叠日光耦合IXD装置的侧视图；图11为第二层叠日光耦合IXD装置的侧视图；图12为混合式日光耦合IXD装置的侧视图；图13为具有LED条背光源的混合式日光耦合IXD装置的透视图；图14为具有LED阵列背光源的混合式日光耦合IXD装置的透视图；图15为具有CCFL背光源的混合式日光耦合IXD装置的透视图；图16为具有CCFL背光源的混合式日光耦合IXD装置的透视图；图17为具有中空后反射器及光注入器背光源的混合式日光耦合IXD装置的透视图；图18为具有基于膜的注入器背光源的混合式日光耦合IXD装置的透视图；图19为具有基于膜的注入器背光源的混合式日光耦合IXD装置的透视图；图20为具有透明光导提取器板背光源的混合式日光耦合IXD装置的透视图；图21为具有静态显示面板的双面日光耦合显示器的侧视图；图22为具有图21所示静态显示面板的双面日光耦合显示器的透视图；及图23为用于日光耦合显示器的可折叠被动式背光源的透视图。
具体实施方式
使用阳光作为显示器的照明光源有助于节省电能，能够提供更加高效节能的显示器。日光耦合背光源提供了日光下可视的解决方案，其可能由太阳能驱动，并且还可以产生高亮度显示。在夜间或其他低环境光照度的条件下，可使用主动式光源辅助该背光源。通过使用阳光来照亮背光源，可节省大量电负荷，并且且使显示器更加高效节能，能够提供可能完全由太阳能驱动的日光下可视的解决方案，并且还可以产生高亮度显示。日光耦合LCD装置可用于数字标牌、交通标牌或其他类型信息显示装置等多种室外装置。可根据例如装置的期望用途，将装置封闭广告亭或其他类型的封装件内。该装置可用在公共汽车候车亭、建筑物的墙面、卡车、拖车或其他室外场所上，用于展示广告或其他信息。该装置也可用于各种室内装置中，以在商店橱窗、人流密集的商场或其他场所内显示信息或广告。该装置还可 用于汽车内部，以在中控面板、行车显示组件或仪表板上显示信息。该装置可安装在汽车头靠的背面或汽车顶棚上，以便在车辆内显示娱乐节目。该装置还可为较小的尺寸外形一显示器对角线长度小于7英寸。该装置中的显示面板可布置成以肖像模式或风景模式来显示信息。术语LCD在此处是用来表示当前市场可购得的各种液晶面板以及未来可购得的各种液晶面板，包括但不限于常规TN面板；PVA、MVA或OCB模式面板；及透反式面板。另外， 可以其他背光式光阀型显示器、其他背光式电子显示器、电子标牌或静态标牌来取代LCD 面板。该背光源可设计为可折叠式，以使得其可在折叠状态下用作更常规的背光源，但可通过铰链、弹簧或滑块重新布置来形成本说明书中所描述的背光源。另外，该背光源可出于运输或储存目的设计为可折叠。优选地，高反射镜面膜用在整个腔体内。然而可任选的是，可将漫射器添加在多个位置，如在例如LCD面板后，以隐藏部件之间的接缝或接口。在该系统中的所有漫射器，包括入口孔，均可为被动式的，例如涂覆珠状物的膜及体漫射板，或该漫射器可为主动式控制的例如PDLC(聚合物分散液晶)膜或板。被动式日光耦合显示器图1为第一日光耦合IXD装置10的侧视图，图2为该日光耦合IXD装置10的透视图。装置10包括IXD面板14，其具有顶边15和底边17 ；漫射器12，其具有前边缘11和后边缘13 ；弯曲反射器16，其具有顶边19和底边21 ；及侧面板24及26。装置10具有高度 20和深度22。如箭头18所示，漫射器12将至少部分日光透视至反射器16，且可能至其他组件。 接着反射器16将该光反射在LCD面板14上，以便向该LCD面板提供背光照明。装置10设计为反射器16具有深度22以及曲率，以使得反射器16在LCD面板14上提供实质上均勻分布的反射日光。由于反射器16具有圆弧形状，因此意味着其为圆的一部分，高度20与深度22的比率为1比1。在其他实施例中，尤其是如果转向膜用在该LCD面板后面，则该LCD 面板高度与该漫射器深度的比率为1比0. 5。层叠反射器构造可实现1比0. 375的优选比率。在装置10及其他日光耦合IXD装置中，漫射器12优选地相对于IXD面板14成90°的角度设置，但是该角度可大于120°并且还可小于90°。通过将日光用于被动式背光照明，可在白天室外装置中使用该装置而无需主动式光源，因此节省了电能，并且减少该装置上的热负荷。为维持亮度，可在多云条件下使用主动式光源。如果在多云或低环境光照度条件下亮度不用担心，则不需要主动式光源。除了使用阳光外，该装置10可使用其他外部光源作进行被动式背光照明，如路灯、探照灯、聚光灯或头顶荧光灯。可使用例如透镜、光导管、反射镜或环境光集光器来组合或聚集用于该被动式背光照明的所有外部光源。图3为第二日光耦合IXD装置30的侧视图，且图4为日光耦合IXD装置30的透视图。装置30包括IXD面板34、漫射器32、弯曲反射器36及侧面板44及46。装置30具有高度40及深度42。
