DE69420869T2 - REAR LIGHTING DEVICE WITH INCREASED REFLECTIVITY - Google Patents

Description

ANWENDUNGSGEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft Hinterbeleuchtungssysteme. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine reflektierende Umhüllung für ein Hinterbeleuchtungssystem mit verbesserter Reflexion zur Verwendung in Verbindung mit einem Hinterbeleuchtungs- Display.The present invention relates to backlighting systems. More particularly, the present invention relates to a reflective enclosure for a backlighting system having improved reflectivity for use in conjunction with a backlit display.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Zur Verbesserung der Akzeptanz von elektronischen Displays in unterschiedlichen militärischen Anwendungen sowie Luftfahrt-Anwendungen muß die Hinterbeleuchtung eines solchen elektronischen Displays, wie z. B. einem Aktivmatrix-Flüssigkristall-Display, verbessert werden, sowohl im Hinblick auf Effizienz als auch Zuverlässigkeit. Die konventionelle schachtelähnliche Integration eines Hinterbeleuchtungssystems, welches bei Flüssigkristall-Displays verwendet wird, hat gegenüber anderen Hinterbeleuchtungs- Lösungswegen verschiedene Vorteile. Diese Vorteile umfassen eine hohe Leuchteffizienz, hohe Leuchtausgangsgrößen, einfache Konstruktion und merklich kompakte Implementierung. Die konventionelle schachtelähnliche Integrierung einer Hinterbeleuchtung ist insbesondere zur Verwendung in Luftfahrt-Flüssigkristall- Displayanwendungen geeignet, die eine sehr hohe Ausleuchtung und Ausleuchtungs- Effizienz erfordern. Die Hauptkomponenten eines konventionellen, schachtelähnlichen Integrierens eines Hinterbeleuchtungssystems 110 (siehe Fig. 2) sind eine Lichtquelle 114, die typischerweise eine fluoreszierende Lampen-Anordnung ist, und ein Diffusor 118, der verwendet wird, um die Licht-Ausgangsgröße im Hinblick auf eine gewünschte Verteilung zu konvertieren. Eine reflektierende Umhüllung 120 mit einer reflektierenden Einlage 126 ist mit dem Diffusor 18 kombiniert, um die Lichtquelle 14 zu umschließen. Die reflektierende Umhüllung 120 wird im allgemeinen aus Materialien mit einer hohen Reflexion hergestellt.To improve the acceptance of electronic displays in various military and aerospace applications, the backlight of such an electronic display, such as an active matrix liquid crystal display, must be improved, both in terms of efficiency and reliability. The conventional box-like integration of a backlight system used in liquid crystal displays has several advantages over other backlight approaches. These advantages include high luminous efficiency, high luminous output, simple construction and noticeably compact implementation. The conventional box-like integration of a backlight is particularly suitable for use in aerospace liquid crystal display applications that require very high illumination and illumination efficiency. The main components of a conventional box-like integrating backlight system 110 (see Figure 2) are a light source 114, which is typically a fluorescent lamp assembly, and a diffuser 118, which is used to convert the light output to a desired distribution. A reflective enclosure 120 with a reflective insert 126 is combined with the diffuser 18 to enclose the light source 14. The reflective enclosure 120 is generally made of high reflectance materials.

Die Leucht-Effizienz eines Schachtel-Integration-Hinterbeleuchtungssystems hängt stark von der Reflexion der reflektierenden Umhüllung ab. Es können sowohl hochreflektierende diffuse als auch spiegelnde reflektierende Materialien in einem konventionellen Schachtelintegrations-Hinterbeleuchtungssystem verwendet werden.The luminous efficiency of a box integration backlighting system depends heavily on the reflectance of the reflective envelope. Both highly reflective diffuse and specular reflective materials can be used in a conventional box integration backlighting system.

Reflektierende Materialien, die innerhalb der Umhüllung verwendet werden, können im Hinblick auf ihre absorbierenden und durchleitenden Eigenschaften sowie im Hinblick auf ihre Reflexion charakterisiert werden; d. h. A = 1-R-T, wobei A die Absorption (Aufnahme) ist, R die Reflexion ist und T die Durchleitung. Für ein undurchlässiges reflektierendes Gehäuse, innerhalb dessen T = 0 ist, ist die Aufnahme A gleich 1-R. Es gibt einen Hauptunterschied bei Hinterbeleuchtungssystem-Eigenschaften, wenn ein Material mit einer Reflexion von 0,09 verglichen zu 0,99 verwendet wird. Die entsprechenden Aufnahmen sind dann 0,10 und 0,01, was die Amplitude beeinflußt. Der Aufnahme-Wert ist kritisch für ein Schachtelintegrations-Reflektor-Design, weil mehrfache Reflexionen des Lichts notwendig sind, um eine hohe Effizienz und räumliche Gleichförmigkeit der Ausgangsgröße des Hinterbeleuchtungssystems zu erreichen. Daher müssen reflektierende Materialien, die in einem Schachtelintegrations-Hinterbeleuchtungssystem verwendet werden, eine hohe diffuse oder spiegelnde Reflexion aufweisen, in anderen Worten müssen sie geringe Aufnahme-Werte aufweisen.Reflective materials used within the enclosure can be characterized in terms of their absorbing and transmitting properties as well as their reflectance; i.e., A = 1-R-T, where A is the absorption (uptake), R is the reflection, and T is the transmission. For an opaque reflective enclosure within which T = 0, the uptake A is equal to 1-R. There is a major difference in backlight system characteristics when a material with a reflectance of 0.09 is used compared to 0.99. The corresponding uptakes are then 0.10 and 0.01, which affects the amplitude. The uptake value is critical for a box-integrated reflector design because multiple reflections of the light are necessary to achieve high efficiency and spatial uniformity of the backlight system output. Therefore, reflective materials used in a box integration backlight system must have high diffuse or specular reflection, in other words, they must have low uptake values.

