Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к осветительному прибору и к верхностному источнику света, каждый из которых используется для задней подсветки жидкокристаллического дисплея, и к жидкокристаллическому дисплею с поверхностным источником света.
Уровень техники
В последнее время жидкокристаллические дисплеи быстро распространяются и занимают место дисплеев с электронно-лучевыми трубками (ЭЛТ (CRT)). Такие преимущества жидкокристаллических дисплеев, как энергосбережение, небольшая толщина и маленькая масса, способствовали широкому применению жидкокристаллических дисплеев в жидкокристаллических телевизорах, мониторах, портативных телефонах и т.п. Разработки по еще большему расширению преимуществ включают совершенствование осветительных приборов (так называемых источников подсветки), каждый из которых устанавливают в задней части жидкокристаллического дисплея.
Источники подсветки, представляющие собой осветительные приборы, грубо подразделяются на боковые источники подсветки (называемые также торцевыми источниками подсветки) и источники прямой подсветки. В осветительном приборе с боковым источником подсветки сзади панели жидкокристаллического дисплея расположена световодная пластина, на торце которой находится источник света. Свет от этого источника света отражается световодной пластиной, так что панель жидкокристаллического дисплея оказывается освещена непрямо и равномерно. Такая конструкция позволяет реализовать тонкий осветительный прибор, хотя его яркость мала. По этой причине осветительные приборы с источниками боковой подсветки применяются главным образом в жидкокристаллических дисплеях небольшого или среднего размера, таких как дисплеи в портативных телефонах и портативных персональных компьютерах (ноутбуки).
В осветительном приборе с прямой подсветкой несколько источников света расположены сзади панели жидкокристаллического дисплея, чтобы прямо освещать эту панель жидкокристаллического дисплея. Соответственно, в такой конструкции можно легко получить высокую яркость даже при больших размерах экрана. Поэтому осветительные приборы с прямой подсветкой применяют главным образом в жидкокристаллических дисплеях большого размера - не менее 20 дюймов (51 см). Однако современные осветительные приборы с прямой подсветкой имеют толщину примерно от 20 мм до 40 мм. Это является препятствием для дальнейшего уменьшения толщины дисплеев.
Дальнейшее уменьшение толщины жидкокристаллического дисплея может быть достигнуто путем уменьшения расстояния между источником света и панелью жидкокристаллического дисплея. В этом случае, однако, невозможно добиться равномерности светимости осветительного прибора без применения большого числа источников света. С другой стороны, чем больше источников света, тем выше стоимость. Поэтому основные надежды направлены на разработку осветительного прибора, не использующего большого числа источников света, но при этом имеющего небольшую толщину и обеспечивающего превосходную равномерность освещения.
В качестве одного из вариантов решения этих проблем предпринимались попытки уменьшить толщину жидкокристаллического дисплея большого размера за счет применения осветительного прибора, в котором установлены несколько световодных элементов.
Патентная Литература 1 описывает изображенный на Фиг.8(а) осветительный прибор 201 с поверхностным источником света, имеющий несколько источников 202 света в виде светодиодных (LED) матриц. Каждый из этих нескольких источников 202 света в виде светодиодных матриц имеет светодиоды LED, которые расположены параллельно через заданные интервалы и которые генерируют монохроматические световые лучи с соответствующими разными длинами волн.
Первый световод 204 имеет в сечении клиновидную форму с горизонтальной верхней поверхностью и нижней поверхностью, наклонной относительно этой верхней поверхности. Более толстый из двух боковых торцов первого световода 204 обращен к соответствующему одному из источников 202 света в виде светодиодных матриц через первый смесительный элемент 208 (световодную секцию) монохроматического света.
Второй световод 206 имеет в сечении клиновидную форму с горизонтальной нижней поверхностью и верхней поверхностью, наклонной относительно этой нижней поверхности. Более толстый из двух боковых торцов второго световода 206 обращен к соответствующему одному из источников 202 света в виде светодиодных матриц через второй смесительный элемент 210 (световодную секцию) монохроматического света, расположенный с противоположной стороны от источника 202 света по отношению к соответствующему первому световоду 204.
Кроме того, составляющая светового потока, направленная вверх и наружу, при прохождении через первый смесительный элемент 208 (световодную секцию) монохроматического света или второй смесительный элемент 210 (световодную секцию) монохроматического света отражается посредством отражателя 214 назад - в первый смесительный элемент 208 (световодную секцию) монохроматического света или второй смесительный элемент 210 (световодную секцию) монохроматического света. С другой стороны, составляющая светового потока, направленная вниз и наружу, при прохождении через первый смесительный элемент 208 (световодную секцию) монохроматического света или второй смесительный элемент 210 (световодную секцию) монохроматического света отражается посредством отражательной пластины 222 назад - в первый смесительный элемент 208 (световодную секцию) монохроматического света или второй смесительный элемент 210 (световодную секцию) монохроматического света.
Далее, Патентная Литература 2 описывает поверхностный источник света 302, имеющий несколько прозрачных сегментов 318 световодных пластин. Как показано на Фиг.8(b), каждый из этих сегментов 318 световодных пластин имеет: прямоугольную выходную светоизлучающую поверхность 318а; утолщенный участок, расположенный по существу в центральной области прямоугольной выходной светоизлучающей поверхности 318а по существу параллельно одной боковой стороне этой поверхности; пару утонченных торцов, по существу параллельных утолщенному участку; параллельную канавку, которая выполнена по существу в центре утолщенного участка на стороне, противоположной относительно прямоугольной выходной светоизлучающей поверхности 318, и в которой находится стержневой источник света; и секцию с наклонной задней поверхностью, ограничивающую наклонную заднюю поверхность, так что толщина этой секции с наклонной задней поверхностью уменьшается по направлению от утолщенного участка к утонченным торцам в обе стороны. Соответствующие утонченные торцы двух соседних сегментов 318 световодных пластин соединены один с другим. Соответствующие прямоугольные выходные светоизлучающие поверхности 318а соединенных сегментов 318 световодных пластин расположены в одной плоскости.
Осветительный поверхностный источник света 302 содержит также источники света 312, рассеивающую пластину 314, рассеивающую пластину 316, призматическую пластину 317 и отражательные пластины 322.
Отражательные пластины 322 предназначены для отражения света, выходящего из задних поверхностей сегментов 318 световодных пластин, так что отраженный свет снова входит в эти сегменты 318 световодных пластин. Таким образом, отражательные пластины 322 позволяют повысить эффективность использования света. Согласно Патентной Литературе 2 отражательные пластины 322 выполнены таким образом, чтобы закрыть задние поверхности (наклонные поверхности) сегментов 318 световодных пластин.
Патентная Литература 3 описывает осветительный поверхностный источник света тандемного типа, в котором, как показано на Фиг.8(с), несколько модулей U2 с поверхностным излучением расположены параллельно один другому. Каждый из этих модулей U2 с поверхностным излучением имеет световод 403 в форме пластины с показателем преломления "ng". Модулятор 408 вытекающего света, выполненный на задней поверхности 434 каждого из световодов 403, содержит: составной слой 480, имеющий область 481 с первым показателем преломления и область 482 с вторым показателем преломления; и слой 483 с третьим показателем преломления. На поверхности модулятора 408 вытекающего света выполнена призматическая матрица 409, содержащая множество призм. Патентная Литература 3 указывает, что такая конструкция позволяет увеличить яркость в требуемом направлении в распределении яркости на светоизлучающей поверхности, а в случае использования такого осветительного поверхностного источника света тандемного типа в качестве источника подсветки для дисплея дает возможность повысить качество изображения на дисплее.
Далее, рядом с призматической матрицей 409 расположен отражательный элемент 405. Иными словами, этот отражательный элемент 405 обращен к слою 483 с третьим показателем преломления, в котором создана призматическая матрица 409. В Патентной Литературе 3 рассмотрены: конструкция, в которой отражательный элемент 405 соединен с отражателем 402 для источника света 401, так что этот отражательный элемент может быть выполнен заодно с отражателем; конструкция, в которой каждый отражательный элемент 405 выступает к боковому торцу секции вершины каждого световода 403, имеющего модулятор 408 вытекающего света и т.п.; и конструкция, в которой отражатель 402 для источника света 401, выполненный заодно с отражательным элементом 405, выступает к нижней поверхности ступеньки 435 выреза (ступенька 435 выреза имеет функцию приема и опоры секции Е вершины, образованной из световода 403, модулятора 408 вытекающего света и призматической матрицы 409 соседнего модуля с поверхностным излучением, так что эта секция Е вершины располагается на противоположной стороне относительно входной торцевой поверхности световода 403, на которую падает свет) соответствующего световода 403.
Список литературы
Патентная Литература 1
Публикация заявки на патент Японии, Tokukai, No.2006-269365 А (Дата публикации: 5 октября, 2006)
Патентная Литература 2
Публикация заявки на патент Японии, Tokukai, No.2006-301518 А (Дата публикации: 2 ноября, 2006)
Патентная Литература 3
Публикация заявки на патент Японии, Tokukai, No.2006-108033 А (Дата публикации: 20 апреля, 2006)
Раскрытие изобретения
Техническая проблема
В общем случае такие световоды изготавливают с отрицательным допуском из соображений учета дефектов, возникающих между световодами, уменьшения толщины осветительного прибора, технологических погрешностей и т.п. Вследствие этого между двумя соседними световодами появляется зазор, соответствующий этому отрицательному допуску.
Такой зазор, появившийся между двумя соседними световодами при изготовлении вследствие изложенных выше факторов, представляется наблюдателю несветящейся областью на светоизлучающей поверхности, образованной выходными светоизлучающими поверхностями световодов. По этой причине, если осветительный прибор, имеющий такие соединенные световоды, применяется в качестве источника подсветки для дисплея, на светоизлучающей поверхности прибора возникает неравномерность распределения свечения. В результате качество изображения на дисплее ухудшается. Кроме того, появляется темная полоса. Это ведет к проблеме снижения эффективности свечения подсветки.
Несмотря на это Патентная Литература 1-3 совсем не акцентирует внимания на снижении качества изображения на дисплее из-за зазора, образовавшегося между двумя соседними световодами, а также не предлагает каких-либо мер по устранению такого эффекта от зазора. Соответственно, область, соответствующая указанному зазору, совсем не излучает свет. В результате эта область представляется наблюдателю темной полосой.
Настоящее изобретение разработано для устранения этой проблемы. Целью настоящего изобретения является создание осветительного прибора, имеющего небольшую толщину и обладающего улучшенной равномерностью яркости свечения светоизлучающей поверхности даже при наличии зазора между двумя соседними световодами.
Другой целью настоящего изобретения является создание осветительного поверхностного источника света, включающего осветительный прибор небольшой толщины и обладающего еще более улучшенной равномерностью распределения яркости свечения светоизлучающей поверхности.
Еще одной целью настоящего изобретения является создание жидкокристаллического дисплея, включающего осветительный поверхностный источник света в качестве источника подсветки, а также обеспечивающего высокое качество изображения и имеющего небольшую толщину.
Решение проблемы
Для достижения этих целей осветительный прибор согласно настоящему изобретению включает: несколько комбинированных элементов, каждая из которых выполнена из источника света и световода для рассеяния света от источника света, чтобы излучать свет в виде поверхностного излучения от выходной светоизлучающей поверхности световода; первые отражательные пластины, каждая из которых закрывает противоположную поверхность соответствующего световода, так что этой противоположной поверхностью считается поверхность, противоположная выходной светоизлучающей поверхности световода; и вторые отражательные пластины, каждая из которых выполнена со стороны указанной противоположной поверхности поверх соответствующего одного из первых зазоров, так что каждый из первых зазоров образован между двумя соседними световодами, не накладывающимися один на другой, при этом каждая из вторых отражательных пластин закрывает по меньшей мере область, где нет первых отражательных пластин в соответствующем одном из первых зазоров, и выступает поверх указанных двух соседних световодов.
