RU2464598C2 - Illumination device with integrated light guide - Google Patents
Illumination device with integrated light guide Download PDFInfo
- Publication number
- RU2464598C2 RU2464598C2 RU2010131000/28A RU2010131000A RU2464598C2 RU 2464598 C2 RU2464598 C2 RU 2464598C2 RU 2010131000/28 A RU2010131000/28 A RU 2010131000/28A RU 2010131000 A RU2010131000 A RU 2010131000A RU 2464598 C2 RU2464598 C2 RU 2464598C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- light
- liquid crystal
- guide plate
- backlight device
- light guide
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Настоящее изобретение относится к осветительному устройству с интегральным световодом и, более конкретно, - к интегральному устройству задней подсветки для жидкокристаллических дисплеев.The present invention relates to a lighting device with an integrated light guide and, more specifically, to an integrated backlight device for liquid crystal displays.
Предшествующий уровень техникиState of the art
Как известно, обычному жидкокристаллическому дисплею требуется устройство задней подсветки, дающее равномерное освещение по всему дисплею. Характеристики устройства задней подсветки сильно зависят от используемой световодной пластины, а также от принципа его работы. Наиболее общая типология световодной пластины использует картину дифракции или рассеяния, которая локализована на одной поверхности световодной пластины (например, на нижней поверхности), и во время работы имеет возможность диффрагировать или рассеивать световые лучи, посылаемые источником света, в направлении противоположной прозрачной поверхности (например, верхней поверхности) таким образом, чтобы световые лучи, исходящие из этой прозрачной поверхности световодной пластины, могли достигать жидкокристаллическую панель, удобно расположенную параллельно этой прозрачной поверхности. Устройство задней подсветки такого рода раскрыто, например, в патентах США 5703667 и 7221416.As is known, a conventional liquid crystal display requires a backlight device that provides uniform illumination throughout the display. The characteristics of the backlight device are highly dependent on the light guide plate used, as well as on the principle of its operation. The most common typology of a light guide plate uses a diffraction or scattering pattern that is localized on one surface of the light guide plate (e.g., the bottom surface), and during operation has the ability to diffuse or scatter light rays sent by the light source in the direction of the opposite transparent surface (e.g. top surface) so that the light rays emanating from this transparent surface of the light guide plate can reach the liquid crystal panel, conveniently laid parallel to this transparent surface. A backlight device of this kind is disclosed, for example, in US Pat. Nos. 5,703,667 and 7,221,416.
В известном варианте исполнения, раскрытом в патенте США 5703667 и показанном на фиг.1, устройство 1 задней подсветки содержит световодную пластину 2, имеющую верхнюю поверхность 2а, действующую как светоизлучающая поверхность, первую нижнюю поверхность 2b, на которую нанесено множество дифракционных элементов 3, флуоресцентную трубку 4, направленную в сторону поверхности 2с падения света и создающую световые пучки, идущие практически вдоль опорной оси Х, отражающую пластину 5, расположенную под нижней поверхностью 2b, и светоформирующие слои 6, 7, расположенные над первой верхней поверхностью 2а. Более конкретно, каждый дифракционный элемент 3 содержит участок 3а с решеткой, включающий в себя ряд штрихов, нанесенных один рядом с другим, и участок 3b без решетки, обращенные в сторону отражающей пластины 5. Отношение ширины участка с решеткой к ширине участка без решетки увеличивается по мере того, как дифракционный элемент 3 продолжается все далее от поверхности 2с падения света, так что количество дифрагированного света пропорционально увеличивается по мере уменьшения количества света от флуоресцентной трубки 4. Поэтому высокоэнергетичные световые лучи, более близкие к поверхности 2с падения света, претерпевают более слабую дифракцию относительно низкоэнергетичных световых лучей, отстоящих дальше от поверхности 2с падения света.In a known embodiment disclosed in US Pat. No. 5,703,667 and shown in FIG. 1, the
Для оптимальной работы вышеописанного устройства каждый дифракционный элемент 3 должен быть рассчитан и выполнен максимально точно, так чтобы световые лучи, исходящие из флуоресцентной трубки 4, падающие на участок 3а с решеткой, дифрагировались на нем таким образом, чтобы усилить световые составляющие, которые могут исходить из верхней поверхности 2а, обеспечивая освещение жидкокристаллического дисплея.For optimal operation of the above-described device, each
Между световыми пучками, падающими на дифракционный элемент 3, и соответствующими дифрагированными пучками существует следующее соотношение (1):Between the light beams incident on the
где: i - угол падения; θ - угол дифракции; λ - длина волны светового пучка, испущенного флуоресцентной трубкой 4; m - целое число, определяющее порядок дифракции; d - постоянная дифракционной решетки, то есть расстояние от одного штриха до другого участка 3а с решеткой дифракционного элемента 3.where: i is the angle of incidence; θ is the diffraction angle; λ is the wavelength of the light beam emitted by the fluorescent tube 4; m is an integer that determines the diffraction order; d is the diffraction grating constant, that is, the distance from one stroke to another
