УСТРОЙСТВО ПОДСВЕТКИ Российский патент 2017 года по МПК G02F1/13357 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к осветительному устройству, в частности к таким источникам света для мозаичных дисплеев, таких как жидкокристаллические дисплеи.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

LCD-телевизоры, которые являются очень тонкими, популярны среди потребителей. Соответственно, существует необходимость сделать телевизоры как можно тоньше. Вообще LCD-телевизор содержит ЖК-дисплей, который освещен подсветкой. Соответственно, толщина может быть уменьшена уменьшением толщины подсветки. Тем не менее, уменьшение толщины LCD подсветки может негативно повлиять на способность подсветки освещать ЖК-дисплея с равномерной интенсивностью света.

Улучшать контрастность отображаемой картинки и снижать энергопотребление подсветки дисплея, сегменты которого могут быть настроены индивидуально, является предпочтительным. Уменьшением яркости сегмента подсветки черный уровень этой части отображаемой картины может быть улучшен, и энергопотребление будет уменьшено. Подсветка, способная контролировать сегменты индивидуально, как правило, толще, чем подсветки без этой способности.

Чтобы ограничить увеличение толщины, такие подсветки, как правило, используют большое количество малых светодиодов, что приводит к высокой стоимости. Чтобы уменьшить толщину дополнительно могут быть применены световодные концепции, которые используют дорогие материалы и которые трудно производить.

Соответственно, существует потребность в улучшении таких подсветок для LCD-телевизоров и других дисплеев на основе пикселей.

US 2010/265694 раскрывает светоизлучающее устройство. Светоизлучающее устройство включает в себя отражающий слой, множество светоизлучающих элементов, расположенных на отражающем слое, и слой смолы, сформированный на множестве светоизлучающих компонентов и отражающем слое.

Изобретатель настоящего изобретения имел в виду, что улучшенная подсветка для устройства отображения приносит пользу, и в результате разработал настоящее изобретение.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Было бы выгодно для достижения улучшений для подсветки для дисплеев. В общем, изобретение предпочтительно стремится уменьшить, облегчить или устранить один или более из упомянутых выше недостатков, относящихся к, например, толщине отдельно или в любой комбинации. В частности, можно видеть, как объект настоящего изобретения обеспечивает осветительное устройство, которое решает упомянутые выше проблемы, или другие проблемы, известные из уровня техники.

Чтобы лучше решать одну или несколько из этих проблем, в первом аспекте изобретения представлено осветительное устройство, которое содержит

- плоский световод с задней поверхностью для приема света и передней поверхностью для излучения света,

- источник света, выполненный с возможностью передачи света в заднюю поверхность световода, - полупрозрачный маскирующий элемент, имеющий светорассеивающую поверхность, выполненный с возможностью частично рассеивать свет обратно в световод и частично пропускать свет через маскирующий элемент так, чтобы маскировать источник света, и

- поглотитель света, расположенный рядом с источником света, чтобы поглощать, по меньшей мере, часть света, рассеиваемого с рассеивающей поверхности маскирующего элемента, или ретрорефлектор, расположенный рядом с источником света, чтобы отразить, по меньшей мере, часть света, рассеиваемого с рассеивающей поверхности маскирующего элемента обратно в расположенный рядом маскирующий элемент.

Некоторый свет, который частично рассеивается обратно в световод с рассеивающей поверхностью полупрозрачных пичков области вокруг источника света, и распространяется через эту область. Когда отражающая или рассеивающая поверхность (например, связанная печатная плата или рассеивающий отражатель для повторного использования света) расположена позади задней поверхности, свет, который передается через эту область, будет освещать отражающую или рассеивающую поверхность. Это освещение может быть видимым с передней поверхности, как ярко освещенная область, такая как яркое кольцо, окружающее источник света. Расположением поглотителя света, в качестве альтернативы ретрорефлектору, как определено, яркость нежелательного яркого кольца может быть управляема или устранена. Таким образом, комбинация из источника света, полупрозрачного маскирующего элемента, и поглотителей света может преимущественно обеспечить освещающее устройство, способное излучать свет так, что яркое кольцо вокруг источника света избегается.

Осветительное устройство может быть использовано в качестве подсветки для дисплеев, однако в конфигурации только с одним источником света или, возможно, несколькими источниками света, например, между 2 и 20 источниками света, осветительное устройство может быть особенно полезным в качестве общего источника света.