Первый зазор между двумя соседними световодами, не накладывающимися один на другой
Как указано выше, в общем случае световоды изготавливают с отрицательным допуском из соображений учета дефектов, возникающих между световодами, уменьшения толщины осветительного прибора, технологических погрешностей и т.п. Соответственно между двумя соседними световодами появляется зазор, соответствующий этому отрицательному допуску. Такой зазор представляется наблюдателю несветящейся областью на светоизлучающей поверхности, образованной выходными светоизлучающими поверхностями световодов. По этой причине, если осветительный прибор, имеющий такие соединенные световоды, применяется в качестве источника подсветки для дисплея, на светоизлучающей поверхности прибора возникает неравномерность свечения. В результате качество изображения на дисплее ухудшается.
Зазор, образованный между любыми двумя соседними световодами, не накладывающимися один на другой (далее этот зазор именуется первым зазором), является зазором, образованным между любыми двумя световодами, соседствующими один с другим в одной и той же плоскости. Например, в осветительном приборе, в котором несколько световодов расположены в виде двумерной структуры, так что эти световоды не накладываются один на другой (осветительный прибор плиточного типа), термин зазор между любыми двумя соседними световодами обозначает зазор, образованный по периметру вокруг всего отдельного световода (например, вокруг четырех сторон прямоугольника, если световод имеет прямоугольную форму на виде в плане) между любыми двумя соседними световодами, не накладывающимися один на другой, т.е. обозначает первый зазор. Другими словами, любой зазор в таком осветительном приборе плиточного типа, классифицируется как первый зазор.
С другой стороны, зазор другого типа образован в осветительном приборе (осветительный прибор тандемного типа), в котором светоизлучающая секция одного из двух соседних световодов накладывается на светоизлучающую секцию другого из этих двух соседних световодов. Конкретнее, первый зазор образован между любыми двумя соседними световодами, которые не накладываются один на другой, а зазор другого типа (далее именуемый вторым зазором) образован между любыми двумя соседними световодами, которые накладываются один на другой. Таким образом, конструкция согласно настоящему изобретению фокусируется на первых зазорах, образованных как в осветительных приборах плиточного типа, так и в осветительных приборах тандемного типа.
Первая отражательная пластина
Согласно рассматриваемой конструкции каждая из первых отражательных пластин закрывает противоположную поверхность соответствующего одного из световодов, расположенную противоположно выходной светоизлучающей поверхности этого световода. Более конкретно, каждая из первых отражательных пластин отражает назад, в соответствующий один из световодов, свет, выходящий из этого световода через указанную противоположную поверхность. Таким образом, первая отражательная пластина увеличивает эффективность использования света каждого из световодов.
Устройство содержит общий световод, расположенный таким образом, что свет от источника света многократно и полностью отражается от внутренней поверхности световода, что направляет этот свет к выходной светоизлучающей поверхности. Если свет входит в световод под углом падения не больше критического угла полного внутреннего отражения, этот свет не испытывает полного отражения, а выходит от указанной внутренней поверхности наружу. Поэтому каждая из первых отражательных пластин располагается на той противоположной поверхности (далее именуемой задней поверхностью световода), соответствующего одного из световодов, которая противоположна его выходной светоизлучающей поверхности. Таким образом, в рассматриваемой конструкции каждая из первых отражательных пластин отражает назад, в соответствующий световод свет, выходящий от задней поверхности этого световода наружу.
Вторая отражательная пластина
Каждая из вторых отражательных пластин располагается на задней поверхности соответствующего одного из световодов, так что она закрывает соответствующий один из первых зазоров и выступает поверх соответствующих двух соседних световодов. Это позволяет не допустить образования темной области из-за того, что в первом зазоре нет отражательной пластины.
Таким образом, благодаря применению второй отражательной пластины становится возможным предотвратить неравномерность яркости по всей светоизлучающей поверхности.
Необходимость конструкции с двумя отражательными пластинами, используемыми в паре
В случае использования только одной отражательной пластины, чтобы закрыть первые зазоры, в одной из возможных конструкций используют одну длинную отражательную пластину с этой целью - закрыть первые зазоры. Однако большая длина отражательной пластины затрудняет позиционирование этой пластины и крепление ее на этапе установки отражательной пластины на световоде. Это снижает технологичность. Кроме того, термическая усадка отражательной пластины приводит к ее короблению. Это создает такие проблемы, как стремление отражательной пластины оторваться и приподняться от световода.
Напротив, при использовании коротких отражательных пластин, так что каждая из этих коротких отражательных пластин проходит над световодами и закрывает только один соответствующий первый зазор, небольшая длина таких коротких отражательных пластин создает проблему, заключающуюся в том, что между любыми двумя соседними отражательными пластинами остается область, где нет никаких отражательных пластин.
Поэтому в настоящем изобретении применена конструкция, в которой две отражательные пластины, т.е. первая отражательная пластина и вторая отражательная пластина, используются в паре для разрешения описанной выше проблемы, присущей конструкции с одиночными отражательными пластинами.
Форма и другие характеристики отражательных пластин
Большая длина первых отражательных пластин или вторых отражательных пластин создает описанные выше проблемы. Поэтому первые отражательные пластины устанавливают на соответствующих световодах таким образом, чтобы закрыть соответствующие задние поверхности этих световодов. С другой стороны, вторые отражательные пластины размещают таким образом, что каждая заходит на два соседних световода. Таким образом, форма и размеры первых отражательных пластин, равно как и форма и размеры вторых отражательных пластин зависят от формы и размеров световодов.
Для достижения этой цели осветительный прибор согласно настоящему изобретению включает: несколько комбинированных элементов, каждая из которых выполнена из источника света и световода для рассеяния света от источника света, чтобы излучать свет в виде поверхностного излучения от выходной светоизлучающей поверхности световода; первые отражательные пластины, каждая из которых закрывает противоположную поверхность соответствующего световода, так что этой противоположной поверхностью считается поверхность, противоположная выходной светоизлучающей поверхности световода; и вторые отражательные пластины, каждая из которых выполнена со стороны указанной противоположной поверхности поверх соответствующего одного из первых зазоров, так что каждый из первых зазоров образован между двумя соседними световодами, не накладывающимися один на другой, при этом каждая из вторых отражательных пластин закрывает по меньшей мере область, где нет первых отражательных пластин, в соответствующем одном из первых зазоров.
Согласно настоящему изобретению, пока длина вторых отражательных пластин не создает описанных выше проблем, каждую из этих вторых отражательных пластин помещают над соответствующим одним из первых зазоров, так что каждый из этих первых зазоров образован между двумя соседними световодами, не накладывающимися один на другой, при этом каждая из вторых отражательных пластин закрывает по меньшей мере область, где нет первых отражательных пластин, в соответствующем одном из первых зазоров.
Вследствие этого, каждая из вторых отражательных пластин может быть установлена таким образом, чтобы частично закрыть соответствующий световод и чтобы закрыть два или более первых зазоров.
Согласно рассматриваемой конструкции каждая из вторых отражательных пластин выполнена на задней поверхности соответствующего одного из световодов поверх соответствующего одного из первых зазоров, так что каждая из этих вторых отражательных пластин закрывает по меньшей мере область, где нет первых отражательных пластин, в соответствующем одном из первых зазоров. Кроме того, первые отражательные пластины прикреплены к нескольким световодам, соответственно. Это позволяет реализовать осветительный прибор, имеющий небольшую толщину и обладающий еще более улучшенной равномерностью распределения яркости по светоизлучающей поверхности, без применения длинных первых отражательных пластин.
Для достижения этой цели осветительный прибор согласно настоящему изобретению включает: несколько комбинированных элементов, каждая из которых выполнена из источника света и световода для рассеяния света от источника света, чтобы излучать свет в виде поверхностного излучения от выходной светоизлучающей поверхности световода, причем любые два соседних световода не накладываются один на другой; первые отражательные пластины, каждая из которых закрывает противоположную поверхность соответствующего одного из световодов, так что этой противоположной поверхностью считается поверхность, противоположная выходной светоизлучающей поверхности световода; и вторые отражательные пластины, каждая из которых выполнена со стороны указанной противоположной поверхности, чтобы закрыть соответствующий один из первых зазоров, так что каждый из первых зазоров образован между двумя соседними световодами.
Поскольку в рассматриваемой конструкции любые два соседних световода не накладываются один на другой, рассматриваемый осветительный прибор представляет собой осветительный прибор плиточного типа, описанного выше. Поэтому любой зазор, образованный между двумя соседними световодами, является первым зазором, который образован между двумя соседними световодами, не накладывающимися один на другой.
Отметим, что выражение «закрыть первый зазор» означает, что вторая отражательная пластина расположена в первом зазоре, образованном между противоположной поверхностью одного световода и противоположной поверхностью соседнего световода, или что эта вторая отражательная пластина закрывает первый зазор. Это выражение не означает, что углубленная область первого зазора заполнена второй отражательной пластиной.
Согласно рассматриваемой конструкции, как описано выше, каждая из вторых отражательных пластин выполнена, отдельно от первых отражательных пластин, на стороне, противоположной поверхности соответствующего одного из световодов так, чтобы закрыть соответствующий один из первых зазоров. Поэтому, поместив первые отражательные пластины соответственно на несколько световодов, становится возможным реализовать осветительный прибор, имеющий небольшую толщину и обладающий улучшенной равномерностью распределения яркости свечения светоизлучающей поверхности, без применения длинной первой отражательной пластины.
Осветительный прибор включает: несколько комбинированных элементов, каждая из которых выполнена из источника света и световода для рассеяния света от источника света, чтобы излучать свет в виде поверхностного излучения от выходной светоизлучающей поверхности световода, так что каждый из световодов содержит:
светоизлучающую секцию, имеющую выходную светоизлучающую поверхность; и световодную секцию, направляющую к этой светоизлучающей секции свет от соответствующего одного из источников света, причем каждый из световодов накладывается на другой световод таким образом, что светоизлучающая секция одного из двух соседних световодов накладывается на световодную секцию другого из этих двух соседних световодов; первые отражательные пластины, каждая из которых закрывает противоположную поверхность соответствующего одного из световодов, так что этой противоположной поверхностью считается поверхность, противоположная выходной светоизлучающей поверхности световода; и вторые отражательные пластины, каждая из которых выполнена со стороны указанной противоположной поверхности поверх соответствующего одного из первых зазоров, так что каждый из первых зазоров образован между двумя соседними световодами, не накладывающимися один на другой.
Согласно рассматриваемой конструкции светоизлучающая секция одного из двух соседних световодов накладывается на световодную секцию другого из этих двух соседних световодов. Поэтому рассматриваемый осветительный прибор представляет собой осветительный прибор тандемного типа, описанного выше. Соответственно, последующее относится к первому зазору, специфичному для осветительных приборов тандемного типа.
Согласно рассматриваемой конструкции, как описано выше, каждая из вторых отражательных пластин закрывает соответствующий один из первых зазоров и при этом ее положение смещено в пространстве относительно соответствующей первой отражательной пластины. Это позволяет: не допустить коробление каждой из первых и вторых отражательных пластин из-за термической усадки и предотвратить подъем и отрыв каждой из этих первых и вторых отражательных пластин от соответствующего одного из световодов. Кроме того, это делает возможным реализовать осветительный прибор, имеющий небольшую толщину и обладающий улучшенной равномерностью яркости свечения светоизлучающей поверхности.
Этот осветительный прибор предпочтительно построен таким образом, что соответствующие первые отражательные пластины и вторые отражательные пластины в этом приборе накладываются одна на другую по меньшей мере частично и соответственно.
Выражение " первые отражательные пластины и соответствующие им вторые отражательные пластины в этом приборе накладываются одна на другую по меньшей мере частично" означает, что первая отражательная пластина и соответствующая ей вторая отражательная пластина частично уложены одна другую в виде пакета в два слоя.
Благодаря по меньшей мере частичному применению такой многослойной пакетной структуры из первой отражательной пластины и соответствующей второй отражательной пластины увеличивается коэффициент отражения для света, выходящего из задней поверхности соответствующего световода. Это позволяет повысить эффективность свечения.
Площадь многослойной пакетной структуры увеличивают путем, например, увеличения площади второй отражательной пластины, выполненной поверх первой отражательной пластины, расположенной на задней поверхности световода. Это позволяет второй отражательной пластине отражать свет, который не был отражен первой отражательной пластиной и потому покидает световод. Соответственно коэффициент отражения увеличивается. В результате эффективность свечения еще больше возрастает.
