DE10296330T5

DE10296330T5 - Lichtleiter,Lichtreflexionsschicht und Oberflächenlichtquelleneinrichtung sowie eine dieselben verwendende Flüssigkristallanzeige und ein Verfahren zum Herstellen der Lichtreflexionsschicht

Info

Publication number: DE10296330T5
Application number: DE10296330T
Authority: DE
Inventors: Yoshinori Yokkaichi Suga
Original assignee: Yuka Denshi Co Ltd; Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Yuka Denshi Co Ltd; Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 2001-02-14
Filing date: 2002-02-14
Publication date: 2004-04-22
Also published as: WO2002065173A1; TW574509B; KR20030078889A; US20040076396A1; CN1489710A

Abstract

Lichtleiter für die Verwendung mit einer Oberflächenlichtquelleneinrichtung, wobei der Lichtleiter eine Lichtemissionsfläche auf einer Oberfläche sowie weiterhin einen Lichtentnahme-Mechanismus aufweist, der auf der Oberfläche gegenüber der Lichtemissionsfläche ausgebildet ist und gerichtete Lichtemissionselemente mit jeweils einer glatten Oberfläche aufweist, wobei die gerichteten Lichtemissionselemente wenigstens 65% oder mehr der Lichtstrahlen aus dem Lichtleiter durch die Oberfläche gegenüber der Lichtemissionsfläche emittieren.

Description

TECHNISCHES GEBIET, ZU DEM DIE ERFINDUNG GEHÖRT
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lichtleiter und eine Reflexionsschicht sowie eine Oberflächenlichtquelle, die den Lichtleiter und die Reflexionsschicht verwendet, und eine Flüssigkristallanzeige. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Oberflächenlichtquelle, die für die Verwendung mit einer Anzeigevorrichtung als Bildschirm für einen PC oder ein flaches Fernsehgerät geeignet ist, einen hierfür verwendeten Lichtleiter und eine Flüssigkristall-Anzeigeinrichtung, die die Oberflächenlichtquelle als Hintergrundsbeleuchtung verwendet.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Herstellen einer Lichtreflexionsschicht, die ein Element der Oberflächenlichtquelle ist.
STAND DER TECHNIK
Es werden gegenwärtig Flüssigkristallanzeigen des durchlässigen Typs als Anzeigevorrichtungen für Bildschirme in PCs und flachen Fernsehgeräten verwendet. Dieser Typ von Flüssigkristallanzeigen umfasst allgemein eine Oberflächenbeleuchtung oder Hintergrundbeleuchtung (Oberflächenlichtquelle) hinter den Flüssigkristallelementen. Die Oberflächenlichtquelle wandelt lineares Licht von z.B. einer Kaltkathodenentladungsröhre zu einem Oberflächenlicht um.
Typische Verfahren ordnen eine Lichtquelle direkt hinter und unter den Flüssigkristallelementen an, während andere Verfahren eine Lichtquelle auf einer Seite vorsehen und einen lichtdurchlässigen Lichtleiter wie etwa eine Acrylplatte zum Umwandeln des Lichts von der Lichtquelle zu einem Oberflächenlicht verwenden (Seitenlichttyp). Diese Oberflächenlichtquelle umfasst weiterhin optische Elemente wie etwa eine Prismenmatrix auf der Lichtemissionsfläche, um gewünschte optische Eigenschaften zu erhalten.
Lichtquellenanordnungen des Seitenlichttyps sind in den japanischen Patentveröffentlichungen 61-99187 und 63-62104 angegeben. Eine Flüssigkristallanzeige sollte möglichst leicht und dünn sein. Aus diesem Grund ist die Verwendung einer Lichtquelle des Seitenlichttyps vorteilhaft, weil die Hintergrundbeleuchtung dünn vorgesehen werden kann. Deshalb verwenden viele gegenwärtige Flüssigkristallanzeigen, insbesondere solche für tragbare PCs, eine Hintergrundbeleuchtung des Seitenlichttyps.
Eine typische herkömmliche Oberflächenlichtquellenanordnung des Seitenlichttyps ist in 46 gezeigt. Sie umfasst einen Lichtleiter 1 in der Form einer lichtdurchlässigen flachen Platte, eine lineare Lichtquelle 2, die auf einer Seite 1a des Lichtleiters 1 vorgesehen ist, und einen Reflektor 3, der angebracht ist, um die lineare Lichtquelle 2 zu bedecken, sodass sowohl das direkte Licht aus der Lichtquelle 2 als auch das von dem Reflektor 3 reflektierte Licht in den Lichtleiter 1 durch dessen eine Seite 1a, d.h. die Lichteingangsseite, eintreten.
Eine Oberfläche der Lichtleiters 1 ist eine Lichtemissionsfläche 1b. Über der Lichtemissionsfläche 1b ist eine Lichtanpassungsschicht 5 mit einer Matrix 4 aus dreieckigen Prismen ausgebildet, deren Spitzen dem Betrachter zugewendet sind. Auf der Oberfläche 1c des Lichtleiters 1 gegenüber der Lichtemissionsfläche 1b ist ein Lichtentnahme-Mechanismus 6 vorgesehen, der mit zahlreichen Punkten 6a in. einem vorbestimmten Muster aus einer lichtstreuenden Tinte ausgebildet ist. Auf der Oberfläche 1c gegenüber der Lichtemissionsfläche 1b des Lichtleiters 1, auf der der Lichtentnahme-Mechanismus 6 ausgebildet ist, ist eine Reflexionsschicht 7 neben dieser Oberfläche 1c vorgesehen.
47 zeigt eine andere typische herkömmliche Oberflächenlichtquellenanordnung dieses Typs. Sie umfasst eine Lichtanpassungsschicht 5, die über der Lichtemissionsfläche 1b vorgesehen ist und mit einer Matrix 4 aus dreieckigen Prismen ausgebildet ist, deren Spitzen der Lichtemissionsfläche 1b zugewendet sind. Der Lichtentnahme-Mechanismus 6, der auf der Oberfläche 1c des Lichtleiters 1 gegenüber der Lichtemissionsfläche 1b vorgesehen ist, ist mit zahlreichen Punkten 6b in einem rauen Oberflächenmuster ausgebildet.
Weil Oberflächenlichtquellenanordnungen dieses Typs leichtere und dünnere Flüssigkristallanzeigen ermöglichen, werden sie als Hintergrundbeleuchtung für Flüssigkristallanzeigen in z.B. tragbaren PCs verwendet.
PROBLEMSTELLUNG FÜR DIE ERFINDUNG
Diese herkömmlichen Flüssigkristallanzeigen des durchlässigen Typs weisen jedoch einen komplizierten Aufbau auf. Der Grund hierfür liegt vor allem darin, dass für derartige herkömmliche Oberflächenlichtquellenanordnungen kein beleuchtendes optisches System verfügbar ist, das eine gute Lichtnutzungseffizienz mit einem einfachen Aufbau vorsieht. Mit anderen Worten weisen derartige herkömmliche Lichtquellenanordnungen einen komplizierten Aufbau auf und sind deshalb kostspielig. Das ist einer der Hauptgründe dafür, warum dieser Typ von Flüssigkristallanzeigen noch nicht sehr verbreitet ist.
Wie in 46 und 47 gezeigt, umfassen typische herkömmliche Oberflächenlichtquellenanordnungen, die als hintergrundbeleuchtetes optisches System für Flüssigkristallanzeigen des durchlässigen Typs verwendet werden, eine optische Schicht wie etwa eine Prismenschicht, um das Beleuchtungslicht von der Oberflächenlichtquelle so effizient wie möglich zu nutzen. Dadurch wird natürlich der Aufbau der Beleuchtungsoptiksystems verkompliziert, wodurch die Effizienz und die Ausbeute bei der Herstellung reduziert werden, was wiederum zu hohen Kosten führt.
Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben eine in 48 gezeigte Oberflächenlichtquellenanordnung 10 als Lösung für die oben genannten Probleme vorgeschlagen. Diese Oberflächenlichtquellenanordnung 10 umfasst einen Lichtleiter 11 mit Konzentrationselementen 12, die einstöckig in der Form einer Prismenmatrix auf der Lichtemissionsfläche ausgebildet sind, und eine lineare Lichtquelle 2, die durch einen Reflektor 3 bedeckt ist und auf einer Seite 11a des Lichtleiters 11 in gleicher Weise wie die Lichtquellenanordnungen von 46 und 47 vorgesehen ist. Sie umfasst weiterhin eine Lichtreflexionsschicht 14, die auf einer Oberfläche llc gegenüber der Lichtemissionsfläche 11b des Lichtleiters 11 vorgesehen ist und eine große Anzahl von identisch geformten Basiseinheiten 13 mit jeweils einer geneigten Lichtreflexionsfläche 13a aufweist.
Bei dieser Oberflächenlichtquelle 10 ist der Lichtleiter 11 derart beschaffen, dass der Großteil des aus dem Lichtleiter 11 emittierenden Lichts selektiv zu der Reflexionsschicht 14 geleitet wird. Indem ein optisches System ausgebildet wird, in dem eine große Anzahl von im wesentlichen identisch geformten Basiseinheiten 13 mit geneigten Lichtreflexionsflächen 13a auf der Oberfläche der Lichtreflexionsschicht 14 angeordnet sind, wird eine Lichtquellenanordnung vorgesehen, die eine extrem hohe optische Effizienz aufweist, obwohl sie keine den Aufbau verkomplizierende Lichtanpassungsschicht verwendet.
Indem insbesondere ein Lichtentnahme-Mechanismus 15 ausgebildet wird, der wie in 50 gezeigt konvexe Vorsprünge 15a mit glatten Oberflächen in einer ausreichend großen Höhe relativ zu der Breite auf der Oberfläche 11c des Lichtleiters 11 aufweist, und indem die Richtung der Lichtemission unter Verwendung des Lichtentnahme-Mechanismus 15 kontrolliert wird, können die Lichtstrahlen von dem Lichtleiter 11 einfach und intensiv zu der Lichtreflexionsschicht 14 gerichtet werden. Auch für eine große Größe kann einfach eine Form ausgebildet werden, sodass eine Oberflächenlichtquelle erhalten wird, die vielfache Vorteile bietet.
Indem weiterhin ein Lichtentnahme-Mechanismus 14, der konvexe Vorsprünge 14a mit glatten Oberflächen und wie in 49 gezeigt eine ausreichend große Höhe relativ zu der Breite aufweist, auf der Oberfläche 11c des Lichtleiters 11 ausgebildet wird, und indem die Richtung der Lichtemission unter Verwendung des Lichtentnahme-Mechanismus 14 gesteuert wird, können die Lichtstrahlen aus dem Lichtleiter 11 einfach und intensiv zu der Lichtreflexionsschicht 12 geleitet werden. Außerdem kann auch bei einer großen Größe einfach eine Form ausgebildet werden, sodass eine Oberflächenlichtquelle erhalten wird, die vielfache Vorteile bietet.
Es hat sich außerdem herausgestellt, dass wenn ein Konzentrationselement 12 in der Form einer Matrix aus dreieckigen Prismen auf der Lichtemissionsfläche 11b des Lichtleiters 11 vorgesehen wird, ein optisches System vorgesehen werden kann, das eine hervorragende Lichtkonzentrationseigenschaft aufweist und sehr effizient ist. Insbesondere wird das aus dem Lichtleiter 11 austretende Licht wie durch die Pfeile 16 in 48 und 50B angegeben zu der Reflexionsschicht 14 gerichtet, durch die Reflexionsschicht 14 zurück zu dem Lichtleiter 11 reflektiert und als Beleuchtungslicht 17 verwendet (48). Der Lichtleiter selbst dient also als Prismenschicht. Dadurch können hervorragende Lichtkonzentrationseigenschaften erhalten werden, die sich von dem Lichtpfad 8 von 45 in der herkömmlichen Oberflächenlichtquelleneinrichtung unterscheiden.
Wenn diese Lichtquellenanordnung als Hintergrundbeleuchtung für eine große Flüssigkristallanzeige verwendet wird, entsteht jedoch ein Problem. Der in herkömmlichen Oberflächenlichtquellenanordnungen verwendete Lichtentnahme-Mechanismus 15 weist nämlich gewöhnlich ein einfaches Muster auf, in dem eine große Anzahl von Vorsprüngen 15a Querschnitte aufweisen, die mit zunehmender Entfernung von der Lichtquelle 2 graduell größer werden (siehe 50A und 51). Bei einer derartigen Anordnung kann eine gleichmäßige Beleuchtung extrem schwer erhalten werden. Weil weiterhin der Winkel der Lichtemission an verschiedenen Punkten der Lichtemissionsfläche 11b variiert, wird die Ungleichmäßigkeit der Beleuchtung bei einem schrägen Betrachtungswinkel deutlicher. Dadurch wird die Bildqualität verschlechtert.
Die herkömmliche optische Einrichtung weist also aufgrund des sehr einfachen Aufbaus des optischen Systems im Vergleich zu älteren Oberflächenlichtquellenanordnungen viele hervorragende Eigenschaften auf, wobei sie jedoch aufgrund von optischen Wirkungen eine ungleichmäßige Helligkeit wie etwa Störungsränder (Moire-Ränder) entwickelt. Es können unter Umständen sogar störende Ungleichmäßigkeiten auf der Lichtemissionsfläche auftreten. Dadurch werden Qualitätsprobleme geschaffen, wenn die Einrichtung als Hintergrundbeleuchtung für Flüssigkristallanzeigen verwendet wird.
Um bessere optische Eigenschaften zu erreichen, müssen die Lichtstrahlen aus dem Lichtleiter ausreichend konzentriert werden. Aber weil das oben beschriebene herkömmliche optische System einen extrem einfachen Aufbau aufweist, wird kein ausreichend konzentriertes Licht aus dem Lichtleiter mit einem herkömmlich verwendeten einfachen Lichtentnahme-Mechanismus emittiert. Dadurch wird die Beleuchtungseffizienz begrenzt. Es ist also schwierig, diese Technik zu verwenden, wenn eine hohe Beleuchtungseffizienz wie etwa für Displays an Mobiltelefonen oder Handheld-Computern erforderlich ist.
Diese optischen Systeme weisen wie oben genannt hervorragende Eigenschaften auf, weil sie im Vergleich zu herkömmlichen Oberflächenlichtquellenanordnungen einen extrem einfachen optischen Aufbau aufweisen. Wenn jedoch eine sehr hohe Genauigkeit wie beispielsweise für große Flüssigkristallanzeigen erforderlich ist, kann die Positionsbeziehung zwischen der Lichtreflexionsschicht und dem Lichtleiter nicht mit hoher Genauigkeit aufrechterhalten werden. Dadurch wird die Beleuchtungsqualität der Oberflächenlichtquelle beeinflusst und wird eine unvorteilhafte Ungleichmäßigkeit verursacht. Außerdem gibt es kein Verfahren für die effiziente Herstellung von Lichtreflexionsschichten. Deshalb ist eine Massenproduktion mit niedrigen Kosten schwierig zu bewerkstelligen.
Angesichts dieser Probleme ist es eine Aufgabe der Erfindung, die Oberflächenlichtquelle zu verbessern, die durch die vorliegenden Erfinder vorgeschlagen wurde und einen einfachen Aufbau sowie eine hervorragende Beleuchtungseffizienz aufweist, und weiterhin einen Lichtleiter, der kostengünstig ist und eine bessere optische Effizienz sowie eine Montagefähigkeit aufweist, um optische Eigenschaften zu erhalten, die für die Verwendung als Hintergrundbeleuchtung einer großen Flüssigkristallanzeige ausreichen, sowie eine denselben verwendende Oberflächenlichtquelleneinrichtung und eine dieselbe als Hintergrundbeleuchtungs-Optiksystem verwendende Flüssigkristallanzeige anzugeben.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lichtreflexionsschicht anzugeben, die eine hohe Qualität aufweist, einfach herzustellen ist und benötigt wird, um ein optisches System mit ausreichenden optischen Eigenschaften (in Bezug auf Qualität und Aussehen) für die Verwendung als Hintergrundbeleuchtung einer großen Flüssigkristallanzeige zu realisieren, sowie ein Verfahren zum effizienten und kostengünstigen Herstellen der Lichtreflexionsschicht in einer Massenproduktion anzugeben, sowie eine Oberflächenlichtquelle und eine Flüssigkristallanzeige mit einem optischen System anzugeben, das unter Verwendung der Lichtreflexionsschicht einen einfachen Aufbau und eine hervorragende Effizienz aufweist.
PROBLEMLÖSUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Lichtleiter für die Verwendung mit einer Oberflächenlichtquelleneinrichtung angegeben, wobei der Lichtleiter eine Lichtemissionsfläche auf einer Oberfläche sowie einen Lichtentnahme-Mechanismus umfasst, der auf einer Oberfläche gegenüber der Lichtemissionsfläche ausgebildet ist und gerichtete lichtemittierende Elemente mit jeweils einer glatten Oberfläche umfasst, wobei die gerichteten Lichtemissionselemente wenigstens 65% oder mehr der Lichtstrahlen von dem Lichtleiter durch die Oberfläche gegenüber der Lichtemissionsfläche emittieren.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist eine Oberflächenlichtquelle angegeben, die einen Lichtleiter mit einer Lichtemissionsfläche auf einer Oberfläche aufweist, wobei Konzentrationselemente auf der Lichtemissionsfläche vorgesehen sind, eine Lichtquelle entlang einer Seite des Lichtleiters vorgesehen sind und eine Lichtreflexionsschicht auf einer Oberfläche des Lichtleiters gegenüber der Lichtemissionsfläche vorgesehen ist, wobei der Lichtleiter weiterhin auf der Oberfläche gegenüber der Lichtemissionsfläche einen Lichtentnahme-Mechanismus mit gerichteten Lichtemissionselementen mit jeweils einer glatten Oberfläche aufweist, wobei die Reflexionsschicht eine Vielzahl von im wesentlichen analog geformten Basiseinheiten aufweist, die jeweils eine geneigte Oberfläche mit einem Reflexionsgrad von 70% oder höher aufweisen und mit einem Abstand von 5000 Mikrometer oder weniger angeordnet sind.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Lichtleiter für die Verwendung mit einer Oberflächenlichtquelleneinrichtung vorgesehen, wobei der Lichtleiter eine Lichtemissionsfläche auf einer Oberfläche sowie einen Lichtentnahme-Mechanismus zum selektiven Emittieren von Lichtstrahlen durch eine Oberfläche gegenüber der Lichtemissionsfläche aufweist, wobei die an einem beliebigen Punkt in der Lichtemissionsfläche gemessene Emissionsrichtungs-Selektivitätsrate im wesentlichen konstant ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Lichtleiter für die Verwendung mit einer Oberflächenlichtquelle vorgesehen, wobei der Lichtleiter eine Lichtemissionsfläche auf einer Oberfläche aufweist und wobei eine Lichtreflexionsschicht auf einer Oberfläche gegenüber der Lichtemissionsfläche vorgesehen ist, wobei der Lichtleiter weiterhin eine Vielzahl von im wesentlichen identischen und/oder im wesentlichen analog geformten Basiseinheiten, die jeweils eine geneigte Lichtreflexionsfläche aufweisen, sowie eine Lichtquelle umfast, die entlang einer Seite des Lichtleiters vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter einen Lichtentnahme-Mechanismus zum selektiven Emittieren eines Großteils der Beleuchtungslichtstrahlen durch die Oberfläche gegenüber der Lichtemissionsfläche umfasst, wobei der Lichtentnahme-Mechanismus ein unregelmäßiges Muster aufweist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Lichtleiter mit einer Lichteingangsoberfläche auf einer Seite und einer Lichtemissionsfläche auf einer anderen Seite angegeben, wobei der Lichtleiter einen Lichtentnahme-Mechanismus aufweist, der Vorsprünge zum Emittieren eines Großteils des Beleuchtungslichtes durch eine Oberfläche gegenüber der Lichtemissionsfläche umfasst, wobei die Vorsprünge in einer Richtung vorspringen, in der ein Großteil des Beleuchtungslichtes fortschreitet, wie von direkt über der Lichtemissionsfläche aus gesehen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Lichtreflexionsschicht angegeben, die eine Oberflächenschicht mit im wesentlichen identisch und/oder im wesentlichen analog geformten Basiseinheiten, die geneigte Lichtreflexionsflächen aufweisen und mit einem Abstand von nicht mehr als 5000 Mikrometern angeordnet sind, und eine Stützschicht zum Stützen der Oberflächenschicht umfasst, wobei die Stützschicht aus einem biaxial ausgerichteten thermoplastischen Kunstharzfilm ausgebildet ist.
SPEZIFISCHE STRUKTUREN DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Die Oberflächenlichtquelleneinrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst die oben beschriebenen wesentlichen Komponenten und funktioniert zufriedenstellend, wenn diese Komponenten wie nachfolgend beschrieben beschaffen sind. In der Oberflächenlichtquellenanordnung können die gerichteten Lichtemissionselemente ausgebildet sein, um wenigstens 65s oder mehr der Lichtstrahlen aus dem Lichtleiter zu der Reflexionsschicht zu reflektieren.
Weiterhin sind die gerichteten Lichtemissionselemente vorzugsweise Vorsprünge mit jeweils einer glatten Oberfläche, die eine arithmetische Durchschnittsrauheit Ra von 0,01-10 Mikrometer aufweist. Vorzugsweise weist jeder der Vorsprünge eine Tiefe h und eine Minimalöffnungsbereite Wmin auf, wobei das Verhältnis h/Wmin bei 0,5 oder höher liegt. Weiterhin weist jeder der Vorsprünge vorzugsweise eine Tiefe h und eine Maximalöffnungsbreite Wmax auf, wobei das Verhältnis h/Wmax bei 0,3 oder höher liegt.
Weiterhin weist bei der Oberflächenlichtquellenanordnung der vorliegenden Erfindung jeder der Vorsprünge vorzugsweise eine Öffnungsbreite auf, die mit zunehmendem Abstand von der Lichtquelle in der einer axialen Richtung größer wird.
Alternativ hierzu können die Vorsprünge eine identische Form aufweisen, und kann die Dichte der Vorsprünge mit zunehmendem Abstand von der Lichtquelle größer werden.
Vorzugsweise weisen die Konzentrationselemente die Form von Riefelungen auf, deren Grate sich senkrecht zu der Seite, entlang der die Lichtquelle vorgesehen ist, erstrecken und einen Abstand von 1-500 Mikrometer aufweisen. Die Riefelungen bilden vorzugsweise eine Matrix aus dreieckigen Prismen, die einen Spitzenwinkel von 70-150 Grad aufweisen und mit einem Abstand von 5-300 Mikrometer angeordnet sind.
Vorzugsweise sind die Basiseinheiten der Reflexionsschicht zickzackförmig geformt und weisen Grate auf, die im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. Weiterhin weisen die geneigten Oberflächen der Basiseinheiten der Reflexionsschicht vorzugsweise einen konkaven Querschnitt auf.
Vorzugsweise weisen die geneigten Oberflächen der Basiseinheiten der Reflexionsschicht die Form eines Konkavspiegels mit einem maximalen Durchmesser von 3000 Mikrometer oder weniger auf, wobei die geneigten Oberflächen derart geneigt sind, dass sie die Lichtstrahlen von dem Lichtleiter in einer normalen Richtung des Lichtleiters reflektieren.
Weiterhin weist die Reflexionsschicht eine Reflexionsfläche aus Silber oder Aluminium auf und ist mit einer transparenten Beschichtung bedeckt. Alternativ hierzu kann die Reflexionsfläche der Reflexionsschicht aus einem diffus reflektierenden weißen Material ausgebildet sein. Weiterhin ist gemäß der vorliegenden Erfindung eine Flüssigkristallanzeige vorgesehen, die als Hintergrundbeleuchtung die oben beschriebene Oberflächenlichtquellenanordnung enthält.
Der Lichtleiter der vorliegenden Erfindung umfasst die oben weiter beschriebenen wesentlichen Komponenten und funktioniert zufriedenstellend, wenn diese Komponenten wie nachfolgend beschrieben beschaffen sind. In dem Lichtleiter liegt die an einem beliebigen Punkt auf der Lichtemissionsfläche gemessene Emissionsrichtungs-Selektivitätsrate vorzugsweise bei 60-100% und variiert im Bereich von ± 30% der durchschnittlichen Lichtemissionsrichtungs-Selektivitätsrate.
