DE102005056654A1

DE102005056654A1 - Licht emittierende Vorrichtung, die eine Mehrzahl überlappender Tafeln aufweist, die Ausnehmungen bilden, aus denen Licht emittiert wird

Info

Publication number: DE102005056654A1
Application number: DE102005056654A
Authority: DE
Inventors: Siew Loveland It Pang; Ju Loveland Chin Poh; Fook Loveland Chuin Ng; Tong Loveland Fatt Chew
Original assignee: Avago Technologies ECBU IP Singapore Pte Ltd
Current assignee: Avago Technologies International Sales Pte Ltd
Priority date: 2005-04-01
Filing date: 2005-11-28
Publication date: 2006-10-12
Anticipated expiration: 2025-11-29
Also published as: DE102005056654B4; GB2424746A; KR20060106770A; US20060221610A1; JP2006286639A; GB0605968D0; TW200636359A; CN1841159B; CN1841159A

Abstract

Bei einem Ausführungsbeispiel weist eine Licht emittierende Vorrichtung ein Substrat auf, das i) eine Mehrzahl überlappender Tafeln, die bezüglich einer imaginären Oberfläche, die die überlappenden Tafeln in zwei Teile zerschneidet, spitze Winkel bilden, und ii) eine Mehrzahl von Ausnehmungen, die zwischen überlappenden Abschnitten der überlappenden Tafeln gebildet sind, aufweist. Die Ausnehmungen sind zu der ersten Seite des Substrats hin offen, und die erste Seite des Substrats weist eine reflektierende Oberfläche auf. Ein Mehrzahl von Lichtquellen ist dazu positioniert, Licht aus den Ausnehmungen auszusenden.

Description

Eine transmissive Flüssigkristallanzeige (LCD – liquid crystal display) ist eine Anzeige, die ein Hintergrundlicht benötigt, um ihre Beleuchtung zu liefern. Oft umfasst das Hintergrundlicht einen allgemein planaren Lichtleiter, der eine transparente Seite, eine reflektierende Seite und eine Mehrzahl von Kanten aufweist. Licht von einer oder mehr Lichtquellen wird derart projiziert, dass es in eine oder mehr der Kanten des Lichtleiters eintritt, von der reflektierenden Seite des Lichtleiters abreflektiert wird und durch die transparente Seite des Lichtleiters emittiert wird. Die Lichtquellen können verschiedene Formen aufweisen, einschließlich derjenigen einer Kaltkathodenleuchtstofflampe (CCFL – cold-cathode fluorescent lamp) oder eines Arrays von Licht emittierenden Dioden (LED – light emitting diode).

In machen Fällen wird der Lichtleiter eines Hintergrundlichts beispielsweise durch ein(e) oder mehr CCFLs oder LED-Arrays, die zu einer oder mehreren der Kanten des Lichtleiters benachbart positioniert sind, kantenbeleuchtet. Beispielhafte kantenbeleuchtete Lichtleiter sind in der U.S.-Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer 2002/0175632 A1 mit dem Titel „LED Backlight" und in der U.S.-Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer 2004/0130884 A1 mit dem Titel „Backlight Unit of Display Device and Liquid Crystal Display Device Using the Same" ausführlicher offenbart.

In anderen Fällen wird der Lichtleiter eines Hintergrundlichts beispielsweise durch ein(e) oder mehrere CCFLs oder LED-Arrays, die unter der reflektierenden Seite des Licht leiters positioniert sind, von unten beleuchtet. Die Lichtquelle(n) projiziert bzw. projizieren Licht in einen unter dem primären Lichtleiter positionierten sekundären Lichtleiter. Licht, das aus diesem sekundären Lichtleiter austritt, wird anschließend um und in eine oder mehr Kanten des primären Lichtleiters reflektiert. Beispielhafte von unten beleuchtete Lichtleiter sind in der U.S.-Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer 2004/0061814 A1 mit dem Titel „Backlight Device for Liquid Crystal Display and Method of Fabricating the Same" ausführlicher offenbart.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Licht emittierende Vorrichtung und eine Flüssigkristallanzeige (LCD) mit verbesserten Charakteristika zu liefern.

Diese Aufgabe wird durch eine Licht emittierende Vorrichtung gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Flüssigkristallanzeige (LCD) gemäß Anspruch 33 gelöst.

Bei einem Ausführungsbeispiel weist eine Licht emittierende Vorrichtung ein Substrat auf, das i) eine Mehrzahl überlappender Tafeln, die bezüglich einer imaginären Oberfläche, die die überlappenden Tafeln in zwei Teile zerschneidet, spitze Winkel bilden, und ii) eine Mehrzahl von Ausnehmungen, die zwischen überlappenden Abschnitten der überlappenden Tafeln gebildet sind, aufweist. Die Ausnehmungen sind zu der ersten Seite des Substrats hin offen, und die erste Seite des Substrats weist eine reflektierende Oberfläche auf. Eine Mehrzahl von Lichtquellen ist dazu positioniert, Licht aus den Ausnehmungen auszusenden.

Andere Ausführungsbeispiele sind ebenfalls offenbart.

