DE102005006585B4

DE102005006585B4 - Lichtleitplatte

Info

Publication number: DE102005006585B4
Application number: DE102005006585.6A
Authority: DE
Inventors: Junji Miyashita
Original assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Current assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Priority date: 2004-02-16
Filing date: 2005-02-14
Publication date: 2019-08-01
Anticipated expiration: 2025-02-15
Also published as: US7357557B2; DE102005006585A1; KR101013532B1; US20050190578A1; CN1658041A; KR20060041935A; CN100434988C

Abstract

Eine Lichtleitplatte, die Folgendes aufweist:- ein Plattenglied (21) mit einer Lichtübertragungsfähigkeit; und- eine Lichteintrittsfläche (21a), die eine Seitenfläche des Plattenglieds (21) ist;- wobei das Plattenglied (21) dazu eingerichtet ist, einen Pfad des Lichts zu verändern, das von einer Lichtquelle (2) emittiert wird, die zu der Lichteintrittsfläche (21a) des Plattengliedes weisend angeordnet ist, und dazu eingerichtet ist, planares Beleuchtungslicht (25) von einer oberen Oberfläche (21b) des Plattenglieds (21) auf ein Objekt zu emittieren, das beleuchtet werden soll;- wobei die Lichteintrittsfläche (21a) so ausgestaltet ist, dass sie einen gewellten Oberflächenteil (20) aufweist, der durch eine quadratische Kurve definiert ist und der gekrümmte ausgenommene Abschnitte (23) und gekrümmte erhobene Abschnitte (22) aufweist, wobei die gekrümmten ausgenommenen Abschnitte (23) und die gekrümmten erhobenen Abschnitte (22) sich in einer Längsrichtung der Lichteintrittsfläche (21a) wiederholt abwechseln und glatt miteinander verbunden sind.

Description

QUERVERWEIS AUF DIE VERWANDTE ANMELDUNG
Die Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. JP2004-39086 , eingereicht am 16. Februar 2004, und Nr. JP2004-39087 , eingereicht am 16. Februar 2004, deren gesamte Beschreibungen hierin durch Bezugnahme aufgenommen worden sind.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Lichtleitplatte, die für eine planare Lichtquelle verwendet wird, die einen Flüssigkristallbildschirm von seiner Rückseite her beleuchtet, und insbesondere auf eine Lichtleitplatte für eine planare Lichtquelle, die geeignet ist, um auf einen kleinen Flüssigkristallbildschirm, der in Mobiltelefonen verwendet wird, angewendet zu werden.
Beschreibung der verwandten Technik
JP H10 – 293 202 A offenbart eine Lichtübertragungsplatte zum Verringern einer ungleichmäßigen Leuchtdichte in der Nähe einer Einfallsfläche durch Bilden mehrerer Nuten, die sich von einer Abstrahlfläche zu einer der Abstrahlfläche gegenüberliegenden Oberfläche erstrecken, zumindest in einem Bereich, der einer Punktlichtquelle an der Endfläche eines plattenartigen Elements gegenüberliegt. Die Nuten werden mit der gleichen Form wiederholt auf einer Einfallsfläche einer Lichtübertragungsplatte ausgebildet, die Beleuchtungslicht emittiert. Die Nuten sind so ausgebildet, dass sie sich von der Abstrahlfläche zu einer hinteren Fläche erstrecken und auf der gesamten Einfallsfläche wiederholt ausgebildet sind. Ferner wird die Nut solcherart gebildet, dass ein Paar geneigter Oberflächen mit einer zu der Einfallsoberfläche geneigten Ebene mit einer gekrümmten Oberfläche mit kreisbogenförmiger Form glatt verbunden wird, und ferner glatt mit der benachbarten Nut verbunden ist, die eine ähnliche gekrümmte Oberfläche mit Kreisbogenform aufweist. Der optische Weg des Beleuchtungslichts, das auf die geneigten Flächen fällt, die die Nut bilden, wird durch die geneigten Flächen gebogen, und das Licht wird auf beide Seitenflächen der Platte verteilt. Dadurch wird die unzureichende Lichtmenge kompensiert und die ungleichmäßige Leuchtdichte der Emissionsfläche auf der Platte verringert.
JP H09 – 113 907 A offenbart eine Lichtübertragungsplatte zur Verwendung in einem Bildschirm mit hoher Luminanz und hoher Gleichmäßigkeit der Beleuchtungsstärke. Die Lichtübertragungsplatte weist auf ihrer Vorderfläche eine Lichtemissionsfläche und auf ihrer Rückfläche eine Reflexionsfläche auf, wobei ihre einseitige Endfläche eine Lichteintrittsendfläche und ihre anderen Seitenflächen Reflexionsseitenendflächen sind. Auf der Lichtübertragungsplatte wird von einer entlang der Endfläche angeordneten Lichtquelle einfallendes Licht gestreut, und das Licht wird von der Lichtemissionsfläche emittiert. In einem solchen Fall ist an der Endfläche ein Lichtstreuungsmittel zum Verstärken der Lichtstreuung in einer Richtung parallel zur Lichtemissionsfläche aus dem Licht ausgebildet, das von der Endfläche in das Innere eintritt.