Далее, в осветительном приборе тандемного типа светоизлучающая секция одного из двух соседних световодов накладывается на световодную секцию другого из этих двух соседних световодов. Это позволяет первой и второй отражательным пластинам, выполненным на задней поверхности одного световода, направить свет от источников света, связанных с этими двумя соседними световодами, не оказывая нежелательного влияния на количество света, излучаемого двумя соседними световодами. Это делает возможным реализовать осветительный прибор, не имеющий неравномерностей распределения свечения на светоизлучающей поверхности, т.е. улучшить равномерность свечения.
Таким образом, применение многослойной пакетной структуры позволяет увеличить коэффициент экранирования первой отражательной пластины. Это делает возможность правильно представить черный цвет на дисплее и предотвратить неравномерность яркости дисплея.
Осветительный прибор тандемного типа предпочтительно построен так, что каждый из световодов накладывается на другого таким образом, что светоизлучающая секция одного из двух соседних световодов контактирует со световодной секцией другого из этих двух соседних световодов посредством контактной поверхности; при этом каждая из вторых отражательных пластин закрывает по меньшей мере часть указанной контактной поверхности.
В осветительном приборе тандемного типа световодная секция одного световода расположена так, чтобы иметь контакт с нижней стороной светоизлучающей секции другого световода. В рассматриваемой конструкции вторые отражательные пластины выполнены таким образом, что каждая из вторых отражательных пластин закрывает не только соответствующий один из первых зазоров, но и по меньшей мере часть контактной поверхности между двумя соседними световодами, накладывающимися один на другой. Иными словами, каждая из вторых отражательных пластин выполнена на задней поверхности соответствующего световода таким образом, чтобы закрыть по меньшей часть области, где верхняя поверхность (поверхность на выходной светоизлучающей стороне) световодной секции одного световода и нижняя поверхность (поверхность, противоположная выходной светоизлучающей поверхности) светоизлучающей секции другого световода накладываются одна на другую.
В результате создана структура, в которой вторые отражательные пластины наложены в виде многослойного пакета на первую отражательную пластину, выполненную на противоположной поверхности другого световода. Как описано выше, это делает возможным получить (i) эффект увеличения коэффициента отражения первой отражательной пластины, выполненной на указанном другом световоде, и (ii) эффект увеличения коэффициента экранирования, с которым первая отражательная пластина экранирует свет, излучаемый источником света этого световода.
Осветительный прибор предпочтительно построен так, что каждый из световодов, накладывается на другой таким образом, что светоизлучающая секция одного из двух соседних световодов находится в контакте со световодной секцией другого их этих двух соседних световодов посредством контактной поверхности; и каждая из вторых отражательных пластин закрывает по меньшей мере часть контактной поверхности, эта часть располагается над соответствующим источником света, созданным для световодной секции, соответствующей указанной контактной поверхности.
Соответственно, каждая из вторых отражательных пластин располагается в позиции, где легче всего экранировать свет, излучаемый источником света для этого световода. Это делает возможным легко получить эффект экранирования света первой отражательной пластиной, выполненной на другом световоде.
В осветительном приборе тандемного типа каждая из вторых отражательных пластин представляет собой предпочтительно двустороннюю отражательную пластину.
В осветительном приборе тандемного типа светоизлучающая секция одного из двух соседних световодов накладывается на световодную секцию другого из этих двух соседних световодов. Следовательно, источник света одного световода расположен под другим световодом, а соответствующая вторая отражательная пластина вложена между световодной секцией одного световода и светоизлучающей секцией другого световода.
Согласно рассматриваемой конструкции вторая отражательная пластина отражает назад, в указанный один световод по меньшей мере часть света, выходящего из верхней поверхности (поверхности на выходной светоизлучающей стороне) этого одного световода к задней поверхности другого световода. Это позволяет повысить эффективность использования света в каждом световоде.
Общий световод расположен таким образом, что свет от источника света многократно испытывает полное отражение от внутренней поверхности световода с целью направления этого света к выходной светоизлучающей поверхности. Свет, падающий на верхнюю поверхность одного световода под углом падения не больше критического угла полного отражения, определяемого материалом световодов, не испытывает полного отражения, а выходит из этого световода наружу (т.е. к другому световоду). С учетом этого каждую из вторых отражательных пластин выполняют таким образом, чтобы отражать назад, в соответствующий световод по меньшей мере часть света, выходящего через верхнюю поверхность этого световода.
Такая конструкция позволяет второй отражательной пластине другого световода возвращать свет в указанный один световод. Это делает возможным повысить эффективность использования света.
Эффект возвращения света в указанный один световод посредством второй отражательной пластины может быть получен при условии, что каждая из вторых отражательных пластин закрывает соответствующий первый зазор. Эффект этот усиливается в том случае, когда каждая из вторых отражательных пластин накладывается в виде многослойного пакета на соответствующую первую отражательную пластину, поскольку площадь каждой из вторых отражательных пластин больше. Вследствие этого, эффект дополнительно усиливается, когда каждая из вторых отражательных пластин закрывает по меньшей мере часть контактной поверхности между световодной секцией одного световода и светоизлучающей секцией другого световода. Более того, эффект еще больше усиливается, если каждая из вторых отражательных пластин закрывает по меньшей мере часть указанной контактной поверхности над источником света, соединенным со световодной секцией указанного одного световода.
Осветительный прибор тандемного типа предпочтительно построен таким образом, что каждая из вторых отражательных пластин выступает к соответствующему одному из вторых зазоров, каждый из которых образован между двумя соседними световодами, накладывающимися один на другой.
Второй зазор, образованный между двумя соседними световодами, накладывающимися один на другой
Как описано выше, световоды, в общем случае, изготавливают с отрицательным допуском из соображений учета дефектов, возникающих между световодами, уменьшения толщины осветительного прибора, технологических погрешностей и т.п. Соответственно между двумя соседними световодами появляется зазор, соответствующий этому отрицательному допуску. Такой зазор, появившийся между двумя соседними световодами, представляется наблюдателю несветящейся областью на светоизлучающей поверхности, образованной выходными светоизлучающими поверхностями световодов. По этой причине, если осветительный прибор, имеющий такие соединенные световоды, применяется в качестве источника подсветки для дисплея, на светоизлучающей поверхности прибора возникает неравномерность распределения яркости свечения. В результате качество изображения на дисплее ухудшается.
Под вторым зазором, образованным между любыми двумя соседними световодами, накладывающимися один на другой, понимают зазор, ограниченный между соответствующими выходными светоизлучающими поверхностями двух соседних световодов в случае, когда, например, каждый из этих световодов содержит: светоизлучающую секцию, имеющую выходную светоизлучающую поверхность, и световодную секцию для направления света от соответствующего источника света к светоизлучающей секции, причем светоизлучающая секция одного из двух соседних световодов накладывается на световодную секцию другого из этих двух соседних световодов.
Как и в случае первого зазора, второй зазор, образованный между двумя соседними световодами, накладывающимися один на другой, также создает темную область из-за отсутствия отражательной пластины.
Согласно рассматриваемой конструкции каждая из вторых отражательных пластин проходит к соответствующему одному из вторых зазоров. Следовательно, каждая из этих вторых отражательных пластин закрывает часть соответствующего одного из вторых зазоров или весь этот зазор целиком. Это позволяет не допустить, чтобы вторые зазоры стали более темными областями на светоизлучающих поверхностях светоизлучающих секций из-за отсутствия отражательных пластин. Поэтому за счет выполнения первых отражательных пластин соответственно на нескольких световодах без применения длинной первой отражательной пластины становится возможным реализовать осветительный прибор, имеющий небольшую толщину и обладающий еще более улучшенной равномерностью распределения яркости на светоизлучающей поверхности.
Осветительный прибор согласно настоящему изобретению предпочтительно построен так, что световоды в нем расположены таким образом, что они не накладываются на ближайшие световоды, соседние с ними в некотором направлении; по меньшей мере две из вторых отражательных пластин расположены в этом направлении; и по меньшей мере две из вторых отражательных пластин выполнены так, что между ними отсутствует зазор.
Согласно рассматриваемой конструкции указанные вторые отражательные пластины выполнены так, что каждая из этих вторых отражательных пластин не только закрывает соответствующий один из первых зазоров, образованный между двумя соседними световодами, не накладывающимися один на другой, но и накладывается на соответствующие первые отражательные пластины, выполненные на задних поверхностях этих двух соседних световодов, не оставляя никакого зазора между соседними двумя вторыми отражательными пластинами.
Создание вторых отражательных пластин, не оставляя никакого зазора между ними, означает оба варианта: (i) создание любых двух соседних вторых отражательных пластин на соответствующей первой отражательной пластине так, что эти вторые пластины располагаются в непосредственной близости одна рядом с другой в направлении, в котором световоды расположены таким образом, что они не накладываются один на другой, и (ii) создание любых двух соседних вторых отражательных пластин таким образом, что они накладываются одна другую и при этом в области наложения отсутствует зазор.
Иными словами, если между двумя соседними вторыми отражательными пластинами, расположенными одна рядом с другой на соответствующей первой отражательной пластине в направлении, в котором световоды располагаются так, что они не накладываются один на другой, только первые отражательные пластины закрывают этот зазор. В этом случае коэффициент отражения ниже по сравнению с конструкцией, где первая отражательная пластина и соответствующая вторая отражательная пластина наложены в виде пакета одна на другую. Это вызывает неравномерность яркости свечения.
С учетом этого, конструкция согласно настоящему изобретению позволяет исключить причины неравномерности яркости свечения.
Соответственно, на задней поверхности каждого из световодов нет областей, где отсутствует вторая отражательная пластина, но имеется первая отражательная пластина. Вследствие этого, отражательная функция первых отражательных пластин в достаточной степени дополняется вторыми отражательными пластинами. Это равномерно увеличивает коэффициент отражения каждой из первых отражательных пластин. В результате эффективность использования света может быть увеличена.
В случае применения такой конструкции в осветительном приборе тандемного типа вторые отражательные пластины могут в достаточной степени дополнить функцию экранирования посредством первых отражательных пластин света, выходящего из одного световода в другой световод. Это делает возможным реализацию адекватного дисплея, в котором не возникают утечки света, неравномерности яркости из-за утечек света и другие подобные недостатки.
Осветительный прибор согласно настоящему изобретению предпочтительно построен таким образом, что каждая из первых отражательных пластин прикреплена к соответствующему одному из световодов посредством первой крепежной секции.
Если между первой отражательной пластиной и задней поверхностью соответствующего световода образован зазор, потери света оказываются больше, чем в случае отсутствия такого зазора. Это снижает эффективность свечения. Вследствие этого, благодаря тесному соединению первой отражательной пластины с задней поверхностью световода посредством первой крепежной секции становится возможным повысить эффективность свечения.
Для повышения эффективности свечения за счет тесного соединения первой отражательной пластины с задней поверхностью световода конструкция может быть построена так, что каждую из первых отражательных пластин прикрепляют к соответствующему одному из световодов посредством первой крепежной секции, расположенной на краю противоположной поверхности соответствующего одного из световодов.
Осветительный прибор предпочтительно построен таким образом, что каждая из первых отражательных пластин прикреплена к соответствующей одной из вторых отражательных пластин посредством второй крепежной секции.
Когда первая отражательная пластина и соответствующая вторая отражательная пластина по меньшей мере частично наложены одна на другую в виде пакета и между ними образован зазор, потери света оказываются больше, чем в случае отсутствия такого зазора. Это снижает эффективность свечения. По этой причине каждую из первых отражательных пластин и соответствующую вторую отражательную пластину соединяют одну с другой посредством второй крепежной секции. Это повышает эффективность свечения.
Осветительный прибор предпочтительно построен таким образом, что каждая из вторых отражательных пластин прикреплена посредством третьей крепежной секции к подложке, на которой установлены световоды.
Если вторая отражательная пластина, выполненная на задней поверхности соответствующего световода, приподнята над подложкой, на которой установлены световода, в области поднятия происходит потеря света. По этой причине каждую из вторых отражательных пластин прикрепляют к подложке посредством третьей крепежной секции. Это повышает эффективность свечения.