Во втором аспекте изобретение относится к осветительному устройству, содержащему

- плоский световод с задней поверхностью для приема света и передней поверхностью для излучения света,

- первый и второй источники света, выполненные с возможностью передачи света в заднюю поверхность световода,

- первый и второй полупрозрачные маскирующие элементы, имеющие светорассеивающую поверхность, где маскирующие элементы выполнены с возможностью частично рассеивать свет обратно в световод и частично пропускать свет через маскирующие элементы так, чтобы маскировать соответствующие первый и второй источники света, и

- первый и второй поглотители света, расположенные рядом с соответствующими первым и вторым источниками света, чтобы поглощать, по меньшей мере, часть света, рассеиваемого с рассеивающих поверхностей соответствующих первого и второго маскирующих элементов, или первый и второй ретрорефлекторы, расположенные рядом с соответствующими первым и вторым источниками света, чтобы отразить, по меньшей мере, часть света, рассеиваемого с рассеивающих поверхностей соответствующих первого и второго маскирующих элементов обратно в соответствующие первый и второй маскирующие элементы.

Осветительное устройство, которое имеет большее число источников света, например, более 20 источников света, или более 200 или 2000 источников света может быть использовано как подсветка для дисплеев, например, телевизионных или компьютерных дисплеев. Осветительное устройство может быть также использовано как источник освещения. В частности, осветительное устройство может быть сконфигурировано с индивидуально регулируемыми источниками света так, чтобы обеспечить светоизлучающий модуль, на котором образы могут быть показаны. Таким образом, регулированием интенсивности отдельных источников света или включением или выключением отдельных источников света различные световые образы могут быть сформированы на или через переднюю поверхность световода.

В варианте осуществления осветительное устройство в соответствии со вторым аспектом предназначено для использования в дисплеях.

Осветительное устройство может быть особенно подходящим в качестве подсветки для дисплеев с конфигурацией осветительного устройства, могущей позволить использовать относительно тонкие осветительные устройства, которые всё еще способны генерировать равномерное распределение интенсивности по площади световода. Источники света осветительного устройства могут быть с индивидуально регулируемой яркостью для улучшения контрастности дисплея и для снижения потребления энергии.

В варианте осуществления первого или второго аспектов источника света - альтернативно первый или второй источники света - оптически соединены с задней поверхностью. Оптическое соединение может быть достигнуто посредством граничного слоя между источником(ами) света и задней поверхностью, таким как граничный слой прозрачного адгезива. Оптическое соединение также может быть достигнуто посредством нажатия на мягкую верхнюю поверхность источников света к задней поверхности, когда источники света имеют такую мягкую верхнюю поверхность, как мягкая поверхность кремния. Использование граничного слоя может преимущественно улучшить вывод света, когда показатель преломления граничного слоя выбирается в соответствии с определенными критериями.

В варианте осуществления первого или второго аспекта, осветительное устройство дополнительно содержит световыводящие микрообъекты, расположенные на передней поверхности или на задней поверхности световода или внутри световода, для вывода света через переднюю поверхность на немаскированных местах, где маскирующий элемент отсутствует.

Световыводящие микрообъекты могут дополнительно улучшить распределение света в световоде так, чтобы обеспечить осветительное устройство, способное излучать свет с равномерным распределением интенсивности по площади плоского световода.

В варианте осуществления согласно первому аспекту источник света механически соединен с поглотителем света - или же

ретрорефлектором - и поглотитель - или же ретрорефлектор - и/или источник света закреплен на задней поверхности.

В эквивалентном варианте осуществления согласно второму аспекту первый и второй источники света механически соединены с соответствующими первым и вторым поглотителями света - или же ретрорефлекторами - и поглотители - или же ретрорефлекторы - и/или источники света закреплены на задней поверхности.

В соответствии с этими вариантами осуществления поглотители света обеспечивают удобный способ для крепления источников света к задней части световода. Фиксация источника света может быть дополнительно улучшена в варианте осуществления, где также источники света прикреплены к задней поверхности прозрачным адгезивом.

В варианте осуществления первого аспекта, где каждый из поглотителя - или же ретрорефлектора - и источника света крепится к задней поверхности прозрачным адгезивом, показатель преломления адгезива для источника света больше, чем показатель преломления адгезива для поглотителя.

В эквивалентном варианте осуществления второго аспекта, где поглотители - или же ретрорефлекторы - и источники света крепятся к задней поверхности прозрачным адгезивом, показатель преломления адгезива для источников света больше, чем показатель преломления адгезива для поглотителей.

В соответствии с этими вариантами осуществления прозрачный адгезив может дополнительно улучшить внутреннее соединение света, когда показатель преломления адгезива выбирается в соответствии с определенными критериями.