Der Lichtentnahme-Mechanismus umfasst vorzugsweise Vorsprünge, die auf der Oberfläche gegenüber der Lichtemissionsfläche ausgebildet sind und jeweils eine glatte Oberfläche aufweisen. In diesem Fall stehen die Vorsprünge jeweils 300 Mikrometer oder mehr vor und weisen eine Tiefe h und eine effektive Öffnungsbreite W auf, wobei das Verhältnis h/W jeweils 0,3-1,5 ist. Jeder der Vorsprünge weist weiterhin eine mit zunehmendem Abstand von der Lichtquelle in einer axialen Richtung größer werdende Länge auf, wobei die eine axiale Richtung parallel zu der Seite des Lichtleiters ist, entlang der die Lichtquelle vorgesehen ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Oberflächenlichtquelle angegeben, die einen Lichtleiter mit einer Lichtemissionsoberfläche auf einer Oberfläche, einen Lichtentnahme-Mechanismus auf dem Lichtleiter, eine Lichtquelle entlang einer Seite des Lichtleiters und eine Lichtreflexionsschicht umfasst, die auf einer Oberfläche des Lichtleiters gegenüber der Lichtemissionsoberfläche vorgesehen ist und eine Vielzahl von im wesentlichen identisch und/oder im wesentlichen analog geformten Basiseinheiten aufweist, die jeweils eine geneigte Lichtreflexionsschicht aufweisen und mit einem Abstand von 5000 Mikrometer oder weniger angeordnet sind, wobei der Lichtentnahme-Mechanismus ausgebildet ist, um selektiv Lichtstrahlen zu der Lichtreflexionsschicht zu emittieren und wobei die an einem beliebigen Punkt der Lichtemissionsfläche gemessene Lichtemissionsrichtungs-Selektivitätsrate im wesentlichen konstant ist.
Die Oberflächenlichtquelleneinrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst die weiter oben beschriebenen wesentlichen Komponenten und funktioniert zufriedenstellend, wenn diese Komponenten wie nachfolgend beschrieben beschaffen sind.
In der Oberflächenlichtquellenanordnung liegt die an einem beliebigen Punkt auf der Lichtemissionsfläche gemessene Emissionsrichtungs-Selektivitätsrate bei ungefähr 60-100% und variiert im Bereich von ± 30% der durchschnittlichen Lichtemissionsrichtungs-Selektivitätsrate. Der Lichtentnahme-Mechanismus umfasst vorzugsweise Vorsprünge, die auf der Oberfläche gegenüber der Lichtemissionsfläche ausgebildet sind und jeweils eine glatte Oberfläche aufweisen.
Die Vorsprünge stehen 300 Mikrometer oder mehr vor und weisen eine Tiefe h und eine effektive Öffnungsbreite W auf, wobei das Verhältnis h/W bei 0,3-1,5 liegt. Jeder der Vorsprünge weist eine mit zunehmendem Abstand von der Lichtquelle in einer Axialrichtung größer werdende Länge auf, wobei die eine Axialrichtung parallel zu der Seite des Lichtleiters ist, entlang der die Lichtquelle vorgesehen ist.
Alternativ hierzu stehen die Vorsprünge 300 Mikrometer oder mehr vor und weisen eine Tiefe h und eine effektive Öffnungsbreite W auf, wobei das Verhältnis h/W bei 0,3-1,5 liegt. Die Vorsprünge weisen eine im wesentlichen identische Form auf, wobei die Dichte der Vorsprünge mit zunehmendem Abstand von der Lichtquelle größer wird.
Vorzugsweise umfasst die Oberflächenlichtquellenanordnung der Erfindung weiterhin eine Matrix aus dreieckigen Prismen, die mit einem Abstand von 1-500 Mikrometern angeordnet sind, Grate aufweisen, die sich im wesentlichen senkrecht zu der Seite erstrecken, entlang der die Lichtquelle vorgesehen ist, und einen Spitzenwinkel zwischen 150 und 60 Grad aufweisen. Gemäß der Erfindung ist eine Flüssigkristallanzeige angegeben, die die oben beschriebene Oberflächenlichtquellenanordnung als Hintergrundbeleuchtung umfasst.
Der Lichtleiter der vorliegenden Erfindung umfasst die weiter oben beschriebenen wesentlichen Komponenten und funktioniert zufriedenstellend, wenn diese Komponenten wie nachfolgend beschrieben beschaffen sind. In dem oben beschriebenen Lichtleiter liegt die Emissionsrichtungs- Selektivitätsrate an oder in der Nähe des Zentrums der Lichtemissionsfläche vorzugsweise bei 60-100%.
Vorzugsweise umfasst der Lichtleiter Konzentrationselemente mit Graten, die sich im wesentlichen senkrecht zu der Seite, entlang der die Lichtquelle vorgesehen ist, erstrecken und einen Abstand von 1-500 Mikrometer aufweisen. Vorzugsweise umfassen die Konzentrationselemente eine Matrix aus dreieckigen Prismen mit einem Spitzenwinkel von 60-150 Grad und sind mit einem Abstand von 10-150 Mikrometer angeordnet.
Vorzugsweise umfassen die Konzentrationselemente eine Matrix aus dreieckigen Prismen mit einem Spitzenwinkel von 60-150 Grad und sind mit einem Abstand von 10-150 Mikrometer angeordnet. Der Lichtentnahme-Mechanismus umfasst vorzugsweise Vorsprünge, die jeweils eine glatte Oberfläche aufweisen und 2-300 Mikrometer vorspringen. Vorzugsweise kontaktieren die Vorsprünge einander nicht. Alternativ hierzu kann der Lichtentnahme-Mechanismus ein Punktmuster aufweisen, das raue Oberflächen umfasst.
Gemäß der Erfindung ist auch eine Oberflächenlichtquelle angegeben, die den oben beschriebenen Lichtleiter, eine Lichtquelle auf einer Seite des Lichtleiters und eine Lichtreflexionsschicht umfasst, die auf einer Oberfläche gegenüber der Lichtemissionsoberfläche angeordnet ist und im wesentlichen identisch und/oder im wesentlichen analog geformte Basiseinheiten mit jeweils einer Reflexionsfläche umfasst, die auf der Reflexionsschicht mit einem Abstand von nicht mehr als 5000 Mikrometer angeordnet sind.
In dieser Oberflächenlichtquelle sind die geneigten Oberflächen der Basiseinheiten der Reflexionsschicht zickzackförmig geformt und weisen Grate auf, die neben benachbarten Graten liegen. Vorzugsweise weisen die geneigten Oberflächen der Basiseinheiten der Reflexionsschicht einen konkaven Querschnitt auf. Gemäß der Erfindung ist eine Flüssigkristallanzeige angegeben, die als Hintergrundbeleuchtung die Oberflächenlichtquelleneinrichtung mit dem oben beschriebenen Lichtleiter umfasst.
Der Lichtleiter der vorliegenden Erfindung umfasst die weiter oben beschriebenen wesentlichen Komponenten und funktioniert zufriedenstellend, wenn diese Komponenten wie nachfolgend beschrieben beschaffen sind. In dem Lichtleiter gemäß der Erfindung liegt die Emissionsrichtungs-Selektivitätsrate an oder in der Nähe des Zentrums der Lichtemissionsfläche vorzugsweise bei 70-100%.
Die Vorsprünge sind vorzugsweise auf der Oberfläche gegenüber der Lichtemissionsfläche vorgesehen, stehen 2-300 Mikrometer vor und weisen einen dreieckigen, rechteckigen oder ovalen Querschnitt auf, wenn sie von direkt über der Lichtemissionsfläche betrachtet werden. Die Vorsprünge sind vorzugsweise unregelmäßig angeordnet, wenn sie von direkt über der Lichtemissionsfläche betrachtet werden.
Gemäß der Erfindung ist auch eine Oberflächenlichtquelle angegeben, die den oben beschriebenen Lichtleiter, eine auf einer Seite des Lichtleiters vorgesehene Lichtquelle und eine Lichtreflexionsschicht auf der Oberfläche gegenüber der Lichtemissionsfläche umfasst, wobei die Reflexionsschicht im wesentlichen identisch und/oder im wesentlichen analog geformte Basiseinheiten umfasst, die geneigte Lichtreflexionsflächen aufweisen und mit einem Abstand von nicht mehr als 5000 Mikrometer angeordnet sind.
In dieser Oberflächenlichtquelle weisen die Basiseinheiten der Reflexionsschicht vorzugsweise einen zickzackförmigen Querschnitt mit Graten auf, die neben denen von benachbarten Basiseinheiten liegen. Die Reflexionsflächen der Basiseinheiten der Reflexionsschicht weisen vorzugsweise einen konkaven Querschnitt auf. Gemäß dieser Erfindung ist eine Flüssigkristallanzeige angegeben, die als Hintergrundbeleuchtung die Oberflächenlichtquelle mit dem oben beschriebenen Lichtleiter umfasst.
Die Reflexionsschicht der vorliegenden Erfindung umfasst die weiter oben beschriebenen Komponenten und funktioniert zufriedenstellend, wenn diese Komponenten wie nachfolgend beschrieben beschaffen sind. In dieser Lichtreflexionsschicht kann der biaxial ausgerichtete thermoplastische Kunstharzfilm ein Film aus Polyethylenterephthalat oder Polypropylen sein.
Die Lichtreflexionsschicht ist vorzugsweise derart gekrümmt, dass sie konvex zu der Oberflächenschicht ist. Die Lichtreflexionsflächen sind vorzugsweise aus einem Metallmaterial ausgebildet, wobei eine Beschichtung aus einer transparenten Isolationsschicht auf dem Material vorgesehen ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zum Herstellen der Lichtreflexionsschicht angegeben, wobei die Basiseinheiten durch einen Walzprozess ausgebildet werden. In diesem Verfahren werden die Basiseinheiten vorzugsweise durch eine Formübertragung unter Verwendung von Prägewalzen ausgebildet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist auch eine Oberflächenlichtquellenanordnung angegeben, die einen Lichtleiter, der eine Lichtemissionsfläche auf einer Oberfläche aufweist, einen Lichtentnahme-Mechanismus auf dem Lichtleiter, eine Lichtquelle entlang einer Seite des Lichtleiters und die Lichtreflexionsschicht mit den oben beschriebenen Merkmalen auf einer Oberfläche gegenüber der Lichtemissionsfläche umfasst.
In der Oberflächenlichtquelle liegt die Emissionsrichtungs-Selektivitätsrate an oder nahe dem Zentrum der Lichtemissionsfläche bei ungefähr 60-100. Vorzugsweise sind auf der Lichtemissionsfläche des Lichtleiters Konzentrationselemente in der Form einer Matrix aus dreieckigen Prismen mit Graten vorgesehen, die sich im wesentlichen senkrecht zu einer Seite des Lichtleiters erstrecken, mit einem Abstand von 10-150 Mikrometer angeordnet sind und einen Spitzenwinkel von 60-150 Grad aufweisen.
Vorzugsweise umfasst der Lichtentnahme-Mechanismus unregelmäßig angeordnete Vorsprünge, die jeweils eine glatte Oberfläche aufweisen und 2-300 Mikrometer vorstehen. Vorzugsweise weist der Lichtentnahme-Mechanismus ein Muster auf, das unregelmäßig angeordnete raue Oberflächen umfasst.
Gemäß der Erfindung ist auch eine Flüssigkristallanzeige angegeben, die als Hintergrundbeleuchtung die oben beschriebene Oberflächenlichtquelle umfasst.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch einen Hauptteil der Oberflächenlichtquelleneinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch den Hauptteil einer Oberflächenlichtquelleneinrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
3(a) und 3(b) sind Draufsichten, die schematisch eine Lichtquelle zeigen, die an einem seitlichen Ende des Lichtleiters in der Oberflächenlichtquelleneinrichtung der vorliegenden Erfindung angeordnet ist.
4(a) und 4(b) sind jeweils eine Teildraufsicht und eine Schnittansicht entlang der Linie 4b-4b der Lichtreflexionsschicht in der Oberflächenlichtquelleneinrichtung der vorliegenden Erfindung, wobei die Lichtreflexionsschicht auf einer Oberfläche mit einer Vielzahl von Basiseinheiten ausgebildet ist, die jeweils parallele lineare und geneigte flache Reflexionsflächen aufweisen, deren Grate parallel zueinander angeordnet sind.
5(a) und 5(b) sind jeweils eine Teildraufsicht und eine Schnittansicht entlang der Linie 5b-5b der Lichtreflexionsschicht mit einer anderen Form in der Oberflächenlichtquelleneinrichtung der vorliegenden Erfindung, wobei die Lichtreflexionsschicht auf einer Oberfläche mit einer Vielzahl von Basiseinheiten ausgebildet ist, die jeweils parallele lineare und geneigte flache Reflexionsflächen aufweisen, deren Grate parallel zueinander angeordnet sind.
6(a) und 6(b) sind jeweils eine Teildraufsicht und eine Schnittansicht entlang der Linie 6b-6b der Lichtreflexionsschicht mit einer weiteren Form in der Oberflächenlichtquelleneinrichtung der vorliegenden Erfindung, wobei die Lichtreflexionsschicht auf einer Oberfläche mit einer Vielzahl von Basiseinheiten ausgebildet ist, die jeweils parallele lineare und geneigte konkave Reflexionsflächen aufweisen, deren Grate parallel zueinander angeordnet sind.
7(a) und 7(b) sind jeweils eine Teildraufsicht und eine Schnittansicht entlang der Linie 7b-7b der Lichtreflexionsschicht mit einer weiteren Form in der Oberflächenlichtquelleneinrichtung der vorliegenden Erfindung, wobei die Lichtreflexionsschicht auf einer Oberfläche mit einer Vielzahl von Basiseinheiten ausgebildet ist, die konkave geneigte Reflexionsflächen aufweisen.
8(a) und 8(b) sind jeweils eine Teildraufsicht und eine Schnittansicht entlang der Linie 8b-8b der Lichtreflexionsschicht mit einer weiteren Form in der Oberflächenlichtquelleneinrichtung der vorliegenden Erfindung, wobei die Lichtreflexionsschicht auf einer Oberfläche mit einer Vielzahl von Basiseinheiten ausgebildet ist, die konkave geneigte Reflexionsflächen aufweisen.
9(a) und 9(b) sind jeweils eine Teildraufsicht und eine Schnittansicht entlang der Linie 9b-9b der Lichtreflexionsschicht mit einer weiteren Form in der Oberflächenlichtquelleneinrichtung der vorliegenden Erfindung, wobei die Lichtreflexionsschicht auf einer Oberfläche mit einer Vielzahl von Basiseinheiten ausgebildet ist, die konkave geneigte Reflexionsflächen aufweisen.
10A und 10B sind jeweils eine Teildraufsicht und eine Schnittansicht entlang der Linie 10b-10b der Lichtreflexionsschicht mit einer weiteren Form in der Oberflächenlichtquelleneinrichtung der vorliegenden Erfindung, wobei die Lichtreflexionsschicht auf einer Oberfläche mit einer Vielzahl von Basiseinheiten ausgebildet ist, die konkave geneigte Reflexionsflächen aufweisen.
11(a) ist eine vergrößerte Schnittansicht der geneigten flachen Reflexionsflächen der Basiseinheiten, die auf der Lichtreflexionsschicht von 4 ausgebildet sind, wobei der Neigungswinkel der geneigten flachen Reflexionsflächen gezeigt ist, und 11(b) ist eine vergrößerte Schnittansicht der konkaven geneigten Oberflächen der Basiseinheiten, die auf der Lichtreflexionsschicht von 6 ausgebildet sind, wobei der Neigungswinkel der konkaven geneigten Reflexionsflächen gezeigt ist.
12 ist eine erläuternde Ansicht, die zeigt, wie die Richtungs-Selektivität der Lichtstrahlen in dem Lichtleiter gemessen wird.
13(a) und 13(b) sind Kurvendiagramme zu dem Lichtleiter, die die Emissionswinkelverteilung in der zu dem seitlichen Ende, wo die Lichtquelle angeordnet ist, entgegengesetzten Richtung bei der Messung der Richtungs-Selektivität von Lichtstrahlen des Lichtleiters in der vorliegenden Erfindung in Übereinstimmung mit dem Messverfahren von 12 zeigen.
14 ist eine erläuternde Ansicht, die in der Oberflächenlichtquelle der vorliegenden Erfindung den Ort der Lichtstrahlen zeigt, die aus dem Lichtleiter emittiert werden, durch die Lichtreflexionsschicht reflektiert werden und in der normalen Richtung in Bezug auf die Lichtemissionsfläche emittiert werden.
15(a) und 15(b) sind Schnittansichten, die schematisch Formen des Lichtentnahme-Mechanismus zeigen, der eine Vielzahl von Vorsprüngen auf einer Oberfläche gegenüber der Lichtemissionsfläche des Lichtleiters umfasst, die als eine Form eines geeigneten Lichtentnahme-Mechanismus in der Oberflächenlichtquelle der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
16 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die schematisch eine Form des Lichtentnahme-Mechanismus zeigt, der eine Vielzahl von Vertiefungen umfasst, die als eine andere Form des Lichtentnahme-Mechanismus auf der Oberfläche gegenüber der Lichtemissionsfläche des Lichtleiters in der Oberflächenlichtquelleneinrichtung verwendet werden können.
17 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die schematische eine andere Form des Lichtentnahme-Mechanismus zeigt, der eine Vielzahl von Vertiefungen auf der Oberfläche gegenüber der Lichtemissionsfläche des Lichtleiters in der Oberflächenlichtquelleneinrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt.
18 ist eine Draufsicht auf den Lichtleiter, die 25 Messpunkte auf der Oberfläche zum Messen der Emissionsrichtungs-Selektivitätsrate in dem Lichtleiter der vorliegenden Erfindung zeigt.
19(a) und 19(b) sind Draufsichten, die schematisch ein geeignetes Anordnungsmuster der Vorsprünge zeigen, die den Lichtentnahme-Mechanismus auf dem Lichtleiter bilden.
20(a) bis 20(c) sind schematische erläuternde Ansichten, die die Definition der Tiefe h, der Minimalöffnungsbreite Wmin und der Maximalöffnungsbreite Wmax für die Vorsprünge des Lichtentnahme-Mechanismus auf dem Lichtleiter zeigen.
21 ist eine erläuternde Ansicht, die zeigt, warum keine hellen Linien in der Nähe des Bereichs erzeugt werden, wo die Lichtquelle in der Lichtquelleneinrichtung der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist.
22 ist eine erläuternde Ansicht, die zeigt, wie die Richtungs-Selektivität der Lichtstrahlen des Lichtleiters in der vorliegenden Erfindung gemessen wird.
23 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch den Hauptteil der Oberflächenlichtquelleneinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
24 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch den Hauptteil der Oberflächenlichtquelleneinrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
25(a) und 25(b) sind eine Teildraufsicht und eine Schnittansicht entlang der Linie 9b-9b der Lichtreflexionsschicht einer weiteren Form, in der eine Vielzahl von Basiseinheiten mit konkav geneigten Reflexionsflächen auf der Oberfläche in der Reflexionsschicht vorgesehen sind, die in der Oberflächenlichtquelleneinrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
26 ist eine Draufsicht, die schematisch ein nicht bevorzugtes Anordnungsmuster der Vorsprünge zeigt, die den Lichtentnahme-Mechanismus auf dem Lichtleiter bilden.
27(a) bis 27(c) sind Draufsichten, die schematisch ein geeignetes Anordnungsmuster der Vorsprünge zeigen, die den Lichtentnahme-Mechanismus auf dem Lichtleiter bilden.
28 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch den Hauptteil der Oberflächenlichtquelleneinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
29 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch den Hauptteil der Oberflächenlichtquelleneinrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
30(a) bis 30(c) sind erläuternde Ansichten, die zeigen, wie Licht aus den Vorsprüngen emittiert wird, die den Lichtentnahme-Mechanismus auf dem Lichtleiter in der Oberflächenlichtquelleneinrichtung der vorliegenden Erfindung bilden.
31 ist eine perspektivische Ansicht, die die Definition der Tiefe h und der Minimalöffnungsbreite (Wmin) für die Vorsprünge zeigt, die den Lichtentnahme-Mechanismus auf dem Lichtleiter in der Oberflächenlichtquelleneinrichtung der vorliegenden Erfindung bilden.
32 ist eine Draufsicht, die schematisch eine Form des Lichtentnahme-Mechanismus zeigt, der eine Vielzahl von Vorsprüngen auf einer Oberfläche des Lichtleiters gegenüber der Lichtemissionsfläche in der Oberflächenlichtquelleneinrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt.
33 ist eine Draufsicht, die schematisch eine andere Form des Lichtentnahme-Mechanismus zeigt, der eine Vielzahl von Vorsprüngen umfasst, die auf einer Oberfläche des Lichtleiters gegenüber der Lichtemissionsfläche in der Oberflächenlichtquelleneinrichtung der vorliegenden Erfindung gebildet sind.
34 enthält schematische erläuternde Ansichten, die die Ausbreitung der von der Lichtquelle emittierten Lichtstrahlen, den Zustand der in den Lichtleiter eintretenden Lichtstrahlen und den Zustand der aus dem Lichtentnahme-Mechanismus, der eine Vielzahl von Vorsprüngen auf einer Oberfläche gegenüber der Lichtemissionsfläche des Lichtleiters umfasst, emittierten Lichtstrahlen zeigt.
35 ist eine erläuternde Ansicht, die schematisch die Herstellungsschritte für eine Form zum Herstellen der Lichtreflexionsschicht der vorliegenden Erfindung zeigt.
36 ist eine Teilschnittansicht, die die Laminatstruktur der Lichtreflexionsschicht zeigt, die in der Oberflächenlichtquelleneinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
37 sind erläuternde Ansichten, die schematisch zeigen, wie die Lichtreflexionsschicht in der Richtung der Lichtleiters gebogen und umgekehrt angeordnet ist.
38 ist eine erläuternde Ansicht, die schematisch eine Einrichtung zum Herstellen der Lichtreflexionsschicht der vorliegenden Erfindung zeigt.
39 ist eine teilweise perspektivische Ansicht, die zeigt, wie die Vielzahl der Basiseinheiten auf einen thermoplastischen Kunstharzfilm unter Verwendung von Prägungswalzen in der Herstellungseinrichtung von 38 übertragen werden.
40 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch den Hauptteil der bevorzugten Ausführungsform der Oberflächenlichtquelleneinrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt.
41 ist eine erläuternde Ansicht, die zeigt, wie sich helle Linien in dem Lichtleiter in der Nähe des Bereichs entwickeln, wo die Lichtquelle in der Oberflächenlichtquelleneinrichtung angeordnet ist.
42 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch den Hauptteil eines Beispiels der zuvor von den Erfindern vorgeschlagenen Oberflächenlichtquelleneinrichtung zeigt.
43 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch den Hauptteil eines anderen Beispiels der zuvor von den Erfindern vorgeschlagenen Oberflächenlichtquelleneinrichtung zeigt.
44 ist eine erläuternde Ansicht, die zeigt, wie die in den Lichtleiter eingetretenen Lichtstrahlen durch den Lichtentnahme-Mechanismus in einer herkömmlichen Oberflächenlichtquelleneinrichtung gestreut werden.
45 ist eine erläuternde Ansicht aus der Sicht der Lichteingangsoberfläche des Lichtleiters, die den Ort der Lichtstrahlen in einer herkömmlichen Oberflächenlichtquelleneinrichtung zeigt, wenn ein Lichtleiter mit Riefelungen auf der Lichtemissionsfläche als ein Element der Oberflächenlichtquelle verwendet wird.
46 ist eine Schnittansicht, die schematisch ein Beispiel einer herkömmlichen Oberflächenlichtquelle zeigt.
47 ist eine Schnittansicht, die schematisch ein anderes Beispiel einer herkömmlichen Oberflächenlichtquelleneinrichtung zeigt.
48 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch den Hauptteil eines Beispiels der zuvor von den Erfindern vorgeschlagenen Oberflächenlichtquelle zeigt.
49 ist eine Schnittansicht, die schematisch den Hauptteil eines Beispiels der zuvor von den Erfindern vorgeschlagenen Oberflächenlichtquelle zeigt.
50 ist eine erläuternde Strukturansicht, die schematisch zeigt, wie der Durchmesser der als Lichtentnahme-Mechanismus vorgesehenen Vorsprünge auf dem Lichtleiter der Oberflächenlichtquelleneinrichtung von 48 zunimmt, je weiter diese von der Lichtquelle entfernt sind.
51 ist eine Draufsicht auf den Lichtleiter, der zeigt, wie der Durchmesser der in Punkten als Lichtentnahme-Mechanismus vorgesehenen Vorsprünge auf dem Lichtleiter der Oberflächenlichtquelle von 48 zunimmt, je weiter diese von der Lichtquelle entfernt sind.
AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Im Folgenden werden Ausführungsformen der Lichtreflexionsschicht der vorliegenden Erfindung und des entsprechenden Herstellungsverfahrens sowie einer Oberflächenlichtquelleneinrichtung und einer die Lichtreflexionsschicht verwendenden Flüssigkristallanzeige ausführlicher beschrieben. 1 und 2 zeigen schematisch zwei Ausführungsformen der Oberflächenlichtquelleneinrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Oberflächenlichtquellenanordnungen 20 in diesen Figuren umfassen beide einen Lichtleiter 21 in der Form einer im wesentlichen transparenten und flachen Platte, wobei eine lineare Lichtquelle 22 entlang einer Seite des Lichtleiters 21 vorgesehen ist, die unter anderem eine Fluoreszenzlampe oder eine Anordnung von LEDs sein kann. Als lineare Lichtquelle 22 wird vorzugsweise eine Kaltkathodenröhre verwendet, weil sie eine hohe Lichtemissionseffizienz aufweist und relativ klein ist.
Anstelle der Anordnung der linearen Lichtquelle von 1 und 2 kann eine einzelne Kaltkathodenröhre entlang von nur einer Seite des Lichtleiters vorgesehen werden, können zwei Kaltkathodenröhren entlang von nur einer Seite des Lichtleiters vorgesehen werden oder können eine oder zwei Kaltkathodenröhren entlang von beiden Seiten des Lichtleiters vorgesehen werden.
Weiterhin ist die Lichtquelle nicht auf eine lineare Lichtquelle beschränkt. Zum Beispiel kann die Lichtquelle wie in 3 gezeigt eine Punktlichtquelle wie etwa eine LED umfassen, etwa in einer kleinen Oberflächenlichtquellenanordnung. Die Lichtquellenanordnung von 3(a) umfasst einen Lichtleiter 21, dessen eine Ecke wie bei dem Bezugszeichen 21d gezeigt abgeschnitten ist, um einen von oben gesehen dreieckigen Raum zu bilden, sowie eine Punktlichtquelle 22a in der Form einer LED, die in dem dreieckigen Raum vorgesehen ist. Die Lichtquellenanordnung von 3(b) umfasst einen optische Stab 22b, der entlang einer Seite des Lichtleiters 21 vorgesehen ist, und eine Punktlichtquelle 22a in der Form einer LED, die an einem Ende des optischen Stabs 22b vorgesehen ist.
Auf einer Seite des Lichtleiters 21 ist ein Lampenreflektor 26 angebracht, um die lineare Lichtquelle 22 derart zu bedecken, dass sowohl das Licht aus der linearen Lichtquelle 22 als auch das durch den Reflektor 26 reflektierte Licht durch eine als Lichteingangsendfläche dienende Endfläche 21a in den Lichtleiter 21 eintritt. Der Lampenreflektor 26 kann aus einem beliebigen Material sein, das einen hohen Lichtreflexionsgrad aufweist, ist aber vorzugsweise aus einer Metallplatte mit einer Ag-Bechichtung oder einem weißen Kunststofffilm ausgebildet.
Der Lichtleiter 21 ist eine quadratische, transparente und dünne Platte mit einer Dicke von ungefähr 2-4 mm. Seine obere Oberfläche (oben in 1 und 2) ist eine Lichtemissionsfläche 21b, durch die Licht aus dem Lichtleiter 21 austritt. Seine untere Oberfläche (unten in 1 und 2) gegenüber der Lichtemissionsfläche 21b wird durch das Bezugszeichen 21c angegeben. In 1 und 2 gibt der Pfeil 23 eine Richtung senkrecht zu der Lichtemissionsfläche 21b des Lichtleiters 21 an.
Der Lichtleiter 21 der Oberflächenlichtquelleneinrichtung 20 von 1 weist auf seiner Lichtemissionsfläche 21b ein Konzentrationselement 240 in der Form einer Matrix 24 aus dreieckigen Prismen auf, deren Grate sich im wesentlichen parallel zu einer Linie senkrecht zu der Lichteingangsfläche 21a erstrecken, um das Licht effizient zu konzentrieren.
Aus demselben Grund weist der Lichtleiter 21 der Ausführungsform von 2 auf seiner Lichtemissionsfläche 21b ein Konzentrationselement 240 in der Form von Matrix-ähnlichen Elementen 25' auf, die einen Querschnitt in der Form einer Sinuskurve aufweisen, deren Grate 25a sich im wesentlichen parallel zu einer Linie senkrecht zu der Lichteingangsfläche 21a des Lichtleiters 21 erstrecken. Der Abstand P1 zwischen den dreieckigen Prismen 24b der Matrix 24 oder der Abstand P1 zwischen den Elementen 25b der Matrix 25' sind vorzugsweise so klein, dass sie nicht mit dem bloßen Auge wahrgenommen werden können.
Das Konzentrationselement 240 auf der Lichtemissionsfläche 21b des Lichtleiters 1 kann eine Matrix aus Prismen, eine Matrix aus linsenförmigen Linsen, eine Matrix aus Mikrolinsen usw, sein. Es darf die Übertragung der Lichtstrahlen in dem Lichtleiter 21 nicht behindern. Dies ist insbesondere bei einer großen Oberflächenlichtquellenanordnung wichtig. Insbesondere weist das Konzentrationselement 240 vorzugsweise eine geriefelte Form auf, wobei sich die Grate im wesentlichen senkrecht zu den Seitenkanten 21b des Lichtleiters 21 erstrecken.
Auf der Oberfläche 21c des Lichtleiters 21 gegenüber der Lichtemissionsfläche 21b ist eine Lichtreflexionsschicht 27 vorgesehen.
Die Lichtreflexionsschicht 27 in der Oberflächenlichtquelleneinrichtung der vorliegenden Erfindung sieht optische Funktionen wie eine Lichtkonzentration und eine Änderung des Winkels für selektiv durch den Lichtentnahme-Mechanismus 290 zu der Lichtreflexionsschicht 27 emittierte Beleuchtungslichtstrahlen vor, wobei der Lichtentnahme-Mechanismus mit flachen Oberflächen auf dem Lichtleiter 21 vorgesehen ist. Die Lichtreflexionsschicht 27 dient weiterhin dazu, bevorzugte optische Eigenschaften als eine Oberflächenlichtquelle vorzusehen.
Die Lichtreflexionsschicht 27 umfasst ein Substrat und zahlreiche Basiseinheiten 28, die geneigte Lichtreflexionsoberflächen 28a aufweisen und mit einem sehr kleinen Abstand P2 auf dem Substrat ausgebildet sind. Die Basiseinheiten 28 weisen jeweils eine geneigte Reflexionsoberfläche 28a mit analogen oder identischen Formen auf (wie in 4-10 gezeigt).
Jede Basiseinheit 28 ist eine Einheitszelle, die nicht unterteilt werden kann, ohne die analoge oder identische Form aufzugeben. Wie in 4-10 gezeigt, ist der Abstand P2 eine Minimallänge in der Basisperiode, die durch die Anordnung der Basiseinheiten 28 gebildet wird.
Der Lichtleiter 21 ist mit den Lichtentnahme-Einheiten 290 versehen, die selektiv in den Lichtleiter 21 eingeführtes Licht ausschließlich zu der Reflexionsschicht 27 führen.
Die Lichtentnahme-Einheiten 290 für den Lichtleiter 21 dienen als Lichtemissionselemente 29, die eine gerichtete Selektivität aufweisen und sich wesentlich von herkömmlichen Lichtentnahmeeinheiten unterscheiden, die Licht unter Verwendung einer einfachen Lichtstreuung durch raue Oberflächenmuster oder Tintenmuster streuen.
Insbesondere liegt die Rate, mit der das Beleuchtungslicht selektiv zu der Lichtreflexionsschicht 27 emittiert wird, wobei diese Rate unter Verwendung eines Indexes (Emissionsrichtungs-Selektivitätsrate) definiert wird, der die Selektivität der Richtung der Lichtemission angibt, vorzugsweise bei 60-100%, besser bei 70-100% und noch besser bei 75-100%. Das Licht wird selektiv zu der Lichtreflexionsschicht 27 emittiert, sodass die Beleuchtungslichtstrahlen durch die Lichtreflexionsschicht 17 einer optischen Aktion unterworfen werden.
Die Emissionsrichtungs-Selektivitätsrate ist wie oben beschrieben ein Wert, der die Fähigkeit zum selektiven Emittieren von Beleuchtungslichtstrahlen zu der Lichtreflexionsschicht in der Form eines numerischen Werts angibt.
Die Rate wird wie folgt gemessen. Zuerst wird wie in 12 gezeigt die Reflexionsschicht 27 durch eine schwarze Schicht 30 ersetzt, die das Licht vollständig absorbiert. Dabei kann es sich beispielsweise um ein mit Fasern beschichtetes Papier handeln. Wenn der Lichtleiter 21 in einer normalen Richtung angeordnet ist, wird die Emissionswinkelverteilung in einer bestimmten Richtung 101 in einer Ebene, die senkrecht zu dem Seitenende 21a gegenüber der Lichtquelle 22 und parallel zu der normalen Linie 23 ausgerichtet ist, unter Verwendung eines Helligkeitsmessers gemessen.
Es wird der integrierte Wert La in einer Kurve zu der Variation der derart für den Lichtemissionswinkel gemessenen Helligkeit berechnet (die Fläche des schattierten Bereichs in dem Kurvendiagramm von 13(a)). Dann wird der Lichtleiter 21 umgedreht, sodass die Oberfläche 21b (d.h. die Lichtemissionsfläche) der schwarzen Schicht 30 gegenüberliegt, wobei die Emissionswinkelverteilung in der Richtung 101 unter Verwendung eines Helligkeitsmessers wie in 13(b) gezeigt gemessen wird.
Es wird der integrierte Wert Lb der Kurve zu der Variation der derart für den Lichtemissionswinkel gemessenen Helligkeit bestimmt. Die Rate Lb//La + Lb) ist die Emissionsrichtungs-Selektivitätsrate (d.h. die Rate, mit der Lichtstrahlen selektiv zu der Lichtreflexionsschicht gerichtet werden). In der vorliegenden Erfindung wird die Emissionsrichtungs-Selektivitätsrate in der Nähe des Zentrums der Lichtemissionsfläche 21b gemessen.
Die derart erhaltene Emissionsrichtungs-Selektivitätsrate liegt wie oben beschrieben vorzugsweise bei 60-100%, besser bei 70-100% und noch besser bei 75-100%. Indem selektiv Licht zu der Reflexionsschicht 27 gerichtet wird, können die Effekte der Basiseinheiten 28 auf der Oberfläche der Reflexionsschicht 27 effektiv genutzt werden. Die Lichtkonzentrationsfunktion und die Winkeländerungsfunktion können das Erzielen von guten optischen Eigenschaften unterstützen.
Die Selektivität der Lichtstrahl-Emissionsrichtung aus dem Lichtleiter 21 kann auch durch das folgende Verfahren gemessen werden. Eine schwarze Schicht 30, die das Licht vollständig absorbiert (etwa ein mit Fasern beschichtetes Papier) wird an einer Position angeordnet, wo gewöhnlich die Reflexionsschicht angeordnet ist, wobei wie in 22 gezeigt mit normal positioniertem Lichtleiter 21 das Licht in einer integrierenden Umgebung 22' eingeschaltet wird, um die Gesamtmenge Fa der aus dem Lichtleiter 21 durch seine Lichtemissionsfläche emittierten Lichtstrahlen zu messen.
Dann wird der Lichtleiter 21 umgedreht (sodass die normalerweise der Reflexionsschicht zugewandte Oberfläche der Lichtemissionsfläche zugewandt ist) und es wird das Licht in der integrierenden Umgebung 22' eingeschaltet, um die Gesamtmenge Σb der aus dem Lichtleiter 21 durch dessen Oberfläche gegenüber der Lichtemissionsfläche emittierten Lichtstrahlen zu messen. Die Rate der Lichtstrahlen (%), die selektiv zu der Reflexionsschicht gerichtet werden, wird durch Σb/(Σa+Σb) × 100 erhalten. Dieser Wert liegt vorzugsweise bei 65% oder höher, besser bei 70% oder höher und noch besser bei 75% oder höher.
Bei einem derartigen optischen System muss das Licht aus dem Lichtleiter 21 mit einer möglichst hohen Rate zu der Reflexionsschicht 27 gerichtet werden. Deshalb ist auf der Oberfläche gegenüber der Lichtemissionsfläche 21b des Lichtleiters 21 ein Lichtentnahme-Mechanismus 290 vorgesehen, der zahlreiche gerichtete Lichtemissionselemente 29 mit flachen Oberflächen umfast, die keine übermäßige Lichtstreuung verursachen.
Der Lichtentnahme-Mechanismus 290 dient dazu, das Licht von dem Lichtleiter 21 selektiv zu der Reflexionsschicht 27 zu richten. Die im wesentlichen identisch geformten Basiseinheiten 28, die auf der Reflexionsschicht 27 vorgesehen sind und geneigte Oberflächen 28 aufweisen, konzentrieren die Lichtstrahlen und ändern ihren Winkel, um die Eigenschaften der Lichtstrahlen zu steuern.
In der Oberflächenlichtquellenanordnung der vorliegenden Erfindung und im Gegensatz zu gewöhnlichen Oberflächenlichtquellenanordnungen des Seitenlicht-Typs lenken gerichtete Lichtemissionselemente 29 mit flachen Oberflächen, die auf der Oberfläche 21c des Lichtleiters 21 gegenüber der Lichtemissionsoberfläche 21b vorgesehen sind, die meisten der Lichtstrahlen selektiv zu der Reflexionsschicht 27. Die Lichtstrahlen werden dann durch die Reflexionsschicht 27 reflektiert und zu der Vorderseite der Einrichtung emittiert.
Wenn ein derartiger optischer Pfad verwendet wird und das Konzentrationselement 240 auf der Lichtemissionsfläche 21b des Lichtleiters 21 vorgesehen ist, etwa in der Form einer Matrix 24 aus dreieckigen Prismen 24 oder einer Matrix 25 aus linsenförmigen Linsen, kann der Lichtleiter 21 selbst die optische Funktion als eine Linsenmatrixschicht vorsehen. Dadurch werden weit bessere Konzentrationseigenschaften vorgesehen als bei herkömmlichen Oberflächenlichtquellenanordnungen, in denen der Lichtleiter einfach mit Konzentrationselementen versehen wird.
Insbesondere weisen herkömmliche Oberflächenlichtquellenanordnungen des Seitenlicht-Typs auch ein optisches Element wie etwa eine Matrix 2 aus dreieckigen Prismen oder eine Matrix 3 aus linsenförmigen Linsen auf der Lichtemissionsfläche 1b des Lichtleiters 1 auf, um die Lichtkonzentrationsfähigkeit zu verbessern. Diese Funktion wird jedoch nicht voll genutzt. Im Folgenden wird erklärt, warum.
Wie in 42 und 43 gezeigt, sind die herkömmlichen Lichtleiter, in denen dreieckige Prismen oder linsenförmige Linsen ausgebildet sind, auf der Lichtemissionsfläche 1b vorgesehen, um die Lichtkonzentrationseigenschaft zu verbessern. Das einfache ausbilden von derartigen Konzentrationselementen für den Lichtleiter ist jedoch in Bezug auf die optische Effizienz nicht ausreichend.
Bei derartigen herkömmlichen Oberflächenlichtquelleneinrichtungen wird ein Muster mit einer rauen Oberfläche oder rauen Oberflächenteilen 4a, 4b, 4c ... oder ein durch Lichtstreutinte gebildetes Punktmuster als ein Lichtentnahme-Mechanismus 4 ausgebildet, um mittels eines an den rauen Oberflächenteilen auftretenden Streuphänomens Licht herauszunehmen.
Bei einer derartigen einfachen Anordnung, in der das Lichtstreuphänomen für einen Lichtentnahme-Mechanismus 4 wie in 44 gezeigt verwendet wird, weisen die gestreuten Lichtstrahlen zufällige Ausgangsrichtungen auf. Es bestehen also gleichzeitig aus dem Lichtleiter 1 gestreute Lichtstrahlen und in dem Lichtleiter 1 gestreute Lichtstrahlen, sodass gleichzeitig zu der Reflexionsschicht 7 gerichtete Beleuchtungslichtstrahlen 5 und direkt zu der Lichtemissionsfläche 1b des Lichtleiters 1 gerichtete Beleuchtungslichtstrahlen 6 bestehen.
Die Lichtkonzentrationseffekte, denen die direkt zu der Lichtemissionsfläche 1b des Lichtleiters 1 wie in 45 gezeigt gerichteten Lichtstrahlen durch die Konzentrationselemente wie etwa eine Matrix 2 aus dreieckigen Prismen auf der Lichtemissionsfläche 1b des Lichtleiters 1 unterworfen werden, werden im Folgenden vom Gesichtspunkt der geometrischen Optiken aus betrachtet. Der Austrittswinkel ζ der Beleuchtungslichtstrahlen 8, die von der Lichtemissionsfläche 1b nach der Konzentration durch die Matrix 2 aus dreieckigen Prismen emittiert werden, ergibt sich aus der folgenden Formel (1):
wobei n der Reflexionsfaktor des Lichtleiters ist, γ der Lichtemissionswinkel und δ der Scheitelwinkel der Matrix 2 aus dreieckigen Prismen ist.
Weil die Rate der direkt zu der Matrix 2 aus dreieckigen Prismen gerichteten Lichtstrahlen 6 relativ hoch ist, gehen die Lichtstrahlen nur ein Mal durch die Luft/Lichtleiter-Grenzfläche. Deshalb können nur die durch die Formel 1 ausgedrückten Konzentrationseffekte erwartet werden, sodass die Wirkung der Matrix 2 aus dreieckigen Prismen nicht vollständig erreicht werden kann.
Im Gegensatz dazu werden bei der Oberflächenlichtquellenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung die meisten der Beleuchtungslichtstrahlen durch die gerichteten Lichtemissionselementen 29 mit flachen Oberflächen zu der Reflexionsschicht 27 gerichtet. Es wird also wie in 14 gezeigt ein Hauptteil der Beleuchtungslichtstrahlen 16 durch die Lichtreflexionsschicht 27 reflektiert, wobei die Lichtstrahlen dann zwei Mal durch die Luft/Lichtleiter-Grenzfläche hindurchgehen, nachdem sie durch die Reflexionsschicht 27 reflektiert wurden. Der Austrittswinkel ζ der Beleuchtungslichtstrahlen ergibt sich also aus der folgenden Formel 2:
Auf diese Weise werden hohe Brechungseffekte erreicht.
Das heißt, der Lichtleiter 21 selbst funktioniert als eine Prismenschicht. Im Gegensatz zu herkömmlichen Oberflächenlichtquelleneinrichtungen, in denen ein Lichtleiter 1 mit einem Lichtentnahme-Mechanismus 4 mit etwa rauen Oberflächen und einfach einer Matrix 2 aus Prismen verwendet wird, kann aus geometrisch-optischer Sicht eine hohe Konzentrationseigenschaft erzielt werden.
Um einen optischen Pfad zu erhalten, der in der vorliegenden Erfindung eine Voraussetzung ist, d.h. einen optischen Pfad, in dem Lichtstrahlen selektiv zu der Reflexionsschicht 27 gerichtet werden, in ihrer Richtung durch die Reflexionsschicht 27 geändert werden und wiederum durch den Lichtleiter 21 hindurchgehen, müssen als Mechanismus 290 zum Herausnehmen von durch den Lichtleiter 21 übertragenen Lichtstrahlen wie in 15A, 15B, 16 und 17 Elemente vorgesehen werden, die mit flachen Oberflächen ausgebildet sind und eine Schnittform aufweisen, mit der selektiv Licht zu der Reflexionsschicht 27 emittiert werden kann, d.h. die gerichteten Lichtemissionselement 29 auf der Oberfläche 12c, die der Lichtemissionsfläche 21b gegenüber liegt.
Die gerichteten Emissionselemente 29 werden im Folgenden ausführlicher beschrieben. Um die Lichtstrahlen selektiv zu der Reflexionsschicht zu richten, müssen die Elemente 29 zumindest mit glatten Oberflächen ausgebildet werden. Auch ein kleiner Anteil von rauen Oberflächen verursacht, dass Licht in beliebigen Richtungen gestreut wird, wodurch eine selektive Kontrolle der Lichtemissionsrichtung erschwert wird.
Insbesondere sollte die glatte Oberfläche der gerichteten Lichtemissionselemente 29 eine arithmetische Durchschnittsrauheit Ra gemäß der Definition von JIS-B0601 von vorzugsweise 0,01-10 μm, besser von 0,02-4 μm und noch besser von 0,05-2 μm aufweisen. Es muss darauf geachtet werden, dass die in die gerichteten Lichtemissionselemente 29 eintretenden Lichtstrahlen nicht durch raue Oberflächen gestreut werden, wodurch die Funktion zum selektiven Richten des Beleuchtungslichtes zu der Reflexionsschicht beeinträchtigt wird.
Die gerichteten Lichtemissionselemente 29 sind gewöhnlich extrem fein ausgebildet, um zu verhindern, dass ihr Muster auf der Anzeigefläche sichtbar wird. Wenn also der Messbereich, in dem die arithmetische Durchschnittsrauheit gemessen wird, zu groß ist, kann der Formeffekt des Lichtemissionselements 29 den gemessenen Wert beeinflussen, wodurch eine genaue Messung erschwert wird. Der Messbereich muss deshalb ausreichend klein vorgesehen werden (im Vergleich zu der Größe jedes gerichteten Lichtemissionselements 29), insbesondere mit ungefähr 50 Quadratmikrometer, um die Glätte der Oberfläche des gerichteten Lichtemissionselements zu bestimmen.
Insbesondere sollten die Glätte und die Form der gerichteten Lichtemissionselemente 29 vorzugsweise derart gewählt werden, dass von allen aus dem Lichtleiter 21 durch die gerichteten Lichtemissionselemente 29 emittierten Lichtstrahlen vorzugsweise 65% oder mehr, besser 70% oder mehr und noch besser 75% oder mehr zu der Reflexionsschicht 27 gerichtet werden.
Wie oben beschrieben ist der Effekt des ersten intensiven Emittierens von Beleuchtungslichtstrahlen zu der Reflexionsschicht 27 am stärksten, wenn die Konzentrationselemente 240 wie etwa eine Matrix aus Prismen auf der Lichtemissionsfläche 21a des Lichtleiters 21 ausgebildet sind. Der Grund hierfür ist, dass die Lichtstrahlen durch die optischen Pfade 16, 31 und 32 wie in 14 gezeigt hindurchgehen, sodass der Lichtleiter selbst als eine Prismenschicht funktioniert. Diese Pfade unterscheiden sich wesentlich von dem optischen Pfad in 45, der in einer herkömmlichen Oberflächenlichtquellenanordnung verwendet wird, in der ein Prisma einfach auf dem Lichtleiter ausgebildet ist, indem sie eine extrem gute Lichtkonzentrationseigenschaft vorsehen.
Verschiedene Strukturen des Lichtentnahme-Mechanismus 290 können verwendet werden, um die Lichtemissions-Selektivitätsrate bei vorzugsweise 60% oder mehr zu halten und das Beleuchtungslicht ausschließlich zu der Reflexionsschicht 27 zu richten. Zum Beispiel können wie in 16 und 17 gezeigt Vertiefungen vorgesehen werden. Bevorzugt wird jedoch ein Lichtentnahme-Mechanismus 290, der eine Vielzahl von Vorsprüngen 29a umfasst, die glatte Oberflächen aufweisen und wie in 1 und 2 gezeigt auf der Oberfläche 21c gegenüber der Lichtemissionsfläche 21b ausgebildet sind (d.h. auf der zur Lichtemissionsschicht zugewandten Oberfläche).
Verschiedene in 15-17 gezeigte Entwürfe für die Oberflächenform können auch einen Großteil der von dem Lichtleiter 21 zu der Reflexionsschicht 27 emittierten Lichtstrahlen richten. Insbesondere umfasst der in 15 gezeigte Lichtentnahme-Mechanismus 290 zahlreiche Vorsprünge 29b, die einen dreieckigen Schnitt aufweisen und auf der Oberfläche des Lichtleiters 21 der Reflexionsschicht 27 zugewandt ausgebildet sind, in einem vorbestimmten Muster.
Der Lichtentnahme-Mechanismus von 16 umfasst Vertiefungen in der zur Reflexionsschicht zugewandten Oberfläche 21c des Lichtleiters 21, um Vorsprünge 29c zu bilden, die einen Lichtentnahme-Mechanismus 290 vorsehen. Der Lichtentnahme-Mechanismus von 18 umfast Rillen 29d mit V-förmigem Schnitt, die in der zur Reflexionsschicht 27 zugewandten Oberfläche 21c des Lichtleiters 21 mit vorbestimmten Intervallen ausgebildet sind.
