專利名稱：用于陽光下可視顯示器的被動(dòng)式及混合式日光耦合背光源的制作方法
用于陽光下可視顯示器的被動(dòng)式及混合式日光耦合背光源
背景技術(shù)：
隨著數(shù)字顯示器，如液晶顯示器(IXD)的日益普及，此類顯示器的陽光下可視性在商業(yè)上的重要性也在逐漸增加。廣告商期望能在室外環(huán)境使用數(shù)字媒體，而消費(fèi)者希望他們的電子產(chǎn)品隨處可用。由于亮度不足或能耗過高及相應(yīng)產(chǎn)生的熱負(fù)荷，當(dāng)前針對(duì)室外陽光下可視性問題的解決方案未達(dá)到預(yù)期結(jié)果。例如，一個(gè)解決方案通過在40英寸顯示器中使用720個(gè)三瓦LED來實(shí)現(xiàn)2000尼特亮度，該顯示器需要液體冷卻系統(tǒng)來驅(qū)散2. 1千瓦的熱。另外，該系統(tǒng)重達(dá)110磅，對(duì)于此顯示器而言為相當(dāng)可觀的重量。

發(fā)明內(nèi)容
依照本發(fā)明，被動(dòng)式日光耦合顯示器包括IXD面板，其具有頂邊及底邊；漫射器， 其具有與LCD面板的頂邊相鄰的前緣，且具有后邊緣；及彎曲反射器，其具有與漫射器的后緣相鄰的頂邊，且具有與LCD面板的底邊相鄰的底邊。漫射器將日光透射至反射器，反射器將日光反射至IXD面板，并且在IXD面板上提供實(shí)質(zhì)上均勻分布的日光。依照本發(fā)明，多單元被動(dòng)式日光耦合顯示器包括第一 IXD面板，其具有頂邊及底邊；及第二顯示面板，其與第一 IXD面板相對(duì)設(shè)置，并且具有頂邊和底邊。漫射器具有與第一 LCD面板的頂邊相鄰的前邊緣和與第二顯示面板的頂邊相鄰的后邊緣。第一反射器具有與漫射器的前邊緣相鄰的頂邊及與第二顯示面板的底邊相鄰的底邊，并且第二反射器具有與漫射器的后邊緣相鄰的頂邊及與第一 LCD面板的底邊相鄰的底邊。漫射器將日光透射至反射器。第一反射器將日光反射至第二顯示面板，并在第二顯示面板上提供實(shí)質(zhì)上均勻分布的日光，且第二反射器將日光反射至第一 IXD面板，并在第一 IXD面板上提供實(shí)質(zhì)上均勻分布的日光。依照本發(fā)明，另一個(gè)多單元被動(dòng)式日光耦合顯示器包括具有頂邊及底邊的LCD面板。漫射器具有與第一 LCD面板的頂邊相鄰的前邊緣，和后邊緣。第一部分反射器具有與漫射器的后邊緣相鄰的頂邊，及與LCD面板的中點(diǎn)相鄰的底邊，且第二反射器具有與漫射器后邊緣相鄰的頂邊及與LCD面板的底邊相鄰的底邊。偏振旋轉(zhuǎn)器位于LCD面板后面，自 LCD面板的中點(diǎn)至LCD面板的底邊，或者自LCD面板的中點(diǎn)至LCD面板的頂邊。漫射器將日光透射至反射器。第一反射器將日光的一部分反射至LCD面板的頂部，并在LCD面板的頂部提供實(shí)質(zhì)上均勻分布的日光，且第二反射器將剩余日光反射至LCD面板的底部，并在LCD 面板的底部上提供實(shí)質(zhì)上均勻分布的日光。依照本發(fā)明，另一多單元被動(dòng)式曰光耦合顯示器包括第一 IXD面板，其具有頂邊及底邊；及第二 LCD面板，其具有與第一 LCD面板的底邊相鄰的頂邊，且具有底邊。漫射器具有與第一 LCD面板的頂邊相鄰的前邊緣，和后邊緣。第一部分反射器具有與漫射器的后邊緣相鄰的頂邊，及與第一 LCD面板的底邊相鄰的底邊，且第二反射器具有與漫射器的后邊緣相鄰的頂邊，及與第二 LCD面板的底邊相鄰的底邊。漫射器將日光透射至反射器。第一部分反射器將日光的一部分反射至第一 IXD面板，并在第一 IXD面板上提供實(shí)質(zhì)上均勻分布的日光，且第二反射器將剩余日光反射至第二 IXD面板，并在第二 IXD面板上提供實(shí)質(zhì)上均勻分布的日光。使第二 IXD面板相對(duì)于第一 IXD面板倒轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)正確的偏振方向。或者，可使用偏振旋轉(zhuǎn)器板或膜。在多單元顯示器中，IXD面板中的一個(gè)或兩個(gè)可用靜態(tài)顯示面板來替代。 依照本發(fā)明，混合式日光耦合顯示器包括IXD面板，其具有頂邊及底邊；漫射器， 其具有與LCD面板的頂邊相鄰的前邊緣，并且具有后邊緣；及反射器，其具有與漫射器的后邊緣相鄰的頂邊，并且具有與LCD面板的底邊相鄰的底邊。漫射器將日光透射至反射器，反射器將日光反射至IXD面板，并且在IXD面板上提供實(shí)質(zhì)上均勻分布的日光。該顯示器還包括主動(dòng)式背光源，其在致動(dòng)時(shí)可在LCD面板上提供實(shí)質(zhì)上均勻分布的光，并且能夠在弱日光或較差環(huán)境條件(多云)下以及在夜間操作。


附圖包含在本說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，并且它們結(jié)合具體實(shí)施方式
闡明本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和原理。附圖中，圖1為第一日光耦合IXD裝置的側(cè)視圖；圖2為圖1所示日光耦合IXD裝置的透視圖；圖3為第二日光耦合IXD裝置的側(cè)視圖；圖4為圖3所示日光耦合IXD裝置的透視圖；圖5為用于較高應(yīng)用的日光耦合IXD裝置的側(cè)視圖；圖6為具有轉(zhuǎn)向膜的日光耦合IXD裝置的側(cè)視圖；圖7為具有太陽能電池的第一日光耦合IXD裝置的側(cè)視圖；圖8為具有太陽能電池的第二日光耦合IXD裝置的側(cè)視圖；圖9為雙面日光耦合IXD裝置的側(cè)視圖；圖10為第一層疊日光耦合IXD裝置的側(cè)視圖；圖11為第二層疊日光耦合IXD裝置的側(cè)視圖；圖12為混合式日光耦合IXD裝置的側(cè)視圖；圖13為具有LED條背光源的混合式日光耦合IXD裝置的透視圖；圖14為具有LED陣列背光源的混合式日光耦合IXD裝置的透視圖；圖15為具有CCFL背光源的混合式日光耦合IXD裝置的透視圖；圖16為具有CCFL背光源的混合式日光耦合IXD裝置的透視圖；圖17為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裝置的透視圖；圖18為具有基于膜的注入器背光源的混合式日光耦合IXD裝置的透視圖；圖19為具有基于膜的注入器背光源的混合式日光耦合IXD裝置的透視圖；圖20為具有透明光導(dǎo)提取器板背光源的混合式日光耦合IXD裝置的透視圖；圖21為具有靜態(tài)顯示面板的雙面日光耦合顯示器的側(cè)視圖；圖22為具有圖21所示靜態(tài)顯示面板的雙面日光耦合顯示器的透視圖；及圖23為用于日光耦合顯示器的可折疊被動(dòng)式背光源的透視圖。