WO 03 / 098 100 A1 offenbart einen planaren Lichtleiter mit einer Lichteintrittsendfläche, die Licht von einer primären Punktlichtquelle empfängt, und einer Lichtaustrittsendfläche, die das eintretende Licht ausgibt, wobei mehrere Linsenanordnungen vorgesehen und zumindest an einem Teil der Lichteintrittsendfläche solcherart ausgebildet sind, dass sie sich von der Lichtaustrittsendfläche zu der gegenüberliegenden Fläche im Wesentlichen parallel zueinander erstrecken. Die Linsenanordnungen haben eine asymmetrische Querschnittsform, die durch eine Kombination von mindestens zwei verschiedenen Kurven definiert wird. Wenn der Lichtleiter mit einer primären Lichtquelle, die entgegengesetzt zu der Lichteintrittsendfläche angeordnet ist, und einem Lichtablenkelement, das gegenüber der Lichtaustrittsendfläche angeordnet ist, kombiniert wird, ist eine hohe Gleichförmigkeit ohne Variation der Leuchtdichte selbst dann gegeben, wenn eine relativ kleine Anzahl von Punktlichtquellen als primäre Lichtquelle verwendet wird.
Eine zunehmende Anzahl von dünnen, leicht zu sehenden Flüssigkristallanzeigen mit einem Hintergrundbeleuchtungsmechanismus wird als Anzeige bei kleinen, dünnen Informationsvorrichtungen, wie beispielsweise Notebook-Textverarbeitern oder -Computern, Mobiltelefonen und tragbaren Fernsehgeräten verwendet. Ein derartiger Hintergrundbeleuchtungsmechanismus verwendet eine planare Lichtquelle, um eine gesamte Oberfläche eines Flüssigkristallbildschirms von seiner Rückseite her zu beleuchten. Die planare Lichtquelle weist im Allgemeinen eine Lichtquelle, wie beispielsweise eine fluoreszierende Lampe oder eine Leuchtdiode (LED), auf, sowie eine Lichtleitplatte, die einen Lichtfluss in einen planaren Lichtfluss zur Beleuchtung des Flüssigkristallbildschirms umwandelt. Was die Lichtquelle betrifft, verwenden eine zunehmende Anzahl planarer Lichtquellen LEDs als Lichtquelle, und zwar zur weiteren Reduzierung der Größe und der Dicke und für eine verlängerte Lebensdauer. Diese planaren Lichtquellen können in einen direkten Typ klassifiziert werden, in dem die Lichtquelle direkt unter der Lichtleitplatte angeordnet ist, und einen Seitenlichttyp, in dem die Lichtquelle an den Seiten der Lichtleitplatte angeordnet ist. Für Vorrichtungen, die auf eine kleine Größe und eine geringe Dicke Gewicht legen, wie beispielsweise Mobiltelefone, wird gewöhnlich der Seitenlichttyp gewählt.
Jetzt wird eine herkömmliche planare Lichtquelle eines Seitenlichttyps mit Bezugnahme auf die 1 und 2 erklärt. 1 zeigt ein Beispiel einer herkömmlichen planaren Lichtquelle dieser Art. Sie besteht im Wesentlichen aus einer rechteckigen prismenförmigen Lichtleitplatte 1, die aus einem transparenten Material hergestellt ist, und einer Lichtquelle 2 mit drei LEDs, die an den Seiten der Lichtleitplatte 1 angeordnet sind.
Die Lichtleitplatte 1 ist auf der Rückseite eines Flüssigkristallbildschirms 7 angeordnet. Die Lichtleitplatte 1 wird oft auf ihrer Unterseite mit einem Lichtreflexionsflächenelement 8 versehen, das Licht von der Lichtquelle 2 zu dem Flüssigkristallbildschirm 7 leitet, wie in 2B gezeigt. Auf der oberen Oberflächenseite der Lichtleitplatte 1 sind ein Diffusions- bzw. Streuungsflächenelement 9, das gleichmäßig Licht von der Lichtquelle 2 streut, und ein Prismenblatt 10 vorgesehen, das Licht zu dem Flüssigkristallbildschirm 7 bündelt.
Die Lichtleitplatte 1 ist ein rechteckiges, prismenförmiges Plattenglied, das imstande ist, Licht zu übertragen, und das z.B. aus einem farblosen, transparenten Kunststoffmaterial geformt ist. Die obere Oberfläche der Lichtleitplatte 1 wird als eine Lichtemissionsfläche 1b und eine der Seitenflächen der Lichtleitplatte 1 wird als eine Lichteinfallsfläche 1a verwendet. Die Lichtquelle 2 ist an einer Position angeordnet, die zu der Lichteinfallsfläche 1a weist. Ein Lichtstrahl 3, der von der Lichtquelle 2 ausgestrahlt wird, tritt in die Lichteinfallsfläche 1a ein und wird dann wiederholt in der Lichtleitplatte zu der Lichtemissionsfläche 1b reflektiert, während er sich in der Lichtleitplatte fortbewegt, und zwar bis diejenigen Lichtkomponenten, die auf die obere Oberfläche bei weniger als dem Grenzwinkel einfallen, von der Lichtemissionsfläche 1b der Lichtleitplatte 1 als Beleuchtungslicht 4 extrahiert werden. Das Beleuchtungslicht 4, das außerhalb extrahiert wird, beleuchtet dann den Flüssigkristallbildschirm 7 von der Rückseite her.
2A und 2B zeigen ein weiteres Beispiel einer herkömmlichen planaren Lichtquelle eines Seitenlichttyps (siehe die japanische Patentoffenbarung Nr. JP2003 262734A , S. 2 und 3). In der planaren Lichtquelle dieser Art ist ein Eckteil 1d der ungefähr rechteckigen, prismenförmigen Lichtleitplatte 1 abgeschnitten, um eine zusätzliche Seitenfläche als die Lichteinfallsfläche 1a zu formen. Eine Lichtquelle 2, die sich aus einer LED zusammensetzt, ist an einer Position angeordnet, die zu der Lichteinfallsfläche 1a weist. Wie in 2B gezeigt, konstituiert die obere Oberfläche der Lichtleitplatte 1 eine Lichtemissionsfläche 1b, und eine untere Oberfläche 1c, die der Lichtemissionsfläche 1b gegenüberliegt, wird als eine Lichtreflexionsoberfläche verwendet, die mit einer feinen Maserung oder einer Vielzahl halbkreisförmiger Punkte gebildet ist, um das einfallende Licht 5 zu der Lichtemissionsfläche 1b zu reflektieren.
