[0001] La présente invention concerne un dispositif de rétro-éclairage d'un élément d'affichage d'information d'un objet portable, tel qu'une montre-bracelet. Le dispositif de rétro-éclairage comprend une plaque guide de lumière ayant une face avant et une face arrière, un réflecteur de lumière placé sur la face arrière de la plaque guide de lumière, et une source de lumière visible. Cette source de lumière visible fournit en bordure de la plaque guide de lumière des rayons lumineux.
Ces rayons lumineux se propagent dans la plaque guide de lumière entre ses deux faces afin d'être aiguillés pour illuminer l'écran d'affichage placé au-dessus de la face avant de la plaque guide de lumière.
[0002] Pour un objet, tel qu'une montre-bracelet, on entendra, par élément d'affichage, un cadran de montre, sur lequel des aiguilles indiquent l'heure, un écran d'affichage du type à cristaux liquides où des informations horaires ou textuelles ou imagées peuvent être affichées, ou une combinaison du cadran et de l'écran.
[0003] Des dispositifs d'illumination par l'arrière, qui sont dénommés dispositifs de rétro-éclairage, pour des écrans d'affichage notamment du type à cristaux liquides ont déjà été décrits dans l'art antérieur.
On rencontre principalement de tels dispositifs dans des objets tels que des téléphones mobiles sans fil, des ordinateurs portables ou d'autres types d'objets portables d'usage courant.
[0004] Pour ces objets de relativement grande dimension, il est généralement facile d'illuminer par l'arrière de manière homogène un élément d'affichage sur toute sa surface visible. Pour ce faire, l'illumination par l'arrière est réalisée par une ou plusieurs sources de lumière disposées en regard de tranches d'une plaque guide de lumière. Ces sources de lumière fournissent des rayons lumineux dans la plaque guide de lumière afin que la lumière soit dirigée vers l'élément d'affichage.
Avec plusieurs sources de lumière décalées d'une distance relativement importante par rapport à la partie visible de l'élément d'affichage, l'élément d'affichage peut être illuminé d'une manière relativement uniforme.
[0005] Dans le cas d'une montre-bracelet, il est difficile de prévoir plusieurs sources de lumière pour illuminer par l'arrière l'élément d'affichage étant donné que la place à disposition à l'intérieur du boîtier est restreinte.
Comme le nombre de composants à monter dans ledit boîtier doit être réduit afin de remplir toutes les fonctions désirées de la montre, une seule source de lumière est généralement prévue pour assurer l'illumination de l'élément d'affichage.
[0006] Pour un dispositif de rétro-éclairage traditionnel, cette source de lumière est montée dans le boîtier de la montre en dessous de l'élément d'affichage dans une position proche de la partie visible de l'élément d'affichage.
Même si la source de lumière est partiellement cachée en dessous de l'élément d'affichage, son rayonnement de lumière provoque un halo autour de la position de la source de lumière qui est visible de l'extérieur à travers l'élément d'affichage.
[0007] L'illumination par l'arrière de l'élément d'affichage n'est donc pas homogène étant donné que l'intensité de lumière de ce halo est plus importante que l'intensité de lumière illuminant le reste de l'élément d'affichage.
Ceci est un inconvénient majeur d'un tel dispositif de rétro-éclairage s'il est prévu par exemple pour équiper une montre de haut de gamme.
[0008] L'invention a donc pour but principal de pallier les inconvénients cités ci-dessus en fournissant un dispositif de rétro-éclairage d'un élément d'affichage d'information d'un objet portable qui permette de rendre uniforme l'illumination de l'élément d'affichage notamment dans une zone située autour de la source de lumière.
[0009] A cet effet l'invention concerne un dispositif de rétro-éclairage d'un élément d'affichage d'information d'un objet portable, tel qu'une montre-bracelet cité ci-devant qui se caractérise en ce qu'il comprend une couche placée entre la face avant de la plaque guide de lumière et une face arrière de l'élément d'affichage de l'objet portable,
cette couche ayant au moins une zone à opacité partielle décroissante à partir d'une limite située à proximité de l'endroit de la bordure de la plaque guide de lumière recevant les rayons lumineux de la source de lumière, afin d'atténuer l'intensité de la lumière traversant ladite zone.
[0010] Un avantage du dispositif de rétro-éclairage, selon l'invention, réside dans le fait que le halo provoqué par une source de lumière située en dessous et à proximité de la partie visible de l'élément d'affichage est atténué par la zone à opacité décroissante. De cette manière, il est possible d'illuminer grâce à cette zone à opacité décroissante de manière homogène l'élément d'affichage de l'objet portable qui peut dépendre également de l'angle de vision de l'élément d'affichage.
