СИСТЕМА ЗАДНЕЙ ПОДСВЕТКИ И ДИСПЛЕЙНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2013 года по МПК G02F1/13357 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к системе задней подсветки, содержащей множество сегментов для избирательного освещения заранее заданной области пикселов.

Изобретение также относится к одно- или двумерному источнику света с регулируемой яркостью или к дисплейному устройству.

Уровень техники

Системы задней подсветки, которые содержат множество сегментов для избирательного освещения заранее заданной области пикселов, известны как таковые, а в данной области техники также известны как двумерные системы задней подсветки с регулируемой яркостью. В частности, их используют в качестве источников света в дисплейных устройствах (воспроизведения изображений), например в телевизорах и мониторах. Такие системы освещения особенно пригодны для использования в качестве систем задней подсветки для не эмиссионных дисплейных устройств, таких как жидкокристаллические дисплейные устройства, также называемые жидкокристаллическими панелями, которые используют, например, в (переносных) компьютерах или, например, в (мобильных) телефонах.

Указанные не эмиссионные дисплейные устройства обычно содержат подложку, снабженную регулярной структурой пикселов, каждый из которых управляется посредством, по меньшей мере, одного электрода. В дисплейном устройстве используется схема управления для получения отображения картины или графических данных в соответствующем поле (изобразительного) экрана дисплейного устройства (воспроизведения изображений). Свет, исходящий из системы задней подсветки в жидкокристаллическое дисплейное устройство, модулируется переключателем или модулятором, при этом могут использоваться различные эффекты жидких кристаллов. Кроме того, дисплей может быть основан на электрофоретических или электромеханических эффектах.

Такая система задней подсветки для освещения изобразительного дисплейного устройства известна из заявки №US2007/0024772 на патент США, в которой раскрыты матрица жидкокристаллических элементов и множество устройств непосредственной задней подсветки. Каждое устройство непосредственной задней подсветки выполнено с возможностью избирательного освещения отдельного участка матрицы жидкокристаллических элементов, относящегося к подобласти задней подсветки, последовательно во времени подсвечивающим светом, по меньшей мере, двух цветов во время периода кадра изображения. Известное устройство задней подсветки содержит барьеры подобластей, которые отделяют одну подобласть от другой, предотвращая проникновение света из одной подобласти в соседнюю подобласть.

Недостаток этого известного устройства задней подсветки заключается в том, что добавляются дополнительные мероприятия для создания перекрытия между сегментами, которые повышают толщину известной системы задней подсветки.

Сущность изобретения

Задача изобретения заключается в создании системы задней подсветки, имеющей заранее заданное перекрытие без необходимости в дополнительной толщине.

Согласно первому объекту изобретения задача решается системой задней подсветки, содержащей множество сегментов для избирательного освещения заранее заданной области пикселов дисплейного устройства, при этом система задней подсветки выполнена с возможностью избирательного регулирования интенсивности и/или цвета света, излучаемого от сегмента, каждый сегмент содержит источник света, система задней подсветки также содержит световые барьеры, не совпадающие с краями сегментов, световые барьеры выполнены с возможностью распространения света в пределах сегмента и к непосредственно соседним сегментам, световые барьеры обозначают решеточные линии решетки, источник света содержит место на решеточной линии, по меньшей мере, частично совпадающее с, по меньшей мере, одним из световых барьеров для распространения света по обе стороны от светового барьера.

Толщина системы задней подсветки является размером, измеряемым по существу перпендикулярно решетке, содержащей световые барьеры и источники света.

Эффект от мероприятий согласно изобретению заключается в том, что благодаря расположению источника света сегмента на той же самой решеточной линии, что и световых барьеров, свет от источника света распространяется в обе стороны от светового барьера к соседним сегментам. Этим создается заранее заданное перекрытие света, излучаемого сегментом, по направлению к соседним сегментам. Это заранее заданное перекрытие требуется для предотвращения артефактов, таких как ореолы в неподвижных или движущихся изображениях, или, например, изменений угла обзора дисплейного устройства. Например, когда световые барьеры образуют решетку, которая по существу идентична решетке сегментов, но которая сдвинута так, что источник света расположен, например, по существу в центре сегмента, свет, распространяющийся от светового барьера, будет распространяться к соседним сегментам. Следующий световой барьер, на который наталкивается распространяющийся свет, расположен в центре соседнего сегмента, где, например, по меньшей мере, частично блокируется дальнейшее распространение света через систему задней подсветки. Этим создается заранее заданное перекрытие света от источника света, связанного с сегментом, к соседним сегментам, и в то же время ограничение степени перекрытия. Кроме того, образование этого заранее заданного перекрытия обусловлено расположением источника света относительно световых барьеров, и поэтому для образования этого заранее заданного перекрытия не требуется дополнительная толщина системы задней подсветки согласно изобретению. Кроме того, вследствие ограничения степени перекрытия локальным уменьшением или повышением светового выхода сегментов в системе задней подсветки обеспечивается повышение контраста.

