DE102004048934B4

DE102004048934B4 - Hintergrundbeleuchtungseinheit für Flüssigkristallanzeige

Info

Publication number: DE102004048934B4
Application number: DE200410048934
Authority: DE
Original assignee: Forhouse Corp
Current assignee: Forhouse Corp
Priority date: 2004-10-07
Filing date: 2004-10-07
Publication date: 2008-05-21
Anticipated expiration: 2024-10-08
Also published as: DE102004048934A1

Abstract

Hintergrundbeleuchtungseinheit (1) für eine Flüssigkristallanzeige, umfassend:
eine Lichtleiterplatte (10) und eine Streuschicht (30), die in die Lichtleiterplatte (10) eingebettet ist, wobei
– die Lichtleiterplatte (10) eine erste Seite (12) und eine der ersten Seite (12) entgegengesetzte, zweite Seite (14) aufweist,
– die Streuschicht (30) eine Basis (32) und mehrere Körnchen (34) in der Basis (32) aufweist, und zwischen der ersten Seite (12) und der zweiten Seite (14) in der Lichtleiterplatte (10) eingebettet ist,
– die Basis (32) der Streuschicht (30) aus dem gleichen Material, wie dem der Lichtleiterplatte (10) hergestellt ist, und zusätzlich ein Wärmestabilitätsmittel aufweist, und
– die Körnchen (34) kleiner als 50 μm sind und die Dicke der Basis (32) doppelt so groß wie der Durchmesser der Körnchen (34) ist,
eine Lampe (20), die neben der dritten Seite (16) der Lichtleiterplatte (10) angeordnet ist,
eine bedruckte Schicht (18), die auf der...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Flüssigkristallanzeige und insbesondere eine Hintergrundbeleuchtungseinheit für eine Flüssigkristallanzeige, die eine gute Leistung bei der Streuung und Lichtleitung aufweist.
Die 4 zeigt eine gewöhnliche Hintergrundbeleuchtungseinheit mit einer Kantenbeleuchtung 60, die eine Lichtleiterplatte 62 und eine Lampe 64 aufweist, die an einer Längsseite der Lichtleiterplatte 62 angeordnet ist, einen reflektierenden Film 66, der an einer Unterseite der Lichtleiterplatte 62 angeordnet ist, einen Streufilm 68, der an einer Oberseite der Lichtleiterplatte 62 angeordnet ist und zwei Prismenplatten 70 und 72, die über dem Streufilm 68 angeordnet sind.
Die Lampe 64 stellt Licht für die Lichtleiterplatte 62 bereit und der reflektierende Film 66 reflektiert das Licht, um das Licht zu der Oberseite der Lichtleiterplatte 62 abzustrahlen und durch den Streufilm 68 hindurch zutreten. Wie in der 5 gezeigt, weist der Streufilm 68, um Licht zur Streuung zu reflektieren und zu brechen, mehrere Körnchen 681 auf.
Eine andere gewöhnliche Hintergrundbeleuchtungseinheit stellt eine Lichtleiterplatte bereit, in der reflektierende Körnchen gleichmäßig verteilt sind, um den Streufilm zu ersetzen. Die Körnchen sind sehr teuer, was die Kosten der Lichtleiterplatte erhöht. Beim Herstellungsvorgang von Su's-Lichtleiterplatte US 6 425 674 B1 reagieren die Körnchen mit der Lichtleiterplatte in der Hochtemperaturumgebung, was der Lichtleiterplatte eine Gelbfärbung verleiht. Die Gelbfärbung der Lichtleiterplatte ändert das Chroms.
In der US 6 328 453 B1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung offenbart, die neben einer Primärlichtquelle, einer Reflektionslage und einem Lichtsteuerungselement eine streuende Lichtleiterplatte umfasst. Das heißt, die Streuschicht füllt die gesamte Dicke der Lichtleiterplatte aus.
In der DE 32 47 950 A1 ist eine Lichtleiste beschrieben, die eine Platte aus einem lichtdurchlässigen Werkstoff und darin eingebetteten lichtstreuenden Elementen sowie zwei dünne ummantelnde Schichten umfasst. Diese Schichten besitzen einen geringeren Brechungsindex als die Platte und stellen eine Totalreflexion bereit.
Im Unterschied zu einer streuenden Lichtleiterplatte offenbart die DE 101 25 530 A1 eine Lichtleiterplatte, bei der die lichtstreuende Partikel enthaltende Schicht nicht die gesamte Dicke der Lichtleiterplatte ausfüllt. Insbesondere ist eine Vorrichtung zum indirekten Ausleuchten eines Informationsträgers beschrieben, die ein transparentes Element mit einer glatten Fläche und eine ihr gegenüberliegende raue Fläche aufweist, wobei der Informations träger der rauen Fläche zugewandt ist. Das transparente Element kann ein Verbund aus einem transparenten thermoplastischen Kunststoff sein, auf den eine dünne Schicht aus einem transparenten thermoplastischen Kunststoff, der Lichtstreuperlen enthält, aufgebracht werden kann. Diese streuende Schicht ist jedoch als Oberflächenschicht ausgebildet.
