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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung, bei
der das Licht, das erzeugt wird von einer Lichtquelle, einschließlich einer Leuchtdiode
(im Folgenden LED genannt), die auf einem Lichtquellenstab angebracht
ist, durch eine Lichtleitplatte auf einen Gegenstand abgestrahlt
wird, oder insbesondere eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Flüssigkristallanzeigegerät.
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Flüssigkristallanzeigegeräte werden
bei vielen Produkten verwendet. Aufgrund des Fehlens einer Lichtabstrahlfähigkeit
erfordert ein Flüssigkristallanzeigegerät jedoch
eine vorderseitige Beleuchtungsvorrichtung zum Abstrahlen von Licht
von der Vorderseite oder eine rückseitige
Beleuchtungsvorrichtung zum Abstrahlen von Licht von einer Nicht-Darstellungsfläche auf
der Rückseite
des Bildschirms.
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Falls
das Flüssigkristallanzeigegerät für einen
vergleichsweise großen
Gegenstand, wie zum Beispiel den Bildschirm eines Personal Computers, verwendet
wird, wird eine vorderseitige Beleuchtungsvorrichtung oder eine
rückseitige
Beleuchtungsvorrichtung, umfassend eine Kaltkathodenstrahlröhre, als
Lichtquelle verwendet, wobei das Licht, das von der Kaltkathodenstrahlröhre ausgesandt
wird, durch eine Lichtleitplatte zu der Darstellungsfläche oder
der rückseitigen
Nicht-Darstellungsfläche
der Flüssigkristallanzeigegeräts projiziert.
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Die
Kaltkathodenstrahlröhre
ist jedoch zu sperrig, um verwendet zu werden für die Beleuchtung des Flüssigkristallanzeigegeräts, das
bei einem kleinen Erzeugnis verwendet wird, wie zum Beispiel einer
tragbaren elektronischen Vorrichtung wie einem Mobiltelefon. In
diesem Fall wird eine vorderseitige Beleuchtungsvorrichtung oder
eine rückseitige
Beleuchtungsvorrichtung verwendet, umfassend eine Lichtquelle, die
konfiguriert ist mit einer LED, die mit einem Lichtquellenstab gekoppelt
ist. Das von dem Lichtquellenstab ausgesandte Licht wird durch eine Lichtleitplatte
zu der Darstellungsfläche
oder der rückseitigen
Nicht-Darstellungsfläche
des Flüssigkristallanzeigegeräts projiziert.
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2 zeigt
schematisch eine herkömmliche Beleuchtungsvorrichtung
(die zum Beispiel aus
EP 866
264 A bekannt ist), umfassend eine Lichtquelle, die mit
einem Lichtquellenstab gekoppelt ist, wobei die Lichtquelle, einschließlich der
LED
40, die mit einem Lichtquellenstab
10 gekoppelt
ist, isoliert von der Lichtleitplatte
20 gebildet wird.
Das Problem besteht daher darin, dass viel Zeit für Montagearbeit verbraucht
wird.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Beleuchtungsvorrichtung
vorzusehen, die eine Lichtquelle verwendet, die dadurch gebildet
wird, dass eine LED mit einem Lichtquellenstab gekoppelt wird, was
zumindest in gewissem Umfang zur Lösung des obigen Problems beiträgt.
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Gemäß dieser
Erfindung ist eine Beleuchtungsvorrichtung vorgesehen, bei der das
Licht aus einer Lichtquelle auf eine EinfallEinfallfläche einer Lichtleitplatte
trifft und dann von einer Austrittsfläche der Lichtleitplatte in
eine Richtung, die im Wesentlichen parallel zu der EinfallEinfallfläche verläuft, zu
einem Gegenstand hin projiziert wird, das beleuchtet werden soll,
wobei die Lichtquelle eine Leuchtdiode auf oder in der Nähe eines
Lichtquellenstabs umfasst, der sich in Längsrichtung erstreckt, parallel
zu der Einfallfläche
der Lichtleitplatte, und wobei der Lichtquellenstab einstückig mit
der Lichtleitplatte ausgebildet ist, indem ein Schlitz in einer
gemeinsamen Platte ausgebildet ist.