Световые барьеры образуют решетку. Края сегментов не совпадают с решеточными линиями решетки световых барьеров. Например, когда каждый сегмент содержит единственный источник света, который расположен, например, в центре сегмента, световые барьеры, по меньшей мере, частично совпадают с решеточными линиями, которые пересекают источник света. Эти световые барьеры будут, по меньшей мере, частично пересекать каждый сегмент и располагаться по существу в центре сегмента. Вследствие такой структуры световых барьеров свет, излучаемый источником света, будет относительно легко распространяться в пределах сегмента, в котором источник света расположен, и к непосредственно соседним сегментам. Световые барьеры в непосредственно соседних сегментах могут, например, предотвращать дальнейшее распространение света к более отдаленным сегментам, тем самым ограничивая боковое распространение света, излучаемого источником света, по существу к непосредственным соседям. В результате структурой световых барьеров согласно изобретению обуславливается такое распределение света, излучаемого источником света, что он перекрывает непосредственно соседние сегменты, и такое ограничение, что он не перекрывает более отдаленные сегменты, находящиеся на расстоянии от непосредственно соседних сегментов. В результате этой структурой обеспечивается заранее заданное перекрытие сегментов без необходимости в дополнительной высоте, которая будет увеличивать толщину системы задней подсветки.

В известной структуре световых барьеров световые барьеры по существу совпадают с краями сегментов, а источник света в каждом сегменте расположен по существу в центре сегмента. Как показано в упомянутой заявке на патент, в этой известной структуре дополнительные рассеивающие слои использованы, чтобы вызывать частичное перекрытие светом, излучаемым в одном сегменте, дополнительных сегментов. Альтернативно, световые барьеры в известной структуре могут не полностью экранировать свет, излучаемый источником света, тем самым обеспечивая частичное перекрытие других сегментов. Этого можно достигать, например, увеличивая «свободное пространство» над световыми барьерами, например, добиваясь воздушного зазора между световым барьером и дальнейшими оптическими слоями, ведущими к жидкокристаллическим ячейкам. Этот дополнительный воздушный зазор создает дополнительную высоту и должен тщательно регулироваться для предотвращения распределения света по большому количеству сегментов. Когда распределение существует по большому количеству сегментов, по существу невозможно локально изменять интенсивность света, излучаемого от сегмента, чтобы получать повышение контраста, поскольку свет, излучаемый единственным сегментом, содержит относительно большую долю света от всех окружающих сегментов, что существенно ограничивает диапазон, в котором можно уменьшать или увеличивать яркость одного сегмента. В системе задней подсветки согласно изобретению световые барьеры расположены в совпадении с решеточными линиями решетки, на которой также расположены источники света индивидуальных сегментов. Эта конфигурация противостоит любой интуитивной структуре световых барьеров и обеспечивает неожиданный эффект, заключающийся в том, что благодаря распределению света от источника света в добавление к световым барьерам соответствующий сегмент освещается вместе с непосредственно соседними сегментами. В результате ограничивается расстояние, на котором свет источника света распределяется, при этом создается заранее заданное перекрытие, при котором предотвращаются артефакты изображений без увеличения высоты системы задней подсветки согласно изобретению. Кроме того, при такой структуре источников света и световых барьеров создается достаточное локальное освещение сегмента, позволяющее использовать относительно большое различие контрастов для локального регулирования яркости в системе задней подсветки.

В системе задней подсветки согласно варианту осуществления источник света расположен на пересечении двух решеточных линий, при этом каждая из двух решеточных линий, по меньшей мере, частично совпадает с, по меньшей мере, одним из световых барьеров. Преимущество такого осуществления заключается в том, что распространение света от источника света происходит в двух измерениях, при этом обеспечивается перекрытие соседних сегментов в двух измерениях. Это перекрытие в двух измерениях повышает равномерность системы задней подсветки в двух измерениях и поэтому позволяет использовать систему задней подсветки согласно изобретению в качестве двумерной системы задней подсветки с регулируемой яркостью.

В системе задней подсветки согласно осуществлению решетка представляет собой по существу ортогональную решетку. Преимущество этого осуществления заключается в том, что эта ортогональная решетка имеет более близкое сходство с формой экрана, что позволяет относительно легко полностью согласовывать структуру сегментов с формой экрана. Кроме того, при использовании по существу ортогональной решетки требуется наличие только четырех световых барьеров вблизи источника света. В общем случае каждый световой барьер может влиять на равномерность. Поэтому, уменьшая количество световых барьеров, можно повышать равномерность света, излучаемого системой задней подсветки.

В системе задней подсветки согласно осуществлению соседние пересечения источника света свободны от дополнительных источников света, при этом соседние пересечения являются пересечениями, образованными световыми барьерами, по меньшей мере, частично совпадающими с решеточными линиями по обе стороны от источника света при перемещении вдоль решеточных линий. При перемещении вдоль решеточной линии только каждое второе пересечение решеточных линий, по меньшей мере, частично совпадающее со световыми барьерами, содержит источник света. В этой структуре расстояния между всеми источниками света, из которых излучаемый свет перекрывается, являются по существу равными диагональным расстояниям между точками решетки. Эта структура источников света позволяет дополнительно повысить равномерность света, излучаемого системой задней подсветки, на протяжении системы задней подсветки. Например, когда световые барьеры расположены с образованием квадратной или прямоугольной решетки, только в двух углах из четырех углов, расположенных по диагонали друг к другу, содержится источник света. Поэтому расстояние между всеми источниками света и их соседями по существу равно диагональному размеру квадратной или прямоугольной решетки. Хотя расстояние между двумя источниками света вдоль решеточных линий иное по сравнению с диагональным расстоянием между точками решетки, свет от этих двух источников света по существу не перекрывается. Пересечением световых барьеров между двумя источниками света, промежуточное пространство которых не имеет источника света, по существу предотвращается образование перекрытия света от двух источников света, и поэтому источники света, расположенные вдоль решеточных линий, только в небольшой степени влияют друг на друга.