Die EP 0 823 587 A1 offenbart eine Beleuchtungsvorrichtung mit Polymer-Netzwerk-Flüssigkristallstruktur, die eine lichtstreuende Schicht mit Poren von etwa 0,5 bis 0,25 μm bildet und die benachbart zu zwei Substratschichten angeordnet ist. Die Substratschichten sind transparent und dienen als lichtleitende Platten.
Auch in der JP 04-029289 A ist eine Licht übertragende Platte beschrieben, die auf einer Flüssigkristallanzeige angeordnet ist und in die lichtstreuende Körnchen eingebettet sind.
Ebenso ist in der DE 102 92 31 T5 eine eingebettete lichtstreuende Schicht beschrieben. Das Dokument offenbart insbesondere einen lichtstreuenden Film, der auf einer Licht emittierenden Seite einer Lichtquelleneinheit angeordnet werden kann. Dieser lichtstreuende Film umfasst mindestens eine lichtstreuende Harzschicht mit dispergierten Teilchen, wobei beiderseits eine transparente Schicht auflaminiert sein kann. Weiterhin wird beschrieben, dass die lichtstreuende Schicht ferner einen UV-Absorber in Kombination mit einem Wärmestabilisator enthalten kann. Die in der DE 102 92 319 T5 offenbarte Lichtleiterplatte ist jedoch eine Folie, die auch in Verbindung mit einer Prismenfolie verwendet werden kann.
Das in der DE 102 29 064 A1 offenbarte Lichtquellenelement besteht aus mindestens einer Glasplatte, die mit mehreren dreidimensionalen Hohlstrukturen versehen ist, die als lichtstreuende Elemente dienen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin eine Hintergrundbeleuchtungseinheit bereitzustellen, die eine gute Leistung bei der Streuung aufweist und bei der eine Gelbfärbung verringert wird.
Gemäß den Aufgaben der vorliegenden Erfindung, umfasst eine Hintergrundbeleuchtungseinheit eine Lichtleiterplatte mit einer darin befindlichen Streuschicht. Die Lichtleiterplatte weist eine erste Seite und eine der ersten Seite entgegengesetzte zweite Seite auf. Die Streuschicht weist eine Basis und mehrere Körnchen in der Basis auf und ist zwischen der ersten Seite und der zweiten Seite der Lichtleiterplatte angeordnet. Die Basis der Streuschicht ist aus dem gleichen Material wie dem der Lichtleiterplatte hergestellt und weist zusätzlich ein Wärmestabilitätsmittel auf. Die Körnchen sind kleiner als 50 μm und die Dicke der Basis ist doppelt so groß wie der Durchmesser der Körnchen. Eine Lampe ist neben der dritten Seite der Lichtleiterplatte angeordnet. Eine bedruckte Schicht ist auf der zweiten Seite der Lichtleiterplatte zwischen der Lichtleiterplatte und einem reflektierenden Film angeordnet. Ein Helligkeitsverstärkungselement ist an der ersten Seite der Lichtleiterplatte angeordnet.
Die 1 stellt eine Explosionsansicht einer ersten bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform dar;
die 2 stellt eine Schnittansicht der Lichtleiterplatte der ersten bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform dar, die den Lichtweg zeigt;
die 3 stellt eine vergrößerte Ansicht einer zweiten bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform dar;
die 4 stellt eine Explosionsansicht der gewöhnlichen Hintergrundbeleuchtungseinheit dar, und
die 5 stellt eine vergrößerte Ansicht der Lichtleiterplatte der gewöhnlichen Hintergrundbeleuchtungseinheit dar, die den Lichtweg zeigt.
Wie in der 1 gezeigt, umfasst eine Hintergrundbeleuchtungseinheit 1 der ersten bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform eine Lichtleiterplatte 10, eine Lampe 20, einen reflektierenden Film 22 und ein Helligkeitsverstärkungselement 24.
Die Lichtleiterplatte 10 weist eine erste Seite 12, eine zweite Seite 14 und eine dritte Seite 16 auf, wobei die erste Seite 12 der zweiten Seite 14 entgegengesetzt und die dritte Seite 16 zwischen der ersten Seite 12 und der zweiten Seite 14 angeordnet ist. Eine gedruckte Schicht 18 ist auf der zweiten Seite 14 der Lichtleiterplatte 10 bereitgestellt. Die Lampe 20 ist neben der dritten Seite 16 der Lichtleiterplatte 10 angeordnet. Das Helligkeitsverstärkungselement 24 weist zwei Prismenplatten 26 und 28 auf, die über der ersten Seite 12 der Lichtleiterplatte 10 angeordnet sind.