Поверхностный источник света согласно настоящему изобретению включает: какой-либо из указанных осветительных приборов; и оптический элемент, выполненный на или над светоизлучающей поверхностью осветительного прибора.
Этот оптический элемент представляет собой, например, рассеивающую диффузорную пластину толщиной приблизительно 2-3 мм, расположенную на расстоянии нескольких миллиметров от осветительного прибора. Одна толщина оптического элемента и расстояние между оптическим элементом и осветительным прибором этими величинами не ограничиваются.
Кроме того, в предлагаемой конструкции на верхней поверхности рассеивающей диффузорной пластины может быть выполнен, например, многофункциональный оптический слой, такой как пакет из наложенных один на другой рассеивающего слоя, призматического слоя и отражающего поляризованный свет слоя, каждый из которых имеет толщину приблизительно несколько сот микрон, что позволяет добиться равномерной яркости свечения в той степени, в какой поверхностный источник света выполняет свои функции. Указанные толщина и конструкция являются всего лишь примерами и потому этим не ограничиваются.
Это позволяет реализовать поверхностный источник света, имеющий небольшую толщину и обладающий еще более улучшенной равномерностью яркости на светоизлучающей поверхности, даже если в этой светоизлучающей поверхности осветительного прибора образован зазор.
Жидкокристаллический дисплей согласно настоящему изобретению включает в качестве источника подсветки поверхностный источник света.
Согласно рассматриваемой конструкции жидкокристаллический дисплей включает поверхностный источник света, имеющий небольшую толщину и обладающий превосходной равномерностью яркости светоизлучающей поверхности. Это позволяет реализовать тонкий жидкокристаллический дисплей с высоким качеством изображения.
Осветительный прибор предпочтительно построен таким образом, что со стороны, противоположной поверхности, первые отражательные пластины и соответствующие им вторые отражательные пластины накладываются одни на другие должным образом в позиции, соответствующей относительно темной области выходной светоизлучающей поверхности соответствующего одного из световодов.
Согласно рассматриваемой конструкции по меньшей мере каждая из первых отражательных пластин и соответствующая ей вторая отражательная пластина накладываются одна на другую в позиции, которая соответствует относительно темной области выходной светоизлучающей поверхности соответствующего световода, куда свет от этой темной области дойти практически не может вследствие направленности соответствующего источника света. Это делает возможным еще больше улучшить равномерность яркости свечения на выходной светоизлучающей поверхности световода.
Преимущества изобретения
Как описано выше, осветительный прибор согласно настоящему изобретению включает первые отражательные пластины, каждая из которых закрывает противоположную поверхность соответствующего одного из световодов, так что этой противоположной поверхностью считается поверхность, противоположная выходной светоизлучающей поверхности световода; и вторые отражательные пластины, каждая из которых выполнена со стороны указанной противоположной поверхности поверх соответствующего одного из первых зазоров, так что каждый из первых зазоров образован между двумя соседними световодами, не накладывающимися один на другой, при этом каждая из вторых отражательных пластин закрывает по меньшей мере область, где нет первых отражательных пластин, в соответствующем одном из первых зазоров, и выступает поверх указанных двух соседних световодов.
Далее, как описано выше, осветительный прибор согласно настоящему изобретению включает: первые отражательные пластины, каждая из которых закрывает противоположную поверхность соответствующего одного из световодов, так что этой противоположной поверхностью считается поверхность, противоположная выходной светоизлучающей поверхности световода; и вторые отражательные пластины, каждая из которых выполнена со стороны указанной противоположной поверхности поверх соответствующего одного из первых зазоров, так что каждый из первых зазоров образован между двумя соседними световодами, не накладывающимися один на другой, при этом каждая из вторых отражательных пластин закрывает по меньшей мере область, где нет первых отражательных пластин, в соответствующем одном из первых зазоров.
Кроме того, как описано выше, поверхностный источник света согласно настоящему изобретению включает: какой-либо из указанных осветительных приборов; и оптический элемент, выполненный на или над светоизлучающей поверхностью этого осветительного прибора.
Далее, как описано выше, жидкокристаллический дисплей согласно настоящему изобретению включает в качестве источника подсветки поверхностный источник света.
Это делает возможным создать осветительный прибор, имеющий небольшую толщину и обладающий еще более улучшенной равномерностью распределения яркости светоизлучающей поверхности даже при наличии зазора между двумя световодами.
Далее, за счет создания в составе поверхностного источника света осветительного прибора, в котором не применяется длинная первая отражательная пластина, а вместо этого первые отражательные пластины выполнены соответственно на нескольких световодах, становится возможным реализовать поверхностный источник света, имеющий небольшую толщину и обладающий еще более улучшенной равномерностью яркости светоизлучающей поверхности, даже если в этой светоизлучающей поверхности осветительного прибора образован зазор.
Кроме того, за счет применения поверхностного источника света в качестве источника подсветки в жидкокристаллическом дисплее становится возможным реализовать тонкий жидкокристаллический дисплей с высоким качеством изображения.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 представляет вид сбоку, иллюстрирующий, со стороны выходной светоизлучающей поверхности, осветительный прибор, выполненный в жидкокристаллическом дисплее согласно одному из вариантов настоящего изобретения.
Фиг.2 представляет вид сбоку, иллюстрирующий указанный осветительный прибор, выполненный в жидкокристаллическом дисплее согласно указанному одному из вариантов настоящего изобретения.
Фиг.3 представляет вид в перспективе, иллюстрирующий указанный осветительный прибор, выполненный в жидкокристаллическом дисплее согласно указанному одному из вариантов настоящего изобретения.
Фиг.4 представляет вид сбоку, иллюстрирующий конструкцию жидкокристаллического дисплея согласно указанному одному из вариантов настоящего изобретения.
Фиг.5 представляет вид сбоку, иллюстрирующий, со стороны выходной светоизлучающей поверхности, осветительный прибор, выполненный в жидкокристаллическом дисплее согласно другому варианту настоящего изобретения.
Фиг.6 представляет вид сбоку, иллюстрирующий, со стороны выходной светоизлучающей поверхности, осветительный прибор, выполненный в жидкокристаллическом дисплее согласно еще одному варианту настоящего изобретения.
Фиг.7 представляет вид фрагментарного сечения осветительного прибора, изображенного на Фиг.6, по линии А-А на Фиг.6.
Фиг.8 (а), (b) и (с) представляют вид, иллюстрирующий схематичную конструкцию обычного поверхностного источника света.
Осуществление изобретения
Далее подробно описаны примеры вариантов настоящего изобретения со ссылками на чертежи. Отметим, что размеры, материалы, формы, относительные конфигурации и т.п. составляющих компонентов этих вариантов не предназначены для ограничения объема настоящего изобретения только этими вариантами, а являются просто поясняющими примерами, если только нет какого-либо конкретного ограничительного описания. Далее варианты настоящего изобретения описаны со ссылками на Фиг.1-7.
Вариант 1
Фиг.4 представляет вид сбоку, иллюстрирующий схематичную конструкцию жидкокристаллического дисплея 51 согласно одному из вариантов настоящего изобретения.
В частности, Фиг.4 иллюстрирует конструкцию жидкокристаллического дисплея 51, включающего в качестве подсветки поверхностного источника 41 света. Поверхностный источник 41 света образован осветительным прибором 31, содержащим множество комбинированных элементов, каждый из которых состоит из источника 6 света и световода 5 для излучения, путем поверхностного излучения, света от источника 6 света. Светоизлучающая секция 5b одного световода 5 накладывается на световодную секцию 5а соседнего световода 5.
Как показано на Фиг.4, жидкокристаллический дисплей 51 дополнительно включает панель 21 жидкокристаллического дисплея. Поверхностный источник 41 света (подсветка) расположен сзади панели 21 жидкокристаллического дисплея так, чтобы облучать панель 21 жидкокристаллического дисплея.
Каждый из световодов 5 служит для излучения через выходную светоизлучающую поверхность 5с света, излучаемого источником 6 света, в виде поверхностного излучения. Как показано на Фиг.4, выходная светоизлучающая поверхность 5с обращена к оптическому элементу 8, являющемуся облучаемой мишенью. Выходная светоизлучающая поверхность 5с является поверхностью, облучающей светом оптический элемент 8. Оптический элемент 8 может отсутствовать, в этом случае выходная светоизлучающая поверхность 5с обращена непосредственно к панели 21 жидкокристаллического дисплея.
Далее конструкция осветительного прибора описана подробно со ссылками на Фиг.1-3.
Фиг.1 представляет вид сверху, иллюстрирующий, со стороны выходной светоизлучающей поверхности 5с, осветительный прибор 31, выполненный в составе жидкокристаллического дисплея 51 согласно одному из вариантов настоящего изобретения. Фиг.2 представляет вид сбоку, изображающий осветительный прибор 31. Фиг.3 представляет вид в перспективе, показывающий осветительный прибор 31.
Как показано на Фиг.2, осветительный прибор 31 включает множество световодов 5, каждый из которых содержит светоизлучающую секцию 5b, имеющую светоизлучающую поверхность 5с; и световодную секцию 5а для направления света от источника 6 света к светоизлучающей секции 5b. Множество световодов 5 выполнены таким образом, что светоизлучающая секция 5b одного световода 5 накладывается на световодную секцию 5а соседнего световода 5. Осветительный прибор 31 дополнительно включает первые отражательные пластины 3 и вторые отражательные пластины 4 (которые будут позднее описаны подробно), источники 6 света и подложку 7 для установки на ней источников 6 света. Такая конструкция позволяет осветительному прибору 31 рассеивать свет, излучаемый источниками 6 света, чтобы излучать этот свет в виде поверхностного излучения.
Световод
Как описано выше, световоды в общем случае изготавливают с отрицательным допуском с учетом повреждений, возникающих между световодами, уменьшения толщины осветительного прибора, технологических погрешностей и т.п. Соответственно, между двумя световодами образован зазор, соответствующий отрицательному допуску. Такой зазор виден наблюдателю в качестве несветящейся области на светоизлучающей поверхности, образованной выходными светоизлучающими поверхностями световодов. По этой причине в случае применения осветительного прибора, имеющего такие объединенные световоды, в качестве подсветки дисплея на светоизлучающей поверхности проявляется неравномерность яркости. В результате качество изображения на дисплее ухудшается.
В случае осветительного прибора 31, выполненного в составе жидкокристаллического дисплея 51 согласно рассматриваемому одному из вариантов настоящего изобретения, зазоры можно классифицировать по двум типам, как будет подробно описано ниже, в зависимости от механизма образования этих зазоров: (i) зазор, образованный между двумя соседними световодами, не накладывающимися один на другой (первый зазор), и (ii) зазор, образованный между двумя соседними световодами, накладывающимися один на другой (второй зазор).
Как показано на Фиг.1 и 3, направление D2 представляет собой направление, в котором светоизлучающая секция 5b световода 5 накладывается на световодную секцию 5а соседнего световода 5. Любые два соседних световода 5 накладываются один на другой в направлении D2. Направление D1 является направлением, пересекающим (по существу перпендикулярно) направление D2. Любые два соседних световода 5 не накладываются один на другой в направлении D1.
Зазор, образованный между любыми двумя соседними световодами, не накладывающимися один на другой
Как показано на Фиг.1 и 3, первый зазор 1, образованный между любыми двумя соседними световодами 5, которые не накладываются один на другой, представляет собой зазор, образованный между любыми двумя соседними световодами 5 в направлении D1. Другими словами, любые два соседних световода 5 в направлении D1, имеют между собой область, где эти световоды не накладываются один на другой. Это делает возможным обеспечить вторые отражательные пластины 4 (будут описаны позже), такие что каждая вторая отражательная пластина 4 проходит поверх соответствующих двух соседних световодов 5, так чтобы закрыть соответствующий первый зазор 1.
Зазор, образованный между любыми двумя соседними световодами, накладывающимися один на другой
Как показано на Фиг.1 и 3, с другой стороны, второй зазор 2, образованный между любыми двумя соседними световодами 5, которые накладываются один на другой, представляет собой зазор, образованный между светоизлучающими поверхностями 5с любых двух соседних световодов 5, когда светоизлучающая секция 5b одного из световодов накладывается на световодную секцию 5а другого из этих световодов 5. Другими словами, второй зазор 2 представляет собой зазор, образованный между любыми двумя световодами 5, соседствующими один с другим в направлении D2. Для того чтобы уменьшить неизлучающую область, обусловленную наличием второго зазора 2, каждая из вторых отражательных пластин выполнена выступающей в направлении, в котором два соседних световода 5 накладываются один на другой (т.е. в направлении D2), как показано на Фиг.1 и 2.