如箭头38所示，漫射器32将至少部分日光透射至反射器36，且可能至其他组件。 接着反射器36将该光反射在LCD面板34上，以便向该LCD面板提供背光照明。装置30设计为反射器36具有深度42以及曲率，以使得反射器36在LCD面板34上提供实质上均勻分布的反射日光。与装置10相比，具有较深的漫射器腔体，如在装置30中所示，可允许漫射器收集更多的光用于反射器并且向LCD面板提供背光照明，从而实现水平及垂直方向上的更宽的视角。由于反射器36具有抛物线形状，因此意味着其为抛物线的一部分，高度40 与深度42的比率可为1比3。虽然该反射器显示为圆形和抛物线形状，但是其他形状也可行，包括三维(3D)曲线或直反射器。另外，该反射器的形状可改变。对于成形的反射器，其优选成形为抛物线的一部分，并且边缘布置成关于垂直于漫射器及LCD面板的轴成20°的角度接合该漫射器及 LCD面板。在日光耦合IXD装置中的漫射器，如漫射器12及32，可被实施为例如以下中的一个或多个包含珠状物的增益漫射器；微结构化的增益漫射器；漫射器片材，如体漫射体 (用于填充或微空腔化的微粒)；或漫射器板。该漫射器可任选具有用于聚集日光或其他光源的圆顶或多棱面。漫射器12及32优选可阻断紫外(UV)光，且反射器16及36优选可透射红外(IR)光，以避免增加LCD装置上的热负荷。漫射器可提供光的充分漫射，以实现均勻的背光照明，且该漫射器通常可透射入射其上的可见光的至少50 %，且更优选地至少 70%，同时具有由得自美国BYK-Gardner的Haze-Gard产品所测得的低透明度。在日光耦合IXD装置中的反射器，如反射器16及36，可被实施为例如以下中的一个或多个可得自3M公司的增强型镜面反射器(ESR)膜；反射偏振膜；或可得自杜邦公司 (Ε. I. DuPont DeNemours and Company)的镀银或镀铝Mylar产品。因为LCD面板并不阻止吸收IR光，所以使用透射IR光的ESR膜或其他反射膜会导致面板温度降低。反射器16及 36优选可透射红外(IR)光，以避免增加LCD装置上的热负荷。该反射器可任选地具有多棱面或进行涂覆，以提供特定的视觉效果，并且还可任选地包含珠状物涂层或微结构化涂层的ESR膜。如果需要额外的机械支承件，则反射器膜可由例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 或其他塑料板支撑，可以是附在不锈钢或铝上的ESR膜。如果使用可反射IR的金属支承件或其他材料来支撑该ESR膜，则优选在IR进入背光源空腔前阻隔IR，例如在漫射器板的上方或下方使用IR反射镜膜，如可得自3M公司的Prestige产品，来阻断入射IR光。使用时反射器优选具有平滑的弯曲形状，但是也可使用具有不平滑部分的弯曲形状。反射器优选为镜面并且具有超过80%的可见光反射率，更优选具有90%或更高的反射率，最优选具有 98%或更高的反射率。此类膜的实例为ESR膜。日光耦合IXD装置中的侧面板，如面板24、26、44和46，可被实施为例如以下所述 ESR膜；朗伯曲线反射器；反射织物；或漫射器板。该面板可被实施为单独的组件。或者，该侧面板及反射器可一起成形为3D空腔，如具有热成形反射器空腔。日光耦合IXD装置中的漫射器、反射器及侧面板可与通过例如框架保持在一起。 日光耦合LCD装置的部件可通过以下方式彼此相邻直接接触、经由例如框架等一个或多个其他部件连接或一个保持到另一个。装置10和30以及其他日光耦合IXD装置可在IXD前面板上包括额外的膜。