(57)【要約】      （修正有）【課題】低コストの材料を利用し、電力量を低減しつつＮＶＩＳ放射輝度性能をも改善する。【解決手段】スペクトル制御材料を利用して照明を暗視撮像システムと適合させる照光組立体形態。照光組立体は、一般的な照明光源として使用することができ、あるいは液晶ディスプレイ等の透過型ディスプレイのバックライトとして使用できる。照光組立体は、具体的なスペクトル領域に対し透過型でもあり吸収型でもあるスペクトルフィルタリングを使用する。照光組立体の出口は、赤色及び近赤外線反射フィルタで完全にフィルタ付けされる。ＮＶＩＳが影響を受けやすい近赤外線スペクトルは、出口を覆う通例の近赤外線反射フィルタにより反射され、照光組立体のハウジングを裏張りする材料内に吸収される。【選択図】図１
2008226818.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照光組立体であって、
照明光源（１２）と、
該照明光源の縁部及び背面を包み込む空洞（２０）と、
該空洞（２０）に配置された材料（２８）にして、近赤外線透過及び可視線反射組合せ材料（２４）、並びに近赤外線吸収材料（２６）を備える材料と、
前記照光組立体の出口の直接路における近赤外線反射及び可視線透過組合せフィルタ（１６）と、を備える、前記照光組立体。
【請求項２】
請求項１に記載の照光組立体において、前記近赤外線透過及び可視線反射組合せ材料（２４）は、前記照明光源と前記近赤外線吸収材料（２６）との間に配置される、前記照光組立体。
【請求項３】
請求項１に記載の照光組立体において、前記材料（２２）は拡散反射材料をさらに備える、前記照光組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、暗視撮像システム（ＮＶＩＳ）に関し、より詳細には、ＮＶＩＳ放射輝度の必要条件を満たすことが要求される透過型ディスプレイ用のバックライトに関する。本発明はまた、暗視ゴーグルと共に使用される一般的な照明システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、ＮＶＩＳ対応のバックライトのコストを、光学的効率を維持しながら引下げたいとの欲求の結果生じた。通例、フルカラーディスプレイのＮＶＩＳ対応を実現するのに使用される光学フィルタは、反射型構成部品と吸収型構成部品の２つの別個の光学的構成部品から構成される。吸収型構成部品は、通例、ＮＶＩＳフィルタの半分より多くのコストに相当し、またＮＶＩＳフィルタ全体と関連する可視線スペクトルの合計損失の半分より多く該スペクトルを減衰させる。
【０００３】
現在、ＮＶＩＳ対応は、ディスプレイの光源とユーザとの間に光学フィルタを付加することによって実現されている。このフィルタはバックライト開口部全体を覆ってもよく、又はＮＶＩＳモード動作に使用される光源だけを覆ってもよい。多数のこれらの型式のバックライト構造体の例がある。
【０００４】
Ａ  Ｃｏｌｏｒ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｂａｃｋｌｉｇｈｔ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｎｉｇｈｔ  Ｖｉｓｉｏｎ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙと題されたＨｏｎｅｙｗｅｌｌ社の米国特許第５，６６１，５７８号は、ＮＶＩＳ対応を実現するために使用される夜間ランプ組立体を覆うように位置付けられたＮＶＩＳフィルタを使用する。Ａ  ｄａｙ／ｎｉｇｈｔ  ｂａｃｋｌｉｇｈｔ  ｆｏｒ  ａ  ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｄｉｓｐｌａｙと題された米国特許第６，１１１，６２２号は、ＮＶＩＳ対応を実現するため、シャープカットオフのＩＲフィルタ及びＩＲ吸収フィルタの使用を記載する。