Bevorzugte veranschaulichende Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Aufriss einer Flüssigkristallanzeige;
2 eine Draufsicht auf das in 1 gezeigte Hintergrundlicht;
3 eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts des Aufrisses der 1;
4 eine alternative Konfiguration des in 1 gezeigten Substrats;
5 ein Array von LEDs, die eine der in 1–3 gezeigten Lichtquellen bilden;
6 & 7 alternative Ansichten einer ovalen LED;
8 & 9 Auftragungen einer Leuchtstärke für die Haupt- und die Nebenachse der in 6 & 7 gezeigten ovalen LED;
10-15 verschiedene LED-Montagekonfigurationen;
16 das Anbringen verschiedener LEDs in einer Ausnehmung des in 1 gezeigten Substrats;
17 & 18 alternative Ansichten einer Mehrzahl von an einem Substrat angebrachten LED-Chips; und
19 die Platzierung eines Lichtkonditionierers in einer Ausnehmung des in 1 gezeigten Substrats.
1 veranschaulicht einen Aufriss eine Flüssigkristallanzeige (LCD) 100. Die LCD 100 umfasst eine LCD-Anzeigetafel 102, die eine Mehrzahl von LCD-Elementen aufweist, und ein Hintergrundlicht 104, das hinter der LCD-Anzeigetafel 102 positioniert ist, um Licht durch die LCD-Anzeigetafel 102 zu projizieren. Optional kann die LCD 100 einen oder mehr Lichtkonditionierer 106, 108, 110 aufweisen, die zwischen der LCD-Anzeigetafel 102 und dem Hintergrundlicht 104 positioniert sind. Die Lichtkonditionierer können eine oder mehr Lichtstreuungsschichten (z. B. einen Diffusor 106), eine oder mehr prismatische Schichten (z. B. einen Helligkeitsverbesserungsfilm (BEF – brightness enhancement film) 108) und/oder eine oder mehr Lichtpolarisierungsschichten (z. B. einen Dual-Helligkeitsverbesserungsfilm (DBEF) 110) umfassen. Diese Lichtkonditioniererschichten 106, 108, 110 können die Form von Elementen, Lagen oder Filmen aufweisen, die zwischen der LCD-Anzeigetafel 102 und dem Hintergrundlicht 104 positioniert oder auf eines) oder beide derselben aufgebracht sein können.
Wie in 1 & 2 gezeigt ist, umfasst das Hintergrundlicht 104 ein Substrat 112, das eine Mehrzahl überlappender Tafeln 114, 116, 118, die bezüglich einer imaginären Oberfläche 120, die die überlappenden Tafeln 114, 116, 118 in zwei Teile teilt, spitze Winkel bilden, und eine Mehrzahl von Ausnehmungen 122, 124, 126, die zwischen überlappenden Abschnitten 128, 130 der überlappenden Tafeln 114, 116, 118 gebildet sind, aufweist. Die Ausnehmungen 122, 124, 126 sind zu einer Seite des Substrats 112, die eine reflektierende Oberfläche 132, 134, 136 aufweist, offen.
Das Hintergrundlicht 104 umfasst ferner eine Mehrzahl von Lichtquellen 138, 140, 142, die dazu positioniert sind, Licht aus den Ausnehmungen 122, 124, 126 auszusenden. In manchen Fällen können die Lichtquellen 138, 140, 142 in den Ausnehmungen 122, 124, 126 positioniert sein. In anderen Fällen können die Lichtquellen 138, 140, 142 so positioniert sein, dass sie sich in die Ausnehmungen 122, 124, 126 erstrecken, oder so, dass sie Licht in die Ausnehmungen 122, 124, 126 projizieren. Vorzugsweise sind die Lichtquellen 138, 140, 142 so positioniert, dass ihr emittiertes Licht zumindest teilweise durch überhängende Oberflächen 144, 146, 148 der Ausnehmungen 122, 124, 126 blockiert wird. Wenn die überhängenden Oberflächen 144, 146, 148 reflektierend sind, können Lichtstrahlen, die von den Lichtquellen 138, 140, 142 stammen, vorwiegend von 1) den Oberflächen 144, 146, 148, 150, 152, 154 der Ausnehmungen 122, 124, 126 und 2) der reflektierenden Seite 132, 134, 136 des Substrats 112 abreflektiert werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist ein Lichtkonditionierer 106 über der reflektierenden Seite 132, 134, 136 des Substrats 112 positioniert, um Licht, das von dem Substrat 112 reflektiert wird, zu konditionieren und durchzulassen. Die Positionen der Lichtquellen 138, 140, 142 sowie die Höhen und Breiten der Ausnehmungen 122, 124, 126 können so ausgewählt sein, dass Lichtstrahlen, die durch die Lichtquellen 138, 140, 142 emittiert werden, bei einem beträchtlichen Winkel (Θ₁) von der Senkrechten 172 zur Oberfläche 174 auf der Oberfläche 174 des Lichtkonditionierers 106 auftreffen. Somit wird ein großer Anteil des direkt aus den Lichtquellen 138, 140, 142 emittierten Lichts mehreren Reflexionen von A) der Oberfläche 174 des Lichtkonditionierers 106 und B) den reflektierenden Oberflächen 132, 134, 136 des Substrats 112 unterworfen. Auf diese Weise kann Licht (λ) mittels 1) des Lufthohlraums 156, 2) der Beschaffenheit der reflektierenden Oberflächen 132, 134, 136 des Substrats und 3) der Beschaffenheit der Oberfläche 174 des Lichtkonditionierers besser spektral zerlegt und/oder farblich gemischt werden. In den meisten Fällen ermöglicht eine bessere spektrale Zerlegung und/oder eine bessere Farbmischung von Licht, dass das Hintergrundlicht 104 ein Hintergrundlicht einer einheitlicheren Farbe und Luminanz liefert.