В варианте осуществления первого или второго аспекта осветительное устройство дополнительно содержит светорассеивающую или отражающую поверхность, обращенную к задней поверхности световода, которая расположена рядом с поглотителем света - или же ретрорефлектором - для рассеивания или отражения света, прошедшего через заднюю поверхность обратно в световод. Светорассеивающая или отражающая поверхность может преимущественно повышать энергоэффективность, так как свет отражается обратно в световод.

В варианте осуществления согласно первому или второму аспекту способность световыводящих микрообъектов выводить свет и прозрачность маскирующего элемента(ов) обеспечены такими, чтобы выравнивать интенсивность света, выводимого с помощью световыводящих микрообъектов, и света, переданного маскирующим элементом.

Третий аспект изобретения относится к дисплею для отображения изображений, содержащему

- матрицу прозрачных пикселей, формирующих изображение,

- осветительное устройство в соответствии со вторым аспектом, расположенное так, что передняя поверхность осветительного устройства обращена к поверхности матрицы прозрачных пикселей, формирующих изображение.

Четвертый аспект изобретения относится к способу для освещения матрицы прозрачных пикселей, формирующих изображение дисплея, способ содержит обеспечение осветительного устройства, которое содержит

- плоский световод с задней поверхностью для приема света и передней поверхностью для излучения света,

- первый и второй источники света, выполненные с возможностью передачи света в заднюю поверхность световода,

- первый и второй полупрозрачные маскирующие элементы, имеющие светорассеивающую поверхность, где маскирующие элементы выполнены с возможностью частично рассеивать свет обратно в световод и частично пропускать свет через маскирующие элементы так, чтобы маскировать соответствующие первый и второй источники света, и

- первый и второй поглотители света, расположенные рядом с соответствующими первым и вторым источниками света, чтобы поглощать по меньшей мере часть света, рассеиваемого от рассеивающих поверхностей соответствующих первого и второго маскирующих элементов, или первый и второй ретрорефлекторы, расположенные рядом с соответствующими первым и вторым источниками света, чтобы отражать по меньшей мере часть света, рассеиваемого от рассеивающих поверхностей соответствующих первого и второго маскирующих элементов обратно в соответствующие первый и второй маскирующие элементы, способ дополнительно содержит расположение матрицы прозрачных пикселей, формирующих изображение, перед световодом в форме пластины.

Таким образом, изобретение относится к осветительному устройству для использования в качестве источника света или для подсветки для освещения, например, ЖК-дисплеев LCD-телевизоров. Для того чтобы обеспечить тонкое исполнение подсветки и высокую однородность света, излучаемого подсветкой, изобретение предлагает исполнение, где прозрачные и рассеивающие маскирующие элементы маскируют отдельные источники света и рассеивают свет обратно в световод. Поглощающие элементы или светоотражающие элементы расположены так, что они окружают источники света, чтобы избежать генерацию ярких пятен или колец вокруг источников света.

В общем, различные аспекты изобретения могут быть объединены и соединены любым способом, возможным в пределах объема изобретения. Эти и другие аспекты, признаки и/или преимущества изобретения будут очевидны и объяснены со ссылкой на варианты осуществления, описанные ниже.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Варианты осуществления изобретения будут описаны в качестве только примера со ссылкой на чертежи, в которых

Фиг. 1 показывает подсветку 100 для дисплея 199,

Фиг. 2 иллюстрирует улучшение возможностей внутреннего соединения LED источника света 110, достигнутого путем соединениям источника света со световодом 101 использованием граничного слоя 210.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Фиг. 1 показывает дисплей 199, такой как телевизор или компьютерный монитор, для показа изображений. Дисплей 199 содержит матрицу прозрачных пикселей формирующих изображение, такую как жидкокристаллический дисплей 198. Матрица пикселей 198 сконфигурирована для освещения осветительным устройством 100, расположенным так, что передняя поверхность осветительного устройства 100 обращена к лицевой поверхности матрицы пикселей 198. Источник света 100 может быть упомянут как подсветка. Рассеивающая пластина 197 может быть вставлена между матрицей пикселей 198 и осветительным устройством 100 для дальнейшего рассеяния света, излучаемого источником света 100. Как правило, рассеивающая пластина может быть объединена с другими оптическими пленками наподобие пленок, улучшающих яркость. Эти пленки и рассеивающая пленка или пластина образуют оптический пакет, который может образовывать часть осветительного устройства 100 для улучшения равномерности света.