Поэтому правильным выбором величины i угла падения и постоянной d дифракционной решетки в зависимости от длины волны λ внутри световодной пластины 2 можно предопределить путь дифрагированных лучей любого дифракционного порядка. Например, можно сделать так, чтобы дифрагированные световые лучи низшего порядка (то есть, при m=1) следовали по заданному пути и достигали верхней поверхности 2а под углом, меньшим, чем критический угол, для которого имело бы место полное внутреннее отражение.Therefore, by the correct choice of the angle of incidence i and the constant d of the diffraction grating depending on the wavelength λ inside the light guide plate 2, the path of diffracted rays of any diffraction order can be predetermined. For example, it is possible to make diffracted light rays of a lower order (i.e., at m = 1) follow a given path and reach the
Поскольку световые пучки, испущенные флуоресцентной трубкой 4, излучаются вдоль оси Х, то угол падения i, необходимый для получения заданного угла дифракции θ, получается наклоном нижней поверхности 2b под углом, изменяющимся в диапазоне от 0,5 до 5° над осью Х.Since the light beams emitted by the fluorescent tube 4 are emitted along the X axis, the incidence angle i necessary to obtain a given diffraction angle θ is obtained by tilting the
Поскольку световой пучок, падающий на дифракционный элемент 3, имеет спектральное распределение с максимумами в красной, зеленой и синей областях спектра, то дифрагированный световой пучок может представлять собой RGB-спектр. Чтобы собрать дифрагированные световые лучи и выпустить из верхней поверхности 2а белый свет, над этой верхней поверхностью параллельно ей установлены диффузионная пластина 6 и коллекторный призматический лист, которые предназначены для смешения лучей RGB-спектра и получения равномерного белого света.Since the light beam incident on the
Другой известный вариант исполнения раскрыт в патенте США 7221416 и показан на фиг.2. Устройство 10 задней подсветки включает в себя световодную пластину 11, имеющую верхнюю поверхность 11а, действующую как светоизлучающая поверхность, нижнюю поверхность 11b, рассеивающий шаблон 12, содержащий набор пазов, выполненных один рядом с другим и нанесенных по всей нижней поверхности 11b, а также множество монохромных светоизлучающих диодов 13, установленных по боковым сторонам 14а, 14b второй световодную пластины 11 и испускающих монохромные красный, зеленый и синий световые пучки с углами β расхождения вверх и вниз. Для того чтобы получить полное смешение монохромных световых пучков и, таким образом, иметь белое световое излучение со второй верхней поверхности 11а, важно точно контролировать величину углов β расхождения излучения монохромных светодиодов 13 вверх и вниз, так чтобы красный, зеленый и синий световые пучки могли смешиваться вместе, образовав белый световой пучок до достижения им рассеивающего шаблона 12. Таким образом, в направлении второй верхней поверхности 11а рассеивается только белый свет. С этой целью углы β расхождения излучения вверх и вниз каждого монохромного светодиода 13 соответствующими линзами (не показаны) могут быть скорректированы, чтобы получить измененные углы β' расхождения излучения вверх и вниз, которое имеет меньшую амплитуду, чем излучение светодиодов 13 с углами β расхождения излучения вверх и вниз.Another known embodiment is disclosed in US Pat. No. 7,221,416 and shown in FIG. The
Поэтому вышеописанное устройство имеет преимущество в применении тогда, когда монохромные светодиоды 13 используются в комбинации с линзами, которые позволяют достичь нужных измененных углов β' расхождения излучения вверх и вниз, с тем, чтобы управлять направлением испускания световых пучков до достижения ими рассеивающего шаблона 12.Therefore, the above-described device has an advantage in application when
Более того, важно, чтобы пазы рассеивающего шаблона 12 были нанесены чрезвычайно точно для достижения рассеяния пучков падающего света почти перпендикулярно верхней поверхности 11а, таким образом, максимизируя испускание света вторым устройством 10 задней подсветки и уменьшая световые пучки полного внутреннего отражения.Moreover, it is important that the grooves of the
Краткое изложение сущности изобретенияSummary of the invention
Задачей настоящего изобретения является устранение конструктивных противоречий и недостатков устройств существующего уровня техники.The objective of the present invention is to eliminate structural contradictions and disadvantages of the devices of the existing prior art.
Предложенный модуль задней подсветки для жидкокристаллических дисплеев обеспечивает преимущество, состоящее в том, что он содержит рассеивающий шаблон для светового излучения, испущенного по всей нижней поверхности световодной пластины, что не накладывает ограничения ни на углы расхождения излучения, ни на углы падения светового излучения на рассеивающем шаблоне.The proposed backlight module for liquid crystal displays provides the advantage that it contains a scattering pattern for light emitted from the entire lower surface of the light guide plate, which does not impose any restrictions on the angles of divergence of radiation or on the angles of incidence of light radiation on the scattering pattern .