Die vertikalen Oberflächen 158, 160, 162, die den Umfang des Hintergrundlichts 104 definieren, sind vorzugsweise reflektierend, so dass Licht nicht von dem Umfang des Hintergrundlichts 104 abkommt.
Das Substrat 112 kann aus einer Mehrzahl von gleichen Komponenten 114, 116, 118 zusammengebaut sein, wie in 1 & 3 gezeigt ist. Alternativ kann es aus einer Mehrzahl von unterschiedlichen Komponenten 400, 402 zusammengebaut sein, wie in 4 gezeigt ist, oder als integriertes Stück (nicht gezeigt) gebildet sein.
Das Substrat 112 für das Hintergrundlicht 104 kann unter Verwendung verschiedener Materialien, einschließlich z. B. eines Metalls wie z. B. Aluminium, gebildet sein. Vorzugsweise ist das bzw. sind die Materialien des Substrats so gewählt, dass ihm eine im Wesentlichen starre und wärmeleitfähige Struktur verliehen wird. Auf diese Weise trägt das Substrat 112 eventuell dazu bei, die Wärme, die infolge dessen, dass seine reflektierende Seite 132, 134, 136 mit Lichtstrahlen bombardiert wird, entsteht, abzuleiten. Wenn zusätzliche Wärme ableitende Elemente (z. B. Wärmesenken 164, 166, 168) benötigt werden, können sie mit einer oder beiden der allgemein horizontalen oder allgemein vertikalen Oberflächen des Substrats 112 gekoppelt sein. Es sei angemerkt, dass die Arten und Formen von Wärme ableitenden Elementen lediglich beispielhaft gezeigt sind.
Um ein spektrales Zerlegen und/oder Farbmischen von Licht in dem Hohlraum 156 zu unterstützen, kann die reflektierende Seite 132, 134, 136 des Substrats 112 verschiedene Formen aufweisen. Beispielsweise kann seine reflektierende Seite 132, 134, 136 eine diffuse reflektierende Oberfläche, eine spiegelnde reflektierende Oberfläche, eine polarisierende reflektierende Oberfläche oder eine Kombination derselben sein. Verschiedene reflektierende Oberflächen, z. B. die einander zugewandten reflektierenden Oberflächen 144, 150 in der Ausnehmung 122, können verschiedene Formen aufweisen.
Bei einem Ausführungsbeispiel kann eine diffuse reflektierende Oberfläche die Form einer einheitlichen diffusen Oberfläche (d. h. einer diffusen Oberfläche, die an jeglichem Punkt der Oberfläche im Wesentlichen dieselbe Streuung liefert) aufweisen. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann eine diffuse reflektierende Oberfläche die Form eines Punktmusters von diffusen reflektierenden Oberflächen aufweisen. In diesem letzteren Fall kann zum Zweck des Lenkens von Licht, das ein Leck aufweist, vorbei an dem Punktmuster zurück in den Hohlraum 156 eine spiegelnde reflektierende Schicht unter dem Punktmuster positioniert sein. Beispielsweise kann die spiegelnde reflektierende Schicht die Form einer spiegelnden Beschichtung oder eines spiegelnden Films aufweisen, die bzw. der auf das Substrat 112 aufgebracht ist.
Wie in 3 gezeigt ist, kann jede der überlappenden Tafeln 112, 114, 116 des Hintergrundlichts 104 mit einer imaginären Oberfläche 120, die die überlappenden Tafeln 112, 114, 116 in zwei Teile teilt, einen Winkel Θ₂ bilden. Bei einem Ausführungsbeispiel des Hintergrundlichts 104 liegt der Winkel Θ₂ zwischen 0° und 30°.
Die Lichtquellen 138, 140, 142 des Hintergrundlichts 104 können verschiedene Formen aufweisen, wobei die Formen alleine oder in Kombination mit anderen Formen verwendet werden können. Bei einem Ausführungsbeispiel können die Lichtquellen 138, 140, 142 die Form von Arrays 500 von Licht emittierenden Dioden (LEDs) aufweisen. Siehe 5. Die einzelnen LEDs (z. B. 502, 504) eines Arrays 500 können dieselbe Farbe oder verschiedene Farben aufweisen. Beispielsweise emittieren eventuell alle LEDs 502, 504 in einem Array 500 weißes Licht. Oder ein LED-Array 500 umfasst eventuell eine Mehrzahl verschiedenfarbiger LEDs 502, 504, von denen jede beispielsweise rotes, grünes oder blaues Licht emittiert. Wenn ein LED-Array 500 verschiedenfarbige LEDs 502, 504 umfasst, können die Treibersignale der verschiedenfarbigen LEDs 502, 504 dahingehend angepasst werden, den Farbpunkt des durch das LED-Array 500 emittierten gemischten Lichts zu steuern.