Ein Beispiel eines diffusen Reflektors, welches als reflektierende Umhüllung in konventionellen Hinterbeleuchtungssystemen verwendet werden kann, ist weiße Farbe, die stark mit einem hochreflektierenden Pulver beladen ist, wie z. B. Barium-Sulfat, wobei dies einem Substrat zugeordnet ist. Ein Beispiel für ein spiegelndes Reflektor-Material ist ein Silber-MYLAR®-Film, der auf einem Substrat angeordnet ist, der eine dünne transparente Plastikbeschichtung aufweist. Beide dieser Reflektormaterialien verfügen über reflektierende Eigenschaften in einem Bereich von 0,90 bis 0,95. Diese Materialien sind jedoch über einen großen Bereich von Umgebungsbedingungen umfassend Temperatur, Temperatur-Schock, Feuchtigkeit, mechanische Beanspruchung und Vibration strukturell nicht stabil.An example of a diffuse reflector that can be used as a reflective envelope in conventional backlighting systems is white paint that is heavily loaded with a highly reflective powder, such as barium sulfate, associated with a substrate. An example of a specular reflector material is silver MYLAR® film disposed on a substrate having a thin transparent plastic coating. Both of these reflector materials have reflective properties in the range of 0.90 to 0.95. However, these materials are not structurally stable over a wide range of environmental conditions including temperature, thermal shock, humidity, mechanical stress and vibration.

Das reflektierende Material SPECTRALON®, welches sich auf Teflon bezieht und durch Labsphere, Inc., North Sutton, NH, hergestellt wird, verfügt über hohe reflektierende Eigenschaften. Das reflektierende Material SPECTRALON® verfügt über reflektierende Eigenschaften, die über 0,99 im sichtbaren Wellenlängen-Spektrum liegen, falls das reflektierende Material SPECTRALON® eine Dicke von 7 mm oder mehr aufweist. Das reflektierende Material SPECTRALON® ist lichtdurchlässig und extrem stabil über einen großen Bereich von Umgebungsbedingungen, eingeschlossen, daß dasselbe unempfindlich gegen Feuchtigkeit und hohe Umgebungstemperaturen ist. Es ist jedoch voluminös, schwer und ein guter thermischer Isolator. Eine reflektierende Umhüllung mit einer reflektierenden Eigenschaft von 0,99, die aus dem reflektierenden Material SPECTRALON® hergestellt wurde, ergibt daher ein voluminöses und schweres Hinterbeleuchtungssystem, das keine Ableitung der in demselben erzeugten Wärme ermöglicht.The SPECTRALON® reflective material, which refers to Teflon and is manufactured by Labsphere, Inc., North Sutton, NH, has high reflective properties. The SPECTRALON® reflective material has reflective properties that are greater than 0.99 in the visible wavelength spectrum if the SPECTRALON® reflective material has a thickness of 7 mm or more. The SPECTRALON® reflective material is translucent and extremely stable over a wide range of environmental conditions, including being insensitive to moisture and high ambient temperatures. However, it is bulky, heavy and a good thermal insulator. A reflective envelope with a reflective property of 0.99 made from the reflective material SPECTRALON® therefore results in a bulky and heavy backlighting system that does not allow the heat generated in it to dissipate.

Bei einem Anzeigeelement, welches vor einem konventionellen Hinterbeleuchtungssystem angeordnet ist, und welches dahingehend angepaßt ist, daß es von diesem ausgeleuchtet werden soll, verfügt die reflektierende Umhüllung des Hinterbeleuchtungssystems über den Zweck, Licht der Lichtquelle, welches nicht ursprünglich auf das Anzeigeelement geleitet wurde, umzuleiten, so daß der maximale Betrag des verfügbaren Lichts aus der gegebenen Lichtquelle auf das Display geleitet wird. Weil die Beleuchtungs-Effektivität des Hinterbeleuchtungssystems stark von den reflektierenden Eigenschafen der reflektierenen Umhüllung abhängt, und die oben beschriebenen reflektierenden Materialien entweder keine angemessene Haltbarkeit und Reflektivität zur Verfügung stellen oder ein Hinterbeleuchtungssystem mit Gewichts- und Wärmeverteilungs-Nachteilen versehen, gibt es die Notwendigkeit, ein Hinterbeleuchtungssystem mit einer verbesserten reflektierenden Umhüllung bereitzustellen, um die reflektierenden Eigenschaften des Hinterbeleuchtungssystems zu verbessern.In a display element which is disposed in front of a conventional backlighting system and which is adapted to be illuminated thereby, the reflective enclosure of the backlighting system has the purpose of redirecting light from the light source which was not originally directed to the display element so that the maximum amount of available light from the given light source is directed to the display. Because the illumination effectiveness of the backlighting system is highly dependent on the reflective properties of the reflective enclosure, and the reflective materials described above either do not provide adequate durability and reflectivity or impose weight and heat dissipation disadvantages on a backlighting system, there is a need to provide a backlighting system with an improved reflective enclosure to improve the reflective properties of the backlighting system.

Das europäische Patent EP 0 490 279 beschreibt eine Lichtschachtel mit einem Reflektor und einer konkaven Krümmung, welches von hinten beleuchtet werden soll.The European patent EP 0 490 279 describes a light box with a reflector and a concave curve, which is intended to be illuminated from behind.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung stellt ein Hinterbeleuchtungssystem bereit, wie es im Patentanspruch 1 definiert ist.The present invention provides a backlighting system as defined in claim 1.

Die vorliegende Erfindung kann eine oder mehrere der Eigenschaften der abhängigen Patentansprüche 2 bis 12 umfassen.The present invention may comprise one or more of the features of dependent claims 2 to 12.

Die vorliegende Erfindung stellt auch eine reflektierende Oberfläche bereit, wie sie im nachfolgenden unabhängigen Patentanspruch 13 definiert ist, die auch ein oder mehrere der Eigenschaften der abhängigen Patentansprüche 14 bis 16 umfassen kann.The present invention also provides a reflective surface as defined in independent claim 13 below, which may also comprise one or more of the features of dependent claims 14 to 16.