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Besondere
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden jetzt mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, bei denen:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung ist;
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2 eine
perspektivische Ansicht einer herkömmlichen Beleuchtungsvorrichtung
ist;
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3 eine
Schnittansicht einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung ist;
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4 eine
Schnittansicht einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer ersten Abwandlung der
ersten Ausführungsform
der Erfindung ist;
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5 eine
Schnittansicht einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer zweiten Abwandlung der
ersten Ausführungsform
der Erfindung ist;
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6 eine
perspektivische Ansicht einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer
dritten Abwandlung der ersten Ausführungsform der Erfindung ist;
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7 eine
perspektivische Ansicht einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer
vierten Abwandlung der ersten Ausführungsform der Erfindung ist;
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6 eine
perspektivische Ansicht einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer
fünften
Abwandlung der ersten Ausführungsform
der Erfindung ist;
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9 ein
Diagramm ist, das die Beleuchtungsvorrichtung gemäß der ersten
Ausführungsform zeigt,
die als eine vorderseitige Beleuchtungsvorrichtung eines Flüssigkristallanzeigegeräts verwendet wird;
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10 ein
Diagramm ist, das eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß der fünften Abwandlung
der ersten Ausführungsform
zeigt, die als eine rückseitige
Beleuchtungsvorrichtung eines Flüssigkristallanzeigegeräts verwendet
wird;
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11 eine
perspektivische Ansicht der Beleuchtungsvorrichtung 25 gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung ist;
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12 eine
perspektivische Ansicht der Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer
ersten Abwandlung der zweiten Ausführungsform der Erfindung ist;
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13 eine
perspektivische Ansicht der Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer
zweiten Abwandlung der zweiten Ausführungsform der Erfindung ist;
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14 eine
perspektivische Ansicht der Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer
dritten Abwandlung der zweiten Ausführungsform der Erfindung ist;
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15 eine
perspektivische Ansicht der Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer
vierten Abwandlung der zweiten Ausführungsform der Erfindung ist;
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16 eine
perspektivische Ansicht der Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung ist;
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17 eine
perspektivische Ansicht der Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer
vierten Ausführungsform
der Erfindung ist;
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18 eine
perspektivische Ansicht der Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer
fünften
Ausführungsform
der Erfindung ist;
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19 eine
Draufsicht der Beleuchtungsvorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung ist;
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20 eine
Draufsicht der Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer ersten Abwandlung der
fünften Ausführungsform
der Erfindung ist;
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21 eine
Draufsicht der Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer zweiten Abwandlung
der fünften
Ausführungsform
der Erfindung ist;
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22 eine
Draufsicht der Beleuchtungsvorrichtung 20 gemäß einer
dritten Abwandlung der fünften
Ausführungsform
der Erfindung ist;
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23 eine
Draufsicht der Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer vierten Abwandlung
der fünften Ausführungsform
der Erfindung ist;
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24 eine
Draufsicht der Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer fünften Abwandlung der fünften Ausführungsform
der Erfindung ist;
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25 eine
Draufsicht der Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer sechsten Abwandlung
der fünften
Ausführungsform
der Erfindung ist;
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26 eine
Draufsicht der Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer siebten Abwandlung
der fünften
Ausführungsform
der Erfindung ist;
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27 eine
Seitenansicht der Beleuchtungsvorrichtung 35 gemäß einer
sechsten Ausführungsform
der Erfindung ist; und
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28 ein
Diagramm ist, um die Wirkungen der sechsten Ausführungsform der Erfindung zu
erläutern.
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Zunächst wird
die erste Ausführungsform
beschrieben. 1 eine perspektivische Ansicht,
die schematisch eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Aus
Gründen
der Einfachheit, wie auf der rechten Seite von 1 angemerkt,
wird angenommen, dass die Richtung, in der sich eine Einfallfläche 21 einer
Lichtleitplatte 20 erstreckt, Längsrichtung genannt wird, die
Richtung, die die Tiefe der Lichtleitplatte 20 bestimmt,
einfach Dickenrichtung genannt wird und die Richtung, in der sich
die Lichtleitplatte 20 von der Lichtquelleneinheit 10 weg
erstreckt, Querrichtung genannt wird.
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1 zeigt
eine Beleuchtungsvorrichtung, die verwendet wird für eine vorderseitige
Beleuchtungsvorrichtung zum Beleuchten eines Flüssigkristallanzeigegeräts von dessen
Bildschirmseite 101, wie zum Beispiel in 9 gezeigt.
Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst einen Lichtquellenstab 10,
auf dem LEDs 40 gekoppelt sind, und eine Lichtleitplatte 20,
die einstückig
hergestellt sind, indem ein Schlitz 30 in einer gemeinsamen
rechteckigen Platte aus Harz, wie zum Beispiel Polymethylmethacrylat
(PMMA), das einen Brechungsindex von etwa 1,45 bis 1,7 aufweist,
ausgebildet wird. Die Flüssigkristallanzeige
kann zum Beispiel in einer tragbaren elektronischen Vorrichtung,
wie zum Beispiel einem Mobiltelefon, enthalten sein.
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Anders
gesagt ist der Schlitz 30 parallel zu der Umgebung einer
Endfläche
auf dem linken Ende der rechteckigen Platte in 1 dergestalt
ausgebildet, dass die linke Seite des Schlitzes 30 den
Lichtquellenstab 10 bildet und die rechte Seite des Schlitzes 30 die
Lichtleitplatte 20 bildet.
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Die
LEDs 40 sind von der Art her Kantenstrahler und senden
weißes
Licht aus.