Вариант осуществления изобретения относится к осветительному устройству 100. Осветительное устройство 100 содержит плоский световод 101, например световод 101 в форме пластины с задней поверхностью 102 для приема света и передней поверхностью 103 для излучения света. Световод в форме пластины может быть плоским, т.е. иметь одинаковую толщину по всей пластине. Световод 101 может быть изготовлен из стекла или пластического материала, такого как ПММА.

Свет вводится в световод 101 источниками света 110, такими как первый и второй источник света 111, 112, выполненные с возможностью передачи света в заднюю поверхность 102 световода 101.

Источниками света могут быть светоизлучающие диоды (LED) и могут иметь плоскую светоизлучающую поверхность, через которую свет передается.

Лучи, такие как луч 182, которые имеют углы (по отношению к нормали), которые не являются достаточно большими, чтобы установить полное внутреннее отражение, по существу, передаются через переднюю поверхность.

Размер области внешнего соединения на передней поверхности 103, где лучи, преломленные через световод 101, могут быть определены определением смещения d между границей области, где свет проникает в заднюю поверхность 102, то есть область внутреннего соединения, и границей области внешнего соединения (в случае, если источник света находится близко к задней поверхности 102 граница области, где свет проникает в заднюю поверхность, соответствует краю источника света 110):

d=t × tan(ca),

где t является толщиной световода 101, ca является критическим углом для достижения полного внутреннего отражения = arcsin(n0/n1), где n0 показатель преломления материала или воздуха, обращенного к задней поверхности 102, а n1 является показателем преломления материала световода.

Например, со световода 101 толщиной 1 мм ПММА (с n1=1,5), расположенного в воздухе (с n0=1), d будет 0,9 мм. Так, круглая область внутреннего соединения (область поверхности, излучающей свет, источника света 110) с диаметром 1 мм приведет к круглой области внешнего соединения с диаметром 1+2* 0,9=2,8 мм.

Это может быть желательным, чтобы иметь возможность блокировать или, по крайней мере, частично блокировать лучи 182 в области внешнего соединения так, чтобы коэффициент пропускания лучей по отношению к оптическому пакету или пластине рассеивателя 197 являлся запрещенным или уменьшенным, например, так что интенсивность света, прошедшего по направлению к оптическому пакету или пластине рассеивателя 197, уменьшается. Это может быть достигнуто размещением маскирующих элементов 120, таких как первый и второй маскирующие элементы 121, 122, на передней поверхности 103. Таким образом, маскирующие элементы, которые находятся в оптическом контакте со световодом, могут быть выполнены с частичным пропусканием света или лучей.

Для того чтобы перенаправить по крайней мере некоторую интенсивность световых лучей 182 обратно в световод 101, маскирующий элемент 122 может быть сконфигурирован с отражающей и рассеивающей поверхностью так, чтобы рассеивать падающие лучи в разных направлениях. Соответственно, по крайней мере часть интенсивности света, то есть световой мощности луча 182, рассеивается за счет рассеивающего свойства маскирующего элемента 122 обратно в световод 101, где по крайней мере некоторые из рассеянных лучей испытывают полное внутреннее отражение, как луч 184. Рассеивающая поверхность может быть обращена к передней поверхности 103 и иметь с ней оптический контакт, рассеивающая поверхность может быть расположена на возможной противоположной поверхности маскирующего элемента, или рассеивающая поверхность может быть реализована с помощью рассеивающих элементов, встроенных в маскирующий элемент.

Таким образом, способность маскировки источников света 110 путем блокировки или частичной передачи лучей 182 и рассеивания непереданных лучей может быть достигнута путем расположения рассеивающей поверхности первого и второго маскирующих элементов 121, 122 так, чтобы они были обращены к передней поверхности 103 световода 101 и маскировали соответствующие первый и второй источники света 111, 112. Таким образом, лучи 182 могут частично рассеиваться обратно в световод и частично пропущены через маскирующие элементы.

Площадь рассеивающего элемента может быть больше, чем площадь светоизлучающей поверхности источника света в соответствии со смещением d.

Понятно, что ссылка на первый и второй источники света 111, 112 и первый и второй маскирующие элементы 121, 122 используется только, чтобы было ясно, что в целом источник света 110 может быть связан с маскирующим элементом 120 для маскировки света этого связанного источника света. Таким образом, отдельные маскирующие элементы 120 из, по меньшей мере, выборки из множества маскирующих элементов расположены напротив соответствующих индивидуальных источников света 110 из, по меньшей мере, выборки из множества источников света 110. То есть, маскирующие элементы 120 расположены на передней поверхности 103 противоположно к источникам света 110, расположенным на задней поверхности 102.