В соответствии с настоящим изобретением предложено устройство задней подсветки в том виде, как оно определено в п.1 формулы изобретения.In accordance with the present invention, a backlight device is provided as defined in
В одном варианте выполнения модуль задней подсветки для жидкокристаллических дисплеев содержит световодную пластину, установленную параллельно жидкокристаллической панели, для освещения задней стороны этой жидкокристаллической панели, при этом световодная пластина имеет рассеивающий шаблон, образованный на нижней поверхности противоположной и параллельной верхней поверхности световодной пластины. На противоположных первой и второй боковых сторонах световодной пластины выставлены первая и вторая матрицы источников света для создания светового излучения между нижней и верхней поверхностями световодной пластины; на третьей боковой стороне световодной пластины выставлена третья матрица источников света, связанная с фильтром для ночного видения (NGV-фильтр), предназначенного для обрезания во время ночной работы компонентов светового излучения, близкого к инфракрасному.In one embodiment, the backlight module for liquid crystal displays comprises a light guide plate mounted parallel to the liquid crystal panel for illuminating the rear side of the liquid crystal panel, the light guide plate having a diffusion pattern formed on a lower surface of an opposite and parallel upper surface of the light guide plate. On the opposite first and second lateral sides of the light guide plate, a first and second matrix of light sources are exposed to create light radiation between the lower and upper surfaces of the light guide plate; on the third side of the light guide plate, there is a third matrix of light sources connected to a night vision filter (NGV filter) designed to cut off near-infrared light components during night operation.
Рассеивающий шаблон, образованный на нижней поверхности световодной пластины, содержит множество рассеивающих элементов, имеющих переменную ширину, определенных множеством выгравированных линий, имеющих переменную глубину, выполненных с возможностью рассеяния светового излучения внутри нижней поверхности.The scattering pattern formed on the bottom surface of the light guide plate contains a plurality of scattering elements having a variable width, defined by a plurality of engraved lines having a variable depth, configured to scatter light radiation inside the bottom surface.
Под нижней поверхностью и параллельно ей расположен рефлектор заднего света, который установлен с возможностью отражения назад в рефлекторную пластину светового излучения, рассеянного рассеивающим шаблоном внутри нижней поверхности. Таким образом, световое излучение, которое взаимодействует с рассеивающим шаблоном, сначала рассеивается внутри нижней поверхности световодной пластины, затем отражается назад рефлектором заднего света, и, наконец, повторно рассеивается рассеивающим шаблоном в световодную пластину. В соответствии с этим процессом световое излучение претерпевает, по меньшей мере, двойное рассеяние, прежде чем будет испущено через верхнюю поверхность световодной пластины в направлении жидкокристаллической панели.Under the parallel surface and parallel to it is a backlight reflector, which is mounted with the possibility of reflection back into the reflector plate of light radiation scattered by the scattering pattern inside the bottom surface. Thus, the light radiation that interacts with the scattering pattern is first scattered inside the lower surface of the light guide plate, then reflected back by the backlight reflector, and finally re-scattered by the scattered pattern into the light guide plate. In accordance with this process, the light radiation undergoes at least double scattering before it is emitted through the upper surface of the light guide plate in the direction of the liquid crystal panel.
Каждая выгравированная линия рассеивающего шаблона при виде сбоку, предпочтительно, имеет треугольную форму, так что в направлении в световодной пластине от источников света глубина каждой выгравированной линии постепенно увеличивается, в то время как расстояние, измеренное между вершиной основания одной выгравированной линии и вершиной основания другой выгравированной линии, соседней с первой, постепенно уменьшается. Эта геометрия позволяет там, где количество светового излучения становится меньше (то есть, при удалении от источников света), рассеивать световое излучение с максимальной эффективностью. При рассмотрении случая, когда первая и вторая матрицы источников света расположены на противоположных боковых сторонах световодной пластины, минимальное межбазовое расстояние и максимальная глубина достигаются на промежуточных расстояниях между первой и второй боковыми сторонами.Each engraved line of the scattering pattern when viewed from the side, preferably has a triangular shape, so that in the direction in the light guide plate from the light sources, the depth of each engraved line gradually increases, while the distance measured between the top of the base of one engraved line and the top of the base of the other engraved the line adjacent to the first is gradually decreasing. This geometry allows, where the amount of light radiation becomes less (that is, when moving away from light sources), scatter light radiation with maximum efficiency. When considering the case when the first and second arrays of light sources are located on opposite sides of the light guide plate, the minimum interbase distance and maximum depth are achieved at intermediate distances between the first and second side sides.