Кроме того, когда вторая отражательная пластина 4 выступает в направлении D2, чтобы закрыть часть второго зазора 2, можно также получить эффект уменьшения неизлучающей области, обусловленной наличием второго зазора 2 и представляемой в виде темной полосы. Однако для усиления этого эффекта предпочтительно удлинить вторую отражательную пластину 4 в направлении D2, чтобы полностью закрыть второй зазор 2.
Таким образом, осветительный прибор 31, выполненный в жидкокристаллическом дисплее 51 согласно рассматриваемому варианту настоящего изобретения, является осветительным прибором тандемного типа, в котором светоизлучающая секция 5b одного световода 5 накладывается на световодную секцию 5а соседнего световода 5. В таком осветительном приборе тандемного типа первый зазор 1 образован между любыми двумя соседними световодами 5, не накладывающими один на другой, и второй зазор 2 образован между любыми двумя соседними световодами 5, накладывающими один на другой.
Каждый из световодов 5 должен эффективно предотвращать потери света в световодной секции 5а, чтобы эффективно излучать через выходную излучающую поверхность 5с свет, поступающий через входную поверхность 5d, обращенную к источнику 6 света.
По этой причине верхняя поверхность и нижняя поверхность каждой световодной секции 5а выполнены по существу параллельно одна другой. В результате падающий свет направляется внутри световодной секции 5а пока удовлетворяется условие полного отражения. Таким образом, каждый из световодов 5 может сохранять величину светового потока. Выполнение условия полного отражения обозначает состояние, когда угол падения (равный углу отражения) света, который должен отразиться от внутренней поверхности световода 5, превышает критический угол полного отражения, определяемый материалом световодов 5. Когда угол падения оказывается меньше критического угла полного отражения, падающий свет не испытывает полного отражения, а выходит от внутренней поверхности световода 5 наружу.
Как показано на Фиг.4, выходные светоизлучающие поверхности 5с расположены по существу параллельно оптическому элементу 8. Это делает возможным обеспечить постоянное расстояние между этими выходными светоизлучающими поверхностями 5с и оптическим элементом 8 в случае, когда поверхностный источник 41 света, характеризуемый равномерным поверхностным излучением, сконструирован таким образом, чтобы осветительный прибор 31 согласно настоящему изобретению мог быть соединен с оптическим элементом 8. Это облегчает проектирование оптической системы для достижения равномерности поверхностного излучения.
Далее, любые два соседних световода 5 накладываются один на другой таким образом, чтобы располагаться наклонно по отношению к оптическому элементу 8, который представляет собой поверхность облучаемой мишени. Поэтому выходная светоизлучающая поверхность 5с каждого из световодов 5 не параллельна противоположной ей поверхности этого же световода. В результате толщина каждого из световодов 5 в сечении уменьшается по мере увеличения расстояния от источника 6 света.
Согласно рассматриваемой конструкции в каждом из световодов 5 степень удовлетворения условия полного отражения постепенно уменьшается по мере увеличения расстояния от источника 6 света. Таким образом, свет, направляемый в каждом из световодов 5, излучается через выходную светоизлучающую поверхность 5с.
Световоды 5 изготавливают из прозрачной полимерной смолы, такой как поликарбонатная смола (PC) или полиметилметакрилатная смола (РММА). Однако перечень возможных материалов для световодов 5 этими материалами не ограничивается, так что здесь может быть применен один из материалов, обычно используемых в качестве материалов для световодов. Световоды 5 могут быть изготовлены такими способами, как литье под давлением, экструзия, прессование при повышенной температуре или механообработка резанием. Однако возможные способы изготовления световодов 5 этим не ограничиваются, поскольку здесь может быть применен любой способ, позволяющий получить световоды 5 со сходными характеристиками.
Первая отражательная пластина
Как показано на Фиг.1-3, каждая из первых отражательных пластин 3 закрывает противоположную поверхность соответствующего одного из световодов 5, которая противоположна выходной светоизлучающей поверхности 5с. На Фиг.1 для упрощения чертежа показаны только некоторые первые отражательные пластины 3.
Каждая из первых отражательных пластин 3 отражает назад, в соответствующий один из световодов 5 свет, выходящий из световода 5 через указанную противоположную поверхность. Таким образом, первые отражательные пластины 3 увеличивают эффективность использования света в каждом из световодов 5. Более конкретно, как показано на Фиг.2, каждая из первых отражательных пластин 3 отражает свет La назад, в соответствующий один из световодов 5, так что этот свет La входит в световод 5 под углом падения не более критического угла полного отражения, определяемого материалом световодов 5, относительно нормали к указанной противоположной поверхности световода 5 и затем выходит из этого световода 5 вследствие падения под таким углом.
Вторая отражательная пластина
Каждая из вторых отражательных пластин 4 выполнена на поверхности соответствующей одной из первых отражательных пластин 3, противоположной другой поверхности этой первой пластины 3, обращенной к световоду 5, чтобы закрыть первые зазоры 1, каждый из которых образован между двумя соседними световодами 5, не накладывающимися один на другой, и проходить поверх по меньшей мере двух соседних световодов 5. Кроме того, как показано на Фиг.1, каждая из вторых отражательных пластин 4 смещена в пространстве в направлении D1 от соответствующей одной из первых отражательных пластин 3.
Как и в случае с первыми отражательными пластинами 3, на Фиг.1 для упрощения чертежа показаны только некоторые вторые отражательные пластины 4. Однако в действительности эти несколько вторых отражательных пластин выполнены непрерывно в направлении D1, другими словами, эти пластины расположены непосредственно одна рядом с другой без образования зазора между какими-либо двумя вторыми отражательными пластинами 4, соседствующими одна с другой в направлении D1. В альтернативном варианте несколько вторых отражательных пластин 4 могут быть выполнены таким образом, что любые две соседние пластины накладываются одна на другую, чтобы не допустить образования зазора между ними.
Ширина каждой из вторых отражательных пластин 4 в направлении D1 ничем особенно не ограничена при условии, что каждая из вторых отражательных пластин 4 может закрывать по меньшей мере один первый зазор 1. Например, эта ширина пластин может меньше ширины каждого из световодов 5 в направлении D1. В этом случае любые две вторые отражательные пластины 4, соседствующие одна с другой в направлении D1, расходятся одна от другой. Это приводит к появлению между пластинами 4 области, где находится только первая отражательная пластина 3, причем эта первая отражательная пластина 3 не накладывается ни на одну из вторых отражательных пластин 4.
В результате в такой области ни одна из вторых отражательных пластин 4 не может дополнять выполнение какой-либо первой отражательной пластиной 3 ее отражательной функции и экранирующей функции (будет описано позднее). По этой причине для улучшения работы осветительного прибора 31 предпочтительно, чтобы такие области не появлялись. Для предотвращения появления подобной области ширина каждой из вторых отражательных пластин 4 в направлении D1 должна быть равна по меньшей мере величине, полученной путем суммирования ширины каждого из зазоров 1 в направлении D1 и ширины каждого из световодов 5 в этом направлении D1. Полученная таким образом ширина является минимальной шириной, при которой любые две вторые отражательные пластины 4, соседствующие одна с другой в направлении D1, располагаются непосредственно одна рядом с другой в этом направлении D1, без какого-либо зазора между ними.
В альтернативном варианте ширина каждой из вторых отражательных пластин в направлении D1 может принимать значение, полученное путем суммирования удвоенной ширины каждого из зазоров 1 в направлении D1 с удвоенной шириной каждого из световодов 5 в направлении D1, чтобы каждая из вторых отражательных пластин 4 могла закрыть два первых зазора 1, как показано на Фиг.1.
На Фиг.1 любые две вторые отражательные пластины 4, соседние одна с другой в направлении D2, накладываются одна на другую, поскольку любые два соседних световода 5 выполнены таким образом, чтобы накладываться один на другой.
Форма каждой из вторых отражательных пластин 4 или характер выполнения каждой из вторых отражательных пластин 4 этим не ограничиваются. Например, каждая из вторых отражательных пластин 4 может быть выполнена таким образом, чтобы частично закрывать соответствующий световод 5 и при этом закрывать три или более первых зазоров 1.
Поэтому, как будет подробно описано позднее, размеры и форму каждой из вторых отражательных пластин 4 можно определять свободно при условии, что слишком большая длина пластины не будет создавать проблем.
Согласно рассматриваемому варианту, как показано на Фиг.1, каждая из вторых отражательных пластин 4 выполнена таким образом, чтобы закрывать первые зазоры 1 и при этом выступать поверх по меньшей мере двух соседних световодов 5. Это позволяет предотвратить появление темной области по причине отсутствия отражательной пластины в первых зазорах 1.
Далее, как показано на Фиг.2, каждая из вторых отражательных пластин 4 выполнена так, чтобы закрыть даже соответствующий второй зазор 2. Это позволяет отраженному свету Lc выходить из каждого из вторых зазоров 2. Это делает возможным предотвратить появление темной области по причине отсутствия отражательной пластины во вторых зазорах 2. В результате становится возможным реализовать осветительный прибор 31, имеющий небольшую толщину и обладающий еще более улучшенной равномерностью характеристики распределения яркости свечения по светоизлучающей поверхности.
Кроме того, первые отражательные пластины и соответствующие им вторые отражательные пластины предпочтительно накладываются одни на другие, по меньшей мере частично и соответствующим образом.
Конструкция такова, что первая отражательная пластина 3 и вторая отражательная пластина 4 частично наложены одна на другую в виде пакета из двух слоев. За счет применения такой пакетной структуры по меньшей мере частично вторая отражательная пластина 4 дополняет отражательную функцию первой отражательной пластины 3, чтобы отразить назад в соответствующий световод 5 свет, выходящий из задней поверхности этого световода 5. Это увеличивает коэффициент отражения первых отражательных пластин 3. В результате становится возможным увеличить эффективность свечения световодов 5.
Чем больше площадь второй отражательной пластины 4, расположенной на первой отражательной пластине 3, выполненной на задней поверхности соответствующего световода 5, тем большую площадь имеет многослойная пакетная структура. Это увеличивает коэффициент отражения первых отражательных пластин 3. В результате становится возможным еще больше повысить эффективность свечения световодов 5.
В частности, в осветительном приборе тандемного типа, как показано на Фиг.4, источник 6 света одного световода 5 расположен под другим световодом 5. Поэтому если свет от источника 6 света одного световода 5 проходит сквозь первую отражательную пластину 3, выполненную на другом световоде 5, в случае когда светоизлучающая поверхность этого другого световода 5 затемнена в результате, например, локального снижения яркости, когда источниками 6 света управляют независимо, чтобы частично регулировать яркость на светоизлучающей поверхности осветительного прибора 31, невозможно в должной степени получить черное изображение на светоизлучающей поверхности другого световода 5 и/или на светоизлучающей поверхности, где нужно представить черное изображение, проявится неравномерность изображения.
Для решения этой проблемы первую отражательную пластину 3 и вторую отражательную пластину 4 накладывают в виде пакета одну на другую. Это увеличивает коэффициент экранирования первых отражательных пластин 3. В результате становится возможным правильно представить черное изображение на дисплее и устранить неравномерность изображения на дисплее.
В осветительном приборе 31, выполненном в составе жидкокристаллического дисплея 51 согласно рассматриваемому одному из вариантов настоящего изобретения, предпочтительно, чтобы каждый из световодов 5 накладывался на другой таким образом, что светоизлучающая секция 5b одного из двух соседних световодов 5 контактирует со световодной секцией 5а другого из этих двух соседних световодов 5 через контактную поверхность; а каждая из вторых отражательных пластин 4 закрывает по меньшей мере часть этой контактной поверхности. Более предпочтительно, чтобы каждая из вторых отражательных пластин 4 полностью закрывала контактную поверхность.