В отличие от этого, когда в каждом углу квадратной или прямоугольной решетки световых барьеров содержится источник света, расстояние между двумя соседними источниками света будет расстоянием между двумя углами вдоль решеточных линий или расстоянием между двумя углами, измеряемым по диагонали квадратной или прямоугольной решетки. При такой структуре расстояние между двумя источниками света не будет постоянным, что делает более трудным создание равномерного распределения света, излучаемого системой задней подсветки, на протяжении системы задней подсветки. Выбор только двух, диагонально противоположных углов квадратной или прямоугольной решетки для расположения источника света делает расстояние между двумя источниками света по существу постоянным, при этом повышается равномерность света, излучаемого на протяжении системы задней подсветки.

В системе задней подсветки согласно варианту осуществления световые барьеры, по меньшей мере, частично совпадающие с решеточными линиями, скомпонованы в треугольную структуру. Преимущество этого осуществления заключается в том, что эта структура более близко похожа на круговые сегменты, которые воспринимаются наблюдателем как более однородные. Кроме того, этой треугольной структурой обеспечивается перекрытие шести соседних сегментов. При повышении количества сегментов, в которых создается перекрытие, происходит дальнейшее повышение равномерности света, излучаемого системой задней подсветки.

В системе задней подсветки согласно осуществлению треугольная структура содержит равнобедренные треугольники. Преимущество этого осуществления заключается также в том, что в этой структуре источников света и световых барьеров все источники света расположены по существу с одинаковым интервалом, что и в этом случае позволяет повысить равномерность света, излучаемого системой задней подсветки, на протяжении системы задней подсветки.

В варианте осуществления системы задней подсветки эта система задней подсветки содержит световод, содержащий световые барьеры и источники света. Преимущество этого варианта осуществления заключается в том, что свет эффективно направляется внутри световода, например, с помощью полного внутреннего отражения. Вывод света может быть выполнен с помощью известных средств вывода, таких как микроточки, риски и т.д.

В системе задней подсветки согласно варианту осуществления световые барьеры представляют собой щели, вырезанные в световоде. Преимущество этого варианта осуществления заключается в том, что эти световые барьеры относительно легко получать. Например, при изготовлении световодов из полиметилметакрилата (также известного как РММА) щели можно относительно просто и точно образовать, используя лазерные режущие устройства.

В системе задней подсветки согласно варианту осуществления щели, по меньшей мере, частично заполнены отражающим материалом. Этот отражающий материал может быть использован для регулирования отражательной способности световых барьеров. На отражательную способность можно влиять, делая световые барьеры частично прозрачными, или видом отражения от световых барьеров можно управлять с тем, чтобы оно было, например, диффузным или зеркальным. Диффузно отражающий световой барьер обычно легче изготавливать, и он может вносить вклад в равномерное излучение света из системы задней подсветки. Зеркально отражающие световые барьеры могут потребоваться, например, в случае, когда излучение света из источника света происходит преимущественно в боковом направлении. В таком осуществлении отражение от световых барьеров необходимо для смешения света в боковом направлении.

В системе задней подсветки согласно варианту осуществления световод содержит множество субсветоводов, при этом края множества субсветоводов являются световыми барьерами. Преимущество этого осуществления заключается в том, что субсветоводы обычно меньше, чем сплошная пластина из полиметилметакрилата, вследствие чего снижается стоимость изготовления системы задней подсветки.

В системе задней подсветки согласно осуществлению края субсветоводов содержат отражающий материал. И опять этот отражающий материал можно использовать для воздействия на отражательную способность, делая световые барьеры частично прозрачными, или для управления видом отражения от световых барьеров. Использование субсветоводов делает применение отражающего материала относительно простым, поскольку этот материал можно наносить до сборки субсветоводов в системе задней подсветки согласно изобретению.

В системе задней подсветки согласно варианту осуществления субсветоводы расположены для по существу непосредственного освещения светоизлучающего окна системы задней подсветки. Светоизлучающее окно может содержать рассеивающий слой. Преимущество этого осуществления заключается в предотвращении различий яркости, наблюдаемых между различными сегментами.

В системе задней подсветки согласно осуществлению световые барьеры являются частично прозрачными.

В системе задней подсветки согласно варианту осуществления часть решеточных линий, не покрытых световым барьером, занята местами источников света. Световые барьеры образуют решетку для ограничения распространения света. Решетка является по существу полностью замкнутой, и только отверстия в решетке используются для размещения источников света. В таком варианте осуществлении боковым распространением света, например, только к непосредственно соседним сегментам или к добавочным относительно непосредственно соседних сегментов можно удовлетворительно управлять с помощью световых барьеров.

В системе задней подсветки согласно осуществлению источник света в каждом сегменте расположен по существу в центре сегмента. Преимущество этого осуществления заключается в том, что оно позволяет осуществлять по существу равномерное освещение группы пикселов с помощью сегмента.