Une seule source de lumière peut ainsi suffire pour l'illumination de l'élément d'affichage. Cette source de lumière peut être une diode électroluminescente qui est montée sur une plaque à circuit imprimé et est placée dans un compartiment ouvert vers le haut d'une entretoise montée sur la plaque à circuit imprimé.
[0011] Bien entendu comme l'intensité de lumière de ce halo décroît en s'éloignant de la source de lumière jusqu'à une distance déterminée de ladite source, l'opacité partielle de la zone de la couche doit également décroître en s'éloignant de ladite source.
Cette décroissance de l'opacité de la zone, qui s'étend jusqu'à une distance déterminée sur la couche, peut être non linéaire étant donné que la décroissance de l'intensité du halo en fonction de la distance est également non linéaire.
[0012] De préférence, la zone à opacité partielle est obtenue par une teinture déposée ou intégrée dans la couche, ou par un offset, ou par un revêtement métallique semi-transparent d'épaisseur variable, ou par un revêtement métallique percé d'une multitude de trous ou constitué de points métalliques de diamètre et espacement variables en fonction de la résolution de l'¼oeil humain. La teinture utilisée peut être un dégradé de couleur noire ou blanche ou argentée. Cette teinture est par exemple de l'encre déposée par une machine d'impression.
La couleur blanche peut être utilisée avantageusement dans le cas où la couche à zone à opacité partielle fait partie intégrante de la face avant de la plaque guide de lumière pour une réflexion diffuse d'une partie de la lumière à redistribuer dans la plaque guide de lumière.
[0013] La couche à zone à opacité partielle peut également être un film diffuseur ou un film redresseur de la lumière placé sur la face avant de la plaque guide de lumière.
[0014] Avantageusement, la plaque guide de lumière comprend à sa périphérie un coin arrondi recouvert par une couche de réflexion de la lumière, qui peut être une peinture blanche entièrement opaque ou un revêtement métallique. La diode électroluminescente est ainsi disposée sous le coin arrondi afin de fournir des rayons lumineux dans une direction verticale.
De cette façon, les rayons sont réfléchis par la couche de réflexion en bordure de la plaque guide de lumière pour se propager dans la plaque guide de lumière entre les faces avant et arrière.
[0015] Un joint en matériau silicone peut relier également la partie supérieure de la diode électroluminescente à une surface inférieure du coin arrondi de la plaque à circuit imprimé afin de limiter les pertes optiques.
Ce joint est choisi pour avoir un indice de réfraction intermédiaire entre l'indice de réfraction du matériau transparent de la diode électroluminescente et l'indice de réfraction de la plaque guide de lumière.
[0016] Les buts, avantages et caractéristiques du dispositif de rétro-éclairage d'un élément d'affichage d'information d'un objet portable apparaîtront mieux dans la description suivante d'au moins un mode de réalisation de l'invention en liaison avec les dessins dans lesquels:
<tb>la fig. 1<sep>représente une vue tridimensionnelle en éclaté du dispositif de rétro-éclairage selon l'invention,
<tb>les fig. 2a et 2b<sep>représentent une vue de dessus et une vue tridimensionnelle du dispositif de rétro-éclairage selon l'invention avec tous les éléments assemblés,
<tb>la fig. 3<sep>représente une vue de dessus du film diffuseur du dispositif de rétro-éclairage selon l'invention,
<tb>la fig. 4<sep>représente une vue en coupe schématique partielle d'un premier mode de réalisation du dispositif de rétro-éclairage selon l'invention au niveau de la source lumineuse,
<tb>la fig. 5<sep>représente une vue en coupe schématique partielle d'un second mode de réalisation du dispositif de rétro-éclairage selon l'invention au niveau de la source lumineuse, et
<tb>la fig. 6<sep>représente de manière simplifiée un graphique de l'intensité lumineuse de la lumière sortant du dispositif de rétro-éclairage sans atténuation et avec atténuation de l'intensité en fonction de la distance à la source de lumière.
[0017] Dans la description suivante, tous les éléments du dispositif de rétro-éclairage qui sont bien connus d'un homme du métier dans ce domaine technique, ne seront pas expliqués en détail. Le mode de réalisation décrit concerne spécifiquement un dispositif de rétro-éclairage d'un élément d'affichage d'information d'une montre-bracelet.
Cet élément d'affichage peut être un écran à cristaux liquides du type transflectif ou un cadran de montre ayant des parties transparentes à la lumière visible.
[0018] La fig. 1 représente une vue tridimensionnelle en éclaté d'une forme d'exécution du dispositif de rétro-éclairage 1 équipant une montre bracelet. Dans cette forme d'exécution, le dispositif de rétro-éclairage 1 d'un élément d'affichage d'information non représenté comprend tout d'abord une plaque à circuit imprimé 3 sur laquelle sont fixés une source de lumière, telle qu'une diode électroluminescente 2 à éclairage vertical, et au moins un composant électronique 4.