这些额外的膜的实例包括以下所述防震膜，如可得自3M公司的防碎膜产品；抗炫光膜IR过滤膜，如可得自3M公司的Prestige或Crystalline膜产品；及作为具有多项功能的单一膜。 同样地，额外的膜可直接用在漫射器板的上方或下方，以提供UV保护、IR保护、防爆保护及色彩校正。额外的膜也可包括在LCD面板的背面上或靠近、邻近或接触该背面。这些膜的实例包括以下所述反射偏振膜，如可得自3M公司的DBEF产品；具有漫射 粘合剂的DBEF ； 及微复制型膜。图5为用于较高应用的日光耦合IXD装置50的侧视图；装置50包含IXD面板54、 漫射器52及弯曲反射器56。由于空腔的深度小于LCD面板的高度(例如，高度与深度的比率为1比0. 5)，如图5中所示，因此如箭头58所示的日光将通过反射器56向下反射，如果观看者60不与该LCD面板54成一定角度，而是直接观看该面板54时，则将难以看见显示的信息。因此，装置50可用于观看者62向上观看IXD面板54的较高的室外显示器。可任选地，装置50可朝向观看者倾斜。为适应观看者60，如图6中所示，日光耦合IXD装置 50可在IXD面板54后包括转向膜64，以使得如箭头66所示的日光被反射，并关于IXD面板54成直角透射穿过LCD面板。转向膜64可为棱镜微结构化膜，该膜具有设计用于捕集入射光并使其朝向观测者转向的对称或非对称多棱面。可任选地，该转向膜可以为包含珠状物的增益漫射器或漫射体散料，且其可包括梯度提取图案。图7为具有太阳能电池84的第一日光耦合IXD装置70的侧视图。装置70包括 IXD面板74、漫射器72及弯曲反射器76。装置70可以类似于装置10的方式操作。太阳能电池84设置在反射器76的邻近处且在反射器76之后，反射器76被实施为反射偏振膜，如可得自3M公司的DBEF产品。因此，如箭头78所示的日光通过漫射器72透射至反射器76， 且第一偏振光80被反射至IXD面板74，以向该IXD面板提供背光照明，且第二偏振光82透射穿过反射器76至太阳能电池84。在装置70中，太阳能电池84优选设置成使其靠近或接触反射器76。太阳能电池84可提供能量，以辅助LCD面板74的操作，或者其可将用于向 LCD面板供电、驱动电子产品或主动式光源的电池充电。由于面板74并不吸收第二偏振光 82，所以将反射偏振器用作后反射器76可使IXD面板74的温度降低，这样可以延长IXD面板的寿命。图8为具有太阳能电池100的第二日光耦合IXD装置86的侧视图。装置86包括 IXD面板90、漫射器88及弯曲反射器92。装置86可以类似于装置10方式操作。太阳能电池100设置在反射器92后面，且在反射器下方，反射器被实施为反射偏振膜。因此，如箭头 94所示的日光通过漫射器88透射至反射器92，且第一偏振光96被反射至IXD面板90，以向该LCD面板提供背光照明，且第二偏振光98透射穿过反射器92至太阳能电池100。此实施例还包括反射器102，其用于将来自反射器92的额外的光向下反射至太阳能电池100。 太阳能电池100可提供能量以辅助LCD面板90的操作，或者可用于将向LCD面板供电、驱动电子产品或主动式光源的电池充电。与装置70相比，装置86允许使用较小的太阳能电池。在装置70及86中，太阳能电池可被实施为例如光伏太阳能电池。或者对于图8中所示的实施例而言，部分透射反射器102可取代反射器102。例如，可将图形施加到部分透射反射器102，如漫射器板，从而使用穿入顶部漫射器88的日光作为静态显示面板的背光照明。太阳能电池100可保持不变或用反射器代替，所述反射器如ESR膜或又一种朗伯(Lambertian)反射器，所述朗伯反射器如可得自3M公司的LEF产
P
ΡΠ O多单元日光耦合显示器