In der obigen, herkömmlichen planaren Lichtquelle eines Seitenlichttyps wird, wenn das Einfallslicht 3 von der Lichtquelle 2 in die Lichtleitplatte 1 bei einem Einfallswinkel a eintritt, wie in 3A und 3B gezeigt, das Licht gebrochen und bewegt sich in der Lichtleitplatte 1 mit einem Winkel b in Bezug auf die Normale bzw. Senkrechte fort, wie bei 5 gezeigt. Da das Material der Lichtleitplatte 1, wie beispielsweise Acrylharz und Polycarbonatharz, einen höheren Brechungsindex besitzt als Luft, ist der Winkel b in Bezug auf die Senkrechte geringer als der Einfallswinkel a. Zu diesem Zeitpunkt besitzt das Einfallslicht 3 von der Lichtquelle 2 eine Richtcharakteristik der LED selbst, sodass die Richtcharakteristik des Lichts 5, das gebrochen wird, nachdem es in die Lichtleitplatte 1 eingetreten ist, geringer ist als die des Einfallslichts 3.
4 zeigt die Richtcharakteristiken des Lichts 3 von der Lichtquelle 2 und des Lichts 5, nachdem es in die Lichtleitplatte 1 eintritt. 4A zeigt eine Richtcharakteristik des Einfallslichts 3 von einer LED als der Lichtquelle 2 und 4B zeigt eine Richtcharakteristik des einfallenden Lichts 5, das in die Lichtleitplatte 1 von der Lichteinfallsfläche 1a eingetreten ist. Der Lichtstrahl 3 der LED als eine Punktlichtquelle besitzt eine Richtcharakteristik, die durch eine Kurve 101 in 4A gezeigt wird. Das Licht 5, das aus dem Licht 3 resultiert, das in die Lichtleitplatte 1 eintritt, besitzt eine Richtcharakteristik, die durch eine Kurve 102 in 4B gezeigt wird. Wie oben beschrieben, ist die Richtcharakteristik des Lichts 5, nachdem dieses in die Lichtleitplatte 1 eingetreten ist, enger als die des Einfallslichts 3 der LED selbst. Auf diese Weise besteht bei der herkömmlichen Lichtleitplatte 1, bei der die Lichteinfallsfläche 1a als eine flache Oberfläche geformt ist, das Problem, dass eine Verteilung der Intensität des Lichts 5, nachdem dieses in die Lichtleitplatte 1 eingetreten ist, ungleichmäßig ist.
Um dieses Problem zu lösen, wird eine Lichtleitplatte vorgeschlagen, in der eine Lichteinfallsfläche der Lichtleitplatte mit Wellen vorgesehen ist, die durch eine Vielzahl von Prismen ähnlicher Form hergestellt werden (siehe die japanische Patentoffenbarung Nr. JP2002-196151A , S. 3-5 und 2). Eine Lichtleitplatte 11, die in 5 und 6 gezeigt wird, besitzt eine ähnliche Konstruktion wie die herkömmliche Lichtleitplatte 1, mit der Ausnahme, dass sich eine Lichteinfallsfläche 11a in der Form eines Gegenstücks der herkömmlichen Lichtleitplatte 1 unterscheidet. Daher wird nur die Konstruktion der Lichteinfallsfläche 11a beschrieben und die Beschreibungen der anderen Konstruktionen ausgelassen. Diese Konstruktion ist in ähnlicher Weise auch auf andere herkömmliche Lichtleitplatten anwendbar, deren Ecken abgeschnitten sind, daher nehmen wir in der folgenden Erklärung die Lichtleitplatte 11 in 5 und 6 als eine repräsentative herkömmliche Lichtleitplatte.
Wie in 5A und 5B gezeigt, besitzt die Lichtleitplatte 11 eine Lichteinfallsfläche 11a auf einer Seite, die sich in Wellen formt. Der gewellte Oberflächenteil besitzt eine gleichmäßige Verteilung von prismenartigen Vorsprüngen 12. Die prismenartigen Vorsprünge 12 besitzen jeweils im Querschnitt eine dreieckige Form, die durch ein Paar geneigter Oberflächen 12a, 12b definiert wird. Zwischen den benachbarten Vorsprüngen 12 befindet sich ein flacher Abschnitt 13.
Wenn die Lichteintrittsfläche 11a der Lichtleitplatte 11 als eine virtuelle Ebene definiert wird, kann der Winkel, den die Lichtstrahlen 15, 16 mit der Senkrechten bilden, nachdem die Strahlen in die Lichtleitplatte 11 eingetreten sind, größer gemacht werden als der Winkel, den sie im Fall der Lichtleitplatte 1 bilden, und zwar durch die Wirkung der geneigten Oberflächen 12a, 12b der prismenartigen Vorsprünge 12 auf der Lichteintrittsfläche 11a, wie in 6 gezeigt. Dies trifft selbst auf Lichtstrahlen zu, deren Einfallswinkel auf die Lichteintrittsfläche 11a groß ist. Wenn die Lichteintrittsfläche 11a als ein Ganzes gesehen wird, kann auf diese Weise ein Winkelbereich der Lichtstrahlen 15, 17, die in die Lichtleitplatte 11 von den prismenartigen Vorsprüngen 12 her eingetreten sind, vergrößert werden. Ferner tritt der Lichtstrahl 16, der in die Lichtleitplatte 11 von dem flachen Abschnitt 13 her eingetreten ist, gerade in die Lichtleitplatte 11 ein, wie im Fall der planaren Lichteintrittsfläche 11a der Lichtleitplatte 1.