具體實(shí)施方式
使用陽光作為顯示器的照明光源有助于節(jié)省電能，能夠提供更加高效節(jié)能的顯示器。日光耦合背光源提供了日光下可視的解決方案，其可能由太陽能驅(qū)動(dòng)，并且還可以產(chǎn)生高亮度顯示。在夜間或其他低環(huán)境光照度的條件下，可使用主動(dòng)式光源輔助該背光源。通過使用陽光來照亮背光源，可節(jié)省大量電負(fù)荷，并且且使顯示器更加高效節(jié)能，能夠提供可能完全由太陽能驅(qū)動(dòng)的日光下可視的解決方案，并且還可以產(chǎn)生高亮度顯示。日光耦合LCD裝置可用于數(shù)字標(biāo)牌、交通標(biāo)牌或其他類型信息顯示裝置等多種室外裝置?？筛鶕?jù)例如裝置的期望用途，將裝置封閉廣告亭或其他類型的封裝件內(nèi)。該裝置可用在公共汽車候車亭、建筑物的墻面、卡車、拖車或其他室外場所上，用于展示廣告或其他信息。該裝置也可用于各種室內(nèi)裝置中，以在商店櫥窗、人流密集的商場或其他場所內(nèi)顯示信息或廣告。該裝置還可 用于汽車內(nèi)部，以在中控面板、行車顯示組件或儀表板上顯示信息。該裝置可安裝在汽車頭靠的背面或汽車頂棚上，以便在車輛內(nèi)顯示娛樂節(jié)目。該裝置還可為較小的尺寸外形一顯示器對(duì)角線長度小于7英寸。該裝置中的顯示面板可布置成以肖像模式或風(fēng)景模式來顯示信息。術(shù)語LCD在此處是用來表示當(dāng)前市場可購得的各種液晶面板以及未來可購得的各種液晶面板，包括但不限于常規(guī)TN面板；PVA、MVA或OCB模式面板；及透反式面板。另外， 可以其他背光式光閥型顯示器、其他背光式電子顯示器、電子標(biāo)牌或靜態(tài)標(biāo)牌來取代LCD 面板。該背光源可設(shè)計(jì)為可折疊式，以使得其可在折疊狀態(tài)下用作更常規(guī)的背光源，但可通過鉸鏈、彈簧或滑塊重新布置來形成本說明書中所描述的背光源。另外，該背光源可出于運(yùn)輸或儲(chǔ)存目的設(shè)計(jì)為可折疊。優(yōu)選地，高反射鏡面膜用在整個(gè)腔體內(nèi)。然而可任選的是，可將漫射器添加在多個(gè)位置，如在例如LCD面板后，以隱藏部件之間的接縫或接口。在該系統(tǒng)中的所有漫射器，包括入口孔，均可為被動(dòng)式的，例如涂覆珠狀物的膜及體漫射板，或該漫射器可為主動(dòng)式控制的例如PDLC(聚合物分散液晶)膜或板。被動(dòng)式日光耦合顯示器圖1為第一日光耦合IXD裝置10的側(cè)視圖，圖2為該日光耦合IXD裝置10的透視圖。裝置10包括IXD面板14，其具有頂邊15和底邊17 ；漫射器12，其具有前邊緣11和后邊緣13 ；彎曲反射器16，其具有頂邊19和底邊21 ；及側(cè)面板24及26。裝置10具有高度 20和深度22。如箭頭18所示，漫射器12將至少部分日光透視至反射器16，且可能至其他組件。 接著反射器16將該光反射在LCD面板14上，以便向該LCD面板提供背光照明。裝置10設(shè)計(jì)為反射器16具有深度22以及曲率，以使得反射器16在LCD面板14上提供實(shí)質(zhì)上均勻分布的反射日光。由于反射器16具有圓弧形狀，因此意味著其為圓的一部分，高度20與深度22的比率為1比1。在其他實(shí)施例中，尤其是如果轉(zhuǎn)向膜用在該LCD面板后面，則該LCD 面板高度與該漫射器深度的比率為1比0. 5。層疊反射器構(gòu)造可實(shí)現(xiàn)1比0. 375的優(yōu)選比率。在裝置10及其他日光耦合IXD裝置中，漫射器12優(yōu)選地相對(duì)于IXD面板14成90°的角度設(shè)置，但是該角度可大于120°并且還可小于90°。通過將日光用于被動(dòng)式背光照明，可在白天室外裝置中使用該裝置而無需主動(dòng)式光源，因此節(jié)省了電能，并且減少該裝置上的熱負(fù)荷。為維持亮度，可在多云條件下使用主動(dòng)式光源。如果在多云或低環(huán)境光照度條件下亮度不用擔(dān)心，則不需要主動(dòng)式光源。除了使用陽光外，該裝置10可使用其他外部光源作進(jìn)行被動(dòng)式背光照明，如路燈、探照燈、聚光燈或頭頂熒光燈?？墒褂美缤哥R、光導(dǎo)管、反射鏡或環(huán)境光集光器來組合或聚集用于該被動(dòng)式背光照明的所有外部光源。圖3為第二日光耦合IXD裝置30的側(cè)視圖，且圖4為日光耦合IXD裝置30的透視圖。裝置30包括IXD面板34、漫射器32、彎曲反射器36及側(cè)面板44及46。裝置30具有高度40及深度42。