В системе задней подсветки согласно варианту осуществления источник света излучает по существу белый свет и/или источник света содержит множество излучателей света, излучающих свет одного или нескольких заранее заданных цветов.

Источник света может содержать, например, светоизлучающий диод или лазерный диод, который излучает, по меньшей мере, часть излучаемого света в боковом направлении. Как вариант источник света может быть любым другим подходящим источником света, который излучает свет, по меньшей мере, частично, в направлении, параллельном опорной пластине системы задней подсветки. Источник света может излучать по существу белый свет или может содержать, например, множество светоизлучающих диодов, которые излучают свет заранее заданного цвета. Источник света может также содержать люминесцентный материал для преобразования, по меньшей мере, части излучаемого света в свет другого цвета. Источник света может быть, например, голубым светоизлучающим диодом, имеющим люминесцентный слой, который преобразует часть голубого света в желтый свет, который при смешивании с остальным голубым светом образует по существу белый свет. Кроме того, люминесцентный слой может быть расположен на расстоянии от излучателя света, при этом образуется так называемая компоновка «удаленного люминофора». Источник света может быть относительно небольшим по сравнению с размерами сегментов или может продолжаться на протяжении значительной части сегментов.

В данном случае свет заранее заданного цвета обычно представляет собой свет, имеющий заранее заданный спектр. Заранее заданный спектр может содержать, например, первичный цвет, имеющий конкретную ширину полосы вокруг заранее заданной длины волны, или может содержать, например, множество первичных цветов. Заранее заданная длина волны представляет собой среднюю длину волны распределения спектра мощности излучения. В этом случае свет заранее заданного цвета также включает в себя невидимый свет, такой как ультрафиолетовый свет. Когда источником света излучается ультрафиолетовый свет, обычно используют преобразующую свет среду, например люминесцентный материал. Люминесцентный материал преобразует, например, ультрафиолетовый свет в видимый свет. Преобразующую среду можно наносить непосредственно на источник света или применять на расстоянии от источника света. Свет первичного цвета включает в себя, например, красный, зеленый, голубой, желтый, янтарный и пурпурный свет. Кроме того, заранее заданный цвет может содержать смеси первичных цветов, таких как голубой и янтарный или голубой, желтый и красный. Например, выбирая конкретное сочетание красного, зеленого и голубого света, в осветительной системе можно образовывать по существу любой цвет, включая белый. Кроме того, в светопроекционной системе можно использовать другие сочетания первичных цветов, например красного, зеленого, голубого, бирюзового и желтого, которые позволяют получать по существу любой цвет. Количество первичных цветов, используемых в системе освещения с настройкой цвета, можно изменять.

В системе задней подсветки согласно осуществлению источники света системы задней подсветки расположены на по существу плоской опорной пластине системы задней подсветки. Преимущество этого осуществления заключается в том, что расположение по существу всех источников света на единственной плоской пластине позволяет иметь относительно плоскую систему задней подсветки.

В осуществлении системы задней подсветки эта система задней подсветки содержит контроллер для приема информации обратной связи от источников света для регулирования интенсивности и/или цвета света, излучаемого каждым сегментом. Информация обратной связи может быть информацией, которая воспринимается только один раз на предприятии или во время выполнения дополнительной калибровки системы задней подсветки и которая впоследствии используется в качестве корректировочного значения в течение срока службы индивидуальных источников света для гарантии, что свет, излучаемый индивидуальными источниками света, соответствует интенсивности и/или цвету света, излучаемому другими источниками света, или требуемой интенсивности и/или цвету. Как вариант, информация обратной связи может быть непрерывной информацией обратной связи, позволяющей непрерывно контролировать интенсивность и/или цвет света, излучаемого источниками света, для гарантии, что источниками света создается соответствующая интенсивность и/или цвет. Кроме того, как вариант, информация обратной связи может быть, например, электрическим сигналом, например сигналом о внутреннем сопротивлении, связанным со старением источника света. Обнаружение этого электрического сигнала позволяет корректировать эффекты старения системы задней подсветки и тем самым гарантировать, что из источника света излучается свет соответствующей интенсивности и/или цвета.

Кроме того, изобретение относится к одно- или двумерному источнику света с регулируемой яркостью, заявленному в пункте 14 формулы изобретения, и к дисплейному устройству, заявленному в пункте 15 формулы изобретения.

Краткое описание чертежей

Эти и другие объекты изобретения станут очевидными из описанных ниже осуществлений и будут пояснены с обращением к этим осуществлениям.

На чертежах:

фиг.1 - упрощенный трехмерный вид системы задней подсветки согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.2А, 2В, 2С, 2D, 2E, 2F и 2G - виды сверху структуры источников света и световых барьеров в системе задней подсветки согласно изобретению;

фиг.3 - вид дисплейного устройства согласно изобретению; и

фиг.4 - вид одно- или двумерного источника света с регулируемой яркостью, содержащего систему задней подсветки согласно изобретению.

Чертежи являются чисто схематичными и выполнены не в масштабе. В частности, для ясности некоторые размеры сильно увеличены. Аналогичные компоненты на чертежах по возможности обозначены одинаковыми позициями.

