DE102007029659A1

DE102007029659A1 - Hintergrundbeleuchtungseinheit und Anzeigevorrichtung mit der Hintergrundbeleuchtungseinheit

Info

Publication number: DE102007029659A1
Application number: DE102007029659A
Authority: DE
Inventors: Koya Fujiyoshida Noba
Original assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Current assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Priority date: 2006-06-29
Filing date: 2007-06-27
Publication date: 2008-01-17
Also published as: JP2008010291A; US20080002429A1

Abstract

Eine Kantenlichttyp-Lichtführungsplatte weist auf einer Lichteintrittsfläche eine Mehrzahl von Lichtdiffusionsflächen mit konkavem oder konvexem Querschnitt auf, die auftreffendes Licht in die Lichtführungsplatte leiten, während sie es streuen. Die Lichtdiffusionsflächen können auf verschiedenste Weise geformt und angeordnet sein. Die Lichtdiffusionsflächen weisen vorzugsweise einen halbkreisförmigen Querschnitt auf, können jedoch auch eine dreieckige oder andere Querschnittskonfiguration aufweisen. Da auf die Lichteintrittsfläche auftreffendes Licht gestreut wird, beginnt eine Mischung der Farben des Lichts ab einem Bereich nahe der Lichteintrittsfläche. Dementsprechend können Farbunregelmäßigkeiten des emittierten Lichts minimiert werden.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung:
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Lichtführungsplatte und hierzu verwandte Vorrichtungen.
Beschreibung des Standes der Technik:
Flüssigkristallanzeigevorrichtungen sind weit verbreitet und werden in mittleren und großen Geräten, wie z. B. persönlichen Computern und Flüssigkristall-Fernsehgeräten, sowie auch in kleinen tragbaren Geräten, wie Mobiltelephonen und Projektoren (Bildprojektoren), verwendet. Flüssigkristallanzeigevorrichtungen, die in diesen Geräten verwendet werden, weisen im Allgemeinen Hintergrundbeleuchtungseinheiten auf, die hinter ihren Flüssigkristallanzeigetafeln angeordnet sind, um das angezeigte Bild hell und scharf erscheinen zu lassen. Beispiele von Beleuchtungslichtquellen, die im Allgemeinen für die Hintergrundbeleuchtungseinheiten verwendet werden, sind Folgende: Kaltkatoden-Fluoreszenzröhren für Flüssigkristallanzeigevorrichtungen mittlerer und großer Geräte; weiße LEDs (lichtemittierende Dioden) für Flüssigkristallanzeigevorrichtungen kleiner tragbarer Geräte; und Spezial-Hochdruck-Quecksilberdampflampen für Flüssigkristallanzeigevorrichtungen von Projektoren.
In den letzten Jahren wurde der Anwendungsbereich von LEDs aufgrund der Verbesserung ihrer Lichtausbeute schnell erweitert, wobei rote, grüne und blaue LEDs als Lichtquellen für Hintergrundbeleuchtungseinheiten von Flüssigkristallanzeigevorrichtungen in Produkten zur Anwendung kamen, in denen weiße LEDs, Kaltkatoden-Fluoreszenzröhren oder Spezial-Hochdruck-Quecksilberdampflampen bisher als Lichtquellen verwendet worden sind. Ein Vorteil einer Hintergrundbeleuchtungseinheit, die eine rote, grüne und blaue LEDs umfassende Lichtquelle verwendet, ist die Erweiterung des Farbwiedergabebereiches von Bildern, die auf der Flüssigkristallanzeigetafel angezeigt werden. Zum Beispiel ist es möglich, dunkle rote und grüne Farben anzuzeigen, was bisher mit herkömmlichen Bildanzeigesystemen schwierig war.
22a und 22b zeigen eine solche herkömmliche Hintergrundbeleuchtungseinheit. Die Hintergrundbeleuchtungseinheit weist eine Lichtführungsplatte 1, LEDs 2, die neben einer Lichteintrittsfläche 1a der Lichtführungsplatte 1 angeordnet sind, und ein Substrat 3 mit darauf montierten LEDs 2 auf. Licht von den LEDs 2 tritt durch die Lichteintrittsfläche 1a in die Lichtführungsplatte 1 ein und tritt aus einer Lichtemissionsfläche 1c aus. Ein Reflektor, der Prismen oder dergleichen umfasst, ist an einer unteren Oberfläche 1d der Lichtführungsplatte 1 vorgesehen, um das von den LEDs 2 in die Lichtführungsplatte 1 eintretende Licht in Richtung zur Lichtemissionsfläche 1c zu reflektieren. Im Allgemeinen ist ein Stapel aus einer Lichtdiffusionsfolie und Prismenfolien über der Lichtemissionsfläche 1c der Lichtführungsplatte 1 vorgesehen, wobei eine Reflexionsfolie unter der unteren Oberfläche 1d derselben vorgesehen ist.
Wie in 22b gezeigt ist, enthalten die LEDs 2 drei unterschiedliche Typen von LEDs R, G und B, die rotes, grünes bzw. blaues farbiges Licht emittieren.
Wenn die roten, grünen und blauen LEDs 2 gleichzeitig eingeschaltet sind, tritt rotes, grünes und blaues farbiges Licht aus der Lichtemissionsfläche 1c der Lichtführungsplatte 1 aus und mischt sich, um weißes Licht zu bilden. In Wirklichkeit findet jedoch die Farbmischung wie schematisch in 23 gezeigt statt. Das heißt, weißes Licht wird in einem Bereich C gebildet, während jedoch in einem Bereich D die Mischung von rotem, grünem und blauem farbigen Licht unzureichend sein kann, was zu einer Farbunregelmäßigkeit führt.
Das von einer LED emittierte Licht weist eine Richtcharakteristik auf. Das heißt, die Emissionsintensität ist in einer Richtung direkt nach vorne relativ zur LED-Lichtemissionsfläche (d. h. in der Richtung senkrecht hierzu) am stärksten. Die Emissionsintensität wird schwächer, wenn der Winkel ausgehend von der Richtung direkt nach vorne zunimmt. Im Allgemeinen fällt nahezu 90% der Lichtmenge in einen Winkelbereich von 50° ausgehend von der Richtung direkt nach vorne.
Es sei angenommen, dass in 23 die Richtung einer X-Achse (Abszissenachse) die Tiefe oder die Longitudinalrichtung der Lichtführungsplatte 1 ist und die Richtung der Y-Achse (Ordinatenachse) die Breitenrichtung der Lichtführungsplatte 1 ist. Wenn die roten, grünen und blauen LEDs 2 wie in 23 gezeigt angeordnet sind, streut das rote, grüne und blaue farbige Licht, während es sich in X-Richtung in der Lichtführungsplatte 1 fortpflanzt und gut vermischt, so dass im Bereich C gleichmäßig weißes Licht erhalten werden kann.
Im Bereich D, der sich näher an der Lichteintrittsfläche 1a befindet, ist das rote, grüne und blaue farbige Licht noch nicht gut gestreut. Folglich ist die Mischung der obenbeschriebenen drei Lichtfarben unzureichend, und eine Farbunregelmäßigkeit tritt an der Lichtemissionsfläche 1c auf.
In einem Fall, in dem eine Lichtdiffusionsfolie und Prismenfolien an der Lichtemissionsflächenseite der Lichtführungsplatte vorgesehen sind, wird das von der Lichtemissionsfläche der Lichtführungsplatte emittierte Licht durch die Lichtdiffusionsfolie und die Prismenfolien angepasst, bevor es die Lichtemissionsfläche der Hintergrundbeleuchtungseinheit verlässt. In diesem Fall kann selbst ein Abschnitt der Lichtemissionsfläche der Hintergrundbeleuchtungseinheit, der bei Betrachtung aus einer Position direkt von vorne weiß erscheint, mit einer Farbunregelmäßigkeit erscheinen, wenn er von einer Position schräg von vorne betrachtet wird, da die Lichtquellenfarben des Lichts von den roten, grünen und blauen LEDs 2 hiervon unvermischt emittiert werden. Dies bedeutet, dass die drei Farben des Lichts von den LEDs 2 selbst in dem Stadium, in dem sie die Lichtemissionsfläche der Hintergrundbeleuchtungseinheit erreicht haben, noch nicht ausreichend miteinander vermischt sind.