Некоторые из лучей рассеиваются от рассеивающих поверхностей маскирующих элементов 120, такие как луч 183, покинут световод в области вокруг местоположения источника света 110. Другие лучи, рассеянные от рассеивающих поверхностей маскирующих элементов 120, такие как луч 184, выйдут на заднюю поверхность 102 с углом, который является достаточно большим, чтобы лучи полностью внутренне отражались. Лучи 183, которые передаются через заднюю поверхность 102, могут освещать поверхность, расположенную напротив задней поверхности 102. Эта освещенная поверхность будет видна, как яркое кольцо от передней поверхности 103. Поверхность на задней поверхности 102 может быть поверхностью печатной платы, к которой источники света 110 подключены, или другой поверхностью. В частности, поверхность белого рассеивающего отражателя помещена напротив задней поверхности 102 для повторного использования света, который в противном случае, покинув световод 101 через заднюю поверхность, будет генерировать нежелательное видимое яркое кольцо или область вокруг источников света 110.

Такие нежелательные яркие области вокруг источников света могут быть устранены или уменьшены путем размещения поглотителей света 130 на задней поверхности, которые имеют поглощающие свет поверхности, обращенные к задней поверхности 102. Поглощающие свет поверхности могут полностью или по существу полностью поглотить рассеянный свет от маскирующих элементов 120 так, чтобы никакие яркие кольца или области не создавались вокруг источников света 110. Поглощающие свет поверхности могут поглощать более 90%, более 95% или даже более 99% входящего рассеянного света. В альтернативных вариантах осуществления поглощающие свет поверхности могут быть сконфигурированы, чтобы отразить или рассеять долю входящего света, например, так, что более чем 10% от входящего света рассеивается обратно в световод 101, и так, что менее 90% входящего света поглощается.

Поглотители 130 могут иметь размер по сравнению с маскирующими элементами 120 такой, что поглотители простираются только до точки, где лучи, такие как луч 183, передаются через заднюю поверхность, но не простираются до точки, где лучи, такие как луч 184, внутренне отражаются. Это простирание может быть определено определением смещения d из d=t × tan(ca), как описано выше и как показано на фиг. 1. Таким образом, площадь поглощающего элемента 110 может быть больше, чем площадь маскирующего элемента 120 в соответствии со смещением d.

Таким образом, чтобы поглощать рассеянный свет от множества маскирующих элементов 120, множество поглотителей света 130, содержащее первый и второй поглотители 131, 132, расположенные рядом с соответствующими первым и вторым источниками света 111, 112, поглощает, по крайней мере, долю света, рассеиваемого от рассеивающей поверхности соответствующих соседних первого и второго маскирующих элементов 121, 122. Например, первый и второй поглотители света 131, 132 могут быть расположены, по меньшей мере, частично окружая соответствующие первый и второй источники света 111, 112, например, поглотители могут быть плоскими кольцами, которые окружают источники света. Таким образом, первый и второй поглотители света 131, 132 расположены на задней поверхности световода противоположно соответствующим первому и второму маскирующим элементам 121, 122, расположенным на передней поверхности световода. Например, поглотители света могут быть сформированы как кольца из материала, который имеет хорошие светопоглощающие свойства, такого как черная матовая пластиковая пленка или черная матовая печать на части, присутствующей в этой области.

Для того чтобы уменьшить потери энергии света ретрорефлекторы могут быть использованы вместо поглотителей 130. Ретрорефлекторы отражают свет обратно по тому же пути (или по существу по тому же пути), по которому он был получен. Таким образом, свет может распространяться вперед и назад, как проиллюстрировано лучами 185, например пока свет рассеянный в других направлениях и, возможно, полностью внутренне отраженный в задней поверхности 102 или поглощенный другими способами. Поскольку лучи, которые поступают от маскирующих элементов 120 и отражаются от ретрорефлекторов, вообще не будут передаваться непосредственно через переднюю поверхность 103, яркие области или кольца не будут видны через переднюю поверхность 103. Соответственно, ретрорефлекторы обращаются с той же проблемой как поглотители 130, но позволяют развить большую энергетическую эффективность осветительного устройства 100. Ретрорефлекторы не проиллюстрированы на фиг. 1, но должны иметь такой же размер, как поглотители 130 в соответствии со смещением d. Соответственно, альтернативное или дополнительное использование поглотителями 130 множества ретрорефлекторов, содержащих первый и второй ретрорефлекторы, может быть использовано так, что первый и второй ретрорефлекторы, по крайней мере частично, окружают соответствующие первый и второй источники света 131, 132 отражают, по крайней мере, долю света, рассеиваемого от рассеивающих поверхностей соответствующих противоположных первого и второго маскирующих элементов 121, 122 обратно к соответствующим противоположным первому и второму маскирующим элементам 121, 122.