La diode électroluminescente est alimentée par une source d'énergie non représentée, telle qu'une pile ou un accumulateur, qui est électriquement reliée à la plaque à circuit imprimé 3.
[0019] Une entretoise 12 en forme de cadre en matériau plastique de préférence de couleur noire, voire blanche, est montée de manière amovible sur la plaque à circuit imprimé. Cette entretoise est positionnée grâce à des moyens d'assemblage constitués par des pieds 26 en contact avec la tranche de la plaque à circuit imprimé 3. Un compartiment 5 sur la partie extérieure de l'entretoise est prévu pour loger la diode électroluminescente.
Ce compartiment comprend un certain nombre de parois verticales entourant partiellement ladite diode 2.
[0020] Bien entendu, ce compartiment pourrait être prévu également avec des parois verticales entourant complètement la diode électroluminescente pour lui permettre de ne fournir des rayons lumineux que dans une direction verticale. Un cadre opaque non représenté pourrait encore être inséré entre les parois du compartiment et la diode électroluminescente.
[0021] Le dispositif de rétro-éclairage 1 d'un élément d'affichage comprend encore une plaque guide de lumière 7, un réflecteur de lumière 6 du type diffus ou miroir monté sur la face arrière de la plaque guide de lumière, et une couche ayant une zone à opacité partielle 10 ¾ disposée entre la face avant de la plaque guide de lumière et l'élément d'affichage.
Une structure à lentilles 7 ¾, qui peuvent être par exemple de taille nanométrique ou autre, est réalisée sur une partie de la face avant de la plaque guide de lumière 7. Cette structure à lentilles pourrait également être réalisée sur une partie de la face arrière de la plaque guide de lumière 7.
[0022] La plaque guide de lumière 7 comprend également un coin arrondi 8 qui est revêtu d'une peinture blanche opaque ou d'un revêtement métallique. La diode électroluminescente 2 dans son compartiment 5 est disposée juste en dessous du coin arrondi en bordure de la plaque guide de lumière. La diode électroluminescente fournit des rayons lumineux dans une direction verticale en direction du coin arrondi afin que ces rayons soient réfléchis de manière diffuse par la peinture blanche ou comme dans un miroir par le revêtement métallique.
Après réflexion dans le coin arrondi, les rayons lumineux se propagent entre les faces avant et arrière de la plaque guide de lumière afin d'être réfléchis par le réflecteur et déviés par la structure de lentilles nanométriques.
[0023] La plaque guide de lumière 7 avec sa structure à lentilles nanométriques peut être réalisée en PC (poly-carbonate) ou en PMMA (poly-méthyle méthacrylate).
[0024] Dans cette forme d'exécution, la couche à zone à opacité partielle est un film flexible diffuseur de lumière 9 sur lequel peut être monté un film flexible redresseur de lumière 11. Ce film flexible redresseur de lumière 11 peut être un film T-BEF 90/24 fabriqué par l'entreprise 3M. Ce film redresseur est composé de micro-prismes sur sa face avant ou arrière pour redresser et orienter la lumière vers l'élément d'affichage.
De préférence, des lignes de micro-prismes peuvent être disposées perpendiculairement par rapport à l'axe de propagation de la lumière dans la plaque guide de lumière pour mieux redresser la lumière et maximiser son intensité. Deux films redresseurs à lignes de prismes croisées pourraient également être utilisés pour maximiser l'intensité de la lumière dans un angle de vision prédéfini de l'élément d'affichage.
[0025] La zone à opacité partielle s'étend sur le film diffuseur 9 depuis une limite 25 qui représente une ligne de bordure de la partie visible de l'élément d'affichage jusqu'à une distance déterminée d1 de la source de lumière comme on peut mieux le voir en référence à la fig. 3.
Cette distance d1 peut dépendre d'un angle de vision naturel de l'élément d'affichage qui n'est pas forcément perpendiculaire à l'élément d'affichage dans le cas d'une montre-bracelet.
[0026] Il est à noter que la partie visible de l'élément d'affichage est définie par un réhaut opaque de support du verre de montre non représenté, qui maintient l'élément d'affichage.
[0027] L'intensité lumineuse du halo, qui est provoqué par la source de lumière et est visible de l'extérieur de l'élément d'affichage, décroît de manière non linéaire depuis la limite 25 jusqu'à une distance d1 à partir de laquelle l'intensité de lumière est sensiblement uniforme.
