Узел подсветки жидкокристаллического экрана

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УЗЕЛ ПОДСВЕТКИ ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ЭКРАНА(71) Заявитель Государственное предприятие СКБ Немига(73) Патентообладатель Государственное предприятие СКБ Немига(57) Узел подсветки жидкокристаллического экрана, содержащий две или более флуоресцентные лампы, помещенные внути светлого блока, собирающего, распределяющего и направляющего световой поток через диффузор на подсвечиваемый жидкокристаллический экран, отличающийся тем, что внутри светлого блока установлен рассеиватель, выполненный из гибкой рассеивающей пленки, охватывающей все лампы светлого блока. Изобретение относится к конструкциям подсвечиваемых жидкокристаллических индикаторов, предназначенных для отображения информации, считываемой с экрана посредством визуального наблюдения. Целесообразно его использование в телевизионных приемниках для подсветки цветных активно-матричных жидкокристаллических экранов. Известен узел подсветки жидкокристаллического экрана на основе компенсатора, выравнивающего яркость освещенной поверхности при помощи пластины с изменяющейся пропускающей способностью 1,прототип. Флуоресцентные лампы расположены внутри светлого блока. Компенсатор с изменяющейся плотностью пропускания размещен сверху светлого блока. Над компенсатором установлен диффузор для 3310 1 повышения яркости освещенной поверхности и исключения видимости компенсирующего рисунка. Такой тип подсветки обычно используется в графических жидкокристаллических экранах больших размеров, например в компьютерах. Такой компенсатор ослабляет проходящий световой поток до уровня светового потока от наименее ярких участков, лежащих в промежутках между лампами и на краях светлого блока. Это означает, что компенсатор (или узел подсветки в целом) обладает значительными светопотерями. Кроме того, при изготовлении компенсатора для конкретного узла подсветки регистрируют исходное распределение яркости по всем точкам освещенной поверхности перпендикулярно поверхности светлого блока, переносят его на поверхность компенсатора так, чтобы большим значениям яркости соответствовали меньшие пропускания и наоборот. Такой компенсатор выравнивает поверхностную яркость лишь при одном направлении наблюдения, что не удовлетворяет условиям обеспечения подсветки жидкокристаллических экранов для визуального считывания информации в широком диапазоне углов наблюдения. В процессе сборки и при эксплуатации узлов подсветки изменяются начальные условия - взаимное расположение неточно установленных ламп, отклонение формы и коэффициентов отражения стенок светлого блока, излучательная способность ламп при их замене и т.п. Это ухудшает равномерность яркости освещенной поверхности. Таким образом, прототип характеризуется низкой эффективностью использования светового потока,сложностью технологии изготовления, малым углом обзора подсвечиваемых жидкокристаллических экранов, высокими допусками к взаимному расположению и параметрам всех элементов. Изменения становятся заметными с ростом угла наблюдения относительно нормали и с нарушением параллельности ламп. В основу решаемой задачи положено требование и необходимость полного использования светового потока от ламп, обеспечения равномерной яркости освещенной поверхности жидкокристаллического экрана при изменении угла наблюдения относительно нормали и параллельности между лампами. Задача решается так, что в узле подсветки жидкокристаллического экрана, содержащем две или более флуоресцентные лампы, помещенные внутри светлого блока, собирающего, распределяющего и направляющего световой поток через диффузор на подсвечиваемый жидкокристаллический экран, внутри светлого блока установлен рассеиватель, выполненный из гибкой рассеивающей пленки, охватывающей все лампы светлого блока. Рассеиватель предназначен для перераспределения светового потока внутри светлого блока. Яркость освещенной поверхности на диффузоре оказывается равномерной. Отпадает необходимость в компенсаторе,вносящем наибольшие световые потери. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый узел отличается тем, что внутри светлого блока помещен рассеиватель, выполненный из гибкой рассеивающей пленки, охватывающей все лампы светлого блока. Таким образом, узел отвечает критерию новизна. Сравнение заявляемого узла подсветки не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию существенные отличия. На фиг. 1 представлена схема заявляемого узла подсветки. Две флуоресцентные лампы 1 помещены внутри светлого блока 2 с расположенной под лампами отражающей поверхностью - рефлектором 3. Внутри светлого блока 2 помещен рассеиватель 4 из гибкой пленки, охватывающий обе лампы 1. Длина пленки рассеивателя 4 в развертке исключает соприкосновение пленки с диффузором 5. Все элементы узла подсветки помещены в несущий каркас 6. На фиг. 2 приведены графические зависимости величин яркости экрана в различных исполнениях узла подсветки. Перераспределение светового потока внутри светлого блока объясняется тем, что поверхность гибкой рассеивающей пленки освещена лампами изнутри и поэтому, усредняя яркость по всей поверхности, в наилучшей мере обеспечивает выравнивание поверхностной яркости. Действительно, гибкая рассеивающая пленка, помещенная в светлый блок вокруг всех флуоресцентных ламп, без каких-либо дополнительных воздействий принимает форму поверхности, близкую к эллипсоидальной. В прототипе максимальная яркость