В целях дальнейшего улучшения энергетической эффективности осветительного устройства 100 светорассеивающие или отражающие поверхности 140, которые обращены к задней поверхности 102, могут быть расположены рядом со светом ретрорефлекторов или поглотителей 130 для рассеивания или отражения света, прошедшего через заднюю поверхность, обратно в световод. Соответственно, лучи, такие как луч 186, который прошел через заднюю поверхность 102, может быть отражен или рассеян обратно в световод 101.

Любые применяемые поглотители 130, ретрорефлекторы и рассеивающие или отражающие поверхности 140 (кроме отражающих поверхностей 140, которые полностью зеркально отражают) не должны быть оптически связаны с задней поверхностью 102, чтобы не повлиять на способность световода 101 обеспечивать полное внутреннее отражение лучей, попадающих на внутренние поверхности с углом больше критического угла са. Соответственно любые применяемые поглотители 130, ретрорефлекторы и рассеивающие или незеркальные отражающие поверхности 140 должны быть отделены от задней поверхности 102 воздухом или другим прозрачным материалом с низким показателем преломления, таким как материалы с показателем преломления, который меньше, чем 1,35, предпочтительно меньше, чем 1,1.

Для вывода света из световода световыводящие микрообъекты 150 расположены на поверхности передней поверхности 103, и/или на поверхности задней поверхности 102, или внутри световода 101 для вывода света через переднюю поверхность 103 в немаскированных местах, где маскирующие элементы 120 не представлены. Световыводящие микрообъекты могут быть выполнены в виде дискретных элементов, таких как углубления или печатные точки на передней и/или задней поверхностях, и/или частицы, изготовленные из прозрачного материала с другим показателем преломления, чем материал световода, которые встроены в материал световода. Особенности внешнего соединения должны разбрасывать или рассеивать свет без поглощения сколько-нибудь значительного количества света.

Светоизлучающая поверхность источников света может быть оптически связана с задней поверхностью организацией граничного слоя 210 (см. фиг. 2) из оптического граничного материала между источником света и задней поверхностью. Оптический граничный слой не является воздухом, но может быть адгезивом, имеющим показатель преломления больший, чем показатель преломления воздуха, т.е. больше, чем единица, предпочтительно больше, чем 1,35. Например, коэффициент преломления поверхности раздела между источниками света и задней поверхности 102 может быть около 1,5 или близок к показателю преломления материала световода или близок к показателю преломления герметизирующего материала источника света 110. Кроме того, оптическая связь может быть достигнута нажатием мягкого кремния герметизирующего источники света 110 против световода 101. Оптическая связь позволяет части света войти в световод на таких углах (по отношению к нормали), которые являются больше достаточного, чтобы установить полное внутреннее отражение без отражения маскирующими элементами, и поэтому улучшить процент количества света от источников света, которые внутренне соединены со световодом. Фиг.2 иллюстрирует, почему оптическая связь улучшает внутреннее соединение света. В верхней иллюстрации на фиг.2 лучи 201 и 202 передаются через световод без полного внутреннего отражения и могут только входить в световод снова через рассеивающие поверхности маскирующих элементов. Луч 203 является полностью внутренне отраженным в герметичном источнике света и, следовательно, не может быть передан в световод 101. В нижней иллюстрации граничный слой 210 из твердого материала, такого как прозрачный адгезив, расположенный между светоизлучающей поверхностью источника света 110 и задней поверхностью световода. Лучи 201a-203а эквивалентны лучам 201-203 по отношению к первоначальному направлению распространения внутри герметичного источника света. Поскольку показатель преломления граничного слоя 210 сравним с показателем преломления герметичного источника света и световода, луч 203a не может быть внутренне отраженным в источнике света, но может войти в световод 101 и стать внутренне отраженным в световоде или передаваться через световод. Соответственно, граничный слой 210 может улучшить внутреннее соединение света от источников света 110.

Маскирующие элементы могут быть сделаны различными способами. Например, маскирующие элементы могут быть сделаны печатью точек чернил на передней и/или задней поверхностях прозрачной пленки (которые могут быть применены к передней поверхности 102) или непосредственно на переднюю поверхность 103 световода и покрытием печатными точками с металлического листа, снабженного перфорацией, чтобы установить определенную прозрачность металлической пленки. Маска может быть изготовлена из белой отражающей пластиковой пленки, соединенной с передней поверхностью 103 и с металлическим слоем поверх нее. Отверстия в металлическом слое предпочтительно не должно проникать в белую отражающую пластиковую пленку.