De ce fait, l'opacité de la zone doit donc décroître de manière non linéaire comme l'intensité lumineuse du halo depuis la limite 25 jusqu'à la distance d1 de la source de lumière afin d'assurer une illumination uniforme de tout l'élément d'affichage. L'opacité partielle de la zone peut être d'environ 80% depuis la limite 25 jusqu'à 0% à la distance d1.
[0028] A la fig. 6, il est représenté de manière simplifiée l'intensité lumineuse à travers l'élément d'affichage en fonction de la distance par rapport à la position de la source de lumière. On constate que l'intensité lumineuse du halo décroît de manière non linéaire jusqu'à une distance d1 à partir de laquelle on peut considérer que l'intensité de la lumière est plus ou moins constante.
Sans couche à zone à opacité partielle, l'intensité de lumière à travers l'élément d'affichage est représentée par la courbe a. Avec ladite couche, l'intensité de lumière est représentée uniforme par la courbe b atténuée par ladite zone à opacité comme montrée par la partie hachurée. De ce fait, l'opacité en chaque point de la zone doit correspondre au niveau de l'intensité représentée à la courbe a.
[0029] La zone à opacité partielle 10', montrée de manière simplifiée aux fig. 1 et 3 sur le film diffuseur 9, peut être obtenue par une teinture déposée ou intégrée dans le film flexible du diffuseur, ou par un offset. La teinture utilisée peut être un dégradé de couleur noire ou blanche. Cette teinture noire est par exemple de l'encre déposée par une machine d'impression.
Dans le cas d'une couleur noire, la lumière passant à travers la zone à opacité partielle est partiellement absorbée donc perdue, alors qu'avec une couleur blanche, la lumière est partiellement réfléchie de manière diffuse et renvoyée dans la plaque guide de lumière pour réduire les pertes de photons utiles.
Ces photons récupérés peuvent être aiguillés vers d'autres zones moins lumineuses de la plaque guide de lumière 7.
[0030] En lieu et place d'une teinture, la zone à opacité partielle 10 ¾ peut également être obtenue par un revêtement métallique semi-transparent d'épaisseur variable, ou par un revêtement métallique percé d'une multitude de trous de diamètre et espacement variables en fonction de la résolution de l'¼oeil humain, ou par un revêtement métallique constitué d'une multitude de points métalliques de diamètre et espacement variables, qui sont obtenus à travers un chablon percé de trous.
Ce revêtement métallique peut être fait par un procédé de métallisation sous vide, et les trous du revêtement mince ou du chablon peuvent être percés par un faisceau laser ou un autre procédé photo-lithographique.
[0031] Bien entendu, la zone à opacité partielle peut être réalisée sur une autre couche que le film diffuseur. Cette zone peut être réalisée directement sur la face avant de la plaque guide de lumière, sur le film redresseur 11 ou sur la face arrière de l'élément d'affichage. Dans le cas d'une zone sur la plaque guide de lumière, il serait préférable d'opter pour une teinture de couleur blanche en dégradé depuis une limite correspondant à la ligne de bordure de la partie visible de l'élément d'affichage du côté de la source de lumière.
Avec cette couleur blanche déposée directement sur la plaque guide de lumière, la lumière est partiellement réfléchie de manière diffuse et permet ainsi de récupérer des photons utiles comme expliqué ci-dessus.
[0032] Comme le dispositif de rétro-éclairage doit pouvoir être aisément manipulé dans des opérations de montage dans un boîtier d'une montre-bracelet, tous les éléments qui le composent doivent être assemblés au préalable. Pour ce faire en se reportant à la fig. 1, l'entretoise en forme de cadre 12 comprend tout d'abord un premier rebord intérieur 13 ayant deux doigts flexibles 15 disposés sur des parois latérales du premier rebord 13.
Le réflecteur 6 et la plaque guide de lumière 7 sont maintenus entre une face d'appui du premier rebord et les deux doigts flexibles 15.
[0033] L'entretoise comprend encore un second rebord intérieur 14 au-dessus du premier rebord 13 dans le cas où il est prévu de monter un film diffuseur 9 et/ou un film redresseur 11. Le film diffuseur 9 est tout d'abord placé en appui sur le second rebord et est maintenu grâce à une languette 20 insérée dans un logement 16 d'une paroi latérale du second rebord. Le film redresseur 11 est ensuite placé en appui sur le film diffuseur 9 et est maintenu comme pour le film diffuseur grâce à une languette 21 également insérée dans le logement 16.
De cette façon, tous les élément de transmission ou réflexion de la lumière sont maintenus dans l'entretoise qui elle-même est assemblée à la plaque à circuit imprimé sur lequel est fixé la diode électroluminescente 2.
[0034] Le réflecteur 6, la plaque guide de lumière 7, le film diffuseur 9 et le film redresseur 11 ont chacun une surface supérieure ou égale à la surface de la partie visible de l'élément d'affichage.