Da in der Lichtleitplatte 11 die Lichteintrittsfläche 11a durch die prismenartigen Vorsprünge 12 gebildet wird und der flache Abschnitt 13 eine diskontinuierliche Form besitzt, wie in 6 gezeigt, sind jedoch die Richtcharakteristiken der Lichtstrahlen 15, 16, 17 verzerrt, die in die Lichtleitplatte 11 von der Lichteintrittsfläche 11a her eingetreten sind, wie in 7 gezeigt. Der Lichtstrahl 16, der in die Lichtleitplatte 11 von dem flachen Abschnitt 13 der Lichtleitplatte 11 in 6 her eintritt, besitzt eine Richtcharakteristik, die durch eine Kurve 104 in 7 gezeigt ist. Der Lichtstrahl 17, der in die Lichtleitplatte 11 von einer Fläche 12a der geneigten Oberflächen 12 der Lichtleitplatte 11 in 6 her eintritt, besitzt eine Richtcharakteristik, die durch eine Kurve 105 in 7 gezeigt wird. Der Lichtstrahl 15, der in die Lichtleitplatte 11 von der anderen Fläche 12b der prismenartigen Vorsprünge 12 der Lichtleitplatte 11 in 6 her eintritt, besitzt eine Richtcharakteristik, die durch eine Kurve 103 in 7 gezeigt wird.
In der herkömmlichen Lichtleitplatte 11, wie oben beschrieben, besitzen die Lichtstrahlen 15, 16, 17, die in die Lichtleitplatte 11 von der Lichteintrittsfläche 11a her eintreten, verzerrte Richtcharakteristiken, die zu dem Problem führen, dass die Lichtintensitätsverteilung aufgrund der verzerrten Charakteristiken der Richtcharakteristiken ungleichmäßig wird. Wenn die Lichtleitplatte 11 mit einer ungleichmäßigen Lichtintensitätsverteilung in einer planaren Lichtquelle eines Seitenlichttyps für eine Flüssigkristallanzeige verwendet wird, besteht ein Problem darin, dass helle Linien durch die Lichtquelle erzeugt werden oder dass die Helligkeit auf dem Bildschirm variiert, was die Bildqualität wesentlich herabsetzt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Ziel dieser Erfindung ist es, eine Lichtleitplatte für eine planare Lichtquelle vorzusehen, die das Problem lösen kann, das mit der oben beschriebenen herkömmlichen Lichtleitplatte verbunden ist, die helle Linien nahe der Lichtquelle oder Helligkeitsvariationen verhindern kann und die eine gleichmäßige Intensitätsverteilung des Lichts erzeugen kann, das in die Lichtleitplatte eingetreten ist, wodurch eine Qualität des Anzeigebilds verbessert wird.
Um das obige Ziel zu erreichen, weist die Lichtleitplatte dieser Erfindung Folgendes auf: ein Plattenglied mit einer Lichtübertragungsfähigkeit; und eine Lichteintrittsfläche, die eine Seitenfläche des Plattenglieds ist; wobei das Plattenglied dazu eingerichtet ist, einen Pfad des Lichts zu verändern, das von einer Lichtquelle emittiert wird, die zu der Lichteintrittsfläche des Plattengliedes weisend angeordnet ist, und dazu eingerichtet ist, planares Beleuchtungslicht von einer oberen Oberfläche des Plattenglieds auf ein Objekt zu emittieren, das beleuchtet werden soll; wobei die Lichteintrittsfläche so ausgestaltet ist, dass sie einen gewellten Oberflächenteil aufweist, der durch eine quadratische Kurve definiert ist und der gekrümmte ausgenommene Abschnitte und gekrümmte erhobene Abschnitte aufweist, wobei die gekrümmten ausgenommenen Abschnitte und die gekrümmten erhobenen Abschnitte sich in einer Längsrichtung der Lichteintrittsfläche wiederholt abwechseln und glatt miteinander verbunden sind.
In einem Beispiel ist das Plattenglied viereckig geformt und hat die Lichteintrittsfläche auf einer seiner Seitenflächen. In einem anderen Beispiel ist zumindest eines der Eckteile des Plattenglieds abgeschnitten, um eine zusätzliche Seitenfläche zu bilden, die als die Lichteintrittsfläche vorgesehen ist.
Wie oben beschrieben, kann die Richtcharakteristik des Lichts, das in die Lichtleitplatte eingetreten ist, korrigiert werden, da eine seiner Seitenflächen zur Lichteintrittsfläche gemacht wird, die sich dann in den gewellten Oberflächenteil formt, was eine gut ausgeglichene Charakteristik ohne Abweichungen bewirkt. Infolgedessen kann die Lichtintensität innerhalb der Lichtleitplatte gleichmäßig gemacht werden, was verhindert, dass helle Linien nahe der Lichtquelle erzeugt werden, oder können Helligkeitsvariationen beseitigt werden. Dies wiederum ermöglicht die Realisierung einer hochqualitativen planaren Lichtquelle eines Seitenlichttyps gemäß der Lichtleitplatte dieser Erfindung und LEDs. Ferner kann, wenn die Lichtleitplatte dieser Erfindung als eine planare Lichtquelle eines Seitenlichttyps für eine Flüssigkristallanzeige verwendet wird, die Flüssigkristallanzeige ein hochqualitatives Bild mit verringerten Helligkeitsvariationen erzeugen.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht, die einen wesentlichen Teil einer planaren Lichtquelle eines Seitenlichttyps nach dem Stand der Technik zeigt.