Подробное описание осуществлений

На фиг.1 показан упрощенный трехмерный вид системы 10 задней подсветки согласно изобретению. На упрощенном трехмерном виде системы 10 задней подсветки структура световых барьеров 40, в этом варианте осуществления стенок 40, расположена на опорной пластине 70 системы 10 задней подсветки. Как показано на фиг.1, световые барьеры 40 расположены с образованием регулярной, по существу квадратной решетки. В точках пересечения решетки, которая обозначена световыми барьерами 40, расположены источники 30 света. Как можно ясно видеть из упрощенного трехмерного вида, свет, излучаемый источниками 30 света, распространяется по всем направлениям, показанным стрелками (см. фиг.2А). Система 10 задней подсветки содержит сегменты 20 (показанные пунктирными линиями), которые избирательно освещают заранее заданную область пикселов (см. фиг.3). Источник 30 света каждого сегмента 20 может быть расположен, например, в центре сегмента 20 для по существу равномерного освещения сегмента 20, связанного с источником 30 света. Поскольку источники 30 света расположены в одной и той же решетке, обозначенной световыми барьерами 40, свет, излучаемый источником 30 света, распространяется за пределы связанного с ним сегмента 20 к соседним сегментам. Распространяющийся свет одного из источников 30 будет наталкиваться за пределами связанного с ним сегмента 20 на световой барьер 40 на решеточной линии, которая пересекает следующий источник 30, расположенный в центре соседнего сегмента 20. Световые барьеры 40 могут быть расположены с возможностью полного блокирования распространения света дальше от соседних сегментов 20 или могут быть расположены с возможностью частичного распространения дальше от соседних сегментов 20. Это частичное распространение света за пределы световых барьеров 40 может быть получено с помощью световых барьеров 40, которые являются частично прозрачными, или с помощью световых барьеров 40, которые имеют отверстия по направлению к более отдаленному сегменту 20. Этим создается контролируемое распространение света, излучаемого источником 30 света, без необходимости в дополнительной высоте системы 10 задней подсветки согласно изобретению, при этом предотвращается увеличение толщины системы 10 задней подсветки с получением заранее заданного перекрытия. Толщина или высота системы 10 задней подсветки является размером, измеряемым по существу перпендикулярно решетке, содержащей световые барьеры 40, или содержит размер, измеряемый в направлении, по существу перпендикулярном опорной пластине 70. Эффект такого ограничения бокового распространения света, излучаемого источником 30 света, заключается в том, что перекрытие между светом, излучаемым источником 30 света одного сегмента 20 к соседним сегментам 20, обуславливает повышение равномерности света, излучаемого на протяжении системы 10 задней подсветки, при сохранении посредством избирательного освещения сегментов возможности создания больших различий контраста на протяжении дисплейного устройства 100 (см. фиг.3).

В известной системе задней подсветки световые барьеры по существу совпадают с барьерами сегментов системы задней подсветки. Если световые барьеры в известной системе задней подсветки полностью блокируют боковое распространение света к соседним сегментам, то равномерность изображения, формируемого на дисплейном устройстве, получается относительно плохой. Как вариант, когда световые барьеры обеспечивают перекрытие света, излучаемого одним сегментом к другим сегментам дисплейного устройства, перекрытие будет по существу усредняться на протяжении всей системы задней подсветки, при этом будет снижаться способность системы задней подсветки к избирательному освещению заранее заданной области пикселов для создания больших различий контраста.

В системе 10 задней подсветки, показанной на фиг.1, световые барьеры 40 образованы в виде по существу непрерывной стенки, в которой имеются отверстия, где расположены источники 30 света. Эта структура обуславливает излучение света от источника 30 света в обе стороны от светового барьера 40, в связи с чем всегда происходит перекрытие света, излучаемого в одном из сегментов, к соседним сегментам. В варианте осуществления, показанном на фиг.1, источник 30 света расположен в точке пересечения двух по существу перпендикулярно расположенных световых барьеров 40, что обуславливает распространение света, излучаемого источником 30 света, в двух измерениях. Как вариант, световой барьер 40 может иметь отверстие между двумя точками пересечения световых барьеров 40 (см. фиг.2D и 2Е), что обусловит распространение света, излучаемого источником 30 света, только в одном измерении. Таким образом, структура источника 30 света совместно со световыми барьерами 40 обеспечивает боковое распространение света, степень которого может быть ограничена относительно просто следующим световым барьером 40, встречаемым распространяющимся светом. При ограниченном боковом распространении повышается равномерность и обеспечиваются большие различия в освещении заранее заданной области пикселов по дисплейному устройству 100. Можно создавать многочисленные структуры световых барьеров 40, 42, 44 и источников 30 света, некоторые из которых показаны в вариантах осуществления на фиг.2.

В системе 10 задней подсветки, показанной на фиг.1, имеется только опорная пластина 70, которая обычно содержит отражающий материал, источники 30 света и структуру световых барьеров 40. Система 10 задней подсветки может также содержать оптическую фольгу, рассеиватели и другие оптические слои (непоказанные), расположенные на верхних участках световых барьеров 40, для, например, дополнительного повышения равномерности света, излучаемого системой 10 задней подсветки, или для дополнительного повышения направленности света, излучаемого системой 10 задней подсветки. Кроме того, система задней подсветки может быть образована световодом (см. фиг.2F и 2G), при этом световые барьеры 42 (см. фиг.2F и 2G) имеют, например, щели 42, которые вырезаны в световоде и которые могут быть заполнены отражающим или частично отражающим материалом.