Die gerichteten Lichtemissionselemente 29 weisen vorzugsweise die Form von Vorsprüngen mit einer glatten Oberfläche auf. Das heißt, wenn wie in 20 gezeigt derartige Vorsprünge, die eine glatte Oberfläche aufweisen und von der Oberfläche 21c des Lichtleiters 21 vorstehen, eine große Tiefe h im Vergleich zu der Öffnungsbreite W aufweisen, können die Lichtstrahlen 16 vermehrt werden, die einen Lichtpfad wie in 15(a) gezeigt nehmen, wobei das Beleuchtungslicht selektiv zu der Reflexionsschicht 27 gerichtet werden kann. Nachdem derartige Vorsprünge bei der Herstellung auf dem Lichtleiter 21 vorgesehen wurden, kann der Lichtleiter einfach aus der Form entnommen werden. Dadurch wird die Produktivität gefördert.
Wenn die Elemente 29 weiterhin die Form von konvexen Vorsprüngen aufweisen, kann eine Form zum Herstellen derartiger Vorsprünge einfach hergestellt werden. Indem eine Photolithographie unter Verwendung eines Trockenfilm-Resists mit einem Ätzen oder Elektroformen kombiniert wird, kann relativ einfach ein Muster mit einer gewünschten Struktur aus Vorsprüngen erhalten werden.
Bei derartigen Vorsprüngen liegt das Verhältnis h/Wmin zwischen der Tiefe h und der Minimalöffnungsbreite Wmin vorzugsweise bei 0,5 oder mehr, besser bei 0,6 oder mehr und noch besser bei 0,7 oder mehr. Indem das Verhältnis derart gewählt wird, werden die meisten der in die Vorsprünge eintretenden Lichtstrahlen selektiv zu der Reflexionsschicht gerichtet. Bei dieser Anordnung werden die meisten in die Vorsprünge eintretenden Lichtstrahlen selektiv zu der Reflexionsschicht gerichtet. Die Tiefen h und die Minimalöffnungsbreiten Wmin von derartigen Vorsprüngen sind wie in 20 gezeigt definiert.
Damit weiterhin die in die Vorsprünge eintretenden Lichtstrahlen zu der Reflexionsschicht 27 gerichtet werden, liegt das Verhältnis h/Wmin zwischen der Tiefe h der Vorsprünge und der Maximalöffnungsbreite Wmax vorzugsweise bei 0,3 oder mehr, besser bei 0,4 oder mehr und noch besser bei 0,5 oder mehr. Die Maximalöffnungsbreite Wmax ist wie in 20 gezeigt definiert.
Um die Beleuchtungsintensität über die gesamte Oberfläche konstant zu halten, sollte das Muster der Vorsprünge derart gewählt werden, dass mit zunehmender Entfernung von der Lichtquelle 22 die Lichtentnahme-Effizienz größer wird. Je weiter also die Vorsprünge von der Lichtquelle entfernt sind, desto größer können die Öffnungsflächen der Vorsprünge sein. Die Vorsprünge können aber auch alle die gleiche Öffnungsfläche aufweisen, wobei die Vorsprünge mit zunehmender Entfernung zu der Lichtquelle dichter angeordnet werden. Bei dieser Anordnung kann die Lichtemissionsmenge unabhängig von der Entfernung zur Lichtquelle konstant gehalten werden.
Die Anordnung, bei der die Öffnungsfläche der Vorsprünge zunimmt, kann leichter eingestellt werden. In der vorliegenden Erfindung muss der Lichtentnahme-Mechanismus 290 in der Form von Vorsprüngen selektiv nur das durch den Lichtleiter zu der Reflexionsschicht 27 hindurchgehende Licht richten. Das Verhältnis der Tiefe h zu der Minimalöffnungsbreite Wmin wird also vorzugsweise auf einem hohen Wert gehalten.
Wenn also einfach nur die Öffnungsfläche der Vorsprünge vergrößert wird, kann das Verhältnis h/Wmin an weit von der Lichtquelle 22 entfernten Punkten außerhalb des bevorzugten Bereichs liegen. Es wird also ein Muster bevorzugt, in dem die Öffnungsfläche der Vorsprünge erhöht wird, während das Verhältnis h/Wmin konstant gehalten wird. Insbesondere sind die Vorsprünge wie in 19(a) gezeigt vorzugsweise derart gemustert, dass die Vorsprünge bei zunehmender Entfernung von der Lichtquelle 22 eine größere Öffnung in einer Axialrichtung aufweisen.
Was die Schnittform der Vorsprünge und Vertiefungen 29' des Lichtentnahme-Mechanismus 290 in der Oberflächenlichtquelleneinrichtung 20 betrifft, müssen die Oberflächen der Vorsprünge oder Vertiefungen 29' des Lichtentnahme-Mechanismus 290 wie oben beschrieben so glatt wie möglich sein, damit der Lichtentnahme-Mechanismus 290 für den Lichtleiter 21 eine bessere Kontrollierbarkeit in Bezug auf die Lichtemissionsrichtung aufweist.
Wenn die Oberflächen der Vorsprünge oder Vertiefungen 29' des Lichtentnahme-Mechanismus wie in 30(a) gezeigt rau sind, wird durch die rauen Oberflächen eine Lichtstreuung verursacht, wodurch die Gerichtetheit der Lichtstrahlen verloren geht. Wenn die Vorsprünge oder Vertiefungen 29' glatte Oberflächen aufweisen, kann in Übereinstimmung mit den geometrischen Optiken wie in 30(b) gezeigt veranlasst werden, dass das Licht selektiv in nur einer Richtung emittiert wird.
Um weiterhin das Licht effizient in einer vorbestimmten Richtung zu entnehmen, ist die Tiefe h der Vorsprünge oder Vertiefungen 29' im Vergleich zu der Minimalöffnungsbreite Wmin der Vorsprünge oder Vertiefungen 29' gemäß der Definition von 31 vorzugsweise so groß wie möglich. Mit Rücksicht auf die Verarbeitungsfähigkeit liegt das Verhältnis h/Wmin vorzugsweise bei 0,5-2,5, besser bei 0,6-1,5 und noch besser bei 0,7-1,3. Die Tiefe h der Vorsprünge oder Vertiefungen 29' entspricht der Höhe der Vorsprünge oder Vertiefungen 29', die von der Oberfläche des Lichtleiters 21 gemessen wird, auf dem die Vorsprünge oder Vertiefungen 29' wie in 30(b), 31(a) und 20(a) gezeigt ausgebildet sind. Die Minimalöffnungsbreite Wmin ist die von oben gesehene Minimalbreite der Vorsprünge oder Vertiefungen 29', wie in 31(b) gezeigt.
Je größer weiterhin wie in 20(a) gezeigt das Verhältnis der Tiefe h zu der effektiven Öffnungsbreite Weff im Schnitt in der Richtung 33 ist, in der sich die Beleuchtungslichtstrahlen hauptsächlich bewegen (d.h. in der Richtung senkrecht zu der Seite 32a des Lichtleiters, entlang der die Lichtquelle vorgesehen ist), desto einfacher können die Beleuchtungslichtstrahlen in einer vorbestimmten Richtung gerichtet werden. Das Verhältnis h/Weff ist vorzugsweise so groß wie möglich innerhalb eines Bereiches, in dem die Formbarkeit nicht verschlechtert wird. Insbesondere liegt dieses Verhältnis bei 0,5-2,5, besser bei 0,6-1,5 und noch besser bei 0,7-1,3.
Wie in 20(a) gezeigt, ist die effektive Öffnungsbreite Weff die Breite der Vorsprünge in der Richtung 33 senkrecht zu der Seite des Lichtleiters 21, entlang der die Lichtquelle vorgesehen ist, aus der Schnittsicht in der Dickenrichtung des Lichtleiters 21 gesehen. Indem derartige Vorsprünge oder Vertiefungen 29' ausgebildet werden, die glatte Oberflächen aufweisen und relativ tief (hoch) im Vergleich zu der Öffnungsbreite sind, werden die Beleuchtungslichtstrahlen selektiv zu der Reflexionsschicht 27 geführt. Um gemäß der vorliegenden Erfindung die Lichtkonzentrationseigenschaft weiter zu verbessern, stehen die Vorsprünge wie in 32(a)-32(c) und 33(a)-33(c) gezeigt in der Richtung vor, in der sich das Licht hauptsächlich bewegt, wie von direkt über der Lichtemissionsfläche 21b' des Lichtleiters 21 aus gesehen.
Indem eine derartige Form gewählt wird, funktionieren die Vorsprünge oder Vertiefungen als Linsen und konzentrieren die aus dem Lichtleiter 21 emittierten Lichtstrahlen. Indem diese mit der Reflexionsschicht 27 kombiniert werden, die eine Matrix von geneigten Reflexionsflächen aufweist, kann die Helligkeit in der Vorwärtsrichtung erhöht werden.
Mit Bezug auf 34, wie von direkt über der Lichtemissionsfläche 21b des Lichtleiters 21 aus gesehen, ist die Emissionswinkelverteilung der Lichtstrahlen von einer Fluoreszenzlampe als typischer Lichtquelle eine isotropische Verteilung, in der die Lichtintensität wenig mit der Richtung variiert, was durch die Bezugszeichen 32' in 34(a) angegeben wird. Aber in den Lichtleiter 21 durch dessen Lichteingangsfläche 21a eintretende Lichtstrahlen werden in ihrer Winkelverteilung wie durch das Bezugszeichen 45 angegeben gemäß dem Snell-Gesetz zusammengeführt.
Bei dem herkömmlichen Lichtentnahme-Mechanismus 14 von 34(a) werden die konvergierten Lichtstrahlen wieder zu Lichtstrahlen, deren Emissionswinkelverteilung wieder wie bei dem Bezugszeichen 15 angegeben divergiert. Auch wenn sie durch die geneigten Oberflächen 28a der Reflexionsschicht 27 in einer Vorwärtsrichtung gerichtet werden, können sie nicht ausreichend konzentriert werden.
Im Gegensatz dazu ist bei dem Lichtentnahme-Mechanismus 290 mit den Vorsprüngen oder Vertiefungen 29' gemäß der vorliegenden Erfindung der Teil, der praktisch zu der Entnahme des Lichtes beiträgt, konvex in Bezug auf die Lichteingangsfläche 21a des Lichtleiters 21, wie von direkt über der Lichtemissionsfläche 21b' gesehen, sodass wenn wie in 34(b) gezeigt Licht von dem Lichtleiter 21 emittiert wird, die Vorsprünge oder Vertiefungen 29' als Linsen funktionieren. Die von dem Lichtleiter 21 emittierten Lichtstrahlen 25' können also ausreichend konzentriert werden. Indem also die emittierten Lichtstrahlen in der Vorwärtsrichtung mit der Reflexionsschicht 27 gerichtet werden, können Lichtstrahlen mit hoher Helligkeit in der Vorwärtsrichtung emittiert werden.
Vorzugsweise umfasst der Lichtentnahme-Mechanismus 290 wie in 28 oder 29 gezeigt Vorsprünge 29A, die auf der Oberfläche gegenüber der Lichtemissionsfläche 21b' des Lichtleiters 21 vorgesehen sind und glatte Oberflächen aufweisen. Wie von direkt über der Lichtemissionsfläche 21b' gesehen und in 32(a) bis 32(c) gezeigt, können die Vorsprünge 29A dreieckige, quadratische oder ovale Punktmuster aufweisen.
Die Vorsprunghöhe der Vorsprünge 29A liegt vorzugsweise bei 2-300 μm, besser bei 5-200 μm und noch besser bei 10-100 μm. Um eine unvorteilhafte Ungleichmäßigkeit aufgrund einer Störung wie etwa einen Moire-Rand zu beschränken, sind die Vorsprünge 29A vorzugsweise in einer zufälligen Weise angeordnet.
Weil in der vorliegenden Erfindung die Vorsprünge 29A im Vergleich zu der effektiven Öffnungsbreite Weff eine große Höhe aufweisen und durch den Lichtleiter 21 hindurchgehende Lichtstrahlen wie in 30(b) gezeigt durch Seiten der Vorsprünge 29A zu einer vorbestimmten Richtung herausgenommen werden, können die Vorsprünge 29A mit glatten Oberflächen eine derartige Schnittform aufweisen, dass die der Lichtquelle zugewandte Ecke abgeschnitten ist, um eine geneigte Oberfläche 34' zu bilden, die sich wie in 30(c) gezeigt entlang der durch den Lichtleiter 21 hindurchgehenden Lichtstrahlen erstreckt.
Der Lichtentnahme-Mechanismus ist jedoch nicht darauf beschränkt, sondern muss lediglich die Beleuchtungslichtstrahlen intensiv zu der Reflexionsschicht emittieren können und gleichzeitig die Emissionsrichtungs-Selektivitätsrate bei 60% oder mehr halten. Es können zum Beispiel Streuglieder in dem Lichtleiter 21 mit einer Vorwärtsstreueigenschaft in Bezug auf eine bestimmte Richtung vorgesehen werden, oder es können Diffraktions-Optikelemente wie etwa holographische Elemente oder Oberflächenreliefelemente auf der Oberfläche des Lichtleiters 21 vorgesehen werden.
Um ausreichende Beleuchtungslichtstrahlen als Hintergrundbeleuchtung für eine große Flüssigkristallanzeige zu erhalten, ist das einfache Vorsehen einer Emissionsrichtungs-Selektivitätsrate innerhalb des oben genannten Bereichs nicht ausreichend. Auch wenn in dem optischen System des oben beschriebenen Typs von vorne gesehen eine ausreichende praktische Gleichmäßigkeit der Helligkeit erhalten wird, kann die Ungleichmäßigkeit der Helligkeit bei einem schrägen Betrachtungswinkel extrem schlecht sein.
Der Grund hierfür ist, dass Lichtstrahlkomponenten vorhanden sind, die von der Lichtemissionsfläche llb direkt schräg nach vorne emittiert werden, anstatt wie in 48 gezeigt als Lichtstrahlkomponenten 121 zu der Reflexionsschicht 14 emittiert zu werden. Das heißt, wenn die Menge der Lichtstrahlkomponenten in Übereinstimmung mit der Emissionsfläche variiert, variieren wie in 48 gezeigt die Winkelverteilungseigenschaften der gesamten Oberflächenlichtquellenanordnung mit der Fläche. Also auch wenn bei von vorne betrachteter Lichtemissionsfläche eine ausreichend gleichmäßige Beleuchtungsintensität erhalten wird, kann die Gleichmäßigkeit der Helligkeit bei schräg betrachteter Oberflächenlichtquellenanordnung schlecht sein. Dadurch wird die Einrichtung unannehmbar.
Dies ist ein Problem, das unweigerlich bei einem optischen System auftritt, in dem Beleuchtungslichtstrahlen zuerst intensiv zu der Reflexionsschicht 27 emittiert werden, wobei herkömmliche Oberflächenlichtquellenanordnungen mit einem Lichtentnahme-Mechanismus, der raue Oberflächen oder Tinte umfasst (wie durch das Bezugszeichen 6 in 46 und 47 angegeben), kein derartiges Problem hatten.
In der vorliegenden Erfindung ist der Lichtentnahme-Mechanismus 290 des Lichtleiters 21 derart beschaffen, dass die an einem beliebigen Punkt der Lichtemissionsfläche 21b des Lichtleiters 21 gemessene Emissionsrichtungs-Selektivitätsrate im wesentlichen konstant ist. Insbesondere liegt die an einem beliebigen Punkt auf der Lichtemissionsfläche 21b gemessene Emissionsrichtungs-Selektivitätsrate im Bereich von ± 30% oder weniger, vorzugsweise im Bereich von ± 25% oder weniger und besser im Bereich von ± 20% oder weniger in Bezug auf den Durchschnitt der gemessenen Werte.
Die Punkte in der Lichtemissionsfläche 21b entsprechen 5 bis 50 Messpunkten, die gleichmäßig über die gesamte Lichtemissionsfläche 21b verteilt sind. Gewöhnlich wird diese Rate wie in 18 gezeigt an 25 Punkten gemessen, die gleichmäßig über der Lichtemissionsfläche 21b verteilt sind. Unter Verwendung der an diesen Punkten gemessenen Werte wird die oben beschriebene Rate bestimmt.
Als Ausführungsform, die diese Anforderungen erfüllt und praktisch realisierbar ist, umfasst der Lichtentnahme-Mechanismus 290 von 1 eine Vielzahl von Vorsprüngen 29a, die jeweils eine Vorsprunghöhe von 300 μm oder weniger und glatte Oberflächen aufweisen und derart angeordnet sind, dass wie in 19(a) gezeigt ihre Längen bei weiterer Entfernung von der Lichtquelle 22 nur in einer Richtung variieren, die im wesentlichen parallel zu der Seite 21a des Lichtleiters 21 ist, entlang der die Lichtquelle 22 vorgesehen ist.
Insbesondere wird in einem Lichtleiter 21, dessen Lichtentnahme-Mechanismus 290 Vorsprünge 29a umfasst, die Rate der zu der Reflexionsschicht 27 emittierten Lichtstrahlen wie in 20(a) und 20(b) durch das Verhältnis zwischen der Tiefe h der Vorsprünge 29a zu der Breite Weff (effektive Öffnungsbreite) der Vorsprünge 29a bestimmt, wie in dem Schnitt senkrecht zu der Seite 21a gesehen, entlang der die Lichtquelle 22 angeordnet ist. Das heißt, je größer die Tiefe h relativ zu der effektiven Öffnungsbreite Weff wie durch den Strahlpfad 16 in 50(b) gezeigt ist, desto größer ist die Menge der Lichtstrahlen, die zu der Reflexionsschicht 27 emittiert werden. Die Menge der Lichtstrahlen, die aufgrund der Gesamtreflexion am Boden der Vorsprünge nicht zu der Reflexionsschicht gerichtet werden, nimmt also wie durch die Strahlpfade 121 in 48 gezeigt ab.
Wie in 50(a) und 51 gezeigt, ändert sich bei einem einfachen Muster, in dem der Punktdurchmesser wie häufig bei herkömmlichen Lichtleitern bei zunehmender Entfernung von der Lichtquelle größer wird, das Verhältnis der Tiefe h zu der effektiven Öffnungsbreite Weff der Vorsprünge, wenn diese weiter von der Lichtquelle entfernt sind. Die Raten der zu der Reflexionsschicht emittierten Lichtstrahlen differieren also stark zwischen einem der Lichtquelle nahen Bereich und einem von der Lichtquelle entfernten Bereich. Daraus resultiert dass die Winkelverteilungseigenschaften des emittierten Lichts je nach der Position stark variieren. Das hat einen schlechten Einfluss auf das Erscheinungsbild.
Um das Erscheinungsbild der Oberflächenlichtquellenanordnung der vorliegenden Erfindung zu verbessern, sollte das Muster der Vorsprünge 29a derart bestimmt werden, dass das Verhältnis der Tiefe h der Vorsprünge 29a zu der effektiven Öffnungsbreite Weff, wie in der Richtung senkrecht zu der Seite 21a des Lichtleiters 21 gesehen, entlang der die Lichtquelle 22 vorgesehen ist (in der in 20 durch den Pfeil 33 angegebenen Richtung), unabhängig von der Distanz von der Lichtquelle 22 konstant ist. Aus diesem Grund weisen die Vorsprünge vorzugsweise ein derartiges Muster auf, dass ihre Längen nur in einer Axialrichtung variieren, d.h. wie in 19(a) gezeigt in der Richtung im wesentlichen parallel zu der Seite 21a des Lichtleiters 21, entlang der die Lichtquelle 22 vorgesehen ist.
Aus demselben Grund können die Vorsprünge 29a wie in 19(c) gezeigt weiterhin derart angeordnet sein, das ihre Verteilungsdichte oder ihre Anzahl mit zunehmender Entfernung von der Lichtquelle 22 größer wird. Ein derartiges Muster ist in der vorliegenden Erfindung auch vorzuziehen, weil dadurch das Verhältnis h/Weff konstant gehalten werden kann.
Weiterhin sind die Oberflächen der Vorsprünge 29a vorzugsweise so glatt wie möglich, um eine unnötige Lichtstreuung zu verhindern, sodass das emittierte Licht zu der Reflexionsfläche 27 gerichtet werden kann. Insbesondere weisen die Vorsprünge 29a eine arithmetische Durchschnittsrauheit Ra gemäß der Definition in JIS B0601 von vorzugsweise 0,01-10 μm, besser 0,02-4 μm und noch besser 0,05-2 μm auf. Die Oberflächenrauheit der Vorsprünge 29a muss in einem ausreichend kleinen Probenbereich (z.B. 50 μm²) relativ zu der Größe der Vorsprünge 29a gemessen werden.
Wenn in diesem Typ von optischem System die Oberflächenlichtquellenanordnung eingeschaltet wird, entwickelt sich eine hässliche Ungleichmäßigkeit, die wahrscheinlich aus einer Lichtstörung wie etwa einem Moire-Muster oder einem Newton-Ring-Muster resultiert, sodass schwer eine Hintergrundbeleuchtung mit ausreichender Qualität für eine große Flüssigkristallanzeige erhalten wird.
Das heißt, wenn unter Verwendung dieses optischen Systems Proben für die Herstellung eines großen hintergrundbeleuchteten Moduls durchgeführt werden, erscheinen Ringstreifen oder dünne helle und dunkle Streifen auf der gesamten Lichtemissionsfläche. Eine derartige Hintergrundbeleuchtung ist praktisch unbrauchbar.
Durch intensive und wiederholte Studien zu der Ursache derartiger Probleme und zu Maßnahmen zur Beseitigung derselben könnte bestätigt werden, dass die Ursache darin lag, dass eine große Anzahl von im wesentlichen identischen und/oder im wesentlichen analogen Basiseinheiten mit geneigten Reflexionsflächen, die sich nicht von den herkömmlichen unterschieden, für die Lichtreflexionsschicht verwendet wurden.
Es hat sich herausgestellt, das sich eine derartige Ungleichmäßigkeit entwickelt, wenn eine nicht beabsichtigte Störung zwischen der Anordnung des Lichtentnahme-Mechanismus und derjenigen der Basiseinheiten mit geneigten Oberflächen auf der Lichtreflexionsschicht hergestellt wird.
Weil nämlich der Lichtentnahme-Mechanismus 290 auf dem Lichtleiter 21 und die Basiseinheiten 28 der Reflexionsschicht 27 extrem nahe zueinander angeordnet sind und in diesem optischen System das Beleuchtungslicht zuerst ausschließlich zu der Reflexionsschicht 27 gerichtet wird, werden im Vergleich zu herkömmlichen Einrichtungen eher optische Störungen wie etwa Newton-Ringe erzeugt.
Es wurden deshalb Maßnahmen ergriffen, um das Auftreten derartiger Störungen zu beseitigen. Die effektivste Maßnahme zur Verbesserung des Aussehens zu einem praktikablen Maß bei möglichst geringer Herabsetzung der optischen Effizienz besteht darin, den Lichtentnahme-Mechanismus 290 wie in 27 gezeigt unregelmäßig anzuordnen. Bei dieser Anordnung verschwindet die Periodizität der von dem Lichtleiter 21 emittierten Lichtstrahlen beinahe vollständig. Also auch wenn die Basiseinheiten 28 periodisch auf der Reflexionsschicht 27 angeordnet sind, können optische Störungen und damit hässliche Streifen verhindert werden.
Es hat sich weiterhin herausgestellt, dass eine weitere Ursache für ein hässliches Erscheinungsbild in unregelmäßigen Abständen zwischen dem Lichtleiter und der Reflexionsschicht aufgrund einer leichten Biegung der Reflexionsschicht bestand. Es ist also erforderlich, eine Reflexionsschicht mit einer Einrichtung vorzusehen, um einen gleichmäßigen Abstand zwischen der Reflexionsschicht und dem Lichtleiter aufrechtzuerhalten.
Während es einerseits erforderlich ist, dass die in der vorliegenden Erfindung verwendete Reflexionsschicht 27 mit feinen Basiseinheiten 28 versehen wird, die auf ihrer Oberfläche geneigte Lichtreflexionsflächen 28a aufweisen, ist es andererseits auch erforderlich, dass die Basiseinheiten 28 einfach auf der Schicht 27 ausgebildet werden können. Um diese zwei Anforderungen zu erfüllen, muss die Reflexionsschicht 27 eine Oberflächenschicht 33A aufweisen, auf der die Basiseinheiten 28 wie in 36(a) und 36(b) ausgebildet sind, wobei eine Stützschicht 34 zum Stützen der Oberflächenschicht 33A wie in 36(a) und 36(b) vorgesehen ist.
Die Oberflächenschicht 33A ist aus einem thermoplastischen Kunstharz, einem unter Licht härtenden Kunstharz oder einem unter Wärme härtenden Kunstharz ausgebildet, sodass die Basiseinheiten 28 einfach ausgebildet werden können, während die Stützschicht 34 aus einem biaxial ausgerichteten thermoplastischen Kunstharzfilm mit hoher Steifigkeit ausgebildet ist, sodass ein gleichmäßiger Abstand zwischen dem Lichtleiter 21 und der Reflexionsschicht 27 aufrechterhalten werden kann. Eine Reflexionsschicht 27 mit einem derartigen Aufbau kann einfach und kostengünstig hergestellt werden.