2A ist eine Draufsicht, die einen wesentlichen Teil einer anderen planaren Lichtquelle eines Seitenlichttyps nach dem Stand der Technik zeigt.
2B ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie C-C der 2A gezeigt wird.
3A ist eine teilweise vergrößerte Draufsicht, die eine Lichteintrittsfläche und ihren umgebenden Bereich einer Lichtquelle nach dem Stand der Technik zeigt.
3B ist eine teilweise vergrößerte Draufsicht, die eine Lichteintrittsfläche und ihren umgebenden Bereich einer anderen Lichtquelle nach dem Stand der Technik zeigt.
4A ist ein Diagramm, das eine Richtcharakteristik eines Lichtstrahls zeigt, der von einer Lichtquelle nach dem Stand der Technik emittiert wird.
4B ist ein Diagramm, das eine Richtcharakteristik eines Lichtstrahls zeigt, der in die Lichtleitplatte nach dem Stand der Technik eingetreten ist.
5A ist eine Draufsicht einer Lichtleitplatte nach dem Stand der Technik.
5B ist eine teilweise vergrößerte perspektivische Ansicht des Teils A in 5A.
6 ist eine teilweise vergrößerte Draufsicht, die eine Lichteintrittsfläche und ihren umgebenden Bereich einer Lichtleitplatte nach dem Stand der Technik zeigt.
7 ist ein Diagramm, das eine Richtcharakteristik des Lichts zeigt, das in eine Lichtleitplatte nach dem Stand der Technik eingetreten ist.
8A ist eine Draufsicht, die eine planare Lichtquelle eines Seitenlichttyps zeigt, die eine Lichtleitplatte gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung zeigt.
8B ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie A-A der 8A genommen ist.
9A ist eine vergrößerte Ansicht des Teils B der 8A.
9B ist eine teilweise vergrößerte Draufsicht, die eine Lichteintrittsfläche der 8A zeigt.
10 ist eine teilweise vergrößerte Draufsicht, die eine Lichteintrittsfläche der Lichtleitplatte in dem ersten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung zeigt.
11A ist ein Diagramm, das eine Charakteristikkurve 106 zeigt, die eine Richtcharakteristik des Lichts darstellt, das durch die Lichtleitplatte in dem ersten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung hindurch geht.
11B ist ein Diagramm, das eine Charakteristikkurve 107 zeigt, die eine Richtcharakteristik des Lichts darstellt, das durch die Lichtleitplatte in dem ersten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung hindurch geht.
11C ist ein Diagramm, das eine Charakteristikkurve 108 zeigt, die eine Richtcharakteristik des Lichts darstell, das durch die Lichtleitplatte in dem ersten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung hindurch geht.
12A ist eine Draufsicht, die eine planare Lichtquelle eines Seitenlichttyps zeigt, die eine Lichtleitplatte gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung verwendet.
12B ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie D-D der 12A genommen ist.
13A ist eine vergrößerte Ansicht des Teils B in 12A.
13B ist eine teilweise vergrößerte, perspektivische Ansicht einer Lichteintrittsfläche in 12A.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Jetzt werden die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Lichtleitplatte gemäß dieser Erfindung im Detail durch Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. 8A und 8B zeigen eine planare Lichtquelle eines Seitenlichttyps, die die Lichtleitplatte gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung verwendet. In diesem Ausführungsbeispiel werden Strukturelementen, die identisch mit den entsprechenden Elementen einer herkömmlichen Lichtleitplatte sind, die gleichen Bezugszeichen gegeben, und deren detaillierte Beschreibung unterlassen.
Wie in 8A und 8B gezeigt, besitzt die planare Lichtquelle in diesem Ausführungsbeispiel eine Lichtleitplatte 21 und eine Lichtquelle 2, die sich aus drei Leuchtdioden (LEDs) zusammensetzt. Die Lichtleitplatte 21 ist als ein ungefähr rechteckiges, prismenförmiges Plattenglied geformt, das durch Spritzgießen eines Licht übertragenden Kunststoffmaterials, wie beispielsweise Acrylharz, erzeugt wird. Die Lichtleitplatte 21 hat ihre obere Oberfläche zu einer Lichtemissionsfläche 21b geformt. Eine untere Oberfläche 21c der Lichtleitplatte 21, die der Lichtemissionsfläche 21b gegenüber liegt, ist mit einer feinen Textur oder einer Vielzahl von halbkreisförmigen Punkten gebildet, um das einfallende Licht 26 zu reflektieren, das in die Lichtleitplatte 21 eingetreten ist, und zwar zu der Lichtemissionsfläche 21b. Auf diese Weise konstituiert bzw. bildet die untere Oberfläche 21c eine Lichtreflexionsfläche.
Eine der Seitenflächen der Lichtleitplatte 21 ist eine Lichteintrittsfläche 21a. An einer Position, die zu der Lichteintrittsfläche 21a weist, ist die Lichtquelle 2 angeordnet. Wie in 8B gezeigt, tritt Licht, das von der Lichtquelle 2 emittiert wird, in die Lichtleitplatte 21 durch die Lichteintrittsfläche 21a ein und wird dann wiederholt innerhalb der Lichtleitplatte 21 zu der Lichtemissionsfläche 21b reflektiert, bis diejenigen Lichtkomponenten, die auf die obere Oberfläche bei weniger als dem Grenzwinkel einfallen, von der Lichtemissionsfläche 21b der Lichtleitplatte 21 als Beleuchtungslicht 25 emittiert werden. Das Beleuchtungslicht 25, das außerhalb extrahiert wird, beleuchtet dann die Flüssigkristallanzeige 7 von der Rückseite her. Die Lichtleitplatte 21 konstituiert gemeinsam mit der Lichtquelle 2 die planare Lichtquelle eines Seitenlichttyps dieses Ausführungsbeispiels, wobei die Lichtemissionsfläche 21b als eine Lichtbeleuchtungsfläche (für das Beleuchtungslicht 25) dient.