In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfaßt der erste Reflektor einen lichtdurchlässigen Reflektor mit einer reflektierenden Eigenschaft größer als 0,94. In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung umfaßt der erste Reflektor eine Schicht des reflektierenden Materials SPECTRALON®. Der zweite Reflektor kann einen Reflektor umfassen, ein mit Barium-Sulfat beladenes Material aufweisen, welches auf einem Substrat angeordnet ist, oder einen Reflektor, der einen Silber-MYLAR®-Film auf einem Substrat umfaßt. In einem speziellen Ausführungsbeispiel der Erfindung verfügt die Schicht des reflektierenden Materials SPECTRALON® über eine Dicke von wenigstens 2 mm.In one embodiment of the invention, the first reflector comprises a transparent reflector having a reflective property greater than 0.94. In another embodiment of the invention, the first reflector comprises a layer of SPECTRALON® reflective material. The second reflector may comprise a reflector comprising a barium sulfate loaded material disposed on a substrate or a reflector comprising a silver MYLAR® film on a substrate. In a specific embodiment of the invention, the layer of SPECTRALON® reflective material has a thickness of at least 2 mm.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGSHORT DESCRIPTION OF THE DRAWING

Fig. 1 ist eine aufgeschnittene perspektivische Explosionsdarstellung eines Hinterbeleuchtungssystems im Sinne der vorliegenden Erfindung, welches in einer Display-Vorrichtung verwendet wird.Fig. 1 is a cutaway, exploded perspective view of a backlight system according to the present invention used in a display device.

Fig. 2 ist ein Querschnitt durch ein Hinterbeleuchtungssystem nach dem Stand der Technik.Fig. 2 is a cross-section through a prior art backlighting system.

Fig. 3 ist ein Querschnitt durch ein zusammengebautes Hinterbeleuchtungssystem im Sinne der vorliegenden Erfindung, wie in Fig. 1 dargestellt.Fig. 3 is a cross-sectional view of an assembled backlighting system in accordance with the present invention as shown in Fig. 1.

Fig. 4 stellt die reflektierende Eigenschaft über der Dicke für das reflektierende Material SPECTRALON® dar.Fig. 4 shows the reflective property versus thickness for the reflective material SPECTRALON®.

Fig. 5 ist eine detaillierte Querschnittsdarstellung eines Teils eines hinteren Reflektors oder seitlichen Reflektors der Hinterbeleuchtungsanordnung gemäß Fig. 1.Fig. 5 is a detailed cross-sectional view of a portion of a rear reflector or side reflector of the backlight assembly of Fig. 1.

Fig. 6 ist ein Diagramm, welches die Berechnung der sich ergebenden reflektierenden Eigenschaft der Hinterbeleuchtungs-Einrichtung der Fig. 1 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigt.Fig. 6 is a diagram showing the calculation of the resulting reflective property of the backlight device of Fig. 1 in accordance with the present invention.

BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELSDESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT

Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 sowie 3 bis 6 beschrieben werden. Fig. 1 zeigt ein Hinterbeleuchtungs-System 10 zur Verwendung mit einer Flüssigkristall-Displayanordnung 12. Das Flüssigkristall-Display arbeitet als Licht- Modulator und emittiert kein Licht. Das Flüssigkristall-Display benötigt daher Umgebungsbeleuchtung oder Hinterbeleuchtung, um das notwendige Licht bereitzustellen.The present invention will be described with reference to Figures 1 and 3 to 6. Figure 1 shows a backlight system 10 for use with a liquid crystal display assembly 12. The liquid crystal display operates as a light modulator and does not emit light. The liquid crystal display therefore requires ambient lighting or backlighting to provide the necessary light.

Die Hinterbeleuchtungs-Anordnung 10 umfaßt ein reflektierendes Gehäuse 20, welches einen hinteren Reflektor 22 und seitliche Reflektoren 24 umfaßt. Die Hinterbeleuchtungs- Anordnung 10 verwendet eine röhrenförmige, serpentinenartige heißkathodenfluoreszierende Lampe 14 als Lichtquelle. Die Lampe 14 kann in jeder der bekannten Konfigurationen ausgestaltet sein, z. B. kann die Lampe U-förmig sein oder auch geradlinig verlaufen. Die vorliegende Erfindung soll hierauf nicht beschränkt werden. Die fluoreszierende Lampe 14 ist auf Lampen-Trägern 26, 27 positioniert, wobei Elektroden- Anschlüsse 16 durch Öffnungen 17 in dem hinteren Reflektor 22 eingeführt werden können. Die Lampen-Träger 26, 27 sind an dem hintern Reflektor 22 angebracht. Ein teilweise durchleitender Diffusor 18 wird bereitgestellt, um das Licht der Lampe 14 zu streuen, so daß es die Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung 12 in allen Richtungen ausleuchtet. Der teilweise durchlässige Diffusor 18, der hintere Reflektor 22 und die seitlichen Reflektoren 24 schließen die Lampe 14 in einem reflektierenden Hohlraum 25 ein, wie dies am besten in Fig. 3 gezeigt ist. Der Zweck der reflektierenden Umhüllung 20 liegt in der Umleitung des Lichts, welches anfänglich nicht auf die Anzeige-Einrichtung 12 durch den Diffusor 18 geleitet wurde, um so den maximalen Betrag des verfügbaren Lichts, welches aus der gegebenen Lichtquelle stammt, in Richtung auf die Anzeige- Einrichtung 12 zu leiten. Der Diffusor 18 kann einer von unterschiedlichen Konfigurationen sein, die den hier einschlägigen Fachleuten bekannt sind, wobei sich dies aus den Durchlässigkeits- und Richtungs-Anforderungen der Display-Anwendung ergibt. Z. B. kann der Diffusor teilweise durchlässig oder hochdurchlässig sein.The backlight assembly 10 includes a reflective housing 20 which includes a rear reflector 22 and side reflectors 24. The backlight assembly 10 uses a tubular, serpentine hot cathode fluorescent lamp 14 as a light source. The lamp 14 can be configured in any of the known configurations, e.g., the lamp can be U-shaped or straight. The present invention is not intended to be limited thereto. The fluorescent lamp 14 is positioned on lamp supports 26, 27, wherein electrode terminals 16 can be inserted through openings 17 in the rear reflector 22. The lamp supports 26, 27 are attached to the rear reflector 22. A partially transmissive diffuser 18 is provided to scatter the light from the lamp 14 so that it illuminates the liquid crystal display device 12 in all directions. The partially transmissive diffuser 18, the rear reflector 22 and the side reflectors 24 enclose the lamp 14 in a reflective cavity 25 as best shown in Figure 3. The purpose of the reflective enclosure 20 is to redirect the light not initially directed to the display device 12 by the diffuser 18 so as to direct the maximum amount of available light from the given light source toward the display device 12. The diffuser 18 may be one of various configurations known to those skilled in the art, depending on the transmittance and directionality requirements of the display application. For example, the diffuser may be partially transmittable or highly transmittable.

