WO2015067386A1 - Procede de fabrication d'un guide de lumiere pour l'eclairage d'un dispositif d'affichage et guide de lumiere ainsi obtenu - Google Patents

Procede de fabrication d'un guide de lumiere pour l'eclairage d'un dispositif d'affichage et guide de lumiere ainsi obtenu Download PDF

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Pierpasquale Tortora
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Swatch Group Research and Development SA
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    • G02B6/0035—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/0036—2-D arrangement of prisms, protrusions, indentations or roughened surfaces

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a light guide for illuminating a display device. More particularly, the invention relates to such a method for obtaining a light guide providing uniform illumination.
  • a backlight device typically comprises one or more light sources coupled with a planar transparent light guide.
  • the function of the light guide is to distribute in the most homogeneous manner the light injected by the light sources on a surface corresponding to the dimensions of the display device.
  • the light injected into the light guide by the light sources is locally extracted from the light guide upwards. to illuminate the display from below.
  • the extraction of light is provided by microscopic optical structures suitably distributed over an upper and / or lower surface of the light guide. Such microscopic optical structures are commonly called light extractors.
  • the backlighting device is often very energy consuming because of the high power consumption of the light sources.
  • products have been proposed that can be integrated in the structure of a backlight device to allow to reduce the power consumption while ensuring adequate brightness and uniformity of lighting.
  • the backlighting device comprises a light guide 2 disposed under an information display device 4 such as a liquid crystal cell.
  • a light source 6 such as a miniature fluorescent tube or a light emitting diode injects light into the light guide 2.
  • the light propagates inside the light guide 2 by total reflection and is extracted from the light guide 2 by microscopic structures 8 for extracting light called light extractors.
  • a reflective film 10 is disposed under the light guide while a diffusing film 12, a first and a second prismatic film 14 and 16, the respective prismatic structures of which are crossed at 90 degrees, and a reflective polarizing film 18 are arranged in this order between the light guide 2 and the liquid crystal display cell 4.
  • the prismatic films 14 and 16 as well as the reflective polarizer film 18 are intended to increase the brightness of illuminated liquid crystal display devices by means of backlight.
  • Brightness Enhancement Films or BEF they are for example marketed by the company 3M® under the registered trade name Vikuiti®.
  • the reflective polarizing film 18 Arranged directly beneath the liquid crystal display cell 4, the reflective polarizing film 18 has the ability to depolarize that of the two components of the light which does not pass through the liquid crystal display cell 4 and which is reflected by the latter then, by a set of multiple reflections, to reflect again this light in the direction of the liquid crystal display cell 4 to improve the brightness.
  • the prismatic films 14 and 16 in turn, improve the brightness of the liquid crystal display cell 4 by concentrating the light in the direction of the observer.
  • Such a construction has several disadvantages.
  • the stack of films increases the thickness of the backlighting device.
  • the light is reflected too focused, it may happen that the information displayed by the liquid crystal display device becomes very difficult to read by the observer.
  • the main features of a backlight device are its brightness and uniformity of illumination. Uniformity of illumination is the most difficult parameter to control because it depends not only on the type and size of the light sources, but also and especially on the distribution, orientation, depth and form light extractors.
  • the uniformity of lighting of a light guide can be evaluated locally or globally.
  • the overall uniformity of the illumination is obtained by measuring the variation in brightness over the entire surface of the light guide.
  • Overall illumination uniformity is defined as the ratio of the brightness value of the area of the darkest light guide to the value of the brightness of the brightest area.
  • the light extractors are typically discretely distributed over at least one of the upper or lower surfaces of the light guide. Measuring the brightness at the light extractor scale gives high values for light extractors and low values in the areas between two light extractors. The ratio of these values defines the local uniformity of the light guide illumination.
  • the discrete light extractors can be perceived by the observer through the liquid crystal display cell. Light extractors can also produce moiré effects in areas of the liquid crystal display cell composed of pixel arrays.
  • hot spots Another optical phenomenon visible by the observer and characteristic of the backlighting devices is called hot spots in English terminology. These are light halos forming areas of higher brightness that are noticeable near the light sources or the edges of the light guide.
  • the local uniformity of illumination of a light guide can be improved by means of a scattering film disposed between the light guide and the display device.
  • the diffusing film must be formed of an absorbent material as little as possible light, otherwise there is a decrease in the brightness of the liquid crystal display device.
  • To obtain a good diffusion of the light it is possible either to increase the thickness of the diffusing film or to arrange the diffusing film as far as possible from the light guide.
  • These two solutions involve an increase in the total thickness of the backlighting device which is typically between 0.2 mm for the lowest values and several millimeters for the highest values. These large thicknesses can be problematic in devices such as a wristwatch where the available volume is very limited and where the components must be positioned with great precision.
  • improving the local uniformity of the illumination also requires the use of a reflective film disposed under the light guide, which further increases the thickness of the resulting backlighting device.
  • the manufacture of a light guide is preceded by a step of calculating the arrangement of the light extractors. More specifically, the calculation step consists in determining the local density of the light extractors, their depth (if they are light extractors obtained by structuring and not by printing an ink layer), their size and orientation (in the case of asymmetrical structures). To determine these parameters, it is necessary to understand the phenomena of transport and extraction of light in a light guide.
  • the light is first injected into the light guide by a light source coupled with the light guide.
  • a light guide has a limited numerical aperture, also called an acceptance angle, which is a function of the optical refractive index of the material in which the light guide and the optical refractive index of the medium are produced.
  • the coupled light propagates itself by total reflection on the inner walls of the light guide and a portion of the light energy transported is extracted where the light meets a light extractor.
  • the light extractors must become more efficient as one moves away from the light source. This goal can be achieved by increasing the depth or density of the light extractors.
  • the set of characteristics of the light extractors on the surface of the backlight device defines the pattern of extraction (or pattern in English). It should be noted that it should also be taken into account that a light source does not emit the same light energy in all directions. Therefore, in calculating the extraction pattern, account must be taken of the spatial distribution of the light energy emitted by the light source.
  • the present invention aims to overcome the problems mentioned above by providing a manufacturing method for obtaining a light guide whose lighting is uniform and bright.
  • the extraction pattern can be determined either by analytical calculation or by numerical simulations. In the context of the present invention, there is no interest in the techniques that make it possible to calculate the extraction pattern, but only to the results of these calculations.