Bei einer sinnvollen Kombination aus LEDs emittieren verschiedenfarbige LEDs eventuell dominante Lichtwellenlängen zwischen 450 und 490 Nanometern (nm) (bläuliches Licht), zwischen 510 und 550 nm (grünliches Licht) und zwischen 610 und 650 nm (rötliches Licht). Bei einer anderen sinnvollen Kombination aus LEDs emittieren verschiedenfarbige LEDs eventuell dominante Lichtwellenlängen zwischen 450 und 480 Nanometern (bläuliches Licht), zwischen 480 und 520 nm (bläulich-grünes Licht), zwischen 520 und 550 nm (grünliches Licht) und zwischen 610 und 650 nm (rötliches Licht).
Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Leuchtstärke-Raumverteilung einer LED um die optische Achse der LED herum rotationssymmetrisch sein. Dies ist typisch für LEDs, die einen runden horizontalen Querschnitt aufweisen. Alternativ dazu, und wie in den 6–9 gezeigt ist, kann eine LED 600 eine ovale Leuchtstärke-Raumverteilung mit einer gesonderten Haupt- und Nebenachse in ihrer Leuchtstärke-Raumverteilung aufweisen. Siehe z. B. die Auftragungen der Leuchtstärke (8 & 9) für die Haupt- und die Nebenachse der in 6 & 7 gezeigten ovalen LED. Eine LED 600, die eine ovale Leuchtstärke-Raumverteilung aufweist, ist insofern nützlich, als die Hauptachse der LED im Wesentlichen horizontal zu der ziemlich dünnen Ebene des Hintergrundlichts 104 orientiert werden kann und die Nebenachse der LED im Wesentlichen vertikal zu der Ebene des Hintergrundlichts 104 orientiert werden kann, wodurch die LED 600 befähigt wird, einen breiteren „Streifen" einer Lichtleiterplatte 112 zu beleuchten, und wodurch infolge der LED-Beabstandung Beleuchtungsstreifenbildungseffekte abgemildert werden. LEDs, die ovale Leuchtstärke-Raumverteilungen aufweisen, können manchmal auch die Anzahl von LEDs, die in einem Array 500 vorgesehen sein müssen, verringern.
Anhand von Experimenten stellte man fest, dass es für Hintergrundlichter, die geringe Tiefen und relativ große Ausdehnungen aufweisen (z. B. LCD-Fernsehen-Hintergrundlichter), vorteilhaft ist, ein Hintergrundlicht 104, das ein Substrat aus überlappenden Tafeln aufweist, mit ovalen LEDs 600 auszustatten, die Leuchtstärke-Raumverteilungen mit einem Betrachtungswinkel zwischen 20° und 90° auf ihren Nebenachsen und zwischen 60° und 180° auf ihren Hauptachsen aufweisen.
Die Lichtquellen 138, 140, 142 des Hintergrundlichts 104 können eine Anzahl von Formen aufweisen. Beispielsweise kann eine Lichtquelle 138 die Form eines Arrays 500 von LEDs 502, 504 aufweisen, das an einem Substrat 506 angebracht ist, das auf demselben elektrische Verbindungen 508, 510 aufweist (wie z. B. in 5 gezeigt ist). Dieses LED-Substrat 506 kann an oder neben dem Substrat 112 angebracht werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel kann das Substrat 506, auf dem die LEDs 502, 504 angebracht sind, eine flexible gedruckte Schaltung (FPC – flexible printed circuit) sein. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann das Substrat 506, an dem die LEDs 502, 504 angebracht sind, eine gedruckte Schaltungsplatine mit Metallkern (MCPCB – metal core printed circuit board) sein. In dem letzteren Fall fungiert die MCPCB eventuell nicht nur als LED-Substrat 506, sondern auch als Teil des Substrats 112. Andernfalls kann ein Substrat 506 wie z. B. eine FPC an einem Aluminiumsubstrat angebracht sein (oder an dasselbe anstoßen), wobei zwischen denselben ein Dielektrikum angeordnet ist.
Die LEDs 502, 504 können auf verschiedene Weise an dem Substrat 506 angebracht werden, einschließlich mittels Durchgangsloch- oder Oberflächenmontageverfahren. 10 veranschaulicht das Anbringen einer beispielhaften Durchgangsloch-LED 1000 an einem Substrat 1002. 11 & 12 veranschaulichen das Anbringen zweier unterschiedlicher Oberflächenmontage-LEDs 1100, 1200 an einem Substrat 1102, 1202 (wobei die erste LED 1100 ein Paar Anschlussflächen 1104, 1106 auf ihrer Unterseite aufweist, und wobei die zweite LED 1200 ein Paar von Kontakten 1204, 1206 aufweist, die sich um und unter die Kanten des Gehäuses der LED wickeln). Man beachte, dass sich die optische Achse der LED bei jeder der LEDs 1000, 1100, 1200, die in 10–12 veranschaulicht sind, senkrecht von den Substraten 1002, 1102, 1202 erstreckt.