Mit Bezug auf das obenbeschriebene technische Problem wurde ein weiterer Typ von Planarlichtquelle (Hintergrundbeleuchtungseinheit) vorgeschlagen, wie in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2005-183124 offenbart ist. Die Planarlichtquelle weist, wie in 24 gezeigt ist, rote, grüne und blaue lichtemittierende Linearlichtquellen 12R, 12G und 12B auf, die auf einem Substrat 13 montiert sind, das parallel zur Lichteintrittsfläche angeordnet ist. Jede der Linearlichtquellen umfasst mehrere rote, grüne oder blaue LEDs, die in Breitenrichtung der Lichteintrittsfläche der Lichtführungsplatte voneinander beabstandet angeordnet sind, sowie einen Linearreflektor, der hinter den LEDs angeordnet ist, um das Licht von den LEDs gleichmäßig in Richtung zur Lichteintrittsfläche der Lichtführungsplatte zu reflektieren. Unter Berücksichtigung der Differenz der Leuchtstärken der roten LED, der grünen LED und der blauen LED ist die Anzahl der LEDs der jeweiligen Linearlichtquellen anpassbar voneinander verschieden gemacht, um somit eine geeignete Mischung der drei unterschiedlichen Lichtfarben zu bewerkstelligen. Somit sind in dieser Hintergrundbeleuchtungseinheit die roten, grünen und blauen LEDs nicht in einer Ebene senkrecht zur Lichteintrittsfläche und zur Lichtemissionsfläche der Lichtführungsplatte aufeinander ausgerichtet.
Gemäß diesem Vorschlag wird festgestellt, dass die Linearlichtquellen so angeordnet sind, dass eine Gleichmäßigkeit des die Lichteintrittsfläche der Lichtführungsplatte beleuchtenden Lichts in dessen Breitenrichtung erreicht wird, und dass sie ferner sehr dicht beieinander in Vertikalrichtung angeordnet sind, um eine Mischung der drei Lichtfarben von den Lichtquellen in Vertikalrichtung zu erreichen, wodurch eine Farbunregelmäßigkeit des von der Hintergrundbeleuchtungseinheit emittierten Lichts eliminiert wird.
Wie in 25 gezeigt ist, tritt jedoch das von den Linearlichtquellen 12R, 12G und 12B emittierte Licht in die Lichtführungsplatte 11 ein und pflanzt sich darin fort, während es an der Lichteintrittsfläche 11a in konvergierender Richtung gebrochen wird. Dementsprechend beginnt die Mischung der drei Lichtfarben von den Linearlichtquellen 12R, 12G und 12B in vertikaler Richtung von einem Abstand L₂ weiter beabstandet von der Lichteintrittsfläche 11a, wie in 25 gezeigt ist, was zu einem Bereich E führt, in welchem die drei Lichtfarben wie durch schräge Linien gezeigt miteinander vermischt sind, und einem Bereich F, in dem keine Farbmischung stattfindet. Da ferner Licht von den Linearlichtquellen 12R, 12G und 12B in konvergierender Richtung gebrochen wird, wenn es in die Lichtführungsplatte 11 eintritt und sich darin fortpflanzt, nimmt in einem Bereich sehr nahe an der Lichteintrittsfläche 11a die Lichtmenge, die auf eine Reflexionsfläche 11b am Boden der Lichtführungsplatte 11 und eine an der Unterseite der Lichtführungsplatte 11 vorgesehene Reflexionsfolie auftritt, ab, wodurch auch die Menge des hiervon reflektierten Lichts abnimmt. Dementsprechend kann keine ausreichende Farbmischung in einem Bereich sehr nahe der Lichteintrittsfläche 11a erreicht werden, wobei in diesem Bereich eine Farbunregelmäßigkeit auftritt. Das Auftreten der Farbunregelmäßigkeit ist unvermeidbar, da es eine Grenze für die Reduktion der Abstände zwischen den Linearlichtquellen 12R, 12G und 12B gibt.
Es ist notwendig, dass die Hintergrundbeleuchtungseinheit, die eine Flüssigkristallanzeigetafel beleuchtet, so gestaltet wird, dass ein Bereich derselben, in dem die Farbunregelmäßigkeit auftritt, außerhalb des Anzeigebereiches der Flüssigkristallanzeigetafel angeordnet ist. Dies beschränkt die Verkleinerung der Hintergrundbeleuchtungseinheit.
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde hinsichtlich der obenbeschriebenen Umstände gemacht. Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Farbunregelmäßigkeit, die auf der Lichtemissionsfläche einer Lichtführungsplatte erscheint, sowie diejenige einer Hintergrundbeleuchtungseinheit zu minimieren.
Gemäß einem Aspekt schafft die vorliegende Erfindung eine Hintergrundbeleuchtungseinheit, die eine Lichtführungsplatte enthält. Die Lichtführungsplatte weist eine Lichtemissionsfläche, eine der Lichtemissionsfläche gegenüberliegende Gegenfläche, sowie eine Umfangskantenfläche, die sich zwischen den Umfangskanten der Lichtemissionsfläche und der Gegenfläche erstreckt, auf. Ein Teil der Umfangskantenfläche ist eine flache Lichteintrittsfläche im Wesentlichen rechtwinklig zur Lichtemissionsfläche. Die Lichteintrittsfläche weist mehrere konkave oder konvexe Lichtdiffusionsflächen auf, die einfallendes Licht in die Lichtführungsplatte leiten, während sie es streuen. Die Hintergrundbeleuchtungseinheit enthält mehrere lichtemittierende Dioden, die in einer Ebene im Wesentlichen rechtwinklig sowohl zur Lichteintrittsfläche als auch zur Lichtemissionsfläche angeordnet sind. Die lichtemittierenden Dioden bestrahlen die Lichteintrittsfläche jeweils mit Licht, das Strahlungsspektren mit unterschiedlicher Spitzenleistungswellenlängen aufweist.
In dieser Hintergrundbeleuchtungseinheit brechen die konkaven oder konvexen Lichtdiffusionsflächen das auftreffende Licht und leiten es in die Lichtführungsplatte, während sie es streuen. Das Mischen der Farben des durch die Lichteintrittsfläche eintretenden Lichts beginnt daher an einem Bereich nahe der Lichteintrittsfläche. Dementsprechend kann die Farbunregelmäßigkeit auf der Lichtemissionsfläche minimiert werden. Im Allgemeinen ist ein Reflektor, der Prismen oder dergleichen umfasst, auf der obenbeschriebenen Gegenfläche der Lichtführungsplatte vorgesehen. Wenn ein solcher Reflektor vorhanden ist, fällt das von den Lichtdiffusionsflächen gestreute Licht auf den Reflektor nahe der Lichteintrittsfläche und wird von diesem reflektiert. Das Mischen der Farben des Lichts nahe der Lichteintrittsfläche wird somit gefördert, so dass eine Farbunregelmäßigkeit weiter minimiert werden kann. Da ferner mehrere lichtemittierende Dioden, die die Lichteintrittsfläche mit jeweils Licht mit einem Bestrahlungsspektrum mit unterschiedlichen Spitzenleistungswellenlängen bestrahlen, in der obenbeschriebenen Ebene angeordnet sind, können die Farben des von diesen lichtemittierenden Dioden emittierten Lichts effizient gemischt werden.