图9为双面日光耦合IXD装置104的侧视图。装置104包括第一 IXD面板108、第二显示面板110、漫射器106、第一弯曲反射器112及第二弯曲反射器114。显示面板110可被实施为LCD面板或静态显示面板。弯曲反射器112及114被实施为反射偏振膜。如箭头 116所示，漫射器106将日光透射至反射器112及114。反射器112将第一偏振光120反射至第一 IXD面板108，以向IXD面板提供背光照明。反射器114将第二偏振光118反射至第一显示面板110，以向显示面板110提供背光照明。反射器112及114透射未反射的光，以使该反射器可在IXD面板108及显示面板110上提供实质上均勻分布的反射日光。此分布可使各面板上的显示亮度相同。为了形成反射器112及114的接合点，反射器中的一个可由两件构成，且用例如胶带或粘合剂将所述两件固定到另一个反射器。第二面板110可相对于面板108翻转或可使用偏振旋转器，以使得面板110可接收第二偏振光118。图10为第一层叠日光耦合IXD装置122的侧视图。装置122包括IXD面板126、 漫射器124、第一弯曲反射器128及第二弯曲反射器130。第一弯曲反射器128设置在漫射器124的背面与LCD面板126的中点之间。弯曲反射器128被实施为反射偏振膜，且反射器130被实施为镜面反射器，如ESR膜或镀银或镀铝塑料。如箭头134所示，漫射器124 将日光透射至反射器128及130。反射器128将第一偏振光136反射至IXD面板126，以向 IXD面板126的上部提供背光照明。反射器130将第二偏振光138反射至IXD面板126，以向IXD面板126的下部提供背光照明。反射器128透射第二偏振光138，以使反射器128及 130可在IXD面板126的上部及下部上提供实质上均勻分布的反射日光。装置122还包括偏振旋转器132，其设置在LCD面板126下部的邻近处且在LCD面板的下部后，以提供适当的偏振光用于该下部的背光照明。图11为第二层叠日光耦合装置140的侧视图。装置140包括第一 IXD面板144、 第IXD面板146、漫射器142、第一弯曲反射器148及第二弯曲反射器150。弯曲反射器148 被实施为反射偏振膜。反射器150被实施为镜面反射器，如ESR膜或镀银或镀铝塑料。如箭头152所示，漫射器142将日光透射至反射器148及150。反射器148将第一偏振之光 154反射至IXD面板144，以向IXD面板144提供背光照明。反射器150将第二偏振光156 反射至IXD面板146，以向IXD面板146提供背光照明。反射器148透射第二偏振光156， 使得反射器148及150可在IXD面板144及146上提供实质上均勻分布的反射日光。第二面板146可相对于面板144反转或“翻转”，以使面板146可接收第二偏振光156。在使用两个IXD面板装置140的多单元日光耦合显示器中，可任选地用由背光源腔体照亮的静态显示面板或显示面板来取代LCD面板中的至少一个(或两者都取代或取代其一部分或围绕它们的周边)。在多单元显示器中，两个面板、两个LCD面板、两个静态显示面板或具有静态显示面板的LCD面板优选在操作时具有基本上等同的亮度，但是其不一定具有相同的亮度。混合式日光耦合显示器图12 为混合式日光耦合IXD装置160的侧视图。装置160包括IXD面板162、漫射器164、弯曲反射器166及位于IXD面板162与漫射器164接合部处的光源168。光源 168可被实施为在例如角托架内。装置160可以类似于被动式背光装置10的方式操作，并且装置160还具有用于在夜间或低环境光照度条件下操作的主动式背光源。如箭头170所示，对于被动式背光照明，漫射器164将日光透射至反射器166，其将透射光反射至面板162 上，以向IXD面板提供背光照明。对于主动式背光照明，光源168将光透射至反射器166， 如箭头172所示，以将透射光反射至IXD面板162上，以将其背后照明。光源168可被实施为例如发光二极管(LED)条。后反射器166可优选具有一定的光学漫射性，如增益漫射器珠状物涂层、微结构化漫射器涂层或其他此类漫射覆盖层，以助于重新导向光线，并且隐藏点光源。此类LED优选地具有窄的发射角，如得自首尔半导体(Seoul Semiconductor)的 75°夹角白光LED。可任选地，漫射器可添加在不同位置，如在例如IXD面板后，以隐藏部件之间的接缝或接口。可任选地，在漫射器164的上方或下方可采用光闸165，以在主动式光源，如168为主要光源期间防止光自漫射器164泄漏出。可用控制系统来电动致动光间165或手动致动光闸165，可以电子方式、电机方式、电气化学方式、光化学方式或机械方式及其组合或以其他方式实施该光闸。光闸165可例如实施为软百叶窗，悬挂用于在百叶窗打开时允许日光通过，并且在百叶窗关闭时将光反射回腔体内。