Der biaxial ausgerichtete thermoplastiche Kunstharzfilm als Material für die Stützschicht 34 ist vorzugsweise ein Film aus Polyethylenterephthalat oder Polypropylen und sollte 50-300 μm dick, vorzugsweise 70-250 μm dick und besser 100-200 μm dick sein.
Weiterhin ist die Lichtreflexionsschicht 27 wie in 37(a) gezeigt vorzugsweise konvex zu dem Lichtleiter 21 gebogen. Indem eine derartige Biegung für die Lichtreflexionsschicht 27 vorgesehen wird, wirkt eine Belastung derart, dass die Lichtreflexionsschicht 27 zu dem Lichtleiter 21 gedrückt wird, sodass der Abstand zwischen dem Lichtleiter 21 und der Lichtreflexionsschicht 27 einfach konstant gehalten werden kann. Aber die Biegungsrichtung ist wie in 37(b) gezeigt nicht vorteilhaft, weil das Erscheinungsbild eher schlechter wird.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendete Lichtreflexionsschicht 27 ist vorzugsweise aus einem Substrat mit einer Flexibilität und einer Dicke von 50-1000 Mikrometer, vorzugsweise 70-500 Mikrometer und besser 100-250 Mikrometer ausgebildet. Die Dicke sollte aber in geeigneter Weise in Obereinstimmung mit der beabsichtigten Verwendung gewählt werden und nicht auf die oben beschriebenen Bereiche beschränkt werden. Der Effekt der Lichtreflexionsschicht 27 kann auch erhalten werden, indem sie integral an einem Rahmen der Oberflächenlichtquelleneinrichtung mit dem darin untergebrachten Lichtleiter 21 gegossen wird.
Um Lichtstrahlen mit einer hohen Effizienz zu reflektieren, ist die Reflexionsschicht 27 aus einem Material mit einem möglichst hohen Reflexionsgrad von wenigstens 70%, vorzugsweise 75% oder mehr oder besser 85% oder mehr ausgebildet. Der Reflexionsgrad ist der Prozentsatz der reflektierten Lichtstrahlenergie relativ zu der eingehenden Lichtstrahlenergie gemäß der Spezifikation JIS-Z8120. Wie oben genannt wird vorzugsweise ein Material verwendet, das die eingehenden Lichtstrahlen mit minimalem Energieverlust reflektieren kann.
Weil die vorliegende Erfindung Einrichtungen zum Anzeigen von Bildern betrifft, nimmt der hier genannte Reflexionsgrad auf die Reflexionsfähigkeit in einem typischen Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichtspektrums Bezug. In der Basiseinheit mit der geneigten Reflexionsfläche muss der Teil der Reflexionsschicht nahe der Oberfläche, der wesentlich zu der Reflexion des Lichtes beiträgt, aus einem Material mit einem hohen Reflexionsgrad im sichtbaren Spektralbereich ausgebildet sein (etwa aus einer Ag-Beschichtung), insbesondere aus einem Material mit einem Reflexionsgrad (Gesamtstrahl-Reflexionsgrad) von wenigstens 70% oder mehr, vorzugsweise 75% oder mehr, besser 85% oder mehr oder noch besser 91% oder mehr, was unter Verwendung eines Spektrophotometers bei der Wellenlänge von 550 nm gemessen wird.
Die Reflexionsschicht 27 sollte keinen ungleichmäßigen Farbton aufweisen. Deshalb weist sie vorzugsweise möglichst flache Reflexionseigenschaften im Bereich des sichtbaren Lichtspektrums auf.
Der hier genannte Reflexionsgrad nimmt auf die Reflexionsfähigkeit des Materials Bezug, das wenigstens die Oberfläche der geneigten Oberflächen 28a der Basiseinheiten bildet, die wesentlich zu der Reflexion betragen. Dieses Material sollte einen hohen Reflexionsgrad mit einer niedrigeren Wahrscheinlichkeit zur Änderung des Farbtons aufweisen, wie etwa Silber oder Aluminium. Eine Beschichtung kann auf der Reflexionsfläche vorgesehen sein. Aber der hier genannte Reflexionsgrad nimmt auf das Material Bezug, das wesentlich zu der Reflexion beiträgt, wenn keine Beschichtung vorgesehen ist.
Das heißt, es wird vorzugsweise ein Material mit Eigenschaften verwendet, die nur eine kleine Änderung des Farbtons verursachen und die eingehende Lichtenergie ohne Verlust reflektieren, wobei es sich gewöhnlich um ein Material mit einem hohen Lichtreflexionsgrad wie etwa Silber oder Aluminium handelt.
Es kann entweder eine Spiegelreflexion oder eine diffuse Reflexion in Übereinstimmung mit der erforderlichen optischen Eigenschaft des Beleuchtungslichtes gewählt werden. Für eine höhere Gerichtetheit wird vorzugsweise eine Spiegelreflexionsschicht aus Silber oder Aluminium verwendet. Wenn eine breite Emissionswinkelverteilung gewünscht wird, wird vorzugsweise eine diffuse Reflexionsschicht aus einem geschäumten Kunstharz oder einem Kunstharz mit eingeknetetem weißen Pigment (eine weiße Schicht mit hohem Reflexionsgrad) verwendet.
Indem im wesentlichen identisch geformte Basiseinheiten 28 aus einem derartigen Material mit hohem Reflexionsgrad gebildet werden und indem diese auf der Reflexionsschicht 27 wie in 4-10 gezeigt angeordnet werden, können optische Effekte wie etwa eine Farbkonzentration und eine Winkeländerung für die Lichtstrahlen vorgesehen werden, die selektiv von dem gerichteten Emissionselement 29 zu der Reflexionsschicht 27 gerichtet werden.
Es ist wichtig, dass die Basiseinheiten 28 mit einem möglichst kleinen Abstand P2 angeordnet werden, damit die Basiseinheiten auf der Bildfläche nicht sichtbar sind. Insbesondere sollte der Abstand P2 wenigstens 5000 μm oder weniger, vorzugsweise 1000 μm oder weniger und besser 500 μm oder weniger betragen.
Als identische oder analoge Basiseinheiten 28, die auf der Oberfläche der Reflexionsschicht 27 vorgesehen werden und eine geneigte Reflexionsfläche 28a mit einem Reflexionsgrad von 70% oder mehr aufweisen, sollten die Basiseinheiten 28 einen wie in 4(a) und 4(b) gezeigten zickzackförmigen Querschnitt aufweisen, wobei sie aber auch einen wie in 5(a) und 5(b) gezeigten sägezahnartigen Querschnitt aufweisen können. Die Basiseinheiten 28 sollten mit einem Abstand von 3000 μm oder weniger angeordnet werden und gerade Grate 28b aufweisen, die sich von über der Reflexionsschicht 27 betrachtet parallel zueinander erstrecken und flache Oberflächen aufweisen.
Wie in 4(a), 4(b), 5(a) und 5(b) gezeigt, kann in der Anordnung, in der die Gratlinien 28b der geneigten flachen Lichtreflexionsflächen 28a im wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind, eine Schneidearbeit unter Verwendung eines Diamantwerkzeugs oder einer Endfräse durchgeführt werden, sodass die Herstellung einer Form einfach ist. Die Lichtreflexionsflächen 28a können also einfach fein ausgebildet werden, sodass die Massenproduktivität hoch ist.
Bei dieser Anordnung werden die meisten der aus dem Lichtleiter 21 emittierten Lichtstrahlen durch den Lichtentnahme-Mechanismus 290 mit den in einem unregelmäßigen Muster angeordneten Vorsprüngen 29a zu der Reflexionsschicht 27 gerichtet, durch die flachen und geraden Reflexionsflächen 28a in der Richtung der Linie 23 ohne eine Entwicklung von optischen Störungen reflektiert und durch die Konzentrationselemente 240 konzentriert. Auf diese Weise kann die Oberflächenlichtquellenanordnung 20 der Erfindung mittels eines einfachen Aufbaus Beleuchtungslichtstrahlen erzeugen, die eine extrem hohe Qualität aufweisen.
Wie in 11 gezeigt, variiert der Neigungswinkel α der geneigten Reflexionsflächen 28a der im wesentlichen identischen und/oder im wesentlichen analogen Basiseinheiten 28 in Übereinstimmung mit dem Aufbau des Lichtentnahme-Mechanismus 290. Er sollte derart bestimmt werden, dass aus dem Lichtleiter 21 emittierte Lichtstrahlen in der Richtung der Linie 23 reflektiert werden können.
Wenn der Lichtentnahme-Mechanismus 290 die Vorsprünge 29a wie in der vorliegenden Erfindung umfasst, liegt der Neigungswinkel α der Reflexionsflächen 28a vorzugsweise bei 7-50 Grad, besser bei 10-40 Grad und noch besser bei 15-34 Grad.
Um das Licht effektiv zu konzentrieren, weisen die Reflexionsflächen 28a vorzugsweise einen bogenförmig konkaven Querschnitt wie in 6, 7, 9 und 25 gezeigt auf. Was die Querschnittform der Lichtreflexionsfläche 28a jeder Basiseinheit 28 betrifft, können nicht nur zahlreiche gerade und geneigte Lichtreflexionsflächen 28 vorteilhaft für die vorliegende Erfindung wie in 9 und 10 gezeigt verwendet werden, sondern es kann auch eine Anordnung verwendet werden, in der die Basiseinheiten 28 in der Form von konkaven Spiegeln angeordnet sind.
Auch in diesem Fall sollte der Neigungswinkel α der Reflexionsflächen 28a derart bestimmt werden, dass diese Strahlen in der Richtung der Linie 23 reflektieren könne. Wenn zum Beispiel der Lichtentnahme-Mechanismus 290 die Vorsprünge 29a mit flachen Oberflächen umfasst, liegt der Neigungswinkel α der Tangentenlinie im Zentrum des bogenförmig konkaven Abschnitts wie in 25(b) gezeigt vorzugsweise bei 7-59 Grad, besser bei 10-40 Grad und noch besser bei 15-34 Grad.
Indem die Basiseinheiten 28 vorgesehen werden, die die Lichtreflexionsflächen 28a mit einem derartigen konkaven Querschnitt auf der Lichtreflexionsschicht 27 als Reflexionselemente aufweisen, können aus dem Lichtentnahme-Mechanismus 290 auf dem Lichtleiter 21 mit einer breiten Spreizung emittierte Lichtstrahlen 16 in der normalen Richtung 23 des Lichtleiters 21 emittiert werden, wobei sie zu Lichtstrahlen 31 mit schärferen Winkeleigenschaften (zu Lichtstrahlen, die sich parallelen Strahlen annähern) gewandelt werden. Mit anderen Worten können durch den Konzentrationseffekt der Konkavspiegel aus dem Lichtleiter 21 emittierte Lichtstrahlen zu Lichtstrahlen gewandelt werden, die stärker gebündelt sind und eine hohe Helligkeit relativ zu der normalen Richtung 23 des Lichtleiters 21 aufweisen.
Mit anderen Worten kann die Oberflächenlichtquellenanordnung gemäß der Erfindung Licht so effizient wie herkömmliche Oberflächenlichtquellenanordnungen konzentrieren, ohne dass wie bei den herkömmlichen Oberflächenlichtquellenanordnungen ein kostspieliges Element wie etwa eine Prismenmatrix erforderlich ist, das die Herstellung teuer und schwierig macht. Die Lichtquellenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung weist also einen einfachen Aufbau auf und kann mit weniger Schritten und einer höheren Ausbeute kostengünstiger hergestellt werden. Außerdem ist die Wahrscheinlichkeit einer Verunreinigung durch Staub oder Schmutz geringer.
Wenn die Basiseinheiten 28 zu klein sind, ist es schwierig, einen glatten und bogenförmigen konkaven Querschnitt auszubilden. Die Reflexionsflächen können statt dessen auch einen Polygonen konkaven Querschnitt aufweisen. Das Beleuchtungslicht muss gleichmäßig in einem breiten Winkelbereich emittiert werden. Wenn die Einrichtung der vorliegende Erfindung zum Beispiel als Hintergrundbeleuchtungsmodul für ein Flüssigkristall-Fernsehgerät verwendet wird, können die parallelen und geraden geneigten Reflexionsflächen einen konkaven Querschnitt aufweisen, um den Lichtemissionswinkelbereich zu vergrößern.
Indem die Konzentrationselemente 240 auf der Lichtemissionsfläche 21b des Lichtleiters 21 ausgebildet werden, selektiv Beleuchtungslichtstrahlen zu der Lichtreflexionsschicht 27 emittiert werden, da der Lichtentnahme-Mechanismus 290 aus gerichteten Lichtemissionselementen mit flachen Oberflächen ausgebildet wird (vorzugsweise in einem Muster, in dem eine große Anzahl von Vorsprüngen mit flachen Oberflächen angeordnet sind) und in dem die im wesentlichen analogen Basiseinheiten 28 auf der Lichtreflexionsschicht 27 angeordnet werden, um gewünschte optische Effekte zu erreichen (Konzentration und Winkeländerung), werden die Beleuchtungslichtstrahlen durch die Lichtreflexionsschicht 27 einer optischen Konzentrationsfunktion unterworfen. Außerdem treten sie in den Lichtleiter 21 ein, wobei der Lichtleiter 21 selbst als Prismenschicht dient, sodass sie wiederum einer optischen Konzentrationsfunktion unterworfen werden können. Im Vergleich zu einer herkömmlichen Oberflächenlichtquelleneinrichtung kann also eine optische Einrichtung erhalten werden, die einen derartigen Aufbau aufweist, dass die Anzahl der Teile extrem klein ist, und trotzdem eine hohe Kontrollfähigkeit für die Beleuchtungslichtstrahlen bietet.
Es ist also möglich, die Lichtkonzentrationsfunktion ohne Verwendung eines kostspieligen und schwer herzustellenden Gliedes wie etwa der in 42 gezeigten Prismenmatrix zu erhalten, die in herkömmlichen Oberflächenlichtquellenanordnungen erforderlich war (in einigen Fällen waren sogar zwei solche Glieder erforderlich). Die vorliegende Erfindung gibt also eine Lichtquellenanordnung mit einem einfachen Aufbau an, die als dünnes Modul mit niedrigen Kosten und hoher Ausbeute hergestellt werden kann. Außerdem wird die Wahrscheinlichkeit einer Verunreinigung durch Staub und Schmutz verringert und werden viele weitere Vorteile ermöglicht.
In der herkömmlichen Lichtquellenanordnung von 46 werden helle Linien 9, die das Erscheinungsbild beeinträchtigen, auf der Seite 1a des Lichtleiter 1 erzeugt, entlang der sich die Lichtquelle 2 erstreckt. Derartige Linien 9 werden durch Lichtstrahlen verursacht, die durch die Reflexionsschicht 7 reflektiert werden und durch die oberen und unteren Oberflächen in der Nähe der Seite 1b in den Lichtleiter 11 eintreten. Um derartige helle Linien 9 zu beseitigen, musste die Position des Reflektors geändert werden oder musste eine lichtabsorbierende Beschichtung auf der Reflexionsschicht 7 vorgesehen werden. Dadurch wurde der Aufbau verkompliziert und wurden die Herstellungskosten erhöht.
In der Lichtquellenanordnung der vorliegenden Erfindung reflektierten die geneigten Reflexionsflächen 28a der Basiseinheiten 28 die Lichtstrahlen (wie in 21 gezeigt), die dazu neigen, helle Linien in herkömmlichen Lichtquellenanordnungen wie in 41 zu erzeugen, sodass keine hellen Linien erzeugt werden. Dadurch wird das Erscheinungsbild der Lichtquelle verbessert.
6-10 zeigen verschiedene Basiseinheiten 28 mit geneigten Oberflächen 28a auf der Reflexionsschicht 27. Die in diesen Figuren gezeigten Reflexionsflächen 28a weisen alle die Form von Konkavspiegeln mit einem maximalen Durchmesser von 3000 μm oder weniger, vorzugsweise 800 μm oder weniger und besser 300 μm oder weniger auf. Diese Reflexionsflächen könne Licht nicht nur in der Richtung senkrecht zu der Lichteingangsfläche 21a des Lichtleiters 21, sondern auch in der Richtung parallel zu derselben konzentrieren (d.h. in zwei zueinander senkrechten Richtungen). Das Beleuchtungslicht kann also einfacher gesteuert werden als mit parallelen geraden geneigten Oberflächen 28a.
In diesen Ausführungsformen, in denen Reflexionsflächen 28a in der Form von Konkavspiegeln vorgesehen sind, werden Lichtstrahlen aus dem Lichtemissionselement 29 auch in der Richtung parallel zu der normalen Linie des Lichtleiters 21 durch die Reflexionsschicht 27 reflektiert. Es kann also Licht in zwei Richtungen konzentriert werden, wobei gleichzeitig die Richtung der Lichtstrahlen zu dem Lichtleiter geändert werden kann.
In diesen Anordnungen, in denen Reflexionsflächen 28a in der Form von Konkavspiegeln vorgesehen sind, ist der Bereich des Neigungswinkels der geneigten Oberflächen 28a derselbe wie oben beschrieben. Das heißt, wie in 11(b) gezeigt, liegt der Neigungswinkel α der Linientangente zum Zentrum des konkaven Querschnitts dieser Reflexionsflächen vorzugsweise bei 50-7 Grad, besser bei 40-10 Grad und noch besser bei 34-15 Grad.
Das Material für die Reflexionsschicht 27 ist nicht spezifisch eingeschränkt, wobei die Reflexionsflächen 28a der einfacheren Herstellung halber jedoch vorzugsweise durch eine Beschichtung der Oberflächen mit Silber oder Aluminium hergestellt werden. Aluminium ist der einfacheren Herstellung und der niedrigeren Kosten wegen vorzuziehen. Für die Beschichtung eines derartigen Lichtreflexionsmaterials kann ein Trockenprozess wie etwa eine Vakuumbeschichtung, ein Aufsprühen oder eine Ionenlattierung zur Ausbildung eines Filmes verwendet werden.
Bevor beispielsweise Silber in einem Vakuum aufgetragen wird, könne die Reflexionsflächen 28a der Basiseinheiten 28 einer Mattierungsbehandlung durch beispielsweise eine Sandstrahlung unterworfen werden. Aufgrund einer derartigen Behandlung weisen die Spiegelreflexionsflächen 28a geeignete Lichtstreueigenschaften auf der Lichtreflexionsfläche auf, wodurch die Winkelverteilung der emittierten Lichtstrahlen erhöht wird, ein Blenden reduziert wird und ein Moire-Muster aufgrund einer Störung mit Gatteranordnungen von Flüssigkristallzellen verhindert wird.
Die glänzenden Metall-Reflexionsflächen (z.B. aus Silber) neigen dazu, beschädigt und oxidiert zu werden, wobei auch elektrische Lecks auftreten, wenn die Metalloberflächen freigelegt werden. Deshalb wird vorzugsweise eine Schutzschicht 41 aus Siliziumoxid auf die Reflexionsflächen durch Aufsprühen oder einen unter UV-Licht härtenden Acrylharzlack aufgetragen. Alternativ hierzu kann diese Schutzschicht 41 eine Beschichtung aus lichtdurchlässigen Kügelchen wie etwa Glaskügelchen sein. Eine derartige Beschichtung sieht dieselben Effekte wie die Mattierung für die Basiseinheit mit geneigten Lichtreflexionsflächen vor.
Wenn dieser transparenten Beschichtung (Schutzschicht 41) eine Funktion als optischer Film verliehen wird, können eingehende Lichtstrahlen effektiver kontrolliert werden. Zum Beispiel kann ein optischer Film wie etwa eine λ/4- oder λ/2-Platte vorgesehen werden. Außerdem kann eine Vielzahl von derartigen optischen Filmen laminiert werden, um eine Reflexionsschicht mit einer Funktion zum Steuern der Polarisation von eingehenden Lichtstrahlen für etwa eine Strahlteilung und eine Polarisationsumkehr vorzusehen.
Die Lichtreflexionsschicht ist nicht auf eine Metallschicht mit einer regelmäßigen Reflexionseigenschaft beschränkt. Es kann zum Beispiel auch eine Polyesterkunstharzschicht mit einer diffusen Reflexion verwendet werden, in die ein weißes Pigment wie etwa Titan eingeknetet ist. Diese Schicht streut das Licht in zufälligen Richtungen, wodurch die Gerichtetheit des reflektierten Lichts und das Feld der Sichtwinkeleigenschafen im Vergleich zu einer Reflexionsschicht mit einer regelmäßigen Reflexion wie etwa einem Ag-Film erhöht wird.
Eine derartige diffuse Reflexionsschicht kann aus einem geschäumten Polyesterkunstharz, einem geschäumten Polyolefinkunstharz oder einem geschäumten ABS-Kunstharz ausgebildet werden. Sie kann aber auch durch die Beschichtung mit einem weißen Pigment ausgebildet werden. In der bevorzugten Ausführungsform wird die Reflexionsschicht 27 vorzugsweise aus einem Kunstharz ausgebildet, insbesondere aus einem Polyesterkunstharz, einem Polykarbonatkunstharz oder einem zyklischen Polyolefinkunstharz. Die konkave Reflexionsflächenanordnung wird durch ein Heißpressen oder durch das Formen eines unter Licht härtenden Kunstharzes ausgebildet.
Die Reflexionsschicht 27 wird vorzugsweise durch einen Walzprozess wie in 38 hergestellt, weil bei diesem Prozess derartige Schichten 27 mit stabiler Qualität massenproduziert werden können. Bei dem in 38 gezeigten Walzprozess werden die Basiseinheiten 38 kontinuierlich auf einem thermoplastischen Film 36 ausgebildet, wobei eine Stützschicht 28 kontinuierlich laminiert wird, während der Film 36 von einer Zufuhrrolle 38 zu einer Aufnahmerolle 39 übertragen wird.
Die Basiseinheiten 28 werden durch eine Formübertragung von einer erhitzten Prägewalze 35 mit der Form der Basiseinheiten mit geneigten Oberflächen auf eine thermoplastischen Kunstharzfilm 36 aus Polykarbonat ausgebildet (39). Als Stützschicht 34 wird ein biaxial ausgerichteter thermoplastischer Film 37 auf die Rückseite, d.h. auf die nicht mit den Basiseinheiten ausgebildeten Oberfläche, des Films 38 laminiert. Dieses Verfahren unter Verwendung eines Walzprozesses weist eine hohe Produktivität auf und benötigt lediglich eine einfache Vorrichtung, sodass es vorteilhaft ist.
Diese laminierte Struktur der Reflexionsschicht 27 verhindert Moire-Muster und andere Erscheinungen, die das Erscheinungsbild bei Verwendung mit einem großen Flüssigkristallmodul beeinträchtigen können. Weiterhin wird eine Oberflächenlichtquelleanordnung mit einem einfachen Aufbau erhalten, die jedoch alle praktischen Anforderungen erfüllt.
Im Folgenden wird der Aufbau der Glieder der Oberflächenlichtquelle ausführlicher beschrieben.
Der Lichtentnahme-Mechanismus 290 des Licht Leiters 21 umfasst vorzugsweise Vorsprünge, die flache Oberflächen mit einer Vorsprunghöhe von 2-300 μm, vorzugsweise 5-200 μm und besser 10-100 μm aufweisen und unregelmäßig verteilt sind, um eine Störung zu verhindern.
Im Folgenden soll die Form der Vorsprünge 29a ausführlicher erläutert werden. Wenn der Lichtleiter einen Lichtentnahme-Mechanismus in der Form von Vorsprüngen 29a aufweist, wird die Rate, mit der Lichtstrahlen zu der Reflexionsschicht gerichtet werden, hauptsächlich durch das Verhältnis der Tiefe h der Vorsprünge 29a zu der Breite Weff (effektiven Öffnungsbreite) bestimmt, wobei die Breite Weff wie in 20(a) gezeigt die Breite der Vorsprünge im Querschnitt in einer Richtung (Pfeil 33) senkrecht zu der Seite ist, entlang der die Lichtquelle vorgesehen ist.
Das heißt, je größer dieses Verhältnis ist, desto größer ist die Menge der zu der Reflexionsschicht 27 emittierten Lichtstrahlen, wie durch den optischen Pfad 16 von 50(b) gezeigt, weil die Menge der vollständig durch die Böden der Vorsprünge reflektierten Lichtstrahlen, die nicht zur Reflexionsschicht gelangen, reduziert wird.
Das Verhältnis h/Weff liegt vorzugsweise bei 0,3-1,5, besser bei 0,5-1,3 und noch besser bei 0,7-1,2. Vorzugsweise werden also die Beleuchtungslichtstrahlen intensiv zu der Lichtreflexionsschicht emittiert.