Genauer können die lichtemittierenden Dioden aufeinanderfolgend in einer Richtung von der Gegenfläche in Richtung zur Lichtemissionsfläche und gegenüberliegend zur Lichteintrittsfläche angeordnet sein.
Als spezifische Beispiele hierfür können die lichtemittierenden Dioden längs einer Achse angeordnet sein, die bezüglich der Lichteintrittsfläche in der obenbeschriebenen Ebene geneigt ist. Alternativ können wenigstens zwei der lichtemittierenden Dioden in unterschiedlichen Abständen von der Lichteintrittsfläche und gegenüberliegend der Lichteintrittsfläche angeordnet sein.
In jedem Fall sind die lichtemittierenden Dioden in unterschiedlichen Abständen von der Lichteintrittsfläche angeordnet. Diesbezüglich sollten die lichtemittierenden Dioden vorzugsweise unter Berücksichtigung der Intensität des von den lichtemittierenden Dioden emittierten Lichts geeignet angeordnet sein, so dass eine angemessene Farbmischung bewerkstelligt werden kann.
Die Lichtdiffusionsflächen können dafür ausgelegt sein, Licht in Dickenrichtung der Lichtführungsplatte zu streuen.
Dies ermöglicht, eine Farbmischung in der obenbeschriebenen Ebene noch effizienter zu bewerkstelligen.
Genauer können die Lichtdiffusionsflächen längs wechselweise paralleler imaginärer Linien vorgesehen sein, die sich in Breitenrichtung der Lichteintrittsfläche erstrecken.
Die Lichtdiffusionsflächen können kontinuierlich oder diskontinuierlich längs der imaginären Linien vorgesehen sein.
Die Lichtdiffusionsflächen können jeweils einen halbkreisförmigen oder dreieckigen Querschnitt aufweisen.
Die Lichtdiffusionsflächen können mehrere wechselseitig parallele erste langgestreckte Oberflächen mit einem konkaven Querschnitt und mehrere wechselseitig parallele zweite langgestreckte Oberflächen mit konkavem Querschnitt, die die ersten langgestreckten Oberflächen schneiden, enthalten.
Die lichtemittierenden Dioden können auf entsprechenden Substraten montiert sein. Die Montage der lichtemittierenden Dioden auf entsprechenden Substraten ist in Bezug auf die Anordnung und die Installation der lichtemittierenden Dioden vorteilhaft.
Die lichtemittierenden Dioden können lichtemittierende Dioden enthalten, die Spitzenleistungswellenlängen in einen roten Bereich, einem grünen Bereich bzw. einem blauen Bereich aufweisen. Diese lichtemittierenden Dioden sind in dem obenbeschriebenen Bereich angeordnet, wobei Licht von den lichtemittierenden Dioden auf die Lichteintrittsfläche mit den Lichtdiffusionsflächen fällt. Es kann daher eine Farbmischung effizient bewerkstelligt werden, wobei es möglich ist, weißes Licht mit minimierter Farbunregelmäßigkeit zu emittieren.
Die lichtemittierenden Dioden können weißliches Licht emittierende Dioden enthalten, die mit einem Fluoreszenzmaterial beschichtete blaues Licht emittierende Dioden sind. Die Verwendung solcher weißliches Licht emittierenden Dioden ermöglicht die Erzeugung von weißem Licht ohne die Notwendigkeit, die oben beschriebenen lichtemittierenden Dioden für drei Farben vorzusehen. Die Hintergrundbeleuchtungseinheit kann somit verkleinert werden.
Die Lichtführungsplatte kann mehrere geteilte Lichtführungsplatten umfassen, die tafelförmig sind und in einer Richtung von der Gegenfläche in Richtung zur Lichtemissionsfläche gestapelt sind. Mit dieser Anordnung finden eine Brechung und Streuung von Licht zwischen den benachbarten geteilten Lichtführungsplatten statt. Somit wird die Streuung des Lichts in der Lichtführungsplatte weiter verbessert.
In diesem Fall können in der gleichen Ebene Teile der Umfangskantenflächen der geteilten Lichtführungsplatten angeordnet sein, die kooperieren, um die Lichteintrittsfläche der Lichtführungsplatte zu bilden.
Ferner können die lichtemittierenden Dioden so angeordnet sein, dass sie jeweils den geteilten Lichtführungsplatten zugeordnet sind.
Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die vorliegende Erfindung eine Anzeigevorrichtung, die die obenbeschriebene Hintergrundbeleuchtungseinheit und eine Flüssigkristallanzeigetafel, die neben der Lichtemissionsfläche der Hintergrundbeleuchtungseinheit angeordnet ist, enthält.
Die obenbeschriebene Hintergrundbeleuchtungseinheit weist eine minimale Farbunregelmäßigkeit auf der Lichtemissionsfläche auf und bietet eine vergrößerte Fläche zum Emittieren von gleichmäßig gemischten Lichtfarben. Dementsprechend kann der Anzeigeoberflächenbereich vergrößert sein.
Die obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung ihrer bevorzugten Ausführungsformen und in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Lichtführungsplatte gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Teilschnittansicht eines wesentlichen Teils der in 1 gezeigten Lichtführungsplatte.
3 ist eine erläuternde Ansicht, die schematisch die Wirkung der Lichtdiffusionsflächen der Lichtführungsplatte in 1 zeigt.
4 ist eine erläuternde Ansicht, die schematisch die Funktionsbeziehung zwischen der Anordnung der lichtemittierenden Dioden und der Lichtführungsplatte zeigt.
5a ist ein Diagramm, das ein Beispiel zeigt, in welchem parallele lineare Lichtdiffusionsflächen bezüglich einer Lichtemissionsfläche der Lichtführungsplatte geneigt sind.
5b ist ein Diagramm, das ein Beispiel zeigt, in welchem lineare Lichtdiffusionsflächen einander in einem Maschenmuster schneiden.
6a ist ein Diagramm, das ein Beispiel zeigt, in welchem wechselseitig beabstandete kurze lineare Lichtdiffusionsflächen in Reihen vorgesehen sind.
6b ist ein Diagramm, das ein Beispiel zeigt, in welchem eine Vielzahl von wechselseitig beabstandeten punktförmigen Lichtdiffusionsflächen in Reihen vorgesehen ist.
7a ist ein Diagramm, das eine Modifikation der Lichtführungsplatte zeigt.
7b ist ein Diagramm, das eine weitere Modifikation der Lichtführungsplatte zeigt.
8 ist eine Seitenansicht einer Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
9 ist eine Draufsicht einer Lichtführungsplatte und von lichtemittierenden Dioden der Anzeigevorrichtung in 8 von der Seite der Flüssigkristallanzeigetafel betrachtet.
10 ist eine Schnittansicht längs der Linie 10-10 in 9.
11 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch die Lichtführungsplatte und die lichtemittierenden Dioden der Anzeigevorrichtung in 8 zeigt.
12 ist eine Seitenansicht einer Anzeigevorrichtung mit einer Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
13 ist eine Draufsicht der Hintergrundbeleuchtungseinheit der Anzeigevorrichtung in 12.
14 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einer Lichtführungsplatte und einer Lichtquelleneinheit der Anzeigevorrichtung in 12 zeigt.
15a ist eine Seitenansicht, die ein weiteres Beispiel der Anordnung von drei unterschiedlichen Typen von lichtemittierenden Dioden zeigt, nämlich roten, grünen und blauen lichtemittierenden Dioden.
15b ist eine Seitenansicht, die ein weiteres Beispiel der Anordnung der roten, grünen und blauen lichtemittierenden Dioden zeigt.
