ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ ДИСПЛЕЙНОЕ УСТРОЙСТВО
LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE

1. ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение касается жидкокристаллического дисплейного устройства и, в частности, методики сбора внешнего света.
2. ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Обычное жидкокристаллическое устройство при помощи пластины световода направляет свет, излучаемый модулем задней подсветки, на заднюю сторону жидкокристаллической панели и равномерно распределяет свет, используя диффузор, что позволяет свету падать на жидкокристаллическую панель как источнику света поверхности. В качестве фоновой подсветки используется трубка CCFL или светодиод. Соответственно, наблюдатель может распознать жидкокристаллический дисплей с адекватной яркостью.
Существует тип жидкокристаллических дисплейных устройств, которые собирают внешний свет как часть фоновой подсветки, чтобы снизить электропотребление модуля фоновой подсветки. Например, жидкокристаллическое дисплейное устройство, описываемое в Патентном документе №1, направляет внешний свет от отражателя внутрь жидкокристаллического устройства через полупрозрачный отражатель. Таким образом, устройство использует как собранный внешний свет, так и свет от модуля фоновой подсветки.
Другой тип жидкокристаллических дисплейных устройств представлен прозрачным жидкокристаллическим дисплейным устройством. Прозрачное жидкокристаллическое дисплейное устройство - это жидкокристаллическое дисплейное устройство, которое совсем не оснащается модулем фоновой подсветки. Прозрачное жидкокристаллическое дисплейное устройство показывает изображение, отображающееся на жидкокристаллической панели, за счет наложения его на фон, и поэтому не включает ни пластину световода, ни диффузор. Примером прозрачного жидкокристаллического дисплея является коллиматорный индикатор.
Патентный документ 1: Опубликованная патентная заявка Японии № JP 2000356772.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Однако описанное в Патентном документе №1 жидкокристаллическое дисплейное устройство собирает свет от отражателя, и поэтому направляться может только свет, излучаемый сверху от источника расположенного выше жидкокристаллического дисплейного устройства. Это не позволяет использовать внешний свет с максимальной эффективностью, что делает невозможным получение достаточной яркости. Кроме того, прозрачное жидкокристаллическое дисплейное устройство является дисплейным устройством, которое показывает жидкокристаллическое дисплейное изображение путем наложения его на фон и не может отображать только жидкокристаллическое дисплейное изображение.
Настоящее изобретение было разработано в свете таких обстоятельств и имеет своей целью получить жидкокристаллическое дисплейное устройство, которое может эффективно использовать внешний свет.
Чтобы достичь указанной выше цели, настоящее изобретение имеет следующую структуру. Другими словами, настоящее изобретение является жидкокристаллическим дисплейным устройством, которое включает: жидкокристаллическую панель; диффузор, размещенный за жидкокристаллической панелью; элемент световода, размещенный за диффузором; и корпус, несущий жидкокристаллическую панель, диффузор и элемент световода. Корпус имеет отверстие в задней стенке, элемент световода устанавливается таким образом, что он закрывает это отверстие. Элемент световода включает первую призму, включая первую поверхность сбора падающего света, на которую падает внешний свет сверху, а также первую наклонную поверхность, которая находится ниже первой поверхности для сбора падающего света и которая отражает свет, падающий с первой поверхности сбора падающего света, и на которую падает внешний свет сзади.
Согласно описанной выше конфигурации, диффузор размещается за жидкокристаллической панелью, и элемент световода размещается еще ближе к задней части устройства. Жидкокристаллическая панель, диффузор и элемент световода удерживаются вместе при помощи корпуса. Отверстие находится с задней стороны корпуса, откуда можно собирать внешний свет. Кроме этого, закрывая отверстие элементом световода, можно направить свет на диффузор. Элемент световода включает первую призму. Первая призма включает первую поверхность сбора падающего света, на которую падает внешний свет сверху. Первая призма также включает первую наклонную поверхность, которая находится под первой поверхностью сбора падающего света и которая отражает свет, падающий с первой поверхности сбора падающего света, и на которую падает внешний свет сзади. Таким образом, внешний свет можно собрать при его падении на первую поверхность сбора падающего света, откуда он потом отражается на первую наклонную поверхность, то есть внешний свет сзади можно собрать при падении на первую наклонную поверхность. Имея возможность собирать внешний свет, излучаемый на жидкокристаллическое дисплейное устройство сверху сзади, можно эффективно использовать внешний свет. Кроме того, диффузор не позволяет видеть фон и дает возможность отображать только жидкокристаллическое дисплейное изображение при помощи жидкокристаллической панели.
Кроме того, желательно, чтобы отверстие имело размер не меньше площади дисплея жидкокристаллической панели. Если размер отверстия не меньше площади дисплея жидкокристаллической панели, свет можно собирать со всей поверхности площади дисплея жидкокристаллической панели, что позволяет повысить количество света. Кроме того, такое решение снижает неравномерность распределения света по площади дисплея жидкокристаллической панели.