この特許はまた、ＬＣＤスタックに隣接してフィルタ全体を配列することを記載する。Ａ  ＮＶＧ−ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ  ＡＭＬＣＤ  ｂａｃｋｌｉｇｈｔ  ｈａｖｉｎｇ  ａ  ｒｉｄｇｅｄ  ｐｒｉｓｍａｔｉｃ  ＴＩＲ  ｗｉｔｈ  ａｎ  ｅｍｂｅｄｄｅｄ  ｄｉｆｆｕｓｅｒと題された米国特許第６，１００，９５２号は、ＮＶＩＳ対応を実現するため、赤外線反射フィルタ、及び赤外線吸収チップを備えたディフューザを使用することを記載する。これらの要素は両方とも光源とディスプレイユーザとの間のＡＭＬＣＤに隣接して配列される。米国特許第６，８４２，２０４号は、ＮＶＩＳモードの光源を覆うＮＶＩＳフィルタを使用し、該フィルタも光源とディスプレイユーザとの間に位置される。
【０００５】
フルカラーディスプレイのＮＶＩＳ対応を提供するためのこれらの現存する先行技術のアプローチは、赤外線吸収材料を包含するガラスフィルタ又はプラスチックフィルタであるＮＶＩＳフィルタを利用する。赤外線吸収材料は通例高価な光学的要素であり、出力照明の直接光路中にあり、これによって可視線照明を減衰させてバックライトシステムの効率を減少させる。
【発明の開示】
【０００６】
本発明は、低コストであってかつ他の現存する低コスト材料を使用する吸収材料を提供する。赤外線吸収は、バックライト空洞の内側表面に赤外線吸収材料を配列することにより達成される。この低コスト材料の一例は黒色ペイントであるが、黒色陽極酸化プラスチック又は赤外線吸収プラスチック等の他の類似の材料を使用することもできよう。部分的に透過性の拡散反射ライニングもバックライト空洞表面を裏張りするのに使用される。この拡散反射材料は、光源と赤外線吸収材料との間に配列される。この拡散白色反射材料は均一の光源を提供するのに役立ち、なおかつ照明が該材料を透過してバックライト空洞のＩＲ吸収材料に至るのを許容する。この実施の形態はまた、バックライトの可視線スペクトル照明の出口路からＮＶＩＳフィルタの吸収性部分を取除くことになり、バックライトの効率を増大させる。反射性の近赤外線ミラーは未だＮＶＩＳ光源を覆うように使用されるが、これらのフィルタは通例吸収性のＮＶＩＳフィルタ材料よりもはるかに効率的である。空洞を裏張りする拡散反射材料と、近赤外線吸収材料との間にコールドミラーを使用して、可視線照明が吸収されず、ディスプレイを透過するよう維持される。現存するＮＶＩＳフィルターシステム形態のいずれも、コールドミラー、又は黒色ペイントのような低コスト近赤外線吸収材料を利用しない。
【０００７】
本発明の第一の目的は、暗視ゴーグルの使用と干渉しない照明システムを提供することである。このシステムは、透過型ディスプレイを背面照光するために、又は一般的な周囲照明システムとして使用することができる。
【０００８】
本発明の第一の利点は、ディスプレイのＮＶＩＳ対応又は一般的な周囲照明システムを提供するのにより低コストの材料を使用することである。
別の利点は、出力輝度レベルに必要とされる電力量を低減しかつＮＶＩＳ放射輝度性能をも改善するより効率的な前進路を可視線照明に提供することである。
【０００９】
本発明の他の目的、利点及び新規な特徴、並びにさらなる適用性の範囲は、添付図面と関連した以下の詳細な説明において一部明らかにされ、かつ下記の説明を考察すると同時に当業者に一部明白となり、又は本発明を実施することにより知得されるであろう。本発明の目的及び利点は、添付の特許請求の範囲に特に指摘された手段及びそれらの組合せによって理解されかつ獲得されよう。
【発明の実施の形態】
【００１０】
本明細書に組込まれその一部を形成する添付図面は、本発明のいくつかの実施の形態を図示し、この詳細な説明と共に本発明の原理を説明する働きをする。図面は本発明の好ましい実施の形態を図示することのみを目的とするものであり、本発明を限定するものと解釈されるべきではない。