Предпочтительно, чтобы источник 30 света содержал светоизлучающий диод 30 или лазерный диод 30, который излучает свет в боковом направлении. Как вариант, источник 30 света может быть любым подходящим источником света, который излучает свет, по меньшей мере, частично, в направлении, параллельном опорной пластине 70 системы 10 задней подсветки. Источник 30 света может излучать по существу белый свет или может содержать, например, множество светоизлучающих диодов, каждый из которых излучает свет заранее заданного цвета.

На каждой из фиг.2А, 2В, 2С, 2D, 2E, 2F и 2G показан вид сверху компоновки источников 30 света и световых барьеров 40, 42, 44 в системе 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 задней подсветки согласно изобретению. В каждом из нижеследующих видов сверху систем 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 задней подсветки сегменты 20, 21, 22, 23, 24 показаны пунктирными линиями, а световые барьеры 40 показаны относительно толстыми линиями. Как можно ясно видеть, форма сегментов 20, 21, 22, 23, 24 по существу идентична форме решетки, которая образована световыми барьерами 40, но сдвинутыми на половину сегмента 20, 21, 22, 23, 24. Вследствие этого все источники 30 света расположены по существу в центре связанного с ними сегмента 20, 21, 22, 23, 24, и при этом может создаваться относительно хорошая равномерность света, излучаемого источником 30 света, на протяжении связанного с ним сегмента 20, 21, 22, 23, 24. Возможны другие расположения источника 30 света или многочисленных источников 30 света для каждого сегмента 20, 21, 22, 23, 24. По меньшей мере, один из многочисленных источников 30 света расположен в отверстии светового барьера 40 для создания контролируемого перекрытия между соседними сегментами 20, 21, 22, 23, 24. Предпочтительно, чтобы отверстия в световых барьерах 40 имели по существу такой же размер, что и источники 30 света, чтобы предотвращалась неконтролируемая утечка света, излучаемого источником 30 света, в направлении от соседних сегментов 20, 21, 22, 23, 24. Однако вследствие производственных допусков между световым барьером 40 и источником 30 света обычно остается небольшой зазор.

На фиг.2А показан вид сверху системы 10 задней подсветки согласно первому осуществлению изобретения. Этот первый вариант осуществления содержит структуру источников 30 света и световых барьеров 40, в которой на каждом пересечении в решетке световых барьеров 40 содержится источник 30 света, который излучает свет к восьми соседним сегментам 20, расположенным вокруг центрального сегмента 20. Преимущество такой структуры заключается в том, что расстояние между двумя источниками 30 света является относительно небольшим, что влечет за собой относительно небольшую высоту системы 10 задней подсветки при относительно хорошей равномерности на протяжении системы 10 задней подсветки.

На фиг.2В показан вид сверху системы 11 задней подсветки согласно второму варианту осуществления изобретения. Этот второй вариант осуществления содержит структуру источников 30 света и световых барьеров 40, в которой источник 30 света содержится не на каждом пересечении в решетке световых барьеров 40. В настоящем варианте осуществления на пересечениях в решетке световых барьеров 40, которые находятся рядом с источником 30 света, не содержится источник 30 света. Таким образом, при перемещении вдоль световых барьеров 40 на каждом втором пересечении световых барьеров 40 содержится источник 30 света. Свет, излучаемый источником 30 света в связанном с ним сегменте 21, распространяется вбок и перекрывает четыре соседних сегмента 21. Преимущество этой структуры заключается в том, что расстояние между источниками 30 света, свет которых смешивается в сегменте 21, по существу равно диагональному расстоянию d₁₁, показанному на фиг.2В.

На фиг.2С показан вид сверху системы 12 задней подсветки согласно третьему варианту осуществления изобретения. Этот третий вариант осуществления содержит структуру источников 30 света и световых барьеров 40, в которой решетка световых барьеров 40 представляет собой треугольную решетку. И в этом случае источники 30 света расположены в точках пересечения треугольной решетки. На схематичном виде сверху, показанном на фиг.2С, источники 30 света соприкасаются со световыми барьерами 40, при этом по существу не остается пространства для неконтролируемой утечки света за пределы непосредственно соседних сегментов. Однако в системе 12 задней подсветки согласно практическому варианту осуществления всегда будет остаточный зазор между источником 30 света и световым барьером 40 вследствие производственных допусков при изготовлении системы 12 задней подсветки. Если треугольная решетка образована равнобедренными треугольниками, то расстояния между каждыми двумя источниками 30 света, свет которых смешивается внутри сегмента 22, будут по существу одинаковыми. Источник 30 света, излучающий свет в связанном с ним сегменте 22, также излучает свет в соседние шесть сегментов, и в этом случае создается контролируемое боковое распространение излучаемого света от источника 30 света. Преимущество системы 12 задней подсветки согласно этому осуществлению заключается в том, что при такой структуре сегменты более похожи на круговые, которые воспринимаются наблюдателем как более однородные.

Как вариант, сегмент 22 может быть не треугольным по форме, а шестиугольным. В таком осуществлении количество источников 30 света, освещающих один шестиугольный сегмент, может быть равно, например, семи.