Устройство задней подсветки, предпочтительно, дополнительно содержит по меньшей мере одну светоформирующую пленку, расположенную между световодной пластиной и жидкокристаллической панелью для направления испущенного светового излучения в направлении этой жидкокристаллической панели.The backlight device preferably further comprises at least one light-forming film located between the light guide plate and the liquid crystal panel for directing the emitted light radiation in the direction of the liquid crystal panel.
Первая, вторая и третья матрицы источников света, предпочтительно, включают в себя белые светоизлучающие диоды (светодиоды). Альтернативно, первая, вторая и третья матрицы источников света могут представлять собой матрицы монохромных RGB-светодиодов.The first, second, and third arrays of light sources preferably include white light emitting diodes (LEDs). Alternatively, the first, second, and third arrays of light sources may be arrays of monochrome RGB LEDs.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Для лучшего понимания настоящего изобретения теперь будут описаны варианты его выполнения, которые предназначены только лишь в качестве примеров, и не должны истолковываться как его ограничивающие, со ссылками на приложенные чертежи, на которых:For a better understanding of the present invention will now be described options for its implementation, which are intended only as examples, and should not be construed as limiting it, with reference to the attached drawings, on which:
Фиг.1 изображает вид сбоку первого известного устройства задней подсветки для жидкокристаллических дисплеев;1 is a side view of a first known backlight device for liquid crystal displays;
Фиг.2 - вид сбоку второго известного устройства задней подсветки для жидкокристаллических дисплеев;Figure 2 is a side view of a second known backlight device for liquid crystal displays;
Фиг.3 - общий вид устройства задней подсветки в разобранном виде для жидкокристаллических дисплеев в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения;FIG. 3 is an exploded perspective view of a backlight device for liquid crystal displays in accordance with an embodiment of the present invention; FIG.
Фиг.4 - вид сверху рассеивающего шаблона в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения, причем светоформирующие пленки удалены;Figure 4 is a top view of a scattering pattern in accordance with an embodiment of the present invention, wherein the light-forming films are removed;
Фиг.5 - вид сбоку устройства задней подсветки для жидкокристаллических дисплеев в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения;5 is a side view of a backlight device for liquid crystal displays in accordance with an embodiment of the present invention;
Фиг.6 - увеличенный вид сбоку участка рассеивающего шаблона во время работы в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения;6 is an enlarged side view of a portion of the scattering pattern during operation in accordance with an embodiment of the present invention;
Фиг.7 - световодная пластина устройства задней подсветки для жидкокристаллических дисплеев в соответствии с другим вариантом выполнения настоящего изобретения;7 is a light guide plate of a backlight device for liquid crystal displays in accordance with another embodiment of the present invention;
Фиг.8а и 8b - вид сбоку участка рассеивающего шаблона в соответствии с другими вариантами исполнения настоящего изобретения.8a and 8b are a side view of a portion of a scattering pattern in accordance with other embodiments of the present invention.
Подробное описание предпочтительных вариантов выполнения изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS
На фиг.3 показан общий вид модуля 20 задней подсветки в разобранном виде, включающего в себя световодную пластину 21, имеющую рассеивающий шаблон 22, выполненный непрерывно по всей нижней поверхности 23; первую и вторую матрицы источников света 24, 25, продолжающиеся вдоль направления оси Х по первой и второй боковым сторонам световодной пластины 21, одна напротив другой, и испускающие внутри этой световодной пластины 21 белое световое излучение; третью матрицу источников света 26, продолжающуюся по третьей боковой стороне световодной пластины 21 в направлении оси Y, испускающую белое световое излучение и соединенную с фильтром ночного видения 27 (NGV); рефлектор 28 задней подсветки, расположенный под нижней поверхностью 23 световодной пластины 21 и поддерживаемый опорным слоем 32; одну или большее количество светоформирующих пленок 29 (на фиг.3 показана только одна светоформирующая пленка 29), расположенных между верхней поверхностью 30 световодной пластины 21 и жидкокристаллической панелью 31 жидкокристаллического дисплея (не показан).Figure 3 shows a General view of the