Кроме того, желательно, чтобы в качестве первой призмы использовалась трехгранная призма, которая включает первую поверхность сбора внешнего света, первую наклонную поверхность и первую излучающую поверхность, с которой излучается свет. Угол между первой поверхностью сбора внешнего света и первой наклонной поверхностью находится за первой излучающей поверхностью, а первая излучающая поверхность находится параллельно поверхности дисплея жидкокристаллической панели. Другими словами, в первой призме угол между первой поверхностью сбора внешнего света и первой отражающей поверхностью, находится за первой излучающей поверхностью, которая находится параллельно к поверхности дисплея жидкокристаллической панели, и поэтому первая поверхность сбора внешнего света и первая наклонная поверхность смещены дальше назад за первую излучающую поверхность. Таким образом, появляется возможность эффективно направить внешний свет, который излучается сверху сзади.
Кроме того, в элементе световода может быть установлен ряд первых призм в направлении высоты. За счет возможности установки первых призм на разной высоте в элементе световода можно сократить толщину элемента световода, то есть обеспечить компактность жидкокристаллического дисплейного устройства.
Кроме того, целесообразно, чтобы элемент световода включал вторую призму, которая находится перед первой призмой. Вторая призма должна включать вторую поверхность сбора падающего света, которая накладывается на первую излучающую поверхность, если смотреть сзади, и вторую наклонную поверхность, которая находится еще дальше вперед от второй поверхности сбора падающего света и которая отражает или передает свет, падающий со второй поверхности сбора падающего света.
Элемент световода может еще более изменить направление света через первую призму за счет включения второй призмы до первой призмы. Вторая призма включает вторую поверхность сбора падающего света, которая накладывается на первую излучающую поверхность первой призмы, если смотреть сзади, и поэтому свет, излучаемый первой излучающей поверхностью, падает на вторую поверхность сбора падающего света с внутренней стороны второй призмы. Кроме того, вторая призма включает вторую наклонную поверхность, которая расположена впереди от второй поверхности сбора падающего света и которая отражает или передает свет, падающий со второй поверхности сбора падающего света. Свет, падающий со второй поверхности сбора падающего света, передается второй наклонной поверхностью и либо отражается вверх, либо преломляется вверх. Вторая призма может обеспечивать направление света через первую призму за счет искривления светового пучка с отражением его в направлении вверх. Таким образом, свет, направленный вверх, излучается с жидкокристаллической панели на наблюдателя, который смотрит на жидкокристаллическое дисплейное устройство сверху. За счет этого наблюдатель может видеть яркое изображение даже в условиях недостаточной освещенности.
Кроме того, целесообразно, чтобы вторая призма была треугольной формы и включала вторую поверхность сбора падающего света, вторую наклонную поверхность и вторую излучающую поверхность, от которой излучается свет, а вторая поверхность сбора падающего света должна быть параллельна поверхности дисплея жидкокристаллической панели. Соответственно, вторая призма может быть легко изготовлена.
Кроме того, в элементе световода может быть установлен ряд вторых призм в направлении высоты. За счет возможности установки вторых призм на разной высоте в элементе световода можно сократить толщину элемента световода, то есть обеспечить компактность жидкокристаллического дисплейного устройства.
Кроме того, угол между первой поверхностью сбора падающего света и первой наклонной поверхностью целесообразно делать не меньше критического угла первой призмы и менее 90 градусов. Когда угол между первой поверхностью сбора падающего света и первой наклонной поверхностью не меньше критического угла первой призмы и меньше 90 градусов, можно увеличить объем света, который падает с первой поверхности сбора падающего света и полностью отражается от первой наклонной поверхности.
Кроме того, целесообразно, чтобы и первая, и вторая призмы изготавливались из одного и того же материала. Когда первая и вторая призмы изготавливаются из одного и того же материала, индекс преломления будет также одинаковым, что позволит гарантировать и одинаковое общее отражение света. Когда первая призма контактирует со второй призмой, свет не преломляется на поверхности контакта между ними.
Кроме того, угол между первой наклонной поверхностью и второй наклонной поверхностью должен быть равен (180 градусов - 2 × критический угол первой призмы). Когда угол между первой наклонной поверхностью и второй наклонной поверхностью равен (180 градусов - 2 × критический угол первой призмы), обратное преломление света, который был полностью отражен на вторую наклонную поверхность, сокращается, и можно предотвратить снижение количества света, излучаемого на диффузор.
Первая и вторая призмы могут представлять собой неделимое целое. Одна призма может включать в себя и первую, и вторую призмы. Таким образом, исключается рассеяние света от первой призмы на вторую призму, что позволяет не допустить снижение количества света.
