Светоизлучающая панель

 

Использование: светоизлучающая панель для создания равномерного освещения большой площади, в частности для приборов с задним освещением. Сущность изобретения: панель содержит две пластины, загерметизированные по кромкам с образованием газонаполненного промежутка и два противолежащих протяженных электрода, при этом в газонаполненном промежутке установлена система выступов в виде усеченных пирамид, направляющих диффузное излучение панели в сторону рабочей стороны панели. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Настоящее изобретение относится к испускающим излучение панелям, имеющим две светопередающие параллельные пластины, загерметизированные друг с другом по кромкам и заключающие между собой газоразрядный объем пониженного давления, с парой электродов, проходящих по существу вдоль противоположных сторон панели, с люминофорным покрытием на внутренней поверхности по крайней мере одной пластины и с отражающей наружной поверхностью на одной из пластин, и со светопередающими упрочняющими элементами со скошенными сторонами в газоразрядном объеме, направляющими диффузное излучение разряда к рабочей стороне панели.

Во многих приложениях желательно уметь создавать одинаковую освещенность от лампы на большой площади, как в инструментах с задней подсветкой. Желательно, чтобы освещение имело высокую интенсивность при низких рассеянии мощности и теплоотдаче, в то время как лампа была бы компактной и легкой по весу.

Люминесцентное освещение, при котором свет порождается фотоионизаций люминоформного слоя в газоразрядной лампе, идеально подходит для этого настолько это касается уровня освещенности и рассеяния мощности. Однако там, где требуется одинаковая освещенность на большой площади, необходимо использовать либо несколько люминесцентных ламп, параллельных друг другу, либо лампу, которая изогнута для того, чтобы попытаться создать равномерное распределение света. В WO 87/04562 описан дисплей, в котором расположение параллельных ламп воспроизводится на плоской панели посредством стенок, которые разделяют панель на отдельные траектории разряда, каждая из которых имеет свой собственный электрод. В ЕР-А-0283014 также описывается лампа, которая поддерживается параллельными стенками. Изогнутое устройство лампы подобным образом может воспроизводиться стенками, определяющими кружной путь между двумя электродами. Обычно также необходимо использовать перед такими устройствами рассеиватель некоторого вида для создания более равномерной освещенности. Это еще не создает освещенности, которая распределяется достаточно равномерно для некоторых приложений, из-за присутствия стенок.

В WO 87/04562 также описывается плоскопанельное люминесцентное устройство, образованное двумя стеклянными пластинами, лицевые поверхности которых покрыты люминофором. Пластины разнесены друг от друга и загерметизированы по их кромкам, причем в пространстве между пластинами с помощью откачки создается низкое давление. Между пластинами внутри пространства вдоль противоположных кромок проходят электроды, так что между ними может создаваться разряд. При такой конструкции проблема состоит в том, что, вследствие пониженного давления в устройстве, пластины должны быть относительно толстыми для того, чтобы они могли выдерживать действие перепада давлений, которому они подвергаются. Это приводит к устройству, которое оказывается относительно тяжелым и громоздким.

Целью настоящего изобретения является создание излучающей панели, которая может использоваться для того, чтобы избежать этого недостатка.

Согласно настоящему изобретению предлагается испускающая излучение панель описанного выше конкретного типа, в которой светопередающими элементами по существу является система из нескольких рядов выступов, надежно закрепленных, по крайней мере на одной пластине и имеющих формы усеченных пирамид.

Желательно, чтобы размеры оснований выступов были равны расстоянию между обеими осями симметрии названной панели. Кромки смежных рядов могут соприкасаться. Выступы могут составлять одно целое по крайней мере с одной из пластин.

На фиг. 1 показан вид панели сверху; на фиг.2 вертикальная проекция сечения панели в увеличенном масштабе; на фиг.3 сечение узла дисплея, содержащее панель и иллюстрирующее траектории лучей в панели; на фиг.4 - боковая проекция сечения альтернативного варианта панели.