На фиг.2D показан вид сверху системы 13 задней подсветки согласно четвертому варианту осуществления изобретения. Этот четвертый вариант осуществления содержит структуру источников 30 света и световых барьеров 40, в которой источники 30 света расположены в отверстиях в световых барьерах 40 между двумя пересечениями световых барьеров 40. Свет, излучаемый каждым источником 30 света, распространяется в обе стороны от светового барьера 40, и это обуславливает двумерное боковое распространение света, излучаемого источником 30 света. Сегмент 23 представляет собой сегмент 23 ромбической формы. На фиг.2Е показан вид сверху системы 14 задней подсветки согласно пятому осуществлению изобретения. Это пятое осуществление содержит структуру источников 30 света и световых барьеров 40, в которой сегменты 24 расположены полосами, которые могут освещаться, например, последовательно. И в этом случае источники 30 света расположены в отверстиях световых барьеров 40 и обеспечивают перекрытие в направлении, перпендикулярном световым барьерам 40. В варианте осуществления, показанном на фиг.2Е, световые барьеры 40 расположены в вертикальном направлении. Конечно, как вариант, световые барьеры 40 также можно располагать в горизонтальном направлении, что позволит освещать каждым сегментом 24 множество линий пикселов.

На фиг.2F показан вид сверху системы 15 задней подсветки согласно шестому варианту осуществления изобретения. В этом шестом варианте осуществления сегменты 24 также расположены полосами, которые могут освещаться, например, последовательно. Однако система 15 задней подсветки согласно этому шестому варианту осуществления содержит световод 60, который содержит щели 42, образующие световые барьеры 42. Источники 30 света расположены в отверстиях световода 60, при этом отверстия также образованы в световых барьерах 42. Свет, излучаемый источниками 30 света, обеспечивает перекрытие в направлении, перпендикулярном световым барьерам 42. Щели 42 или световые барьеры 42 могут быть заполнены, например, отражающим материалом для воздействия на характеристики отражения и/или прозрачности светового барьера 42. Световод 60 можно изготавливать, например, из полиметилметакрилата, а щели 42 можно формировать, используя устройство лазерной резки. В осуществлении, показанном на фиг.2F, световые барьеры 42 расположены в вертикальном направлении. Конечно, как вариант, световые барьеры 42 также можно располагать в горизонтальном направлении, что позволит каждым сегментом 24 освещать множество линий пикселов.

На фиг.2G показан вид сверху системы 16 задней подсветки согласно седьмому варианту осуществления изобретения. В этом седьмом варианте осуществления сегменты 24 также расположены полосами, которые могут освещаться, например, последовательно. Однако система 16 задней подсветки согласно этому седьмому осуществлению содержит множество субсветоводов 62, 64, 66. Края 44 субсветоводов 62, 64, 66 образуют световые барьеры 44. Источники 30 света расположены в отверстиях на краях субсветоводов 62, 64, 66. Свет, излучаемый источниками 30 света, обеспечивает перекрытие в направлении, перпендикулярном световым барьерам 44. Края 44 или световые барьеры 44 могут содержать, например, покрытие, содержащее отражающий материал, для воздействия на характеристики отражения и/или прозрачности световых барьеров 44. Субсветоводы 62, 64, 66 могут быть изготовлены, например, из полос полиметилметакрилата. И в этом варианте осуществления, показанном на фиг.2G, световые барьеры 44 расположены в вертикальном направлении. Конечно, как вариант, световые барьеры также можно располагать в горизонтальном направлении, что позволит освещать каждым сегментом 24 множество линий пикселов.

На фиг.3 показано сечение дисплейного устройства 100 согласно изобретению, содержащее систему 14 задней подсветки согласно изобретению. Система 14 задней подсветки согласно изобретению содержит множество световых барьеров 40, обозначающих решетку, и содержит множество источников 30 света, размещенных в решетке, обозначенной световыми барьерами 40. Источники 30 света расположены на опорной пластине 70, которая предпочтительно представляет собой отражающую опорную пластину 70. Источники 30 света расположены для освещения сегментов 24, которые показаны на фиг.3 пунктирной линией 24 с двумя стрелками. Дисплейное устройство 100 может быть, например, жидкокристаллическим дисплейным устройством 100, которое содержит слой подключаемых к источнику питания (непоказанному) жидкокристаллических ячеек 112, слой 114 поляризатора и слой 116 анализатора. Как вариант, дисплейное устройство 100 может быть любым другим не эмиссионным дисплейным устройством 110. В альтернативном варианте осуществления системы 14 задней подсветки (показанном на фиг.3) система 14 задней подсветки может дополнительно содержать контроллер 120 для приема информации 130 обратной связи от источников 30 света для регулирования интенсивности и/или цвета света, излучаемого каждым сегментом.

На фиг.4 показан одно- или двумерный источник 200 света с регулируемой яркостью, содержащий систему 14 задней подсветки согласно изобретению. И в этом случае система 14 задней подсветки содержит множество световых барьеров 40, обозначающих решетку, и содержит множество источников 30 света, расположенных в решетке, обозначенной световыми барьерами 40. Источники 30 света размещены на опорной пластине 70, которая предпочтительно представляет собой отражающую опорную пластину 70. Сегменты 24, которые освещаются источниками 30 света, и в этом случае обозначены пунктирной линией 24 с двумя стрелками. Источник 200 света с регулируемой яркостью содержит, например, рассеиватель 210 для рассеивания света, излучаемого индивидуальными сегментами 24 системы 14 задней подсветки.