如箭頭38所示，漫射器32將至少部分日光透射至反射器36，且可能至其他組件。 接著反射器36將該光反射在LCD面板34上，以便向該LCD面板提供背光照明。裝置30設(shè)計(jì)為反射器36具有深度42以及曲率，以使得反射器36在LCD面板34上提供實(shí)質(zhì)上均勻分布的反射日光。與裝置10相比，具有較深的漫射器腔體，如在裝置30中所示，可允許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，從而實(shí)現(xiàn)水平及垂直方向上的更寬的視角。由于反射器36具有拋物線形狀，因此意味著其為拋物線的一部分，高度40 與深度42的比率可為1比3。雖然該反射器顯示為圓形和拋物線形狀，但是其他形狀也可行，包括三維(3D)曲線或直反射器。另外，該反射器的形狀可改變。對(duì)于成形的反射器，其優(yōu)選成形為拋物線的一部分，并且邊緣布置成關(guān)于垂直于漫射器及LCD面板的軸成20°的角度接合該漫射器及 LCD面板。在日光耦合IXD裝置中的漫射器，如漫射器12及32，可被實(shí)施為例如以下中的一個(gè)或多個(gè)包含珠狀物的增益漫射器；微結(jié)構(gòu)化的增益漫射器；漫射器片材，如體漫射體 (用于填充或微空腔化的微粒)；或漫射器板。該漫射器可任選具有用于聚集日光或其他光源的圓頂或多棱面。漫射器12及32優(yōu)選可阻斷紫外(UV)光，且反射器16及36優(yōu)選可透射紅外(IR)光，以避免增加LCD裝置上的熱負(fù)荷。漫射器可提供光的充分漫射，以實(shí)現(xiàn)均勻的背光照明，且該漫射器通常可透射入射其上的可見光的至少50 %，且更優(yōu)選地至少 70%，同時(shí)具有由得自美國BYK-Gardner的Haze-Gard產(chǎn)品所測得的低透明度。在日光耦合IXD裝置中的反射器，如反射器16及36，可被實(shí)施為例如以下中的一個(gè)或多個(gè)可得自3M公司的增強(qiáng)型鏡面反射器(ESR)膜；反射偏振膜；或可得自杜邦公司 (Ε. I. DuPont DeNemours and Company)的鍍銀或鍍鋁Mylar產(chǎn)品。因?yàn)長CD面板并不阻止吸收IR光，所以使用透射IR光的ESR膜或其他反射膜會(huì)導(dǎo)致面板溫度降低。反射器16及 36優(yōu)選可透射紅外(IR)光，以避免增加LCD裝置上的熱負(fù)荷。該反射器可任選地具有多棱面或進(jìn)行涂覆，以提供特定的視覺效果，并且還可任選地包含珠狀物涂層或微結(jié)構(gòu)化涂層的ESR膜。如果需要額外的機(jī)械支承件，則反射器膜可由例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 或其他塑料板支撐，可以是附在不銹鋼或鋁上的ESR膜。如果使用可反射IR的金屬支承件或其他材料來支撐該ESR膜，則優(yōu)選在IR進(jìn)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反射鏡膜，如可得自3M公司的Prestige產(chǎn)品，來阻斷入射IR光。使用時(shí)反射器優(yōu)選具有平滑的彎曲形狀，但是也可使用具有不平滑部分的彎曲形狀。反射器優(yōu)選為鏡面并且具有超過80%的可見光反射率，更優(yōu)選具有90%或更高的反射率，最優(yōu)選具有 98%或更高的反射率。此類膜的實(shí)例為ESR膜。日光耦合IXD裝置中的側(cè)面板，如面板24、26、44和46，可被實(shí)施為例如以下所述 ESR膜；朗伯曲線反射器；反射織物；或漫射器板。該面板可被實(shí)施為單獨(dú)的組件。或者，該側(cè)面板及反射器可一起成形為3D空腔，如具有熱成形反射器空腔。日光耦合IXD裝置中的漫射器、反射器及側(cè)面板可與通過例如框架保持在一起。 日光耦合LCD裝置的部件可通過以下方式彼此相鄰直接接觸、經(jīng)由例如框架等一個(gè)或多個(gè)其他部件連接或一個(gè)保持到另一個(gè)。裝置10和30以及其他日光耦合IXD裝置可在IXD前面板上包括額外的膜。這些額外的膜的實(shí)例包括以下所述防震膜，如可得自3M公司的防碎膜產(chǎn)品；抗炫光膜IR過濾膜，如可得自3M公司的Prestige或Crystalline膜產(chǎn)品；及作為具有多項(xiàng)功能的單一膜。 同樣地，額外的膜可直接用在漫射器板的上方或下方，以提供UV保護(hù)、IR保護(hù)、防爆保護(hù)及色彩校正。額外的膜也可包括在LCD面板的背面上或靠近、鄰近或接觸該背面。這些膜的實(shí)例包括以下所述反射偏振膜，如可得自3M公司的DBEF產(chǎn)品；具有漫射 粘合劑的DBEF ； 及微復(fù)制型膜。圖5為用于較高應(yīng)用的日光耦合IXD裝置50的側(cè)視圖；裝置50包含IXD面板54、 漫射器52及彎曲反射器56。由于空腔的深度小于LCD面板的高度(例如，高度與深度的比率為1比0. 5)，如圖5中所示，因此如箭頭58所示的日光將通過反射器56向下反射，如果觀看者60不與該LCD面板54成一定角度，而是直接觀看該面板54時(shí)，則將難以看見顯示的信息。因此，裝置50可用于觀看者62向上觀看IXD面板54的較高的室外顯示器。可任選地，裝置50可朝向觀看者傾斜。為適應(yīng)觀看者60，如圖6中所示，日光耦合IXD裝置 50可在IXD面板54后包括轉(zhuǎn)向膜64，以使得如箭頭66所示的日光被反射，并關(guān)于IXD面板54成直角透射穿過LCD面板。轉(zhuǎn)向膜64可為棱鏡微結(jié)構(gòu)化膜，該膜具有設(shè)計(jì)用于捕集入射光并使其朝向觀測者轉(zhuǎn)向的對(duì)稱或非對(duì)稱多棱面?？扇芜x地，該轉(zhuǎn)向膜可以為包含珠狀物的增益漫射器或漫射體散料，且其可包括梯度提取圖案。圖7為具有太陽能電池84的第一日光耦合IXD裝置70的側(cè)視圖。裝置70包括 IXD面板74、漫射器72及彎曲反射器76。裝置70可以類似于裝置10的方式操作。太陽能電池84設(shè)置在反射器76的鄰近處且在反射器76之后，反射器76被實(shí)施為反射偏振膜，如可得自3M公司的DBEF產(chǎn)品。因此，如箭頭78所示的日光通過漫射器72透射至反射器76， 且第一偏振光80被反射至IXD面板74，以向該IXD面板提供背光照明，且第二偏振光82透射穿過反射器76至太陽能電池84。在裝置70中，太陽能電池84優(yōu)選設(shè)置成使其靠近或接觸反射器76。