16 ist eine Seitenansicht, die die Anordnung einer Lichtquelleneinheit und einer Lichtführungsplatte einer Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
17 ist eine Seitenansicht, die die Anordnung einer Lichtquelleneinheit und einer Lichtführungsplatte einer Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
18 ist eine Seitenansicht, die die Anordnung einer Lichtquelleneinheit und einer Lichtführungsplatte einer Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
19 ist eine perspektivische Ansicht einer Lichtführungsplatte einer Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
20 ist eine Draufsicht, die die Positionsbeziehung zwischen der Lichtführungsplatte in 19 und einer Lichtquelleneinheit zeigt.
21 ist eine Seitenansicht einer Lichtquelleneinheit und der Lichtführungsplatte in 20.
22a ist eine Seitenansicht, die ein Beispiel der Anordnung einer herkömmlichen Lichtführungsplatte und von roten, grünen und blauen lichtemittierenden Dioden zeigt.
22b ist eine Draufsicht der 22a.
23 ist eine erläuternde Ansicht, die schematisch die Art zeigt, in der eine Farbunregelmäßigkeit auftritt, wenn rote, grüne und blaue lichtemittierende Dioden in den 22a und 22b gleichzeitig eingeschaltet sind.
24 ist eine Seitenansicht einer Planarlichtquelle gemäß einer weiteren Ausführungsform des Standes der Technik.
25 ist eine erläuternde Ansicht, die die Wirkung der Führung von Licht von der in 24 gezeigten Planarlichtquelle darstellt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Die 1 bis 7b zeigen eine Lichtführungsplatte 31 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Lichtführungsplatte 31 ist, wie in den 1 und 2 gezeigt ist, in einer Draufsicht betrachtet rechteckig und weist eine Dicke T auf. Die Lichtführungsplatte 31 nimmt Licht von den LEDs 35 durch eine Lichteintrittsfläche 31a auf und emittiert dieses aus einer Lichtemissionsfläche 31c, während das aufgenommene Licht in Richtung zu einer Gegenfläche 31b, die der Lichteintrittsfläche 31a gegenüberliegt, geleitet wird. Die LEDs 35 enthalten rote LEDs 35R, grüne LEDs 35G und blaue LEDs 35B. Die dargestellte Anordnung der LEDs 35 ist lediglich ein Beispiel und sollte nicht als einschränkend aufgefasst werden. Ferner sind die LEDs 35 nicht unbedingt auf LEDs beschränkt, die die drei Lichtfarben Rot, Grün und Blau emittieren. LEDs, die eine oder zwei unterschiedliche Lichtfarben emittieren, sind ebenfalls verwendbar.
Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, weist die Lichteintrittsfläche 31a der Lichtführungsplatte 31 mehrere langgestreckte Lichtdiffusionsflächen 32 mit konkavem Querschnitt auf, die sich parallel zueinander in Breitenrichtung der Lichteintrittsfläche 31a erstrecken. Im dargestellten Beispiel ist der Querschnitt der Lichtdiffusionsflächen 32 halbkreisförmig und weist eine Breite von mehreren μm bis einigen zig μm auf. In den Figuren sind jedoch die Lichtdiffusionsflächen 32 der Klarheit halber übertrieben groß gezeigt. Obwohl in den Figuren nicht gezeigt, ist ein Reflektor, der Prismen oder dergleichen umfasst, auf einer unteren Oberfläche 31d vorgesehen, die der Lichtemissionsfläche 31c gegenüberliegt.
Wie in den 3 und 4 gezeigt ist, werden Lichtstrahlen P₁, P₂, P₃ und P₄, die auf die Oberfläche 31f jeder Lichtdiffusionsfläche 32 fallen, gebrochen und in Dickenrichtung der Lichtführungsplatte 31 gestreut.
Der Querschnitt der Lichtdiffusionsflächen 32 kann eine beliebige Konfiguration aufweisen, die das Licht mittels Brechung streut. Der Querschnitt der Lichtdiffusionsflächen 32 kann daher eine halbkreisförmige oder dreieckige Konfiguration oder eine Mischung aus diesen Konfigurationen aufweisen. Der Querschnitt weist jedoch vorzugsweise eine sanft gekrümmte Oberflächenkonfiguration auf, wie z. B. eine halbkreisförmige oder halbelliptische Konfiguration. Der Ausdruck "halbkreisförmige Konfiguration", der in dieser Beschreibung verwendet wird, schließt halbkreisförmige und halbelliptische Konfigurationen ein. Die Lichtführungsplatte 31 ist vorzugsweise unter Verwendung eines Kunstharzmaterials, wie z. B. eines Acrylharzes oder eines Polykarbonatharzes, mittels Spritzgießen hergestellt. Da der halbkreisförmige oder dreieckige Querschnitt eine einfache Konfiguration ist, ist eine Gießform für das Spritzgießen leicht herzustellen, wobei der Spritzgießprozess leicht durchgeführt werden kann.
Die Lichtdiffusionswirkung kann kontrolliert werden durch Variieren des Krümmungsradius der Lichtdiffusionsflächen 32. Wenn z. B. der Krümmungsradius erhöht wird, nimmt die Lichtdiffusionswirkung ab. Wenn der Krümmungsradius reduziert wird, nimmt die Lichtdiffusionswirkung zu. In einem Fall, in dem die Lichtdiffusionsflächen 32 mit einem dreieckigen Querschnitt ausgebildet sind, nimmt die Lichtdiffusionswirkung ab, wenn der zwischen zwei schrägen Oberflächen des dreieckigen Querschnitts gebildete Winkel erhöht wird. Wenn der Winkel reduziert wird, nimmt die Lichtdiffusionswirkung zu.
Wie in 4 gezeigt ist, werden die drei Farben (Rot, Grün und Blau) des Lichts von den LEDs 35R, 35G und 35B durch die Lichtdiffusionsflächen 32 gebrochen, die auf der Lichteintrittsfläche 31a der Lichtführungsplatte 31 vorgesehen sind. Die drei Farben des Lichts werden somit in einem weiten Winkel in Dickenrichtung gestreut, wenn sie sich in der Lichtführungsplatte 31 fortpflanzen. Folglich beginnt die Mischung der drei Lichtfarben, d. h. des roten, grünen und blauen Lichts, ab einem Abstand L₁ sehr nahe an der Lichteintrittsfläche 31a. Ferner treffen die drei Farben (Rot, Grün und Blau) des Lichts auch auf den Reflektor, der Prismen oder dergleichen enthält, auf der unteren Oberfläche 31d. Das durch den Reflektor auf die untere Oberfläche 31d laufende Licht fällt auf eine (nicht gezeigte) Reflexionsfolie, die an der Unterseite der Lichtführungsplatte 31 vorgesehen ist. Das vom Reflektor auf der unteren Oberfläche 31d reflektierte Licht und das von der Reflexionsfolie reflektierte Licht pflanzen sich wiederum in der Lichtführungsplatte 31 fort. Selbst an einer Position sehr nahe an der Lichteintrittsfläche 31a sind daher die Farben Rot, Grün und Blau des Lichts ausreichend gestreut und vermischen sich, woraufhin sie aus der Lichtemissionsfläche 31c nach außen austreten, wenn der Einfallswinkel darauf kleiner ist als der kritische Winkel. Selbst an einer Position sehr nahe an der Lichteintrittsfläche 31a wird dementsprechend eine erhöhte Lichtmenge als weißes Licht emittiert, das erzeugt wird durch Mischen der drei Farben Rot, Grün und Blau. In 4 vermischen sich die Farben Rot, Grün und Blau des Lichts in einem Bereich E, der durch schräge Linien gezeigt ist, während ein Bereich F sich dort befindet, wo die Farbmischung unzureichend stattfindet. Das Vorsehen der Lichtdiffusionsflächen 32 vergrößert den Bereich deutlich, in dem weißes Licht von der Lichtemissionsfläche 31c emittiert wird.