【００１１】
図１は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に使用される好ましいバックライト組立体１０の、異なった部品が分解された等角図である。バックライト１０は、照明光源としての蛇行形蛍光ランプ１２を備えるよう構成される。ランプ１２は取付板１４に固定され、該取付板はバックライト組立体１０の後方側面をも形成する。近赤外線反射光学フィルタ１６が側壁部１８の前方周縁に取り付けられるが、ランプ１２の照明がこの機械的境界面から外に出てしまわないように取り付けられる。光学フィルタ１６及び側壁部１８は、取付板１４に締結された時に、ランプ１２の前部及び縁部の周りに囲いを形成する。取付板１４及び側壁部１８は、好ましくは、電磁スペクトルにおいて３８０から９３０ナノメートルの可視線及び近赤外線波長を通さない材料を備えるよう構成される。バックライト組立体１０を出る該組立体の出力照明は近赤外線反射フィルタ１６を通過しなければならない。ランプ１２を囲む構成部品はランプ空洞２０を形成し、該空洞は可視線スペクトル内のエネルギを保存し、これをバックライト組立体１０の外に透過させ、かつ同時に組立体内でより高い波長の熱に変換される近赤外線エネルギを吸収するのに効率的である。
【００１２】
図２は、図１のバックライト組立体の、異なった部品が分解されたブロック断面図である。図２の品目は厚さに関して一定の縮尺で示されていないが、相互に正しく位置決めされている。ランプ１２は空気を充填したランプ空洞２０内に常駐する。空洞２０の内側を包み込んでいるのは、三層材料組合せ体２８である。三層材料組合せ体２８は、接着剤により、又は他の任意の周知の手段により、空洞に適用されることができる。ランプ１２に最も近く位置付けされかつランプ空洞２０を囲む材料２２の層は、拡散反射材料である。この拡散反射材料２２は、３８０から９３０ナノメートルのスペクトル波長内で実質的に何ら吸収作用を有しない。この材料２２の透過率特性は、一定の設計上の具体的なニーズを受入れるため調節できるが、一般に六十パーセント（６０％）及び九十パーセント（９０％）の間の透過率を有し、逆に四十パーセント（４０％）及び十パーセント（１０％）の間の拡散反射率を有する。拡散反射材料２２の透過率及び反射率特性は、対象となるすべての波長（３８０から９３０ｎｍ）にわたって基本的に同じであり、任意の波長から他の任意の波長まで五パーセント（５％）よりずっと少ない変化量である。
【００１３】
拡散反射材料２２の外側には、近赤外線透過光学フィルタ材料２４がある。近赤外線透過材料２４は、好ましくは、コールドミラーに類似した光学特性を有し、およそ六百六十（６６０）から九百三十ナノメートル（９３０ｎｍ）の赤色及び近赤外線波長の約八十から九十五パーセント（約８０〜９５％）を透過し、かつ三百八十（３８０）からおよそ六百二十五ナノメートル（６２５ｎｍ）の可視線スペクトルの八十五から九十九パーセント（８５〜９９％）を反射する。この材料２４により透過され又は逆に反射される正確な波長は、特定の設計に依存し、かつ適用先に合うよう調節することができる。図３は、組立体内で近赤外線透過材料２４に使用できる１つの特定の型式の光学フィルタの透過率特性を示す。近赤外線透過材料２４それ自体は、適切な光学的性質を有する限り、ガラス、ポリカーボネート、アクリル、又はポリエステル（ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）又はポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ））等の任意の好適な基板とすることができる。要求される光学特性は、標準の薄膜コーティング工程及び設計を用いて実現できる。
【００１４】