太陽能電池84可提供能量，以輔助LCD面板74的操作，或者其可將用于向 LCD面板供電、驅(qū)動(dòng)電子產(chǎn)品或主動(dòng)式光源的電池充電。由于面板74并不吸收第二偏振光 82，所以將反射偏振器用作后反射器76可使IXD面板74的溫度降低，這樣可以延長IXD面板的壽命。圖8為具有太陽能電池100的第二日光耦合IXD裝置86的側(cè)視圖。裝置86包括 IXD面板90、漫射器88及彎曲反射器92。裝置86可以類似于裝置10方式操作。太陽能電池100設(shè)置在反射器92后面，且在反射器下方，反射器被實(shí)施為反射偏振膜。因此，如箭頭 94所示的日光通過漫射器88透射至反射器92，且第一偏振光96被反射至IXD面板90，以向該LCD面板提供背光照明，且第二偏振光98透射穿過反射器92至太陽能電池100。此實(shí)施例還包括反射器102，其用于將來自反射器92的額外的光向下反射至太陽能電池100。 太陽能電池100可提供能量以輔助LCD面板90的操作，或者可用于將向LCD面板供電、驅(qū)動(dòng)電子產(chǎn)品或主動(dòng)式光源的電池充電。與裝置70相比，裝置86允許使用較小的太陽能電池。在裝置70及86中，太陽能電池可被實(shí)施為例如光伏太陽能電池?；蛘邔?duì)于圖8中所示的實(shí)施例而言，部分透射反射器102可取代反射器102。例如，可將圖形施加到部分透射反射器102，如漫射器板，從而使用穿入頂部漫射器88的日光作為靜態(tài)顯示面板的背光照明。太陽能電池100可保持不變或用反射器代替，所述反射器如ESR膜或又一種朗伯(Lambertian)反射器，所述朗伯反射器如可得自3M公司的LEF產(chǎn)
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ΡΠ O多單元日光耦合顯示器

圖9為雙面日光耦合IXD裝置104的側(cè)視圖。裝置104包括第一 IXD面板108、第二顯示面板110、漫射器106、第一彎曲反射器112及第二彎曲反射器114。顯示面板110可被實(shí)施為LCD面板或靜態(tài)顯示面板。彎曲反射器112及114被實(shí)施為反射偏振膜。如箭頭 116所示，漫射器106將日光透射至反射器112及114。反射器112將第一偏振光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將第二偏振光118反射至第一顯示面板110，以向顯示面板110提供背光照明。反射器112及114透射未反射的光，以使該反射器可在IXD面板108及顯示面板110上提供實(shí)質(zhì)上均勻分布的反射日光。此分布可使各面板上的顯示亮度相同。為了形成反射器112及114的接合點(diǎn)，反射器中的一個(gè)可由兩件構(gòu)成，且用例如膠帶或粘合劑將所述兩件固定到另一個(gè)反射器。第二面板110可相對(duì)于面板108翻轉(zhuǎn)或可使用偏振旋轉(zhuǎn)器，以使得面板110可接收第二偏振光118。圖10為第一層疊日光耦合IXD裝置122的側(cè)視圖。裝置122包括IXD面板126、 漫射器124、第一彎曲反射器128及第二彎曲反射器130。第一彎曲反射器128設(shè)置在漫射器124的背面與LCD面板126的中點(diǎn)之間。彎曲反射器128被實(shí)施為反射偏振膜，且反射器130被實(shí)施為鏡面反射器，如ESR膜或鍍銀或鍍鋁塑料。如箭頭134所示，漫射器124 將日光透射至反射器128及130。反射器128將第一偏振光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將第二偏振光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實(shí)質(zhì)上均勻分布的反射日光。裝置122還包括偏振旋轉(zhuǎn)器132，其設(shè)置在LCD面板126下部的鄰近處且在LCD面板的下部后，以提供適當(dāng)?shù)钠窆庥糜谠撓虏康谋彻庹彰?。圖11為第二層疊日光耦合裝置140的側(cè)視圖。裝置140包括第一 IXD面板144、 第IXD面板146、漫射器142、第一彎曲反射器148及第二彎曲反射器150。彎曲反射器148 被實(shí)施為反射偏振膜。反射器150被實(shí)施為鏡面反射器，如ESR膜或鍍銀或鍍鋁塑料。如箭頭152所示，漫射器142將日光透射至反射器148及150。反射器148將第一偏振之光 154反射至IXD面板144，以向IXD面板144提供背光照明。反射器150將第二偏振光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上提供實(shí)質(zhì)上均勻分布的反射日光。第二面板146可相對(duì)于面板144反轉(zhuǎn)或“翻轉(zhuǎn)”，以使面板146可接收第二偏振光156。在使用兩個(gè)IXD面板裝置140的多單元日光耦合顯示器中，可任選地用由背光源腔體照亮的靜態(tài)顯示面板或顯示面板來取代LCD面板中的至少一個(gè)(或兩者都取代或取代其一部分或圍繞它們的周邊)。在多單元顯示器中，兩個(gè)面板、兩個(gè)LCD面板、兩個(gè)靜態(tài)顯示面板或具有靜態(tài)顯示面板的LCD面板優(yōu)選在操作時(shí)具有基本上等同的亮度，但是其不一定具有相同的亮度?；旌鲜饺展怦詈巷@示器圖12 為混合式日光耦合IXD裝置160的側(cè)視圖。裝置160包括IXD面板162、漫射器164、彎曲反射器166及位于IXD面板162與漫射器164接合部處的光源168。光源 168可被實(shí)施為在例如角托架內(nèi)。裝置160可以類似于被動(dòng)式背光裝置10的方式操作，并且裝置160還具有用于在夜間或低環(huán)境光照度條件下操作的主動(dòng)式背光源。如箭頭170所示，對(duì)于被動(dòng)式背光照明，漫射器164將日光透射至反射器166，其將透射光反射至面板162 上，以向IXD面板提供背光照明。