Wenn jedoch die Lichtdiffusionswirkung durch die Lichtdiffusionsflächen 32 extrem erhöht wird, kann es unmöglich werden, dass eine ausreichende Lichtmenge den inneren Teil der Lichtführungsplatte 31 erreicht. Die Lichtdiffusionswirkung der Lichtdiffusionsflächen 32 wird daher vorzugsweise so eingestellt, dass eine gleichmäßige Lichtmenge vom gesamten Bereich der Lichtemissionsfläche 31c emittiert wird.
Im Allgemeinen weist eine Kantenlichttyp-Hintergrundbeleuchtungseinheit eine Reflexionsfolie an der Unterseite einer Lichtführungsplatte und einen Stapel aus einer Diffusionsfolie und Prismenfolien an der Oberseite der Lichtführungsplatte auf. Das aus der Lichtführungsplatte austretende Licht wird durch die Diffusionsfolie gestreut, wobei nur Licht, das die Transmissionsbedingungen für die Prismenfolien erfüllt, durch die Prismenfolie gelangt und als Austrittslicht aus der Hintergrundbeleuchtungseinheit austritt. Somit wird Licht, das aus der Lichtemissionsfläche 31c der Lichtführungsplatte 31 als Gemisch der drei Lichtfarben Rot, Grün und Blau austritt, durch die Diffusionsfolie weiter gestreut. Somit wird weißes Licht im Wesentlichen frei von Farbunregelmäßigkeiten von der Lichtemissionsfläche (Lichtaustrittsfläche) der Hintergrundbeleuchtungseinheit emittiert.
Es wurde eine Nachweisprüfung für eine Hintergrundbeleuchtungseinheit unter Verwendung von 75 Sätzen von roten, grünen und blauen LEDs durchgeführt, die für eine 14-Zoll-Lichtführungsplatte vertikal aufeinander ausgerichtet waren, wobei die Sätze der LEDs in Breitenrichtung der Lichteintrittsfläche angeordnet waren. Das Ergebnis der Nachweisprüfung ist Folgendes. Die Mittenhelligkeit der Lichtemissionsfläche betrug etwa 3.000 cd/m². Die Helligkeitsgleichmäßigkeit der Lichtemissionsfläche betrug etwa 80%. Bei Messung der Chromatizität von verschiedenen Bereichen in der Lichtemissionsfläche relativ zur Chromatizität der Mitte der Lichtemissionsfläche wurden Chromatizitätsdifferenzen von weniger als ±0,01 erhalten. Das Ergebnis zeigt, dass die Hintergrundbeleuchtungseinheit frei von sichtbaren Farbunregelmäßigkeiten ist und gleichmäßig weißes Licht bereitstellt. Als Vergleichsbeispiel wurde eine Nachweisprüfung für eine Hintergrundbeleuchtungseinheit durchgeführt, die nicht mit Lichtdiffusionsflächen 32 versehen war. Mit dieser Hintergrundbeleuchtungseinheit wurden Chromatizitätsdifferenzen von etwa ±0,02 bis 0,05 festgestellt, wobei bei visueller Untersuchung Farbunregelmäßigkeiten deutlich sichtbar waren.
Die Hintergrundbeleuchtungseinheit ist im tatsächlichen Gebrauch hinter einer Anzeigetafel platziert. Wenn diesbezüglich die Fläche der Hintergrundbeleuchtungseinheit, die weißes Licht bereitstellt, zunimmt, kann die Bildanzeigefläche der Anzeigetafel dementsprechend vergrößert werden. Die Bildanzeigefläche der Anzeigetafel ist im Wesentlichen durch Fertigungsspezifiktionen festgelegt. Die Hintergrundbeleuchtungseinheit kann daher verkleinert werden, vorausgesetzt, dass die Bildanzeigefläche unverändert bleibt.
Die 5a und 5b zeigen Modifikationen der Anordnung der Lichtdiffusionsflächen 32. Es ist zu beachten, dass in den Ausführungsformen und Modifikationen, die in dieser Beschreibung beschrieben werden, einander entsprechende Bauelemente im Wesentlichen die gleichen Strukturen und Funktionen aufweisen sollen, sofern nichts anderes spezifiziert ist.
Die Lichtdiffusionsflächen 32, die in 5a gezeigt sind, sind in einem Winkel θ zur Lichtemissionsfläche 31c geneigt. Die Lichtdiffusionsflächen 32 mit dem Neigungswinkel θ brechen das darauf auftreffende Licht mit Richtcharakteristik sowohl in Dickenrichtung als auch in Breitenrichtung der Lichtführungsplatte. Wenn der Neigungswinkel θ klein ist, ist die Lichtdiffusionswirkung in Dickenrichtung größer als in Breitenrichtung. Wenn im Gegensatz hierzu der Neigungswinkel θ zunimmt, nimmt die Lichtdiffusionswirkung in Breitenrichtung zu.
Der Neigungswinkel θ sollte vorzugsweise nicht größer als 45° sein, da die vorliegende Erfindung darauf zielt, die Lichtdiffusionswirkung in Dickenrichtung zu steigern.
5b zeigt eine Modifikation, in der Lichtdiffusionsflächen 32A, die wie in der Figur gezeigt ansteigen, und abfallende Lichtdiffusionsflächen 32B einander schneidend angeordnet sind. Die Lichtdiffusionsflächen 32A weisen einen Neigungswinkel θ zur Lichtemissionsfläche 31c auf. Die Lichtdiffusionsflächen 32B weisen einen Neigungswinkel δ auf. Das Vorsehen der Lichtdiffusionsflächen 32A und 32B in dieser Weise erlaubt eine gut ausgeglichene Lichtstreuung sowohl in Dickenrichtung als auch in Breitenrichtung der Lichtführungsplatte.
Obwohl in der vorangehenden Beschreibung die Lichtdiffusionsflächen 32 in Form von geraden durchgehenden Linien gezeigt worden sind, sind die Lichtdiffusionsflächen 32 nicht unbedingt auf eine solche kontinuierliche Linienform beschränkt.
Zum Beispiel zeigt 6a kurze, gerade linienförmige Lichtdiffusionsflächen 32, die in regelmäßigen Abständen in Breitenrichtung der Lichtführungsplatte vorgesehen sind. 6d zeigt Lichtdiffusionsflächen 32, die punktförmige Aussparungen aufweisen, die in regelmäßigen Abständen in Breitenrichtung der Lichtführungsplatte vorgesehen sind. Die punktförmigen Lichtdiffusionsflächen 32 streuen Licht nicht nur in Dickenrichtung, sondern auch in Breitenrichtung. Die in den 6a und 6b gezeigten Lichtdiffusionsflächen 32 können längs imaginärer Linien vorgesehen sein, die bezüglich der Lichtemissionsfläche 31c geneigt ist, wie in den 5a und 5b gezeigt ist.
Lichtführungsplatten, auf die die vorliegende Erfindung anwendbar ist, sind nicht unbedingt auf flache plattenförmige Ausführungsformen beschränkt. Zum Beispiel weist eine in 7a gezeigte Lichtführungsplatte 41 eine Lichteintrittsfläche 41a auf, die sich nach oben über eine Lichtemissionsfläche 41c dersel ben hinaus erstreckt. Eine abgeschrägte Oberfläche 41e ist dafür ausgelegt, dass in die Lichtführungsplatte 41 eintretende Licht in Richtung zu deren inneren Teil zu reflektieren. Eine Bodenfläche 41d ist mit einem Reflektor versehen, der Prismen oder dergleichen umfasst. Eine Lichtführungsplatte 51, die in 7d gezeigt ist, weist eine Lichtemissionsfläche 51c und dieser gegenüberliegend eine untere Oberfläche 51d auf. Die untere Oberfläche 51d ist bezüglich der Lichtemissionsfläche 51c geneigt. Der Ausdruck "tafelförmig", der in dieser Beschreibung verwendet wird, schließt solche Konfigurationen wie diejenigen der Lichtführungsplatten 41 und 51 ein.
