DE19960240B4

DE19960240B4 - Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung, Verfahren zu deren Herstellung und Flüssigkristall-Anzeigen-Vorrichtung

Info

Publication number: DE19960240B4
Application number: DE19960240A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Torihara; Kenichi Ukai; Nobuyuki Takahashi
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1998-12-14
Filing date: 1999-12-14
Publication date: 2004-05-06
Anticipated expiration: 2019-12-15
Also published as: KR100395729B1; JP3871176B2; US6412969B1; KR20000048139A; JP2000235805A; DE19960240A1; TW442674B

Abstract

Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung mit:
– einer Lichtleitereinheit (T), die als eine ebene Platte aus einem transparenten ersten Harzmaterial mit voneinander abgewandten Oberflächen (2, 21) und Seitenflächen (4) ausgebildet ist und einen Lichtleiterabschnitt (3) aufweist, wobei Licht durch mindestens eine der Seitenflächen (4) in die Lichtleitereinheit eintritt und von einer der voneinander abgewandten Oberflächen (2, 21) abgestrahlt wird; und
– einem Lichtquellenelement (L), das angrenzend an mindestens eine Seitenfläche (4) des Lichtleiterabschnitts (3) angeordnet ist, um Licht auf die mindestens eine Seitenfläche (4) des Lichtleiterabschnitts (3) zu strahlen;
– wobei die Lichtleitereinheit (T) ferner einen Lichtstreuabschnitt (5) aus einem zweiten Harzmaterial aufweist, der rechtwinklig von der mindestens einen Seitenfläche (4) der Lichtleitereinheit (T) vorsteht und entlang der Laufrichtung des aus dem Lichtleiterabschnitt (3) austretenden Lichts über dem Lichtquellenelement (L) liegt, um das durch das Lichtquellenelement (L) abgestrahlte Licht zu streuen, dadurch gekennzeichnet, dass ferner mindestens eine Rippe (40) auf mindestens...

Description

Die Erfindung betrifft eine Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Verfahren zum Herstellen derselben nach dem Oberbegriff des Anspruchs 16 und auch eine Verwendung dieser Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung für eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung.

Eine Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung dieser Art und ein derartiges Herstellungsverfahren sind aus US 5 779 339 A bekannt.

Es ist allgemein eine Klasse von Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtungen für Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen bekannt, bei der von einem kapillarförmigen Lichtquellenelement (z. B. einer Kaltkathodenröhre), die entlang einer Seitenfläche einer Lichtleitereinheit angeordnet ist, erzeugtes Licht in die Lichtleitereinheit eintritt, um durch eine Fläche derselben abgestrahlt zu werden. Bei einer derartigen Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung liegen das Lichtquellenelement und die Lichtleitereinheit nicht vertikal übereinander, was eine Verringerung der Größe der Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung in der Dickenrichtung ermöglicht. Bei einer derartigen Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung ist jedoch außerhalb der Lichtleitereinheit ein Raum zum Anordnen des Lichtquellenelements erforderlich, der ein toter Raum werden kann, d. h. ein Raum, der bei einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit einer derartigen Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung nicht als wirksame Betrachtungsfläche genutzt werden kann. Derzeit existiert zunehmender Bedarf an vergrößerter Anzeigefläche und verringerter Modulgröße, insbesondere bei Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen für Fahrzeuge und Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen für mobile Endstellen.

Die JP 9-5742 A offenbart eine relativ kompakte Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung mit einem Aufbau, wie er in 12 dargestellt ist. Die in 12 dargestellte Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 100 beinhaltet eine Flüssigkristalltafel 110 und eine unter dieser angeordnete Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung 120. Die Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung 120 beinhaltet eine Aufnahme 122 für ein Lichtquellenelement L in Form einer Vertiefung, die in einem Teil jedes Längsendes 121a einer Lichtleitereinheit 121 vorhanden ist. Das Licht quellenelement L ist innerhalb der Aufnahme 122 angeordnet. Ein Gehäuse 123 bedeckt die Seitenflächen und die Unterseite der Lichtleitereinheit 121. Eine Lichtstreutafel 124 und eine Prismenlage 125 sind zwischen der Oberseite der Lichtleitereinheit 121 und der Flüssigkristalltafel 110 vorhanden.