13 veranschaulicht das Anbringen einer Rechter-Winkel-Durchgangsloch-LED 1300 an einem Substrat 1302. Wie gezeigt ist, kann die LED 1300 so angebracht werden, dass sie über eine Kante des Substrats 1302, an dem sie angebracht ist, hinüber hängt, was es in manchen Fällen ermöglichen kann, dass sie näher an dem Hohlraum 156 angebracht wird (oder sich in denselben erstreckt). 14 & 15 veranschaulichen das Anbringen verschiedener Rechter-Winkel-Oberflächenmontage-LEDs 1400, 1500 an einem Substrat 1402, 1502. Man beachte, dass sich bei jeder der in 13–15 veranschaulichten LEDs 1300, 1400, 1500 die optische Achse der LED parallel zu den Substraten 1302, 1402, 1502 erstreckt.
Obwohl das in 5 gezeigte LED-Array 500 lediglich eine einzige Reihe von LEDs 502, 504 umfasst, könnte ein LED-Array 500 alternativ dazu mehrere Reihen von LEDs umfassen, wobei die Reihen parallele Spalten bilden oder wobei die LEDs unterschiedlicher Reihen ein Zickzack- oder ein anderes Muster bilden, je nachdem, was gewünscht wird, um eine gleichmäßige (oder ungleichmäßige) Verteilung von Lichtintensität und Farbe für den gegebenen Typ oder die gegebenen Typen von LEDs, die das Array 500 bilden, zu erzielen.
17 und 18 veranschaulichen eine Alternative zum Anbringen von eingehäusten LEDs 502, 504 an einem Substrat 506. Wie gezeigt ist, kann eine Mehrzahl von LED-Chips 1700, 1702 an einem Substrat 1704 befestigt sein, und Oberflächenbefestigungen und/oder Drahtverbindungen 1800 können verwendet werden, um die LED-Chips 1700, 1702 mit Bahnen oder Anschlussflächen auf dem Substrat 1704 elektrisch zu koppeln. Ein Kapselungsmittel 1706 kann über die LED-Chips 1700, 1702 platziert werden, um sie zu schützen und eine Linse zu bilden. Das Kapselungsmittel 1706 kann unter Verwendung verschiedener Herstellungsverfahren platziert werden, z. B. Glob-Top, Formen, Gießen oder Vakuumdruck-Kapselung. Bei einem Ausführungsbeispiel kann das Substrat 1704, an dem die LED-Chips 1700, 1702 angebracht sind, eine flexible gedruckte Schaltung (FPC) sein. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann das Substrat 1704, an dem die LED-Chips 1700, 1702 angebracht sind, eine gedruckte Schaltungsplatine mit Metallkern (MCPCB) sein. Im letzteren Fall fungiert die MCPCB eventuell nicht nur als LED-Chip-Substrat 1704, sondern als Teil des Substrats 112. Andernfalls kann ein Substrat 1704 wie z. B. eine FPC an einem Aluminiumsubstrat angebracht sein (oder an dasselbe anstoßen), wobei ein Dielektrikum 1708 zwischen denselben angeordnet ist.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist ein Array von LEDs 502, 504 oder LED-Chips 1700, 1702 an einer Oberfläche angebracht, die zu einer der Mehrzahl überlappender Tafeln 114, 116, 118 des Substrats 112 im Wesentlichen senkrecht ist. Siehe 3. Alternativ oder zusätzlich dazu kann ein Array von LEDs 1300, 1400, 1500 an der reflektierenden Seite 152 des Substrats 116 oder an einer der überhängenden Oberflächen 146 in einer der Ausnehmungen 124 angebracht sein. Jedoch sind alle Lichtquellen 138, 140, 142 vorzugsweise in den Ausnehmungen positioniert. Wie in 16 gezeigt ist, können Arrays 1602, 1604, 1606 verschiedener LED-Typen an allen der Oberflächen in einer Ausnehmung 122 angebracht sein.
Wie zuvor erwähnt wurde, kann bzw. können ein oder mehr Wärme ableitende Elemente 164, 166, 168 mit dem Hintergrundlicht 104 gekoppelt sein. Beispielsweise können die Wärme ableitenden Elemente 164, 166, 168 in der Nähe der Lichtquellen 138, 140, 142 oder an einer Seite des Substrats 112, die seiner reflektierenden Seite 132, 134, 136 gegenüberliegt, befestigt sein. In den 1–3 sind die Wärme ableitenden Elemente 164, 166, 168 mit dem Substrat 112 gekoppelt. Jedoch könnten die Wärme ableitenden Elemente 164, 166, 168 auch oder alternativ direkt mit einem oder mehr Substraten 506, an dem bzw. denen die Lichtquellen 138, 140, 142 angebracht sind, gekoppelt sein.
Die Wärme ableitenden Elemente 164, 166, 168 können mittels Konvektion und Strahlung Wärme von dem Hintergrundlicht 104 weg leiten. Bei manchen Ausführungsbeispielen können die Wärme ableitenden Elemente 164, 166, 168 eine Mehrzahl von Kühlrippen aufweisen, die durch Luftzwischenräume 170 getrennt sind. Wenn die Kühlrippen derart orientiert sind, dass die Zwischenräume zwischen denselben im Wesentlichen mit der Richtung der Schwerkraft ausgerichtet sind, wenn die LCD 100 und das Hintergrundlicht 104 im Gebrauch sind, kann heiße Luft in den Luftzwischenräumen 170 emporsteigen, und kühlere Luft kann vom Boden der Luftzwischenräume 170 nach oben ziehen.
Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst das Hintergrundlicht 104 vorzugsweise reflektierende Elemente, Filme oder Beschichtungen, die auf die äußeren Kanten 158, 160, 162 des Hintergrundlichts 104 aufgebracht oder neben denselben positioniert werden. Siehe 2. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass Lichtstrahlen durch die externen Kanten 158, 160, 162 des Hintergrundlichts 104 transmittieren oder durch dieselben absorbiert werden, oder Lichtstrahlen können in das Hintergrundlicht 104 zurückreflektiert werden. Beispielsweise können die reflektierenden Elemente, Filme oder Beschichtungen lichtstreuend oder spiegelnd sein.
19 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel 1900 eines alternativen Hintergrundlichts, bei dem Lichtkonditionierer 1902, 1904 in den Ausnehmungen 1906, 1908 eines Hintergrundlichts 1900 oder um dieselben herum positioniert sind. Auf diese Weise können die Lichtkonditionierer 1902, 1904 das durch die Lichtquellen 1910, 1912 emittierte Licht empfangen und konditionieren. Beispielsweise können die Lichtkonditionierer 1902, 1904 ein oder mehr Elemente, Lagen oder Filme, die Lichtdiffusoren, holographische Lichtdiffusoren oder prismatisch sind, umfassen. In manchen Fällen können die Lichtkonditionierer 1902, 1904 vorteilhafterweise dazu verwendet werden, das durch verschiedenfarbige LEDs emittierte Licht vorab zu mischen.
Obwohl die in den 1–3 und 19 gezeigte Vorrichtung im Kontext der Hintergrundbeleuchtung beschrieben wurde, kann sie bei verschiedenen Anwendungen verwendet werden, bei denen eine Licht emittierende Vorrichtung benötigt wird. Beispielsweise könnte ein Stimmungslicht oder eine verflieste Lichtquelle ähnlich dem Hintergrundlicht 104 montiert werden.
Je nach seiner Konfiguration kann das Hintergrundlicht 104 eine Vielzahl von Vorteilen gegenüber anderen Hintergrundbeleuchtungsoptionen liefern. Beispielsweise liefert das Hintergrundlicht 104 im Vergleich zu manchen anderen Hintergrundlichtern zusätzliche Oberflächen zum Injizieren von Licht in das Hintergrundlicht (und die zusätzlichen Oberflächen sind über die Oberfläche des Hintergrundlichts verteilt). Angesichts der Tatsache, dass Licht aus Positionen, die in dem Hintergrundlicht 104 liegen, und nicht nur von dessen Umfang aus eventuell in das Hintergrundlicht injiziert wird, können außerdem die zum Beleuchten des Hintergrundlichts verwendeten Lichtquellen 138, 140, 142 manchmal die Form von LEDs einer niedrigen Leistung aufweisen, z. B. von LEDs, die jeweils weniger als 200 Milliwatt (mW) produzieren. Dies kann nicht nur die Kosten der Lichtquellen 138, 140, 142 senken, sondern kann 1) die pro Quadratfläche an Hintergrundlichtoberfläche konsumierte Leistung verringern, 2) die Menge an Wärme, die ein Hintergrundlicht erzeugt, verringern, 3) die Effizienz der Lichtquellen erhöhen und 4) die Lebensdauer jeglicher organi^scher oder polymerer Komponenten in einem Anzeigesystem erhöhen.
Lichtquellen niedrigerer Leistung tendieren außerdem dazu, kleinere Formfaktoren aufzuweisen, wodurch es möglich wird, sie in einem geringeren Mitte-zu-Mitte-Abstand zu positionieren. Bei Hintergrundlichtern, die sich auf ein Mischen verschiedenfarbiger Lichter (z. B. roter, grüner und blauer Lichter) stützen, erhöht eine Fähigkeit, sie näher beieinander zu positionieren, die Wahrscheinlichkeit, dass ihr Licht sich gründlich vermischt, bevor es von der Licht emittierenden Oberfläche des Hintergrundlichts gebrochen wird.
Bei manchen Ausführungsbeispielen ermöglichen der geringe Leistungsverbrauch und die geringere Wärmeerzeugung des Hintergrundlichts 104, dass es mit kleineren oder ohne Wärme ableitende Elemente gebaut wird, wodurch das Raumvolumen, das zum Implementieren des Hintergrundlichts benötigt wird, verringert wird.
Bei manchen Ausführungsbeispielen kann das Hintergrundlicht 104 auch die Längen von Pfaden verringern, die Lichtstrahlen wandern müssen, bevor sie in ein Lichtkonditionierungselement 106 eindringen. Oft verringern kürzere Lichtpfade die Lichtmenge, die in Wärme umgewandelt und anschließend durch das Hintergrundlicht 104 absorbiert wird.