Кроме того, первая излучающая поверхность первой призмы и вторая поверхность сбора падающего света второй призмы могут быть размещены с листом между ними. Если между первой излучающей поверхностью первой призмы и второй поверхностью сбора падающего света второй призмы будет находиться лист, первая призма и вторая призма могут быть выполнены отдельно друг от друга, что позволяет упростить производство.
Внизу от области между элементом световода и диффузором может быть расположен источник света. Если расположить источник света внизу от области между элементом световода и диффузором, свет может падать на диффузор непосредственно из нижнего положения жидкокристаллической панели. При этом точно так же собирается внешний свет, и количество света, излучаемого на диффузор, возрастет.
ТЕХНИЧЕСКИЙ РЕЗУЛЬТАТ
Настоящее изобретение представляет собой жидкокристаллическое дисплейное устройство, которое позволяет эффективно использовать внешний свет.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР
Техническая сущность предложенного изобретения поясняется фигурами где:
Фигура 1 - Изображение схематической конфигурации жидкокристаллического дисплейного устройства в разобранном виде по первому варианту выполнения.
Фигура 2 - Вид жидкокристаллического дисплейного устройства сзади по первому варианту выполнения.
Фигура 3 - Вид конфигурации элемента световода спереди по первому варианту выполнения.
Фигура 4 - Схема, показывающая путь падающего пучка света на элемент световода по первому варианту выполнения.
Фигура 5 - Продольный разрез, который показывает конфигурацию элемента световода по первому варианту выполнения.
Фигура 6 - Продольный разрез, который показывает конфигурацию элемента световода по первому варианту выполнения.
Фигура 7 - Вид конфигурации элемента световода спереди по второму варианту выполнения.
Фигура 8 - Схема, показывающая путь падающего пучка света на элемент световода по второму варианту выполнения.
Фигура 9 - Продольный разрез, который показывает конфигурацию элемента световода по второму варианту выполнения.
Фигура 10 - Продольный разрез, который показывает конфигурацию элемента световода по второму варианту выполнения.
Фигура 11 - Продольный разрез, который показывает конфигурацию элемента световода по второму варианту выполнения.
Фигура 12 - Продольный разрез, который показывает конфигурацию жидкокристаллического дисплейного устройства по третьему варианту выполнения.
Фигура 13 - Продольный разрез, который показывает конфигурацию жидкокристаллического дисплейного устройства по третьему варианту выполнения.
ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ПЕРВЫЙ ВАРИАНТ ВЫПОЛНЕНИЯ
Выполнение настоящего изобретения описывается ниже с использованием чертежей. На Фиг. 1 показана схематическая конфигурация жидкокристаллического дисплейного устройства в разобранном виде, а на Фиг. 2 - вид жидкокристаллического дисплейного устройства сзади. Обратите внимание, что в настоящей спецификации под внешним светом понимается свет, излучаемый снаружи жидкокристаллического дисплейного устройства на жидкокристаллическое дисплейное устройство, и включает свет от освещения в помещении, в дополнение от естественных источников освещения, например солнца. Сторона поверхности дисплея жидкокристаллической панели называется как перед, передняя сторона и т.д., а противоположная сторона жидкокристаллической панели упоминается как задняя сторона, сзади или подобными терминами.
1. Схематическая конфигурация жидкокристаллического дисплейного устройства.
Как показано на Фиг. 1, жидкокристаллическое дисплейное устройство 1 включает жидкокристаллическую панель 2, диффузор 3, отражающий свет сзади жидкокристаллической панели 2, элемент световода 4, направляющий внешний свет сзади диффузора 3, и корпус 5 для фиксации жидкокристаллической панели 2, диффузора 3 и элемента световода 4.
Жидкокристаллическая панель 2 имеет активную матрицу жидкокристаллической дисплейной панели с использованием тонкопленочных транзисторов (TFT). Жидкокристаллическая панель 2 включает множество пикселей в формации матрицы, при этом каждое из множеств пикселей имеет три клетки подпикселей с фильтрами красного, зеленого и синего цвета (RGB).
Диффузор 3 помещается за жидкокристаллической панелью 2. Элемент световода 4 помещается за диффузором 3. Диффузор 3 рассеивает свет, падающий от элемента световода 4, который размещается с задней стороны, что позволяет создать ровный свет и обеспечить равномерность излучения света. Равномерный поток света излучается на жидкокристаллическую панель 2.