Маскирующие элементы 120 могут быть напечатаны с рисунком точек/отверстий в одном слое, использованием рассеивающего отражающего и прозрачного материала, чтобы обеспечить рассеяние и способность пропускать в одном слое. Маскирующие элементы 120 могут также быть реализованы посредством печатного слоя или нескольких слоев так, что формируется градиент толщины, который согласован с требуемой прозрачностью.

Отражение маски может быть адаптировано так, чтобы меньше света отражалось поглотителем и больше света вводилось в световод для возникновения внутреннего отражения. Это может быть достигнуто заменой белого рассеивающего слоя на зеркало со структурой Френеля, наноструктурой и/или голографической структурой.

Для того чтобы получить однородную интенсивность света, излучаемого из осветительного устройства 101 в направлении матрицы прозрачных пикселей 198, формирующих изображение, способность световыводящих микрообъектов 150 выводить свет и прозрачность маскирующих элементов 120 должны быть отрегулированы так, чтобы делать однородной интенсивность света, выведенного световыводящими микрообъектами, и света, пропускаемого маскирующими элементами. Эта регулировка может быть достигнута путем определения количества, размера или плотности световыводящих микрообъектов 150 и прозрачности маскирующих элементов 120. При этой регулировке должен быть принят во внимание эффект оптической стопы.

Первый и второй источники света 111, 112 могут быть механически соединены с соответствующими первым и вторым поглотителями света 131, 132 (например, склеиванием) и поверхности поглотителей могут быть прикреплены к задней поверхности 102 прозрачным адгезивом. Фиксация источников света на поглотителях может обеспечить выгодный способ фиксации источников света на световоде приклеиванием поглотителей к световоду. Чтобы не так сильно влияло свойство полного внутреннего отражения световода 101, поглотители должны быть приклеены к задней поверхности 102 с использованием адгезива, имеющего низкий показатель преломления, предпочтительно ниже, чем 1,35.

Чтобы обеспечить сильную фиксацию сборки источников света и поглотителей, также источники света могут быть прикреплены к задней поверхности прозрачным адгезивом. Часть фиксации источника света, который имеет функцию граничного слоя 210 и который имеет пропускание света, должен иметь относительно высокий показатель преломления, предпочтительно выше 1,35, с тем чтобы обеспечить хорошее внутреннее соединение света от источников света 110. Соответственно, показатель преломления адгезива, который имеет функцию граничного слоя 210, предпочтительно должен быть больше, чем показатель преломления адгезива для фиксации поглотителей.

В соответствии с конструкцией осветительного устройства, как описано в настоящем документе, световод 101 может быть выполнен в виде пластины с равномерной толщиной и гладкой поверхностью. Нет отверстий, необходимых для источников света 110, чтобы быть вставленными в них. Возможно, небольшие неровности, такие как небольшие выемки, могут быть сделаны на одной или более поверхностях для обеспечения возможности внешнего соединения.

В то время как изобретение было описано как осветительное устройство 100 для использования в дисплеях 199, осветительное устройство 100 также может быть использовано для других применений, включая общее освещение. Соответственно, источник света 100, включающий в себя множество источников света 110 и соответствующее множество маскирующих элементов 120 и поглотителей 130, может быть использован для освещения. Тем не менее, для осветительных применений осветительное устройство 100 также может быть сконфигурировано с одним источником света 110 только одним маскирующим элементом 120, расположенным напротив источника света и только одним поглотителем 130 или ретрорефлектором, расположенным так, что он, по меньшей мере частично, окружает источник света 110. Если осветительное устройство сконфигурировано с множеством источников света 110 или одним источником света 110, функции осветительного устройства те же.

В то время как изобретение было проиллюстрировано и подробно описано на чертежах и в вышеприведенном описании, такие иллюстрация и описание должны рассматриваться иллюстративными или примерными и неограничивающими; изобретение не ограничивается описанными вариантами осуществления. Другие варианты, раскрытые вариантами осуществления, могут быть понятны и осуществлены специалистами в данной области техники при осуществлении заявленного изобретения, при изучении чертежей, описания и прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения слово «содержащий» не исключает другие элементы или этапы, а неопределенный артикль "a" или "an" не исключает множества. Устройство может выполнять функции нескольких пунктов, перечисленных в формуле изобретения. Тот факт, что определенные меры, изложенные во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что комбинация этих мер не может быть использована для пользы. Любые ссылочные позиции в формуле изобретения не следует истолковывать как ограничивающие объем.