Bei der herkömmlichen Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung 120 besteht die Lichtleitereinheit 121 aus transparentem Kunststoff, und sie beinhaltet an jedem Längsrand 121a, wo die Lichtleitereinheit 121 an die Oberseite der Aufnahme 122 für das Lichtquellenelement stößt, einen schmalen Teil 126. Der schmale Teil 126 wird dadurch geschaffen, dass ein Teilchenmaterial mit einem anderen Brechungsindex in das transparente Harz eingemischt wird. Zwischen dem schmalen Teil 126 und der Aufnahme 122 für das Lichtquellenelement ist eine Lichtmenge-Einstellfiltereinrichtung 127 ausgebildet. Die Offenbarung der JP 9-5742 A gibt an, dass durch Bereitstellen der Lichtmenge-Einstellfiltereinrichtung 127 am schmalen Teil 126 der Lichtleitereinheit 121 eine Ungleichmäßigkeit der Leuchtstärke und Farbunregelmäßigkeiten der Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung 120 beseitigt wurden.

Als Lichtmenge-Einstellfiltereinrichtung 127 sind die folgenden Strukturen (1)–(4) offenbart.

(1) Ein reflektierender PET-Film (Dicke 188 μm) mit direkt in diesem ausgebildeten Öffnungen mit Durchmessern von 0,2 mm oder weniger, wobei der Öffnungsanteil 12% beträgt.
(2) Ein reflektierender PET-Film (Dicke 75 μm), bei dem weiße Farbpunkte ausschließlich in einem Teil unmittelbar über dem Lichtquellenelement aufgedruckt sind.
(3) Ein durchlässiger PET-Film mit einer Dicke von 100 um, der eine an einer Seite abgeschiedene gepunktete Aluminiumschicht trägt, wobei der Öffnungsanteil ungefähr 12% beträgt.
(4) Ein durchlässiger PET-Film mit einer Dicke von 100 μm, der eine an seinen beiden Seiten abgeschiedene gepunktete Aluminiumschicht trägt, wobei der Öffnungsanteil ungefähr 10% beträgt.

Wenn beim oben genannten, in der JP 9-5742 A offenbarten Verfahren ein Punktdruckvorgang verwendet wird, können jedoch z. B. Probleme während der Herstellung der Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung auftreten, wie unerwünschte Schwankungen der Leuchtstärke und der Farbe, die durch ungleichmäßigen Druck und ungleichmäßige Farbverteilung wegen Abnutzung des Drucksiebs hervorgerufen werden (derzeit muss das Drucksieb ausgetauscht werden, nachdem es für zehntausend Vorgänge verwendet wurde). Andererseits existieren, wenn eine abgeschiedene Aluminiumschicht verwendet wird, Probleme, wie durch eine Beeinträchtigung der Abscheidungsmaske hervorgerufene Änderungen der Punktform, eine Verschiebung der Farbart durch Oxidation der abgeschiedenen Aluminiumschicht und Abschälen von Schichten wegen unzureichender Anhaftung an der PET-Lage.

Ferner sind zum Herstellen der Lichtmenge-Einstellfiltereinrichtung 127 einige Kosten aufzuwenden, z. B. für eine Punktdruckmaschine, eine Vakuumabscheidungsmaschine und Abscheidungs-Spanneinrichtungen. Auch sind erhebliche Kosten in Zusammenhang mit Abnutzung der Maschinen und Produktuntersuchung aufzuwenden. Ferner kann das Anbringen der Lichtmenge-Einstellfiltereinrichtung 127 am schmalen Teil 126 der Lichtleitereinheit 121 zu schwerwiegenden Kostenproblemen in Zusammenhang mit den Zusammenbaukosten, den Kosten für Defekte während des Zusammenbaus wegen fehlerhafter Teile oder falschen Zusammenbaus sowie Inspektionskosten führen.

Die JP 8-166513 A of fenbart eine Lichtleitereinheit 130, wie sie in 13A dargestellt ist. Ruf der Innenseite 130b einer Verlängerung 130a der Lichtleitereinheit 130 ist ein Transmissionseinstellabschnitt 131 vorhanden, um den Lichttransmissionsfaktor einzustellen. Der Transmissionseinstellabschnitt 131 verfügt auch über Lichtstreufunktion. Die JP 8-166513 A erläutert, dass lineare Ausbreitung des Lichts vom Lichtquellenelement L in den Transmissionseinstellabschnitt 131 gewährleistet ist, da die Innenseite 130b der Verlängerung 130a der Lichtleitereinheit 130, die dem Lichtquellenelement L zugewandt ist, entsprechend der Krümmung der Emissionsfläche des Lichtquellenelements L in der Nähe des Orts, an dem die Verlängerung 130a mit dem Rest der Lichtleitereinheit 130 verschmilzt, gekrümmt ist.