Световодная пластина 21 может быть выполнена из оптической пластмассы (например, из метакрилата или акрилового стекла) или, вообще говоря, из оптически чистых термостабильных полимеров, поэтому световодная пластина 21 является дешевой, имеет высокую степень чистоты и обеспечивает низкое поглощение и рассеяние светового излучения, испускаемого матрицами источников света 24, 25, 26. Для получения аналогичных характеристик могут быть использованы другие материалы, такие как стекло. Световодная пластина 21, предпочтительно, имеет форму параллелепипеда, имеющего, например, короткую сторону величиной около 62 мм, длинную сторону величиной около 83 мм и толщину 1,2 мм. При изготовлении световодной пластины 21 рекомендуется точно контролировать ее толщину, поскольку неуправляемые изменения толщины могут вызвать непредсказуемое неравномерное изменение распределения светового излучения внутри световодной пластины 21.The
В данном варианте выполнения первая и вторая матрицы источников света 24, 25 выставлены относительно коротких боковых сторон световодной пластины 21, а третья матрица источников света 26 выставлена относительно одной из двух длинных сторон с наложением на NGV-фильтр 27. Матрицы источников света 24, 25, 26, предпочтительно, испускают белое световое излучение (они могут быть, например, матрицами белых светодиодов). Как известно, компоненты любого светового излучения, близкие к инфракрасным, взаимодействуют с излучением ночного времени, по этой причине световое излучение, испускаемое третьей матрицей источников света 26, до поступления в световодную пластину 21 фильтруется NGV-фильтром 27, так что компоненты, близкие к инфракрасному излучению, отсекаются.In this embodiment, the first and second arrays of
Для работы в дневное время первая и вторая матрицы источников света 24, 25 включаются, а третья матрица источников света 26 отключена; для работы в ночное время первая и вторая матрицы источников света 24, 25 отключаются, а третья матрица источников света 26 начинает работать.For daytime operation, the first and second arrays of
Белое световое излучение, испускаемое третьей матрицей источников света 26, лишенное посредством NGV-фильтром 27 компонент, близких к инфракрасному излучению, приобретает слегка голубой цвет. Следовательно, во время ночной работы желательно проведение цветовой коррекции светового излучения, отфильтрованного NGV-фильтром 27, с тем, чтобы сохранить цвет светового излучения близким к белому. Эта цветовая коррекция выполняется цветокорректирующей пленкой 38, выполненной, например, из полиэфира и имеющей толщину 0,2 мм, размещенной параллельно NGV-фильтру 27. Цветокорректирующая пленка 38 используется для формирования хроматического спектра светового излучения, испускаемого третьей матрицей источников света 26, для получения по существу белого светового излучения.The white light radiation emitted by the third matrix of
Под световодной пластиной 21 расположен рефлектор 28 задней подсветки, образованный имеющейся в коммерческой продаже зеркальной пленкой сверхвысокого отражения с оптическим увеличением, имеющей толщину порядка, например, 100 мкм. Рефлекторная способность рефлектора 28 задней подсветки, предпочтительно, постоянна по всему видимому спектру и не дает нежелательных цветовых смещений. Высокорефлекторные рефлекторы 28 задней подсветки, предпочтительно, имеют минимальные световые потери. Этот рефлектор 28 задней подсветки выгодно не имеет предпочтительного направления отражения, чем гарантируется равномерное отражение для любых углов падения световых пучков.Under the
Над световодной пластиной 21 уложена одна или большее количество светоформирующих пленок 29 (на фиг.3 показана только одна из них) такого типа, который имеется в продаже. Светоформирующие пленки 29 могут иметь микроструктурированные поверхности, которые используют механизмы преломления и/или отражения для повышения эффективности модуля задней подсветки, а также для увеличения равномерности и концентрации светового излучения.One or more light-forming films 29 (only one of them is shown in FIG. 3) of the type commercially available is laid over the
На фиг.4 показан вид сверху рассеивающего шаблона 22 (светоформирующие пленки 29 удалены), образованного на нижней поверхности 23 гравировкой на этой нижней поверхности 23 пазов 35, параллельно боковым сторонам световодной пластины 21, которые направлены в сторону источника света, таким образом, чтобы снабдить эти боковые стороны множеством рассеивающих элементов 36. Каждый рассеивающий элемент 36 имеет, например, усеченную пирамидальную, наклонную усеченную пирамидальную, параллелепипедную или просто призматическую форму, причем его боковые стороны выполнены вдоль осей Х и Y и определяются выгравированными пазами 35. Боковые стороны рассеивающих элементов 36, которые продолжаются вдоль оси Х, рассеивают световое излучение, испущенное первой и второй матрицами источников света 24, 25 (то есть, для дневного видения), а боковые стороны рассеивающих элементов 36, которые продолжаются вдоль оси Y, рассеивают световое излучение, испущенное третьей матрицей источников света 26 (то есть, для ночного видения).Figure 4 shows a top view of the scattering pattern 22 (light-forming
Выгравированные пазы 35 могут быть образованы техникой лазерной гравировки, выполняемой, например, со скоростью, 1500 мм/с, с частотой, изменяющейся в диапазоне от 2 до 3 кГц, и с мощностью гравировки в диапазоне от 5 до 10 Вт - при нанесении выгравированных пазов 35, параллельных оси Х, для дневного видения, и с мощностью гравировки в диапазоне от 4 до 8 Вт - при нанесении выгравированных пазов 35, параллельных оси Y, для ночного видения.