9A und 9B zeigen eine vergrößerte Ansicht eines Teils B in 8A. In der 9A ist die Lichteintrittsfläche 21a der Lichtleitplatte 21 in einen gewellten Oberflächenteil 20 geformt. Der gewellte Oberflächenteil 20 in diesem Beispiel weist erhobene Abschnitte 22 mit einer glatten, gekrümmten Oberfläche und ausgenommene Abschnitte 23 mit einer glatten, gekrümmten Oberfläche auf, wobei die erhobenen Abschnitte 22 und die ausgenommenen Abschnitte 23 abwechselnd in einer Längsrichtung der Lichteintrittsfläche 21a der Lichtleitplatte 21 geformt sind. Da die erhobenen Abschnitte 22 und die ausgenommenen Abschnitte 23 glatt verbunden oder verschmolzen sind, bildet der gewellte Oberflächenteil 20, wenn er als Ganzes betrachtet wird, eine glatte, kontinuierlich gewellte Oberfläche. Da ferner die erhobenen Abschnitte 22 und die ausgenommenen Abschnitte 23 die gleiche gekrümmte Geometrie besitzen und sich in der Dickenrichtung der Lichtleitplatte 21 erstrecken, bilden sie zusammen eine glatte quadratische Oberfläche, und daher ist ihr quer oder horizontal verlaufender Querschnitt wie eine quadratische Kurve oder Funktion geformt.
Obwohl es keine speziellen begrenzenden Bedingungen hinsichtlich dieser quadratischen Kurve gibt, wird eine Geometrie im horizontalen Querschnitt der erhabenen Abschnitte 22 und der ausgenommenen Abschnitte 23 in diesem Ausführungsbeispiel durch eine quadratische Kurve definiert, die durch einen elliptischen Bogen einer Ellipse 27 geformt wird, die durch einen Ausdruck x²/C² + y²/D² = 1 beschrieben wird, wobei C ein Radius der Ellipse in einer x-Achsenrichtung ist, D ein Radius in einer y-Achsenrichtung ist und wobei ein Mittelpunkt der Ellipse bei einem Schnittpunkt zwischen der x-Achse und der y-Achse gelegen ist, wie in 10 gezeigt. D.h. die Ellipse 27 ist durch die y-Achse geteilt, die durch ihren Mittelpunkt 24 hindurchgeht. Eine quadratische Kurve, die durch einen Ellipsenbogen geformt wird, wird verwendet, um die Geometrie des horizontalen Querschnitts der erhobenen Abschnitte 22 zu definieren, und eine quadratische Kurve, die durch den anderen Ellipsenbogen geformt wird, wird verwendet, um die Geometrie des horizontalen Querschnitts der ausgenommenen Abschnitte 23 zu definieren. Wenn die Lichteintrittsfläche 21 makroskopisch als eine Ebene betrachtet wird, sind die erhobenen Abschnitte 22 und die ausgenommenen Abschnitte 23 derart geformt, dass die y-Achsenrichtung der Ellipse 27 parallel zu der Ebene verläuft. Es wird bevorzugt, dass die Radien C, D der Ellipse 27 in einem Bereich von 30 - 500 µm eingestellt werden.
Wie oben beschrieben, ermöglicht die Lichtleitplatte 21, da die Lichteintrittsfläche 21a der Lichtleitplatte 21 dieses Ausführungsbeispiels zu einer kontinuierlichen, gewellten, glatten quadratischen Kurve im Querschnitt geformt ist, den Einfall des Lichts von der Lichtquelle 2 in die Lichtleitplatte 21 durch die Lichteintrittsfläche 21a, sodass das Licht 26 innerhalb der Lichtleitplatte 21 gestreut wird, wodurch die Intensitätsverteilung des Lichts 26 gleichmäßig gemacht wird. Infolgedessen wird die Richtcharakteristik des Lichts 26 korrigiert, wie durch eine Charakteristikkurve 106 eines glatten Kreises in 11A gezeigt, sodass sich die Richtcharakteristik glatt zwischen Teilen starker Lichtintensität und schwacher Lichtintensität verändert. Diese Anordnung kann verhindern, dass helle Linien oder Punkte nahe der Lichtquelle 2 erzeugt werden. Die Charakteristikkurven 107, 108 in 11B und 11C stellen eine Richtcharakteristik des Lichts 26 innerhalb der Lichtleitplatte 21 dar, wenn die Geometrien der erhobenen Abschnitte 22 und der ausgenommenen Abschnitte 23 durch Ändern eines Verhältnisses der Radien C, D der Ellipse 27, oder D/C verändert werden. Durch Ändern der Form der erhobenen Abschnitte 22 und der ausgenommenen Abschnitte 23 wie oben beschrieben, kann die Richtcharakteristik des Lichts 26 innerhalb der Lichtleitplatte 21 gesteuert werden.
Daher ist es durch Verändern des Werts D/C, einem Verhältnis zwischen den Radien C, D der Ellipse 27 gemäß der Positionsbeziehung zwischen der Lichtleitplatte 21 und der Lichtquelle 2 möglich, die Geometrie der Lichteintrittsfläche 21a zu optimieren und dadurch die Richtcharakteristik des Lichts 26 zu korrigieren, das in die Lichtleitplatte 21 durch die Lichteintrittsfläche 21a eingetreten ist, wodurch eine gut ausgeglichene Richtcharakteristik-Charakteristik ohne übermäßige Abweichungen geliefert wird.