  • the present invention relates to a method of manufacturing an extraction pattern for a light guide, the extraction pattern consisting of a plurality of light extractors to be machined. in at least one of the upper or lower surfaces of the light guide, the method comprising the steps of:
  • the engraving machine is a micro-typing engraving machine commercially available for example under the brands Roland or Sauno. It is a machine that is typically used to engrave images on metal or acrylic pendants.
  • the striking tool is a conical-shaped metal tip whose cone has an opening of 97.8 degrees.
  • the extraction pattern is directly stamped into the surface of the light guide.
  • the light guide is advantageously made of an acrylic material.
  • the density of the light extractors is at least 356 dpi.
  • the observer can not differentiate between point of extraction of the light from the point of extraction of the neighboring light.
  • We can therefore save the diffusing film that is usually used in low density display devices to homogenize the lighting and avoid locally having extraction points too bright can be perceived by the observer .
  • the absence of this component allows gains in terms of number of components and manufacturing time. This also makes it possible to provide a less cumbersome display device insofar as, in order to avoid the rasterization effect in the display devices of the prior art, it is usually necessary to place the scattering film at a sufficiently great distance from the light guide.
  • the present invention also relates to a light guide in at least one of the upper and lower surfaces are provided light extractors, characterized in that the density and size of the light extractors are less than 0.3 arcmin, which , at a distance of 25 cm, corresponds to a resolution of 0.2 mm.
  • the present invention provides a manufacturing method for obtaining a light guide whose lighting is uniform and bright. More specifically, the present invention teaches converting each gray level of a digital image representing the desired extraction pattern into a corresponding level of striking force of a typing tool. The more the gray level is clear, the greater the striking force, and therefore the depth of the corresponding light extractor are large. Indeed, when the gray level of a point of the digital image that represents the desired extraction pattern is clear, it means that the depth of the corresponding light extractor must be important so that the efficiency of Extraction of this light extractor is high and this light extractor appears clear with regard to an observer.
  • the method according to the invention makes it possible to dispense with the diffusing films usually used to improve the local uniformity of the lighting, which makes it possible to reduce substantially the thickness of the resulting backlighting device.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a backlight device according to the state of the art comprising a light guide disposed under an information display device;
  • FIG. 2 is a plan view of a light guide illuminated by means of two light-emitting diodes and an upper surface of which is provided with an extraction pattern formed of a plurality of optical extractors machined according to the method; of the invention;
  • FIG. 3 is a plan view of a polymethyl methacrylate or PMMA substrate in which the extraction pattern of FIG. 2 has been struck by means of the etching machine striking tool;
  • FIG. 4 is a schematic representation of a backlight device according to the invention comprising a light guide in an upper surface of which is structured an extraction pattern according to the invention
  • FIGS. 5A and 5B are respectively top views of a light guide provided with a high resolution extraction pattern according to the invention and a light guide according to the prior art of which only the upper half the surface is provided with a diffuser film
  • FIGS. 6A and 6B are diagrammatic representations of a backlight device according to the invention respectively comprising a light guide and a reflective film on which an optically insulating layer is laminated, and a light guide on which a layer is laminated. optically insulating
  • FIG. 7 is a schematic illustration of the stamping tool of a stamping engraving machine
  • FIG. 8 is a block diagram illustrating the method of the invention.
  • the present invention proceeds from the general inventive idea of providing an industrially exploitable method for structuring in at least one of the upper or lower surfaces of a light guide.
  • an extraction pattern whose resolution is sufficiently high so that it appears as a homogeneous luminous background and not as a set of discrete light points more or less close .
  • This extraction pattern formed of a plurality of structures microscopic extraction of light, also called light extractors, is obtained by machining the light extractors by means of a stamping engraving machine whose striking tool is controlled by means of a computer file containing the data of a digital image representing the desired extraction pattern.
  • the digital image comprises several gray levels each corresponding to a depth of a given light extractor and which determine the striking force of the tool. Specifically, the clearer the gray level to be converted, the greater the striking force of the striking tool and thus the depth of the corresponding light extractor must be large. Indeed, if the gray level of the pixel belonging to the digital image that is to be converted is clear, it means that the corresponding extraction structure must be effective to extract a significant amount of light. As a result, the extraction structure must be deep. Conversely, if the gray level of the pixel belonging to the digital image to be converted is dark, it means that the corresponding extraction structure needs to extract a small amount of light. As a result, the extraction structure is shallow.
  • FIG. 2 is a plan view of a light guide obtained by the method according to the invention.
  • the light guide Designated as a whole by the general reference numeral 20, the light guide, of rectangular general shape, is illuminated by means of one, and preferably two light-emitting diodes 22.
  • the dimensions of the light guide 20 are typically 28 ⁇ 38 mm.
  • An upper surface 24 of the light guide 20 is provided with an extraction pattern 26 formed of a plurality of optical extractors machined according to the method of the invention.
  • FIG. 3 is a plan view of a polymethylmethacrylate or PMMA substrate 0.25 mm thick in which the extraction pattern 26 of FIG. 2 has been stamped using the striking tool of the engraving machine with a constant resolution of at least 356 dpi. This corresponds to a resolution of 0.07 mm which is less than the resolution of the human eye at a distance of 25 cm. In other words, at a distance of 25 cm, the human eye can distinguish two points spaced 70 micrometers apart. However, it is considered that when a user consults the time displayed by the wristwatch he wears on his wrist, the distance separating the user's eyes from his wristwatch is typically 25 cm.
  • a light guide obtained by the method according to the invention is integrated into a wristwatch worn on the wrist and that the density of the light extractors is constant and is at least 356 dpi, it is ensured that when the user will look at the image formed by the extraction pattern, the user will be at the limits of the resolution of the human vision and will not be able to distinguish two immediately adjacent points.
  • the optical device in question here is a light guide comprising a set of light spots, often optically diffusive.
  • two light points neighboring the light guide according to the invention behave as diffuse point light sources whose lobes emission of the rays are superimposed at least partially. Therefore, it is ensured that two light-guide spots which are spaced at 70 microns apart will not be able to be discriminated by the observer with the naked eye, so that the extraction pattern will appear as a homogeneous light background and not like a set of discrete light points more or less close.
  • the transmission level of the display device is such that the user can easily see the uniformity defects of the backlight device and the pixelation of the luminous points.
  • FIG. 4 is a schematic representation of a backlight device 30 according to the invention comprising a light guide 20 in the upper surface 24 of which is structured the extraction pattern 26 according to the invention.