В настоящем варианте исполнения каждый рассеивающий элемент 36, относящийся к рассеивающему шаблону 22, на виде сверху имеет прямоугольное основание с двумя сторонами, параллельными оси Х, и с двумя сторонами, параллельными оси Y. Как видно на фиг.4, длина сторон, параллельных оси Y, постепенно увеличивается с увеличением расстояния от первой и второй матриц источников света 24, 25 (в направлении центра рассеивающего шаблона 22), в то время как длины сторон, параллельных оси Х, с увеличением расстояния от третьей матрицы источников света 26 постепенно уменьшаются.In the present embodiment, each scattering
На фиг.5 представлено поперечное сечение половины модуля задней подсветки во время его работы, из которого может быть уяснена боковая форма выгравированных пазов 35, а также рассеивающих элементов 36, принадлежащих рассеивающему шаблону 22.Figure 5 shows the cross section of half of the backlight module during its operation, from which the lateral shape of the engraved
Здесь, на поперечном сечении, выгравированные пазы 35 представляют собой треугольники с постоянной длиной b основания и переменной глубиной h. В частности, при перемещении от первой матрицы источников света 24 к центру рассеивающего шаблона 22 глубина h параллельных выгравированных пазов 35 возрастает, а межбазовое расстояние v между вершиной основания одного выгравированного паза 35 и вершиной основания другого выгравированного паза 35, соседнего с первым, уменьшается.Here, in cross section, the
Соответствующим образом, рассеивающие элементы 36 имеют форму, определенную выгравированными пазами 35 и нижней поверхностью 23 световодной пластины 21. Например, каждый рассеивающий элемент 36 в своем поперечном сечении имеет форму четырехстороннего многоугольника, причем, одна сторона которого является идеальным сопряжением между верхними вершинами соседних выгравированных пазов 35.Accordingly, the
Во время работы первая матрица источников света 24 испускает световое излучение, которое передается в световодную пластину 21 (для ясности на чертеже показан только один источник света 39, принадлежащий первой матрице источников света 24).During operation, the first matrix of
Часть светового излучения, например, испущенные световые лучи L1 и L2 на фиг.5, попадает на рассеивающий шаблон 22, соответственно, вблизи и удаленно от первого источника света 24, и рассеивается соответствующим рассеивающим элементом 36 под рассеивающим шаблоном 22, который является прозрачным для светового излучения, испущенного матрицей источников света, что условно показано на фиг.6.A portion of the light radiation, for example, the emitted light rays L1 and L2 of FIG. 5, falls on the
Более подробно (см. фиг.6), - испущенный световой луч L1, падающий на рассеивающий шаблон 22, равномерно рассеивается этим рассеивающим шаблоном 22, что показано идущими вниз рассеянными световыми лучами d1, d2, d3, в диапазоне некоторого угла γ, то есть в угле, заключенном между идущими вниз световыми лучами d1 и d3.In more detail (see Fig. 6), the emitted light beam L1 incident on the
Каждый из идущих вниз рассеянных световых лучей d1-d3, условно показанных стрелками, достигает рефлектора 28 задней подсветки и затем отражается назад в направлении рассеивающего шаблона 22, что показано отраженными световыми лучами r1, r2, r3. Каждый из отраженных световых лучей r1-r3 претерпевает процесс вторичного отражения, который расщепляет отраженные световые лучи r1-r3 на идущие вверх рассеянные световые лучи u1-u9, производя, таким образом, по меньшей мере двойное рассеяние светового излучения, испущенного первой матрицей источников света 24 на фиг.5.Each of the scattered light rays d1-d3 going down, conventionally shown by arrows, reaches the
Второй процесс рассеяния, которому подвергаются отраженные световые лучи r1-r3, еще более увеличивает равномерность светового излучения внутри световодной пластины 21, а следовательно, и равномерность светового излучения, исходящего из верхней поверхности 30. Кроме того, во время процесса вторичного отражения монохромные спектры, которые могут образовываться во время взаимодействия между белым световым излучением и рассеивающим шаблоном 22, перемешиваются между собой, в результате чего из верхней поверхности 30 обеспечивается испускание белого светового излучения.The second scattering process, to which the reflected light beams r1-r3 are subjected, further increases the uniformity of light radiation inside the
Как показано на фиг.5, некоторые из световых лучей, испущенных источником света 24 (например, L3), могут претерпеть по меньшей мере одно полное внутреннее отражение, прежде чем достигнут рассеивающего шаблона 22. Более того, некоторые из направленных вверх рассеянных световых лучей u1-u9 (например, направленный вверх рассеянный световой луч u6 на фиг.5) в зависимости от угла падения каждого из световых лучей u1-u9 на верхнюю поверхность 30 могут претерпеть дополнительное полное внутреннее отражение, будучи, таким образом, отраженными назад к рассеивающему шаблону 22 и вновь подвергаясь процессу двойного рассеяния.As shown in FIG. 5, some of the light rays emitted by the light source 24 (for example, L3) can undergo at least one total internal reflection before reaching the
Другие световые лучи (например, направленные вверх рассеянные световые лучи u4 и u5 на фиг.5), падая на верхнюю поверхность 30 под таким углом падения, для которого нет условий полного внутреннего отражения, испускаются из этой верхней поверхности 30.Other light rays (for example, upward scattered light rays u4 and u5 in FIG. 5), incident on the
В результате, вследствие большого количества световых лучей, которые идут внутри световодной пластины 21, по существу, по случайным путям, а также переменной геометрии выгравированных пазов 35, а, значит, и рассеивающих элементов 36, внутри всей световодной пластины 21 создается чрезвычайно высокая равномерность светового излучения.As a result, due to the large number of light rays that go inside the
Ясно, что в изобретение могут быть внесены многочисленные модификации и все варианты выполнения соответствуют объему изобретения, в том виде, как он определен в приложенных пунктах формулы изобретения.It is clear that numerous modifications can be made to the invention, and all embodiments correspond to the scope of the invention, as defined in the attached claims.