Um eine optische Störung zu verhindern, sollten die Vorsprünge 29a möglichst zufällig und unregelmäßig vorgesehen werden. Wenn sie jedoch zu unregelmäßig vorgesehen werden, können benachbarte Vorsprünge aneinander stoßen und einander beschädigen, wodurch das Verhältnis h/W verändert wird. Sie sollten also wie in 27 gezeigt zufällig angeordnet sein, aber einander nicht kontaktieren.
Wenn wie bei herkömmlichen Anordnungen keine so hohe Helligkeit erforderlich ist, können die Vorsprünge raue Oberflächen für den Lichtentnahme-Mechanismus umfassen. Die Vorsprünge müssen jedoch derart angeordnet werden, dass sie eine optische Störung verhindern.
Die Konzentrationselemente 240, die eine Matrix 24 aus dreieckigen Prismen oder Matrixelemente 25 mit einem Sinuskurvenabschnitt umfassen, sind auf wenigstens einer der Oberflächen des Lichtleiters 21 vorgesehen. Wie in den Oberflächenlichtquellenanordnungen der Ausführungsformen von 1 und 2 sind sie vorzugsweise derart angeordnet, dass ihre Kanten senkrecht zu der Seite sind, entlang der die Lichtquelle vorgesehen ist. Im folgenden werden ihre Funktionen beschrieben.
Wie in 14 gezeigt, richtet der Lichtentnahme-Mechanismus 290, der die Vorsprünge 29a mit flachen Oberflächen umfasst, den Großteil des aus dem Lichtleiter emittierten Lichts zu der Reflexionsschicht. Die im wesentlichen identisch geformten Basiseinheiten, die geneigte Reflexionsflächen aufweisen, ändern die Richtung der Lichtstrahlen in der normalen Richtung. Die Lichtstrahlen treten also wieder in den Lichtpfad ein und werden durch die Konzentrationselemente in der Form einer Matrix aus dreieckigen Prismen konzentriert.
Es gibt herkömmliche Anordnungen, in denen z.B. eine Matrix aus dreieckigen Prismen integral auf dem Lichtleiter ausgebildet ist, um die Konzentrationseigenschaft zu verbessern. Im Vergleich zu derartigen herkömmlichen Anordnungen unterscheidet sich die Oberflächenlichtquellenanordnung gemäß der Erfindung aus optischer Sicht vollkommen und weist eine bessere Konzentrationseigenschaft auf. Dies wird aus 14 und 45 deutlich.
Das heißt, weil in den herkömmlichen Oberflächenlichtquellenanordnungen die Menge der direkt zu der Lichtemissionsfläche 1b des Lichtleiters fortschreitenden Lichtstrahlkomponenten groß war, was aus dem in 45 gezeigten Pfad deutlich wird, gehen sie nur ein Mal durch die Grenzfläche zwischen dem Lichtleiter und einer Luftschicht hindurch, sodass es unmöglich war, das Licht ausreichend zu konzentrieren.
Aber bei der Oberflächenlichtquellenanordnung der vorliegenden Erfindung wird wie in 14 gezeigt der Großteil 16 des aus dem Lichtleiter 21 emittierten Lichts zuerst zu der Reflexionsschicht 27 gerichtet. Wie also aus dem Pfad von 14 deutlich wird, gehen die Lichtstrahlen zwei Mal durch die Grenzfläche zwischen dem Lichtleiter 21 und einer Luftschicht hindurch. Der Lichtleiter 21 selbst funktioniert also als eine dicke Linsenanordnungsschicht. Die Konzentrationseigenschaft ist deshalb besser.
Die Oberflächenstruktur der Konzentrationselement 240 ist nicht in besonderer Weise beschränkt, weil die Zielsetzung lediglich darin besteht, die Konzentrationseigenschaft zu erhöhen. Wenn aber die inhärente Funktion des Lichtleiters 21 zum Übertragen von durch die Seite eintretenden Lichtstrahlen auf der Basis der Gesamtreflexion ohne Verlust verloren geht, verliert die Oberflächenlichtquellenanordnung ihre Funktion.
Deshalb sind die Grate 24b, 25b der Konzentrationselemente 140 in der Richtung senkrecht zu der Seite angeordnet, entlang der die Lichtquelle vorgesehen ist. Dadurch wird die Störung der Gesamtreflexion durch die Konzentrationselemente 240 verhindert. Licht kann auf diese Weise einfacher durch den Lichtleiter übertragen werden. Weiterhin erfüllen die Konzentrationselemente ihre Funktion vollständig.
Die Konzentrationselemente auf dem Lichtleiter 21 in der Form einer Matrix 24 aus dreieckigen Prismen oder einer konkaven bzw. konvexen Sinuskurve sind vorzugsweise so klein, dass sie nicht mit dem bloßen Auge wahrgenommen werden können. Insbesondere liegt ihr Abstand bei 1-500 μm, vorzugsweise bei 5-300 μm und besser bei 10-150 μm. Insbesondere ist die Matrix 24 aus dreieckigen Prismen von 1 vorgesehen oder sind die Matrixelemente 25 mit einem Sinuskurvenabschnitt vorgesehen.
Die Matrix 24 aus dreieckigen Prismen von 1 ist wegen ihrer Konzentrationseigenschaften und ihrer Verarbeitungsfähigkeit vorzuziehen. Die Matrix 34 aus dreieckigen Prismen mit einem Spitzenwinkel 6 von 60-150 Grad, vorzugsweise 70-120 Grad und noch besser 80-110 Grad ist auf der Lichtemissionsfläche des Lichtleiters 21 vorgesehen, wobei die Grate 24a der Prismenmatrix 24 senkrecht zu der Seite 21a sind, entlang der die Lichtquelle 22 vorgesehen ist.
Die integrale Ausbildung einer derartigen Matrix 24 aus dreieckigen Prismen auf der Lichtemissionsfläche 21b des Lichtleiters 21 ermöglicht es, dass der Lichtleiter selbst als dicke Prismenschicht funktioniert. Deshalb weist er im Vergleich zu herkömmlichen Einrichtungen trotz seines einfachen Aufbaus weit bessere optische Eigenschaften auf.
Die Oberflächenlichtquellenanordnung der vorliegenden Erfindung kann auf der Rückseite einer lichtdurchlässigen Flüssigkristallanzeige vorgesehen werden, um eine Flüssigkristallanzeige vorzusehen, die dünn ist, eine bessre Bildqualität aufweist (weniger helle Linien), einen einfacheren Aufbau aufweist, einfach zu montieren ist, eine hohe Ausbeute bietet und kostengünstig ist.
In der vorliegenden Erfindung ist eine Flüssigkristallanzeige eine Einrichtung, die eine Anzeige erzeugt, wobei Flüssigkristallzellen verwendet werden, die sich in einer Matrix aus optischen Verschlusseinrichtungen befinden, in denen der elektrooptische Effekt von Flüssigkristallmolekülen genutzt wird, d.h. die optische Anisotropie (in Bezug auf die Reflexionsfähigkeit), Ausrichtung usw., um den Ausrichtungszustand der Flüssigkristalle durch das Anlegen eines elektrischen Feldes oder eines durchgehenden Stromes in Übereinstimmung mit anzuzeigenden Einheiten und damit die Übertragung und/oder die Reflexionsfähigkeit des Lichtstrahls zu ändern.
Insbesondere umfassen derartige Flüssigkristallanzeigeelemente einen einfachen Matrixansteuerungs-Supernematikmodus des durchlässigen Typs, einen aktiven Matrixansteuerungs-Nematikmodus des durchlässigen Typs, einen aktiven Matrixansteuerungs-Innerebenen-Schaltmodus des durchlässigen Typs und einen aktiven Matrixansteuerungs-Mehrdomänen-Vertikalausrichtungsmodus des durchlässigen Typs.
Gemäß der Erfindung werden im Vergleich zu der oben beschriebenen Oberflächenlichtquellenanordnung, die keine ausreichende praktische Qualität der Beleuchtungslichtstrahlen vorsah (leichte Unregelmäßigkeit in der Emissionsfläche wie etwa ein Moire-Rand oder ein Newton-Ring), trotz eines einfachen Aufbaus ausreichende Eigenschaften für die praktische Verwendung vorgesehen. Unter Verwendung der Oberflächenlichtquellenanordnung der Erfindung als Hintergrundbeleuchtung für ein Flüssigkristallanzeigeelement, wird eine Flüssigkristallanzeige vorgesehen, die eine bessere optische Effizienz und einen einfachen Aufbau aufweist und darüber hinaus einfach und kostengünstig hergestellt werden kann.
BEISPIELE
Im Folgenden werden Beispiele gemäß der Erfindung beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Beispiele beschränkt.
Beispiel 1
Als Lichtleiter wurde eine 215,0 × 163,0 mm große keilförmige Acrylplatte (hergestellt von Mitsubishi Rayon Co., Ltd., Acrypet TF8) verwendet, deren Dicke in der Richtung ihrer kurzen Seiten zunimmt und die eine minimale Dicke von 0,6 mm entlang einer langen Seite aufweist. An dem Teil, wo die Dicke maximal ist, wurde eine lineare Lichtquelle in der Form einer Kaltkathodenröhre (hergestellt von Sanken Electric Co., Ltd., 2,0 Durchmesser) verwendet. Wie in 19(a) gezeigt, wurden rechteckige Vorsprünge mit flachen Oberflächen auf der Oberfläche des Lichtleiters gegenüber der Lichtemissionsfläche derart ausgebildet, dass die Vorsprünge mit größerer Entfernung von der linearen Lichtquelle in einer axialen Richtung (in der Richtung parallel zu der linearen Lichtquelle) länger sind. 20(c) zeigt einen derartigen Vorsprung in einer vergrößerten Ansicht. Die Tiefe h der Vorsprünge betrug 27,0 μm, und die Minimalöffnungsbreite Wmin der Vorsprünge betrug 45 μm.
Der Lichtleiter wurde mittels Spritzgießen ausgebildet. Eine Form mit Öffnungen, die den Vorsprüngen entsprechen und zu deren Ausbildung verwendet werden, wurde ausgebildet, indem eine Glasschicht auf eine Trockenfilm-Resist (hergestellt von Nichigo-Morton Co., Ltd.) mit einer Dicke von 25 μm laminiert wurde, eine Platte mittels Photolithographie ausgebildet wurde, Elektroden auf der Glasschicht, auf der das Muster unter Verwendung des Trockenfilm-Resists ausgebildet wurde, angebracht wurden und ein Elektrogießen unter Verwendung derselben als Elektroguss-Masterform durchgeführt wurde.
Als Lichtkonzentrationselemente 240 wurde wie in 1 gezeigt eine Matrix 24 aus dreieckigen Prismen mit einem Spitzenwinkel von 90 Grad und einem Abstand von 50 μm auf der Lichtemissionsfläche 21b (d.h. auf der Oberfläche, auf welcher der Lichtentnahme-Mechanismus 290 nicht ausgebildet wurde) des Lichtleiters 21 derart ausgebildet, dass die Grate 24a der Matrix 24 aus dreieckigen Prismen im wesentlichen senkrecht zu der Seite sind, entlang der die lineare Lichtquelle 12 angeordnet war (d.h. zu der Lichteingangsfläche 21a).
Die gerichteten Lichtemissionselemente 29 des Lichtleiters 21, d.h. die Vorsprünge, wurden mit hoher Glätte ausgebildet. Die Oberflächenrauheit der Vorsprünge, die unter Verwendung eines optischen Oberflächenformmessers (hergestellt von Keyence Corporation, VK-8500) gemessen wurde, betrug 0,35 Mikrometer in der arithmetischen Durchschnittsrauheit Ra. Derartig glatte Oberflächen verhinderten eine unnötige Lichtstreuung wenigstens teilweise. Es wurden 77% der aus dem Lichtleiter emittierten Lichtstrahlen zu der Reflexionsschicht gerichtet.
6 zeigt einen Abschnitt der verwendeten Reflexionsschicht 27. Die Schicht umfasst parallele, gerade geneigte Oberflächen 28a, deren Grate parallel zueinander mit einem Abstand von 100 Mikrometer angeordnet sind. Als Reflexionsschicht wurde eine Sprühschicht aus Silber mit einem Reflexionsgrad von 91,2% verwendet. Eine Beschichtung aus Siliziumoxid wurde auf der Silbersprühschicht ausgebildet. Die geneigten Oberflächen 28a waren mit einem Winkel von 29 Grad geneigt und hatten einen konkaven Querschnitt, um die Winkel der durch die gerichteten Lichtemissionselemente 18 mit flachen Oberflächen emittierten Lichtstrahlen zu ändern und dieselben zu konzentrieren.
Eine Oberflächenlichtquelleneinrichtung wurde mit Hochfrequenz durch einen Wechselrichter (hergestellt von Harison Electric Co., Ltd.) eingeschaltet. Die meisten der von dem Lichtleiter emittierten Lichtstrahlen werden zuerst zu der Reflexionsschicht gerichtet, wo ihre Winkel geändert werden und wo sie konzentriert werden. Weil der Lichtleiter selbst als eine Prismenschicht zum Konzentrieren des Lichts funktioniert, weist das Beleuchtungslicht eine extrem hohe Gerichtetheit in der Vorwärtsrichtung auf. Deshalb ist ein derartiges Licht ideal als Hintergrundbeleuchtung für eine Flüssigkristallanzeige.
Die durchschnittliche Helligkeit wurde an 25 Punkten auf dem Bildschirm unter Verwendung einer Helligkeitsmesseinrichtung (hergestellt von TopCom Inc., BM-7) mit einem Röhrenstrom von 6 mA gemessen. Die durchschnittliche Helligkeit lag bei 1820 nit, und die Ungleichmäßigkeit der Helligkeit betrug 75% (das heißt, min/max × 100). Diese Werte sind praktisch ausreichend für die Verwendung als Hintergrundbeleuchtung für eine Flüssigkristallanzeige.
In der herkömmlichen Anordnung sind zwei Prismenschichten erforderlich. In der vorliegenden Erfindung ist keine Prismenschicht erforderlich. Es beisteht also keine Gefahr, dass Sich Staub zwischen den Prismenschichten ansammelt und zu Ausfällen führt. Die Einrichtung der vorliegenden Erfindung kann einfach zusammengebaut werden und sie ist ziemlich dünn und leicht, weil keine Prismenschicht verwendet wird. Auf diese Weise wird eine dünne und leichte Oberflächenlichtquelleneinrichtung erhalten. Weiterhin weist die Einrichtung der vorliegenden Erfindung aufgrund der Wirkung der Lichtreflexionsschicht keine hellen Linien auf, die in der herkömmlichen Lichtquelleneinrichtung in der Nähe der Lichtquelle auftreten, ohne dass hierfür bestimmte Maßnahmen erforderlich sind. Die Bildqualität ist also hoch. Weil weiterhin die gerichteten Lichtemissionselemente zum Steuern der Verteilung der Helligkeit in der Form von Vorsprüngen vorgesehen sind, kann ihr Muster einfach geändert oder modifiziert werden. Die Einrichtung ist deshalb äußerst praktisch zu realisieren.
Beispiel 2
Als Lichtleiter 21 wurde ein 289,6 × 216,8 mm großes keilförmiges zyklisches Polyolefinkunstharz (hergestellt von Zeon Corporation, Zeonor) verwendet, dessen Dicke sich in der Richtung seiner kurzen Seiten änderte und das eine Dicke von 2,0 mm an einem dicken Teil und von 0,6 mm an einem dünnen Teil aufwies. Entlang der langen Seite der dicken Seite war eine lineare Lichtquelle 22 in der Form einer Kaltkathodenröhre (hergestellt von Harison Toshiba Lighting Corporation) mit einem Röhrendurchmesser von 1,8 mm vorgesehen. Die Kaltkathodenröhre war durch eine Reflextorplatte (hergestellt von Mitsui Chemicals, Inc., Silberreflektorplatte) bedeckt, deren Reflexionsfläche eine aufgetragene Ag-Schicht war, sodass die Lichtstrahlen von der Lichtquelle 22 effektiv in den Lichtleiter 21 durch dessen Lichteingangsfläche 21b eintreten.
Auf der Oberfläche 21c des Lichtleiters 21 gegenüber der Lichtemissionsfläche 21b wurden Vorsprünge 29a durch eine Musterung ausgebildet, wobei mit weiterer Entfernung von der linearen Lichtquelle 22 die Länge L in der Richtung parallel zu der Lichteingangsfläche 21a des Lichtleiters 21 zunahm und wobei die effektiven Öffnungsbreiten im wesentlichen konstant blieben. Wie in 20(c) gezeigt, hatten die Vorsprünge 29a eine Tiefe von 50,8 Mikrometer und eine effektive Öffnungsbreite Wmin von 72,0 Mikrometer. Ihre Länge L variiert zwischen 85 und 270 Mikrometer.
Die Form zum Ausbilden der Vorsprünge 29a wurde durch das Laminieren eines 50 Mikrometer dicken Trockenfilm-Resists auf einer SUS-Platte, das Ausbilden eines Musters mittels Photolithographie, das Auftragen von Ni-Elektroden auf der SUS-Platte, auf der das Muster durch das Trockenfilm-Resist ausgebildet wurde, und das Nickel-Elektrogießen unter Verwendung derselben als Masterform ausgebildet. Unter Verwendung dieser mit den Vorsprüngen mit glatter Oberfläche ausgebildeten Form wurde der Lichtleiter mittels Spritzgießen in einer Spritzgießeinrichtung (hergestellt von Toshiba Machine Co., Ltd.) ausgebildet.
Wie in 1 gezeigt, wurden Konzentrationselemente 240 mit einem geriefelten Muster in der Form einer Matrix 24 aus dreieckigen Prismen mit einem Spitzenwinkel von 90 Grad auf der Lichtemissionsfläche 21b des Lichtleiters 21 ausgebildet, wobei sich deren Grate 24a senkrecht zu der Seite 21a erstreckten, die die Lichteingangsfläche des Lichtleiters 21 war.
Unter Verwendung eines derartigen Musters, das die Vorsprünge 29a mit flachen Oberflächen als Lichtentnahme-Mechanismus 290 aufweist und die Form des Lichtentnahme-Mechanismus 290 derart definiert, dass die effektive Öffnungsbreite der Vorsprünge 29a konstant bleibt, konnte ein Lichtleiter 21 vorgesehen werden, mit dem Beleuchtungslichtstrahlen selektiv zu der Lichtreflexionsschicht 27 emittiert werden, wobei die Selektivität der Lichtstrahlen zu der Reflexionsschicht 27 in der Lichtemissionsfläche 21b konstant gehalten wurde.
Um die Emissionsrichtungs-Selektivitätsrate des Lichtleiters 21 wie in 12 gezeigt zu messen, wurde eine schwarze Schicht 30 mit einem Reflexionsgrad von 24 oder weniger an einer Position angeordnet, wo die Reflexionsschicht 27 zu platziert ist, wobei die Lichtemissionswinkelverteilung in einer bestimmten Richtung 101 in einer Ebene, die senkrecht zu der Seite 21a des Lichtleiters 21, entlang der die Lichtquelle 22 vorgesehen ist, und parallel zu der normalen Linie 23 ist, mit einem Helligkeitsmesser (hergestellt von TopCom Inc., BM-7) gemessen wurde. Die Messergebnisse am Zentrum sind in 13(a) angegeben.
Dann wurde bei auf den Kopf gestelltem Lichtleiter 21 (sodass die Lichtemissionsfläche 21b der schwarzen Schicht 30 zugewandt ist) die Emissionswinkelverteilung genauso wie oben beschrieben gemessen. Die Messergebnisse sind in 13(b) angegeben. Die Kurven 47 und 46 wurden in dem Bereich von 0-180 Grad integriert, um die Werte La und Lb zu bestimmen. Die Emissionsrichtungs-Selektivitätsrate an der zentralen Position der Lichtemissionsfläche, die durch Lb/(La+Lb) gegeben wird, betrug 78%. Es konnte also bestätigt werden, dass ein optisches System erhalten wurde, bei dem Lichtstrahlen selektiv zu der Reflexionsschicht 27 emittiert wurden.
Weiterhin wurden ähnliche Messungen an 25 Punkten in dem effektiven Beleuchtungsbereich von 18 durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1
Weil die Vorsprünge 29a derart geformt waren, dass die Emissionsrichtungs-Selektivitätsrate nicht so stark variiert, lag die Fluktuation in der Lichtemissionsfläche 21b bei -12,1 bis 11,1% relativ zum Durchschnitt. Die Lichtstrahl-Selektivität zu der Reflexionsschicht 27 war an jedem Punkt stabil. Es konnte also bestätigt werden, dass ein für die Verwendung mit der Oberflächenlichtquelle gemäß der vorliegenden Erfindung geeigneter Lichtleiter vorgesehen wurde.
Es wurde eine Reflexionsschicht 27 mit der in 4 gezeigten Form verwendet, die als Basiseinheiten 28 Reflexionsflächen 28a mit parallelen Graten 28b und einem geriefelten Querschnitt aufwies. Der Abstand P2 betrug 100 μm. Für die Reflexionsschicht wurde eine aufgetragene Aluminiumschicht verwendet. Auf der aufgetragenen Aluminiumschicht wurde Siliziumoxid durch Aufsprühen aufgetragen.
Der Neigungswinkel α der Reflexionsflächen 28a betrug 31 Grad. Es wurde ein optisches System erhalten, in dem selektiv zu der Reflexionsschicht 27 gerichtete Lichtstrahlen durch die Reflexionsschicht 27 reflektiert wurden und durch die Matrix 24 aus dreieckigen Prismen konzentriert wurden, die auf der Lichtemissionsfläche 21b des Lichtleiters 21 vorgesehen ist, um Licht in der Richtung der normalen Linie 23 des Lichtleiters 21 zu emittieren.
Die Kaltkathodenröhren-Lichtquelle 22 wurde mit hoher Frequenz durch den Wechselrichter eingeschaltet, um eine Oberflächenlichtquelle vorzusehen. Die durchschnittliche Helligkeit wurde an fünf Punkten unter Verwendung eines Helligkeitsmessers (hergestellt von TopCom Inc., BM-7) mit einem bei 5 mA gesetzten Röhrenstrom gemessen. Die durchschnittliche Helligkeit betrug 1873 nit. Dadurch konnte bestätigt werden, dass die optischen Eigenschaften sowohl in Bezug auf die Helligkeit als auch auf die Ungleichmäßigkeit der Helligkeit für die Verwendung als Hintergrundbeleuchtung für eine Flüssigkristallanzeige ausreichten.
Weil die Beleuchtungslichtstrahlen ausreichend in der horizontalen und in der vertikalen Richtung konzentriert wurden, waren ihre Eigenschaften für die Verwendung als Hintergrundbeleuchtung insbesondere für Flüssigkristallanzeigen in Laptop- oder Notebook-Computers und Handheld-Computern geeignet. Weil weiterhin im Gegensatz zu herkömmlichen Anordnungen keine Prismenschicht vorgesehen ist, bestand keine Gefahr, dass Sich Staub zwischen den Prismenschichten ansammelt und zu Ausfällen führt, wobei die Einrichtung einfach und mit hoher Ausbeute hergestellt werden kann.
Es waren keine hellen Linien sichtbar, die bei herkömmlichen Einrichtungen häufig in der Nähe der Lichtquelle auftreten. Das Muster des Lichtentnahme-Mechanismus 290 mit den Vorsprüngen 29a kann einfach geändert werden. Auf diese Weise kann das Aussehen in kurzer Zeit angepasst werden.
Die Rate der zu der Reflexionsschicht 27 gerichteten Beleuchtungslichtstrahlen wurde konstant gehalten, sodass die Ungleichmäßigkeit der Helligkeit auch dann niedrig war, wenn die Lichtemissionsfläche mit einem schrägen Blickwinkel betrachtet wurde. Dies bedeutet, das sie sehr nützlich als Oberflächenlichtquelle für Flüssigkristallanzeigen ist.
Beispiel 3
Es wurde ein Lichtleiter 21 mit einer Form verwendet, die dem Lichtleiter von Beispiel 2 entspricht. Es wurde ein Lichtentnahme-Mechanismus 290 verwendet, der im wesentlichen identisch geformte Vorsprünge 29a verwendet, die glatte und flache Oberflächen aufwiesen und derart angeordnet waren, dass ihre Dichte wie in 19(b) gezeigt mit größerer Entfernung zu der Lichtquelle 22 graduell zunahm. Die effektive Öffnungsbreite W der Vorsprünge 29a lag im wesentlichen konstant bei 75,0 Mikrometer. Deren Öffnungen waren wie in 20(b) quadratisch, während ihre Tiefe h bei 50,0 Mikrometer lag.