  • the backlight device 30 also includes a reflective film 32 disposed on the lower surface 34 side of the light guide 20. The path of a light beam within the light guide 20 is illustrated by the arrow A.
  • the beam A light propagates by total reflection in the light guide 20 until it is extracted by a light extractor 36. Part of the light comes out of the light guide 20 from above, while another part light leaves the light guide 20 from below, then is again reflected upwardly by the reflective film 32.
  • a light extractor 36 For purely illustrative and not limiting only, we see in Figure 4 that the depth of the extractors 36 increases slightly as one moves away from the light source 22, which makes it possible to increase the extraction efficiency of the light of these extractors 36 within the meaning of the present invention.
  • FIG. 5A is a view from above of the light guide 20 provided with the high resolution extraction pattern 26 according to the invention. It is observed that this light guide 20 is white at a given viewing distance of typically 25 cm.
  • Figure 5B is a top view of a light guide 2 according to the prior art, only the upper half 38 of the surface is provided with a diffuser film 40 whose thickness is 0.2 mm. This diffuser film 40 has the function of masking the viewer of the dot matrix formed by the light extractors 8. It can be seen that on the part of the surface of the light guide 2 which is devoid of film diffuser 40, the dot matrix formed by the light extractors 8 is noticeable at a viewing distance which is typically 25 cm, which is not acceptable from the aesthetic point of view.
  • the thickness of the backlighting device 30 according to the invention can be substantially reduced by rolling the reflecting film 32 directly behind the light guide 20.
  • the backlight device 30 according to the invention comprises the light guide 20 of optical refractive index n_c and the reflecting film 32 on which is deposited a solid optical isolation layer 42 whose optical refractive index n is substantially lower to the optical refractive index 3 ⁇ 4 of the light guide 20.
  • the reflecting film 32 is then laminated against the rear surface 34 of the light guide 20 with the interposition of a double-sided adhesive film 44 whose optical refractive index is substantially equal to that of the light guide 20.
  • the optically insulating layer 42 of low optical refractive index can be a sheath layer. made of a porous material or with fluoropolymers.
  • the Optical isolation layer 42 must have an optical refractive index n of less than 1.49.
  • the backlighting device 30 comprises the optical refractive index lightguide 20 on the lower surface 34 of which the optical isolation layer 42 is deposited.
  • the optical refractive index n is substantially smaller than the optical refractive index n £ of the light guide 20.
  • the reflecting film 32 is then rolled against the back surface 34 of light guide 20 with interposition of a double-sided adhesive film 44 whose optical refractive index is substantially equal to that of the light guide 20.
  • the optically insulating layer 42 of low optical refractive index may be a layer made of a porous material or using fluoropolymers. The lower the optical refractive index 3 ⁇ 4 of the optical insulating layer 42, the better the optical insulation of the light guide 20.
  • the Optical isolation layer 42 must have an optical refractive index n of less than 1.49. It goes without saying that the present invention is not limited to the embodiment which has just been described and that various simple modifications and variants can be envisaged by those skilled in the art without departing from the scope of the invention as defined. by the appended claims. In particular, it will be understood that the method according to the present invention makes it possible to obtain a light guide having excellent local uniformity without it being necessary to resort to a diffuser film. This gains in terms of space as well as from an economic point of view insofar as the diffuser film is removed from the manufacture of the backlight device. These two aspects are of equal importance, particularly in the field of watchmaking.
  • the thickness of the backlighting device can be further reduced if the reflective film is laminated to the backside of the lightguide with the interposition of a low refractive index optical insulation layer.
  • the engraving machine is a micro-tap engraving machine commercially available for example under the Roland or Sauno brands provided (see FIG. 7) with a punching tool. comprising a conical-shaped metal tip whose cone typically has an opening of 97.8 degrees.
  • FIG. 8 illustrates by means of a block diagram the method of manufacturing a light guide 20 according to the present invention. This process comprises:

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Abstract

Procédé de fabrication d'un motif d'extraction (26) pour un guide de lumière (20), le motif d'extraction (26) se composant d'une pluralité d'extracteurs de lumière (36) destinés à être usinés dans l'une au moins des surfaces supérieure (24) ou inférieure (34) du guide de lumière (20), ce procédé comprenant les étapes consistant à : - produire, à partir des résultats d'un calcul de détermination du motif d'extraction recherché (26), un fichier informatique renfermant des données d'une image numérique représentant le motif d'extraction recherché (26), l'image numérique comprenant plusieurs niveaux de gris correspondant chacun à une profondeur d'un extracteur de lumière donné (36); - charger le fichier informatique image dans un logiciel de pilotage d'une machine de gravure équipée d'un outil de frappe; - convertir au moyen du logiciel de pilotage de la machine de gravure chaque niveau de gris de l'image numérique en un niveau correspondant de force de frappe de l'outil de frappe, la profondeur de l'extracteur de lumière résultant (36) étant d'autant plus grande que la force de frappe de l'outil de frappe est élevée.

Description

Procédé de f abrication d ' u n g u ide de l u m iè re pou r l 'éclai rage d' u n d ispositif d 'aff ichage et g u ide de l u m ière ai nsi obten u
Domaine de l'invention
La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un guide de lumière pour l'éclairage d'un dispositif d'affichage. Plus particulièrement, l'invention concerne un tel procédé permettant d'obtenir un guide de lumière fournissant un éclairage uniforme.
Arrière-plan technologique de l'invention
La plupart des dispositifs d'affichage d'informations à cristal liquide sont équipés d'un dispositif d'éclairage pour permettre la lecture de l'information affichée dans l'obscurité ou dans des conditions de faible luminosité ambiante. Quand un dispositif d'éclairage est disposé sous le dispositif d'affichage d'informations par rapport à un observateur, on parle d'un dispositif de rétroéclairage encore appelé « backlight » en terminologie anglo-saxonne. Un dispositif de rétroéclairage comprend typiquement une ou plusieurs sources de lumière couplées avec un guide de lumière transparent plan. La fonction du guide de lumière est de répartir de la manière la plus homogène possible la lumière injectée par les sources de lumière sur une surface correspondant aux dimensions du dispositif d'affichage. A cet effet, la lumière injectée dans le guide de lumière par les sources de lumière est localement extraite du guide de lumière vers le haut pour éclairer le dispositif d'affichage par le dessous. L'extraction de la lumière est assurée par des structures optiques microscopiques convenablement réparties sur une surface supérieure et/ou inférieure du guide de lumière. De telles structures optiques microscopiques sont communément appelées extracteurs de lumière.