In der in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsform wird Licht von einer Seitenfläche der Lichtführungsplatte aufgenommen. Bei bestimmten mittleren und großen Lichtführungsplatten wird jedoch Licht von zwei gegenüberliegenden Seitenflächen derselben aufgenommen. Die vorliegende Erfindung ist auch in solchen Fällen anwendbar.
Als nächstes wird eine in den 8 bis 11 gezeigte Anzeigevorrichtung 20 erläutert.
Die Anzeigevorrichtung 20 weist eine Flüssigkristallanzeigetafel 21 und eine hinter der Flüssigkristallanzeigetafel 21 vorgesehene Hintergrundbeleuchtungseinheit 60 auf. Die Flüssigkristallanzeigetafel 21 ist eine Aktivmatrix-Anzeigetafel, die ein zwischen einem Paar von Substraten (oberes und unteres Substrat) eingeschlossenes Flüssigkristallmaterial aufweist und eine große Anzahl von TFT-(Dünnschichttransistor)-Anzeigepixeln aufweist, die darauf ausgebildet sind. Die Anzeigepixel sind mit Farbfiltern für Rot (R), Grün (G) und Blau (B) versehen. Die obere Oberfläche des oberen Substrats ist mit einem Polarisator versehen. In ähnlicher Weise ist die untere Oberfläche des unteren Substrats mit einem Polarisator versehen.
Die Hintergrundbeleuchtungseinheit 60 umfasst einen Stapel aus einer Reflexionsfolie 67, einer Lichtführungsplatte 61, einer Diffusionsfolie 68 und zwei Prismenfolien 69-1 und 69-2, die von unten nach oben gestapelt sind. Die Hintergrundbeleuchtungseinheit 60 weist eine Lichtquelleneinheit 63 an einer Seitenfläche der Lichtführungsplatte 61 auf. Die Lichtquelleneinheit 61 weist drei unterschiedliche Typen von LEDs 65 auf, die auf einem Montagesubstrat 66 montiert sind. Die LEDs 65 umfassen rote LEDs 65R, grüne LEDs 65G und blaue LEDs 65B.
Die Reflexionsfolie 67 der Hintergrundbeleuchtungseinheit 60 weist eine reflektierende Oberfläche auf, die z. B. durch Aufdampfen von Aluminium auf einer Kunstharzfolie gebildet wird. Die Reflexionsfolie 67 reflektiert das aus der Lichtführungsplatte 61 austretende Licht in diese zurück. Die Diffusionsfolie 68 wird gebildet durch Dispergieren feiner Siliziumoxidpartikel in ein transparentes Kunstharz und Formen desselben zu einer Folie. Die Diffusionsfolie 68 streut das aus einer Lichtemissionsfläche 61c der Lichtführungsplatte 61 austretende Licht. Die zwei Prismenfolien 69-1 und 69-2 sind jeweils mit einer Vielzahl von parallelen langgestreckten Prismen versehen und so angeordnet, dass die Verlängerungsrichtungen ihrer jeweiligen Prismen einander senkrecht schneiden. Das durch die Prismenfolien 69-1 und 69-2 laufende Licht kann somit im Wesentlichen senkrecht auf die Flüssigkristallanzeigetafel auftreffen, um somit die Leuchtkraft zum Beleuchten der Flüssigkristallanzeigetafel 21 zu erhöhen.
Die Lichtführungsplatte 61 ist in ihrer Form eine rechteckige flache Platte und weist eine Lichteintrittsfläche 61a auf, die Licht von den LEDs 65 aufnimmt, sowie eine Gegenfläche 61b, die der Lichteintrittsfläche 61a gegenüberliegt, eine Lichtemissionsfläche 61c, die der Diffusionsfolie 68 zugewandt ist, und eine untere Oberfläche 61d, die der Lichtemissionsfläche 61c gegenüberliegt. Die Lichteintrittsfläche 61a der Lichtführungsplatte 61 ist mit mehreren konkaven langgestreckten Lichtdiffusionsflächen 62 mit halbkreisförmigem Quer schnitt versehen, die parallel zur Lichtemissionsfläche 61c verlaufen, in derselben Weise wie in der vorangehenden Ausführungsform.
Die LEDs 65 umfassen rote LEDs 65R, grüne LEDs 65G und blaue LEDs 65b, die in der gleichen Weise wie in der in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsform in vertikaler Richtung ausgerichtet sind. In dem in 9 gezeigten Beispiel sind drei Sätze von LEDs 65R, 65G und 65B der drei Farben längs vertikal verlaufenden Achsen Z_a, Z_b und Z_c vorgesehen, die voneinander in Breitenrichtung der Lichtführungsplatte 61 beabstandet sind. Die rote LED 65R, die grüne LED 65G und die blaue LED 65B eines jeden Satzes sind in der in 10 gezeigten Reihenfolge angeordnet. Die Achsen Z_a, Z_b und Z_c befinden sich in gleichmäßig von der Lichteintrittsfläche 61a beabstandeten Positionen. Die roten LEDs 65R, die auf den Achsen Z_a, Z_b und Z_c vorgesehen sind, sind gemeinsam längs einer Achse vorgesehen sind, sind gemeinsam längs einer Achse Y_a ausgerichtet, die senkrecht zu den Achsen Z_a, Z_b und Z_c verläuft. Die blauen und grünen LEDs 65B und 65G sind ebenfalls längs entsprechender Achsen parallel zur Achse Y_a ausgerichtet. Die Abstände zwischen den Achsen Z_a, Z_b und Z_c sollten näherungsweise so eingestellt sein, dass Licht von LEDs, die zueinander in Breitenrichtung der Lichtführungsplatte 61 benachbart sind, ausreichend miteinander vermischt wird, selbst in der sehr engen Umgebung der Lichteintrittsfläche 61a. Die Abstände zwischen den roten, grünen und blauen LEDs, die in drei Reihen gestapelt sind, sollten minimiert sein, so dass das von den LEDs vertikal emittierte Licht durch Wirkung der Lichtdiffusionsfläche 62 selbst in einem Bereich sehr nahe an der Lichteintrittsfläche 61a ausreichend gemischt werden. Es ist zu beachten, dass die Pfeile X in den Figuren die Richtung der Führung des in die Lichtführungsplatte 61 eintretenden Lichts zeigt.
Als nächstes wird eine in den 12 bis 14 gezeigte Anzeigevorrichtung 70 erläutert.
Die Anzeigevorrichtung 70 weist eine Flüssigkristallanzeigetafel 21 und eine Hintergrundbeleuchtungseinheit 80 auf. Die Hintergrundbeleuchtungseinheit 80 umfasst einen Stapel aus einer Reflexionsfolie 87, einer Lichtführungsplatte 81, einer Diffusionsfolie 88 und zwei Prismenfolien 89-1 und 89-2, die von unten nach oben gestapelt sind. Eine Lichtquelleneinheit 83 ist neben einer Seitenfläche der Lichtführungsplatte 81 vorgesehen. Wie in 14 gezeigt ist, weist die Lichtquelleneinheit 83 LEDs 85, die auf einem Montagesubstrat 86 montiert sind, und ein Reflexionselement 84 auf. Die LEDs 85 umfassen drei unterschiedliche Typen von LEDs, d. h. rote LEDs 85R, grüne LEDs 85G und blaue LEDs 85B. Die LEDs 85 emittieren Licht direkt nach oben, wobei das emittierte Licht vom Reflexionselement 84 in Richtung zu einer Lichteintrittsfläche 81a der Lichtführungsplatte 81 reflektiert wird.