Es wurde dieselbe Matrix 24 aus dreieckigen Prismen wie in Beispiel 2 verwendet. Die Emissionsrichtungs-Selektivitätsrate wurde an 25 Punkten auf der Lichtemissionsfläche gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. Die Emissionsrichtungs-Selektivitätsrate an der zentralen Position betrug 81%, mit einem Variationsbereich in der Lichtemissionsfläche von 9,6-10,2% in Bezug auf den Durchschnittswert. Es konnte also bestätigt werden, dass die Lichtstrahl-Selektivität zu der Reflexionsschicht 27 unabhängig von den Positionen stabil war und dass ein sehr geeigneter Lichtleiter für die Verwendung in der Oberflächenlichtquelleneinrichtung der vorliegenden Erfindung erhalten wurde. Tabelle 2
Es wurden dieselbe Reflexionsschicht 27 und dieselbe Kaltkathodenröhre wie in Beispiel 2 verwendet. Durch einen Wechselrichter wurde die Kaltkathodenröhren-Lichtquelle 22 mit hoher Frequenz eingeschaltet, um eine Oberflächenlichtquellenanordnung zu erhalten. Die mit einem Röhrenstrom von 5 mA gemessene durchschnittliche Helligkeit lag bei 1945 nit. Es konnte also bestätigt werden, dass die Helligkeit und die Gleichmäßigkeit der Helligkeit für die Verwendung als Hintergrundbeleuchtung für eine Flüssigkristallanzeige ausreichend waren.
Wie in Beispiel 2 war die Rate der von der Lichtemissionsfläche zu der Reflexionsschicht emittierten Beleuchtungslichtstrahlen konstant, sodass sich die Ungleichmäßigkeit der Helligkeit wenig änderte, wenn die Lichtemissionsfläche aus einem schrägen Blickwinkel betrachtet wurde. Dies macht die Einrichtung der Erfindung sehr nützlich als eine Oberflächenlichtquellenanordnung für eine Flüssigkristallanzeige. Weil sie im Gegensatz zu herkömmlichen Anordnungen keine Prismenschicht aufwies, traten kaum Fehler aufgrund von zwischen den Schichten gefangenem Staub auf. Außerdem konnte die Einrichtung einfach und mit hoher Ausbeute hergestellt werden.
Beispiel 4
Als Lichtleiter 21 wurde ein 289,6 × 216,8 mm großes keilförmiges zyklisches Polyolefinkunstharz (hergestellt von Zeon Corporation, Zeonor) verwendet, dessen Dicke sich in der Richtung seiner kurzen Seiten änderte und das eine Dicke von 2,0 mm an einem dicken Teil und von 0,6 mm an einem dünnen Teil aufwies. Entlang der langen Seite der dicken Seite war eine lineare Lichtquelle 22 in der Form einer Kaltkathodenröhre (hergestellt von Harison Toshiba Lighting Corporation) mit einem Röhrendurchmesser von 1,8 mm vorgesehen. Die Kaltkathodenröhre war durch eine Reflextorplatte (hergestellt von Mitsui Chemicals, Inc., Silberreflektorplatte) bedeckt, deren Reflexionsfläche eine aufgetragene Ag-Schicht war, sodass die Lichtstrahlen aus der Lichtquelle 22 effektiv in den Lichtleiter 21 durch dessen Lichteingangsfläche 21b an der Seite des dicken Teils eintreten.
Auf der Oberfläche 21c des Lichtleiters 21 gegenüber der Lichtemissionsfläche 21b wurden stabförmige Vorsprünge 29a durch eine Musterung ausgebildet, wobei mit weiterer Entfernung von der linearen Lichtquelle 22 der Durchmesser zunahm. Wie in 20(c) gezeigt, hatten die Vorsprünge 29a eine Tiefe von 50,0 Mikrometer und eine effektive Öffnungsbreite Wmin von 35,0 bis 145,0 Mikrometer. Weiterhin sind wie in 27(a) gezeigt die Vorsprünge 29a in einer zufälligen Verteilung angeordnet, wobei sie jedoch einander nicht kontaktieren. Der Grund hierfür ist, dass eine regelmäßige Verteilung der Vorsprünge eine übermäßige optische Störung verursachen kann.
Die Form zum Ausbilden der Vorsprünge 29a wurde durch das Laminieren eines 50 Mikrometer dicken Trockenfilm-Resists auf einer SUS-Platte, das Ausbilden eines Musters mittels Photolithographie, das Auftragen von Ni-Elektroden auf der SUS-Platte, auf der das Muster durch das Trockenfilm-Resist ausgebildet wurde, und das Nickel-Elektrogießen unter Verwendung derselben als Masterform ausgebildet. Unter Verwendung dieser mit den Vorsprüngen mit glatter Oberfläche ausgebildeten Form wurde der Lichtleiter mittels Spritzgießen in einer Spritzgießeinrichtung (hergestellt von Toshiba Machine Co., Ltd.) ausgebildet.
Wie in 23 gezeigt, wurden Konzentrationselemente 240 in der Form einer Matrix 24 aus dreieckigen Prismen mit einem Spitzenwinkel von 90 Grad auf der Lichtemissionsfläche 21b des Lichtleiters 21 ausgebildet, wobei sich deren Grate 24a senkrecht zu der Seite 21a erstreckten, die die Lichteingangsfläche des Lichtleiters 21 war.
Um die Emissionsrichtungs-Selektivitätsrate des Lichtleiters 21 wie in 12 gezeigt zu messen, wurde eine schwarze Schicht 30 mit einem Reflexionsgrad von 2% oder weniger an einer Position angeordnet, wo die Reflexionsschicht 27 zu platzieren war, wobei die Lichtemissionswinkelverteilung in einer bestimmten Richtung 101 in einer Ebene, die senkrecht zu der Seite 21a des Lichtleiters 21, entlang der die Lichtquelle 22 vorgesehen ist, und parallel zu der normalen Linie 23 auf der Lichtemissionsfläche 21b war, mithilfe eines Helligkeitsmessers (hergestellt von TopCom Inc., BM-7) gemessen wurde. Die Messergebnisse am Zentrum der Lichtemissionsfläche 21b sind in 13(a) gezeigt.
Dann wurde bei auf den Kopf gestelltem Lichtleiter 21 (sodass die Lichtemissionsfläche 21b der schwarzen Schicht 30 zugewandt ist) die Emissionswinkelverteilung genauso wie oben beschrieben gemessen. Die Messergebnisse sind in 13(b) angegeben. Die Kurven 47 und 46 wurden in dem Bereich von 0-180 Grad integriert, um die Werte La und Lb zu bestimmen. Die Emissionsrichtungs-Selektivitätsrate an der zentralen Position der Lichtemissionsfläche, die durch Lb/(La+Lb) gegeben wird, betrug 78%. Es konnte also bestätigt werden, dass ein optisches System erhalten wurde, bei dem Lichtstrahlen selektiv zu der Reflexionsschicht 27 emittiert wurden.
Es wurde eine Reflexionsschicht 27 mit der in 4 gezeigten Form verwendet, die als Basiseinheiten 28 Reflexionsflächen 28a mit parallelen Graten 28b und einem geriefelten Querschnitt aufwies. Der Abstand P2 betrug 50 μm. Für die Reflexionsschicht wurde eine aufgetragene Aluminiumschicht verwendet. Auf der aufgetragenen Aluminiumschicht wurde Siliziumoxid durch Aufsprühen aufgetragen.
Der Neigungswinkel α der Reflexionsflächen 28a betrug 31 Grad. Es wurde ein optisches System erhalten, in dem selektiv zu der Reflexionsschicht 27 gerichtete Lichtstrahlen durch die Reflexionsschicht 27 reflektiert wurden und durch die Matrix 24 aus dreieckigen Prismen konzentriert wurden, die auf der Lichtemissionsfläche 21b des Lichtleiters 21 vorgesehen ist, um Licht in der Richtung der normalen Linie 23 des Lichtleiters 21 zu emittieren.
Die Kaltkathodenröhren-Lichtquelle 22 wurde mit hoher Frequenz durch den Wechselrichter eingeschaltet, um eine Oberflächenlichtquelle vorzusehen. Auch bei genauer Betrachtung der Lichtemissionsfläche 21b konnten keine Moire-Ränder oder Newtonringe festgestellt werden. Die Reflexionsschicht 27 war geringfügig gebogen, wobei aber keine Gleichmäßigkeit der Helligkeit festzustellen war. Die Oberflächenlichtquelle wies also ein zufriedenstellendes Aussehen und eine zufriedenstellende Qualität auf. Die durchschnittliche Helligkeit wurde an fünf Punkten unter Verwendung eines Helligkeitsmessers (hergestellt von TopCom Inc., BM-7) mit einem bei 5 mA gesetzten Röhrenstrom gemessen. Die durchschnittliche Helligkeit betrug 1745 nit. Dadurch konnte bestätigt werden, dass die optischen Eigenschaften sowohl in Bezug auf die Helligkeit als auch auf die Ungleichmäßigkeit der Helligkeit für die Verwendung als Hintergrundbeleuchtung für eine Flüssigkristallanzeige ausreichten.
Weil die Beleuchtungslichtstrahlen ausreichend in der horizontalen und in der vertikalen Richtung konzentriert wurden, waren ihre Eigenschaften für die Verwendung als Hintergrundbeleuchtung insbesondere für Flüssigkristallanzeigen in Laptop- oder Notebook-Computers und Handheld-Computern geeignet. Weil weiterhin im Gegensatz zu herkömmlichen Anordnungen keine Prismenschicht vorgesehen ist, bestand keine Gefahr, dass Sich Staub zwischen den Prismenschichten ansammelt und zu Ausfällen führt, wobei die Einrichtung einfach und mit hoher Ausbaute hergestellt werden kann.
Es waren keine hellen Linien sichtbar, die bei herkömmlichen Einrichtungen häufig in der Nähe der Lichtquelle auftreten. Das Muster des Lichtentnahme-Mechanismus 290 mit den Vorsprüngen 29a kann einfach geändert werden. Auf diese Weise kann das Aussehen in kurzer Zeit angepasst werden.
Vergleichsbeispiel 1
Es wurde eine Oberflächenlichtquellenanordnung unter Verwendung desselben Lichtleiters von Beispiel 4 hergestellt, wobei jedoch die Vorsprünge 29a mit den glatten Oberflächen nicht zufällig, sondern regelmäßig angeordnet wurden.
Einfach zu erkennende Muster, die aus einer optischen Störung resultieren, waren auf der Lichtemissionsfläche zu erkennen. Wenn die Reflexionsschicht nur geringfügig gebogen war, waren diese übermäßig stark sichtbar. Deshalb war die Beleuchtungsqualität schlecht. Deshalb wurde keine ausreichende Beleuchtungsqualität für die Verwendung als Hintergrundbeleuchtung für eine Flüssigkristallanzeige erhalten.
Beispiel 5
Als Lichtleiter 21 wurde ein 289,6 × 216,8 mm großes keilförmiges zyklisches Polyolefinkunstharz (hergestellt von Zeon Corporation, Zeonor) verwendet, dessen Dicke sich in der Richtung seiner kurzen Seiten änderte und das eine Dicke von 2,0 mm an einem dicken Teil und von 0,6 mm an einem dünnen Teil aufwies. Entlang der langen Seite der dicken Seite war eine lineare Lichtquelle 22 in der Form einer Kaltkathodenröhre (hergestellt von Harison Toshiba Lighting Corporation) mit einem Röhrendurchmesser von 1,8 mm vorgesehen. Die Kaltkathodenröhre war durch eine Reflextorplatte (hergestellt von Mitsui Chemicals, Inc., Silberreflektorplatte) bedeckt, deren Reflexionsfläche eine aufgetragene Ag-Schicht war, sodass die Lichtstrahlen aus der Lichtquelle 22 effektiv in den Lichtleiter 21 durch dessen Lichteingangsfläche 21b an der Seite des dicken Teils eintreten.
Auf der Oberfläche 21c des Lichtleiters 21 gegenüber der Lichtemissionsfläche 21b wurden stabförmige Vorsprünge 29a durch eine Musterung ausgebildet, wobei mit weiterer Entfernung von der linearen Lichtquelle 22 der Durchmesser zunahm. Die Vorsprünge 29a hatten eine Tiefe von 80,0 Mikrometer und eine effektive Öffnungsbreite Wmin in Bereich von 65,0 bis 140,0 Mikrometer. Weiterhin sind wie in 40 gezeigt die Vorsprünge 29a in einer zufälligen Verteilung angeordnet, wobei sie jedoch einander nicht kontaktieren. Der Grund hierfür ist, dass eine regelmäßige Verteilung der Vorsprünge eine übermäßige optische Störung verursachen kann.
Die Form zum Ausbilden der Vorsprünge 29a wurde durch das Laminieren eines 80 Mikrometer dicken Trockenfilm-Resists auf einer SUS-Platte, das Ausbilden eines Musters mittels Photolithographie, das Auftragen von Ni-Elektroden auf der SUS-Platte, auf der das Muster durch das Trockenfilm-Resist ausgebildet wurde, und das Nickel-Elektrogießen unter Verwendung derselben als Masterform ausgebildet. Unter Verwendung dieser mit den Vorsprüngen mit glatter Oberfläche ausgebildeten Form wurde der Lichtleiter mittels Spritzgießen in einer Spritzgießeinrichtung (hergestellt von Toshiba Machine Co., Ltd.) ausgebildet.
Wie in 23 gezeigt, wurden Konzentrationselemente 240 mit einem geriefelten Muster in der Form einer Matrix 24 aus dreieckigen Prismen mit einem Spitzenwinkel von 90 Grad auf der Lichtemissionsfläche 21b des Lichtleiters 21 ausgebildet, wobei sich deren Grate 24a senkrecht zu der Seite 21a erstreckten, die die Lichteingangsfläche des Lichtleiters 21 war.
Um die Emissionsrichtungs-Selektivitätsrate des Lichtleiters 21 wie in 12 gezeigt zu messen, wurde eine schwarze Schicht 30 mit einem Reflexionsgrad von 2% oder weniger an einer Position angeordnet, wo die Reflexionsschicht 27 zu platzieren war, wobei die Lichtemissionswinkelverteilung in einer bestimmten Richtung 101 in einer Ebene, die senkrecht zu der Seite 21a des Lichtleiters 21, entlang der die Lichtquelle 22 vorgesehen ist, und parallel zu der normalen Linie 23 auf der Lichtemissionsfläche 21b war, mithilfe eines Helligkeitsmessers (hergestellt von TopCom Inc., BM-7) gemessen wurde. Die Messergebnisse am Zentrum sind in 13(a) gezeigt.
Dann wurde bei auf den Kopf gestelltem Lichtleiter 21 (sodass die Lichtemissionsfläche 21b der schwarzen Schicht 30 zugewandt ist) die Emissionswinkelverteilung genauso wie oben beschrieben gemessen. Die Messergebnisse sind in 13(b) angegeben. Die Kurven 47 und 46 wurden in dem Bereich von 0-180 Grad integriert, um die Werte La und Lb zu bestimmen. Die Emissionsrichtungs-Selektivitätsrate an der zentralen Position der Lichtemissionsfläche, die durch Lb/(La+Lb) gegeben wird, betrug 81,2%. Es konnte also bestätigt werden, dass ein optisches System erhalten wurde, bei dem Lichtstrahlen selektiv zu der Reflexionsschicht 27 emittiert wurden.
Es wurde eine Reflexionsschicht 27 mit der in 4 gezeigten Form verwendet, die als Basiseinheiten 28 Reflexionsflächen 28a mit parallelen Graten 28b und einem geriefelten Querschnitt aufwies. Der Abstand P2 betrug 50 μm. Für die Reflexionsschicht wurde eine aufgetragene Aluminiumschicht verwendet. Auf der aufgetragenen Aluminiumschicht wurde Siliziumoxid durch Aufsprühen aufgetragen.
Die Basiseinheit 28 auf der Oberfläche der Reflexionsschicht wurde durch ein kontinuierliches Prägen in einem Walzprozess wie in 38 gezeigt unter Verwendung einer Prägewalze 35 ausgebildet, die über die Wärmerverformungstemperatur erhitzt war. Dabei wurde ein nicht ausgerichteter Polycarbonatfilm (50 μm dick) als Oberflächenschicht 33A wie in 36 gezeigt verwendet.
Der nicht ausgerichtete Polycarbonatfilm zum Ausbilden der Basiseinheit wurde mit einem biaxial ausgerichteten Polyethylenterephthalatfilm (175 μm dick) als Stützschicht 34 gebondet, um eine Steifigkeit vorzusehen und ein Substrat für die Reflexionsschicht 27 auszubilden. Wie in 37(a) gezeigt, war die Reflexionsschicht 27 derart angeordnet, dass die mit der Basiseinheit ausgebildete Seite wie in 27(a) gezeigt konvex war.
Der Neigungswinkel α der Reflexionsflächen 28a betrug 32,5 Grad. Es wurde ein optisches System erhalten, in dem selektiv zu der Reflexionsschicht 27 gerichtete Lichtstrahlen durch die Reflexionsschicht 27 reflektiert wurden und durch die Matrix 24 aus dreieckigen Prismen konzentriert wurden, die auf der Lichtemissionsfläche 21b des Lichtleiters 21 vorgesehen war, um Licht in der Richtung der normalen Linie 23 des Lichtleiters 21 zu emittieren.
Die Kaltkathodenröhren-Lichtquelle 22 wurde mit hoher Frequenz durch den Wechselrichter eingeschaltet, um eine Oberflächenlichtquelle vorzusehen. Auch bei genauer Betrachtung der Lichtemissionsfläche 21b konnten keine Moire-Ränder oder Newtonringe festgestellt werden. Die Reflexionsschicht 27 war geringfügig gebogen, wobei aber keine Gleichmäßigkeit der Helligkeit festzustellen war. Die Oberflächenlichtquelle wies also ein zufriedenstellendes Aussehen und eine zufriedenstellende Qualität auf.
Die durchschnittliche Helligkeit wurde an 25 Punkten unter Verwendung eines Helligkeitsmessers (hergestellt von TopCom Inc., BM-7) mit einem bei 5 mA gesetzten Röhrenstrom gemessen. Die durchschnittliche Helligkeit betrug 1697 nit. Dadurch konnte bestätigt werden, dass die optischen Eigenschaften sowohl in Bezug auf die Helligkeit als auch auf die Ungleichmäßigkeit der Helligkeit für die Verwendung als Hintergrundbeleuchtung für eine Flüssigkristallanzeige ausreichten.
Weil die Beleuchtungslichtstrahlen ausreichend in der horizontalen und in der vertikalen Richtung konzentriert wurden, waren ihre Eigenschaften für die Verwendung als Hintergrundbeleuchtung insbesondere für Flüssigkristallanzeigen in Laptop- oder Notebook-Computers und Handheld-Computern geeignet. Weil weiterhin im Gegensatz zu herkömmlichen Anordnungen keine Prismenschicht vorgesehen ist, bestand keine Gefahr, dass Sich Staub zwischen den Prismenschichten ansammelt und zu Ausfällen führt, wobei die Einrichtung einfach und mit hoher Ausbeute hergestellt werden kann.
Es waren keine hellen Linien sichtbar, die bei herkömmlichen Einrichtungen häufig in der Nähe der Lichtquelle auftreten. Das Muster des Lichtentnahme-Mechanismus 290 mit den Vorsprüngen 29a kann einfach geändert werden. Auf diese Weise kann das Aussehen in kurzer Zeit angepasst werden.
Vergleichsbeispiel 2
Es wurde eine Lichtquellenanordnung unter Verwendung desselben Lichtleiters von Beispiel 5 und unter denselben Bedingungen hergestellt, wobei jedoch die Reflexionsschicht nicht aus zwei Schichten bestand, sondern durch das Heißpressen eines nicht ausgerichteten Polycabonatfilms mit einer Dicke von 180 Mikrometern ausgebildet wurde.
Einfach zu erkennende Muster, die aus einer optischen Störung resultieren, waren auf der Lichtemissionsfläche zu erkennen. Aufgrund von Variationen in der Belastung von der Rückseite hat sich die Schicht unterschiedlich gebogen, was eine wahrnehmbare Ungleichmäßigkeit verursachte. Die Bildqualität war deshalb extrem schlecht und die Beleuchtungsqualität war nicht ausreichend für die Verwendung als Hintergrundbeleuchtung für große Flüssigkristallanzeigen.
Beispiel 6
Als Lichtleiter 21 wurde ein 289,6 × 216,8 mm großer flacher Lichtleiter mit einer Dicke von 4,0 mm aus zyklischem Polyolefinkunstharz (hergestellt von Zeon Corporation, Zeonor 1060R) verwendet. Entlang der zwei Seiten war eine lineare Lichtquelle 22 in der Form einer Kaltkathodenröhre (hergestellt von Harison Toshiba Lighting Corporation) mit einem Röhrendurchmesser von 2,4 mm vorgesehen. Die Kaltkathodenröhre war durch eine Reflextorplatte (hergestellt von Mitsui Chemicals, Inc., Silberreflektorplatte) bedeckt, deren Reflexionsfläche eine aufgetragene Ag-Schicht war, sodass die Lichtstrahlen aus der Lichtquelle 22 effektiv in den Lichtleiter 21 durch dessen Lichteingangsfläche 21b eintreten.
Auf der Oberfläche 21c des Lichtleiters 21 gegenüber der Lichtemissionsfläche 21b wurden rautenförmige Torsprünge 29' (mit vier Seiten gleicher Länge) durch eine Musterung ausgebildet, wobei mit weiterer Entfernung von der linearen Lichtquelle 22 die Größe zunahm. Wie in 31 und 32(c) gezeigt, hatte der Vorsprung 29' eine Tiefe von 80,0 Mikrometer und eine Länge der Diagonallinie, die im Bereich von 113,0 μm bis 171,0 μm variierte.
Die Form zum Ausbilden der Vorsprünge 29' wurde durch das Laminieren eines 100 Mikrometer dicken Trockenfilm-Resists 35' auf einem verspiegelten Kupfersubstrat 36', das Auftragen einer Photomaske 37', das Ausbilden eines Musters mittels Photolithographie unter Verwendung einer parallelen Lichtquelle, wobei das Trockenfilm-Resist 35' wie in 35(b) gezeigt an den Positionen bleibt, wo Vertiefungen auszubilden sind, und das Auftragen von Nickel (Ni) als Metallplattierungsschicht 38' auf dem der Musterung unterworfenen Kupfersubstrat mit einer vorbestimmten Filmdicke ausgebildet.
Dann wurde das Trockenfilm-Resist 36' abgezogen, um eine Form 40 vorzubereiten, die mit Vertiefungen 39' 8wo Vorsprünge auszubilden sind) versehen ist. Unter Verwendung der derart erhaltenen Form 40 mit den Vertiefungen 39 wurde ein Lichtleiter 21 mit flachen Vorsprüngen 29' durch Spritzgießen unter Verwendung einer Spritzgussmaschine (hergestellt von Toshiba Machine Co., Ltd.) ausgebildet.
Um die Emissionsrichtungs-Selektivitätsrate des Lichtleiters 21 wie in 12 gezeigt zu messen, wurde eine schwarze Schicht 30 mit einem Reflexionsgrad von 1% oder weniger an einer Position angeordnet, wo die Reflexionsschicht 27 zu platzieren war, wobei die Lichtemissionswinkelverteilung in einer bestimmten Richtung 101 in einer Ebene, die senkrecht zu der Lichteingangsfläche des Lichtleiters 21 (der Seite 21a des Lichtleiters 21, entlang der die Lichtquelle 22 vorgesehen war) und parallel zu der normalen Linie 23 mithilfe eines Helligkeitsmessers (hergestellt von TopCom Inc., BM-7) gemessen wurde.
Dann wurde bei auf den Kopf gestelltem Lichtleiter 21 (sodass die Lichtemissionsfläche 21b der schwarzen Schicht 30 zugewandt ist) die Emissionswinkelverteilung genauso wie oben beschrieben gemessen. Die Kurven wurden in dem Bereich von 0-180 Grad integriert, um die Werte La und Lb zu bestimmen. Die Emissionsrichtungs-Selektivitätsrate an der zentralen Position der Lichtemissionsfläche, die durch Lb/(La+Lb) gegeben wird, betrug 81,5%. Es konnte also bestätigt werden, dass ein optisches System erhalten wurde, bei dem Lichtstrahlen selektiv zu der Reflexionsschicht 27 emittiert wurden.
Es wurde eine Reflexionsschicht 27 mit der in 5 gezeigten Form verwendet, die als Basiseinheiten 28 Reflexionsflächen 28a mit parallelen Graten 28b und einem geriefelten Querschnitt aufwies. Der Abstand P2 betrug 50 μm. Für die Reflexionsschicht wurde eine aufgetragene Aluminiumschicht verwendet. Auf der aufgetragenen Aluminiumschicht wurde Siliziumoxid durch Aufsprühen aufgetragen.