Le dispositif de rétroéclairage est souvent fort consommateur d'énergie en raison de la forte consommation d'énergie électrique des sources de lumière. Pour pallier ce problème, des produits ont été proposés qui peuvent être intégrés dans la structure d'un dispositif de rétroéclairage pour permettre d'en réduire la consommation électrique tout en garantissant une luminosité et une uniformité d'éclairage adéquates.
Un exemple d'un tel type de dispositif de rétroéclairage est illustré sur la figure 1 annexée à la présente demande de brevet. Désigné dans son ensemble par la référence numérique générale 1 , le dispositif de rétroéclairage selon l'état de l'art comprend un guide de lumière 2 disposé sous un dispositif d'affichage d'informations 4 tel qu'une cellule à cristal liquide. Une source de lumière 6 telle qu'un tube fluorescent miniature ou une diode électroluminescente injecte de la lumière dans le guide de lumière 2. La lumière se propage à l'intérieur du guide de lumière 2 par réflexion totale et est extraite du guide de lumière 2 par des structures microscopiques 8 d'extraction de la lumière appelées extracteurs de lumière. Un film réfléchissant 10 est disposé sous le guide de lumière tandis qu'un film diffusant 12, un premier et un second films prismatiques 14 et 1 6 dont les structures prismatiques respectives sont croisées à 90 degrés, et un film polariseur réfléchissant 18 sont disposés dans cet ordre entre le guide de lumière 2 et la cellule d'affichage à cristal liquide 4.
Les films prismatiques 14 et 16 de même que le film polariseur réfléchissant 1 8 ont pour but d'augmenter la luminosité des dispositifs d'affichage à cristal liquide éclairés au moyen de dispositifs de rétroéclairage. Connus sous leur dénomination anglo-saxonne Brightness Enhancement Films ou BEF, ils sont par exemple commercialisés par la société 3M® sous la dénomination commerciale enregistrée Vikuiti®. Disposé directement sous la cellule d'affichage à cristal liquide 4, le film polariseur réfléchissant 18 a la faculté de dépolariser celle des deux composantes de la lumière qui ne traverse pas la cellule d'affichage à cristal liquide 4 et qui est réfléchie par cette dernière puis, par un jeu de réflexions multiples, de réfléchir à nouveau cette lumière en direction de la cellule d'affichage à cristal liquide 4 afin d'en améliorer la luminosité. Les films prismatiques 14 et 16 améliorent quant à eux la luminosité de la cellule d'affichage à cristal liquide 4 en concentrant la lumière en direction de l'observateur.
Une telle construction présente plusieurs inconvénients. D'une part, l'empilement de films augmente l'épaisseur du dispositif de rétroéclairage. D'autre part, si la lumière est réfléchie de manière trop focalisée, il peut arriver que les informations affichées par le dispositif d'affichage à cristal liquide deviennent très difficiles à lire par l'observateur.
Les caractéristiques principales d'un dispositif de rétroéclairage sont sa luminosité et son uniformité d'éclairage. L'uniformité de l'éclairage est le paramètre le plus difficile à contrôler car il dépend non seulement du type et de la taille des sources de lumière, mais aussi et surtout de la distribution, de l'orientation, de la profondeur et de la forme des extracteurs de lumière.
L'uniformité de l'éclairage d'un guide de lumière peut être évaluée de manière locale ou globale. L'uniformité globale de l'éclairage est obtenue par mesure de la variation de la luminosité sur la totalité de la surface du guide de lumière. L'uniformité globale de l'éclairage se définit comme le rapport entre la valeur de la luminosité de la zone du guide de lumière la plus sombre et la valeur de la luminosité de la zone la plus éclairée. Les extracteurs de lumière sont typiquement distribués de manière discrète sur l'une au moins des surfaces supérieure ou inférieure du guide de lumière. Si l'on mesure la luminosité à l'échelle des extracteurs de lumière, on obtient des valeurs élevées en regard des extracteurs de lumière et des valeurs faibles dans les zones entre deux extracteurs de lumière. Le rapport entre ces valeurs définit l'uniformité locale de l'éclairage du guide de lumière.
Les extracteurs de lumière discrets peuvent être perçus par l'observateur à travers la cellule d'affichage à cristal liquide. Les extracteurs de lumière peuvent aussi produire des effets moirés dans les zones de la cellule d'affichage à cristal liquide composées de matrices de pixels.
Un autre phénomène optique visible par l'observateur et caractéristique des dispositifs de rétroéclairage est appelé hot spots en terminologie anglo-saxonne. Il s'agit de halos de lumière formant des zones de luminosité plus élevée qu'on remarque à proximité des sources de lumière ou des bords du guide de lumière.
L'uniformité locale de l'éclairage d'un guide de lumière peut être améliorée à l'aide d'un film diffusant disposé entre le guide de lumière et le dispositif d'affichage. Le film diffusant doit être formé d'un matériau absorbant aussi peu que possible la lumière, faute de quoi on observe une diminution de la luminosité du dispositif d'affichage à cristal liquide. Pour obtenir une bonne diffusion de la lumière, on a soit la possibilité d'augmenter l'épaisseur du film diffusant, soit de disposer le film diffusant aussi loin que possible du guide de lumière. Ces deux solutions impliquent cependant une augmentation de l'épaisseur totale du dispositif de rétroéclairage qui est typiquement comprise entre 0,2 mm pour les valeurs les plus faibles et plusieurs millimètres pour les valeurs les plus élevées. Ces fortes épaisseurs peuvent poser problème dans des dispositifs tels qu'une montre-bracelet où le volume disponible est très limité et où les composants doivent être positionnés avec une grande précision. En outre, l'amélioration de l'uniformité locale de l'éclairage requiert également l'utilisation d'un film réfléchissant disposé sous le guide de lumière, ce qui accroît encore l'épaisseur du dispositif de rétroéclairage résultant.