Wie in 8B gezeigt, wird das Licht 26, das in die Lichtleitplatte 21 eingetreten ist, wiederholt zwischen der Lichtemissionsfläche 21b und der unteren Oberfläche 21c reflektiert, während es sich in der Lichtleitplatte 21 fortbewegt, bis diejenigen Komponenten des Lichts, die auf die obere Oberfläche mit weniger als dem Grenzwinkel einfallen, von der Lichtemissionsfläche 21b als Beleuchtungslicht 25 emittiert werden, um die Flüssigkristallbildanzeige 7 von ihrer Rückseite her zu beleuchten. Diese Anordnung macht es möglich, die Helligkeitsvariationen auf dem Bildschirm der Flüssigkristallanzeige 7 zu verringern und dadurch hochqualitative Bilder anzuzeigen.
12 und 13 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der Lichtleitplatte gemäß dieser Erfindung. Die Lichtleitplatte 21 dieses Ausführungsbeispiels ist ähnlich in der Konstruktion wie die Lichtleitplatte des ersten Ausführungsbeispiels, mit der Ausnahme, dass ein Eckteil 21d des nahezu rechteckigen prismenförmigen Plattenglieds abgeschnitten ist, um eine zusätzliche Seitenfläche als eine Lichteintrittsfläche 21a zu bilden. Somit werden Strukturelementen, die mit den entsprechenden Elementen in dem ersten Ausführungsbeispiel identisch sind, die gleichen Bezugszeichen gegeben und detaillierte Beschreibungen der Lichtleitplatte werden unterlassen.
An einer Position, die zu der Lichteintrittsfläche 21a weist, die dem abgeschnittenen Eckteil der Lichtleitplatte 21 entspricht, ist eine Lichtquelle 2 installiert, die sich aus einer LED zusammensetzt. Wie in dem vorangehenden Ausführungsbeispiel tritt Licht, das von der Lichtquelle 2 emittiert wird, in die Lichtleitplatte 21 durch die Lichteintrittsfläche 21a ein, um das Licht 26 darzustellen. Das Licht 26 in der Lichtleitplatte 21 wird dann wiederholt innerhalb der Lichtleitplatte 21 zu der Lichtemissionsfläche 21b reflektiert, bis diejenigen Komponenten des Lichts, die auf die obere Oberfläche mit einem kleineren als dem Grenzwinkel einfallen, von der Lichtemissionsfläche 21b der Lichtleitplatte 21 als Beleuchtungslicht 25 emittiert werden. Das Beleuchtungslicht 25, das nach außen emittiert wurde, beleuchtet dann die Flüssigkristallanzeige 7 von ihrer Rückseite her.
Die Lichteintrittsfläche 21a auf dem abgeschnittenen Eckteil der Lichtleitplatte ist mit einem gewellten Oberflächenteil 20 wie in dem vorangehenden Ausführungsbeispiel geformt, wie in 13A und 13B gezeigt. Der gewellte Oberflächenteil 20 weist erhobene Abschnitte 22 mit einer glatten, gekrümmten Oberfläche und ausgenommenen Abschnitte 23 mit einer glatten, gekrümmten Oberfläche auf, wobei die erhobenen Abschnitte 22 und die ausgenommenen Abschnitte 23 abwechselnd in einer Längsrichtung der Lichteintrittsfläche 21a der Lichtleitplatte 21 gebildet sind. Da die erhobenen Abschnitte 22 und die ausgenommenen Abschnitte 23 glatt miteinander verbunden oder verschmolzen sind, liefert der gewellte Oberflächenteil 20, wenn er als Ganzes betrachtet wird, eine glatte, kontinuierlich gewellte Oberfläche. Ferner bilden diese, da die erhobenen Abschnitte 22 und die ausgenommenen Abschnitte 23 die gleiche gekrümmte Geometrie besitzen und sich in der Dickenrichtung der Lichtleitplatte 21 erstrecken, gemeinsam eine glatte quadratische Oberfläche, und daher ist ihr quer oder horizontal verlaufender Querschnitt wie eine quadratische Kurve geformt. Diese Konstruktion ist ebenfalls ähnlich der des vorangehenden Ausführungsbeispiels. Daher erzeugt die quadratische Kurve einen ähnlichen Effekt wie das vorangehende Ausführungsbeispiel, das in 10 und 11 erklärt wurde, und daher werden Erklärungen hier unterlassen.
Während in dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel die Beschreibung die nahezu rechteckige prismenförmige Lichtleitplatte 1 betrifft, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Konstruktion beschränkt. Die Erfindung kann auch auf eine andere als die rechteckige prismenförmige Lichtleitplatte angewendet werden, wie beispielsweise auf polygonale Lichtleitplatten.
Ferner wurde in dem zweiten Ausführungsbeispiel eine Konstruktion beschrieben, in der eine Ecke der Lichtleitplatte abgeschnitten ist, um eine Lichteintrittsfläche zu formen und in der eine Lichtquelle installiert ist, die sich aus einer LED zusammensetzt, um zu der Lichteintrittsfläche zu weisen. Diese Erfindung kann auch auf planare Lichtquellen eines Seitenlichttyps angewendet werden, in denen eine Vielzahl von Lichteintrittsflächen auf zwei oder mehr abgeschnittenen Eckteilen gebildet sind, oder in denen eine Vielzahl von LEDs auf den Lichteintrittsflächen angeordnet sind.
In dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel wurde eine Konstruktion beschrieben, in der die Lichteintrittsfläche, deren Querschnitt durch eine quadratische Kurve definiert ist, sich in eine glatt verbundene oder verschmolzene, gewellte Oberfläche formt.