光闸165的其他实施包括但不限于阻挡板，其包括具有面朝上的黑色 光表面的膜或板，以及向下面向腔体的附接的ESR膜；电子光阀；机械式可旋转挡板，位于向漫射器164顶部提供光线的光导管内；电致变色光窗；或光致褪色窗(相对于光致变色)。优选光闸165中面向天空的部分在光闸处于关闭状态下时为暗色，且具有低反射率。优选光闸165中面向腔体的部分具有高反射性，以使光有效朝向LCD面板162返回。在使用多個光源的情况下，如三排LED168，这些光源可设置成均勻分布或可变分布，光源可为相同颜色或不同颜色，并且其可在相同功率下或在不同功率下运行，以实现 LCD162期望的均勻度、色彩温度及视角。可结合多种不同类型的光源和构造。图13-20示出了具有不同类型主动式背光源的其他混合式日光耦合IXD装置的实例。图13-20中示出的装置可以类似于装置10的方式操作，以提供被动式背光照明，且该装置还具有光源，以提供主动式背光照明。图13-20中所示装置的光源中的每一个连接到电源及控制器，以提供主动式背光照明。混合式日光耦合LCD装置可任选地具有光传感器， 以用于确定何时使用主动式光源。例如，如果该传感器检测到日光的强度不足以提供所需的背光照明，则该装置可致动主动式背光源，以提供所需的背光照明。混合式日光耦合LCD 装置中的其他系统可用于在背光源内进行色彩调节或控制。例如，控制系统可以调制主动式光源，并且可调整主动式光源的强度、颜色或分布。图13为混合式日光耦合IXD装置174的透视图，其具有IXD面板176、漫射器178、 弯曲反射器180及LED条182，所述LED条182位于IXD面板176与漫射器178的接合部处，作为该主动式背光源的光源。
图14为混合式日光耦合IXD装置182的透视图，其具有IXD面板184、漫射器186、 弯曲反射器188及LED阵列190，所述LED阵列190具有与漫射器186相邻设置的LED192， 作为主动式背光源的光源。图15为混合式日光耦合IXD装置194的透视图，其具有IXD面板196、漫射器198、 弯曲反射器200及冷阴极荧光灯(CCFL) 202，所述冷阴极荧光灯202位于反射器200的前面，并且与之相邻，作为主动式背光源的光源。图16为混合式日光耦合IXD装置204的透视图，其具有LCD面板206、漫射器208、弯曲反射器210及CCFL212，所述CCFL212位于漫射器208的下方，并且与之相邻，作为主动式背光源的光源。图17为混合式日光耦合IXD装置214的透视图，其具有IXD面板216、漫射器218、 弯曲反射器220及中空后反射器224，所述中空后反射器224具有位于反射器220后面并且与反射器220相邻的光源222，作为该主动式背光源的光源。具有注入器的中空后反射器的实例在美国专利申请号2008/064096、2008/064115及2008/064133中有所描述，其全文以引用的方式并入本文中。图18为混合式日光耦合IXD装置226的透视图，其具有IXD面板228、漫射器230、 弯曲反射器232及基于膜的LED注入器234，所述LED注入器234位于反射器232的前面，并且与反射器232相邻，作为该主动式背光源的光源。图19为混合式日光耦合IXD装置236 的透视图，其具有IXD面板238、漫射器240、弯曲反射器242及基于膜的LED注入器244，所述注入器244，位于一个或多个侧面板内，并且与所述一个或多个侧面板相邻，作为该主动式背光源的光源。基于膜的LED注入器的实例在2008年5月19日申请的美国临时专利申请号60/939083中有所描述，其全文以引用的方式并入本文中。图20为混合式日光耦合IXD装置246的透视图，其具有IXD面板248、漫射器250、 弯曲反射器252及透明光导提取器板254，所述透明光导提取器254位于IXD面板248后面，并且与所述LCD面板248相邻，作为该主动式背光源的光源。额外的膜可以贴到提取器板254的前面或后面，用于准直、偏振光或控制视角。静态多单元日光耦合显示器图21为具有静态显示面板262及264的双面日光耦合显示器260的侧视图。图 22为显示器260的透视图。显示器260还包括漫射器268、底部面板266及侧面板272及 273。