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Gemäß der ersten
Ausführungsform,
wie in 1 gezeigt, sind die LEDs 40 (die zum
leichteren Verständnis
schraffiert sind) mit den longitudinalen Enden des Lichtquellenstabs 10,
der sich in Längsrichtung
erstreckt, gekoppelt. Die Flächen
der LEDs 40, mit Ausnahme der Fläche, die mit dem Lichtquellenstab 10 gekoppelt
ist, werden einer Reflexionsbehandlung unterzogen, um zu verhindern,
dass Licht entweicht.
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Wie
in 3 gezeigt, ist die Fläche 11 auf der linken
Seite des Lichtquellenstabs 10 in der Zeichnung in die
Fläche 11', die Mikrounebenheiten aufweist,
sandgestrahlt, und ein Reflektor 50 ist außerhalb
angeordnet. Als Ergebnis tritt das Licht, dass in den Lichtquellenstab 10 von
den LEDs 40 aus eingedrungen ist, in den Schlitz 30 von
der Fläche 12 des
Lichtquellenstabs 10 aus.
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Das
Licht, das in den Schlitz 30 ausgesandt wurde, tritt von
der Endfläche 21 der
Lichtleitplatte 20 in die Lichtleitplatte 20 ein.
Eine Prismenanordnung 22, die Erhebungen 23 und
Vertiefungen 24 aufweist, die sich parallel zu der linken
Endfläche 21 der
Lichtleitplatte 20 erstrecken, ist auf der oberen Fläche der Lichtleitplatte 20 in
der Zeichnung ausgebildet. Somit wird das Licht, das von der Endfläche 21 in
die Lichtleitplatte 20 eingedrungen ist, nach unten in
der Zeichnung durch die Prismenanordnung 22 abgelenkt und
verlässt
die Lichtleitplatte 20 von deren unteren Fläche in der
Zeichnung und beleuchtet den Bildschirm 101 des Flüssigkristallanzeigegeräts 100 (9),
das unter der Lichtleitplatte 20 angeordnet ist.
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In
der ersten Ausführungsform,
die wie oben beschrieben konfiguriert ist, sind der Lichtquellenstab 10 und
die Lichtleitplatte 20 ineinander integriert. Daher ist
die Herstellung einfach, da es nicht erforderlich ist, den Lichtquellenstab 10 und
die Lichtleitplatte 20 miteinander zusammenzubauen, anders
als nach dem Stand der Technik.
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4 ist
eine schematische Darstellung, die die Merkmale einer ersten Abwandlung
der ersten Ausführungsform
zeigt, bei der der Reflektor 50 sowohl auf der oberen als
auch auf der unteren Seite des Lichtquellenstabs 10 angeordnet
ist. 5 ist eine schematische Darstellung, die die Merkmale
einer zweiten Abwandlung der ersten Ausführungsform zeigt, bei der der
Reflektor 50, der sowohl auf der oberen als auch auf der
unteren Seite des Lichtquellenstabs 10 angeordnet ist,
zu der Lichtleitplatte 20 hin verlängert ist, um die obere Öffnung 31 und
die untere Öffnung 32 des
Schlitzes 30 zu bedecken.
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6 ist
eine schematische Darstellung, die die Konfiguration einer dritten
Abwandlung der ersten Ausführungsform
zeigt, bei der die LEDs 40 in den Ecken der gemeinsamen
rechteckigen Platte angeordnet sind, die eingekerbt sind, so dass
der Lichtquellenstab 10 in Längsrichtung kürzer ist
als die Lichtleitplatte 20. Auf diese Art und Weise sind
die LEDs 40 gut eingepasst, ohne hervorzustehen. Die anderen
Abschnitte dieser Konfiguration sind identisch mit denen der ersten
Ausführungsform.
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7 ist
eine schematische Darstellung; die die Konfiguration gemäß einer
vierten Abwandlung der ersten Ausführungsform zeigt. Diese Konfiguration
unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in der Bereitstellung
eine Prismenanordnung 22',
die auf der unteren Fläche
der Lichtleitplatte 20 angeordnet ist und die Erhebungen 23' und Vertiefungen 24' aufweist, die
sich entlang der Länge
des Lichtquellenstabs 10 erstrecken.
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8 ist
eine schematische Darstellung, die eine Konfiguration gemäß einer
fünften
Abwandlung der ersten Ausführungsform
zeigt. Diese Konfiguration unterscheidet sich von der vierten Abwandlung der
ersten Ausführungsform
in der Bereitstellung eine Prismenanordnung 25, die auf
der oberen Fläche
der Lichtleitplatte 20 angeordnet ist und die Erhebungen 26 und
Vertiefungen 27 aufweist, die sich in einer Richtung erstrecken,
die senkrecht zu der der Länge
des Lichtquellenstabs 10 verläuft.
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9 ist
eine schematische Darstellung, die das gesamte Beleuchtungssystem
zur Beleuchtung des Bildschirms 101 des Flüssigkristallgeräts mit vorderseitiger
Beleuchtung 100 von dessen Vorderseite zeigt, wobei die Beleuchtungsvorrichtung
gemäß der ersten
Ausführungsform
verwendet wird.