Корпус 5 содержит жидкокристаллическую панель 2 и диффузор 3, а также включает с задней стороны отверстие 6, которое имеет размер не меньше эффективной площади дисплея жидкокристаллической панели 2. Отверстие 6 закрывается элементом световода 4. Элемент световода 4 может быть закреплен либо внутри корпуса 5, либо снаружи, закрывая в обоих случаях отверстие 6. На Фиг. 2 элемент световода 4 закреплен снаружи корпуса 5. Соответственно, верхняя сторона, нижняя сторона и боковая сторона элемента световода 4 обращены наружу. Когда элемент световода 4 находится внутри корпуса 5, свет, излучаемый на отверстие 6 корпуса 5, падает на элемент световода 4.
2. Конфигурация элемента световода 4
Ниже описывается элемент световода 4, изображенный на Фиг. 3 и Фиг. 4. На Фиг. 3 показан вид конфигурации элемента световода спереди, а на Фиг. 4 - схема, объясняющая путь луча света на одну призму элемента световода. Несколько призм 7 с продольным профилем в форме прямоугольного треугольника устанавливаются для элемента световода 4 в продольном направлении. Призма 7 включает поверхность сбора падающего света 8, на которую падает свет сверху, наклонную поверхность 9, которая отражает свет, падающий с поверхности сбора падающего света 8, и на которую падает свет сзади, а также излучающую поверхностью 10, с которой свет, который либо падает, либо отражается на наклонную поверхность 9, излучается от призмы 7. Призма 7 соответствует первой призме согласно настоящему изобретению, поверхность сбора падающего света 8 соответствует первой поверхности сбора падающего света согласно настоящему изобретению, наклонная поверхность 9 соответствует первой наклонной поверхности согласно настоящему изобретению, а излучающая поверхность 10 соответствует первой излучающей поверхности согласно настоящему изобретению.
Поверхность сбора падающего света 8 перпендикулярна поверхности дисплея жидкокристаллической панели 2, а излучающая поверхность 10 параллельна поверхности дисплея жидкокристаллической панели 2. Угол А между поверхностью сбора падающего света 8 и излучающей поверхностью 10 прямой. Элемент световода 4 может производиться более простым способом за счет использования прямоугольной призмы, в качестве призмы 7. Наклонная поверхность 9 находится под поверхностью сбора падающего света 8. Угол В в вершине призмы 7, который образуется поверхностью сбора падающего света 8 и наклонной поверхностью 9, образуется дальше назад от излучающей поверхности 10. Соответственно, свет сверху может падать на поверхность сбора падающего света 8, в то время как свет сзади может падать на наклонную поверхность 9. Кроме того, поверхность сбора падающего света 8 и наклонная поверхность 9 находятся снаружи жидкокристаллического дисплейного устройства, то есть могут эффективно направлять внешний свет. Призма 7 может производиться либо из органического стекла, например полиметилметакрилата (ПММА), либо из других полимерных и неорганических материалов, наподобие стекла.
Пучки света L1 и L2, излучаемые над элементом световода 4, падают на поверхность сбора падающего света 8 призмы 7. Пучок света L2, падающий на поверхность сбора падающего света 8 под углом, преломляется поверхностью сбора падающего света 8 и проходит внутрь призмы 7. Пучки света L1 и L2, попадающие внутрь призмы 7, полностью отражаются наклонной поверхностью 9 и излучаются излучающей поверхностью 10. Поскольку внутри призма 7 не содержит пустот, а снаружи призмы 7 воздух, индекс преломления света отличается на наклонной поверхности 9. Это вызывает общее отражение в зависимости от угла отражения. Таким образом, когда свет, излучаемый над призмой 7, падает на поверхность сбора падающего света 8, его пучок изменяет направление к диффузору 3 в зависимости от угла падения.
Кроме того, пучки света L3 и L4, излучаемые сзади элемента световода 4, падают на наклонную поверхность 9 элемента световода 4. Пучки света L3 и L4, падающие на наклонную поверхность 9, преломляются на наклонной поверхности 9, поступают внутрь призмы 7 и излучаются излучающей поверхностью 10. Таким образом, когда свет, излучаемый за призмой 7, падает на наклонную поверхность 9, его пучок изменяет направление к диффузору 3 в зависимости от угла падения.
Как уже объяснялось выше, элемент световода 4 может направлять свет, излучаемый сверху сзади, чтобы излучать свет к диффузору 3, при помощи разных действий в зависимости от поверхностей призмы 7. То есть ход пучка света, падающего на поверхность сбора падающего света 8, меняется за счет общего отражения, а пучок света, падающий на наклонную поверхность 9, направляется за счет передачи.
Угол An1 внутри угла В призмы 7, образованного поверхностью сбора падающего света 8 и наклонной поверхностью 9, желательно должен быть не меньше критического угла призмы 7 и меньше 90 градусов. Если угол An1 не меньше критического угла и меньше 90 градусов, в диапазоне угла падения света, падающего на поверхность сбора падающего света 8, диапазон угла падения света, который полностью отражается от наклонной поверхности 9, становится широким. Угол An1 более предпочтителен, чем критический угол. В этом случае поверхность сбора падающего света 8 и угол В могут быть спроектированы таким образом, чтобы они находились как можно ближе к задней части устройства, что позволяет увеличить количество света, собираемого сверху.