Bei der in der JP 8-166513 A beschriebenen Lichtleitereinheit 130 (siehe 13A) erzeugt jedoch das vom Lichtquellenelement L emittierte Licht innerhalb der Lichtleitereinheit 130 im gekrümmten Teil des Transmissionseinstellabschnitts 131, der aus weißem Kunststoff besteht, Lichtstrahlen, die über einen großen Winkelbereich verteilt sind. Daher können bei der in 14 dargestellten Lichtleitereinheit 130 einige Lichtstrahlen, die durch den gekrümmten Teil des Transmissionseinstellabschnitts 131 gestreut wurden und die Oberseite der Lichtleitereinheit 130 erreichen, einen spitzen Einfallswinkel in Bezug auf die Oberseite der Lichtleitereinheit 130 aufweisen.

Der kritische Einfallswinkel (Θ_c) wird gemäß dem Snell'schen Gesetz durch die folgende, Formel erhalten: Θc = sin–1 n/nD.

Wenn angenommen wird, dass der Brechungsindex n von Luft 1,0 ist und der Brechungsindex n_D der Lichtleitereinheit 130 1,5 ist, wird der kritische Winkel (Θ_c) aus der obigen Formel zu ungefähr 42 Grad berechnet. In diesem Fall werden alle Lichtstrahlen, die mit einem Eintrittswinkel über ungefähr 42 Grad auf die Oberseite der Lichtleitereinheit 130 treffen, an dieser Oberseite der Lichtleitereinheit 130 in dieselbe zurückreflektiert. Andererseits werden von den Lichtstrahlen mit Eintrittswinkeln unter dem kritischen Winkel (Θ_c) einige an der Oberseite der Lichtleitereinheit 130 in diese zurückreflektiert, während andere gerade durch die Oberseite der Lichtleitereinheit 130 hindurchlaufen können oder an ihr gebrochen werden. Die Lichtstrahlen, die so unmittelbar aus der Lichtleitereinheit 130 herausgedrungen sind, erzeugen helle Linien 132. Wegen dieser hellen Linien 132 kann in Bereichen der Oberseite der Lichtleitereinheit 30 angrenzend an den gekrümmten Teil des Transmissionseinstellabschnitts 131 eine andere Menge und/oder Richtung des Lichts im Vergleich zu anderen Bereichen der Oberseite der Lichtleitereinheit 130 erhalten werden.

Wie es in 15 dargestellt ist, ist die Leuchtdichte (im Folgenden auch Leuchtstärke genannt) an der Oberseite der Lichtleitereinheit 130 über den ebenen Teil des Transmissionseinstellabschnitts 131 (am linken Ende der 15 dargestellt) konstant und steigt dann in der Nähe des gekrümmten Teils wegen der hellen Linien 132 an, die unmittelbar aus dem Transmissionseinstellabschnitt 131 austreten, und sie fällt wegen der an der Oberseite auftretenden Totalreflexion zur Mitte der Lichtleitereinheit 130 hin ab.

Wenn die Oberseite der Lichtleitereinheit 130 betrachtet wird, differiert der die maximale Leuchtstärke erzeugende Betrachtungswinkel auch zwischen den ebenen Teilen und dem gekrümmten Teil des Transmissionseinstellabschnitts 131. Wie es in den 16A und 16B dargestellt ist, wird an einem Punkt A, an dem der Transmissionseinstellabschnitt 131 eben ist, die höchste Leuchtstärke dann erhalten, wenn die Oberseite der Lichtleitereinheit 131 in einer Richtung rechtwinklig zu ihr betrachtet wird. Andererseits wird an einem Punkt B, an dem der Transmissionseinstellabschnitt 131 gekrümmt ist, die höchste Leuchtstärke dann erhalten, wenn die Lichtleitereinheit 130 von ihrer Mitte hin zum Lichtquellenelement L betrachtet wird, d. h. wenn der Betrachtungswinkel mit dem Austrittswinkel der hellen Linien 132 übereinstimmt.