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10 ist
eine schematische Darstellung, die das gesamte Beleuchtungssystem
zur Beleuchtung des Bildschirms 101 des Flüssigkristallgeräts mit rückseitiger
Beleuchtung 100 von dessen Rückseite zeigt, wobei eine Beleuchtungsvorrichtung
gemäß der vierten
Abwandlung der ersten Ausführungsform
verwendet wird, bei der die Strecke des von dem Lichtquellstabs 10 ausgesandten
Lichts durch eine gestrichelte Linie angegeben ist.
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11 ist
eine schematische Darstellung, die die Konfiguration einer zweiten
Ausführungsform der
Erfindung zeigt, bei der die LEDs 40 mit den Enden der
oberen Fläche
des Lichtquellenstabs 10 gekoppelt sind, und die unteren
Flächen
der Endabschnitte des Lichtquellenstabs 10, mit dem die LEDs 40 gekoppelt
sind, sind, wie gezeigt, diagonal geschnitten, so dass sie dadurch
schräge
Flächen 13 bilden.
Ein nicht gezeigter Reflektor ist auf jeder der schrägen Flächen 13 angeordnet.
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12 ist
eine schematische Darstellung, die eine Konfiguration gemäß einer
ersten Abwandlung der zweiten Ausführungsform zeigt, bei der,
im Gegensatz zu der zweiten Ausführungsform,
die LEDs 40 mit den Enden der unteren Fläche des
Lichtquellenstabs 10 gekoppelt sind, und die unteren Flächen der
Endabschnitte des Lichtquellenstabs 10, mit dem die LEDs 40 gekoppelt
sind, sind, wie gezeigt, diagonal geschnitten, so dass sie dadurch schräge Flächen 13 bilden.
Ein nicht gezeigter Reflektor ist auf jeder der schrägen Flächen 13 angeordnet.
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Auch
ist die Seitenfläche 12 des
Lichtquellenstabs 10, die eine Seitenfläche des Schlitzes 30 bildet,
die sich näher
an der Lichtleitplatte befindet, schräg, so dass die obere Seite
des Lichtquellenstabs 10 sich näher an der Lichtleitplatte 20 befindet. Die
Neigung dieser Seitenfläche 12 des
Lichtquellenstabs 10, die den Schlitz 30 bildet,
die sich auf diese Weise näher
an der Lichtleitplatte befindet, ist auch auf die anderen Ausführungsformen
anwendbar. Es ist ebenfalls möglich,
die Einfallfläche 21 der
Lichtleitplatte 20 oder beide Flächen 12 und 21 zu
neigen.
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13 ist
eine schematische Darstellung, die eine Konfiguration 30 gemäß einer
zweiten Abwandlung der zweiten Ausführungsform zeigt, bei der die
LEDs 40 mit der Endfläche
des Lichtquellenstabs 10 auf der linken Seite der Zeichnung
gekoppelt sind, und schräge
Flächen 13 sind
diagonal auf der Innenseite des Endabschnitts des Lichtquellenstabs 10 eingekerbt,
wie gezeigt. Ein nicht gezeigter Reflektor ist auf jeder schrägen Fläche 13 angeordnet.
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14 ist
eine schematische Darstellung, die eine Konfiguration gemäß einer
dritten Abwandlung der zweiten Ausführungsform zeigt, wobei ein Abschnitt,
der den Lichtquellenstab 10 und die Lichtleitplatte 20 verbindet,
eingekerbt ist, und die LEDs 40 sind in den Einkerbungen
mit entsprechenden schrägen
Flächen 13 des
Lichtquellenstabs 10, wie gezeigt, angeordnet. Ein nicht
gezeigter Reflektor ist auf jeder schrägen Fläche 13 angeordnet.
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15 ist
eine schematische Darstellung, die eine Konfiguration gemäß einer
vierten Abwandlung der zweiten Ausführungsform zeigt, bei der der Schlitz 30 mit
einer größeren Länge vorn
ausgebildet ist. Die Ecken des Lichtquellenstabs 10 sind
eingekerbt, wie gezeigt, und bilden schräge Flächen 13, auf denen
jeweils ein nicht gezeigter Reflektor angeordnet ist.
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16 ist
eine schematische Darstellung, die eine Konfiguration gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt, bei der die LEDs 40 nicht
an den Endabschnitten angeordnet sind, sondern auf einem mittleren
Abschnitt der Fläche 11 des
Lichtquellenstabs 10, die am weitesten von der Lichtleitplatte
entfernt ist. Die Seitenfläche des
Lichtquellenstabs 10, die der Lichtleitplatte am nächsten ist,
und die Seitenfläche
der Lichtleitplatte 20, die dem Lichtquellenstab am nächsten ist,
die den Schlitz 30 bilden, sind sandgestrahlt und bilden die
Flächen 11' beziehungsweise 21', wobei sie
dadurch eine Mikro-Unebenheit aufweisen, um sicherzustellen, dass
gleichförmiges
Licht in die Lichtleitplatte 20 eindringt.