對(duì)于主動(dòng)式背光照明，光源168將光透射至反射器166， 如箭頭172所示，以將透射光反射至IXD面板162上，以將其背后照明。光源168可被實(shí)施為例如發(fā)光二極管(LED)條。后反射器166可優(yōu)選具有一定的光學(xué)漫射性，如增益漫射器珠狀物涂層、微結(jié)構(gòu)化漫射器涂層或其他此類漫射覆蓋層，以助于重新導(dǎo)向光線，并且隱藏點(diǎn)光源。此類LED優(yōu)選地具有窄的發(fā)射角，如得自首爾半導(dǎo)體(Seoul Semiconductor)的 75°夾角白光LED?？扇芜x地，漫射器可添加在不同位置，如在例如IXD面板后，以隱藏部件之間的接縫或接口?？扇芜x地，在漫射器164的上方或下方可采用光閘165，以在主動(dòng)式光源，如168為主要光源期間防止光自漫射器164泄漏出?？捎每刂葡到y(tǒng)來電動(dòng)致動(dòng)光間165或手動(dòng)致動(dòng)光閘165，可以電子方式、電機(jī)方式、電氣化學(xué)方式、光化學(xué)方式或機(jī)械方式及其組合或以其他方式實(shí)施該光閘。光閘165可例如實(shí)施為軟百葉窗，懸掛用于在百葉窗打開時(shí)允許日光通過，并且在百葉窗關(guān)閉時(shí)將光反射回腔體內(nèi)。光閘165的其他實(shí)施包括但不限于阻擋板，其包括具有面朝上的黑色 光表面的膜或板，以及向下面向腔體的附接的ESR膜；電子光閥；機(jī)械式可旋轉(zhuǎn)擋板，位于向漫射器164頂部提供光線的光導(dǎo)管內(nèi)；電致變色光窗；或光致褪色窗(相對(duì)于光致變色)。優(yōu)選光閘165中面向天空的部分在光閘處于關(guān)閉狀態(tài)下時(shí)為暗色，且具有低反射率。優(yōu)選光閘165中面向腔體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(gè)光源的情況下，如三排LED168，這些光源可設(shè)置成均勻分布或可變分布，光源可為相同顏色或不同顏色，并且其可在相同功率下或在不同功率下運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn) LCD162期望的均勻度、色彩溫度及視角?？山Y(jié)合多種不同類型的光源和構(gòu)造。圖13-20示出了具有不同類型主動(dòng)式背光源的其他混合式日光耦合IXD裝置的實(shí)例。圖13-20中示出的裝置可以類似于裝置10的方式操作，以提供被動(dòng)式背光照明，且該裝置還具有光源，以提供主動(dòng)式背光照明。圖13-20中所示裝置的光源中的每一個(gè)連接到電源及控制器，以提供主動(dòng)式背光照明?；旌鲜饺展怦詈螸CD裝置可任選地具有光傳感器， 以用于確定何時(shí)使用主動(dòng)式光源。例如，如果該傳感器檢測到日光的強(qiáng)度不足以提供所需的背光照明，則該裝置可致動(dòng)主動(dòng)式背光源，以提供所需的背光照明?；旌鲜饺展怦詈螸CD 裝置中的其他系統(tǒng)可用于在背光源內(nèi)進(jìn)行色彩調(diào)節(jié)或控制。例如，控制系統(tǒng)可以調(diào)制主動(dòng)式光源，并且可調(diào)整主動(dòng)式光源的強(qiáng)度、顏色或分布。圖13為混合式日光耦合IXD裝置174的透視圖，其具有IXD面板176、漫射器178、 彎曲反射器180及LED條182，所述LED條182位于IXD面板176與漫射器178的接合部處，作為該主動(dòng)式背光源的光源。
圖14為混合式日光耦合IXD裝置182的透視圖，其具有IXD面板184、漫射器186、 彎曲反射器188及LED陣列190，所述LED陣列190具有與漫射器186相鄰設(shè)置的LED192， 作為主動(dòng)式背光源的光源。圖15為混合式日光耦合IXD裝置194的透視圖，其具有IXD面板196、漫射器198、 彎曲反射器200及冷陰極熒光燈(CCFL) 202，所述冷陰極熒光燈202位于反射器200的前面，并且與之相鄰，作為主動(dòng)式背光源的光源。圖16為混合式日光耦合IXD裝置204的透視圖，其具有LCD面板206、漫射器208、彎曲反射器210及CCFL212，所述CCFL212位于漫射器208的下方，并且與之相鄰，作為主動(dòng)式背光源的光源。圖17為混合式日光耦合IXD裝置214的透視圖，其具有IXD面板216、漫射器218、 彎曲反射器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后面并且與反射器220相鄰的光源222，作為該主動(dòng)式背光源的光源。具有注入器的中空后反射器的實(shí)例在美國專利申請(qǐng)?zhí)?008/064096、2008/064115及2008/064133中有所描述，其全文以引用的方式并入本文中。圖18為混合式日光耦合IXD裝置226的透視圖，其具有IXD面板228、漫射器230、 彎曲反射器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，并且與反射器232相鄰，作為該主動(dòng)式背光源的光源。圖19為混合式日光耦合IXD裝置236 的透視圖，其具有IXD面板238、漫射器240、彎曲反射器242及基于膜的LED注入器244，所述注入器244，位于一個(gè)或多個(gè)側(cè)面板內(nèi)，并且與所述一個(gè)或多個(gè)側(cè)面板相鄰，作為該主動(dòng)式背光源的光源?；谀さ腖ED注入器的實(shí)例在2008年5月19日申請(qǐng)的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)?0/939083中有所描述，其全文以引用的方式并入本文中。