В осветительном приборе тандемного типа, как показано на Фиг.4, световодная секция 5а одного световода 5 расположена так, чтобы иметь контакт с нижней стороной светоизлучающей секции 5b другого световода 5. Каждая из вторых отражательных пластин 4 выполнена на задней поверхности соответствующего световода 5, так что эта вторая отражательная пластина 4 закрывает не только первые зазоры 1, а также закрывает по меньшей мере часть области, где верхняя поверхность (поверхность со стороны выходной светоизлучающей поверхности) световодной секции 5а указанного одного световода 5 и нижняя поверхность (поверхность, противоположная выходной светоизлучающей поверхности 5с) светоизлучающей секции 5b указанного другого световода 5 накладываются одна на другую.
В результате создана конструкция, в которой вторая отражательная пластина 4 наложена в виде пакета частично на первую отражательную пластину 3, выполненную на задней поверхности указанного другого световода 5. Как описано выше, это делает возможным получить (i) эффект увеличения коэффициента отражения первой отражательной пластины 3, выполненной на указанном другом световоде 5, и (ii) эффект увеличения коэффициента экранирования, с которым первая отражательная пластина 3 экранирует свет, излучаемый источником 6 света указанного одного световода 5.
Если вторая отражательная пластина 4 закрывает по меньшей мере часть указанной контактной поверхности, тогда особенно предпочтительно, чтобы эта вторая отражательная пластина 4 закрывала эту часть поверхности над источником 6 света, связанным со световодной секцией 5а световода. Соответственно, эта вторая отражательная пластина 4 должна быть выполнена в позиции, где легче всего экранировать свет, излучаемый источником 6 света для рассматриваемого световода 5. Это делает возможным легко получить эффект экранирования света посредством первой отражательной пластины 3, выполненной на другом световоде 5.
Кроме того, каждая из вторых отражательных пластин 4 предпочтительно представляет собой двустороннюю отражательную пластину.
Согласно этому, как показано на Фиг.2, каждая из вторых отражательных пластин 4 отражает назад в соответствующий световод 5 свет Lb, который исходит от верхней поверхности (поверхность со стороны выходной светоизлучающей поверхности 5с) световодной секции 5а световода 5. Таким образом, вторые отражательные пластины 4 могут повысить эффективность использования света каждого из световодов 5. Каждая из вторых отражательных пластин 4 расположена таким образом, чтобы отражать назад в соответствующий световод 5 свет Lb, исходящий из световода 5 по той причине, что на верхней поверхности световодной секции 5а световода 5 перестают выполняться условия полного отражения.
Такая конструкция позволяет второй отражательной пластине 4 другого световода 5 возвращать свет в указанный один световод 5. Это делает возможным повысить эффективность использования света.
Кроме того, вторая отражательная пластина 4 и первая отражательная пластина 3 другого световода 5 экранируют свет, выходящий из указанного одного световода 5, чтобы не допустить излучения этого света от выходной светоизлучающей поверхности 5с другого световода 5.
Если выполнена только одна отражательная пластина, закрывающая первые зазоры 1, возможная конструкция такова, что в ней используется одна длинная отражательная пластина, чтобы закрыть эти первые зазоры. Однако большая длина отражательной пластины затрудняет ее позиционирование и крепление на этапе выполнения отражательной пластины на световоде. Это снижает технологичность. Кроме того, термическая усадка отражательной пластины вызывает коробление. Это порождает проблему, заключающуюся в том, что отражательная пластина стремится приподняться от световода.
Напротив, при использовании коротких отражательных пластин, так что эти короткие отражательные пластины проходят каждая над световодами 5 для того, чтобы каждая отражательная пластина закрывала соответствующий первый зазор 1, небольшая длина таких коротких отражательных пластин создает проблему, заключающуюся в появлении области, где нет отражательных пластин, между любыми двумя соседними отражательными пластинами.
Вследствие этого, осветительный прибор 31, выполненный в составе жидкокристаллического дисплея 51 согласно рассматриваемому варианту настоящего изобретения, включает первые отражательные пластины 3 и вторые отражательные пластины 4. Таким образом, осветительный прибор 31 использует такую конструкцию, где две отражательные пластины применены в паре, что разрешает проблему, свойственную конструкциям, где использованы отражательные пластины только одного типа.
Далее большая длина первых отражательных пластин 3 или вторых отражательных пластин 4 порождает отмеченные выше проблемы. Поэтому первые отражательные пластины 3 выполняют на соответствующих световодах 5 таким образом, чтобы закрыть задние поверхности этих световодов. С другой стороны, вторые отражательные пластины 4 создают так, что каждая из них проходит над двумя соседними световодами 5. Таким образом, форма световодов 5 влияет на форму первых отражательных пластин 3 и вторых отражательных пластин 4.
В качестве первых отражательных пластин 3 и вторых отражательных пластин 4 можно применить (i) зеркальные отражательные пластины, на которые напылено вещество с высокой отражательной способностью, такое как серебро или алюминий, (ii) белые отражательные пластины с функцией диффузного отражения или (iii) отражательные пластины, каждая из которых выполнена из наложенных одна на другую в виде пакета зеркальной отражательной пластины и белой отражательной пластиной.
При этом предпочтительно применять белые отражательные пластины на основе полиэтилентерефталата (PET), обладающие превосходной термостабильностью. Такие белые отражательные пластины на основе PET в самом общем случае подразделяются по своему составу на следующие типы: пластины, изготовленные путем добавления белых неорганических частиц к PET; пластины, изготовленные путем добавления к PET полимерной смолы (олефиновой или иной подобной полимерной смолы), несовместимой с PET; пластины, изготовленные посредством импрегнирования листов PET углекислым газом или подобным материалом с целью вспенивания этих листов PET и т.п. 3десь можно применить пластины любого типа.
В случае зеркальных отражательных пластин по меньшей мере на одной стороне каждой такой зеркальной отражательной пластины выполняют выступы и впадины или наносят белый материал. Это делает возможным легко создать диффузно отражающий слой в заданной области по меньшей мере на одной стороне каждой из зеркальных отражательных пластин. Диффузное отражение вследствие присутствия небольших выступов и впадин позволяет предотвратить возникновение неравномерностей распределения яркости свечения на выходной светоизлучающей поверхности 5с более эффективно. В частности, когда такие небольшие выступы и углубления расположены возле первых зазоров 1, свет рассеивается на этих небольших выступах и впадинах таким образом, что выходит по направлению вверх (т.е. к наблюдателю). Это позволяет увеличить эффективность использования света.
Совокупность примеров способов создания таких выступов и впадин на каждой из зеркальных отражательных пластин включает способ, согласно которому эти выступы и впадины формируют посредством литья под давлением, штамповки, тиснения и т.п., одновременно с созданием зеркальных отражательных пластин. Среди других способов можно указать способ, согласно которому на поверхности каждой из зеркальных отражательных пластин выполняют призмы, точки или делают поверхность шероховатой с применением лазера или аналогичным способом.
Если вторые отражательные пластины 4 служат двусторонними отражательными пластинами, тогда такие двусторонние отражательные пластины можно применить в качестве вторых отражательных пластин 4, как они есть. В альтернативном варианте односторонние отражательные пластины можно соединить одну с другой посредством коммерчески доступного клея или сходным способом для использования в качестве одной второй отражательной пластины 4.
Когда двусторонние отражательные пластины применяют в качестве вторых отражательных пластин 4 в осветительном приборе 31 тандемного типа, порядок создания каждой из первых отражательных пластин 3 и соответствующей второй отражательной пластины 4 предпочтительно таков, как показано на Фиг.2, где сначала выполняют первую отражательную пластину 3 на поверхности световода 5, противоположной его выходной светоизлучающей поверхности 5с, а затем создают вторую отражательную пластину 4 на поверхности первой отражательной пластины 3, которая противоположна другой поверхности этой пластины 3, обращенной к световоду 5. Однако реальный порядок этим не ограничивается и может быть изменен по мере необходимости.
Далее будет описан жидкокристаллический дисплей 51 согласно одному из вариантов настоящего изобретения со ссылками на Фиг.3 и 4.
Как показано на Фиг.3, источники 6 света размещены вдоль торцов световодных секций 5а, расположенных на дальней стороне по отношению к светоизлучающим секциям 5b в световодах 5. Выбор конкретного типа источников 6 света ничем специально не ограничен. В рассматриваемом варианте в качестве источников 6 света применены светодиоды (LED).
Каждый из источников 6 света может представлять собой один светодиод белого свечения или группу из трех светодиодов следующих цветов: красного (R), зеленого (G) и синего (В) соответственно. Преимуществом варианта, когда каждый из источников 6 света представляет собой светодиод белого свечения, является возможность снизить стоимость устройства. Преимуществом варианта, когда каждый из источников 6 света представляет собой тройку светодиодов RGB, является возможность расширить диапазон воспроизведения цветов.
Даже если каждый из источников 6 света построен из трех светодиодов RGB, все равно можно излучать белый свет от выходной светоизлучающей поверхности 5с. Каким образом происходит смешивание цветов излучения светодиодов можно определить на основе хромогенных характеристик светодиодов соответствующих различных цветов и хромогенной характеристики поверхностного источника 41 света, требуемой для использования в составе жидкокристаллического дисплея 51. Вместо таких светодиодов в качестве каждого из источников света 6 можно применить светодиоды с боковым излучением. Для изготовления такого светодиода с боковым излучением заливают компаундом несколько кристаллов светодиодов соответствующих различных цветов в одном корпусе.
Согласно настоящему изобретению просвечивающая панель жидкокристаллического дисплея, представляющая изображение при прохождении света от поверхностного источника 41 света (подсветка), реализована в виде панели 21 жидкокристаллического дисплея, показанной на Фиг.4.
Конструкция панели 21 жидкокристаллического дисплея ничем специально не ограничена. Иными словами, любую общеизвестную жидкокристаллическую панель можно применить в качестве панели 21 жидкокристаллического дисплея. Хотя на чертежах это не показано, панель 21 жидкокристаллического дисплея включает, например, подложку активной матрицы, на которой выполнено множество тонкопленочных транзисторов (ТПТ (TFT)), и подложку цветных светофильтров, обращенную к подложке активной матрицы. Между этими подложкой активной матрицы и подложкой цветных светофильтров загерметизирован с использованием герметизирующего материала жидкокристаллический слой.
Подложка 7 служит подложкой для создания на ней источников 6 света. Для улучшения яркости подложку 7 предпочтительно делают белой. На задней поверхности подложки 7 (т.е. поверхности, противоположной относительно поверхности, на которой создают источники 6 света) выполняют драйверы, предназначенные для управления свечением светодиодов. Это позволяет уменьшить число подложек и количество соединительных элементов и т.п., применяемых для соединений между подложками. Это позволяет снизить стоимость жидкокристаллического дисплея 51. Кроме того, это реализует уменьшение толщины жидкокристаллического дисплея, поскольку в нем требуется меньше подложек.
Оптический элемент 8 построен из рассеивающей диффузорной пластины и многофункционального оптического слоя. Многофункциональный оптический слой имеет несколько оптических функций, выбираемых из группы различных оптических функций, включающей рассеяние, преломление, конденсирование света и поляризацию.
Одним из примеров оптического элемента 8 может быть рассеивающая диффузорная пластина толщиной приблизительно 2-3 мм, установленная на расстоянии нескольких миллиметров от осветительного прибора 31. Однако возможные толщина рассеивающей диффузорной пластины и расстояние между этой диффузорной пластиной и осветительным прибором 31 указанными значениями не ограничиваются.
Рассеивающая диффузорная пластина закрывает всю светоизлучающую поверхность, построенную из прилегающих одна к другой выходных светоизлучающих поверхностей 5с. Более конкретно, диффузорная пластина установлена на светоизлучающей поверхности, так что она обращена к этой светоизлучающей поверхности и отделена некоторым расстоянием от нее. Диффузорная пластина рассеивает свет, излучаемый светоизлучающей поверхностью.