Как показано на фиг.1-3, светоизлучающая панель содержит две прямоугольные стеклянные пластины 1 и 2, которые обе являются прозрачными для света. Электрически изолирующая прокладка 3, которая может быть выполнена посредством стеклянных стержней, помещена между обеими пластинами по кромкам для разделения их друг от друга и образования газонепроницаемого уплотнения между ними. Наружная поверхность 4 и 5 обеих пластин 1 и 2 является плоской и ровной, причем поверхность 5 нижней пластины 2 упирается в плоский отражатель 6, который может быть отражательным металлическим покрытием или диффузивно отражающим крашеным покрытием.

Внутренняя поверхность 7 и 8 обеих пластин 1 и 2 прерывается решеткой стоек 10. Стойки 10 имеют квадратное сечение и форму усеченной пирамиды, имея ширину обычно 0,707 мм, за счет чего получается диаметр диагонали в 1 мм у основания, угол Θ стенки составляет 60^o к горизонтали, а высота равна 0,433 мм. Стойки расположены в прямом ряду, горизонтальном на фиг.1, причем промежутки между смежными стойками в ряду равны диаметру основания стоек. Стойки 10 в смежных рядах разнесены друг от друга на расстояние, равное диаметру стоек, так что стойки 10 одного ряда попадают на середину между стойками смежного ряда. Кромки смежных рядов соприкасаются так, что между смежными рядами не остается промежутка.

Решетки стоек на обеих пластинах 1 и 2 являются идентичными, так что вершина каждой стойки 10 на одной пластине установлена в одну линию и контактирует с вершиной соответствующей стойки на противоположной пластине. Прилегающие верхние поверхности стойки 10 на обеих пластинах состыкованы с помощью адгезивного вещества с показателем преломления, согласованным с показателем преломления стекла, из которого сделаны пластины. Промежуток между обеими пластинами составляет поэтому сумму высоты стоек на обеих пластинах.

Вдоль противоположных вертикальных сторон внутри панели установлены два электрода 21 и 22 соответственно, которые заделаны в прокладку 3 и снабжены электрическим проводником, выступающим наружу через прокладку, по которому может быть подано напряжение. Каждый электрод 21 и 22 проходит вдоль всей длины с одной стороны панели под прямым углом и поперек концов всех рядов стоек. Электроды 21 и 22 предпочтительно имеют теплосъем, так что панель образует газоразрядное устройство с холодным катодом. Может использоваться альтернативное устройство с горячим катодом. Электроды могут быть выполнены из толстого проводящего покрытия на прокладке 3. Для устройства по изобретению только требуется один набор электродов в противоположность некоторым известным устройствам, за счет чего имеется возможность устранить известные проблемы интерференции между различными наборами электродов и их соответствующими разрядами.

Пространство внутри панели содержит смесь газа аргона и паров ртути или других газов и газовых смесей при низком давлении. Открытые поверхности внутри панели, то есть плоская внутренняя поверхность обеих пластин 1 и 2 между стойками 10 и стенки стоек покрыты одним или более слоями 30 люминофора, который испускает нужный спектр излучения под действием газового разряда.

Во время работы высокое напряжение подается на оба электрода 21 и 22, причем это напряжение достаточно для создания разряда внутри панели, что, в свою очередь, вызывает свечение слоя 30 люминофора. Разряд между обоими электродами 21 и 22 приводит к созданию плазмы, которая не ограничена любыми внутренними барьерами внутри панели, и которая поэтому равномерно распределяется в пределах панели вокруг стоек 10. Свет, испускаемый от люминофорного слоя 30, проходит как в газовый промежуток между пластинами 1 и 2, так и в материал стекла, на которое нанесен слой люминофора, как показано на фиг.3. Наклонные стенки стоек 10 заставляют свет, входящий в стойку, равномерно отражаться к наружной поверхности 4 и 5 пластины 1 или 2. В этом смысле предпочтительно, чтобы угол стенок стоек там, где они соприкасаются с поверхностью пластины, был меньше 900 градусов. Свет, падающий на нижнюю поверхность 5, отражается отражателем 6 в сторону верхней пластины 1. Стойки 10 действуют как световоды, которые позволяют проходить значительной части этого света, отраженной рефлектором 6, непосредственно из наружной поверхности 4 панели без ослабления за счет поглощения в слое 30 люминофора. При этом, когда смотрят на панель, свет, испускаемый в области основания стоек 10, по существу является таким же, что и свет в областях вокруг стоек. Любая небольшая разница в уровнях освещенности этих областей имеет очень малое влияние на все равномерное освещение, потому что обеспечивается равномерное распределение стоек, их небольшая ширина и то, что они окружены плоской поверхностью пластины.