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Auf ähnliche
Weise können
die LEDs 40 alternativ auf der oberen Fläche oder
der unteren Fläche
an dem mittleren Abschnitt des Lichtquellenstabs 10 mit
gleicher Wirkung angeordnet werden.
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Als
weitere Alternative sind die Seitenfläche 12 des Lichtquellenstabs 10,
die der Lichtleitplatte 20 am nächsten ist, und die Seitenfläche der
Lichtleitplatte 20, die dem Lichtquellenstab 10 am
nächsten ist,
nicht sandgestrahlt, sondern können
zu einer Prismenfläche
mit Erhebungen und Vertiefungen ausgebildet sein, die sich parallel
zueinander in Längsrichtung
erstrecken. Diese Alternativen sind auf sämtliche Ausführungsformen
und deren Abwandlungen anwendbar. Alternativ kann nur eine der Seitenflächen in
der oben erwähnten
Art und Weise bearbeitet sein.
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17 ist
eine schematische Darstellung, die die Konfiguration gemäß einer
vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt, bei der die Seitenfläche des
mittleren Abschnitts des Lichtquellenstabs 10, die am weitesten
von der Lichtleitplatte entfernt ist, mit Vertiefungen 10a ausgebildet ist,
die jeweils eine konkave Linsenfläche ha aufweisen. Die LEDs 40 sind
dergestalt angeordnet, dass sie sich nicht in direktem Kontakt mit
dem Lichtquellenstab 10 befinden, so dass ein Teil 10 von
jeder LED 40 sich innerhalb der entsprechenden Vertiefung 10a befinden
kann.
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Diejenige
Seitenfläche
des Lichtquellenstabs 10, die den Schlitz 30 bildet,
die der Lichtleitplatte am nächsten,
weist konkave Linsenflächen 12a auf,
die darauf vorgesehen sind, so dass gleichförmiges Licht in die Lichtleitplatte 20 eindringen
kann.
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Es
ist ebenfalls möglich,
eine Vertiefung sowohl in der oberen als auch in der unteren Fläche des Lichtleitstabs 10 auszubilden,
wobei ein Teil jeder LED 40 in den Vertiefungen angeordnet
ist. Des Weiteren können
die Vertiefungen in der Nähe
der Endabschnitte ausgebildet sein.
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Des
Weiteren ist die Bereitstellung der Linsenfläche 12a des Lichtquellenstabs 10,
die der Lichtleitplatte am nächsten
ist, auf die erste und die dritte Ausführungsform mit gleicher Wirkung
anwendbar, und die Einfallfläche 21 der
Lichtleitplatte kann auch als eine Linsenfläche ausgebildet sein.
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18 ist
eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer fünften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, bei der eine Licht aufnehmende Fläche 14 parallel
zu der Einfallfläche 21 der Lichtleitplatte 20 an
einem mittleren Abschnitt entlang der Länge der Seitenfläche 11,
die am weitesten von der Lichtleitplatte entfernt ist, ausgebildet
ist. Eine LED 40 ist auf der Licht aufnehmenden Fläche 14 angeordnet,
und die anderen Flächen
außer
der Seitenfläche
der LED 40, die dem Lichtleitstab 10 am nächsten ist,
sind behandelt, um zu verhindern 35, dass das Licht entweicht.
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Eine
Prismenanordnung 15 ist in dem anderen Bereich als der
Licht aufnehmenden Fläche 14 der
Seitenfläche 11,
die am weitesten von der Lichtleitplatte entfernt ist, ausgebildet.
Die Erhebung 16 und die Vertiefung 17 jedes Prismas 15', die die Prismenanordnung 15 bilden,
erstrecken sind in der Dickenrichtung parallel zueinander. Gemäß der fünften Ausführungsform
ist jede Erhebung 16 kegelstumpfartig und umfasst einen
flachen Abschnitt, der parallel zu der Einfallfläche 21 der Lichtleitplatte 20 verläuft.
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Andererseits
ist diejenige Seitenfläche 12 des
Lichtquellenstabs 10, die der Lichtleitplatte am nächsten ist
und sich gegenüber
der Licht aufnehmenden Fläche 14 befindet,
mit einer dreieckigen Einkerbung 18 ausgebildet.
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Die
Lichtleitplatte 20 ist, wie der Lichtquellenstab 10,
aus einem transparenten Material gebildet, und die Fläche der
Lichtleitplatte 20, die dem zu beleuchtenden Gegenstand
oder Anzeige am nächsten ist,
ist mit einer Prismenanordnung 22 ausgebildet. Die Erhebungen 23 und
die Vertiefungen 24 der Prismenanordnung 22 erstrecken
sich in Längsrichtung parallel
zueinander.
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19 ist
eine Draufsicht der in 18 gezeigten Konfiguration.
Das von der LED 40 ausgesandte Licht erreicht die Einfallfläche der
Lichtleitplatte 20 entlang der durch gestrichelte Pfeile
angegebenen Strecken.