Da diese Effekte existieren, kann, wenn eine Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung mit der Lichtleitereinheit 130 und dem Lichtquellenelement L bei einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung verwendet wird, eine Schwankung der Leuchtstärke entlang dem Lichtquellenelement L beobachtet werden, wenn der Kantenteil (an dem das Lichtquellenelement L vorhanden ist) vom Zentrum der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung aus betrachtet wird.

Auch werden wegen des gekrümmten Teils des Transmissionseinstellabschnitts 131, der die Oberseite des Lichtquellenelements L bedeckt, Lichtstrahlen, die in Längsrichtung in die Lichtleitereinheit 130 eintreten sollten, durch den Transmissionseinstellabschnitt 131 auch gestreut. Dies verringert den Nutzungsgrad des Lichts vom Lichtquellenelement L, und so ist die Gesamtleuchtstärke an der Oberseite der Lichtleitereinheit 130 verringert. Unter Bezugnahme auf die 17A und 17B werden das Ausmaß der Leuchtstärkeverringerung, die durch den gekrümmten Teil des Transmissionseinstellabschnitts 131, der die Oberseite des Lichtquellenelements L bedeckt, hervorgerufen werden kann, und das Leuchtstärkeniveau, das durch Überwinden dieses Problems erhalten werden kann, beschrieben.

In 17A ist D₁ die effektive Lichtleiter-Querschnittslänge (entlang der Höhenrichtung) der Lichtleitereinheit 130, über die das vom Lichtquellenelement L emittierte Licht unmittelbar entlang der Längsrichtung ohne jeden Leuchtstärkeverlust in die Lichtleitereinheit 130 eintritt. D₂ ist die semieffektive Lichtleiter-Querschnittslänge (entlang der Höhenrichtung) der Lichtleitereinheit 130, über die das vom Lichtquellenelement L emittierte Licht durch den Transmissionseinstellabschnitt 131 so gestreut wird, dass es zu einer gewissen Verringerung der Leuchtstärke kommt. D₀ repräsentiert die effektive Lichtleiter-Querschnittslänge (entlang der Höhenrichtung), über die das vom Lichtquellenelement L emittierte Licht ohne Leuchtstärkeverlust in einem hypothetischen Fall in den Lichtleiterabschnitt 130 eintreten kann, in dem über diejenige Länge keine Verringerung der Leuchtstärke des Lichts besteht, die als semieffektive Lichtleiter-Querschnittslänge D₂ angegeben ist.

Die Leuchtstärke an der Oberfläche der Lichtleitereinheit 130, die durch das vom Lichtquellenelement L emittierte Licht erzeugt wird, ist eindeutig durch das Verhältnis aus der effektiven Lichtleiter-Querschnittslänge zum Durchmesser des Lichtquellenelements L bestimmt. 17B ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Leuchtstärke an der Oberseite der Lichtleitereinheit 130 und dem Verhältnis der effektiven Lichtleiter-Querschnittslänge zum Durchmesser des Lichtquellenelements L angibt. Die Vertikalachse des Diagramms repräsentiert relative Leuchtstärkewerte an der Oberfläche der Lichtleitereinheit 130, wobei die Leuchtstärke an der Oberfläche der Lichtleitereinheit 130, wenn die effektive Lichtleiter-Querschnittslänge dem Durchmesser des Lichtquellenelements L entspricht, als 100% definiert ist. Die horizontale Achse des Diagramms repräsentiert das Verhältnis der effektiven Lichtleiter-Querschnittslänge zum Durchmesser des Lichtquellenelements L. Die Leuchtstärke an der Oberfläche der Lichtleitereinheit 130 kann aus diesem Diagramm auf Grundlage der Gesamtsumme aus ihrer semieffektiven Lichtleiter-Querschnittslänge und ihrer effektiven Lichtleiter-Querschnittslänge bestimmt werden.