Die Lichtleiterplatte 10 kann aus Polycarbonat (PC), Polymethylmethacrylat (PMMA), zyklischem Olefinpolymer (COP) oder zyklischem Olefinkopolymer (COC) hergestellt werden. Eine Streuschicht 30 ist in der Lichtleiterplatte 10 zwischen der ersten Seite 12 und der zweite Seite 14 eingebettet. Wie in der 2 gezeigt, weist die Streuschicht 30 eine Basis 32 und mehrere Körnchen 34 auf, die in der Basis 32 verteilt sind. Spritzgießen und Koextrusion können verwendet werden, um die erfindungsgemäße Lichtleiterplatte herzustellen.
Die Durchmesser der Körnchen 34 in der Streuschicht 30 sind kleiner als 50 μm und eine Dicke der Basis 32 ist doppelt so groß wie der Durchmesser der Körnchen 34. Mit anderen Worten, sind die Körnchen 34 vollständig in der Basis 32 eingebettet, so dass nur die Basis 34 wegen der Körnchen 34 eine Gelbfärbung aufweist. Die Basis 32 der Streuschicht 30 kann ähnlich wie die Lichtleiterplatte 10 aus Polycarbonat (PC), Polymethylmethacrylat (PMMA), zyklischem Olefinpolymer (COP) oder zyklischem Olefinkopolymer (COC) hergestellt sein. Für die mechanische Eigenschaft wird die Lichtleiterplatte 10 und die Basis 32 der Streuschicht 30 aus dem gleichen Material hergestellt, das die gleiche Wärmeausdehnung in einer Hochtemperaturumgebung aufweist. Ein Wärmestabilisierungsmittel wird in die Streuschicht 30 gegeben, um die Gelbfärbung der Basis 32 zu verringern.
Die Streuschicht 30 dient zwei Funktionen, nämlich einer Änderung des Lichtwegs und der Streuung. Wie in der 2 gezeigt, wird das Licht, während die Lampe 20 das Licht direkt auf die Streuschicht 30 abstrahlt, durch die Körnchen 34 reflektiert und gebrochen, um den Lichtweg zu ändern. Verglichen mit der gewöhnlichen Lichtleiterplatte gibt es zwei Elemente, die gedruckte Schicht und der reflektierende Film, die in der gewöhnlichen Lichtleiterplatte den Lichtweg ändern, wohingegen die vorliegende Erfindung drei Elemente aufweist, die Streuschicht 30, die gedruckte Schicht 18 und den reflektierenden Film 22, die in den Änderungsvorgang des Lichtwegs einbezogen sind. Als ein Ergebnis weist die Lichtleiterplatte 10 der vorliegenden Erfindung eine bessere Leistung beim Ändern des Lichtwegs auf und beim Abstrahlen des Lichts von der Lichtleiterplatte 10 über die erste Seite 12 davon.
Zur Streuung, wie in der 2 gezeigt, strahlt die Lampe 20 das Licht, wie durch die Pfeile in der 2 gezeigt, in die Lichtleiterplatte 10. Etwas Licht wandert zu der zweiten Seite 14 und wird durch die gedruckte Schicht 18 und den reflektierenden Film 22 reflektiert, dann wandert das Licht auf die reflektierende Schicht 30. Das durch die Streuschicht 30 gewanderte Licht wird durch die Körnchen 34 zur Streuung reflektiert und gebrochen. Das durch die Streuschicht 30 wandernde Licht könnte auf die ersten Seite 12 oder die zweite Seite 14 wandern und könnte erneut auf die Streuschicht zurückreflektiert werden. Als ein Ergebnis wandert das meiste von der Lampe 20 erzeugte Licht mehrere Male durch die Streuschicht 30, was eine gute Streuung des aus der Lichtleiterplatte 10 wandernden Lichts bereitstellt.
Verglichen mit der Su's-Erfindung, stellt die vorliegende Erfindung weniger Körnchen in der Lichtleiterplatte bereit, was die Kosten der Lichtleiterplatte der vorliegende Erfindung senkt. Die vorliegende Erfindung weist ebenso eine geringere Gelbfärbung in der Lichtleiterplatte auf, wobei die Gelbfärbung lediglich in der dissuasiven Schicht.
Praktisch sollte entsprechend der optischen Erfordernisse die Lichtleiterplatte mit zwei oder mehr Streuschichten eingebettet werden.
Die 3 zeigt eine Hintergrundbeleuchtungseinheit 2 einer zweiten bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform, die eine Lichtleiterplatte 40 mit einer darin eingebetteten Streuschicht 42 aufweist, eine Lampe 44, einen reflektierenden Film 46 und ein Helligkeitsverstärkerelement 48. Das Helligkeitsverstärkerelement 48 weist auf einer ersten Seite der Lichtleiterplatte 40 ein Oberflächenprofil 50 auf, das mehrere Prismen auf der ersten Seite und eine Prismenplatte 48 darstellt. Das Oberflächenprofil 50 der Lichtleiterplatte 40 und die Prismenplatte 48 dienen der Funktion einer Helligkeitsverstärkung. Die Hintergrundbeleuchtungseinheit 2 der zweiten bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform besteht aus vier Elementen, das sind weniger als die der gewöhnlichen Hintergrundbeleuchtungseinheit (sechs Elemente). Eine Dicke der Hintergrundbeleuchtungseinheit 2 der zweiten bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist verringert, ebenso wie auch die Kosten gesenkt sind.