En règle générale, la fabrication d'un guide de lumière est précédée par une étape de calcul de l'agencement des extracteurs de lumière. Plus précisément, l'étape de calcul consiste à déterminer la densité locale des extracteurs de lumière, leur profondeur (s'il s'agit d'extracteurs de lumière obtenus par structuration et non par impression d'une couche d'encre), leur taille et leur orientation (s'il s'agit de structures asymétriques). Pour déterminer ces paramètres, il est nécessaire de bien comprendre les phénomènes de transport et d'extraction de la lumière dans un guide de lumière. La lumière est d'abord injectée dans le guide de lumière par une source de lumière couplée avec le guide de lumière. Un guide de lumière présente en règle générale une ouverture numérique limitée, encore appelée angle d'acceptation, qui est fonction de l'indice de réfraction optique du matériau dans lequel est réalisé le guide de lumière et de l'indice de réfraction optique du milieu qui entoure le guide de lumière. Ceci signifie qu'une partie de la lumière émise par la source de lumière ne sera pas couplée dans le guide de lumière et contribuera à la formation d'un halo lumineux au voisinage du point d'injection. La lumière couplée se propage quant à elle par réflexion totale sur les parois intérieures du guide de lumière et une partie de l'énergie lumineuse transportée est extraite là où la lumière rencontre un extracteur de lumière.
Imaginons une ligne s'étendant depuis la source lumineuse jusqu'à l'extrémité opposée du guide de lumière. L'énergie lumineuse injectée dans le guide de lumière et qui se propage selon cette ligne décroit au fur et à mesure que l'on s'éloigne de la source de lumière et que la lumière rencontre des extracteurs de lumière. A chaque point d'extraction, un pourcentage fixe de l'énergie lumineuse présente à ce point est extrait. Par conséquent, au point suivant, la quantité d'énergie lumineuse disponible est diminuée de la quantité d'énergie extraite aux points précédents. On comprend donc qu'au début de la ligne, la quantité d'énergie lumineuse extraite est plus importante qu'à la fin de cette ligne. Si l'on mesure la luminosité tout le long de la ligne, on observe que celle-ci diminue avec l'augmentation de la distance par rapport à la source. Plus précisément, on peut démontrer que l'énergie extraite décroit de manière exponentielle.
Afin de compenser cette diminution, les extracteurs de lumière doivent devenir plus efficaces à mesure que l'on s'éloigne de la source de lumière. Cet objectif peut être atteint en augmentant la profondeur ou la densité des extracteurs de lumière. L'ensemble des caractéristiques des extracteurs de lumière à la surface du dispositif de rétroéclairage définit le motif d'extraction (ou pattern en anglais). On notera qu'il convient également de prendre en compte le fait qu'une source de lumière n'émet pas la même énergie lumineuse dans toutes les directions. Par conséquent, il convient, dans le calcul du motif d'extraction, de tenir compte de la distribution spatiale de l'énergie lumineuse émise par la source de lumière.
Résumé de l'invention
La présente invention a pour but de pallier les problèmes mentionnés ci-dessus en procurant un procédé de fabrication permettant d'obtenir un guide de lumière dont l'éclairage est uniforme et lumineux.
Le motif d'extraction peut être déterminé soit par calcul analytique, soit par des simulations numériques. Dans le cadre de la présente invention, on ne s'intéresse pas aux techniques qui permettent de calculer le motif d'extraction, mais seulement aux résultats de ces calculs.
A cet effet, la présente invention concerne un procédé de fabrication d'un motif d'extraction pour un guide de lumière, le motif d'extraction se composant d'une pluralité d'extracteurs de lumière destinés à être usinés dans l'une au moins des surfaces supérieure ou inférieure du guide de lumière, ce procédé comprenant les étapes consistant à :
- produire, à partir des résultats d'un calcul de détermination du motif d'extraction recherché, un fichier informatique renfermant des données d'une image numérique représentant le motif d'extraction recherché, l'image numérique comprenant plusieurs niveaux de gris correspondant chacun à une profondeur d'un extracteur de lumière donné ;
- charger le fichier informatique image dans un logiciel de pilotage d'une machine de gravure par emboutissage équipée d'un outil de frappe ; - convertir au moyen du logiciel de pilotage de la machine de gravure chaque niveau de gris de l'image numérique en un niveau correspondant de force de frappe de l'outil de frappe, la force de frappe de l'outil et donc la profondeur de l'extracteur de lumière résultant étant d'autant plus grande que le niveau de gris converti est clair. Selon une caractéristique complémentaire de l'invention, la machine de gravure est une machine de gravure par micro-frappe disponible commercialement par exemple sous les marques Roland ou Sauno. Il s'agit d'une machine dont on se sert typiquement pour graver des images sur des pendentifs métalliques ou acryliques. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'outil de frappe est une pointe métallique de forme conique dont le cône a une ouverture de 97,8 degrés.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le motif d'extraction est directement embouti dans la surface du guide de lumière. Le guide de lumière est avantageusement réalisé en un matériau acrylique.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la densité des extracteurs de lumière est d'au moins 356 dpi. Avec une telle densité d'extracteurs de lumière, l'observateur ne parvient pas à différencier un point d'extraction de la lumière du point d'extraction de la lumière voisin. On peut donc faire l'économie du film diffusant que l'on utilise habituellement dans les dispositifs d'affichage à faible densité pour homogénéiser l'éclairage et éviter d'avoir localement des points d'extraction trop lumineux pouvant être perçus par l'observateur. L'absence de ce composant permet de réaliser des gains en termes de nombre de composants et de temps de fabrication. Cela permet également de procurer un dispositif d'affichage moins encombrant dans la mesure où, pour éviter l'effet de pixellisation dans les dispositifs d'affichage de l'art antérieur, on est habituellement obligé de placer le film diffusant à assez grande distance du guide de lumière.
La présente invention concerne également un guide de lumière dans l'une au moins des surface supérieure et inférieure sont ménagés des extracteurs de lumière, caractérisé en ce que la densité et la taille des extracteurs de lumière sont inférieures à 0,3 arcmin, ce qui, à une distance de 25 cm, correspond à une résolution de 0,2 mm.
Grâce à ces caractéristiques, la présente invention procure un procédé de fabrication permettant d'obtenir un guide de lumière dont l'éclairage est uniforme et lumineux. Plus précisément, la présente invention enseigne de convertir chaque niveau de gris d'une image numérique représentant le motif d'extraction recherché en un niveau correspondant de force de frappe d'un outil de frappe. Plus le niveau de gris est clair, plus la force de frappe, et donc la profondeur de l'extracteur de lumière correspondant sont grandes. En effet, lorsque le niveau de gris d'un point de l'image numérique qui représente le motif d'extraction recherché est clair, cela signifie que la profondeur de l'extracteur de lumière correspondant doit être importante afin que l'efficacité d'extraction de cet extracteur de lumière soit élevée et que cet extracteur de lumière apparaisse clair au regard d'un observateur. Inversement, si le niveau de gris d'un point de l'image numérique est foncé, la force de frappe correspondante de l'outil de frappe sera peu élevée, de façon que l'extracteur de lumière soit peu profond et son efficacité d'extraction de la lumière faible. Par ailleurs, le procédé selon l'invention permet de s'affranchir des films diffusants habituellement utilisés pour améliorer l'uniformité locale de l'éclairage, ce qui permet de réduire sensiblement l'épaisseur du dispositif de rétroéclairage résultant.