Bei der Lichtleitereinheit 130 verhindert der aus weißem Kunststoff hergestellte Transmissionseinstellabschnitt 131 das Eintreten von Licht aus dem Lichtquellenelement L in die Lichtleitereinheit 130. Daher wird angenommen, dass die Lichtmenge pro Einheitslänge, die über die semieffektive Lichtleiter-Querschnittslänge D₂ eintritt, kleiner als 50 der Lichtmenge pro Einheitslänge ist, die über die effektive Lichtleiter-Querschnittslänge D₁ eintritt. Sowohl die semieffektive Lichtleiter-Querschnittslänge D₂ als auch die effektive Lichtleiter-Querschnittslänge D₁ sind vom selben Wert, d. h. 1,5 mm. Demgemäß beträgt die Gesamtlänge der effektiven Lichtleiter-Querschnittslänge in der Lichtleitereinheit 130 ungefähr 2,3 mm, wenn angenommen wird, dass die über die semieffektive Lichtleiter-Querschnittslänge D₂ eintretende Lichtmenge weniger als 50% der über die effektive Lichtleiter-Querschnittslänge D₁ eintretenden Lichtmenge beträgt. Wenn der Durchmesser des Lichtquellenelements L 2,4 mm ist, ist das Verhältnis der Querschnittlänge für effektives Licht zum Durchmesser des Lichtquellenelements 0,96; durch Eintragen dieses Werts in das Diagramm wird die Leuchtstärke an der Oberfläche der Lichtleitereinheit 130 zu ungefähr 95% bestimmt.

Andererseits würde, wenn der Transmissionseinstellabschnitt 131 das in die Lichtleitereinheit 130 eintretende Licht nicht behindern würde, das vom Lichtquellenelement L emittierte Licht entlang der Längsrichtung, ohne jeden Leuchtstärkeverlust, über die effektive Lichtleiter-Querschnittslänge (entlang der Höhenrichtung) D₀, die 3,0 mm beträgt, unmittelbar in die Lichtleitereinheit 130 eintreten. In diesem Fall beträgt das Verhältnis der effektiven Lichtleiter-Querschnittslänge zum Durchmesser des Lichtquellenelements 1,25. Durch Eintragen dieses Werts in das Diagramm wird die Leuchtstärke an der Oberfläche der Lichtleitereinheit 130 zu ungefähr 120% bestimmt.

Demgemäß kann durch Verhindern der durch den Transmissionseinstellabschnitt 131 hervorgerufenen Leuchtstärkeverringerung die Leuchtstärke an der Oberfläche der Lichtleitereinheit 130 um mehr als ungefähr 20% verbessert werden.

Wie oben beschrieben, zeigt die Lichtleitereinheit 130 Probleme hinsichtlich einer Ungleichmäßigkeit der um das Lichtquellenelement L herum beobachteten Leuchtstärke sowie einer Verringerung der Leuchtstärke in der Lichtleitereinheit 130.

Ferner besteht eine Lichtleitereinheit einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung im Allgemeinen aus einem Acrylharz mit einer Temperatur von ungefähr 95°C betreffend Erweichung in Wärme. Der Randbereich der Elektroden des Lichtquellenelements kann bis auf 100°C steigen. bei welcher Temperatur das die Lichtleitereinheit aufbauende Harzmaterial plastische Verformung erfährt, was zu einem Lichtverlust im Randteil des Rahmens der Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung oder zu einer Fehlausrichtung der optischen Lage führt.

Die eingangs erwähnte US 5 779 339 A die eine Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche 1 und 18 beschreibt, weist hinsichtlich des Lichtleiterabschnitts und des Lichtquellenelements an den beiden Seitenflächen des Lichtleiterabschnitts eine mit der in 12 gezeigten und oben beschriebenen Konstruktion sehr ähnliche Konstruktion auf. Statt der in 12 gezeigten und in der JP 9-5742 A beschriebenen Lichtmengeneinstellfiltereinrichtung ist in der US 5 779 339 A ein Lichtstreuabschnitt aus einem opaken Harzmaterial einstückig mit der zum Lichtquellenelement weisenden Seitenfläche des Lichtleiterabschnitts vorgesehen. Bei einer in 3 der US 5 779 339 A dargestellten Ausführungsform ist der opake Lichtstreuabschnitt so an die zum Lichtquellenelement weisende Seitenfläche des Lichtleiterabschnitts ausgeformt, wie es in der beiliegenden 13A dargestellt ist.