Следует отметить, что упомянутыми выше вариантами осуществления изобретение иллюстрируется, а не ограничивается и что специалисты в области техники, к которой относится изобретение, сумеют разработать многочисленные варианты осуществлений без отступления от объема прилагаемой формулы изобретения.

В формуле изобретения любые позиции, помещенные в круглые скобки, не должны толковаться как ограничивающие формулу изобретения. Использование глагола «содержит» и его сопряжений не должно исключать наличия элементов или этапов, не указанных в формуле изобретения. Неопределенный артикль, предшествующий элементу, не должен исключать наличия множества таких элементов. Изобретение может быть реализовано посредством аппаратного обеспечения, содержащего несколько различных элементов. В формуле изобретения на устройства перечислены несколько средств, некоторые из этих средств могут быть реализованы одной и той же единицей аппаратного обеспечения. Сам факт, что некоторые признаки излагаются во взаимно различающихся зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что сочетание этих признаков не может использоваться для достижения преимущества.

Изобретение относится к системе задней подсветки и к дисплейному устройству. Система задней подсветки содержит множество сегментов для избирательного освещения заранее заданной области пикселов дисплейного устройства и выполнена с возможностью избирательного регулирования интенсивности и/или цвета света, излучаемого от сегмента, при этом каждый сегмент содержит источник света. Система задней подсветки также содержит световые барьеры для ограничения бокового распространения света, излучаемого источником света, к соседним сегментам. Световые барьеры обозначают решеточные линии решетки, а источник света расположен на месте на решеточной линии, которое, по меньшей мере, частично совпадает с, по меньшей мере, одним из световых барьеров. Технический результат - создание задней подсветки, имеющей заранее заданное перекрытие без необходимости в дополнительной толщине. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Система (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16) задней подсветки, содержащая множество сегментов (20, 21, 22, 23, 24) для избирательного освещения заранее. заданной области пикселов (110) дисплейного устройства (100), при этом система (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16) задней подсветки выполнена с возможностью избирательного регулирования интенсивности и/или цвета света, излучаемого от сегмента (20, 21, 22, 23, 24), каждый сегмент (20, 21, 22, 23, 24) содержит источник (30) света, система (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16) задней подсветки также содержит световые барьеры (40), не совпадающие с краями сегментов (20, 21, 22, 23, 24), световые барьеры (40) выполнены с возможностью распространения света в пределах сегмента (20, 21, 22, 23, 24) и к непосредственно соседним сегментам (20, 21, 22, 23, 24), световые барьеры (40, 42, 44) обозначают решеточные линии решетки, источник (30) света содержит место на решеточной линии, по меньшей мере, частично совпадающее с, по меньшей мере, одним из световых барьеров (40, 42, 44) для распространения света по обе стороны от светового барьера (40).

2. Система (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16) задней подсветки по п.1, в которой источник (30) света расположен на пересечении двух решеточных линий, при этом каждая из двух решеточных линий является, по меньшей мере, частично совпадающей с, по меньшей мере, одним из световых барьеров (40, 42, 44).

3. Система (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16) задней подсветки по п.1 или 2, в которой решетка представляет собой, по существу, ортогональную решетку.

4. Система (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16) задней подсветки по п.2, в которой соседние пересечения (52, 54, 56, 58) источника (30) света свободны от дополнительных источников света, при этом соседние пересечения (52, 54, 56, 58) являются пересечениями решетки по обе стороны источника (30) света при перемещении вдоль решеточных линий.

5. Система (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16) задней подсветки по п.1 или 2, в которой световые барьеры (40, 42, 44), по меньшей мере, частично совпадающие с решеточными линиями, скомпонованы в треугольную структуру.

6. Система (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16) задней подсветки по п.5, в которой треугольная структура содержит равнобедренные треугольники.

7. Система (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16) задней подсветки по п.1 или 2, где система (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16) задней подсветки содержит световод (60; 62, 64, 66), содержащий световые барьеры (40, 42, 44) и источники (30) света.

8. Система (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16) задней подсветки по п.7, в которой световые барьеры (40, 42, 44) представляют собой щели (42), вырезанные в световоде (60).

9. Система (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16) задней подсветки по п.8, в которой щели (42), по меньшей мере, частично заполнены отражающим материалом.

10. Система (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16) задней подсветки по п.7, в которой световод (60; 62, 64, 66) содержит множество субсветоводов (62, 64, 66), при этом края (44) множества субсветоводов (62, 64, 66) являются световыми барьерами (44).

11. Система (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16) задней подсветки по п.1 или 2, в которой световые барьеры (40, 42, 44) являются частично прозрачными.

12. Система (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16) задней подсветки по п.1 или 2, в которой часть решеточных линий, не покрытых световым барьером (40, 42, 44), занята местами источников (30) света.

13. Система (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16) задней подсветки по п.1 или 2, в которой источник (30) света в каждом сегменте (20, 21, 22, 23, 24) расположен, по существу, в центре сегмента (20, 21, 22, 23, 24).

14. Одно- или двумерный источник (200) света с регулируемой яркостью, содержащий систему (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16) задней подсветки по п.1 или 2.

15. Дисплейное устройство (100), содержащее систему (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16) задней подсветки по п.1 или 2.