Der Neigungswinkel α der Reflexionsflächen 28a betrug 33 Grad. Es wurde ein optisches System erhalten, in dem selektiv zu der Reflexionsschicht 27 gerichtete Lichtstrahlen durch die Reflexionsschicht 27 reflektiert wurden, sodass stark gesammeltes Beleuchtungslicht aus den rautenförmigen glatten Vorsprüngen in einer nach vorne gerichteten Richtung emittiert werden (in einer Richtung senkrecht zu der Lichtemissionsfläche des Lichtleiters).
Die Kaltkathodenröhren-Lichtquelle 22 wurde mit hoher Frequenz durch den Wechselrichter (von Harison Toshiba Lighting Corporation) eingeschaltet, um eine Oberflächenlichtquelle vorzusehen. Auch bei genauer Betrachtung der Lichtemissionsfläche 21b konnten keine Moire-Ränder oder Newtonringe festgestellt werden. Die Reflexionsschicht 27 war geringfügig gebogen, wobei aber keine Gleichmäßigkeit der Helligkeit festzustellen war. Die Oberflächenlichtquelle wies also ein zufriedenstellendes Aussehen und eine zufriedenstellende Qualität auf.
Die durchschnittliche Helligkeit wurde an fünf Punkten unter Verwendung eines Helligkeitsmessers (hergestellt von TopCom Inc., BM-7) mit einem bei 5 mA gesetzten Röhrenstrom gemessen. Die durchschnittliche Helligkeit betrug 2240 nit. Dadurch konnte bestätigt werden, dass die optischen Eigenschaften sowohl in Bezug auf die Helligkeit als auch auf die Ungleichmäßigkeit der Helligkeit für die Verwendung als Hintergrundbeleuchtung für eine Flüssigkristallanzeige ausreichten.
Weil die Beleuchtungslichtstrahlen ausreichend in der horizontalen und in der vertikalen Richtung konzentriert wurden, waren ihre Eigenschaften für die Verwendung als Hintergrundbeleuchtung insbesondere für Flüssigkristallanzeigen in Laptop- oder Notebook-Computers und Handheld-Computern geeignet. Weil weiterhin im Gegensatz zu herkömmlichen Anordnungen keine Prismenschicht vorgesehen ist, bestand keine Gefahr, dass Sich Staub zwischen den Prismenschichten ansammelt und zu Ausfällen führt, wobei die Einrichtung einfach und mit hoher Ausbeute hergestellt werden kann.
Es waren keine hellen Linien sichtbar, die bei herkömmlichen Einrichtungen häufig in der Nähe der Lichtquelle auftreten. Das Muster des Lichtentnahme-Mechanismus 290 mit den Vorsprüngen 29a konnte einfach geändert werden. Auf diese Weise konnte das Aussehen in kurzer Zeit angepasst werden.
Vergleichsbeispiel 3
Es wurde eine Oberflächenlichtquellenanordnung unter Verwendung derselben Lichtquelle von Beispiel 6 und unter denselben Bedingungen vorbereitet, wobei jedoch die flachen Vorsprünge wie in 34(a) gezeigt rechteckig waren.
Während die Emissionsrichtungs-Selektivitätsrate, die auf dieselbe in Beispiel 6 verwendete Weise gemessen wurde, bei 83% lag und ein Lichtleiter erhalten wurde, in dem die Lichtstrahlen ausschließlich zu der Reflexionsschicht emittiert werden, lag die durchschnittliche Helligkeit an 25 Punkten auf der Emissionsfläche bei nur 1879 nit. Das Vergleichsbeispiel 3 weist also eine niedrigere optische Effizienz auf als die Beispiele.
Vorteile der Erfindung
Mit dem Oberflächelichtleiter gemäß der vorliegenden Erfindung werden die meisten der in den Lichtleiter eintretenden Lichtstrahlen selektiv zu der Reflexionsschicht gerichtet und dann durch die Reflexionsschicht reflektiert und nach vorne emittiert. Wenn die Konzentrationselemente auf der Emissionsfläche vorgesehen werden, dient der Lichtleiter selbst als eine Linsenmatrixschicht. Deshalb sieht die Oberflächenlichtquellenanordnung eine bessere Lichtbündelung vor, weist einen einfachen Aufbau auf und kann einfach und kostengünstig hergestellt werden.
Eine derartige Einrichtung ist frei von streifenförmigen Ungleichmäßigkeiten aufgrund von optischen Störungen und kann vorteilhaft als Hintergrundbeleuchtung für eine große Flüssigkristallanzeige verwendet werden.
Zusammenfassung
Eine Oberflächenlichtquelleneinrichtung umfasst einen Lichtleiter, Konzentrationselemente, die auf einer Lichtemissionsfläche des Lichtleiters vorgesehen sind, und eine Lichtreflexionsschicht, die auf einer Oberfläche gegenüber der Lichtemissionsfläche vorgesehen ist. Die Reflexionsschicht umfasst im wesentlichen identisch und/oder im wesentlichen analog geformte Basiseinheiten, die geneigte Lichtreflexionsflächen aufweisen und mit einem Abstand von nicht mehr als 5000 Mikrometern angeordnet sind. Eine Lichtquelle ist entlang einer Seite des Lichtleiters vorgesehen. Der Lichtleiter umfasst einen Lichtentnahme-Mechanismus zum selektiven Emittieren von Lichtstrahlen durch die Oberfläche gegenüber der Lichtemissionsfläche.

Claims

Lichtleiter für die Verwendung mit einer Oberflächenlichtquelleneinrichtung, wobei der Lichtleiter eine Lichtemissionsfläche auf einer Oberfläche sowie weiterhin einen Lichtentnahme-Mechanismus aufweist, der auf der Oberfläche gegenüber der Lichtemissionsfläche ausgebildet ist und gerichtete Lichtemissionselemente mit jeweils einer glatten Oberfläche aufweist, wobei die gerichteten Lichtemissionselemente wenigstens 65% oder mehr der Lichtstrahlen aus dem Lichtleiter durch die Oberfläche gegenüber der Lichtemissionsfläche emittieren.
Lichtleiter nach Anspruch 1, der weiterhin Konzentrationselemente aufweist, die auf der Lichtemissionsfläche vorgesehen sind.
Oberflächenlichtquelleneinrichtung mit einem Lichtleiter, der eine Lichtemissionsfläche auf einer Oberfläche aufweist, Konzentrationselementen auf der Lichtemissionsfläche, einer Lichtquelle, die entlang einer Seite des Lichtleiters vorgesehen ist, und einer Lichtreflexionsschicht, die auf einer Oberfläche des Lichtleiters gegenüber der Lichtemissionsfläche vorgesehen ist, wobei der Lichtleiter auf der Oberfläche gegenüber der Lichtemissionsfläche einen Lichtentnahme-Mechanismus mit gerichteten Lichtemissionselementen aufweist, die jeweils eine glatte Oberfläche aufweisen, wobei die Reflexionsschicht eine Vielzahl von im wesentlichen analog geformten Basiseinheiten mit jeweils einer geneigten Oberfläche aufweist, die einen Reflexionsgrad von 78% oder höher aufweisen und mit einem Abstand von 5000 Mikrometer oder weniger angeordnet sind.
Oberflächenlichtquelleneinrichtung nach Anspruch 3, wobei die gerichteten Lichtemissionselemente wenigstens 65% oder mehr der Lichtstrahlen aus dem Lichtleiter zu der Reflexionsschicht emittieren.
Oberflächenlichtquelleneinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei die gerichteten Lichtemissionselemente eine Vielzahl von Vorsprüngen mit jeweils einer glatten Oberfläche aufweisen, die eine arithmetische Durchschnittsrauheit Ra von 0,01-10 Mikrometer aufweisen.
Oberflächenlichtquelleneinrichtung nach Anspruch 5, wobei jeder der Vorsprünge eine Tiefe h und eine Minimalöffnungsbreite Wmin aufweist, wobei das Verhältnis h/Wmin bei 0,5 oder höher liegt.
Oberflächenlichtquelleneinrichtung nach Anspruch 6, wobei jeder der Vorsprünge eine Tiefe h und eine Maximalöffnungsbreite Wmax aufweist, wobei das Verhältnis h/Wmax bei 0,3 oder höher liegt.
Oberflächenlichtquelleneinrichtung nach einem der Ansprüche 5-7, wobei jeder der Vorsprünge eine Öffnungsbreite aufweist, die mit zunehmendem Abstand von der Lichtquelle in einer axialen Richtung größer wird.
Oberflächenlichtquelleneinrichtung nach einem der Ansprüche 5-7, wobei jeder der Vorsprünge eine im wesentlichen identische Form aufweist, wobei die Dichte der Vorsprünge mit zunehmendem Abstand zu der Lichtquelle größer wird.
Oberflächenlichtquelleneinrichtung nach einem der Ansprüche 3-9, wobei die Konzentrationselemente in der Form von Riefelungen vorgesehen sind, deren Grate sich senkrecht zu der Seite, entlang der die Lichtquelle vorgesehen ist, erstrecken und mit einem Abstand von 1-500 Mikrometer angeordnet sind.
Oberflächenlichtquelleneinrichtung nach Anspruch 10, wobei die Riefelungen eine Matrix aus dreieckigen Prismen bilden, die einen Spitzenwinkel von 70-150 Grad aufweisen und mit einem Abstand von 5-300 Mikrometer angeordnet sind.
Oberflächenlichtquelleneinrichtung nach einem der Ansprüche 3-11, wobei die Basiseinheiten der Reflexionsschicht zickzackförmig sind und im wesentlichen parallel zueinander angeordnete Grate aufweisen.
Oberflächenlichtquelleneinrichtung nach Anspruch 12, wobei die geneigten Oberflächen der Basiseinheiten der Reflexionsschicht einen konkaven Querschnitt aufweisen.
Oberflächenlichtquelleneinrichtung nach einem der Ansprüche 3-11, wobei die geneigten Oberflächen der Basiseinheiten der Reflexionsschicht die Form eines Konkavspiegels mit einem Maximaldurchmesser von 3000 Mikrometer oder weniger aufweisen und wobei die geneigten Oberflächen geneigt sind, um Lichtstrahlen aus dem Lichtleiter in einer normalen Richtung des Lichtleiters zu reflektieren.
Oberflächenlichtquelleneinrichtung nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Reflexionsschicht eine Reflexionsfläche aufweist, die eine Schicht aus Silber oder Aluminium aufweist und durch eine transparente Beschichtung bedeckt ist.
Oberflächenlichtquelleneinrichtung nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Reflexionsfläche der Reflexionsschicht aus einem diffus reflektierenden weißen Material ausgebildet ist.
Lichtleiter für die Verwendung mit einer Oberflächenlichtquelleneinrichtung, wobei der Lichtleiter eine Lichtemissionsfläche auf einer Oberfläche sowie weiterhin einen Lichtentnahme-Mechanismus zum selektiven Emittieren von Lichtstrahlen durch eine Oberfläche gegenüber der Lichtemissionsfläche aufweist, wobei die Emissionsrichtungs-Selektivitätsrate, die an einem beliebigen Punkt auf der Lichtemissionsfläche gemessen wird, im wesentlichen konstant ist.
Lichtleiter nach Anspruch 17, wobei die Lichtemissions-Selektivitätsrate, die an einem beliebigen Punkt auf der Lichtemissionsfläche bei 60-100% liegt und im Bereich von ± 30% der durchschnittlichen Lichtemissionsrichtungs-Selektivitätsrate variiert.
Lichtleiter nach Anspruch 17 oder 18, wobei der Lichtentnahme-Mechanismus Vorsprünge umfasst, die auf der Oberfläche gegenüber der Lichtemissionsfläche ausgebildet sind und jeweils eine glatte Oberfläche aufweisen.
Lichtleiter nach Anspruch 19, wobei die Vorsprünge eine Vorsprunghöhe von 300 Mikrometern oder weniger, eine Tiefe h und eine effektive Öffnungsbreite W aufweisen, wobei das Verhältnis h/W bei 0,3-1,5 liegt, die Vorsprünge mit zunehmendem Abstand zu der Lichtquelle eine in einer axialen Richtung größere Länge aufweisen und die eine axiale Richtung parallel zu der Seite des Lichtleiters ist, entlang der die Lichtquelle vorgesehen ist.
Oberflächenlichtquelleneinrichtung mit einem Lichtleiter, der eine Lichtemissionsfläche auf einer Oberfläche aufweist, einem auf dem Lichtleiter vorgesehenen Lichtentnahme-Mechanismus, einer Lichtquelle, die entlang einer Seite des Lichtleiters vorgesehen ist, und einer Lichtreflexionsschicht, die auf einer Oberfläche des Lichtleiters gegenüber der Lichtemissionsfläche vorgesehen ist und eine Vielzahl von im wesentlichen identisch und/oder im wesentlichen analog geformten Basiseinheiten aufweist, die jeweils eine geneigte Lichtreflexionsschicht aufweisen und mit einem Abstand von 5000 Mikrometer oder weniger angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtentnahme-Mechanismus dafür ausgebildet ist, selektiv Lichtstrahlen zu der Lichtreflexionsschicht zu emittieren, wobei die Lichtemissions-Selektivitätsrate, die an einem beliebigen Punkt auf der Lichtemissionsfläche gemessen wird, im wesentlichen konstant ist.
Oberflächenlichtquelleneinrichtung nach Anspruch 21, wobei die Emissionsrichtungs-Selektivitätsrate, die an einem beliebigen Punkt auf der Lichtemissionsfläche gemessen wird, bei 60-100 liegt und im Bereich von ± 30% der durchschnittlichen Lichtemissionsrichtungs-Selektivitätsrate variiert.
Oberflächenlichtquelleneinrichtung nach Anspruch 21 oder 22, wobei der Lichtentnahme-Mechanismus Vorsprünge umfasst, die auf der Oberfläche gegenüber der Lichtemissionsfläche ausgebildet sind und jeweils eine glatte Oberfläche aufweisen.
Lichtleiter nach Anspruch 23, wobei die Vorsprünge eine Vorsprunghöhe von 300 Mikrometer oder weniger, eine Tiefe h und eine effektive Öffnungsbreite W aufweisen, wobei das Verhältnis h/W bei 0,3-1,5 liegt, die Vorsprünge eine mit zunehmendem Abstand von der Lichtquelle größere Länge in einer axialen Richtung aufweisen und die eine axiale Richtung parallel zu der Seite des Lichtleiters ist, entlang der die Lichtquelle vorgesehen ist.
Oberflächenlichtquelleneinrichtung nach Anspruch 23, wobei die Vorsprünge eine Vorsprunghöhe von 300 Mikrometern oder mehr, eine Tiefe h und eine effektive Öffnungsbreite W aufweisen, wobei das Verhältnis h/W bei 0,3-1,5 liegt, die Vorsprünge im wesentlichen identisch geformt sind und sich die Dichte der Vorsprünge mit zunehmendem Abstand von der Lichtquelle erhöht.
Oberflächenlichtquelleneinrichtung nach Anspruch 24 oder 25, die weiterhin eine Matrix aus dreieckigen Prismen umfasst, die mit einem Abstand von 1-500 Mikrometer angeordnet sind und Grate aufweisen, die sich im wesentlichen senkrecht zu der Seite, entlang der die Lichtquelle vorgesehen ist, erstrecken und einen Spitzenwinkel zwischen 150 und 60 Grad aufweisen.
Lichtleiter für die Verwendung mit einer Oberflächenlichtquelleneinrichtung, wobei der Lichtleiter eine Lichtemissionsfläche auf einer Oberfläche sowie weiterhin eine Lichtreflexionsschicht auf einer Oberfläche gegenüber der Lichtemissionsfläche aufweist, die eine Vielzahl von im wesentlichen identisch und/oder im wesentlichen analog geformten Basiseinheiten umfasst, die jeweils eine geneigte Lichtreflexionsfläche aufweisen, wobei eine Lichtquelle entlang einer Seite des Lichtleiters vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter einen Lichtentnahme-Mechanismus zum selektiven Emittieren eines Großteils der Beleuchtungslichtstrahlen durch die Oberfläche gegenüber der Lichtemissionsfläche aufweist, wobei der Lichtentnahme-Mechanismus ein unregelmäßiges Muster aufweist.
Lichtleiter nach Anspruch 26, wobei die Emissionsrichtungs-Selektivitätsrate bei oder in der Nähe des Zentrums des Lichtemissionsfläche bei 60-100 liegt.
Lichtleiter nach Anspruch 27 oder 28, wobei die Konzentrationselemente auf der Lichtemissionsfläche vorgesehen sind, wobei die Konzentrationselemente Grate aufweisen, die sich im wesentlichen senkrecht zu der Seite, entlang der die Lichtquelle vorgesehen ist, erstrecken und mit einem Abstand von 1-500 Mikrometer angeordnet sind.
Lichtleiter nach Anspruch 28, wobei die Konzentrationselemente eine Matrix aus dreieckigen Prismen umfassen, die einen Spitzenwinkel von 60-150 Grad aufweisen und mit einem Abstand von 10-150 Mikrometer angeordnet sind.
Lichtleiter nach einem der Ansprüche 27-30, wobei der Lichtentnahme-Mechanismus ein unregelmäßiges Muster aufweist und Vorsprünge umfasst, die jeweils eine glatte Oberfläche und eine Vorsprunghöhe von 2-300 Mikrometer aufweisen.
Lichtleiter nach Anspruch 31, wobei die Vorsprünge auf der Lichtemissionsfläche einander nicht kontaktieren.
Lichtleiter nach einem der Ansprüche 27-30, wobei der Lichtentnahme-Mechanismus ein unregelmäßiges Muster aufweist, das aus einem Punktmuster mit rauen Oberflächen besteht.
Oberflächenlichtquelleneinrichtung mit dem Lichtleiter nach einem der Ansprüche 27-33, einer Lichtquelle, die an einer Seite des Lichtleiters vorgesehen ist, und einer Lichtreflexionsschicht, die auf einer Oberfläche gegenüber der Lichtemissionsfläche angeordnet ist und im wesentlichen identisch und/oder im wesentlichen analog geformte Basiseinheiten umfasst, die jeweils eine Reflexionsfläche aufweisen und auf der Reflexionsschicht mit einem Abstand von nicht mehr als 5000 Mikrometer angeordnet sind.
Oberflächenlichtquelleneinrichtung nach Anspruch 34, wobei die geneigten Oberflächen der Basiseinheiten der Reflexionsschicht zickzackförmig sind und Grate aufweisen, die neben benachbarten Graten liegen.
Oberflächenlichtquelleneinrichtung nach Anspruch 35, wobei die geneigten Oberflächen der Basiseinheiten der Reflexionsschicht einen konkaven Querschnitt aufweisen.
Lichtleiter mit einer Lichteingangsfläche auf einer Seite und einer Lichtemissionsfläche auf einer anderen Oberfläche, wobei der Lichtleiter einen Lichtentnahme-Mechanismus aufweist, der Vorsprünge zum Emittieren eines Großteils des Beleuchtungslichtes durch eine Oberfläche gegenüber der Lichtemissionsfläche umfasst, wobei die Vorsprünge in einer Richtung vorstehen, in der ein Großteil des Beleuchtungslichtes fortschreitet, wie von direkt über der Lichtemissionsfläche aus gesehen.
Lichtleiter nach Anspruch 37, wobei die Emissionsrichtungs-Selektivitätsrate an oder in der Nähe des Zentrums der Lichtemissionsfläche bei 70-100% liegt.
Lichtleiter nach Anspruch 38, wobei der Lichtentnahme-Mechanismus mit den Vorsprüngen auf der Oberfläche gegenüber der Lichtemissionsfläche vorgesehen ist, wobei die Vorsprünge eine Vorsprunghöhe von 2-300 Mikrometer sowie einen dreieckigen, rechteckigen oder ovalen Querschnitt aufweisen, wie von direkt über der Lichtemissionsfläche aus gesehen.
Lichtleiter nach Anspruch 38 oder 39, wobei die Vorsprünge unregelmäßig angeordnet sind, wie von direkt über der Lichtemissionsfläche aus gesehen.
Oberflächenlichtquelleneinrichtung mit dem Lichtleiter nach einem der Ansprüche 37-40, einer Lichtquelle, die auf einer Seite des Lichtleiters vorgesehen ist, und einer Lichtreflexionsschicht, die der Oberfläche gegenüber der Lichtemissionsfläche zugewandt vorgesehen ist, wobei die Reflexionsschicht im wesentlichen identisch und/oder im wesentlich analog geformte Basiseinheiten aufweist, die geneigte Lichtreflexionsflächen aufweisen und mit einem Abstand von nicht mehr als 5000 Mikrometer angeordnet sind.
Oberflächenlichtquelleneinrichtung nach Anspruch 41, wobei die Basiseinheiten der Reflexionsschicht einen zickzackförmigen Querschnitt und Grate aufweisen, die neben denjenigen von benachbarten Basiseinheiten liegen.
Oberflächenlichtquelleneinrichtung nach Anspruch 42, wobei die Reflexionsflächen der Basiseinheiten der Reflexionsschicht einen konkaven Querschnitt aufweisen.
Lichtreflexionsschicht mit einer Oberflächenschicht, die im wesentlichen identisch und/oder im wesentlichen analog geformte Basiseinheiten aufweist, die geneigte Lichtreflexionsflächen aufweisen und mit einem Abstand von nicht mehr als 5000 Mikrometer angeordnet sind, und mit einer Stützschicht zum Stützen der Oberflächenschicht, wobei die Stützschicht aus einem biaxial ausgerichteten thermoplastichen Kunstharzfilm ausgebildet ist.
Lichtreflexionsschicht nach Anspruch 44, wobei der biaxial ausgerichtete thermoplastische Kunstharzfilm ein Film aus Polyethylenterephthalat oder Polypropylen ist.
Lichtreflexionsschicht nach Anspruch 44 oder 45, die gebogen ist, sodass sie konvex zu der Oberflächenschicht ist.
Lichtreflexionsschicht nach einem der Ansprüche 44-46, wobei die Lichtreflexionsflächen aus einem Metallmaterial ausgebildet sind und wobei eine Beschichtung aus einer transparenten Isolationsschicht auf dem Metallmaterial vorgesehen ist.
Verfahren zum Herstellen der Lichtreflexionsschicht nach den Ansprüchen 44-47, wobei die Basiseinheiten durch einen Walzprozess ausgebildet werden.
Verfahren zum Herstellen der Lichtreflexionsschicht nach den Ansprüchen 44-47, wobei die Basiseinheiten durch eine Formübertragung unter Verwendung von Prägewalzen ausgebildet werden.
Oberflächenlichtquelleneinrichtung mit einem Lichtleiter, der eine Lichtemissionsfläche auf einer Oberfläche aufweist, einem Lichtentnahme-Mechanismus, der auf dem Lichtleiter vorgesehen ist, einer Lichtquelle, die entlang einer Seite des Lichtleiters vorgesehen ist, und der Lichtreflexionsschicht nach einem der Ansprüche 44-47, wobei die Lichtreflexionsschicht derart vorgesehen ist, das sie einer Oberfläche gegenüber der Lichtemissionsfläche zugewandt ist.
Oberflächenlichtquelleneinrichtung nach Anspruch 50, wobei die Emissionsrichtungs-Selektivitätsrate an oder in der Nähe des Zentrums der Lichtemissionsfläche bei 60-100 liegt.
Oberflächenlichtquelleneinrichtung nach Anspruch 50 oder 51, wobei auf der Lichtemissionsfläche des Lichtleiters Konzentrationselemente in der Form einer Matrix aus dreieckigen Prismen vorgesehen sind, wobei die dreieckigen Prismen Grate aufweisen, die sich im wesentlichen senkrecht zu der einen Seite des Lichtleiters erstrecken, mit einem Abstand von 10-150 Mikrometer angeordnet sind und einen Spitzenwinkel von 60-150 Grad aufweisen.
Oberflächenlichtquelleneinrichtung nach einem der Ansprüche 50-52, wobei der Lichtentnahme-Mechanismus unregelmäßig angeordnete Vorsprünge aufweist, die jeweils eine glatte Oberfläche und eine Vorsprunghöhe von 2-300 Mikrometer aufweisen.
Oberflächenlichtquelleneinrichtung nach einem der Ansprüche 50-52, wobei der Lichtentnahme-Mechanismus ein Muster aufweist, das unregelmäßig angeordnete raue Oberflächen umfasst.
Flüssigkristallanzeige, die als Hintergrundbeleuchtung die Oberflächenlichtquelleneinrichtung gemäß einem der Ansprüche 3-11, 13-16, 21-26, 34-36, 41-43 und 50-54 umfasst.