Кроме того, конструкция может быть такой, что, например, многофункциональный оптический слой, такой как рассеивающий слой, призматический слой или слой, отражающий поляризованный свет, каждый из которых имеет толщину приблизительно несколько сот микрон, наложены один на другой в виде пакета на верхней поверхности рассеивающей диффузорной пластины, что позволяет добиться равномерности распределения яркости свечения в тех пределах, в которых поверхностный источник 41 света выполняет свои функции. Указанные толщина и конструкция представляют собой просто примеры, вследствие чего настоящее изобретение этим не ограничивается.
Многофункциональный оптический слой построен из нескольких слоев, выполненных на передней поверхности световодов 5. Этот многофункциональный оптический слой предназначен для достижения большей равномерности и конденсирования света, излучаемого указанными светоизлучающими поверхностями 5с, так что панель 21 жидкокристаллического дисплея облучают этим светом.
Иными словами, в качестве многофункционального оптического слоя можно применить рассеивающий слой для конденсирования и рассеяния света, слой линз для конденсирования света с целью увеличения яркости в направлении вперед (т.е. яркости в направлении панели 21 жидкокристаллического дисплея) и/или слой, отражающий поляризованный свет, для отражения составляющей с одной поляризацией и пропускания составляющей с другой поляризацией, чтобы увеличить яркость жидкокристаллического дисплея 51. Предпочтительно использовать сочетание этих слоев в соответствии с требованиями к цене и характеристикам жидкокристаллического дисплея 51.
Таким образом, поверхностный источник 41 света, выполненный в составе жидкокристаллического дисплея 51 согласно рассматриваемому варианту настоящего изобретения, включает такой оптический слой.
Это позволяет реализовать поверхностный источник 41 света, имеющий небольшую толщину и обладающий еще более улучшенной равномерностью распределения яркости свечения на светоизлучающей поверхности световодов 5, даже если в этой светоизлучающей поверхности образован зазор.
Кроме того, жидкокристаллический дисплей 51 согласно рассматриваемому варианту настоящего изобретения включает поверхностный источник 41 света в качестве источника подсветки.
Согласно рассматриваемой конструкции жидкокристаллический дисплей 51 включает поверхностный источник 41 света, имеющий небольшую толщину и обладающий превосходной равномерностью распределения яркости свечения на светоизлучающей поверхности. Это позволяет реализовать тонкий жидкокристаллический дисплей 51 с высоким качеством изображения.
Вариант 2
Далее описан Вариант 2 настоящего изобретения со ссылками на Фиг.5. Элементы и структуры, отличные от описываемых в рассматриваемом варианте, являются такими же, как в Варианте 1. Для удобства объяснения элементам, имеющим такие же функции, как элементы, показанные на чертежах для Варианта 1, присвоены общие позиционные обозначения, а описания этих элементов в дальнейшем повторены не будут.
Фиг.5 представляет вид сбоку осветительного прибора 31а, выполненного в жидкокристаллическом дисплее согласно другому варианту настоящего изобретения. В частности, на Фиг.5 показан вид сбоку, если смотреть со стороны выходной светоизлучающей поверхности 9с осветительного прибора 31а.
Каждый из световодов 9 согласно настоящему варианту включает световодную секцию 9а и светоизлучающую секцию 9b, как и в случае световодов 5. Кроме того, как показано на Фиг.5, два световода 5, описанные в Варианте 1, соединены один с другим в направлении D1 для составления одного световода 9.
Другими словами, один световод 9 построен из первого субсветовода 9d и второго субстветовода 9е.
В осветительном приборе 31а каждая из первых отражательных пластин 3 выполнена так, чтобы закрыть противоположную поверхность соответствующего одного из световодов 9, которая является противоположной по отношению к выходной светоизлучающей поверхности 9с. Следовательно, зазор 10, образованный между первым субсветоводом 9d и соответствующим вторым субсветоводом 9е, оказывается закрыт соответствующей первой отражательной пластиной 3. Таким образом, применение подобных световодов 9 делает возможным уменьшить первые зазоры 1, где нет первой отражательной пластины 3.
Согласно настоящему варианту каждая из вторых отражательных пластин 4 выполнена таким образом, чтобы закрыть соответствующий первый зазор 1 и проходить между соответствующими двумя световодами 9. Кроме того, каждая из вторых отражательных пластин 4 проходит в направлении D2 в соответствующем втором зазоре 2. Предпочтительно каждая из вторых отражательных пластин 4 выполнена так, чтобы закрыть соответствующий второй зазор 2.
Настоящий вариант описывает в качестве одного из примеров световоды 9, каждый из которых построен из двух субсветоводов. Однако, само собой разумеется, что число таких субсветоводов можно выбирать в зависимости от необходимости. Отметим, что число субсветоводов предпочтительно определяют таким образом, чтобы соответствующие длины первых отражательных пластин 3 и вторых отражательных пластин 4 не создавали проблем, таких как сложности позиционирования и крепления первых отражательных пластин 3 и вторых отражательных пластин 4, снижение технологичности и коробление.
Вариант 3
Далее описан Вариант 3 настоящего изобретения со ссылками на Фиг.6 и 7. Элементы и структуры, отличные от описываемых в рассматриваемом варианте, являются такими же, как в Варианте 1. Для удобства объяснения элементам, имеющим такие же функции, как элементы, показанные на чертежах для Варианта 1, присвоены общие позиционные обозначения, а описания этих элементов в дальнейшем повторены не будут.
Фиг.6 представляет вид сбоку осветительного прибора 31b, выполненного в жидкокристаллическом дисплее согласно еще одному варианту настоящего изобретения. Более конкретно, на Фиг.6 показан вид сбоку, если смотреть со стороны выходной светоизлучающей поверхности 11а осветительного прибора 31b.
Фиг.7 представляет вид фрагментарного сечения осветительного прибора 31b, изображенного на Фиг.6, по линии А-А на Фиг.6.
Каждый из световодов 11 предназначен для излучения через свою выходную светоизлучающую поверхность 11с света, излучаемого соответствующим источником 6 света в виде поверхностного излучения. Светоизлучающая поверхность, построенная из прилегающих одна к другой выходных светоизлучающих поверхностей 11а, представляет собой поверхность для облучения соответствующей облучаемой мишени светом.
Поскольку прочие элементы расположены по существу так же, как в Варианте 1, в последующем описание таких элементов повторено не будет.
Согласно настоящему варианту осветительный прибор 31b образован по меньшей мере двумя световодами 11. Иными словами, в осветительном приборе 31b несколько комбинированных элементов, каждая из которых построена из световода 11 и источника 6 света, расположены на одной и той плоскости
Кроме того, как показано на Фиг.6 и 7, световоды 11 в осветительном приборе 31b согласно настоящему варианту расположены в этой плоскости вдоль прямых линий, не накладываясь один на другой. Светоизлучающая поверхность построена, таким образом, из выходных светоизлучающих поверхностей 11а этих нескольких световодов 11.
Далее, как показано на Фиг.6, световоды 11, каждый из которых имеет два источника 6L и 6R света (пара источников света точечного типа), расположены вдоль прямых линий вертикально и горизонтально. В осветительном приборе 31b несколько световодов 11, каждый из которых имеет два источника света 6L и 6R, расположены, сответственно, так, как если бы плитки были уложены и плотно подогнаны одна с другой. За счет такой конструкции осветительный прибор 31b называют осветительным прибором плиточного типа.
Компоновка может быть также такой, что источники 6L и 6R света располагаются в центре каждого из световодов 11 или расположены рядом с четырьмя сторонами световода.
Настоящий вариант описывает в качестве одного из примеров конструкцию, в которой указанные два источника 6L и 6R света расположены возле центров двух противоположных боковых сторон каждого из прямоугольных световодов 11 соответственно. Однако, само собой разумеется, что число источников света и конфигурацию их расположения можно определять в зависимости от необходимости.
Как показано на Фиг.6, направление D2 обозначает направление, в котором два источника 6L и 6R расположены один напротив другого в каждом из прямоугольных световодов 11. С другой стороны, направление D1 обозначает направление, пересекающее (по существу перпендикулярно) указанное направление D2.
Как показано на Фиг.7, источник 6L света и источник 6R света расположены соответственно в двух полых углубленных секциях 11b каждого из световодов 11 один напротив другого. Эти источники 6L и 6R света установлены на подложке 12. Как показано на Фиг.7, соответствующие направления излучения света от этих двух источников 6L и 6R ориентированы так, что свет от одного источника света излучает в направлении другого источника света.
Таким образом, согласно рассматриваемой конструкции в каждом из световодов 11 выполнены два противоположных один другому источника 6L и 6R света.
В рассматриваемой конструкции, где два источника 6L и 6R света расположены один напротив другого, так что излучаемый ими свет входит внутрь световода 11, светоизлучающие области, образованные соответственно источниками 6L и 6R света, накладываются одна на другую, так что излучение света происходит от всей выходной светоизлучающей поверхности 11а световода 11. Согласно настоящему варианту применение осветительного прибора 31b делает возможным реализовать большую площадь подсветки без темных областей.
Как описано выше, свет, излучаемый от источников 6L и 6R света, многократно рассеивается и отражается при распространении через световод 11 и затем излучается от выходной светоизлучающей поверхности 11а для достижения панели 21 жидкокристаллического дисплея через оптический элемент 8 (не показан).
Однако осветительному прибору 31b плиточного типа тоже присущи проблемы появления первых зазоров 1. Иными словами, в осветительном приборе 31b каждая из первых отражательных пластин 3 выполнена на той противоположной поверхности соответствующего световода 11, которая противоположна по отношению к выходной светоизлучающей поверхности 11а этого световода, с целью закрыть область между двумя соседними подложками 12, как показано на Фиг.6 и 7. Соответственно, между двумя соседними световодами 11, не накладывающимися один на другой, образован первый зазор 1, где отсутствует первая отражательная пластина 3.
С учетом этого согласно настоящему варианту каждая из вторых отражательных пластин 4 выполнена таким образом, чтобы закрыть часть первого зазора 1, которую не закрывает соответствующая подложка 12, как обозначено заштрихованными областями на Фиг.6. В частности, каждая из вторых отражательных пластин 4 закрывает соответствующий первый зазор 1, образованный между двумя световодами 11, соседствующими один с другим в направлении D1 и не накладывающимися один на другой, поскольку в этом первом зазоре 1 отсутствует подложка 12.
Напротив, в первом зазоре 1, образованном между двумя световодами 11, соседствующими один с другим в направлении D2 и не накладывающимися один на другой, нет второй отражательной пластины 4, поскольку соответствующая подложка 12 закрывает этот первый зазор 1. Подложки 12 предпочтительно являются белыми с целью увеличения яркости на выходных светоизлучающих поверхностях 11а за счет отражения света, излучаемого источниками 6R и 6L света. Более предпочтительно, подложки 12 имеют отражательную функцию, эквивалентную такой функции вторых отражательных пластин 4.
Такая конструкция делает возможной реализацию осветительного прибора, имеющего небольшую толщину и обладающего еще более улучшенной равномерностью распределения яркости свечения на светоизлучающей поверхности, даже в случае образования зазора между двумя соседними световодами в осветительном приборе (осветительный прибор плиточного типа), в котором световоды не накладываются один на другой.
Кроме того, в случае осветительного прибора 31b, можно получить эффект увеличения коэффициента отражения первых отражательных пластин 3 путем применения пакетной структуры из нескольких слоев, так что первая отражательная пластина 3 и вторая отражательная пластина 4 накладываются одна на другую по меньшей мере частично. Эффект усиливается по мере увеличения площади пакетной структуры при увеличении площади второй отражательной пластины 4. Иными словами, с точки зрения увеличения коэффициента отражения первых отражательных пластин 3 и улучшения равномерности распределения коэффициента отражения этих первых отражательных пластин 3 предпочтительно применять какую-либо из следующих конструкций также в осветительном приборе 31b плиточного типа, чтобы на задней поверхности каждого из световодов 11 не было областей, где имеется только первая отражательная пластина 3: (i) вторые отражательные пластины 4 выполнены непосредственно рядом одна с другой в направлении D1 без каких-либо зазоров между ними; и (ii) вторые отражательные пластины 4 выполнены таким образом, что две соседние отражательные пластины 4 накладываются одна на другую в направлении D1.
В каждом из осветительных приборов 31, 31а и 31b, как показано на Фиг.2 и 7, каждая из первых отражательных пластин предпочтительно прикреплена к соответствующему световоду 5 (или 11) посредством крепежного слоя 13 (первая крепежная секция).