Ferner ist in den obigen Ausführungsbeispielen ein beispielhafter Fall beschrieben, in dem die erhobenen Abschnitte und die ausgenommenen Abschnitte direkt miteinander verbunden sind. Diese Erfindung ist nicht auf diese Konstruktion beschränkt und kann auf eine Konstruktion angewendet werden, in der die erhobenen Abschnitte und die ausgenommenen Abschnitte zusammen mit einem glatten, gekrümmten Abschnitt, der dazwischen angeordnet ist, verbunden sein können.
Ferner wird in den obigen Ausführungsbeispielen angenommen, dass keine Oberflächenbehandlung auf der Lichteintrittsfläche der Lichtleitplatte ausgeführt wird. Diese Erfindung kann auf andere Konstruktionen angewendet werden, in denen die Lichteintrittsfläche sich in eine raue Oberfläche formt, um Licht zu streuen. Dies kann die Helligkeitsvariationen weiter verringern.
Ferner ist es auch möglich, obwohl in den obigen Ausführungsbeispielen die Lichteintrittsfläche als durch Abwechseln der erhobenen Abschnitte und der ausgenommenen Abschnitte von der gleichen Form geformt beschrieben wurde, die erhobenen Abschnitte und die ausgenommenen Abschnitte durch Kombinieren einer Vielzahl von gekrümmten Oberflächen zu formen oder die Geometrie der erhobenen Abschnitte und der ausgenommenen Abschnitte fortschreitend zu verändern, während sich ein Interessierender oder Beobachtungspunkt von der Lichtquelle gemäß der Richtcharakteristik des Lichts, das von der Lichtquelle emittiert wird, wegbewegt. Dies ermöglicht eine glattere Veränderung der Richtcharakteristik.
Ferner wurde in den obigen Ausführungsbeispielen eine Konstruktion beschrieben, in der die Lichtleitplatte dieser Erfindung auf eine planare Lichtquelle einer Flüssigkristallanzeige angewendet wurde. Diese Erfindung ist nicht auf diese Konstruktion beschränkt, sondern kann auf eine weite Bandbreite von planaren Lichtquellen eines Seitenlichttyps, die bei einer Vielzahl von Beleuchtungsvorrichtungen und -anzeigen verwendet werden, angewendet werden.

Claims

Eine Lichtleitplatte, die Folgendes aufweist: - ein Plattenglied (21) mit einer Lichtübertragungsfähigkeit; und - eine Lichteintrittsfläche (21a), die eine Seitenfläche des Plattenglieds (21) ist; - wobei das Plattenglied (21) dazu eingerichtet ist, einen Pfad des Lichts zu verändern, das von einer Lichtquelle (2) emittiert wird, die zu der Lichteintrittsfläche (21a) des Plattengliedes weisend angeordnet ist, und dazu eingerichtet ist, planares Beleuchtungslicht (25) von einer oberen Oberfläche (21b) des Plattenglieds (21) auf ein Objekt zu emittieren, das beleuchtet werden soll; - wobei die Lichteintrittsfläche (21a) so ausgestaltet ist, dass sie einen gewellten Oberflächenteil (20) aufweist, der durch eine quadratische Kurve definiert ist und der gekrümmte ausgenommene Abschnitte (23) und gekrümmte erhobene Abschnitte (22) aufweist, wobei die gekrümmten ausgenommenen Abschnitte (23) und die gekrümmten erhobenen Abschnitte (22) sich in einer Längsrichtung der Lichteintrittsfläche (21a) wiederholt abwechseln und glatt miteinander verbunden sind.
Lichtleitplatte gemäß Anspruch 1, wobei das Plattenglied (21) viereckig geformt ist und die Lichteintrittsfläche (21a) besitzt, die eine der Seitenflächen des Plattengliedes (21) ist.
Lichtleitplatte gemäß Anspruch 1, wobei das Plattenglied (21) viereckig geformt ist und zumindest einer der Eckenteile des Plattenglieds (21) abgeschnitten ist, um eine zusätzliche Seitenfläche zu formen, die als die Lichteintrittsfläche (21a) vorgesehen ist.
Lichtleitplatte gemäß Anspruch 1, wobei die gekrümmten ausgenommenen Abschnitte (23) und die gekrümmten erhobenen Abschnitte (22) eine stetig gekrümmte Form aufweisen, und jeder der gekrümmten ausgenommenen und erhobenen Abschnitte (22, 23) die Form einer Halbellipse aufweist, die entlang einer der Ellipsenachsen halbiert ist.
Lichtleitplatte gemäß Anspruch 4, bei der jede einer Haupt-Halbachse und einer Neben-Halbachse der Ellipse eine Länge in einem Bereich zwischen 30 µm bis 500 µm aufweist.
Lichtleitplatte gemäß Anspruch 1, bei der die Längsrichtung der Lichteintrittsfläche (21a) parallel einer Kante der oberen Oberfläche (21b) des Plattenglieds (21) ist.
Lichtleitplatte gemäß Anspruch 1, bei der eine geometrische Form der erhobenen Abschnitte (22) und der ausgenommenen Abschnitte (23) im horizontalen Querschnitt durch die quadratische Kurve definiert ist, die durch einen elliptischen Bogen einer Ellipse (27) gebildet ist, die durch einen Ausdruck x²/C² + y²/D² = 1 beschrieben ist, wobei C ein Radius der Ellipse (27) in x-Achsen-Richtung ist, D ein Radius der Ellipse (27) in y-Achsen-Richtung ist, und sich ein Mittelpunkt (24) der Ellipse (27) an einem Schnittpunkt zwischen der x-Achse und der y-Achse befindet.