Um die reflektierenden Eigenschaften des integrierenden Rückbeleuchtungs-Systems 10 zu optimieren, ist das System 10 dahingehend entworfen, um Lichtabsorptionsmaterialien zu minimieren. Wie im Abschnitt "Hintergrund der Erfindung" beschrieben wurde, können die verwendeten reflektierenden Materialien im Hinblick auf ihre absorbierenden Eigenschaften charakterisiert werden, eher als im Hinblick auf ihre refektierenden Eigenschaften. Für ein undurchlässiges Reflektorgehäuse, in welchem keine Durchleitung durch den Reflektor auftritt, ist die Aufnahme A = 1-R, wobei R die reflektierende Eigenschaft ist. Wo jedoch Durchleitung durch den Reflektor infolge von Lichtdurchlässigkeit auftritt, wird die Aufnahme A vergrößert. Der Aufnahmewert ist für ein schachtelintegrierendes Lichtsystem kritisch, weil eine mehrfache Reflexion des Lichts notwendig ist, um eine hohe Effizienz und gute räumliche Gleichförmigkeit der Ausgangsgröße der Hinterbeleuchtung zu erzielen.To optimize the reflective properties of the integrating backlight system 10, the system 10 is designed to minimize light absorbing materials. As described in the Background of the Invention section, the reflective materials used can be characterized in terms of their absorbing properties rather than their reflecting properties. For an opaque reflector housing in which no transmission through the reflector occurs, the absorption A = 1-R, where R is the reflective property. However, where transmission through the reflector occurs due to light transmission, the absorption A is increased. The absorption value is critical for a box integrating lighting system because multiple reflections of the light are necessary to achieve high efficiency and good spatial uniformity of the backlight output.

Um die Lichtaufnahme zu minimieren, muß die reflektierende Eigenschaft der reflektierenden Umhüllung 120 vergrößert werden, weil die reflektierende Umhüllung 120 die Komponente in einem konventionellen Schachtel-Beleuchtungssystem 110 ist, die für den meisten Verlust sorgt, weil der Reflektor über einen großen Oberflächenbereich verfügt und weil mehrfache Reflexionen und Absorptionen auftreten. Die vorliegende Erfindung verwendet ein reflektierendes Material, welches lichtdurchlässig ist und gute Reflexion aufweist, wie z. B. das reflektierende Material SPECTRALON®, welches von Labsphere, Inc. bezogen werden kann, um die Absorption im Hinterbeleuchtungs-System 10 zu minimieren. Das reflektierende Material SPECTRALON® ist auf Teflon bezogen und ist ein leuchtendes weißes Plastikmaterial. Es verfügt über eine hohe reflektierende Eigenschaft von über 0,99 für eine Dicke von 7 mm. Demnach wird die Absorption bzw. Aufnahme lediglich bei 0,01 liegen. Wie in Fig. 4 gezeigt, verringert sich die reflektierende Eigenschaft auf über 0,93 bei einer Dicke von etwas mehr als 1 mm. Weil jedoch das reflektierende Material SPECTRALON® eine kleine, jedoch signifikante, Durchleitung infolge seiner Lichtdurchlässigkeit aufweist, ist seine Aufnahme sehr gering. Fig. 4 zeigt die Charakteristik der reflektierenden Eigenschaften über die Dicke des reflektierenden Materials SPECTRALON®, für den sichtbaren Bereich. Das reflektierende Material SPECTRALON® ist lichtdurchlässig, wobei unreflektiertes Licht durch dasselbe durchgeleitet werden kann, und es verfügt über einen sehr geringen Farbton-Shift, und des weiteren ist es sehr haltbar und gut verarbeitbar. Es wird durch Feuchtigkeit nicht beeinflußt und verfügt über eine gute thermische Stabilität bis 350ºC. Die Stabilität über einen weiten Bereich von Umgebungsbedingungen, eingeschlossen Temperatur, Temperatur-Schock, Feuchtigkeit, mechanische Beanspruchung und Vibration, macht das reflektierende Material SPECTRALON® zu einem guten Kandidaten für die Verwendung in reflektiven Umhüllungen eines Hinterbeleuchtungssystems. Das reflektierende Material SPECTRALON® ist jedoch schwer mit einer Dichte von 1,25 Gramm pro ccm. Um optimale reflektierende Eigenschaften von über 0,99 für das reflektierende Material SPECTRALON® zu erzielen, wäre eine Dicke von 7 mm erforderlich, wie in Fig. 4 gezeigt. Eine reflektierende Umhüllung mit einer solchen Dicke wäre jedoch sehr voluminös und schwer. Zusätzlich ist das reflektierende Material SPECTRALON® ein guter thermischer Isolator, wodurch es schwierig wird, Hitze der Hinterbeleuchtung zu entfernen. Sein hoher Koeffizient der thermischen Ausdehnung erhöht des weiteren Montageprobleme. Obwohl daher ein sehr, effizientes Hinterbeleuchtungssystem 10 mit einer reflektierenden Umhüllung 20 hergestellt werden könnte, die eine 7 mm-dicke Schicht des reflektierenden Materials SPECTRALON® aufweist, wäre dieses Hinterbeleuchtungs-System voluminös, schwer und die von der Hinterbeleuchtung erzeugte Hitze könnte nicht abgestrahlt werden.In order to minimize light absorption, the reflective property of the reflective enclosure 120 must be increased because the reflective enclosure 120 is the most lossy component in a conventional box lighting system 110 because the reflector has a large surface area and because multiple reflections and absorptions occur. The present invention uses a reflective material that is translucent and has good reflection, such as SPECTRALON® reflective material available from Labsphere, Inc., to minimize absorption in the backlight system 10. The SPECTRALON® reflective material is based on Teflon and is a bright white plastic material. It has a high reflective property of over 0.99 for a thickness of 7 mm. Thus, the absorption will be only 0.01. As shown in Fig. 4, the reflective property decreases to over 0.93 at a thickness of just over 1 mm. However, because the SPECTRALON® reflective material has a small, but significant, transmission due to its light transmission, its absorption is very low. Fig. 4 shows the characteristics of the reflective properties over the thickness of the SPECTRALON® reflective material for the visible range. The SPECTRALON® reflective material is translucent, allowing unreflected light to pass through it, has a very low hue shift, and is very durable and easy to process. It is not affected by moisture and has good thermal stability up to 350ºC. The stability over a wide range of environmental conditions, including temperature, thermal shock, humidity, mechanical stress and vibration, makes the SPECTRALON® reflective material a good candidate for use in reflective enclosures of a backlighting system. However, the SPECTRALON® reflective material is heavy with a density of 1.25 grams per cc. To achieve optimum reflective properties of over 0.99 for the SPECTRALON® reflective material, a thickness of 7 mm would be required, as shown in Fig. 4. However, a reflective wrap with such a thickness would be very bulky and heavy. In addition, the SPECTRALON® reflective material is a good thermal insulator, making it difficult to remove heat from the backlight. Its high coefficient of thermal expansion further increases assembly problems. Therefore, although a very efficient backlight system 10 with a reflective enclosure 20 comprising a 7 mm thick layer of the reflective material SPECTRALON®, this backlighting system would be bulky, heavy and the heat generated by the backlighting could not be radiated.