Если между первой отражательной пластиной 3 и задней поверхностью соответствующего световода 5 (или 11) образован зазор, потери света оказываются больше, чем в случае, когда такого зазора нет. Это снижает эффективность свечения. Таким образом, при прикреплении первой отражательной пластины 3 вплотную к задней поверхности световода 5 (или 11) посредством крепежного слоя 13 становится возможным повысить эффективность свечения.
Для повышения эффективности свечения путем прикрепления первой отражательной пластины 3 вплотную к задней поверхности световода 5 (или 11) можно также прикрепить первую отражательную пластину 3 к задней поверхности световода 5 (или 11) по краю (т.е. по наружной периферии).
Кроме того, в каждом из осветительных приборов 31, 31а и 31b, как показано на Фиг.2 и 7, каждую из первых отражательных пластин 3 предпочтительно прикрепляют к соответствующей второй отражательной пластине 4 посредством крепежного слоя 14 (вторая крепежная секция).
Если первая отражательная пластина 3 и вторая отражательная пластина 4 наложены одна на другую в виде пакета по меньшей мере частично и между ними образован зазор, потери света больше, чем в случае, когда никакого такого зазора нет. Это снижает эффективность свечения. По этой причине каждую из первых отражательных пластин 3 и соответствующую вторую отражательную пластину 4 прикрепляют одну к другой посредством крепежного слоя слой 14. Это повышает эффективность свечения.
Далее, как показано на Фиг.2 и 7, каждая из вторых отражательных пластин 4 предпочтительно прикреплена посредством крепежного слоя 15 (третья крепежная секция) к подложке 7 (или 16), на которой установлены световоды 5 (или 11).
Когда вторая отражательная пластина 4, выполненная на задней поверхности соответствующего световода 5 (или 11) приподнята над подложкой 7 (или 16), на которой установлены эти световоды 5 (или 11), в области поднятия происходят потери света. По этой причине каждую из вторых отражательных пластин 4 прикрепляют к указанной подложке 7 (или 16) посредством крепежного слоя 15. Это повышает эффективность свечения.
В каждом из осветительных приборов 31, 31а и 31b по меньшей мере каждая из первых отражательных пластин 3 и соответствующая вторая отражательная пластина 4 предпочтительно накладываются одна на другую в позиции, соответствующей относительно темной области выходной светоизлучающей поверхности 5с, 9с или 11а световода 5, 9 или 11.
Согласно рассматриваемой конструкции по меньшей мере каждая из первых отражательных пластин 3 и соответствующая вторая отражательная пластина 4 накладываются одна на другую в относительно темной области выходной светоизлучающей поверхности 5с, 9с или 11а световода 5, 9 или 11, куда свет темной области может попасть лишь с небольшой вероятностью из-за направленности источников 6, 6L или 6R света. Эта темная область представляет собой, например, область, уровень излучения света от которой меньше уровня излучения света, полученного путем усреднения результатов измерения уровней излучения света в нескольких местах на выходной светоизлучающей поверхности 5с, 9с или 11a.
Это делает возможным повысить коэффициент отражения в такой области с уменьшенным уровнем излучения света. Это позволяет еще больше повысить степень равномерности распределения яркости на выходных светоизлучающих поверхностях световодов.
Очевидно, что в описанном здесь изобретении возможны различные вариации. Подобные вариации не следует рассматривать в качестве отклонения от духа и объема изобретения, а все такие вариации, как должно быть очевидно для специалистов в этой области, должны быть включены в объем следующей Формулы изобретения.
Применимость в промышленности
Настоящее изобретение применимо: к осветительному прибору, предназначенному для использования, например, в качестве источника подсветки для жидкокристаллического дисплея; к поверхностному источнику света, включающему такой осветительный прибор; и к жидкокристаллическому дисплею, включающему подобный поверхностный источник света.
Список позиционных обозначений
Изобретение относится к осветительному прибору и к поверхностному источнику света, каждый из которых используется для задней подсветки жидкокристаллического дисплея, и к жидкокристаллическому дисплею с поверхностным источником света. Технический результат - создание осветительного прибора, имеющего небольшую толщину и обладающего улучшенной равномерностью яркости свечения светоизлучающей поверхности даже при наличии зазора между двумя соседними световодами, создание осветительного поверхностного источника света, включающего такой осветительный прибор, создание жидкокристаллического дисплея, включающего осветительный поверхностный источник света в качестве источника подсветки, а также обеспечивающего высокое качество изображения и имеющего небольшую толщину. Достигается тем, что каждая первая отражательная пластина (3) выполнена таким образом, чтобы закрывать противоположную поверхность соответствующего световода (5), которая является поверхностью, противоположной выходной светоизлучающей поверхности (5с) соответствующего световода (5). Каждая вторая отражательная пластина (4) выполнена на поверхности соответствующей первой отражательной пластины (3), которая противоположна поверхности, обращенной к соответствующему световоду (5), поверх соответствующего первого зазора (1), при этом каждый первый зазор (1) образован между соседними двумя световодами (5), перекрывающимися между собой. Каждая вторая отражательная пластина (4) закрывает область, где в соответствующем первом зазоре (1) отсутствует первая отражательная пластина (3), и проходит поверх соседних двух световодов (5). 6 н. и 11 з.п. ф-лы, 8 ил.
1. Осветительный прибор, содержащий: множество комбинированных элементов, каждый из которых состоит из источника света и световода для рассеяния света от источника света, так чтобы испускать свет в виде поверхностного излучения из выходной светоизлучающей поверхности световода, первые отражательные пластины, каждая из которых размещена так, чтобы закрывать противоположную поверхность соответствующего световода, при этом указанная противоположная поверхность является поверхностью, противоположной выходной светоизлучающей поверхности световода, и вторые отражательные пластины, каждая из которых размещена со стороны указанной противоположной поверхности поверх соответствующего одного из первых зазоров, причем каждый первый зазор образован между двумя соседними неперекрывающимися световодами.
2. Осветительный прибор, содержащий: множество комбинированных элементов, каждый из которых состоит из источника света и световода для рассеяния света от источника света, так чтобы испускать свет в виде поверхностного излучения из выходной светоизлучающей поверхности световода, при этом любые два соседних световода не перекрываются, первые отражательные пластины, каждая из которых размещена так, чтобы закрывать противоположную поверхность соответствующего световода, при этом указанная противоположная поверхность является поверхностью, противоположной выходной светоизлучающей поверхности световода, и вторые отражательные пластины, каждая из которых размещена со стороны противоположной поверхности так, чтобы закрывать соответствующий первый зазор, причем первые зазоры образованы между двумя соседними световодами.
3. Осветительный прибор, содержащий: множество комбинированных элементов, каждый из которых состоит из источника света и световода для рассеяния света от источника света, так чтобы испускать свет в виде поверхностного излучения, при этом каждый световод содержит: светоизлучающую секцию с выходной светоизлучающей поверхностью и световодную секцию, направляющую свет от соответствующего источника света к светоизлучающей секции, причем каждый световод перекрывается с другим световодом таким образом, что светоизлучающая секция одного из двух соседних световодов накладывается на световодную секцию другого из указанных двух соседних световодов, первые отражательные пластины, каждая из которых размещена так, чтобы закрывать противоположную поверхность соответствующего световода, при этом указанная противоположная поверхность является поверхностью, противоположной выходной светоизлучающей поверхности световода, и вторые отражательные пластины, каждая из которых размещена со стороны противоположной поверхности, поверх по меньшей мере соответствующего одного из первых зазоров, причем каждый первый зазор образован между двумя соседними неперекрывающимися световодами.
4. Осветительный прибор по любому из пп.1-3, в котором первые отражательные пластины и соответствующие им вторые отражательные пластины перекрываются по меньшей мере частично и соответственно.
5. Осветительный прибор по п.3, в котором каждый из световодов перекрывается с другим сведоводом таким образом, что светоизлучающая секция одного из двух соседних световодов находится в контакте со световодной секцией другого из указанных двух соседних световодов через контактную поверхность, а каждая вторая отражательная пластина закрывает по меньшей мере часть контактной поверхности.
6. Осветительный прибор по п.3 или 5, в котором каждый световод перекрывается с другим световодом таким образом, что светоизлучающая секция одного из двух соседних световодов находится в контакте со световодной секцией другого из указанных двух соседних световодов через контактную поверхность, причем каждая вторая отражательная пластина закрывает по меньшей мере часть контактной поверхности, при этом указанная часть контактной поверхности находится над соответствующим источником света, предназначенным для указанной световодной секции, соответствующей указанной контактной поверхности.
7. Осветительный прибор по п.3 или 5, в котором каждая вторая отражательная пластина является двусторонней отражательной пластиной.
8. Осветительный прибор по любому из пп.1, 3, 5, в котором каждая вторая отражательная пластина проходит к соответствующему второму зазору, при этом второй зазор образован между двумя соседними перекрывающимися световодами.
9. Осветительный прибор по любому из пп.1-3, 5, в котором световоды расположены таким образом, что они не перекрываются с соседними световодами в некотором направлении, по меньшей мере две вторые отражательные пластины расположены в указанном направлении, причем указанные по меньшей мере две вторые отражательные пластины размещены так, что между ними отсутствует зазор.
10. Осветительный прибор по любому из пп.1-3, 5, в котором каждая первая отражательная пластина прикреплена к соответствующему одному из световодов посредством первой крепежной секции.
11. Осветительный прибор по п.10, в котором каждая первая отражательная пластина прикреплена к соответствующему одному из световодов посредством первой крепежной секции по краю указанной противоположной поверхности соответствующего световода.
12. Осветительный прибор по любому из пп.1-3, 5, в котором каждая первая отражательная пластина прикреплена к соответствующей одной из вторых отражательных пластин посредством второй крепежной секции.
13. Осветительный прибор по любому из пп.1-3, 5, в котором каждая вторая отражательная пластина прикреплена посредством третьей крепежной секции к подложке, на которой установлены световоды.
14. Поверхностный источник света, содержащий: осветительный прибор по любому из пп.1-3, 5 и оптический элемент, размещенный на светоизлучающей поверхности осветительного прибора или над этой поверхностью.
15. Жидкокристаллический дисплей, содержащий поверхностный источник света по п.14 в качестве подсветки.
16. Осветительный прибор, содержащий: множество комбинированных элементов, каждый из которых состоит из источника света и световода для рассеяния света от источника света, так чтобы испускать свет в виде поверхностного излучения из выходной светоизлучающей поверхности световода, первые отражательные пластины, каждая из которых размещена так, чтобы закрывать противоположную поверхность соответствующего световода, при этом указанная противоположная поверхность является поверхностью, противоположной выходной светоизлучающей поверхности световода, и вторые отражательные пластины, каждая из которых размещена со стороны указанной противоположной поверхности поверх соответствующего одного из первых зазоров, причем каждый первый зазор образован между двумя соседними неперекрывающимися световодами, при этом каждая вторая отражательная пластина закрывает в соответствующем первом зазоре по меньшей мере область, в которой отсутствуют первые отражательные пластины.
17. Осветительный прибор по любому из пп.1-3, 16, в котором с указанной стороны противоположной поверхности первые отражательные пластины и соответствующие им вторые отражательные пластины перекрываются соответственно в положении, соответствующем относительно темной области выходной светоизлучающей поверхности соответствующего световода.
| Пломбировальные щипцы | 1923 |
|
SU2006A1 |
| Пломбировальные щипцы | 1923 |
|
SU2006A1 |
| US 6241358 B1, 05.06.2001 | |||
| US 6464367 B2, 15.10.2002 | |||
| Пломбировальные щипцы | 1923 |
|
SU2006A1 |
| Пломбировальные щипцы | 1923 |
|
SU2006A1 |
| СТРУКТУРА СВЕТОИЗЛУЧАЮЩЕГО ПОВЕРХНОСТНОГО ТЕЛА | 2004 |
|
RU2319063C2 |
| СВЕТОВАЯ ПАНЕЛЬ | 2000 |
|
RU2237932C2 |
| ОСВЕТИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА | 2006 |
|
RU2306587C1 |