Brève description des figures
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront plus clairement de la description détaillée qui suit d'un exemple de mise en œuvre du procédé selon l'invention, cet exemple étant donné à titre purement illustratif et non limitatif seulement en liaison avec le dessin annexé sur lequel :
- la figure 1 , déjà citée, est une représentation schématique d'un dispositif de rétroéclairage selon l'état de l'art comprenant un guide de lumière disposé sous un dispositif d'affichage d'informations ;
- la figure 2 est une vue en plan d'un guide de lumière illuminé au moyen de deux diodes électroluminescentes et dont une surface supérieure duquel est munie d'un motif d'extraction formé d'une pluralité d'extracteurs optiques usinés selon le procédé de l'invention ; - la figure 3 est une vue en plan d'un substrat en polyméthacrylate de méthyle ou PMMA dans lequel le motif d'extraction de la figure 2 a été frappé au moyen de l'outil de frappe de la machine de gravure ;
- la figure 4 est une représentation schématique d'un dispositif de rétroéclairage selon l'invention comprenant un guide de lumière dans une surface supérieure duquel est structuré un motif d'extraction selon l'invention ; - les figures 5A et 5B sont respectivement des vues de dessus d'un guide de lumière muni d'un motif d'extraction à haute résolution selon l'invention et d'un guide de lumière selon l'art antérieur dont seule la moitié supérieure de la surface est munie d'un film diffuseur ; - les figures 6A et 6B sont des représentations schématiques d'un dispositif de rétroéclairage selon l'invention comprenant respectivement un guide de lumière et un film réfléchissant sur lequel est laminée une couche optiquement isolante, et un guide de lumière sur lequel est laminée une couche optiquement isolante ; - la figure 7 est une illustration schématique de l'outil de frappe d'une machine de gravure par emboutissage, et
- la figure 8 est un schéma-blocs illustrant le procédé de l'invention.
Description détaillée d'un mode de réalisation de l'invention La présente invention procède de l'idée générale inventive qui consiste à procurer un procédé exploitable industriellement permettant de structurer dans l'une au moins des surfaces supérieure ou inférieure d'un guide de lumière un motif d'extraction dont la résolution est suffisamment haute pour qu'il apparaisse comme un fond lumineux homogène et non pas comme un ensemble de points lumineux discrets plus ou moins proches.. Ce motif d'extraction, formé d'une pluralité de structures microscopiques d'extraction de la lumière encore appelées extracteurs de lumière, est obtenu en usinant les extracteurs de lumière au moyen d'une machine de gravure par emboutissage dont l'outil de frappe est piloté à l'aide d'un fichier informatique renfermant les données d'une image numérique représentant le motif d'extraction recherché. L'image numérique comprend plusieurs niveaux de gris correspondant chacun à une profondeur d'un extracteur de lumière donné et qui déterminent la force de frappe de l'outil. Plus précisément, plus le niveau de gris qui doit être converti est clair, plus la force de frappe de l'outil de frappe et donc la profondeur de l'extracteur de lumière correspondant doivent être grandes. En effet, si le niveau de gris du pixel appartenant à l'image numérique que l'on cherche à convertir est clair, cela signifie que la structure d'extraction correspondante doit être efficace pour pouvoir extraire une quantité importante de lumière. En conséquence, la structure d'extraction doit être profonde. Inversement, si le niveau de gris du pixel appartenant à l'image numérique que l'on cherche à convertir est foncé, cela signifie que la structure d'extraction correspondante n'a besoin d'extraire qu'une faible quantité de lumière. En conséquence, la structure d'extraction est peu profonde. Grâce à ces caractéristiques, il est possible de s'affranchir du film diffuseur, ce qui permet d'obtenir un dispositif de rétroéclairage moins encombrant et plus économique. La figure 2 est une vue en plan d'un guide de lumière obtenu grâce au procédé selon l'invention. Désigné dans son ensemble par la référence numérique générale 20, le guide de lumière, de forme générale rectangulaire, est éclairé au moyen d'une, et préférentiellement de deux diodes électroluminescentes 22. Les dimensions du guide de lumière 20 sont typiquement de 28x38 mm. Une surface supérieure 24 du guide de lumière 20 est munie d'un motif d'extraction 26 formé d'une pluralité d'extracteurs optiques usinés selon le procédé de l'invention. On observe que le motif d'extraction 26 devient de plus en plus clair au fur et à mesure que l'on s'éloigne des zones d'injection de la lumière définies par les deux diodes électroluminescentes 22, ce qui signifie que l'efficacité d'extraction des extracteurs de lumière va croissante dans cette direction. Ce résultat est atteint en augmentant la profondeur des extracteurs de lumière.