Обратите внимание, что в элементе световода 4 может использоваться несколько призм 7 на листе 11, которые изготавливаются из синтетических смол типа ПММА, в продольном направлении. То есть, если смотреть сбоку, ряд призм 7 помещается последовательно в вертикальном ном направлении на задней поверхности листа 11. Также можно использовать призмы 7, чьи продольные профили имеют форму треугольника, но не прямоугольного треугольника. На Фиг. 5 несколько призм 7' с продольным профилем, который имеет форму непрямоугольного треугольника, показаны на листе 11 в продольном направлении. Лист 11 и призму 7 или 7' рекомендуется выполнять из одного и того же материала. Когда лист 11 и призма 7 или 7' изготавливаются из одного и того же материала, можно предотвратить преломление света на стыке между ними.
Также можно использовать призму 7ʺ трапециевидного профиля, как показано на Фиг. 6. В этом случае, чем больше продольная длина верхней поверхности 12 трапеции, тем меньше сократится поток света, отраженного от наклонной поверхности 9. Таким образом, рекомендуется делать длину верхней поверхности 12 трапеции как можно короче. По этой причине для призмы, принятой для элемента световода 4, треугольная форма является предпочтительней трапециевидной формы.
Согласно изобретению по настоящей заявке, внешний свет, излучаемый сверху назад относительно жидкокристаллического дисплейного устройства 1, направляется таким образом, чтобы он падал на диффузор 3. Таким образом, даже когда жидкокристаллическое дисплейное устройство 1 не оснащается источником света, все равно можно обеспечить надлежащее качество работы жидкокристаллического дисплея. Например, при использовании устройства в помещении можно эффективно собирать свет от потолочных осветительных приборов. Эффективно собирать солнечный свет можно даже на улице.
При направлении пучка света при помощи зеркала отражателя, свет, излучаемый позади поверхности зеркала отражателя, не пропускается через поверхность зеркала отражателя, чтобы препятствовать направлению пучка света. При использовании полупрозрачного отражателя (половинного зеркала) для направления пучка света, свет, который нужно отразить, также передается через отражательную поверхность, что позволяет снизить количество света для передачи. В первом варианте выполнения элемент световода 4 использует призму 7, чтобы направить пучок света. То есть свет, излучаемый позади элемента световода 4, также можно направить, чтобы повысить яркость жидкокристаллического дисплейного устройства 1. Призма 7 также может повысить количество света, направив свет посредством изменения отношения площади для направления, используя общее отражение, к площади для направления света, используя передачу, в зависимости оттого, на какие участки падает свет.
Кроме того, так как толщина листообразного элемента световода 4 составляет 5 мм, а толщина пленочного элемента световода 4 составляет несколько микрометров, выступ элемента 4 сзади жидкокристаллического дисплейного устройства 1 существенно меньше, если сравнивать с устройствами, где используется отражательное зеркало. В заключение, если для направления света используется линза, в результате аберрации света происходит интерференционное искажение. Впрочем, элемент световода 4 использует призмы 7, 7', 7ʺ для направления света, что позволяет свести к минимуму эффект муарового узора. Кроме того, эффект диффузора 3, который делает свет более ровным, также позволяет исключить вероятность эффекта муарового узора.
ВТОРОЙ ВАРИАНТ ВЫПОЛНЕНИЯ
Далее описывается жидкокристаллическое дисплейное устройство согласно второму варианту выполнения с учетом Фиг. 7 и Фиг. 8. На Фиг. 7 показан вид конфигурации элемента световода спереди согласно второму варианту выполнения, а на Фиг. 8 - схема, объясняющая путь луча света на одну призму элемента световода согласно второму варианту выполнения. Контрольные цифры на Фиг. 7 и 8, которые уже упоминались для первого варианта выполнения, обозначают конфигурации, аналогичные тем, что были описаны для первого варианта выполнения, поэтому их описание далее будет опущено. Кроме того, конфигурация жидкокристаллического дисплейного устройства очень похожа на конфигурацию для первого варианта выполнения за исключением приведенных ниже моментов.
В первом варианте выполнения призма 7 с углом, смещенным за излучающую поверхность 10, принимается как элемент световода 4. Во втором варианте выполнения призма 14, которая дополнительно включает угол, развернутый к диффузору 3 в элементе световода 4 первого варианта конструкции, принимается как элемент световода 13. То есть в элементе световода 13 призма 14 устанавливается до призмы 7.