再び図２を参照すると、近赤外線透過光学フィルタ材料２４の外側の次の層は、近赤外線吸収材料２６である。この材料は近赤外線透過材料２４により透過されたエネルギのみを吸収するのが望ましいが、該材料はすべての波長を吸収しなおかつ組立体内で有効に機能することもできる。この吸収材料２６は、黒色ペイント、黒色陽極酸化アルミニウム、又は類似の材料とすることができる。アルミニウムはまた取付板１４及び側壁部１８を構成する材料としての働きをすることもできる。吸収材料、取付板及び側壁部用の材料は、この特定の適用先に構造的にかつ熱的に適切なペイントされ又は好適に着色されたプラスチック（例えば、ポリカーボネート、アクリル）を備えるよう構成することもできよう。
【００１５】
照明光源は、空気充填ランプ空洞２０内に位置付けられるランプ１２である。ランプ１２は、使用される特定の型式のランプを通常の方法で電気的に刺激されて励起する蛍光灯、発光ダイオード、白熱灯、高輝度放電灯等の任意のありふれた型式のものとすることができる。ランプ１２からの出力照明はまず近赤外線反射光学フィルタ１６、取付板１４、又はランプ空洞２０の側壁部１８に突当たる。ランプ照明は、三百八十（３８０）及び九百三十ナノメートル（９３０ｎｍ）の間の対象となるすべての波長のエネルギを包含する。近赤外線反射光学フィルタ１６に入射するランプ照明は、波長、照明の入射角、及びフィルタのスペクトル透過率特性に応じて透過し又は反射される。代表的な近赤外線反射光学フィルタ１６のスペクトル透過率特性の実例を参考のため図３及び図４に示すが、図３は近赤外線反射光学フィルタの測定透過率の線形プロットであり、図４は近赤外線反射光学フィルタ１６の測定透過率の片対数プロットである。透過されるランプ照明は、近赤外線反射フィルタ１６の波長フィルタリング特性のため、ＮＶＩＳの必要条件に合致している。近赤外線反射フィルタ１６で反射されるランプ照明は、ランプ空洞２０及びこの空洞を裏張りする光学材料２８内で再循環される。近赤外線領域中のエネルギは、ランプ空洞２０内での起り得る多重反射の後に最終的には、ランプ取付板１４又は側壁部１８に取り付けられた近赤外線吸収材料２６に吸収される。
【００１６】
ランプ空洞２０の取付板１４又は側壁部１８に入射するランプ照明は、拡散反射材料２２の透過率特性に応じて拡散反射され又は透過される。反射される部分は、一般に、近赤外線反射フィルタ１６に突当たって、ランプ１２から直接照射された光と類似の方法で応答するか、あるいは拡散反射材料２２に突当たって、拡散反射材料２２の透過率特性に応じて再び透過され又は反射される。拡散反射材料２２を透過する照明部分は、近赤外線透過光学コーティング２４に入射し、このコーティングのスペクトル透過率特性と照明の波長に応じて透過され又は反射される。近赤外線透過光学コーティング２４に好適なコーティングのスペクトル透過率特性の実例を図５及び図６に示すが、図５は近赤外線透過光学コーティング２４の測定透過率の線形プロットであり、図６は近赤外線透過光学コーティング２４の測定透過率の片対数プロットである。近赤外線透過光学コーティング２４の透過率特性は、理想的には、ランプ組立体の照射表面を形成するのに使用される近赤外線反射フィルタ１６と反対の特性であり、近赤外線反射光学フィルタ１６で反射される照明はこのフィルタにより透過される。
【００１７】
近赤外線透過コーティング２４で反射される照明は、拡散反射材料２２を通って処理し直され、最終的には、起り得る多くの反射の後に、近赤外線反射フィルタ１６を横切って、バックライト組立体１０の出力照明の一部となる。近赤外線透過コーティング２４を透過する照明は、近赤外線吸収材料２６によって吸収され、照明システムから有効に取除かれる。
【００１８】