La figure 3 est une vue en plan d'un substrat 28 en polyméthacrylate de méthyle ou PMMA de 0,25 mm d'épaisseur dans lequel le motif d'extraction 26 de la figure 2 a été embouti au moyen de l'outil de frappe de la machine à graver avec une résolution constante d'au moins 356 dpi. Ceci correspond à une résolution de 0,07 mm qui est inférieure à la résolution de l'œil humain à une distance de 25 cm. Autrement dit, à une distance de 25 cm, l'œil humain peut distinguer deux points espacés de 70 micromètres. Or, on considère que lorsqu'un utilisateur consulte l'heure affichée par la montre-bracelet qu'il porte à son poignet, la distance qui sépare les yeux de l'utilisateur de sa montre-bracelet est typiquement de 25 cm. On sait par conséquent que si un guide de lumière obtenu par le procédé selon l'invention est intégré dans une montre-bracelet portée au poignet et que la densité des extracteurs de lumière est constante et est d'au moins 356 dpi, on garantit que lorsque l'utilisateur regardera l'image formée par le motif d'extraction, l'utilisateur se trouvera aux limites de la résolution de la vision humaine et ne pourra pas distinguer deux points immédiatement voisins. Ceci est d'autant plus vrai que le dispositif optique dont il est question ici est un guide de lumière comprenant un ensemble de points lumineux, souvent optiquement diffusifs. Ceci veut dire que, contrairement à deux points voisins imprimés sur un support en papier au moyen d'une encre absorbante, deux points lumineux voisins du guide de lumière selon l'invention se comportent comme des sources de lumière ponctuelles diffuses dont les lobes d'émission des rayons se superposent au moins partiellement. Par conséquent, on est assuré que deux points lumineux du guide de lumière qui sont espacés de 70 micromètres ne pourront pas être discriminés à l'œil nu par l'observateur, de sorte que le motif d'extraction apparaîtra comme un fond lumineux homogène et pas comme un ensemble de points lumineux discrets plus ou moins proches. Ceci est très avantageux car, dans bien des dispositifs optiques comme les dispositifs d'affichage minces en plastique, le niveau de transmission du dispositif d'affichage est tel que l'utilisateur peut facilement apercevoir les défauts d'uniformité du dispositif de rétroéclairage ainsi que la pixellisation des points lumineux. Or, jusqu'à présent, l'une des seules solutions connues pour remédier à ce problème consistait à disposer entre la cellule d'affichage à cristal liquide et le dispositif de rétroéclairage un film diffuseur, ce qui entraînait une augmentation du prix de revient du dispositif optique et de l'encombrement d'un tel dispositif. Le mérite de l'invention est donc de procurer un procédé exploitable industriellement permettant d'obtenir un dispositif de rétroéclairage d'un motif d'extraction qui apparaît uniforme au regard de l'observateur. La figure 4 est une représentation schématique d'un dispositif de rétroéclairage 30 selon l'invention comprenant un guide de lumière 20 dans la surface supérieure 24 duquel est structuré le motif d'extraction 26 selon l'invention. Le dispositif de rétroéclairage 30 comprend également un film réfléchissant 32 disposé du côté de la surface inférieure 34 du guide de lumière 20. Le trajet d'un faisceau lumineux à l'intérieur du guide de lumière 20 est illustré par la flèche A. Le faisceau lumineux A se propage par réflexion totale dans le guide de lumière 20 jusqu'à ce qu'il soit extrait par un extracteur de lumière 36. Une partie de la lumière sort du guide de lumière 20 par le haut, tandis qu'une autre partie de la lumière quitte le guide de lumière 20 par le bas, puis est à nouveau réfléchie vers le haut par le film réfléchissant 32. A titre purement illustratif et non limitatif seulement, on voit sur la figure 4 que la profondeur des extracteurs 36 augmente légèrement au fur et à mesure que l'on s'éloigne de la source de lumière 22, ce qui permet d'accroître l'efficacité d'extraction de la lumière de ces extracteurs 36 au sens de la présente invention.
La figure 5A est une vue de dessus du guide de lumière 20 muni du motif d'extraction 26 à haute résolution selon l'invention. On observe que ce guide de lumière 20 est blanc à une distance d'observation donnée typiquement de 25 cm. La figure 5B est une vue de dessus d'un guide de lumière 2 selon l'art antérieur dont seule la moitié supérieure 38 de la surface est munie d'un film diffuseur 40 dont l'épaisseur est de 0,2 mm. Ce film diffuseur 40 a pour fonction de masquer au regard de l'observateur la matrice de points formée par les extracteurs de lumière 8. On s'aperçoit en effet que sur la partie de la surface du guide de lumière 2 qui est dépourvue de film diffuseur 40, la matrice de points formée par les extracteurs de lumière 8 est perceptible à une distance d'observation qui est typiquement de 25 cm, ce qui n'est pas acceptable du point de vue esthétique.
Comme illustré aux figures 6A et 6B, l'épaisseur du dispositif de rétroéclairage 30 selon l'invention peut être sensiblement réduite en laminant le film réfléchissant 32 directement derrière le guide de lumière 20. Selon une première variante de réalisation représentée à la figure 6A, le dispositif de rétroéclairage 30 selon l'invention comprend le guide de lumière 20 d'indice de réfraction optique n_ç et le film réfléchissant 32 sur lequel est déposée une couche solide d'isolation optique 42 dont l'indice de réfraction optique n est sensiblement inférieur à l'indice de réfraction optique ¾ du guide de lumière 20. Le film réfléchissant 32 est ensuite laminé contre la surface arrière 34 du guide de lumière 20 avec interposition d'un film adhésif double-face 44 dont l'indice de réfraction optique est sensiblement égal à celui du guide de lumière 20. La couche optiquement isolante 42 de faible indice de réfraction optique peut être une couche réalisée en un matériau poreux ou bien à l'aide de fluoropolymères.
Plus l'indice de réfraction optique ¾ de la couche d'isolation optique 42 est faible, meilleure est l'isolation optique du guide de lumière 20. Dans le cas où le guide de lumière 20 est réalisé en polyméthacrylate de méthyle ou PMMA, la couche d'isolation optique 42 doit avoir un indice de réfraction optique n inférieur à 1 ,49.
Selon une seconde variante de réalisation représentée à la figure 6B, le dispositif de rétroéclairage 30 selon l'invention comprend le guide de lumière 20 d'indice de réfraction optique ¾ sur la surface inférieure 34 duquel est déposée la couche d'isolation optique 42 dont l'indice de réfraction optique n est sensiblement inférieur à l'indice de réfraction optique n£ du guide de lumière 20. Le film réfléchissant 32 est ensuite laminé contre la surface arrière 34 du guide de lumière 20 avec interposition d'un film adhésif double-face 44 dont l'indice de réfraction optique est sensiblement égal à celui du guide de lumière 20. La couche optiquement isolante 42 de faible indice de réfraction optique peut être une couche réalisée en un matériau poreux ou bien à l'aide de fluoropolymères. Plus l'indice de réfraction optique ¾ de la couche d'isolation optique 42 est faible, meilleure est l'isolation optique du guide de lumière 20. Dans le cas où le guide de lumière 20 est réalisé en polyméthacrylate de méthyle ou PMMA, la couche d'isolation optique 42 doit avoir un indice de réfraction optique n inférieur à 1 ,49. II va de soi que la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit et que diverses modifications et variantes simples peuvent être envisagées par l'homme du métier sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications annexées. En particulier, on comprendra que le procédé selon la présente invention permet d'obtenir un guide de lumière présentant une excellente uniformité locale sans qu'il soit nécessaire de recourir à un film diffuseur. On gagne ainsi en termes d'encombrement de même que d'un point de vue économique dans la mesure où le film diffuseur est éliminé de la fabrication du dispositif de rétroéclairage. Ces deux aspects sont d'égale importance en particulier dans le domaine de la construction horlogère. L'épaisseur du dispositif de rétroéclairage peut encore être réduite si le film réflecteur est laminé sur la face arrière du guide de lumière avec interposition d'une couche d'isolation optique à faible indice de réfraction. Ainsi, grâce à l'utilisation d'une machine de gravure par frappage à haute résolution, il est possible de graver des motifs d'extraction quasi continus sur des guides de lumière plans en plastique pour l'obtention de dispositifs de rétroéclairage à haute uniformité locale d'illumination.