Die vorliegende Erfindung, die im größeren Detail unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 6 beschrieben werden wird, erzielt eine resultierende reflektierende Eigenschaft von in etwa 0,97 bis 0,98, und zwar unter Verwendung eines reflektierenden Materials, wie z. B. SPECTRALON®, während Nachteile des Gewichts und der Temperatur vermieden werden, die sich bei Verwendung einer 7 mm-dicken Schicht dieses Materials ergeben. Eine sich ergebende reflektierende Eigenschaft von über 0,97 bis 0,98 für ein Rückbeleuchtungs-System 10, wie in Fig. 3 gezeigt, ist erzielbar durch ein Einschließen der Lichtquelle 14 in einen reflektierenden Hohlraum 25, der durch die reflektierende Umhüllung 20 und den Diffusor 18 gebildet wird. Die reflektierende Umhüllung 20 umfaßt einen hinteren Reflektor 22 und seitliche Reflektoren 24. Der hintere Reflektor 22 und die seitlichen Reflektoren 24 verfügen beide über einen ersten Reflektor 34 mit einer Schicht des reflektierenden Materials SPECTRALON® mit einer Dicke von 2 bis 3 mm. Der erste Reflektor 34 des reflektierenden Materials SPECTRALON® ist zwischen der Lichtquelle 14 und einem darunterliegenden Reflektor 30 angeordnet. Der darunterliegende Reflektor 30 umfaßt ein Aluminiumsubstrat 31 mit einem reflektierenden Material 32, wie z. B. einer mit Barium-Sulfat beladenen Farbe, einem Silber-MYLAR®-reflektierenden Film oder anderen hochreflektierenden, darauf angeordneten Materialien; der darunterliegende Reflektor verfügt über eine reflektierende Eigenschaft von 0,90 bis 0,94. Wie in Fig. 4 gezeigt, hat eine Schicht des reflektierenden Materials SPECTRALON® mit einer Dicke von 2-3 mm eine reflektierende Eigenschaft von über 0,96 bis 0,97. Die geschichtete Kombination des ersten Reflektors 34 aus dem reflektierenden Material SPECTRALON®, angeordnet zwischen der Lampe 14 und einem unterliegenden Reflektor 30, ergibt eine resultierende reflektierende Eigenschaft von über 0,97 bis 0,98.The present invention, which will be described in greater detail with reference to Figures 3 to 6, achieves a resultant reflective property of about 0.97 to 0.98 using a reflective material such as SPECTRALON® while avoiding weight and temperature penalties associated with using a 7 mm thick layer of this material. A resultant reflective property of over 0.97 to 0.98 for a backlighting system 10 as shown in Figure 3 is achievable by enclosing the light source 14 in a reflective cavity 25 formed by the reflective enclosure 20 and the diffuser 18. The reflective enclosure 20 includes a rear reflector 22 and side reflectors 24. The rear reflector 22 and the side reflectors 24 both include a first reflector 34 having a layer of SPECTRALON® reflective material having a thickness of 2 to 3 mm. The first reflector 34 of SPECTRALON® reflective material is disposed between the light source 14 and an underlying reflector 30. The underlying reflector 30 includes an aluminum substrate 31 having a reflective material 32, such as a barium sulfate-loaded paint, silver MYLAR® reflective film, or other highly reflective materials disposed thereon; the underlying reflector has a reflective property of 0.90 to 0.94. As shown in Fig. 4, a layer of SPECTRALON® reflective material having a thickness of 2-3 mm has a reflective property of over 0.96 to 0.97. The layered combination of the first reflector 34 of SPECTRALON® reflective material, disposed between the lamp 14 and an underlying reflector 30, gives a resulting reflective property of over 0.97 to 0.98.