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Insbesondere
wird das von der LED 40 ausgesandte Licht in verschiedene
Richtungen auf der Innenfläche
der Einkerbung 18, die ausgebildet ist in der Seitenfläche 12 des
Lichtquellenstabs 10, die der Lichtleitplatte am nächsten ist,
reflektiert, und die reflektierten Lichtstrahlen wandern zur Innenfläche jedes
Prismas 15' der
Prismenanordnung 15, wo sie reflektiert werden, die Seitenfläche 12,
die der Lichtleitplatte am nächsten
ist, verlassen und in die Lichtleitplatte 20 über die
Einfallfläche 21 eindringen.
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Falls
das von der LED 40 ausgesandte Licht direkt zu der Einfallfläche 21 der
Lichtleitplatte 20 wandert, ohne auf der Einkerbung 18 des
Lichtquellenstabs 10 reflektiert zu werden, wird unerwünschterweise
ein sehr heller Abschnitt erzeugt. Angesichts dessen ist der Abschnitt,
der durch die dicke Linie in der Mitte der Einkerbung 18 festgelegt
ist, mit einem Reflektor 19 als Mittel zur Verhütung einer
direkten Abgabe ausgebildet. Ein weiteres Mittel zur Verhütung einer
direkten Abgabe, außer
dem Reflektor, umfasst ein Beschichtungsverfahren oder den Einbau
eines Licht absorbierenden Elements.
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Gemäß der fünften Ausführungsform,
die wie oben beschrieben konfiguriert ist und funktioniert, werden
gleichförmige
Lichtstrahlen von der Lichtleitplatte ausgesandt.
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Eine
erste Abwandlung der fünften
Ausführungsform
ist in 20 gezeigt, und sie unterscheidet
sich von der fünften
Ausführungsform
nur darin, dass die Einkerbung 18 des Lichtquellenstabs 10 einen
sanft verbreiterten oder gebogenen dreieckigen Fuß aufweist.
Aufgrund dessen ist die Helligkeit des Bereichs, der von der LED 40 entfernt
ist, verbessert, und die Gleichförmigkeit
der Leuchtdichte als Ganzes kann verbessert werden.
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Eine
zweite Abwandlung der fünften
Ausführungsform,
die in 21 gezeigt ist, unterscheidet sich
von der fünften
Ausführungsform
nur darin, dass die Tiefe der Vertiefung der Prismen 15', die die Prismenanordnung 15 des
Lichtquellenstabs 10 bilden, gleich bleibt, während die
Neigung der Vertiefung Pn in Längsrichtung
sich zur LED 40 hin zunehmend vergrößert. Dadurch wird die Lichtdichte
in dem Bereich, der von der LED 40 entfernt ist, verbessert,
und die allgemeine Gleichförmigkeit
der Lichtdichte kann verbessert werden.
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Eine
dritte Abwandlung der fünften
Ausführungsform
ist in 22 gezeigt und unterscheidet sich
von der fünften
Ausführungsform
nur darin, dass die Tiefe dn der Vertiefung des Prismas 15', das die Prismenanordnung 15 des
Lichtquellenstabs 10 bildet, sich mit der Entfernung von
der LED 40 zunehmend vergrößert. Dadurch wird die Lichtdichte
in dem Bereich, der von der LED 40 entfernt ist, verbessert,
und die Gleichförmigkeit
der Lichtdichte kann verbessert werden.
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Eine
vierte Abwandlung der fünften
Ausführungsform
ist in 23 gezeigt und unterscheidet sich
von der fünften
Ausführungsform
nur darin, dass die Erhebung 16 des Prismas 15', das die Prismenanordnung 15 bildet,
nicht kegelstumpfartig ist und dass die LED 40 sich nicht
in engem Kontakt mit der Licht aufnehmenden Fläche 14 befindet.
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Eine
fünfte
Abwandlung der fünften
Ausführungsform
ist in 24 gezeigt und unterscheidet sich
von der vierten Abwandlung nur darin, dass die Vertiefungen 17 ebene
Flächen
aufweisen.
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Eine
sechste Abwandlung der fünften
Ausführungsform
ist in 25 gezeigt und unterscheidet sich
von der fünften
Abwandlung zur darin, dass sie zwei LEDs 40 umfasst zur
Verbesserung der Gleichförmigkeit
der Lichtdichte. Zwei LEDs 40 können auch in der fünften Ausführungsform
und anderen Abwandlungen der fünften
Ausführungsform
enthalten sein. Des Weiteren kann die Anzahl der LEDs 40 je
nach Bedarf erhöht
werden.
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In
einer sechsten Ausführungsform
der Erfindung, die in 26 gezeigt ist, ist die Prismenanordnung 22 der
Lichtleitplatte 20 auf der Vorderseite einer rückseitigen
Beleuchtungsvorrichtung angeordnet und neigt daher dazu, beschädigt zu
werden oder Staub anzusetzen. Daher ist eine Schutzabdeckung 60 auf
der Außenseite
der Prismenanordnung 22 angeordnet.