底部面板266内衬有反射器270，如ESR膜或镀银或镀铝塑料。侧面板272及273内衬有反射器，如ESR膜或其他反射器材料，并且使这些反射面面向显示器260的内部。漫射器268将日光透射入显示器260、底部面板266及侧面板272及273上的反射器，以向静态显示面板262及264提供背光照明和照明。显示器260的构造优选向静态显示面板262及 264提供实质上均勻的背光照明，所述背光照明足够均勻以用于指示牌应用。为了达到更大的均勻度，显示器可使用一对如上所述的弯曲反射器，可任选地侧面板内衬有ESR膜，底部面板上没有ESR膜。显示器260可任选地仅包括一个静态显示面板，内衬有ESR膜的侧面板、背部面板及底部面板，或使用弯曲反射器和内衬有ESR膜的侧面板。可折叠被动式背光源图23所示为用于日光耦合显示器的可折叠被动式背光源280的透视图。可折叠背光源280包括漫射器282、侧面板284及286以及反射器296。侧面板284具有与漫射器 282连接的柔性连接件288，且侧面板286具有与漫射器282连接的柔性连接件290。反射器296也具有与漫射器282连接的柔性连接件302。漫射器282、侧面板284及286以及反射器296可使用例如上文所述的那些材料来实现。如果其使用刚性材料来实现，则该柔性连接件可以例如铰链或挠性材料实现。如果其以柔性材料实现，如膜，则该材料本身可形成柔性连接件。 在不使用背光源280时，柔性连接件288允许侧面板284向上折叠以紧邻漫射器 282，如箭头306所示，柔性连接件290允许侧面板286向上折叠以紧邻漫射器282，如箭头 304所示，且柔性连接件302允许反射器296向上折叠以紧邻漫射器282，如箭头308所示。 以此方式折叠侧面板及反射器允许在扁平容器内运送背光源280或以扁平方式储存背光源。为了安装或使用背光源280，反射器296的边缘298及300将通过粘合剂、胶带或框架分别与侧面板284及286的边缘292及294相邻固定或保持。边缘298及300可至少在其拐角处保持在侧面板上。然后将例如通过框架将背光源280的打开部分固定或保持在LCD 面板或静态显示面板后面，与LCD面板或静态显示面板相邻。背光源280可在使用时以类似于装置10的方式操作，以向IXD面板或静态显示面板提供背光照明。
权利要求
1.一种被动式日光耦合显示器，所述显示器包括IXD面板，其具有顶边及底边；漫射器，其具有与所述LCD面板顶边相邻的前边缘，并且具有后边缘；和弯曲反射器，其具有与所述漫射器后边缘相邻的顶边，且具有与所述LCD面板底边相邻的底边，其中所述漫射器将日光透射至所述反射器，且其中所述反射器将所述日光反射至所述 LCD面板，并在所述LCD面板上提供实质上均勻分布的日光。
2.根据权利要求1所述的显示器，其中所述LCD面板设置成关于所述漫射器成90°的角度。
3.根据权利要求1所述的显示器，其中所述反射器具有圆弧形状。
4.根据权利要求1所述的显示器，其中所述反射器具有抛物线形状。
5.根据权利要求1所述的显示器，其中所述LCD面板的高度与所述漫射器的深度的比率为1比1。
6.根据权利要求1所述的显示器，其中所述LCD面板的高度与所述漫射器的深度的比率为1比0. 5。
7.根据权利要求1所述的显示器，其还包括位于所述IXD面板后的转向膜。
8.根据权利要求1所述的显示器，其中所述反射器包括反射偏振膜。
9.根据权利要求1所述的显示器，其中所述LCD面板为透反式面板。
10.根据权利要求1所述的显示器，其还包括位于所述反射器后面的太阳能电池。
11.根据权利要求1所述的显示器，还包括位于所述IXD面板前面的膜，其中所述膜包括下述中的一层或多层防震膜；抗炫光膜；抗反射膜；IR膜；或具有多项功能的单一膜。
12.根据权利要求1所述的显示器，还包括位于所述LCD面板后的下述膜中的一层或多层反射偏振膜；具有漫射粘合剂的反射偏振膜；微复制型膜；或具有多项功能的单一膜。
13.根据权利要求1所述的显示器，其中所述漫射器包括多棱面顶面。
14.根据权利要求1所述的显示器，其中光管、反射镜、透镜、环境光集光器或光间系统将光透射至所述漫射器。