Claims

Licht emittierende Vorrichtung (104), die folgende Merkmale aufweist: ein Substrat (112), das i) eine Mehrzahl überlappender Tafeln (114, 116, 118), die bezüglich einer imaginären Oberfläche (120), die die überlappenden Tafeln (114, 116, 118) in zwei Teile teilt, spitze Winkel bilden, und ii) eine Mehrzahl von Ausnehmungen (122, 124, 126), die zwischen überlappenden Abschnitten (128, 130) der überlappenden Tafeln (114, 116, 118) gebildet sind, aufweist, wobei die Ausnehmungen (122, 124, 126) zu einer ersten Seite des Substrats (112) hin offen sind und wobei die erste Seite des Substrats (112) eine reflektierende Oberfläche (132, 134, 136) aufweist; und eine Mehrzahl von Lichtquellen (138, 140, 142), die dahingehend positioniert sind, Licht aus den Ausnehmungen (122, 124, 126) auszusenden.
Licht emittierende Vorrichtung (104) gemäß Anspruch 1, bei der zumindest eine der Lichtquellen (138, 140, 142) so positioniert ist, dass ihr emittiertes Licht zumindest teilweise durch eine überhängende Oberfläche (144, 146, 148) einer der Ausnehmungen (122, 124, 126) blockiert wird.
Licht emittierende Vorrichtung (104) gemäß Anspruch 1 oder 2, die ferner einen Lichtkonditionierer (106) aufweist, der über der ersten Seite des Substrats (112) positioniert ist, um Licht, das von der ersten Seite des Substrats (112) reflektiert wird, zu konditionieren und durchzulassen.
Licht emittierende Vorrichtung (104) gemäß Anspruch 3, bei der zumindest eine der Lichtquellen (138, 140, 142) so positioniert ist, dass ihr emittiertes Licht zumindest teilweise durch eine überhängende Oberfläche (144, 146, 148) einer der Ausnehmungen (122, 124, 126) blockiert wird, und bei der die Position(en) der Lichtquelle(n) (138, 140, 142) und die Höhe(n) und Breite(n) der Ausnehmung(en) (122, 124, 126) bewirkt beziehungsweise bewirken, dass jegliches Licht, das direkt zwischen der beziehungsweise den Lichtquelle(n) (138, 140, 142) und dem Lichtkonditionierer (106) wandert, von dem Lichtkonditionierer (106) zu der ersten Seite (132, 134, 136) des Substrats (112) hin reflektiert wird.
Licht emittierende Vorrichtung (104) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der jede Ausnehmung (122, 124, 126) zumindest eine erste und eine zweite reflektierende Oberfläche aufweist, die positioniert sind, um einander von gegenüberliegenden Seiten jeder Lichtquelle (138, 140, 142) zugewandt zu sein.
Licht emittierende Vorrichtung (104) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die reflektierende Oberfläche eine diffuse reflektierende Oberfläche ist.
Licht emittierende Vorrichtung (104) gemäß Anspruch 6, bei der die diffuse reflektierende Oberfläche Punktmuster von diffusen reflektierenden Oberflächen aufweist.
Licht emittierende Vorrichtung (104) gemäß Anspruch 7, die ferner eine spiegelnde reflektierende Schicht aufweist, die unter den Punktmustern von diffusen reflektierenden Oberflächen positioniert ist.
Licht emittierende Vorrichtung (104) gemäß Anspruch 6, bei der die diffuse reflektierende Oberfläche eine einheitliche diffuse Oberfläche ist.
Licht emittierende Vorrichtung (104) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der die erste reflektierende Oberfläche eine spiegelnde reflektierende Oberfläche ist.
Licht emittierende Vorrichtung (104) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der die erste reflektierende Oberfläche eine polarisierende reflektierende Oberfläche ist.
Licht emittierende Vorrichtung (104) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, bei der jede Lichtquelle (138, 140, 142) eine Mehrzahl von Licht emittierenden Dioden (LEDs 600) aufweist.
Licht emittierende Vorrichtung (104) gemäß Anspruch 12, bei der die LEDs (600) verschiedenfarbige LEDs umfassen.
Licht emittierende Vorrichtung (104) gemäß Anspruch 13, bei der einige der LEDs (600) eine Leuchtstärke-Raumverteilung aufweisen, die um ihre optische Achse herum eine Rotationssymmetrie aufweist.
Licht emittierende Vorrichtung (104) gemäß Anspruch 13, bei der einige der LEDs (600) eine ovale Leuchtstärke-Raumverteilung aufweisen, mit einer gesonderten Haupt- und Nebenachse in ihrer Leuchtstärke-Raumverteilung.
Licht emittierende Vorrichtung (104) gemäß Anspruch 15, bei der die ovale Leuchtstärke-Raumverteilung einen Betrachtungswinkel zwischen 20° und 90° auf der Nebenachse und einen Betrachtungswinkel zwischen 60° und 180° auf der Hauptachse aufweist.
Licht emittierende Vorrichtung (104) gemäß Anspruch 15 oder 16, bei der die Nebenachse der Leuchtstärke- Raumverteilung im Wesentlichen senkrecht zu der reflektierenden Oberfläche des Substrats hin orientiert ist und bei der die Hauptachse der Leuchtstärke-Raumverteilung im Wesentlichen parallel zu der reflektierenden Oberfläche hin orientiert ist.
Licht emittierende Vorrichtung (104) gemäß einem der Ansprüche 12 bis 17, bei der die LEDs, die eine Gegebene der Lichtquellen (138, 140, 142) bilden, eine Mehrzahl von LED-Chips aufweisen, die auf einem gemeinsamen Substrat gebildet sind, wobei die LED-Chips durch ein Kapselungsmaterial bedeckt sind.
Licht emittierende Vorrichtung (104) gemäß Anspruch 12, bei der die LEDs, die eine Gegebene der Lichtquellen (138, 140, 142) bilden, an einem Substrat angebracht sind, das zu den optischen Achsen der LEDs senkrecht ist.