Характерным отличием второго варианта выполнения является возможность излучения света, излученного от излучающей поверхности 10 призмы 7 от элемента световода 13 в направлении выше горизонтального направления ввиду принятия призмы 14 с углом падения/выхода осевого луча (угол Е), направленным на диффузор 3, как элемент световода 13. Призма 14 включает поверхность сбора падающего света 15, накладывающуюся на излучающую поверхность 10 призмы 7, если смотреть сзади, наклонную поверхность 16, излучающую свет, падающий с поверхности сбора падающего света 15 либо в результате отражения, либо в результате преломления, и излучающую поверхность 17, излучающую свет после полного отражения от наклонной поверхности 16. Призма 14 соответствует второй призме согласно настоящему изобретению, поверхность сбора падающего света 15 соответствует второй поверхности сбора падающего света согласно настоящему изобретению, наклонная поверхность 16 соответствует второй наклонной поверхности согласно настоящему изобретению, а излучающая поверхность 17 соответствует второй излучающей поверхности согласно настоящему изобретению.
Поверхность сбора падающего света 15 призмы 14 параллельна поверхности дисплея жидкокристаллической панели 2, а излучающая поверхность 17 перпендикулярна поверхности дисплея жидкокристаллической панели 2. Угол D между поверхностью сбора падающего света 15 и излучающей поверхностью 17 прямой. Наклонная поверхность 16 смещается вперед относительно наклонной поверхности 9 и поверхности сбора падающего света 15. Угол Е в вершине призмы 14, который образуется наклонной поверхностью 16 и излучающей поверхностью 17, образуется дальше впереди относительно поверхности сбора падающего света 15. Поверхность сбора падающего света 15 призмы 14 накладывается на излучающую поверхность 10 призмы 7, если смотреть сзади. То есть свет, который излучается от излучающей поверхности 10 призмы 7, падает на поверхность сбора падающего света 15.
Свет, падающий от поверхности сбора падающего света 15 призмы 14, либо отражается от наклонной поверхности 16 и излучается от излучающей поверхности 17, либо передается с преломлением от наклонной поверхности 16 и излучается к диффузору 3. Пучок света L1, излучаемый вертикально сверху вниз на элемент световода 13, полностью отражается от наклонной поверхности 9 призмы 7 и передается в призму 7 и призму 14, а позже полностью отражается от наклонной поверхности 16 призмы 14 и излучается к задней части излучающей поверхности 17. Следовательно, во втором варианте выполнения пучок света L1, излучаемый вертикально вверх, не может быть направлен к диффузору 3.
В то же время, пучок света L2, излучаемый наклонно сверху вниз на элемента световода 13, полностью отражается от наклонной поверхности 9 призмы 7 и потом проходит призмы 7 и 14 и передается за счет преломления через наклонную поверхность 16 призмы 14, падая в направлении под углом вверх на диффузор 3. При этом пучок света L3, излучаемый сзади в направлении элемента световода 13, падает на наклонную поверхность 9 призмы 7 за счет преломления, и потом проходит призмы 7 и 14 и передается за счет преломления через наклонную поверхность 16 призмы 14, падая в направлении под углом вверх на диффузор 3.
При этом пучок света L4, излучаемый горизонтально сзади в направлении элемента световода 13, падает на наклонную поверхность 9 призмы 7 за счет преломления и потом проходит призмы 7 и 14, полностью отражается от наклонной поверхности 16 призмы 17 и передается за счет преломления через отражающую поверхность 17, падая в направлении под углом вверх на диффузор 3. Таким образом, элемент световода 13 второго варианта выполнения может излучать свет, падающий в направлении сверху назад, например свет, поступающий в направлении выше горизонтального направления, кроме света, поступающего в вертикальном направлении. Это объясняется тем, что пучок света, падающий на призму 7 в направлениях сверху назад, передается через призму 14, а призма 14 направляет свет с призмы 7 в направлении от горизонтального кверху.
Призму 7 или 14 рекомендуется выполнять из одного и того же материала. В этом случае можно предотвратить преломление света на границе между излучающей поверхностью 10 призмы 7 и поверхностью сбора падающего света 15 призмы 14. Помимо рекомендации выполнять призмы 7 и 14 из одного и того же материала, угол Аn2, который объединяет в себе угол С между наклонной поверхностью 9 и излучающей поверхностью 10 призмы 7 и угол F между поверхностью сбора падающего света 15 и наклонной поверхностью 16 призмы 14, рекомендуется делать следующим: 180 градусов - 2 × критический угол призмы 7 или призмы 14. Если угол Аn2 удовлетворяет этому условию, вероятность обратного направления света, полностью отраженного от наклонной поверхности 16 призмы 14 сокращается, что позволяет предотвратить снижение количества света, излучаемого в направлении диффузора 3.