15.一种多单元被动式日光耦合显示器，所述显示器包括第一 IXD面板，其具有顶边及底边；第二显示面板，其具有顶边及底边，其中所述第二显示面板与所述第一 LCD面板相对设置；漫射器，其具有与所述第一 LCD面板的顶边相邻的前边缘，且具有与所述第二显示面板的顶边相邻的后边缘；和第一反射器，其具有与所述漫射器前边缘相邻的顶边，且具有与所述第二显示面板的底边相邻的底边；第二反射器，其具有与所述漫射器后边缘相邻的顶边，且具有与所述第一 LCD面板的底边相邻的底边，其中所述漫射器将日光透射至所述第一反射器及第二反射器，其中所述第一反射器将所述日光反射至所述第二显示面板，并在所述第二显示面板上提供实质上均勻分布的日光，并且其中所述第二反射器将所述日光反射至所述第一 LCD面板，并在所述第一 LCD面板上提供实质上均勻分布的日光。
16.根据权利要求15所述的显示器，其中所述第二显示面板包括IXD面板。
17.根据权利要求15所述的显示器，其中所述第二显示面板包括静态显示面板。
18.根据权利要求15所述的显示器，其中所述第一反射器及所述第二反射器每一个包括反射偏振膜。
19.一种多单元被动式日光耦合显示器，所述显示器包括 IXD面板，其具有顶边及底边；漫射器，其具有与所述第一 LCD面板的顶边相邻的前边缘，并且具有后边缘； 第一反射器，其具有与所述漫射器的后边缘相邻的顶边，且具有与所述LCD面板的大约中点相邻的底边；第二反射器，其具有与所述漫射器的后边缘相邻的顶边，且具有与所述LCD面板的底边相邻的底边；和偏振旋转器，其位于所述LCD面板后，自所述LCD面板的中点至所述LCD面板的底边， 或自所述LCD面板的中点至所述LCD面板的顶边，其中所述漫射器将日光透射至所述第一反射器及所述第二反射器，其中所述第一反射器将日光反射至所述LCD面板的顶部，并在所述LCD面板的顶部上提供实质上均勻分布的日光，并且其中所述第二反射器将日光反射至所述LCD面板的底部，并在所述LCD面板的底部上提供实质上均勻分布的日光。
20.根据权利要求19所述的显示器，其中所述第一反射器包括反射偏振膜。
21.根据权利要求19所述的显示器，其中所述LCD面板的高度与所述漫射器的深度的比率为1比0.5。
22.根据权利要求19所述的显示器，其中所述LCD面板的高度与所述漫射器的深度的比率为1比0. 375。
23.一种多单元被动式日光耦合显示器，所述显示器包括 第一 IXD面板，其具有顶边及底边；第二 LCD面板，其具有与所述第一 LCD面板的底边相邻设置的顶边，并且具有底边； 漫射器，其具有与所述第一 LCD面板的顶边相邻的前边缘，并且具有后边缘； 第一反射器，其具有与所述漫射器的后边缘相邻的顶边，且具有与所述第一 LCD面板的底边相邻的底边；和第二反射器，其具有与所述漫射器的后边缘相邻的顶边，且具有与所述第二 LCD面板的底边相邻的底边，其中所述漫射器将日光透射至所述第一反射器及第二反射器，其中所述第一反射器将日光反射至所述第一 IXD面板，并在所述第一 IXD面板上提供实质上均勻分布的日光，并且其中所述第二反射器将所述日光反射至所述第二 LCD面板，并在所述第二 LCD面板上提供实质上均勻分布的日光。
24.根据权利要求23所述的显示器，其中所述LCD面板的组合高度与所述漫射器的深度的比率为1比0.5。
25.根据权利要求23所述的显示器，其中所述LCD面板的组合高度与所述漫射器的深度的比率为1比0. 375。
26.根据权利要求23所述的显示器，其中所述第一反射器包括反射偏振膜。
27.一种混合式日光耦合显示器，所述显示器包括 IXD面板，其具有顶边及底边；漫射器，其具有与所述LCD面板顶边相邻的前边缘，并且具有后边缘； 反射器，其具有与所述漫射器的后边缘相邻的顶边，且具有与所述LCD面板的底边相邻的底边，其中所述漫射器将日光透射至所述反射器，并且其中所述反射器将日光反射至所述LCD面板，并在所述LCD面板上提供实质上均勻分布的日光；和主动式背光源，其在致动时用于在所述LCD面板上提供实质上均勻分布的光。
28.根据权利要求27所述的显示器，其中所述主动式背光源包括LED条。
29.根据权利要求27所述的显示器，其中所述主动式背光源包括LED阵列。