圖20為混合式日光耦合IXD裝置246的透視圖，其具有IXD面板248、漫射器250、 彎曲反射器252及透明光導(dǎo)提取器板254，所述透明光導(dǎo)提取器254位于IXD面板248后面，并且與所述LCD面板248相鄰，作為該主動(dòng)式背光源的光源。額外的膜可以貼到提取器板254的前面或后面，用于準(zhǔn)直、偏振光或控制視角。靜態(tài)多單元日光耦合顯示器圖21為具有靜態(tài)顯示面板262及264的雙面日光耦合顯示器260的側(cè)視圖。圖 22為顯示器260的透視圖。顯示器260還包括漫射器268、底部面板266及側(cè)面板272及 273。底部面板266內(nèi)襯有反射器270，如ESR膜或鍍銀或鍍鋁塑料。側(cè)面板272及273內(nèi)襯有反射器，如ESR膜或其他反射器材料，并且使這些反射面面向顯示器260的內(nèi)部。漫射器268將日光透射入顯示器260、底部面板266及側(cè)面板272及273上的反射器，以向靜態(tài)顯示面板262及264提供背光照明和照明。顯示器260的構(gòu)造優(yōu)選向靜態(tài)顯示面板262及 264提供實(shí)質(zhì)上均勻的背光照明，所述背光照明足夠均勻以用于指示牌應(yīng)用。為了達(dá)到更大的均勻度，顯示器可使用一對(duì)如上所述的彎曲反射器，可任選地側(cè)面板內(nèi)襯有ESR膜，底部面板上沒有ESR膜。顯示器260可任選地僅包括一個(gè)靜態(tài)顯示面板，內(nèi)襯有ESR膜的側(cè)面板、背部面板及底部面板，或使用彎曲反射器和內(nèi)襯有ESR膜的側(cè)面板。可折疊被動(dòng)式背光源圖23所示為用于日光耦合顯示器的可折疊被動(dòng)式背光源280的透視圖。可折疊背光源280包括漫射器282、側(cè)面板284及286以及反射器296。側(cè)面板284具有與漫射器 282連接的柔性連接件288，且側(cè)面板286具有與漫射器282連接的柔性連接件290。反射器296也具有與漫射器282連接的柔性連接件302。漫射器282、側(cè)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來實(shí)現(xiàn)。如果其使用剛性材料來實(shí)現(xiàn)，則該柔性連接件可以例如鉸鏈或撓性材料實(shí)現(xiàn)。如果其以柔性材料實(shí)現(xiàn)，如膜，則該材料本身可形成柔性連接件。 在不使用背光源280時(shí)，柔性連接件288允許側(cè)面板284向上折疊以緊鄰漫射器 282，如箭頭306所示，柔性連接件290允許側(cè)面板286向上折疊以緊鄰漫射器282，如箭頭 304所示，且柔性連接件302允許反射器296向上折疊以緊鄰漫射器282，如箭頭308所示。 以此方式折疊側(cè)面板及反射器允許在扁平容器內(nèi)運(yùn)送背光源280或以扁平方式儲(chǔ)存背光源。為了安裝或使用背光源280，反射器296的邊緣298及300將通過粘合劑、膠帶或框架分別與側(cè)面板284及286的邊緣292及294相鄰固定或保持。邊緣298及300可至少在其拐角處保持在側(cè)面板上。然后將例如通過框架將背光源280的打開部分固定或保持在LCD 面板或靜態(tài)顯示面板后面，與LCD面板或靜態(tài)顯示面板相鄰。背光源280可在使用時(shí)以類似于裝置10的方式操作，以向IXD面板或靜態(tài)顯示面板提供背光照明。
權(quán)利要求
1.一種被動(dòng)式日光耦合顯示器，所述顯示器包括IXD面板，其具有頂邊及底邊；漫射器，其具有與所述LCD面板頂邊相鄰的前邊緣，并且具有后邊緣；和彎曲反射器，其具有與所述漫射器后邊緣相鄰的頂邊，且具有與所述LCD面板底邊相鄰的底邊，其中所述漫射器將日光透射至所述反射器，且其中所述反射器將所述日光反射至所述 LCD面板，并在所述LCD面板上提供實(shí)質(zhì)上均勻分布的日光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示器，其中所述LCD面板設(shè)置成關(guān)于所述漫射器成90°的角度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示器，其中所述反射器具有圓弧形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示器，其中所述反射器具有拋物線形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示器，其中所述LCD面板的高度與所述漫射器的深度的比率為1比1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示器，其中所述LCD面板的高度與所述漫射器的深度的比率為1比0. 5。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示器，其還包括位于所述IXD面板后的轉(zhuǎn)向膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示器，其中所述反射器包括反射偏振膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示器，其中所述LCD面板為透反式面板。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示器，其還包括位于所述反射器后面的太陽能電池。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示器，還包括位于所述IXD面板前面的膜，其中所述膜包括下述中的一層或多層防震膜；抗炫光膜；抗反射膜；IR膜；或具有多項(xiàng)功能的單一膜。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示器，還包括位于所述LCD面板后的下述膜中的一層或多層反射偏振膜；具有漫射粘合劑的反射偏振膜；微復(fù)制型膜；或具有多項(xiàng)功能的單一膜。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示器，其中所述漫射器包括多棱面頂面。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示器，其中光管、反射鏡、透鏡、環(huán)境光集光器或光間系統(tǒng)將光透射至所述漫射器。