Licht emittierende Vorrichtung (104) gemäß Anspruch 12, bei der die LEDs, die eine Gegebene der Lichtquellen (138, 140, 142) bilden, an einem Substrat angebracht sind, das zu den optischen Achsen der LEDs parallel ist.
Licht emittierende Vorrichtung (104) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 20, bei der zumindest eine der Lichtquellen (138, 140, 142) auf einer Oberfläche angebracht ist, die zu einer der Mehrzahl von überlappenden Tafeln (114, 116, 118) des Substrats im Wesentlichen senkrecht ist.
Licht emittierende Vorrichtung (104) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 20, bei der zumindest eine der Lichtquellen (138, 140, 142) an der ersten Seite (132, 134, 136) des Substrats (112) angebracht ist.
Licht emittierende Vorrichtung (104) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 20, bei der zumindest eine der Lichtquellen auf einer der überhängenden Oberflächen in einer der Ausnehmungen (122, 124, 126) angebracht ist.
Licht emittierende Vorrichtung (104) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 20, bei der die Lichtquellen in zumindest manchen der Ausnehmungen (122, 124, 126) auf zwei oder mehr Oberflächen der Ausnehmungen (122, 124, 126) angebracht sind.
Licht emittierende Vorrichtung (104) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 24, die ferner ein oder mehr Wärme ableitende Elemente (166, 168, 170) aufweist, die mit einer zweiten Seite des Substrats, die der ersten Seite gegenüberliegt, gekoppelt sind.
Licht emittierende Vorrichtung (104) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 24, die ferner eine Anzahl von Wärme ableitenden Elementen (166, 168, 170) aufweist, die mit den Lichtquellen gekoppelt sind.
Licht emittierende Vorrichtung (104) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 26, bei der die überlappenden Tafeln (114, 116, 118) spitze Winkel zwischen 0° und 30° mit der imaginären Oberfläche (120) bilden.
Licht emittierende Vorrichtung (104) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 27, die ferner zweite Lichtkonditionierer (1902) aufweist, die in den oder um die Ausnehmungen (1906) herum positioniert sind, um das durch die Lichtquellen (1910) emittierte Licht zu empfangen und zu konditionieren.
Licht emittierende Vorrichtung (104) gemäß Anspruch 28, bei der zumindest einer der zweiten Lichtkonditionierer ein Lichtdiffusor ist.
Licht emittierende Vorrichtung (104) gemäß Anspruch 28, bei der zumindest einer der zweiten Lichtkonditionierer prismatisch ist.
Licht emittierende Vorrichtung (104) gemäß Anspruch 28, bei der zumindest einer der zweiten Lichtkonditionierer ein holographischer Lichtdiffusor ist.
Licht emittierende Vorrichtung (104) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 31, bei der das Substrat eine Mehrzahl von Komponententeilen aufweist.
Flüssigkristallanzeige (LCD), die folgende Merkmale aufweist: eine Flüssigkristallanzeigetafel (102), die eine Mehrzahl von LCD-Elementen aufweist; und ein hinter der Anzeigetafel (102) positioniertes Hintergrundlicht (104), wobei das Hintergrundlicht folgende Merkmale aufweist: ein Substrat (112), das i) eine Mehrzahl überlappender Tafeln (114, 116, 118), die bezüglich einer imaginären Oberfläche (120), die die überlappenden Tafeln (114, 116, 118) in zwei Teile teilt, spitze Winkel bilden, und ii) eine Mehrzahl von Ausnehmungen (122, 124, 126), die zwischen überlappenden Abschnitten (128, 130) der überlappenden Tafeln (114, 116, 118) gebildet sind, aufweist, wobei die Ausnehmungen (122, 124, 126) zu der ersten Seite des Substrats (112) hin offen sind und wobei die erste Seite des Substrats (112) eine reflektierende Oberfläche (132, 134, 136) aufweist; und eine Mehrzahl von Lichtquellen (138, 140, 142), die dahingehend positioniert sind, Licht aus den Ausnehmungen (122, 124, 126) auszusenden.
Die LCD gemäß Anspruch 33, bei der zumindest eine der Lichtquellen (138, 140, 142) derart positioniert ist, dass ihr emittiertes Licht zumindest teilweise durch eine überhängende Oberfläche (144, 146, 148) einer der Ausnehmungen (122, 124, 126) blockiert wird.
LCD gemäß Anspruch 33 oder 34, die ferner einen Lichtkonditionierer aufweist, der über der ersten Seite des Substrats positioniert ist, um Licht, das von der ersten Seite des Substrats reflektiert wird, zu konditionieren und durchzulassen.
LCD gemäß Anspruch 35, bei der zumindest eine der Lichtquellen (138, 140, 142) so positioniert ist, dass ihr emittiertes Licht zumindest teilweise durch eine überhängende Oberfläche (144, 146, 148) einer der Ausnehmungen (122, 124, 126) blockiert wird, und bei der die Position(en) der Lichtquelle(n) (138, 140, 142) und die Höhe(n) und Breite(n) der Ausnehmung(en) (122, 124, 126) bewirkt beziehungsweise bewirken, dass jegliches Licht, das direkt zwischen der beziehungsweise den Lichtquelle(n) (138, 140, 142) und dem Lichtkonditionierer (106) wandert, von dem Lichtkonditionierer (106) zu der ersten Seite (132, 134, 136) des Substrats (112) hin reflektiert wird.
LCD gemäß Anspruch 35 oder 36, bei der der Lichtkonditionierer (106) eine oder mehr Lichtstreuungsschichten aufweist.
LCD gemäß Anspruch 35, bei der der Lichtkonditionierer (106) eine oder mehr prismatische Schichten umfasst.
Die LCD gemäß Anspruch 35, bei der der Lichtkonditionierer (106) eine oder mehr Lichtpolarisierungsschichten aufweist.