30.根据权利要求27所述的显示器，其中所述主动式背光源包括CCFL光源。
31.根据权利要求27所述的显示器，其中所述主动式背光源包括中空背光源。
32.根据权利要求27所述的显示器，其中所述主动式背光源包括基于膜的光注入器。
33.根据权利要求27所述的显示器，其中所述主动式背光源包括透明光管，所述透明光管具有光提取器板，所述光提取器板具有光注入器。
34.根据权利要求27所述的显示器，还包括与所述漫射器相邻设置的光间，所述光闸用于在所述主动式背光源致动时减少或阻止光离开所述漫射器。
35.根据权利要求34所述的显示器，其中控制系统控制所述光闸。
36.根据权利要求27所述的显示器，其中控制系统调制所述主动式光源。
37.根据权利要求36所述的显示器，其中控制系统调整所述主动式光源的强度或颜色。
38.一种多单元被动式日光耦合显示器，所述显示器包括 第一静态显示面板，其具有顶边及底边；第二静态显示面板，其具有顶边及底边，其中所述第二静态显示面板与所述第一静态显示面板相对设置；漫射器，其具有与所述第一静态显示面板的顶边相邻的前边缘，且具有与所述第二静态显示面板的顶边相邻的后边缘；底部面板，其具有与所述第一静态显示面板的底边相邻的前边缘，且具有与所述第二静态显示面板的底边相邻的后边缘；第一侧面板，其位于所述第一静态显示面板的第一侧与所述第二静态显示面板的第一侧之间；第二侧面板，其位于所述第一静态显示面板的第二侧与所述第二静态显示面板的第二侧之间；和反射器，其位于所述显示器内部的底部面板上，其中所述第一侧面板及所述第二侧面板包括反射器，其中所述漫射器将日光透射在所述显示器内部，并且其中所述反射器及所述第一侧面板与所述第二侧面板向所述第一静态显示面板及所述第二静态显示面板提供实质上均勻的背光照明。
39.一种多单元被动式日光耦合显示器，所述显示器包括 第一静态显示面板，其具有顶边及底边；第二面板，其具有顶边及底边，其中所述第二面板与所述第一静态显示面板相对设置；漫射器，其具有与所述第一静态显示面板的顶边相邻的前边缘，并且具有与所述第二面板的顶边相邻的后边缘；底部面板，其具有与所述第一静态显示面板的底边相邻的前边缘，且具有与所述第二面板的底边相邻的后边缘；第一侧面板，其位于所述第一静态显示面板的第一侧与所述第二面板的第一侧之间； 第二侧面板，其位于所述第一静态显示面板的第二侧与所述第二面板的第二侧之间；禾口反射器，其位于所述显示器内部的底部面板上以及所述显示器内部的第二面板上， 其中所述第一侧面板及所述第二侧面板包括反射器，其中所述漫射器将日光透射在所述显示器内部，并且其中所述反射器及所述第一侧面板与所述第二侧面板向所述第一静态显示面板提供实质上均勻的背光。
40. 一种用于日光耦合显示器的被动式可折叠背光源，所述背光源包括 漫射器，其具有前边缘、后边缘、第一侧边缘及第二侧边缘；和反射器，其具有与所述漫射器的后边缘柔性连接的顶边，且具有底边； 第一侧面板，其具有与所述漫射器的第一侧边缘柔性连接的顶边缘，且具有前边缘；和第二侧面板，其具有与所述漫射器的第二侧边缘挠性连接的顶边缘，且具有前边缘， 其中所述反射器、所述第一侧面板及所述第二侧面板每一个能够折叠，以紧邻所述漫射器设置，并且其中在使用所述背光源时，所述漫射器的前边缘、所述反射器的底边、所述第一侧面板的前边缘及所述第二侧面板的前边缘每一个与显示面板相邻设置，用于向所述显示面板提供背光照明，并且用于在所述显示面板上提供实质上均勻分布的日光。
全文摘要
本发明提供了一种被动式日光耦合显示器，其具有LCD面板、漫射器及在LCD面板后的弯曲反射器。对于被动式背光照明，漫射器将日光透射至反射器，所述反射器将日光反射至LCD面板，并在所述LCD面板上提供实质上均匀分布的日光，用于向所述LCD面板提供背光照明。本发明还提供了一种混合式显示器，其同时包括被动式背光源和主动式背光源，所述主动式背光源从主动式光源提供背光照明。
文档编号G02F1/1335GK102272666SQ200980154255
公开日2011年12月7日 申请日期2009年11月17日 优先权日2008年12月8日
发明者基思·M·科奇克, 珍妮弗·R·伊, 约翰·S·赫伊津哈, 罗尔夫·W·比尔纳特 申请人:3M创新有限公司