Die Reflexionsfolie 87, die Diffusionsfolie 88, die zwei Prismenfolien 89-1 und 89-2 und die Lichtführungsplatte 81 sind im Wesentlichen die selben wie diejenigen, die in 8 gezeigt sind. Eine genaue Beschreibung derselben wird daher hier weggelassen.
Drei Sätze von roten, grünen und blauen LEDs 85R, 85G und 85B sind in der in den Figuren gezeigten Reihenfolge längs der Achsen Z_a, Z_b und Z_c vorgesehen, die ausgehend von der Lichteintrittsfläche 81a der Lichtführungsplatte 81 rechtwinklig hierzu verlaufen. Im dargestellten Beispiel sind die Achsen Z_a, Z_b und Z_c in Breitenrichtung der Lichtführungsplatte 81 voneinander beabstandet. Die roten LEDs 85R, die auf den Achsen Z_a, Z_b und Z_c vorgesehen sind, sind gemeinsam längs einer Achse Y_a ausgerichtet, die die Achsen Z_a, Z_b und Z_c parallel zu einer Lichtemissionsfläche 81c der Lichtführungsplatte 81 senkrecht schneidet. Die blauen und grünen LEDs 85B und 85G sind ebenfalls längs entsprechender Achsen parallel zur Achse Y_a ausgerichtet.
Das Reflexionselement 84 wird aus einer Metallfolie oder aus einem Kunstharzfilm mit einer Reflexionsoberfläche 84a hoher Reflektivität gebildet. Obwohl in dargestellten Beispiel das Reflexionselement 84 eine gekrümmte Reflexionsoberfläche aufweist, ist auch ein flaches plattenförmiges Reflexionselement anwendbar.
Rote, grüne und blaue Farben des von den LEDs 85 emittierten Lichts werden vom Reflexionselement 84 vor dem Eintritt in die Lichtführungsplatte 81 reflektiert. Im optischen Pfad von den LEDs 85 zu der Lichteintrittsfläche 81a mischen sich die drei Farben des Lichts bis zu einem gewissen Ausmaß. Selbst in einem Bereich der Lichtemissionsfläche 81c sehr nahe an der Lichteintrittsfläche 81a mischen sich dementsprechend die Farben Rot, Grün und Blau des Lichts, um eine erhöhte Menge an weißem Licht bereitzustellen. Folglich kann von im Wesentlichen der gesamten Fläche der Lichtemissionsfläche 81c weißes Licht emittiert werden. Das aus der Lichtemissionsfläche 81c der Lichtführungsplatte 81 austretende Licht wird durch die Wirkung der Diffusionsfolie 88 weiter gestreut, die an der Seite der Lichtemissionsfläche 81c der Lichtführungsplatte 81 vorgesehen ist. Somit wird weißes Licht im Wesentlichen frei von Farbunregelmäßigkeiten von der Lichtemissionsfläche der Hintergrundbeleuchtungseinheit 80 emittiert.
Da die LEDs 85 in einer flachen Anordnung angeordnet sind, kann die Lichtführungsplatte 81 in der Dicke reduziert werden, wodurch die Dicke der Hintergrundbeleuchtungseinheit 80 reduziert werden kann. Wenn daher relativ dicke LEDs verwendet werden, werden diese vorzugsweise in planarer Weise angeordnet, wie in dieser Ausführungsform.
LEDs können in verschiedenen Anordnungen angeordnet werden. Zum Beispiel zeigt 15a ein Beispiel, bei dem ein Satz aus einer grünen LED 75G, einer blauen LED 75B und einer roten LED 75R auf einer geneigten Achse Z_a angeordnet ist, die sich von einer ersten Achse Y_a in einer Ebene, die eine Lichteintrittsfläche 71a senkrecht schneidet, schräg nach oben verläuft. 15b zeigt ein Beispiel, in welchem eine grüne LED 75G, eine blaue LED 75B und rote LED 75R auf entsprechenden Achsen Z_a, Z_b und Z_c angeordnet sind, die ausgehend von der Achse Y_a in verschiedenen Winkeln hierzu verlaufen.
Als nächstes wird eine in 16 gezeigte Hintergrundbeleuchtungseinheit erläutert.
In dieser Hintergrundbeleuchtungseinheit weist eine Lichtquelleneinheit 93 LEDs 95 auf, die auf einem Montagesubstrat 96 montiert sind. Die LEDs 95 enthalten rote LEDs 95R und weißliche LEDs 95By. Jede weißliche LED 95By wird gebildet durch Verpacken einer blaues Licht emittierenden Diode in einem transparenten Kunstharz mit einem darin dispergierten gelben Fluoreszenzmaterial (YAG: Yttrium-Aluminium-Granat). In der weißlichen LED 95By werden die gelben Fluoreszenzpartikel durch das blaue Licht, das von der blaues Licht emittierenden Diode emittiert wird, zum Fluoreszieren angeregt, wodurch weißliches Licht erhalten wird. Das weißliche Licht von den weißlichen LEDs 95By wird mit Licht von den roten LEDs 95R gemischt. Somit wird weißliches Licht erhalten, dass eine Emissionswellenlänge im roten Bereich enthält. Dies erzeugt den Effekt der Erweiterung des Farbwiedergabebereiches von Farbbildern, die auf der Flüssigkristallanzeigetafel angezeigt werden. Fluoreszenzmaterialien, die in der vorliegenden Erfindung nutzbar sind, sind nicht unbedingt auf gelbe Materialien beschränkt. Grüne Fluoreszenzmaterialien oder dergleichen sind ebenfalls nutzbar. Beispiele von nutzbaren grünen Fluoreszenzmaterialien sind Phosphat-, Silikat- und Aluminat-Fluoreszenzmaterialien.
Diese Hintergrundbeleuchtungseinheit erfordert nur zwei unterschiedliche Typen von LEDs und ermöglicht somit, die Dicke T der Lichtführungsplatte 91 entsprechend zu reduzieren, und erlaubt ferner eine Reduktion der Anzahl der Mannstunden, die zum Zusammenfügen der Lichtquelleneinheit 93 erforderlich ist.
17 zeigt eine Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Diese Hintergrundbeleuchtungseinheit weist eine Lichtführungsplatte 101 auf, die einen Stapel aus drei geteilten Lichtführungsplatten 101A, 101B und 101C umfasst. Rote LEDs 65R, grüne LEDs 65G und blaue LEDs 65B sind so angeordnet, dass sie jeweils den geteilten Lichtführungsplatten 101A, 101B und 101C zugeordnet sind. Jede geteilte Lichtführungsplatte ist im Wesentlichen identisch mit der Lichtführungsplatte in den vorangehenden Ausführungsformen. Lichtdiffusionsflächen 102 sind auf jeder der Lichteintrittsflächen 101Aa, 101Ba und 101Ca der geteilten Lichtführungsplatten 101A, 101B und 101C vorgesehen. Ein Reflektor, der Prismen oder andere raue Strukturen umfasst, ist auf jeder unteren Oberfläche 101Ad, 101Bd und 101Cd der geteilten Lichtführungsplatten 101A, 101B und 101C vorgesehen. Somit ist eine Luftschicht zwischen jedem Paar von benachbarten geteilten Lichtführungsplatten vorhanden. Das von einer der benachbarten geteilten Lichtführungsplatten zur nächsten laufende Licht unterliegt daher einer Brechung. Dementsprechend wird die Lichtdiffusionswirkung der Lichtführungsplatte 101 verbessert, wodurch die Mischung der Farben Rot, Grün und Blau des Lichts von den LEDs 65 gefördert wird und somit die Wirkung der Verhinderung des Auftretens einer Farbunregelmäßigkeit gesteigert wird.