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Die
oben beschriebene Schutzabdeckung 60 ist schwierig herzustellen
und anzubringen. Daher wird einer Erläuterung zu einer siebten Ausführungsform
gegeben, bei der eine äußere Schutzschicht
mit einer ebenen Fläche
auf der Fläche
der Prismenanordnung der Lichtleitplatte 20 über eine
Zwischenschicht aufgebracht wird.
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27 ist
eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Merkmale der siebten
Ausführungsform
und zeigt eine vorderseitige Beleuchtungsvorrichtung zum Ausstrahlen
des Lichts auf ein Flüssigkristallanzeigegerät. In 27 stellt
die obere Seite die Vorderseite dar, und die Lichtleitplatte 20 ist auf
der Vorderseite des Flüssigkristallanzeigegeräts 100 angeordnet.
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Eine
erste Zwischenschicht 71, eine zweite Zwischenschicht 72 und
eine äußere Schutzschicht 80 werden
in dieser Reihenfolge auf der Außenseite der Lichtleitplatte
aufgebracht. Diese Elemente stehen in engem Kontakt miteinander.
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Das
Material der Lichtleitplatte 20 ist Acrylharz, das einen
Brechungsindex von 1,5 aufweist und dasselbe ist wie nach dem Stand
der Technik, das in direktem Kontakt mit der Luft angeordnet ist.
Auf der Vorderseite ist eine Prismenanordnung 22 ausgebildet.
Obwohl 27 nur zwei Prismen zeigt, werden tatsächlich etwa
400 Prismen in der Breite von 250 mm gebildet. Die Tiefe der Vertiefung
des Prismas beträgt
5 μm, und
die Höhe
von der Rückseite 20b bis
zur Prismenspitze beträgt
etwa 1 mm.
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Die
erste Zwischenschicht 71 besteht aus Titandioxid (TiO2),
das einen Brechungsindex von 2,2 bis 2,4 und eine Stärke von
etwa 100 nm aufweist.
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Die
zweite Zwischenschicht 72 besteht aus Siliziumdioxid (SiO2),
das einen Brechungsindex von 1,5 und eine Stärke von etwa 100 nm aufweist.
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Die
erste Zwischenschicht 71 und die zweite Zwischenschicht 72 sind,
obwohl sie auf den Zeichnungen übertrieben
dargestellt sind, in Wirklichkeit um ein mehrmals Zehnfaches dünner als
die Tiefe der Vertiefung des Prismas. Daher ist es fast unmöglich, die
Tiefe der Vertiefung des Prismas auszufüllen. Demzufolge bleibt auf der
Außenseite
der zweiten Zwischenschicht 72 eine Unebenheit, die im
Wesentlichen der Prismenanordnung 22 der Lichtleitplatte 20 entspricht.
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Die äußere Schutzschicht 80 besteht
aus einem harten Überzugsmaterial,
wie zum Beispiel Siloxan oder Acrylharz, und die Außenfläche 72 ist
glatt gehalten. Angesichts der Tatsache, dass eine Unebenheit, die
im Wesentlichen der Prismenanordnung 22 der Lichtleitplatte 20 entspricht,
an der Außenseite der
zweiten Zwischenschicht 72 verbleibt, wie oben beschrieben,
weist die Innenfläche 71 jedoch
eine zusätzliche
Unebenheit der Fläche
auf. Somit ist die Gesamtdicke der äußeren Schutzschicht 80 (von
der Außenfläche 72 zu
der Erhebung des umgekehrten Berges einer Unebenheit auf der Innenfläche 71) mindestens
größer als
etwa 5 μm
oder die Tiefe der Vertiefung des Prismas der Lichtleitplatte 20 und
beträgt
etwa 10 μm,
die betrachtet werden.
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Wie
oben beschrieben, wird die äußere Schutzschicht 80,
deren Fläche
durch ein hartes Überzugsmaterial
geglättet
ist, nicht leicht beschädigt
und setzt kaum Staub an. Außerdem
setzt sich kein Staub zwischen den Schichten ab, die dicht aneinander
liegen.
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Der
Brechungsindex M der ersten Zwischenschicht 71 ist größer als
der Brechungsindex L der Lichtleitplatte 20 und der Brechungsindex
N der zweiten Zwischenschicht 72. Das Licht, das in die
Lichtleitplatte 20 eingedrungen ist, tritt somit, wie durch Pfeile
in 27 angegeben, in die erste Zwischenschicht 71 ein,
wird auf der Grenzfläche
zwischen der ersten Zwischenschicht 71 und der zweiten
Zwischenschicht 72 reflektiert, verlässt die erste Zwischenschicht 71,
tritt wieder in die Lichtleitplatte ein und, indem es die Lichtleitplatte 20 durch
deren Unterseite verlässt,
tritt in das Flüssigkristallanzeigegerät 100 ein.
Auf diese Weise kann der Flüssigkristallbildschirm 100 beleuchtet
werden.