Кроме того, как и в первом варианте выполнения, угол An1, образованный поверхностью сбора падающего света 8 и наклонной поверхностью 9 призмы 7, должен быть не меньше критического угла призмы 7 и менее 90 градусов. Если угол An1 не меньше критического угла и меньше 90 градусов, диапазон угла падения света, который полностью отражается от наклонной поверхности 9 в диапазоне угла падения света, падающего на поверхность сбора падающего света 8, становится широким. Угол An1 более предпочтителен, чем критический угол. В этом случае поверхность сбора падающего света 8 и угол В могут быть спроектированы так, чтобы они находились как можно ближе к задней части устройства, что позволило бы увеличить количество света, собираемого сверху.
В соответствии с жидкокристаллическим дисплейным устройством 1 по второму варианту выполнения, свет из элемента световода 13 излучается в направлении выше горизонтального, и поэтому свет с более высокой направленностью падает на диффузор 3. Даже после рассеяния диффузором 3 свет, поступающий в направлении выше горизонтального от жидкокристаллической панели, больше по интенсивности, то есть даже при небольшом количестве света экран выглядит для человека более ярким, если смотреть на жидкокристаллическое дисплейное устройство 1 сверху. Например, предполагается, что пользователь ноутбука в большинстве случаев смотрит на жидкокристаллическую панель сверху вниз. Таким образом, для того чтобы пользователь мог просматривать такой экран сверху, свет может излучаться от жидкокристаллической панели 2.
Простую треугольную призму можно образовать путем объединения призм 7 и 14. В этом случае предотвращается отражение рассеянного света на стыке между призмой 7 и призмой 14, что позволяет предотвратить снижение количества света. Кроме того, как показано на Фиг. 9, призма 7' и призма 14' продольным профилем в форме треугольника, но не в форме прямоугольного треугольника, могут быть приняты как элемент световода 13.
Кроме того, как показано на Фиг. 10, в элементе световода 13 ряд призм 7 и призм 14 можно расположить в продольном направлении на листе 11, выполненном из синтетической смолы, например ПММА. То есть, если смотреть сбоку, ряд призм 14 помещается последовательно в вертикальном направлении на передней поверхности листа 11. В этом случае градус Аn2' угла G, образованного путем продолжения наклонной поверхности 9 призмы 7 и наклонной поверхности 16 призмы 14, должен быть равен: 180 градусов - 2 × критический угол призмы 7 или призмы 14. Если угол Аn2' удовлетворяет этому условию, вероятность обратного направления света, полностью отраженного от наклонной поверхности 16 призмы 14, сокращается, что позволяет предотвратить снижение количества света, излучаемого в направлении диффузора 3.
Кроме того, также можно разместить несколько призм 7 и призм 14ʺ продольно с разным шагом сетки, как показано на Фиг. 11. Если сделать шаг сетки призмы 14ʺ короче, чем шаг сетки призмы 7, толщина призмы 14ʺ может быть меньше.
ТРЕТИЙ ВАРИАНТ ВЫПОЛНЕНИЯ
Далее описывается жидкокристаллическое дисплейное устройство согласно третьему варианту выполнения с учетом Фиг. 12. Контрольные цифры на Фиг. 12, которые уже упоминались для второго варианта выполнения, обозначают конфигурации, аналогичные тем, что были описаны для второго варианта выполнения, поэтому их описание далее будет опущено. Кроме того, конфигурация жидкокристаллического дисплейного устройства очень похожа на конфигурацию для второго варианта выполнения за исключением приведенных ниже моментов.
В первом и втором вариантах выполнения жидкокристаллическое дисплейное устройство 1 не оснащается внутренним источником света, а фоновая подсветка берется исключительно из внешнего света. В то же время жидкокристаллическое дисплейное устройство 1 согласно третьему варианту выполнения имеет такую конфигурацию, что может включать внутренний источник света и излучающую жидкокристаллическую панель 2, на которую поступает как внешний свет, так и свет от внутреннего источника света. Характерным отличием третьего варианта выполнения является то, что данное устройство включает модуль фоновой подсветки 18 в более низком месте за диффузором 3 жидкокристаллического дисплейного устройства 1 второго варианта выполнения.
Модуль фоновой подсветки 18 размещается в более низком месте в корпусе 5 между пластиной световода 13 и диффузором 3. Модуль фоновой подсветки 18 включает источник света 19 и регулятор интенсивности света 20. Источник света 19 представляет собой одну трубку CCFL или светодиоды в одной сетке и размещается вдоль поперечного направления поверхности дисплея таким образом, что он находится параллельно поверхности дисплея жидкокристаллической дисплейной панели 2. Регулятор интенсивности света 20 включает датчик освещенности и контролирует количество света, излучаемого источником света 19 согласно количеству света между диффузором 3 и пластиной световода 13.