[0035] On peut encore remarquer sur la fig. 1, que le film diffuseur sur lequel la zone à opacité décroissante a été réalisée, comprend une partie du film diffuseur qui est placée sur le coin arrondi 8.
Cette partie du film diffuseur est revêtue d'une couche 10 de couleur noire entièrement opaque qui s'étend jusqu'à la limite du début de la zone à opacité décroissante.
[0036] Pour mieux se rendre compte de la forme du dispositif de rétro-éclairage avec tous ces éléments assemblés, on peut se reporter aux fig. 2a et 2b. On s'abstiendra de décrire tous les éléments composant ledit dispositif dans ces fig. 2a et 2b étant donné qu'ils ont déjà été décrits ci-devant notamment en référence à la fig. 1.
[0037] Deux variantes de réalisation du dispositif de rétro-éclairage sont encore expliqués en référence aux fig. 4 et 5.
Bien entendu, les mêmes éléments expliqués ci-dessus portent des signes de référence identiques, et ne seront expliqués que de manière simplifiée.
[0038] Le dispositif de rétro-éclairage montré partiellement en coupe comprend la plaque à circuit imprimé 3, la diode électroluminescente 2 fixée sur la plaque à circuit imprimé, l'entretoise 12 avec le compartiment 5 de la diode 2, le réflecteur 6, la plaque guide de lumière 7, le film diffuseur 9 et finalement le film redresseur 11.
[0039] Comme montré à la fig. 4, la diode électroluminescente 2 est placée à courte distance de la face arrière de la plaque guide de lumière directement sous le coin arrondi. Un espace d'air sépare donc la face supérieure de la diode 2 du coin arrondi 8. Un bord du réflecteur 6 arrive à fleur d'un bord supérieur du compartiment.
De préférence le bord du réflecteur pourrait être directement au bord de la sortie de lumière de la diode électroluminescente afin de ne pas perdre de la lumière réfléchie par le coin arrondi.
[0040] Grâce à la zone à opacité partielle 10 ¾ qui décroît plus la distance à la diode augmente, la lumière FL redirigée et orientée par tous les éléments de transmission et réflexion de la lumière a une intensité sensiblement égale en tout point de manière à illuminer de manière homogène l'élément d'affichage.
[0041] Dans une variante de réalisation montrée à la fig. 5, il est prévu un joint en matériau silicone 17 pour relier la partie supérieure de la diode électroluminescente 2 à une surface inférieure du coin arrondi de la plaque à circuit imprimé.
De préférence, le joint a un indice de réfraction intermédiaire entre l'indice de réfraction du matériau transparent de la diode électroluminescente et l'indice de réfraction de la plaque guide de lumière.
[0042] Bien entendu, il aurait pu être imaginé également de placer la diode dans un même plan que la plaque guide de lumière afin qu'elle fournisse des rayons lumineux par une bordure de la plaque guide de lumière dans une direction horizontale. Dans ce cas, la plaque guide de lumière ne comprend plus de coin arrondi.
[0043] A partir de la description qui vient d'être faite de multiples variantes de réalisation du dispositif de rétro-éclairage peuvent être conçues par l'homme du métier sans sortir du cadre de l'invention définie par les revendications.
Il peut être prévu une ou plusieurs autres zones à opacité partielle sur la couche dans le cas où il est souhaité atténuer volontairement l'intensité de lumière pour donner des effets particuliers à travers l'élément d'affichage. Il peut être prévu de n'utiliser pour le dispositif que le réflecteur avec la plaque guide de lumière sur laquelle une ou plusieurs zones à opacité partielle sont réalisées pour limiter les coûts de production. Le réflecteur et la plaque peuvent ne former qu'un seul élément.
The present invention relates to a backlight device of an information display element of a portable object, such as a wristwatch. The backlighting device comprises a light guide plate having a front face and a back face, a light reflector placed on the back side of the light guide plate, and a visible light source. This visible light source provides rays of light at the edge of the light guide plate.
These light rays propagate in the light guide plate between its two faces to be switched to illuminate the display screen placed above the front face of the light guide plate.
For an object, such as a wristwatch, we will hear, per display element, a watch dial, on which hands indicate the time, a display screen of the liquid crystal type where hourly or textual or pictorial information may be displayed, or a combination of the dial and the screen.
Rear illumination devices, which are referred to as backlighting devices, for display screens in particular of the liquid crystal type have already been described in the prior art.
Such devices are mainly encountered in objects such as wireless mobile phones, laptops, or other types of portable objects in common use.