поверхности имела место над лампами светлого блока, а минимальная - по краям светлого блока и между лампами. В заявляемом устройстве поверхность помещенного в светлый блок гибкого рассеивателя в центральной части лежит ближе к диффузору, что способствует выравниванию яркости в промежутке между лампами, а плотное прилегание пленки к поверхностям крайних ламп обеспечивает лучшую светоотдачу ламп в края светлого блока. При этом значительно снижены жесткие требования к идентичности флуоресцентных ламп подсветки, параллельности и местам их установки в светлом блоке по сравнению с устройством-прототипом. Флуоресцентные лампы имеют различные величины яркостей свечения, но яркость освещенной поверхности рассеивателя внутри светлого блока формируется наложением световых потоков от обеих ламп. Рассеиватель с лампами внутри стал источником светового потока, и это значительно сгладило неравномер 2 3310 1 ность яркости освещенной поверхности диффузора, вызванную либо разбалансом яркостей ламп, либо их непараллельностью, либо нарушением мест установки флуоресцентных ламп внутри светлого блока. Примером конкретного выполнения заявляемого узла подсветки является узел, представленный на фиг. 1. Две флуоресцентные лампы 1 помещены внутри светлого блока 2 с рефлектором 3, расположенным под лампами 1. Габариты светлого блока 125 х 90 х 15 мм. Внутри светлого блока 2 помещен рассеиватель 4 из гибкой пленки, охватывающий обе лампы. Длина пленки рассеивателя в развертке исключает соприкосновение пленки с диффузором 5. Все элементы узла подсветки помещены в несущий каркас 6. В качестве флуоресцентных ламп использованы лампы производства МЭЛЗ, г. Москва, диаметром 5 мм, с рабочей зоной 125 мм или аналогичные им со следующими характеристиками яркость свечения излучения, нит 15000 неравномерность яркости свечения по длине, , не более 10 оптический диапазон видимая область рабочий ток (эффективное значение), мА 10,30 напряжение возникновения разряда (эффективное значение), В 600 напряжение поддержания разряда (эффективное значение), В, не более 200 потребляемая мощность (оптимальный режим), Вт, не более 2. Рефлектор 3 светлого блока 2 выполнен с краевыми закруглениями параболической формы, благодаря чему выполняется условие направления и равномерного распределения светового потока на граничных областях рабочей зоны экрана, которое происходит за счет того, что часть излучающей поверхности лампы находится в фокусе параболической поверхности отражателя ламп. В качестве отражающей поверхности светлого блока можно применять любые красочные или синтетические соединения с коэффициентом отражения в белом свете не менее 40 . Рассеиватель 4 из гибкой рассеивающей пленки выполняет функцию поднятия величины поверхностной яркости в центральной части рабочей зоны экрана. Гибкость рассеивающей пленки способствует формированию поверхности рассеивателя, размещенного вокруг ламп 1 светлого блока 2, близкой к эллипсоидальной. Излучающие поверхности ламп 1 расположены вблизи фокуса эллипсоида, и поэтому световой поток от ламп распределяется по всей поверхности рассеивателя, обеспечивая равномерное распределение поверхностной яркости. Излучающим элементом в светлом блоке узла подсветки выступают не малоразмерные флуоресцентные лампы, а вся внешняя поверхность рассеивателя 4, освещенная этими лампами. Таким образом,а) рассеиватель из гибкой рассеивающей пленки, размещенный вокруг флуоресцентных ламп, интегрирует (усредняет) поток излучения по площади светлого блока, не внося заметного ослабления светового потока. Это эффективно уменьшает яркость излучения непосредственно над лампами за счет более сильного рассеивания излучения б) оптический контакт между лампами и гибким рассеивателем обеспечивает повышение светового потока через гибкий рассеиватель в область рефлектора параболической формы, формирующего освещенность на краях подсвечиваемого жидкокристаллического экрана. Для обеспечения окончательного сглаживания светлым блоком неравномерности поверхностной яркости установлен диффузор из молочного стекла. За молочным стеклом устанавливается подсвечиваемый жидкокристаллический экран. На фиг. 2 представлены графические зависимости величин яркости в точках освещенной поверхности диффузора 5 вдоль оси , перпендикулярной осям флуоресцентных ламп 1 (фиг. 1) в различных исполнениях узла подсветки при неизменной конструкции светлого блока кривая 1 - без гибкой рассеивающей пленки и компенсатора. Кривая соответствует распределению яркости в локальных точках освещенной поверхности диффузора, создаваемой исключительно светлым блоком с флуоресцентными лампами кривая 2 - без гибкой рассеивающей пленки с компенсатором. Кривая соответствует такому же распределению, но после установки компенсатора между светлым блоком и диффузором. При построении кривой использовано устройство-прототип фирмыс компенсатором, выполненным на лавсановой пленке кривая 3 - с гибкой рассеивающей пленкой без компенсатора. Кривая соответствует конфигурации заявляемого узла подсветки. Сравнительный анализ кривых 1 - 3 показывает, что применение компенсатора уменьшает неравномерность яркости освещенной поверхности с 24(кривая 1) до 10 (кривая 2). В то же время устранение дорогостоящего технологически сложного компенсатора и введение в светлый блок рассеивателя из гибкой рассеивающей пленки уменьшает неравномерность распределения яркости до 6(кривая 3) при существенном Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.