18 zeigt eine Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß einer weiteren Ausführungsform. In dieser Hintergrundbeleuchtungseinheit sind rote LEDs 115R, grüne LEDs 115G und blaue LEDs 115B einer Lichtquelle 113 auf entsprechenden Montagesubstraten 116a, 116b und 116c montiert. In dieser Ausführungsform werden Seitenleuchttyp-LEDs verwendet. Da die roten LEDs 115R, die grünen LEDs 115G und blauen LEDs 115B auf den jeweiligen Montagesubstraten 116a, 116b und 116c montiert sind, sind sie leicht anzuordnen und zu installieren.
19 zeigt eine Lichtführungsplatte 121 gemäß einer weiteren Ausführungsform.
Die Lichtführungsplatte 121 weist auf einer Lichteintrittsfläche 121a derselben rillenförmige Lichtdiffusionsflächen 122a auf, die sich in Breitenrichtung W der Lichteintrittsfläche 121a erstrecken, sowie rillenförmige Lichtdiffusionsflächen 122b, die sich in vertikaler Richtung T (Dickenrichtung) der Lichteintrittsfläche 121a erstrecken. Die Lichtdiffusionsflächen 122a und 122b sind so angeordnet, dass sie einander in einem Maschenmuster schneiden. Die Lichtdiffusionsflächen 122a streuen das Licht von den LEDs in Dickenrichtung T, wobei die Lichtdiffusionsflächen 122b das Licht von den LEDs in Breitenrichtung W streuen. Die Lichtquelleneinheit 63 ist im Wesentlichen dieselbe wie diejenige, die in den 9 und 10 gezeigt ist.
Im Vorangehenden wurden die Lichtführungsplatte und die Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf verschiedene Beispiele beschrieben. Alle diese Beispiele erlauben das Mischen von rotem, grünem und blauem farbigem Licht ab dem Beginn eines Bereichs sehr nahe an der Lichteintrittsfläche der Lichtführungsplatte, und ermöglichen somit, dass Licht mit minimierter Farbunregelmäßigkeit aus der Lichtemissionsfläche austritt. Die Lichtführungsplatte und die Hintergrundbeleuchtungseinheit der vorliegenden Erfindung sind effektiv nicht nur auf Anzeigevorrichtungen anwendbar, die mit Farbfiltern versehen sind, sondern auch auf feld-sequenzielle Farbanzeigevorrichtungen, in denen rote, grüne und blaue LEDs mit hoher Geschwindigkeit sequenziell eingeschaltet werden und die zugehörigen Bildanzeigepixel auf der Flüssigkristallanzeigetafel synchron mit dem Einschalten der LEDs geöffnet werden, um somit Farbbilder zu erhalten. Die Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung ist ferner in einem Projektor (Bildprojektor) anwendbar und erlaubt die Projektion von Farbbildern frei von Farbunregelmäßigkeiten. In den projizierten Farbbildern können auch dunkle rote und grüne Farbtöne erzielt werden. Der Farbwiedergabebereich kann somit erweitert werden.
Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht unbedingt auf die vorangehenden Ausführungsformen beschränkt ist, sondern auf verschiedenste Weise modifiziert werden kann, ohne vom Wesentlichen der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims

Hintergrundbeleuchtungseinheit, umfassend: eine Lichtführungsplatte mit einer Lichtemissionsfläche, einer der Lichtemissionsfläche gegenüberliegenden Gegenfläche, und einer Umfangskantenfläche, die sich zwischen den Umfangskanten der Lichtemissionsfläche und der Gegenfläche erstreckt, wobei ein Teil der Umfangskantenfläche eine flache Lichteintrittsfläche im Wesentlichen rechtwinklig zur Lichtemissionsfläche ist, und wobei die Lichteintrittsfläche mehrere konkave oder konvexe Lichtdiffusionsflächen aufweist, die auftreffendes Licht in die Lichtführungsplatte leiten, während sie es streuen; und mehrere lichtemittierende Dioden, die in einer Ebene im Wesentlichen rechtwinklig zu sowohl der Lichteintrittsfläche als auch der Lichtemissionsfläche angeordnet sind, wobei die lichtemittierenden Dioden die Lichteintrittsfläche jeweils mit Licht bestrahlen, das Strahlungsspektren mit unterschiedlichen Spitzenleistungswellenlängen aufweist.
Hintergrundbeleuchtungseinheit nach Anspruch 1, wobei die mehreren lichtemittierenden Dioden aufeinanderfolgend in einer Richtung von der Gegenfläche zur Lichtemissionsfläche und der Lichteintrittsfläche gegenüberliegend angeordnet sind.
Hintergrundbeleuchtungseinheit nach Anspruch 2, wobei die mehreren lichtemittierenden Dioden längs einer Achse angeordnet sind, die bezüglich der Lichteintrittsfläche in der Ebene geneigt ist und der Lichteintrittsfläche gegenüberliegt.
Hintergrundbeleuchtungseinheit nach Anspruch 2, wobei wenigstens zwei der mehreren lichtemittierenden Dioden in unterschiedlichen Abständen von der Lichteintrittsfläche angeordnet sind.
Hintergrundbeleuchtungseinheit nach Anspruch 1, wobei die Lichtdiffusionsflächen Licht in einer Dickenrichtung der Lichtführungsplatte streuen.
Hintergrundbeleuchtungseinheit nach Anspruch 5, wobei die Lichtdiffusionsflächen längs zueinander paralleler imaginärer Linien vorgesehen sind, die sich in einer Breitenrichtung der Lichteintrittsfläche erstrecken.
Hintergrundbeleuchtungseinheit nach Anspruch 6, wobei die Lichtdiffusionsflächen kontinuierlich oder diskontinuierlich längs der imaginären Linien vorgesehen sind.
Hintergrundbeleuchtungseinheit nach Anspruch 5, wobei die Lichtdiffusionsflächen einen im Wesentlichen halbkreisförmigen oder dreieckigen Querschnitt aufweisen.
Hintergrundbeleuchtungseinheit nach Anspruch 5, wobei die Lichtdiffusionsflächen mehrere zueinander parallele erste langgestreckte Oberflächen mit einem konkaven Querschnitt und mehrere zueinander parallele zweite langgestreckte Oberflächen mit einem konkaven Querschnitt aufweisen, und wobei die zweiten langgestreckten Oberflächen die ersten langgestreckten Oberflächen schneiden.
Hintergrundbeleuchtungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die mehreren lichtemittierenden Dioden auf entsprechenden Substraten montiert sind.
Hintergrundbeleuchtungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die mehreren lichtemittierenden Dioden lichtemittierende Dioden enthalten, die Spitzenleistungswellenlängen in einem roten Bereich, einem grünen Bereich bzw. einem blauen Bereich aufweisen.
Hintergrundbeleuchtungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die mehreren lichtemittierenden Dioden weißliches Licht emittierende Dioden enthalten, die mit einem Fluoreszenzmaterial beschichtete, blaues Licht emittierende Dioden sind.
Hintergrundbeleuchtungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Lichtführungsplatte mehrere geteilte Lichtführungsplatten umfasst, die tafelförmig und in einer Richtung von der Gegenfläche zur Lichtemissionsfläche gestapelt sind.
Hintergrundbeleuchtungseinheit nach Anspruch 13, wobei sich jeweilige Oberflächen der geteilten Lichtführungsplatten, die die Lichteintrittsfläche der Lichtführungsplatte bilden, in der gleichen Ebene befinden.
Hintergrundbeleuchtungseinheit nach Anspruch 13 oder 14, wobei die mehreren lichtemittierenden Dioden so angeordnet sind, dass sie jeweils den geteilten Lichtführungsplatten zugeordnet sind.
Anzeigevorrichtung, umfassend: die Hintergrundbeleuchtungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9; und eine Flüssigkristallanzeigetafel, die benachbart der Lichtemissionsfläche der Hintergrundbeleuchtungseinheit angeordnet ist.