Изобретение относится к подсветке (100) для освещения, например, ЖК дисплеев (198) LCD телевизоров. Для того чтобы обеспечить тонкую конструкцию подсветки (100) и высокую однородность света, излучаемого подсветкой (100), прозрачные и рассеивающие маскирующие элементы (120, 121, 122) маскируют отдельные источники света (110, 111, 112) и рассеивают свет обратно в световод (101). Поглощающие элементы (130, 131, 132) или светоотражающие элементы расположены так, что они окружают источники света (110, 111, 112), чтобы избежать генерации ярких пятен или колец вокруг источников света (110, 111, 112). 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Осветительное устройство (100), содержащее

- плоский световод (101) с задней поверхностью (102) для приема света и передней поверхностью (103) для излучения света,

- один или более источников света (110), расположенных со стороны указанной задней поверхности (102) с возможностью передачи света в заднюю поверхность (102) световода (101),

- один или более полупрозрачных маскирующих элементов (120), имеющих светорассеивающую поверхность, расположенную со стороны указанной передней поверхности (103) с возможностью частично рассеивать свет обратно в световод (101) и частично пропускать свет через маскирующий элемент (120) так, чтобы маскировать источники света (110), и

- один или более поглотителей света (130), расположенных со стороны указанной задней поверхности (102) рядом с источниками света (110), чтобы поглощать по меньшей мере часть света, рассеиваемого от рассеивающей поверхности маскирующих элементов (120), или один или более ретрорефлекторов, расположенных со стороны указанной задней поверхности (102) рядом с источниками света (110), чтобы отражать по меньшей мере часть света, рассеиваемого от рассеивающей поверхности маскирующих элементов (120) обратно в расположенные рядом маскирующие элементы (120),

отличающееся тем, что поглотители (130) света или ретрорефлекторы отделены от световода (101) воздушным зазором или прозрачным материалом, причем прозрачный материал имеет низкий показатель преломления по отношению к показателю преломления световода (101).

2. Осветительное устройство по п. 1, в котором прозрачный материал имеет показатель преломления меньше чем 1,35.

3. Осветительное устройство по п. 1, в котором поглотители (130) света или ретрорефлекторы отделены от задней поверхности (102) световода (101) указанным прозрачным материалом, при этом указанный прозрачный материал является прозрачным адгезивом, а источники света (110) соединены со световодом (101) другим прозрачным адгезивом (210), имеющим показатель преломления, который выше, чем показатель преломления прозрачного адгезива, соединяющего поглотители (130) или ретрорефлекторы со световодом (101).

4. Осветительное устройство по п. 1, дополнительно содержащее световыводящие микрообъекты (150), расположенные на передней поверхности (103) световода, или задней поверхности (102) световода (101), или внутри световода (101), для вывода света через переднюю поверхность (103) на немаскированных местах, где маскирующий элемент (120) не присутствует.

5. Осветительное устройство по п. 1, в котором источники света механически соединены с поглотителями (130) света или ретрорефлекторами, и поглотители (130) света или ретрорефлекторы закреплены на задней поверхности посредством указанного прозрачного материала, и/или источники света (110) прикреплены к задней поверхности (102).

6. Осветительное устройство по п. 1, дополнительно содержащее светорассеивающую или отражающую поверхность (140), обращенную к задней поверхности (103) световода (101) и расположенную рядом с поглотителями (130) света или ретрорефлекторами, для рассеивания или отражения света, прошедшего через заднюю поверхность (103), обратно в световод (101).

7. Осветительное устройство по п. 4, в котором способность световыводящих микрообъектов (150) выводить свет и прозрачность маскирующих элементов (120) обеспечены такими, чтобы выравнивать интенсивность света, выведенного с помощью световыводящих микрообъектов (150), и света, переданного маскирующими элементами (120).

8. Осветительное устройство по любому из предыдущих пунктов для применения в дисплеях (199).

9. Дисплей для отображения изображений, содержащий

- матрицу прозрачных пикселей, формирующих изображение (198),

- осветительное устройство по п. 8, расположенное так, что передняя поверхность (103) световода (101) обращена к матрице прозрачных пикселей, формирующих изображение.

10. Способ освещения матрицы прозрачных пикселей, формирующих изображение (198) дисплея (199), включающий

- обеспечение осветительного устройства (100) по п. 8, и

- расположение матрицы прозрачных пикселей, формирующих изображение (198), перед световодом (101) в форме пластины.