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Unter
der Annahme, dass die Dicke der Zwischenschicht 71 einen
Wert annimmt, der erhalten wird, indem die Wellenlänge (etwa
550 nm) des Lichts von der Lichtquelle 2 durch einen Wert
dividiert wird, der dem Vierfachen des Brechungsindexes entspricht.
Dann wird das Reflexionsvermögen
am geringsten, so dass das Licht stark dazu neigt, die erste Zwischenschicht 71 zur
Lichtleitplatte 20 hin zu verlassen.
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Gemäß der siebten
Ausführungsform,
wie oben beschrieben, besteht die Lichtleitplatte 20 aus demselben
Material wie nach dem Stand der Technik und weist einen Brechungsindex
L von etwa 1,5 auf.
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Gemäß dem Stand
der Technik befindet sich die Lichtleitplatte 20 in Kontakt
mit der Luft. Da die Lichtleitplatte und die Luft einen Brechungsindex
L von etwa 1,5 beziehungsweise 1,0 aufweisen, beträgt das Verhältnis zwischen
dem Brechungsindex der Lichtleitplatte 20 und dem Brechungsindex
der Luft etwa 1,5. Gemäß der ersten
Ausführungsform der
Erfindung beträgt
der Brechungsindex M der ersten Zwischenschicht 71 andererseits
etwa 2,2 bis 2,4, und der Brechungsindex N der zweiten Zwischenschicht 72 beträgt etwa
1,5, und somit beträgt
das Verhältnis
zwischen den beiden Brechungsindexen etwa 1,5. Das bedeutet L:M
= M:N, d.h. M2 = L × N.
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Die
Beleuchtungsleistung hängt
von der Fähigkeit
ab, das Licht abzulenken, das auf die Lichtleitplatte 20 von
dem Lichtquellenstab 10 zu dem zu beleuchtenden Gegenstand (dem
Flüssigkristallanzeigegerät 100 in
dem betrachteten Fall) auf der Grenzfläche zwischen der Lichtleitplatte 20 und
dem dazugehörigen äußeren Material
fällt.
Diese Fähigkeit wird
wiederum bestimmt durch das Verhältnis
zwischen den Brechungsindexen der beiden Materialien, die die Grenzfläche umschließen. Gemäß der siebten
Ausführungsform
der Erfindung kann daher eine Beleuchtungsleistung erreicht werden,
die der dem Stand der Technik entspricht, indem die Lichtleitplatte 20 verwendet
wird, die aus demselben Material wie gemäß dem Stand der Technik besteht.
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Das
Licht von dem Lichtquellenstab 10 wird auf der Grenzfläche zwischen
der ersten Zwischenschicht 71 und der zweiten Zwischenschicht 72 reflektiert,
wie oben beschrieben, und daher hat der Brechungsindex der äußeren Schutzschicht 80 außerhalb
der zweiten Zwischenschicht keine Wirkung auf die Beleuchtungsleistung.
Daher kann das Material der äußeren Schutzschicht 80 recht
frei gewählt werden.
Insbesondere kann der Brechungsindex des Materials der äußeren Schutzschicht 80 größer oder kleiner
sein als der Brechungsindex N des Materials der zweiten Zwischenschicht
(die aus SiO2 besteht mit einem Brechungsindex von etwa 1,5 in dem
betrachteten Fall).
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28 ist
eine Tabelle, die den Bereich des Austrittswinkels Φ (27)
in Bezug auf den Bereich des Einfallswinkels θ (27) angibt,
wobei die Kombination zwischen dem Neigungswinkel α des Prismas
(27), dem Brechungsindex M der ersten Zwischenschicht 71,
dem Brechungsindex L der Lichtleitplatte 20 und dem Brechungsindex
N der zweiten Zwischenschicht 71 verändert ist. Diese Tabelle zeigt,
dass, je größer der
Wert aus M/N ist, desto mehr nähert
sich der Austrittswinkel Φ null
an, so dass der Bestandteil, der in der Richtung austritt, die senkrecht
zu der Lichtleitplatte verläuft,
größer wird zwecks
einer höheren
Beleuchtungseffizienz.
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Es
kann eine einzelne Zwischenschicht aus TiO2 angewandt werden. Da
der Brechungsindex der äußeren Schutzschicht
sich direkt auf die Beleuchtungsleistung auswirkt, ist jedoch die
Freiheit bei der Auswahl des Materials der äußeren Schutzschicht begrenzt.
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Außerdem können die
Schichten unter Verwendung eines Klebstoffs dicht aneinander gefügt werden,
und ein Anti-Verschmutzungsfilm
aus Fluor-Kunststoff kann unter Verwendung eines Klebstoffs auf
der Außenseite
der äußeren Schutzschicht 80 aufgebracht
werden, oder ein Antireflexionsmaterial kann unter Verwendung eines
Klebstoffs auf der Rückseite
der Lichtleitplatte 20 aufgebracht werden.
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Auch
kann die Lichtleitplatte 20 in einen Abschnitt, der nicht
die Prismenanordnung 22 enthält, und in einen Abschnitt,
der die Prismenanordnung 22 enthält, unterteilt werden.