代替的な実施の形態においてバックライト組立体１０は、照明光源と近赤外線反射フィルタ１６との間に拡散光学要素（図示せず）を含むことができよう。拡散光学要素（別名、ディフューザ）の目的は、光源の像をあいまいにするのを助長し、液晶ディスプレイの背面照光に必要とされる空間的に均一な組立体からの照光を提供するのを助長することである。拡散光学要素は、関係する波長又は三百八十（３８０）から九百三十ナノメートル（９３０ｎｍ）でのいずれの放射をも吸収せず、単に入射照明を部分的に透過させかつ部分的に反射させよう。この装置は、一般に、入射光線の伝播方向を変更する（すなわち、散乱させる）が、その他の点ではその特性に影響を与えないであろう。拡散光学要素はまた、組立体の外側にて近赤外線反射フィルタ１６に隣接して位置決めし、近赤外線反射フィルタがランプとディフューザとの間に存在するように（図示せず）することもできよう。
【００１９】
組立体は、拡散反射材料２２なしに設計することもできよう（図示せず）。これはどちらかといえば、出力照明の均等性又は空間的均一性がＬＣＤの背面照光の場合ほど重要でない頭上コンパートメント照光組立体又は懐中電灯などのスポット照明システム向きであろう。拡散反射材料を無くすことは、ＬＣＤバックライト組立体の場合でも、ディフューザが含まれかつ該ディフューザが十分な照明の散乱を提供して要求される出力照明の空間的均一性を提供するのであれば、可能である。
【００２０】
代替的な構成においてバックライト組立体１０は、側壁部１８又は取付板１４を裏張りする材料２８の各種の層を、上述の３つの独立した層とは対照的に単一の要素として構成することもできよう。ランプ１２から外側の側壁部１８及び取付板１４に向う層の光学特性の順序はなお維持されなければならないが、個々の層の光学特性は、本装置を構成する特定の手段のために単一の要素に組合せることができよう。例えば、近赤外線吸収２６チップを含むＰＥＮフィルム等の赤外線吸収材料に近赤外線透過コーティング２４を堆積させ、あるいは側壁部１８及び取付板１４を構成するのに使用される好適な吸収性プラスチック材料（図示せず）に近赤外線透過コーティング２４を直接堆積させることができよう。本装置はまた、近赤外線透過コーティング２４を包含する基板（図示せず）に拡散反射材料２２を直接堆積させることによっても構成することができよう。側壁部１８及び取付板１４を構成するのに使用される基板（図示せず）に拡散反射材料２２、近赤外線反射材料２４、及び近赤外線吸収材料２６のすべての光学特性を構成することも可能である。
【００２１】
これらの好ましい実施の形態を特に参照して本発明を説明したが、他の実施の形態も同じ結果を実現することができる。本発明の変更例及び改変例は当業者には自明であり、添付の特許請求の範囲においてかかるすべての改変例及び均等物を含むことが意図されている。上に引用したすべての参考文献、特許出願、特許及び刊行物の開示の全体は、これにより参照によって組込まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】好ましいバックライト組立体の等角分解図である。
【図２】図１のバックライト組立体のブロック断面図である。
【図３】近赤外線反射光学フィルタの測定透過率の線形プロットである。
【図４】近赤外線反射光学フィルタの測定透過率の片対数プロットである。
【図５】近赤外線透過光学コーティングの測定透過率の線形プロットである。
【図６】近赤外線透過光学コーティングの測定透過率の片対数プロットである。
【符号の説明】
【００２３】
１０・・・・・・バックライト組立体
１２・・・・・・ランプ
１４・・・・・・取付板
１６・・・・・・近赤外線反射フィルタ
１８・・・・・・側壁部
２０・・・・・・ランプ空洞
２２・・・・・・拡散反射材料
２４・・・・・・近赤外線透過材料
２６・・・・・・近赤外線吸収材料
２８・・・・・・三層材料組合せ体
【図１】
2008226818.tif 000003
【図２】
2008226818.tif 000004
【図３】
2008226818.tif 000005
【図４】
2008226818.tif 000006
【図５】
2008226818.tif 000007
【図６】
2008226818.tif 000008
【外国語明細書】
2008226818000001.pdf