15.一種多單元被動(dòng)式日光耦合顯示器，所述顯示器包括第一 IXD面板，其具有頂邊及底邊；第二顯示面板，其具有頂邊及底邊，其中所述第二顯示面板與所述第一 LCD面板相對(duì)設(shè)置；漫射器，其具有與所述第一 LCD面板的頂邊相鄰的前邊緣，且具有與所述第二顯示面板的頂邊相鄰的后邊緣；和第一反射器，其具有與所述漫射器前邊緣相鄰的頂邊，且具有與所述第二顯示面板的底邊相鄰的底邊；第二反射器，其具有與所述漫射器后邊緣相鄰的頂邊，且具有與所述第一 LCD面板的底邊相鄰的底邊，其中所述漫射器將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將所述日光反射至所述第二顯示面板，并在所述第二顯示面板上提供實(shí)質(zhì)上均勻分布的日光，并且其中所述第二反射器將所述日光反射至所述第一 LCD面板，并在所述第一 LCD面板上提供實(shí)質(zhì)上均勻分布的日光。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的顯示器，其中所述第二顯示面板包括IXD面板。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的顯示器，其中所述第二顯示面板包括靜態(tài)顯示面板。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的顯示器，其中所述第一反射器及所述第二反射器每一個(gè)包括反射偏振膜。
19.一種多單元被動(dòng)式日光耦合顯示器，所述顯示器包括 IXD面板，其具有頂邊及底邊；漫射器，其具有與所述第一 LCD面板的頂邊相鄰的前邊緣，并且具有后邊緣； 第一反射器，其具有與所述漫射器的后邊緣相鄰的頂邊，且具有與所述LCD面板的大約中點(diǎn)相鄰的底邊；第二反射器，其具有與所述漫射器的后邊緣相鄰的頂邊，且具有與所述LCD面板的底邊相鄰的底邊；和偏振旋轉(zhuǎn)器，其位于所述LCD面板后，自所述LCD面板的中點(diǎn)至所述LCD面板的底邊， 或自所述LCD面板的中點(diǎn)至所述LCD面板的頂邊，其中所述漫射器將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將日光反射至所述LCD面板的頂部，并在所述LCD面板的頂部上提供實(shí)質(zhì)上均勻分布的日光，并且其中所述第二反射器將日光反射至所述LCD面板的底部，并在所述LCD面板的底部上提供實(shí)質(zhì)上均勻分布的日光。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的顯示器，其中所述第一反射器包括反射偏振膜。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的顯示器，其中所述LCD面板的高度與所述漫射器的深度的比率為1比0.5。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的顯示器，其中所述LCD面板的高度與所述漫射器的深度的比率為1比0. 375。
23.一種多單元被動(dòng)式日光耦合顯示器，所述顯示器包括 第一 IXD面板，其具有頂邊及底邊；第二 LCD面板，其具有與所述第一 LCD面板的底邊相鄰設(shè)置的頂邊，并且具有底邊； 漫射器，其具有與所述第一 LCD面板的頂邊相鄰的前邊緣，并且具有后邊緣； 第一反射器，其具有與所述漫射器的后邊緣相鄰的頂邊，且具有與所述第一 LCD面板的底邊相鄰的底邊；和第二反射器，其具有與所述漫射器的后邊緣相鄰的頂邊，且具有與所述第二 LCD面板的底邊相鄰的底邊，其中所述漫射器將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將日光反射至所述第一 IXD面板，并在所述第一 IXD面板上提供實(shí)質(zhì)上均勻分布的日光，并且其中所述第二反射器將所述日光反射至所述第二 LCD面板，并在所述第二 LCD面板上提供實(shí)質(zhì)上均勻分布的日光。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的顯示器，其中所述LCD面板的組合高度與所述漫射器的深度的比率為1比0.5。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的顯示器，其中所述LCD面板的組合高度與所述漫射器的深度的比率為1比0. 375。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的顯示器，其中所述第一反射器包括反射偏振膜。
27.一種混合式日光耦合顯示器，所述顯示器包括 IXD面板，其具有頂邊及底邊；漫射器，其具有與所述LCD面板頂邊相鄰的前邊緣，并且具有后邊緣； 反射器，其具有與所述漫射器的后邊緣相鄰的頂邊，且具有與所述LCD面板的底邊相鄰的底邊，其中所述漫射器將日光透射至所述反射器，并且其中所述反射器將日光反射至所述LCD面板，并在所述LCD面板上提供實(shí)質(zhì)上均勻分布的日光；和主動(dòng)式背光源，其在致動(dòng)時(shí)用于在所述LCD面板上提供實(shí)質(zhì)上均勻分布的光。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的顯示器，其中所述主動(dòng)式背光源包括LED條。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的顯示器，其中所述主動(dòng)式背光源包括LED陣列。