Nach den obigen Ausführungen ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung, ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung und eine diese verwendende Flüssigkristallanzeige zu schaffen, so dass diese zur Massenherstellung geeignet sind, eine minimale Streuung der Leuchtstärke oder Farbe verursachen und die Konstruktionsstabilität und die Schlagfestigkeit der Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung verbessern.

Eine erfindungsgemäße Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung ist mit Folgendem versehen: einer Lichtleitereinheit, die als ebene Platte aus einem transparenten ersten Harzmaterial mit voneinander abgewandten Oberflächen und Seitenflächen ausgebildet ist und einen Lichtleiterabschnitt aufweist, wobei Licht durch mindstens eine der Seitenflächen in die Lichtleitereinheit eintritt und von einer der voneinander abgewandten Oberflächen abgestrahlt wird; und einem Lichtquellenelement, das angrenzend an mindestens eine Seitenfläche des Lichtleiterabschnitts angeordnet ist, um Licht auf die mindestens eine Seitenfläche des Lichtleiterabschnitts zu strahlen; wobei die Lichtleitereinheit ferner einen Lichtstreuabschnitt aus einem zweiten Harzmaterial aufweist, der rechtwinklig von der mindestens einen Seitenfläche der Lichtleitereinheit vorsteht und entlang der Laufrichtung des aus dem Lichtleiterabschnitt austretenden Lichts über dem Lichtquellenelement liegt, um das durch das Lichtquellenelement abgestrahlte Licht zu streuen und ist gekennzeichnet durch eine Rippe, die an mindestens einer Seitenfläche des Lichtleiterabschnitts vorgesehen ist, die durch das Licht vom Lichtquellenelement beleuchtet wird, wobei die Rippe eine rechtwinklige Ecke abstützt, die zwischen der mindestens einen Seitenfläche und dem Lichtstreuabschnitt ausgebildet ist.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung enthält das zweite Harzmaterial ein Licht streuendes Mittel.

Bei einer Auführungsform der Erfindung ist der Lichtstreuabschnitt sa ausgebildet, dass er mit der mindestens einen Seitenfläche der Lichtleitereinheit in Eingriff steht.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird der Lichtstreuabschnitt von einem Halteabschnitt gehalten, der einstückig vom Lichtleiterabschnitt vorsteht und aus dem ersten Harzmaterial besteht.

Bei einerAusführungsform der Erfindung weist das zweite Harzmaterial im Lichtstreuabschnitt eine Wärmebeständigkeit auf, die größer als diejenige des ersten Harzes im Lichtleiterabschnitt ist.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung enthält das zweite Harzmaterial im Lichtstreuabschnitt 2 Gew.-% bis 5 Gew.-% eines Licht streuenden Mittels.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung genügt die Dicke t des Lichtstreuabschnitts und das Gesamt-Lichttransmissionsvermögen T der folgenden Formel: 10,1 × EXP (–1,406t) ≤ T ≤ 56,3 × EXP (–1,569t).

Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind die Lichtleitereinheit und der Lichtstreuabschnitt einstöckig durch Spritzgießen hergestellt, wobei sich das erste Harzmaterial vom zweiten Harzmaterial unterscheidet.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist das zweite Harzmaterial im Lichtstreuabschnitt nach dem Formen eine zweite Kontraktion auf und das erste Harzmaterial im Lichtleiterabschnitt weist nach dem Formen eine erste Kontraktion auf, wobei sich die erste Kontraktion von den zweiten Kontraktion unterscheidet.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind der Lichtstreuabschnitt und der Lichtleiterabschnitt so angeordnet, dass der Lichtstreuabschnitt den Lichtleiterabschnitt aufgrund einer Druckspannung festklemmt, die durch die Differenz zwischen der zweiten Kontraktion des zweiten Harzmaterials im Lichtstreuabschnitt nach dem Formen und der ersten Kontraktion des ersten Harzmaterials in der Lichtleitereinheit nach dem Formen erzeugt wird.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung besteht die Rippe aus dem ersten Harz.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist die Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung mehrere Rippen auf, die mit einem Abstand im Bereich von 3 mm bis 50 mm voneinander beabstandet sind.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist die Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung mindestens eine Lichtstreuplatte auf einer der voneinander abgewandten Flächen der Lichtleitereinheit auf, durch die Licht vom Lichtquellenelement austritt.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist die Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung eine zweite Streuplatte auf der ersten Streuplatte auf, wobei die zweite Streuplatte einen niedrigeren Trübungsgrad als die erste Streuplatte aufweist.