Conformément à l'invention, la machine de gravure est une machine de gravure par micro-frappe disponible commercialement par exemple sous les marques Roland ou Sauno munie (voir figure 7) d'un outil de frappe 46 comprenant une pointe métallique de forme conique dont le cône a typiquement une ouverture de 97,8 degrés.
La figure 8 illustre au moyen d'un schéma blocs le procédé de fabrication d'un guide de lumière 20 conforme à la présente invention. Ce procédé comprend :
- une première étape 48 consistant à produire, à partir des résultats d'un calcul de détermination du motif d'extraction recherché 26, un fichier informatique renfermant des données d'une image numérique représentant le motif d'extraction recherché 26, l'image numérique comprenant plusieurs niveaux de gris correspondant chacun à une profondeur d'un extracteur de lumière donné 36 ;
- une deuxième étape 50 consistant à charger le fichier informatique renfermant les données de l'image numérique dans un logiciel de pilotage d'une machine de gravure équipée d'un outil de frappe ; - une troisième étape 52 consistant à convertir, au moyen du logiciel de pilotage de la machine de gravure, chaque niveau de gris de l'image numérique en un niveau correspondant de force de frappe de l'outil de frappe, la profondeur de l'extracteur de lumière résultant 36 étant d'autant plus grande que la force de frappe de l'outil de frappe est élevée.

Claims

REV E N D I CAT I ON S
1 . Procédé de fabrication d'un guide de lumière (20) dans lequel la lumière produite par au moins une source lumineuse (22) est injectée, le guide de lumière (20) comprenant un motif d'extraction (26) qui se compose d'une pluralité d'extracteurs de lumière (36) destinés à être usinés dans l'une au moins des surfaces supérieure (24) ou inférieure (34) du guide de lumière (20), ce procédé comprenant les étapes consistant à :
- produire, à partir des résultats d'un calcul de détermination du motif d'extraction recherché (26), un fichier informatique renfermant des données d'une image numérique représentant le motif d'extraction recherché (26), l'image numérique comprenant plusieurs niveaux de gris correspondant chacun à une profondeur d'un extracteur de lumière donné (36) ;
- charger le fichier informatique image dans un logiciel de pilotage d'une machine de gravure équipée d'un outil de frappe ; - convertir au moyen du logiciel de pilotage de la machine de gravure chaque niveau de gris de l'image numérique en un niveau correspondant de force de frappe de l'outil de frappe, la force de frappe de l'outil et donc la profondeur de l'extracteur de lumière résultant (36) étant d'autant plus grande que le niveau de gris converti est clair.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'efficacité d'extraction des extracteurs de lumière (36) va croissante au fur et à mesure que l'on s'éloigne de la source lumineuse (22).
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on augmente la profondeur des extracteurs de lumière au fur et à mesure que l'on s'éloigne de la source lumineuse (22).
4. Procédé selon la revendication 1 à 3, caractérisé en ce que l'outil de frappe est une pointe métallique de forme conique dont le cône a une ouverture de 97,8 degrés.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le motif d'extraction (26) est gravé directement dans la surface (24, 34) du guide de lumière (20).
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le guide de lumière (20) est réalisé en un matériau acrylique.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la densité des extracteurs de lumière (36) est constante et est d'au moins 356 dpi.
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la densité et la taille des extracteurs de lumière sont inférieures à 0,3 arcmin, ce qui, à une distance de 25 cm, correspond à une résolution de 0,2 mm.
9. Guide de lumière dans lequel la lumière produite par au moins une source lumineuse (22) est injectée, le guide de lumière (20) comprenant un motif d'extraction (26) dans l'une au moins de ses surfaces supérieure (24) ou inférieure (34), le motif d'extraction (26) se composant d'une pluralité d'extracteurs de lumière (36), caractérisé en ce que l'efficacité d'extraction des extracteurs de lumière (36) va croissante au fur et à mesure que l'on s'éloigne de la source lumineuse (22).
1 0. Guide de lumière selon la revendication 9, caractérisé en ce que la profondeur des extracteurs de lumière croît au fur et à mesure que l'on s'éloigne de la source lumineuse (22).
1 1 . Guide de lumière selon l'une quelconque des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que la densité des extracteurs de lumière (36) est constante et est d'au moins 356 dpi.
1 2. Guide de lumière selon la revendication 1 1 , caractérisé en ce que la densité et la taille des extracteurs de lumière (36) sont inférieures à 0,3 arcmin, ce qui, à une distance de 25 cm, correspond à une résolution de 0,2 mm.
1 3. Guide de lumière l'une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que le guide de lumière (20) est réalisé en un matériau acrylique.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1153922A (ja) * 1997-08-07 1999-02-26 Copal Co Ltd 導光部材の製造方法
JP2006133713A (ja) * 2004-11-02 2006-05-25 Ｋ．Ｊ．プリテック株式会社 導光板のパターン加工方法及びその装置
US20110255303A1 (en) * 2010-04-16 2011-10-20 Anthony John Nichol Illumination device comprising a film-based lightguide
JP2012186066A (ja) * 2011-03-07 2012-09-27 I-Ene Planning Co Ltd 片面をドット状に彫刻して光転換率を上げた導光板

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1153922A (ja) * 1997-08-07 1999-02-26 Copal Co Ltd 導光部材の製造方法
JP2006133713A (ja) * 2004-11-02 2006-05-25 Ｋ．Ｊ．プリテック株式会社 導光板のパターン加工方法及びその装置
US20110255303A1 (en) * 2010-04-16 2011-10-20 Anthony John Nichol Illumination device comprising a film-based lightguide
JP2012186066A (ja) * 2011-03-07 2012-09-27 I-Ene Planning Co Ltd 片面をドット状に彫刻して光転換率を上げた導光板

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