For these objects of relatively large size, it is generally easy to illuminate from the rear in a homogeneous manner a display element over its entire visible surface. To do this, the illumination from the rear is performed by one or more light sources arranged opposite slices of a light guide plate. These light sources provide light rays in the light guide plate so that the light is directed toward the display element.
With several light sources shifted by a relatively large distance from the visible portion of the display element, the display element can be illuminated in a relatively uniform manner.
In the case of a wristwatch, it is difficult to provide multiple light sources to illuminate the rear display element since the space available inside the housing is restricted.
Since the number of components to be mounted in said housing must be reduced in order to fulfill all the desired functions of the watch, a single light source is generally provided for illuminating the display element.
For a traditional backlight device, this light source is mounted in the watch case below the display element in a position close to the visible portion of the display element.
Even though the light source is partially hidden below the display element, its light radiation causes a halo around the position of the light source which is visible from the outside through the display element .
The illumination from the rear of the display element is not homogeneous since the light intensity of this halo is greater than the intensity of light illuminating the rest of the element. display.
This is a major drawback of such a backlight device if it is provided for example to equip a high-end watch.
The main purpose of the invention is thus to overcome the drawbacks mentioned above by providing a backlighting device of an information display element of a portable object that makes uniform illumination possible. of the display element in particular in an area around the light source.
For this purpose the invention relates to a backlight device of an information display element of a portable object, such as a wristwatch cited above which is characterized in that it comprises a layer placed between the front face of the light guide plate and a rear face of the display element of the portable object,
this layer having at least one zone with partial opacity decreasing from a boundary near the location of the border of the light guide plate receiving the light rays of the light source, in order to attenuate the intensity light passing through said area.
An advantage of the backlight device according to the invention lies in the fact that the halo caused by a light source located below and near the visible part of the display element is attenuated by the zone with decreasing opacity. In this way, it is possible to illuminate by means of this zone of decreasing opacity in a homogeneous manner the display element of the portable object which can also depend on the viewing angle of the display element.
A single light source can thus be sufficient for the illumination of the display element. This light source may be a light-emitting diode that is mounted on a printed circuit board and is placed in an open compartment upwardly of a spacer mounted on the printed circuit board.
Of course, as the light intensity of this halo decreases away from the light source up to a determined distance from said source, the partial opacity of the area of the layer must also decrease in seconds. away from said source.
This decrease of the opacity of the zone, which extends to a determined distance on the layer, can be non-linear since the decrease of the intensity of the halo as a function of the distance is also non-linear.
Preferably, the partial opacity zone is obtained by a dye deposited or integrated in the layer, or by an offset, or by a semi-transparent metal coating of variable thickness, or by a metal coating pierced with a multitude of holes or made of metal points of varying diameter and spacing depending on the resolution of the human eye. The dye used may be a gradient of black or white or silver color. This dye is for example ink deposited by a printing machine.
The white color can be used advantageously in the case where the partially opaque area layer is an integral part of the front face of the light guide plate for diffuse reflection of a portion of the light to be redistributed in the light guide plate .
The partially opaque zone layer may also be a diffuser film or a rectifying film of the light placed on the front face of the light guide plate.
Advantageously, the light guide plate comprises at its periphery a rounded corner covered by a light reflection layer, which may be a fully opaque white paint or a metal coating. The light-emitting diode is thus disposed under the rounded corner to provide light rays in a vertical direction.
In this way, the rays are reflected by the reflection layer at the edge of the light guide plate to propagate in the light guide plate between the front and rear faces.
A silicone material seal may also connect the upper portion of the light emitting diode to a lower surface of the rounded corner of the printed circuit board to limit optical losses.
This seal is chosen to have an intermediate refractive index between the refractive index of the transparent material of the light emitting diode and the refractive index of the light guide plate.
The purposes, advantages and characteristics of the backlighting device of an information display element of a portable object will appear better in the following description of at least one embodiment of the invention in connection with with the drawings in which:
<tb> fig. 1 <sep> represents an exploded three-dimensional view of the backlight device according to the invention,
<tb> figs. 2a and 2b <sep> represent a view from above and a three-dimensional view of the backlighting device according to the invention with all the assembled elements,
<tb> fig. 3 <sep> represents a view from above of the diffuser film of the backlighting device according to the invention,
<tb> fig. 4 <sep> represents a partial schematic sectional view of a first embodiment of the backlight device according to the invention at the level of the light source,
<tb> fig. <Sep> represents a partial schematic sectional view of a second embodiment of the backlighting device according to the invention at the light source, and
<tb> fig. 6 <sep> schematically represents a graph of the light intensity of light exiting the backlighting device without attenuation and with attenuation of the intensity as a function of the distance to the light source.
In the following description, all elements of the backlight device which are well known to those skilled in this technical field, will not be explained in detail. The described embodiment specifically relates to a backlighting device of an information display element of a wristwatch.