30.根據(jù)權(quán)利要求27所述的顯示器，其中所述主動(dòng)式背光源包括CCFL光源。
31.根據(jù)權(quán)利要求27所述的顯示器，其中所述主動(dòng)式背光源包括中空背光源。
32.根據(jù)權(quán)利要求27所述的顯示器，其中所述主動(dòng)式背光源包括基于膜的光注入器。
33.根據(jù)權(quán)利要求27所述的顯示器，其中所述主動(dòng)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.根據(jù)權(quán)利要求27所述的顯示器，還包括與所述漫射器相鄰設(shè)置的光間，所述光閘用于在所述主動(dòng)式背光源致動(dòng)時(shí)減少或阻止光離開所述漫射器。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的顯示器，其中控制系統(tǒng)控制所述光閘。
36.根據(jù)權(quán)利要求27所述的顯示器，其中控制系統(tǒng)調(diào)制所述主動(dòng)式光源。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的顯示器，其中控制系統(tǒng)調(diào)整所述主動(dòng)式光源的強(qiáng)度或顏色。
38.一種多單元被動(dòng)式日光耦合顯示器，所述顯示器包括 第一靜態(tài)顯示面板，其具有頂邊及底邊；第二靜態(tài)顯示面板，其具有頂邊及底邊，其中所述第二靜態(tài)顯示面板與所述第一靜態(tài)顯示面板相對(duì)設(shè)置；漫射器，其具有與所述第一靜態(tài)顯示面板的頂邊相鄰的前邊緣，且具有與所述第二靜態(tài)顯示面板的頂邊相鄰的后邊緣；底部面板，其具有與所述第一靜態(tài)顯示面板的底邊相鄰的前邊緣，且具有與所述第二靜態(tài)顯示面板的底邊相鄰的后邊緣；第一側(cè)面板，其位于所述第一靜態(tài)顯示面板的第一側(cè)與所述第二靜態(tài)顯示面板的第一側(cè)之間；第二側(cè)面板，其位于所述第一靜態(tài)顯示面板的第二側(cè)與所述第二靜態(tài)顯示面板的第二側(cè)之間；和反射器，其位于所述顯示器內(nèi)部的底部面板上，其中所述第一側(cè)面板及所述第二側(cè)面板包括反射器，其中所述漫射器將日光透射在所述顯示器內(nèi)部，并且其中所述反射器及所述第一側(cè)面板與所述第二側(cè)面板向所述第一靜態(tài)顯示面板及所述第二靜態(tài)顯示面板提供實(shí)質(zhì)上均勻的背光照明。
39.一種多單元被動(dòng)式日光耦合顯示器，所述顯示器包括 第一靜態(tài)顯示面板，其具有頂邊及底邊；第二面板，其具有頂邊及底邊，其中所述第二面板與所述第一靜態(tài)顯示面板相對(duì)設(shè)置；漫射器，其具有與所述第一靜態(tài)顯示面板的頂邊相鄰的前邊緣，并且具有與所述第二面板的頂邊相鄰的后邊緣；底部面板，其具有與所述第一靜態(tài)顯示面板的底邊相鄰的前邊緣，且具有與所述第二面板的底邊相鄰的后邊緣；第一側(cè)面板，其位于所述第一靜態(tài)顯示面板的第一側(cè)與所述第二面板的第一側(cè)之間； 第二側(cè)面板，其位于所述第一靜態(tài)顯示面板的第二側(cè)與所述第二面板的第二側(cè)之間；禾口反射器，其位于所述顯示器內(nèi)部的底部面板上以及所述顯示器內(nèi)部的第二面板上， 其中所述第一側(cè)面板及所述第二側(cè)面板包括反射器，其中所述漫射器將日光透射在所述顯示器內(nèi)部，并且其中所述反射器及所述第一側(cè)面板與所述第二側(cè)面板向所述第一靜態(tài)顯示面板提供實(shí)質(zhì)上均勻的背光。
40. 一種用于日光耦合顯示器的被動(dòng)式可折疊背光源，所述背光源包括 漫射器，其具有前邊緣、后邊緣、第一側(cè)邊緣及第二側(cè)邊緣；和反射器，其具有與所述漫射器的后邊緣柔性連接的頂邊，且具有底邊； 第一側(cè)面板，其具有與所述漫射器的第一側(cè)邊緣柔性連接的頂邊緣，且具有前邊緣；和第二側(cè)面板，其具有與所述漫射器的第二側(cè)邊緣撓性連接的頂邊緣，且具有前邊緣， 其中所述反射器、所述第一側(cè)面板及所述第二側(cè)面板每一個(gè)能夠折疊，以緊鄰所述漫射器設(shè)置，并且其中在使用所述背光源時(shí)，所述漫射器的前邊緣、所述反射器的底邊、所述第一側(cè)面板的前邊緣及所述第二側(cè)面板的前邊緣每一個(gè)與顯示面板相鄰設(shè)置，用于向所述顯示面板提供背光照明，并且用于在所述顯示面板上提供實(shí)質(zhì)上均勻分布的日光。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種被動(dòng)式日光耦合顯示器，其具有LCD面板、漫射器及在LCD面板后的彎曲反射器。對(duì)于被動(dòng)式背光照明，漫射器將日光透射至反射器，所述反射器將日光反射至LCD面板，并在所述LCD面板上提供實(shí)質(zhì)上均勻分布的日光，用于向所述LCD面板提供背光照明。本發(fā)明還提供了一種混合式顯示器，其同時(shí)包括被動(dòng)式背光源和主動(dòng)式背光源，所述主動(dòng)式背光源從主動(dòng)式光源提供背光照明。
文檔編號(hào)G02F1/1335GK102272666SQ200980154255
公開日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2009年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月8日
發(fā)明者基思·M·科奇克, 珍妮弗·R·伊, 約翰·S·赫伊津哈, 羅爾夫·W·比爾納特 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司