Стойки 10 снижают почти на 20% плоскую область внутренней поверхности 7 и 8 пластин. Однако облучаемые стенки стоек 10 имеют площадь поверхности, составляющую около 38% плоской площади, обеспечивающей увеличение порядка 10% в площади слоя 30 люминофора относительно площади, которая создавалась бы двумя плоскими пластинами. Стойки также приводят к более эффективному использованию света, испускаемого в нижнюю пластину ввиду их возможности направления света.

Стойки также обеспечивают конструкционную опору для панели в отношение усилий, нормальных к панели. Это позволяет изготавливать пластины 1 и 2 относительно тонкими, поскольку стойки гарантируют поддержание их правильного разделения. Поэтому панели могут быть значительно легче и тоньше, чем эквивалентные панели, в которых не используются стойки. Например, панель в виде квадрата со стороной 100 мм может быть изготовлена из пластин толщиной лишь 2 мм, что создает общую толщину около 5 мм.

Данное изобретение позволяет получить панель, обеспечивающую высокую степень однородности освещения и с очень однонаправленным излучением. Необходимо отметить, что могут изготавливаться двунаправленные панели за счет убирания рефлектора, так чтобы свет появлялся с обеих сторон.

Стойки 10 на пластинах 1 и 2 могут быть сделаны с помощью любой обычной технологии, например путем химического травления, механической или ионной обработки, или лазерного удаления.

Вместо создания стоек на обеих пластинах они могут выполняться только на одной пластине 2', как показано на фиг.4. При таком устройстве стойки 10' наклонены в том же порядке по длине. Можно заметить при таком устройстве, что свет предпочтительно направлен в нижнюю пластину 2', а любой рефлектор предпочтительно держится на верхней пластине 1'.

В альтернативном варианте стойки могут быть выполнены в качестве составляющих, отдельных от обеих пластин и последовательно соединенных с одной или обеими пластинами. Для того, чтобы не допустить уменьшения количества света, исходящего от таких стоек в пластины, желательно, чтобы стыки между стойками и пластинами были выполнены с оптической замазкой, имеющей тот же показатель преломления, что и у стекла стоек и пластин.

Стойки могут быть не только в виде усеченной пирамиды, но и любой другой формы типа усеченного конуса. Однако четырехсторонняя пирамида может оказаться более легкой в изготовлении с обработкой, чем конус. Наружная поверхность пластин необязательно должна быть плоской, а может иметь некоторый профиль, так чтобы обеспечивалось фокусирование или рассеивание света.

Светоизлучающие панели такого типа могут использоваться для различных целей. Например, они могут быть включены в конструкции экранов для рекламных или приборных дисплеев с задним освещением, содержащих матрицы 40 (фиг.3) на жидких кристаллах. Они также могут использоваться в других случаях, когда требуется равномерное освещение, как в фотографии, или при комнатном освещении с уменьшенными тенями.

Формула изобретения

1. Светоизлучающая панель, содержащая две светопропускающие параллельные пластины, загерметизированные по кромкам с созданием между ними газонаполненного объема пониженного давления, с двумя протяженными по противоположным сторонам панели электродами и люминоформным покрытием на внутренней поверхности по крайней мере одной пластины и отражающей наружной поверхностью на одной из пластин, между которыми в газовый промежуток введены светопередающие упрочняющие элементы со скошенными сторонами, направляющие диффузное излучение разряда к рабочей стороне панели, отличающаяся тем, что светопередающие элементы выполнены в виде системы закрепленных по крайней мере на одной из пластин рядов выступов в виде усеченных пирамид.

2. Панель по п.1, отличающаяся тем, что размеры оснований выступов равны расстоянию между ними по обеим осям симметрии панели.

3. Панель по п.1, отличающаяся тем, что кромки смежных рядов выступов выполнены соприкасающимися.

4. Панель по п.1, отличающаяся тем, что выступы по крайней мере одной из пластин выполнены заодно с ней.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4