Obwohl die hier aufgeführten reflektierenden Materialien die angegebene, sich ergebende reflektierende Eigenschaft bereitstellen, können andere Kombinationen von Schichten reflektierender Materialien oder unterschiedliche Materialdicken in dem aus zwei Schichten bestehenden Reflektor in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung mit verbesserten Ergebnissen verwendet werden. Der erste Reflektor muß jedoch lichtdurchlässig sein, mit einer hohen reflektierenden Eigenschaft, gewöhnlich größer als 0,94, und die darunterliegende Reflektorschicht muß eine reflektierende Eigenschaft entweder gleich oder größer als die reflektierende Eigenschaft des ersten Reflektors aufweisen. Z. B. ist die Schicht aus SPECTRALON® 0,5 mm dick mit einer reflektierenden Eigenschaft von 0,94, und der darunterliegende Reflektor, der eine Barium-Sulfat-Farbe aufweisen kann, hat eine reflektierende Eigenschaft von 0,94. Obwohl sogar die sich ergebende reflektierende Eigenschaft nicht mehr als 0,97 bis 0,98 betragen wird, wird es jedoch über eine verbesserte reflektive Eigenschaft verfügen, und zwar in Verbindung mit der Haltbarkeit in bezug auf die Umgebung. Falls sich jedoch der Reflexionswert des für die Schicht 34 ausgewählten Materials auf einen Wert verringert, der kleiner ist als der Wert des darunterliegenden Reflektors, wird nur die Haltbarkeit verbessert. Die einschlägigen Fachleute werden erkennen, daß andere als die aufgelisteten Materialien mit geeigneten Eigenschaften für den ersten und den darunterliegenden Reflektor in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, und daß die Erfindung nicht auf die hier aufgelisteten reflektierenden Materialien beschränkt ist.Although the reflective materials listed here provide the resulting reflective property indicated, other combinations of layers of reflective materials or different thicknesses of material may be used in the two-layer reflector in accordance with the present invention with improved results. However, the first reflector must be translucent, with a high reflective property, usually greater than 0.94, and the underlying reflector layer must have a reflective property either equal to or greater than the reflective property of the first reflector. For example, the layer of SPECTRALON® is 0.5 mm thick with a reflective property of 0.94, and the underlying reflector, which may be a barium sulfate paint, has a reflective property of 0.94. Although even the resulting reflective property will not be more than 0.97 to 0.98, it will nevertheless have improved reflective property combined with environmental durability. However, if the reflectance value of the material selected for layer 34 decreases to a value less than the value of the underlying reflector, only durability will be improved. Those skilled in the art will recognize that materials other than those listed and having suitable properties may be used for the primary and underlying reflectors in accordance with the present invention, and that the invention is not limited to the reflective materials listed herein.

Wie in Fig. 6 dargestellt, werden von der Lichtquelle 14 eintreffende Strahlen 50 zu über 96% anfänglich am ersten Reflektor 34 reflektiert, der eine Dicke von 2 mm des SPECTRALON®-Materials aufweist. Der erste Reflektor 34 ist lichtdurchlässig, und er verfügt über eine geringe Absorption, wodurch näherungsweise 3% der auftreffenden Strahlen 50 durch die Schicht 34 durchgeleitet werden, was als Strahlen 52 dargestellt ist. Die Strahlen 52 werden näherungsweise zu 92% von dem darunterliegenden Reflektor 39 reflektiert, der eine Barium-Sulfat beladene Farbe ist, die auf einem Aluminiumsubstrat 31 angeordnet ist, wobei diese als reflektierte Strahlen 53 dargestellt sind; einiges von diesem Licht durchdringt den ersten Reflektor 34 aus dem reflektierenden Material SPECTRALON®, um das vor dem Diffusor 18 angeordnete Display auszuleuchten. Wegen der mehrfachen Reflexionen, die sich innerhalb des reflektierenden Hohlraums 25 einstellen, ebenso wie zwischen dem ersten Reflektor 34 und dem darunterliegenden Reflektor 30, wird sich eine resultierende reflektierende Eigenschaft von 97 bis 98% für die auftreffenden Strahlen 50 einstellen. Daher wird die Hinterbeleuchtungs-Einrichtung 10 durch eine Aufnahme bzw. Absorbanz von 0,02 bis 0,03 charakterisiert, was eine wesentliche Verbesserung gegenüber bekannten Hinter-Beleuchtungen darstellt, zusätzlich zu verbesserten Haltbarkeit. Durch die Verwendung einer dünnen SPECTRALON®- Schicht werden die Dichtheit und die thermischen Isolatoreigenschaften einer dicken SPECTRALON®-Schicht vermieden.As shown in Figure 6, over 96% of incident rays 50 from light source 14 are initially reflected by first reflector 34, which has a 2 mm thickness of SPECTRALON® material. First reflector 34 is translucent and has low absorption, allowing approximately 3% of incident rays 50 to pass through layer 34, shown as rays 52. Rays 52 are approximately 92% reflected by underlying reflector 39, which is a barium sulfate loaded paint disposed on aluminum substrate 31, shown as reflected rays 53; some of this light passes through first reflector 34 of SPECTRALON® reflective material to illuminate the display disposed in front of diffuser 18. Because of the multiple reflections that occur within the reflective cavity 25, as well as between the first reflector 34 and the underlying reflector 30, a resulting reflective property of 97 to 98% will be established for the incident rays 50. Therefore, the backlight device 10 is characterized by an absorbance of 0.02 to 0.03, which represents a significant improvement over known backlights, in addition to improved durability. By using a thin SPECTRALON®- The tightness and thermal insulation properties of a thick SPECTRALON® layer are avoided.

Wie in Fig. 5 dargestellt, ist der erste Reflektor 34 aus dem reflektierenden Material SPECTRALON® auf dem darunterliegenden Reflektor 30, der das Aluminiumsubstrat 31 und das reflektierende Material 32 umfaßt, durch ein klares Bindungsmittel befestigt; z. B. kann ein Silizium-Bindungsmaterial wie z. B. klarer Silikon RTV (raumtemperaturvulkanisiert) als Bindematerial verwendet werden. Jedes angemessene Bindematerial von geringer Absorption kann verwendet werden, und die vorliegende Erfindung ist nicht auf Silizium-Bindematerialien beschränkt. Zusätzlich kann das reflektierende Material SPECTRALON® an das Substrat des darunterliegenden Reflektors angeheftet werden, z. B. über eine Silizium-Nylon-Schnur oder einen entsprechenden Faden.As shown in Figure 5, the first reflector 34 of the reflective material SPECTRALON® is attached to the underlying reflector 30, which comprises the aluminum substrate 31 and the reflective material 32, by a clear bonding agent; e.g., a silicon bonding material such as clear silicone RTV (room temperature vulcanized) can be used as the bonding material. Any suitable low absorption bonding material can be used and the present invention is not limited to silicon bonding materials. In addition, the reflective material SPECTRALON® can be attached to the substrate of the underlying reflector, e.g., via a silicon nylon cord or thread.