Bei einer Erscheinungsform der Erfindung verwendet eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung eine der oben genannten Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtungen, wobei von der Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung emittiertes Licht auf eine Flüssigkristalltafel der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gestrahlt wird.

Bei einer anderen Erscheinungsform der Erfindung ist ein. Verfahren zum Herstellen einer der oben genannten Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtungen geschaffen, das die folgenden Schritte aufweist: Herstellen des Lichtleiterabschnitts durch Ausführen eines Spritzgießvorgangs mit dem ersten Harz; Herstellen des Lichtstreuabschnitts in einstückiger Weise mit dem Lichtleiterabschnitt durch Ausführen eines Spritzgießvorgangs mit dem zweiten Harzmaterial, das ein Licht streuendes Mittel enthält; und Anordnen des Lichtquellenelements in solcher Weise, dass es an den Lichtstreuabschnitt und den Lichtleiterabschnitt angrenzt und das dadurch gekennzeichnet ist, dass der den Lichtleiterabschnitt bildende Schritt eine Rippe auf der mindestens einen Seitenfläche formt, um eine rechtwinklige Ecke abzustützen, die zwischen der mindestens einen Seitenfläche und dem Lichtstreuabschnitt ausgebildet ist.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung beinhaltet der Schritt zum Herstellen des Lichtleiterabschnitts das Herstellen eines ersten Eingriffsabschnitts und der Schritt zum Herstellen des Lichtstreuabschnitts das Herstellen eines zweiten Eingriffsabschnitts, wobei der erste Eingriffsabschnitt des Lichtleiterabschnitts mit dem zweiten Eingriffsabschnitt des Lichtstreuabschnitts in Eingriff steht.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden im Folgenden anhand von Figuren beschrieben.
1 ist eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung.
2 ist eine Schnittansicht einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit einer Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung gemäß der Erfindung.
3A bis 3F sind Schnittansichten, die eine beispielhafte Konfiguration eines Halteabschnitts und eines Lichtstreuabschnitts einer erfindungsgemäßen Lichtleitereinheit zeigen.
4 ist ein Kurvenbild, das die Beziehung zwischen der Dicke des einen Lichtstreuabschnitt bildenden Materials und dem Gesamt-Lichttransmissionsvermögen zeigt.
5 ist eine sechsseitige Explosionsansicht einer Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung mit einem Lichtquellenelement in "U"-Form.
6 ist eine sechsseitige Explosionsansicht einer Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung mit einem Lichtquellenelement in "C"-Form.
7 ist eine sechsseitige Explosionsansicht einer Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung mit einem Lichtquellenelement mit einer einzelnen Lichtquelle entlang einer langen Seitenfläche.
8 ist ein Kurvenbild, das das Lichttransmissionsspektrum von klarem Acrylmaterial und eines Polycarbonatgemischs zeigt.
9A ist ein Kurvenbild, das die Lichtleuchtstärke und die Farbmaßzahl an der Oberfläche einer Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung zeigt, wobei eine zwischen einer Lichtleitereinheit und einer Prismenlage angeordnete Streufolie einen hohen Trübungsgrad aufweist.
9B ist ein Kurvenbild, das die Lichtleuchtstärke und die Farbmaßzahl an der Oberfläche einer Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung zeigt, wobei eine zwischen einer Lichtleitereinheit und einer Prismenlage angeordnete Streufolie einen niedrigen Trübungsgrad aufweist.
10 ist eine perspektivische Schnittansicht eines Lichtleiterabschnitts mit Rippen an seiner Seite.
11 ist eine perspektivische Ansicht eines für eine Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung mit einem "C"-förmigen Lichtelement verwendeten Lichtleiterabschnitts, der an seinen Seitenflächen Rippen aufweist.
12 ist eine Schnittansicht einer herkömmlichen Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung.
13A ist eine Schnittansicht, die Lichtstrahlen innerhalb einer herkömmlichen Lichtleitereinheit in einer Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung zeigt, wobei helle Linien er zeugt werden.