Claims

Hintergrundbeleuchtungseinheit (1) für eine Flüssigkristallanzeige, umfassend: eine Lichtleiterplatte (10) und eine Streuschicht (30), die in die Lichtleiterplatte (10) eingebettet ist, wobei – die Lichtleiterplatte (10) eine erste Seite (12) und eine der ersten Seite (12) entgegengesetzte, zweite Seite (14) aufweist, – die Streuschicht (30) eine Basis (32) und mehrere Körnchen (34) in der Basis (32) aufweist, und zwischen der ersten Seite (12) und der zweiten Seite (14) in der Lichtleiterplatte (10) eingebettet ist, – die Basis (32) der Streuschicht (30) aus dem gleichen Material, wie dem der Lichtleiterplatte (10) hergestellt ist, und zusätzlich ein Wärmestabilitätsmittel aufweist, und – die Körnchen (34) kleiner als 50 μm sind und die Dicke der Basis (32) doppelt so groß wie der Durchmesser der Körnchen (34) ist, eine Lampe (20), die neben der dritten Seite (16) der Lichtleiterplatte (10) angeordnet ist, eine bedruckte Schicht (18), die auf der zweiten Seite (14) der Lichtleiterplatte (10) zwischen der Lichtleiterplatte (10) und einem reflektierenden Film (22) angeordnet ist, und ein Helligkeitsverstärkerelement (24), das an der ersten Seite (12) der Lichtleiterplatte (10) angeordnet ist.
Hintergrundbeleuchtungseinheit (1) für eine Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 1, wobei das Helligkeitsverstärkerelement (24) eine Prismenplatte (28, 48) und ein Oberflächenprofil (26, 50) mit mehreren Prismen umfasst.
Hintergrundbeleuchtungseinheit (1) für eine Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 2, wobei die Prismen des Oberflächenprofils (26, 50) orthogonal zu den Prismen der Prismenplatte (48) angeordnet sind.