Пластина световода 13 - это конфигурация, подходящая для сбора внешнего света в направлении сверху назад, которая не может применяться для использования света в направлении вперед. Другими словами, пластина световода 13 не включает отражательной пленки, то есть свет, падающий на пластину световода 13 от источника света 19, направляется за пластину световода 13. Впрочем, свет от источника света 19, расположенного внизу жидкокристаллической панели 2 вдоль поперечного направления поверхности дисплея параллельно поверхности дисплея жидкокристаллической дисплейной панели 2, может падать непосредственно на диффузор 3, не проходя через пластину световода 13. Соответственно, это способствует повышению интенсивности излучения света на диффузор 3 вместе с использованием собранного снаружи внешнего света.
Кроме того, модуль фоновой подсветки 18 можно разместить внизу сзади пластины световода 13, как показано на Фиг. 13. Пластина световода 13 излучает свет, который падал снизу, в более низком горизонтальном направлении на диффузор 3. То есть, когда свет снизу падает на наклонную поверхность 9 призмы 7, свет поступает в призму 7, где полностью отражается от поверхности сбора падающего света 8 призмы 7 или излучающей поверхности 17 призмы 14. Полностью отраженный свет излучается от наклонной поверхности 16 в более низком горизонтальном направлении. Согласно этой конфигурации диффузор 3 освещается поступающим снизу светом со всей поверхности пластины световода 13, что позволяет обеспечить равномерность освещения от внутреннего источника света. Обратите внимание, что модуль фоновой подсветки 18 в этом случае может иметь конфигурацию, которую можно смонтировать на жидкокристаллическое дисплейное устройство 1 в качестве последующей модернизации.
Жидкокристаллическое дисплейное устройство 1 согласно третьему варианту выполнения включает модуль фоновой подсветки 18 в нижней задней части диффузора 3. Таким образом, интенсивность света от источника света 19 может использоваться в дополнение к свету, собранному снаружи, в зависимости от степени яркости внешнего освещения. Таким образом, жидкокристаллический дисплей можно использовать даже в условиях полной темноты. Обратите внимание, что подобного эффекта можно добиться, включив модуль фоновой подсветки 18 в более низкое место внутри корпуса 5 между пластиной световода 13 и диффузором 3 жидкокристаллического дисплейного устройства 1 согласно первому варианту выполнения.
Настоящее изобретение не ограничивается описанными выше вариантами выполнения и может быть изменено, как описано ниже.
(1) В описанных выше вариантах выполнения все излучающие поверхности 10 призм 7 и поверхностей сбора падающего света 15 призм 14., включающие элемент световода 4 или 13, находятся параллельно к экрану дисплея жидкокристаллической панели 2. В то же время, излучающие поверхности 10 и поверхности сбора падающего света 15 призм 7, 14, размещенных в верхней части элемента световода 4 или 13, могут быть размещены ближе к диффузору 3, чем излучающие поверхности 10 и поверхности сбора падающего света 15 призм 7, 14, размещенных в нижней части элемента световода 4 или 13. Это можно реализовать путем изменения уровней элемента светодиода 4 или 13 или путем наклона верхней части элемента светодиода 4 или 13 к диффузору 3. Соответственно, поскольку площадь для получения света над элементом световода 4 или 13 повышается, количество собранного света может быть выше, что позволит сделать жидкокристаллическую панель 2 ярче.
(2) В описанных выше вариантах выполнения жидкокристаллическая панель 2 включает цветной фильтр. Впрочем, настоящее изобретение не ограничивается этой конфигурацией. Например, настоящее изобретение включает монохромную жидкокристаллическую панель без цветного фильтра. Монохромная жидкокристаллическая панель не подвергается ослаблению света, которое характерно при использовании цветных фильтров. Таким образом, можно получить жидкокристаллическое дисплейное устройство с более высокой яркостью.
(3) Для описанных выше вариантов выполнения также можно прикрепить неотражающую пленку на поверхность жидкокристаллической панели 2, чтобы снизить отражение света от поверхности жидкокристаллической панели 2. Если сделать это, яркость жидкокристаллической дисплейной панели 2 может быть увеличена даже при небольшом количестве внешнего света, направляемого при помощи элемента световода 4 или 13.
ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ПОЗИЦИЙ
1: жидкокристаллическое дисплейное устройство
2: жидкокристаллическая панель
3: диффузор
4, 13: элемент световода
5: корпус
6: отверстие
7: призма (первая призма)
8: поверхность сбора падающего света (первая поверхность сбора падающего света)
9: наклонная поверхность (первая наклонная поверхность)
10: излучающая поверхность (первая излучающая поверхность) 14: призма (вторая призма)
15: поверхность сбора падающего света (вторая поверхность сбоpa падающего света)
16: наклонная поверхность (вторая наклонная поверхность)
17: излучающая поверхность (вторая излучающая поверхность)