Alternativ kann der erste Reflektor 34 an den darunterliegenden Reflektor 30 durch Verwendung mechanischer Befestigungsmittel angebracht werden, die einen Luftspalt 36, siehe Fig. 3, zwischen dem ersten Reflektor 34 und dem darunterliegenden Reflektor 30 belassen. Jeder geeignete mechanische Befestiger zur Erzielung einer solchen Verbindung kann in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden.Alternatively, the first reflector 34 may be attached to the underlying reflector 30 by using mechanical fasteners that leave an air gap 36, see Figure 3, between the first reflector 34 and the underlying reflector 30. Any suitable mechanical fastener for achieving such a connection may be used in accordance with the present invention.

Damit die reflektierende Umhüllung 20 für einen großen Temperaturbereich beständig ist, ist der erste Reflektor 34 aus dem Material SPECTRALON® in eine Vielzahl von kleinen Bereichs-Abschnitten 35 unterteilt. Die Vielzahl der kleinen Bereichs-Abschnitte 35 sind in Fig. 5 durch die gepunkteten Linien gezeigt, wobei es sich hierbei um eine optionale Konfiguration handelt. Diese Bereiche 35 werden mit einem geeigneten Bindemittel 38, wie z. B. klarem Silikon RTV an das reflektierende Material 32 gebunden. Das geeignete Bindemittel 38 wird dann die Abweichung zwischen den thermischen Expansionskoeffizienten des ersten Reflektors 34 und des darunterliegenden Reflektors ausgleichen. Zusätzlich kann die Abweichung zwischen den thermischen Expansionskoeffizienten durch Schneiden von Einkerbungen auf jeder der Seiten des SPECTRALON®-Materials ausgeglichen werden. Eine solche Ausgleichung der thermischen Expansionskoeffizienten ist wichtig, insbesondere dann, wenn ein erster Reflektor 34 wie aus dem reflektierenden Material SPECTRALON® einen hohen Koeffizienten der thermischen Expansion aufweist.In order to make the reflective enclosure 20 resistant to a wide range of temperatures, the first reflector 34 of SPECTRALON® material is divided into a plurality of small area sections 35. The plurality of small area sections 35 are shown in Fig. 5 by the dotted lines, and this is an optional configuration. These areas 35 are bonded to the reflective material 32 with a suitable bonding agent 38, such as clear silicone RTV. The suitable bonding agent 38 will then compensate for the deviation between the thermal expansion coefficients of the first reflector 34 and the underlying reflector. In addition, the deviation between the thermal expansion coefficients can be compensated for by cutting notches on either side of the SPECTRALON® material. Such a balancing of the thermal expansion coefficients is important, especially when a first reflector 34, such as that made of the reflective material SPECTRALON®, has a high coefficient of thermal expansion.

Die wesentlich verbesserte reflektierende Eigenschaft der reflektierenden Umhüllung 20 und die geringere Aufnahme bzw. absorbierende Eigenschaft der reflektierenden Umhüllung 20 bewirkt ein Anstieg der Hinterbeleuchtungs-Leuchteffizienz. Es wird sogar eine verbesserte Hinterbeleuchtungs-Leuchteffizienz durch die vorliegende Erfindung erzielt, weil die absorbierenden Eigenschaften der reflektierenden Umhüllung 20 verringert werden, ebenso wie die absorbierenden Eigenschaften anderer Komponenten wie der Lampe 14, der Lampenhalterungs-Hardware, des Diffusors usw. Weil die Licht-Absorption wesentlich verringert wurde und die Anzahl der reflektierten Strahlen innerhalb des reflektierenden Hohlraums 25 vergrößert wurde, ergibt sich hieraus eine verbesserte Gleichförmigkeit und eine verringerte Beleuchtung der Hinterbeleuchtungs-Lampe und Befestigungs-Hardware.The substantially improved reflective property of the reflective enclosure 20 and the reduced absorption property of the reflective enclosure 20 results in an increase in backlight luminous efficiency. Even improved backlight luminous efficiency is achieved by the present invention because the absorption properties of the reflective enclosure 20 are reduced, as are the absorption properties of other components such as the lamp 14, lamp mounting hardware, diffuser, etc. Because light absorption is substantially reduced and the number of reflected rays within the reflective cavity 25 is increased, this results in improved uniformity and reduced illumination of the backlight lamp and mounting hardware.

Claims (16)