В частности, как показано на фиг.7, на свободной стороне световодной пластины 21 напротив третьей матрицы источников света 26 может быть помещена четвертая матрица источников света 41 с соответствующим NGF-фильтром 37 и с соответствующей цветокорректирующей пленкой 40, делая, таким образом, распределение источников света симметричным. В этом случае выгравированные пазы 35 имеют уменьшающееся межбазовое расстояние v и увеличивающуюся глубину h при перемещении от всех матриц источников света 24-26, 41 к центру рассеивающего шаблона 22. Что касается остального, модуль 20 задней подсветки по фиг.7 подобен модулю, описанному применительно к фиг.3-6.In particular, as shown in FIG. 7, on the free side of the
Можно также использовать только две матрицы источников света, - одну для дневного видения, другую для ночного видения - с соответствующих сторон световодной пластины 21. В этом случае выгравированные пазы 35 имеют уменьшающееся межбазовое расстояние v и увеличивающуюся глубину h при перемещении от матриц источников света в направлении, противоположном боковой стороне световодной пластины 21.You can also use only two matrices of light sources, one for daylight and the other for night vision from the respective sides of the
Кроме того, световод 21 может иметь форму, отличную от прямоугольной, она может быть, например, квадратной или круглой формы в соответствии с формой жидкокристаллического дисплея и области, предназначенной к освещению.In addition, the
Рассеивающий шаблон 22 может иметь другие формы, например формы световода 21, и он может покрывать либо всю поверхность световодной пластины 21, либо некоторые ее участки в соответствии с необходимостью.The
Каждый выгравированный паз 35 может иметь форму, отличную от треугольной формы, видимой на боковой проекции, например прямоугольную или трапецеидальную, как показано на фиг.8а, 8b, а рассеивающие элементы 36 могут быть расположены иным образом, чем в виде матрицы по фиг.4.Each engraved
Наконец, первая, вторая и третья матрицы источников света 24, 25, 26 могут быть выполнены на основе монохромных источников света, то есть с использованием красного, зеленого и синего светодиодов. В этом случае угол испускания каждого монохромного источника света становится не важным, поскольку монохромное излучение, создаваемое каждым монохромным источником света, в результате двойного процесса рассеяния дает белый свет.Finally, the first, second and third arrays of
Claims (12)
световодную пластину (21), имеющую первую и вторую главные поверхности (23, 30) и первую боковую сторону;
рефлекторную пластину (28), обращенную к первой главной поверхности (23);
первый источник света (24), расположенный сбоку относительно первой боковой стороны световодной пластины (21), сконфигурированный с возможностью испускания светового излучения (L1, L2, L3);
прозрачный рассеивающий шаблон (22), проходящий по первой главной поверхности (23) и сконфигурированный с возможностью приема испущенного светового излучения (L1, L2, L3), формирования первого рассеянного светового излучения (d1, d2, d3) в направлении рефлекторной пластины (28), улавливания отраженного светового излучения (r1, r2, r3) от рефлекторной пластины (28) и формирования второго рассеянного светового излучения (u1-u9) в направлении второй главной поверхности (30),
второй источник света (25), направленный в сторону второй боковой стороны световодной пластины (21), противоположной и параллельной первой боковой стороне,
отличающееся тем, что
рассеивающий шаблон (22) содержит множество рассеивающих элементов (36), организованных в матрицу и отделенных друг от друга выгравированными пазами (35);
глубина (h) выгравированных пазов (35) возрастает постепенно, а боковой промежуток (b,v) между вершиной основания одной выгравированной линии и соответствующей вершиной основания другой выгравированной линии, соседней с первой, постепенно уменьшается при перемещении от первого и второго источников света (24, 25), в результате чего боковой промежуток является минимальным, а глубина является максимальной в направлении первой центральной линии рассеивающего шаблона (22).1. The backlight device of the liquid crystal display, comprising:
a light guide plate (21) having a first and second major surface (23, 30) and a first side;
a reflex plate (28) facing the first main surface (23);
a first light source (24) located laterally with respect to the first lateral side of the light guide plate (21) configured to emit light radiation (L1, L2, L3);
a transparent scattering pattern (22) extending along the first main surface (23) and configured to receive the emitted light radiation (L1, L2, L3), to form the first scattered light radiation (d1, d2, d3) in the direction of the reflector plate (28) capturing reflected light radiation (r1, r2, r3) from the reflex plate (28) and forming a second scattered light radiation (u1-u9) in the direction of the second main surface (30),