This display element may be a transflective type liquid crystal screen or a watch face having portions transparent to visible light.
FIG. 1 shows an exploded three-dimensional view of an embodiment of the backlight device 1 equipping a wristwatch. In this embodiment, the backlighting device 1 of an information display element (not shown) firstly comprises a printed circuit board 3 on which a light source, such as a light source, is fixed. light-emitting diode 2 with vertical illumination, and at least one electronic component 4.
The light-emitting diode is powered by a power source (not shown), such as a battery or accumulator, which is electrically connected to the printed circuit board 3.
A spacer 12 in the form of a plastic material frame preferably of black color, or white, is removably mounted on the printed circuit board. This spacer is positioned thanks to assembly means constituted by feet 26 in contact with the edge of the printed circuit board 3. A compartment 5 on the outer part of the spacer is provided to house the light emitting diode.
This compartment comprises a number of vertical walls partially surrounding said diode 2.
Of course, this compartment could also be provided with vertical walls completely surrounding the light emitting diode to enable it to provide light rays only in a vertical direction. An opaque frame not shown could still be inserted between the walls of the compartment and the light emitting diode.
The backlighting device 1 of a display element further comprises a light guide plate 7, a light reflector 6 of the diffuse type or mirror mounted on the rear face of the light guide plate, and a layer having a partial opacity area 10 ¾ disposed between the front face of the light guide plate and the display element.
A 7 ¾ lens structure, which may be for example of nanometric or other size, is produced on a part of the front face of the light guide plate 7. This lens structure could also be made on a part of the rear face. of the light guide plate 7.
The light guide plate 7 also comprises a rounded corner 8 which is coated with an opaque white paint or a metal coating. The light-emitting diode 2 in its compartment 5 is disposed just below the rounded corner at the edge of the light guide plate. The light-emitting diode provides light rays in a vertical direction towards the rounded corner so that these rays are diffusely reflected by the white paint or as in a mirror by the metal coating.
After reflection in the rounded corner, the light rays propagate between the front and rear faces of the light guide plate to be reflected by the reflector and deflected by the nanoscale lens structure.
The light guide plate 7 with its nanometer lens structure can be made of PC (polycarbonate) or PMMA (poly-methyl methacrylate).
In this embodiment, the partial opacity zone layer is a flexible light diffusing film 9 on which can be mounted a flexible light-rectifying film 11. This flexible light-rectifying film 11 may be a film T -BEF 90/24 manufactured by the company 3M. This rectifier film is composed of micro-prisms on its front or rear face to straighten and orient the light towards the display element.
Preferably, lines of micro-prisms can be arranged perpendicular to the axis of propagation of the light in the light guide plate to better straighten the light and maximize its intensity. Two cross-prism rectifier films could also be used to maximize the intensity of light at a predefined viewing angle of the display element.
The partially opaque zone extends over the diffuser film 9 from a limit 25 which represents an edge line of the visible part of the display element up to a determined distance d1 of the light source as we can see it better with reference to fig. 3.
This distance d1 may depend on a natural viewing angle of the display element which is not necessarily perpendicular to the display element in the case of a wristwatch.
It should be noted that the visible part of the display element is defined by an opaque support flange of the not shown watch glass, which holds the display element.
The luminous intensity of the halo, which is caused by the light source and is visible from the outside of the display element, decreases non-linearly from the limit 25 to a distance d1 from whereof the light intensity is substantially uniform.
Therefore, the opacity of the area must decrease non-linearly as the luminous intensity of the halo from the limit 25 to the distance d1 of the light source to ensure a uniform illumination of all the light. display element. The partial opacity of the zone may be about 80% from the limit 25 to 0% at the distance d1.
In FIG. 6, it is shown in a simplified way the light intensity through the display element as a function of the distance from the position of the light source. It is found that the luminous intensity of the halo decreases non-linearly to a distance d1 from which it can be considered that the intensity of the light is more or less constant.
Without a partial opacity zone layer, the intensity of light through the display element is represented by curve a. With said layer, the intensity of light is uniformly represented by the curve b attenuated by said opacity zone as shown by the hatched portion. As a result, the opacity at each point of the zone must correspond to the level of intensity represented in curve a.
The partial opacity zone 10 ', shown in a simplified manner in FIGS. 1 and 3 on the diffuser film 9, can be obtained by a dye deposited or integrated into the flexible film of the diffuser, or by an offset. The dye used can be a gradient of black or white color. This black dye is, for example, ink deposited by a printing machine.
In the case of a black color, the light passing through the partially opaque zone is partially absorbed and therefore lost, whereas with a white color, the light is partially diffusely reflected and returned to the light guide plate for reduce useful photon losses.