1. Hinterbeleuchtungsvorrichtung, aufweisend:1. Backlighting device, comprising: eine Lichtquelle (14) für die Erzeugung von Licht;a light source (14) for generating light; eine lichtdurchlässige Platte (18), die den Durchgang von Licht gestattet; unda translucent plate (18) allowing the passage of light; and eine reflektierende Umhüllung (20), die mit der lichtdurchlässigen Platte (18) verbunden ist, um die Lichtquelle (14) darin einzuschließen, wobei die reflektierende Umhüllung (20) umfaßt:a reflective enclosure (20) connected to the translucent plate (18) to enclose the light source (14) therein, the reflective enclosure (20) comprising: einen ersten Reflektor (34), wobei der erste Reflektor lichtdurchlässig und diffus ist unda first reflector (34), the first reflector being translucent and diffuse and einen zweiten Reflektor (30) zum Reflektieren von auftreffendem Licht, das durch den ersten Reflektor (34) übertragen wird, wobei der erste Reflektor (34) zwischen der Lichtquelle (14) und dem zweiten Reflektor (30) positioniert ist; und wobei die Hinterbeleuchtungsvorrichtung (10) dadurch gekennzeichnet ist:a second reflector (30) for reflecting incident light transmitted by the first reflector (34), the first reflector (34) being positioned between the light source (14) and the second reflector (30); and the backlight device (10) is characterized by: daß der erste Reflektor (34) ein Reflexionsvermögen von größer als ungefähr 0,93 im sichtbaren Wellenlängenspektrum und ein Absorptionsvermögen von weniger als ungefähr 0,01 besitzt und der erste Reflektor weniger als ungefähr 5 mm dick ist; undthat the first reflector (34) has a reflectivity of greater than about 0.93 in the visible wavelength spectrum and an absorptivity of less than about 0.01 and the first reflector is less than about 5 mm thick; and daß der erste Reflektor (34) ein Reflexionsvermögen besitzt, das größer oder gleich dem Reflexionsvermögen des zweiten Reflextors (30) ist.that the first reflector (34) has a reflectivity that is greater than or equal to the reflectivity of the second reflector (30). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Reflektor (34) ein helles weißes Material ist, welches bei mechanischer Erschütterung und Vibration stabil ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the first reflector (34) is a bright white material which is stable under mechanical shock and vibration. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Reflektor (34) ein Plastikmaterial mit einer Dichte von ungefähr 1, 25 Gramm pro Kubikzentimeter umfaßt.3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the first reflector (34) comprises a plastic material with a density of approximately 1.25 grams per cubic centimeter. 4. Vorrichtung nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Reflektor (30) ein mit Bariumsulfat beladenes Material auf einem Substrat umfaßt.4. Device according to any preceding claim, characterized in that the second reflector (30) comprises a barium sulfate loaded material on a substrate. 5. Vorrichtung nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Reflektor (30) einen Silber/MYLAR®-Film auf einem Substrat umfaßt.5. Apparatus according to any preceding claim, characterized in that the second reflector (30) comprises a silver/MYLAR® film on a substrate. 6. Vorrichtung nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Blättchen des ersten Reflektors (34) eine Dicke von wenigstens 2 mm besitzt.6. Device according to any preceding claim, characterized in that the leaflet of the first reflector (34) has a thickness of at least 2 mm. 7. Vorrichtung nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Reflektor eine Vielzahl von Kacheln umfaßt, die mit dem zweiten Reflektor (30) mit einem nachgiebigen Haftmaterial verbunden sind.7. Apparatus according to any preceding claim, characterized in that the first reflector comprises a plurality of tiles bonded to the second reflector (30) with a resilient adhesive material. 8. Vorrichtung nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Reflektor mehrere Kacheln aus SPECTRALON®- Reflexionsmaterial umfaßt, die mit dem zweiten Reflektor (30) mit einem nachgiebigen Haftmaterial verbunden sind.8. Device according to any preceding claim, characterized in that the first reflector comprises a plurality of tiles of SPECTRALON® reflective material bonded to the second reflector (30) with a resilient adhesive material. 9. Vorrichtung nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ferner Befestigungsmittel zur Befestigung des ersten Reflektors (34) mit dem zweiten Reflektor (30) umfaßt, so daß ein Luftspalt dazwischen vorliegt.9. Apparatus according to any preceding claim, characterized in that the apparatus further comprises fastening means for fastening the first reflector (34) to the second reflector (30) so that an air gap is present therebetween. 10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ferner ein durchsichtiges Haftmaterial (38) mit geringer Absorption zwischen dem ersten Reflektor (34) und dem zweiten Reflektor (30) umfaßt.10. Device according to claim 1, characterized in that the device further comprises a transparent adhesive material (38) with low absorption between the first reflector (34) and the second reflector (30). 11. Vorrichtung nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Reflektor (34) ein Material mit größerer Dauerfestigkeit gegenüber dem zweiten Reflektor (30) über einen Bereich von Umgebungsbedingungen umfaßt, die Temperatur, Temperaturschock, Feuchtigkeit und mechansiche Erschütterung und Vibration einschließen.11. Apparatus according to any preceding claim, characterized in that the first reflector (34) comprises a material having greater fatigue strength than the second reflector (30) over a range of environmental conditions including temperature, thermal shock, humidity and mechanical shock and vibration. 12. Vorrichtung nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, dadurch ge kennzeichnet, daß der erste Reflektor (34) SPEKTRALON®- Reflexionsmaterial umfaßt.12. Device according to any preceding claim, characterized in indicates that the first reflector (34) comprises SPEKTRALON® reflective material. 13. Reflektierende Oberfläche (22) umfassend:13. Reflective surface (22) comprising: einen ersten Reflektor (34), der lichtdurchlässig und diffus ist;a first reflector (34) which is translucent and diffuse; einen zweiten Reflektor (30), der eng benachbart hinter dem ersten Reflektor (34) positioniert ist, so daß der zweite Reflektor (30) durch den ersten Reflektor (34) übertragenes Licht reflektiert;a second reflector (30) positioned closely behind the first reflector (34) so that the second reflector (30) reflects light transmitted through the first reflector (34); wobei die reflektierende Oberfläche (22) dadurch gekennzeichnet ist:wherein the reflective surface (22) is characterized by: daß der erste Reflektor (34) ein Reflexionsvermögen von größer als 0,93, ein Absorptionsvermögen von weniger als ungefähr 0,01 umfaßt und weniger als 5 mm dick ist.that the first reflector (34) has a reflectivity of greater than 0.93, an absorbivity of less than about 0.01 and is less than 5 mm thick. 14. Reflektierende Oberfläche (22) gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Reflektor (34) eine Dicke zwischen 1,5 mm und 5,0 mm besitzt.14. Reflective surface (22) according to claim 13, characterized in that the first reflector (34) has a thickness between 1.5 mm and 5.0 mm. 15. Reflektierende Oberfläche (22) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Reflektor (30) ein mit Barriumsulfat beladenes Material auf einem Substrat umfaßt.15. Reflective surface (22) according to claim 13 or 14, characterized in that the second reflector (30) comprises a barium sulfate-loaded material on a substrate. 16. Reflektierende Oberfläche (22) nach irgendeinem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Reflektor einen Silber/MYLAR®- Film auf einem Substrat umfaßt.16. Reflective surface (22) according to any one of claims 13 to 15, characterized in that the second reflector comprises a silver/MYLAR® film on a substrate.