a second light source (25) directed toward the second lateral side of the light guide plate (21) opposite and parallel to the first lateral side,
characterized in that
the scattering pattern (22) contains a plurality of scattering elements (36) arranged in a matrix and separated from each other by engraved grooves (35);
the depth (h) of the engraved grooves (35) increases gradually, and the lateral gap (b, v) between the top of the base of one engraved line and the corresponding top of the base of another engraved line adjacent to the first decreases gradually when moving from the first and second light sources (24 , 25), as a result of which the lateral gap is minimal, and the depth is maximum in the direction of the first center line of the scattering pattern (22).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010131000/28A RU2464598C2 (en) | 2007-12-28 | 2007-12-28 | Illumination device with integrated light guide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010131000/28A RU2464598C2 (en) | 2007-12-28 | 2007-12-28 | Illumination device with integrated light guide |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012128458/28A Division RU2012128458A (en) | 2007-12-28 | 2012-07-05 | LIGHTING DEVICE WITH INTEGRAL LIGHT FILTER |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010131000A RU2010131000A (en) | 2012-02-10 |
| RU2464598C2 true RU2464598C2 (en) | 2012-10-20 |
Family
ID=45852968
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010131000/28A RU2464598C2 (en) | 2007-12-28 | 2007-12-28 | Illumination device with integrated light guide |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2464598C2 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5971559A (en) * | 1994-08-12 | 1999-10-26 | Enplas Corporation | Surface light source device |
| US6883925B2 (en) * | 2002-11-29 | 2005-04-26 | Hon Hai Precision Ind. Co., Ltd | Light guide plate and backlight system using the same |
| US7040794B2 (en) * | 2001-07-12 | 2006-05-09 | Northrop Grumman Corporation | Programmable multi-color backlight for a liquid crystal display |
| US7125154B2 (en) * | 2002-04-05 | 2006-10-24 | Phlox | Backlighting apparatus |
-
2007
- 2007-12-28 RU RU2010131000/28A patent/RU2464598C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5971559A (en) * | 1994-08-12 | 1999-10-26 | Enplas Corporation | Surface light source device |
| US7040794B2 (en) * | 2001-07-12 | 2006-05-09 | Northrop Grumman Corporation | Programmable multi-color backlight for a liquid crystal display |
| US7125154B2 (en) * | 2002-04-05 | 2006-10-24 | Phlox | Backlighting apparatus |
| US6883925B2 (en) * | 2002-11-29 | 2005-04-26 | Hon Hai Precision Ind. Co., Ltd | Light guide plate and backlight system using the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010131000A (en) | 2012-02-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100624408B1 (en) | Backlight unit | |
| US7859731B2 (en) | Illumination apparatus for display device using hologram-based light guide plate (LGP) | |
| US6935764B2 (en) | Illumination apparatus for planar display device | |
| KR100506092B1 (en) | Light guide panel of edge light type backlight apparatus and edge light type backlight apparatus using the same | |
| US7085056B2 (en) | Light guide plate with diffraction gratings and backlight module using the same | |
| US7527416B2 (en) | Light guide plate with diffraction gratings and backlight module using the same | |
| US7018060B2 (en) | Light unit for display device | |
| KR20040089892A (en) | Light guide panel having light deflection member and edge light type backlight apparatus | |
| KR101257831B1 (en) | Optical Strip and Backlight Module and LCD Device Having the Optical Strip | |
| KR20130114730A (en) | Surface light source device and liquid crystal display device | |
| JP4138276B2 (en) | Light guide plate and flat illumination device | |
| JP4791474B2 (en) | Lighting device | |
| RU2464598C2 (en) | Illumination device with integrated light guide | |
| EP2235571A1 (en) | Illumination apparatus using a light guide plate with a plurality of engraved grooves | |
| JP4599979B2 (en) | Lighting device | |
| KR100657330B1 (en) | Back light unit and liquid crystal display apparatus having the same | |
| JP2011198479A (en) | Surface light source and liquid crystal display device | |
| JP2006120521A (en) | Lighting system | |
| KR100818478B1 (en) | Stick type back light unit and back light unit assembly using the same | |
| KR100634554B1 (en) | Backlight unit | |
| KR100981276B1 (en) | Back light unit comprising light guide panel | |
| JP2006120484A (en) | Backlight unit | |
| JP4599988B2 (en) | Backlight unit | |
| JP2009199832A (en) | Illumination apparatus and display apparatus | |
| CN113504675A (en) | Side-entering type laser backlight color-combination shimming device for laser display |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161229 |