These recovered photons can be switched to other less luminous areas of the light guide plate 7.
In place of a dyeing, the partial opacity zone 10 ¾ can also be obtained by a semi-transparent metal coating of variable thickness, or by a metal coating pierced with a multitude of diameter holes and variable spacing depending on the resolution of the human eye, or by a metal coating consisting of a multitude of metal points of varying diameter and spacing, which are obtained through a perforated hole.
This metal coating may be made by a vacuum metallization process, and the holes of the thin coating or the foil may be pierced by a laser beam or other photo-lithographic process.
Of course, the partially opaque zone may be carried out on another layer than the diffuser film. This zone can be made directly on the front face of the light guide plate, on the rectifier film 11 or on the rear face of the display element. In the case of an area on the light guide plate, it would be preferable to opt for a gradient white coloring from a boundary corresponding to the border line of the visible part of the display element of the side. of the light source.
With this white color deposited directly on the light guide plate, the light is partially diffusely reflected and thus makes it possible to recover useful photons as explained above.
As the backlight device must be easily manipulated in assembly operations in a wristwatch case, all the elements that make it up must be assembled beforehand. To do this, refer to fig. 1, the frame-shaped spacer 12 firstly comprises a first inner flange 13 having two flexible fingers 15 disposed on side walls of the first flange 13.
The reflector 6 and the light guide plate 7 are held between a bearing surface of the first flange and the two flexible fingers 15.
The spacer further comprises a second inner rim 14 above the first flange 13 in the case where it is intended to mount a diffuser film 9 and / or a rectifier film 11. The diffuser film 9 is firstly placed on the second flange and is maintained by a tongue 20 inserted into a housing 16 of a side wall of the second flange. The rectifier film 11 is then placed in abutment on the diffuser film 9 and is held as for the diffuser film by means of a tongue 21 also inserted in the housing 16.
In this way, all the elements of transmission or reflection of the light are maintained in the spacer which itself is assembled to the printed circuit board on which the light-emitting diode 2 is fixed.
The reflector 6, the light guide plate 7, the diffuser film 9 and the rectifier film 11 each have a surface greater than or equal to the surface of the visible portion of the display element.
We can also see in fig. 1, that the diffuser film on which the decreasing opacity zone has been made comprises a part of the diffuser film which is placed on the rounded corner 8.
This portion of the diffuser film is coated with a fully opaque black layer which extends to the beginning of the zone of decreasing opacity.
To better understand the shape of the backlight device with all these elements assembled, we can refer to Figs. 2a and 2b. It will be forbidden to describe all the elements making up said device in these FIGS. 2a and 2b since they have already been described above especially with reference to FIG. 1.
Two variants of the backlight device are further explained with reference to FIGS. 4 and 5.
Of course, the same elements explained above bear identical reference signs, and will only be explained in a simplified manner.
The backlighting device shown partially in section comprises the printed circuit board 3, the light-emitting diode 2 fixed on the printed circuit board, the spacer 12 with the compartment 5 of the diode 2, the reflector 6, the light guide plate 7, the diffuser film 9 and finally the rectifier film 11.
As shown in FIG. 4, the light-emitting diode 2 is placed a short distance from the rear face of the light guide plate directly under the rounded corner. An air gap therefore separates the upper face of the diode 2 from the rounded corner 8. An edge of the reflector 6 arrives flush with an upper edge of the compartment.
Preferably the edge of the reflector could be directly at the edge of the light output of the light emitting diode so as not to lose light reflected from the rounded corner.
Thanks to the area with partial opacity 10 ¾ decreasing as the distance to the diode increases, the FL light redirected and oriented by all the transmission and reflection elements of the light has an intensity substantially equal at all points so as to to illuminate the display element homogeneously.
In an alternative embodiment shown in FIG. 5, there is provided a seal of silicone material 17 for connecting the upper portion of the light emitting diode 2 to a lower surface of the rounded corner of the printed circuit board.
Preferably, the seal has an index of refraction intermediate between the refractive index of the transparent material of the light emitting diode and the refractive index of the light guide plate.
Of course, it could also be imagined to place the diode in the same plane as the light guide plate so that it provides light rays by a border of the light guide plate in a horizontal direction. In this case, the light guide plate no longer includes a rounded corner.
From the description that has just been made of multiple embodiments of the backlight device can be designed by those skilled in the art without departing from the scope of the invention defined by the claims.
There may be provided one or more other areas with partial opacity on the layer in the case where it is desired to voluntarily attenuate the intensity of light to give particular effects through the display element. It can be envisaged to use for the device only the reflector with the light guide plate on which one or more partial opacity zones are made to limit the production costs. The reflector and the plate can form only one element.