13B ist eine Schnittansicht, die Lichtstrahlen innerhalb einer Lichtleitereinheit in einer erfindungsgemäßen Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung zeigt.
14 ist eine Schnittansicht, die helle Linien zeigt, die an der Oberseite einer Lichtleitereinheit in einer herkömmlichen Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung erzeugt werden.
15 ist ein Diagramm, das die Unregelmäßigkeit heller Linien zeigt, die an der Oberseite einer Lichtleitereinheit in einer herkömmlichen Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung erzeugt werden.
16A ist eine Schnittansicht, die Betrachtungswinkel an der Oberseite der Lichtleitereinheit einer herkömmlichen Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung zeigt.
16B ist ein Diagramm, das verschiedene Beziehungen zwischen Leuchtstärke-Spitzenwerten und dem Betrachtungswinkel für einen Betrachtungspunkt A und einen Betrachtungspunkt B zeigt.
17A ist eine Schnittansicht, die das Ausmaß einer Leuchtstärkeverringerung bei einer herkömmlichen Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung zeigt, wobei die effektiven Lichtleiter-Querschnittslängen (D₁ und D₀) und eine semieffektive Lichtleiter-Querschnittslänge (D₂) veranschaulicht sind.
17B ist ein Kurvenbild, das die Beziehung zwischen der Leuchtstärke an der Oberfläche der Lichtleitereinheit und dem Verhältnis einer effektiven Lichtleiter-Querschnittslän ge zum Durchmesser des Lichtquellenelements in einer herkömmlichen Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung zeigt.
1 ist eine Schnittansicht, die eine erfindungsgemäße Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung zeigt. Wie es in 1 dargestellt ist, beinhaltet die erfindungsgemäße Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung 1 eine Lichtleitereinheit T mit einem Lichtleiterabschnitt 3 in Form einer ebenen Platte aus transparentem Harz sowie ein Lichtquellenelement L zum Beleuchten der Lichtleitereinheit T mit Licht von den Seitenflächen 4 derselben. Das Licht tritt von den Seitenflächen 4 her in den Lichtleiterabschnitt 3 ein, und es tritt aus der Oberseite 2 aus. Für das Lichtquellenelement L kann eine superschmale Kaltkathodenröhre verwendet werden.
So wie hier verwendet, kann eine Lichtleitereinheit 3 eine "Oberseite", eine "Unterseite" sowie "Seitenflächen", ohne jede Unterscheidung zwischen den jeweiligen Seitenflächen, aufweisen. Anders gesagt, wird jede Fläche, außer der "Oberseite" und der "Unterseite", als "Seitenfläche" bezeichnet.
Die Lichtleitereinheit T beinhaltet den Lichtleiterabschnitt 3, einen Lichtstreuabschnitt 5 und einen Halteabschnitt 6 zum Halten des Lichtstreuabschnitts 5. Der Lichtstreuabschnitt 5, der aus einem ein, Lichtstreumittel zum Streuen des vom Lichtquellenelement L abgestrahlten Lichts enthaltenden Harz besteht, liegt entlang der Laufrichtung des aus dem Lichtleiterabschnitt 3 austretenden Licht über dem Lichtquellenelement L, um das von diesem abgestrahlte Licht zu streuen, bevor es an der Oberseite 2 austritt. Der Halteabschnitt 6 besteht aus transparentem Harz, das einen Vorsprung (jedoch einstückigen Teil) des Lichtleiterabschnitts 3 bildet. Der Lichtstreuabschnitt und der Halteabschnitt 6' stehen im Wesentlichen rechtwinklig von den Seitenflächen 4 ab. Die Vorstehlänge des Lichtstreuabschnitts 5 und des Halteabschnitts 6 von den Seitenflächen 4 beträgt vorzugsweise ungefähr 4 mm.
So wie hier verwendet, bedeutet der Begriff "im Wesentlichen rechtwinklig" einen Winkel im Bereich von ungefähr 85° bis ungefähr 90°. Wenn der Winkel zwischen der Seitenfläche 4 und dem Lichtstreuabschnitt 5 (und dem Halteabschnitt 6) in diesen Bereich fällt, wird im Wesentlichen kein unerwünschter Einfluss auf den Durchlauf des in den Lichtstreuabschnitt 5 und den Halteabschnitt 6 eintretenden Lichts ausgeübt. Da die erfindungsgemäße Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung 1 vorzugsweise durch den Lichtleiterabschnitt 3, den Lichtstreuabschnitt 5 und den Halteabschnitt 6 gebildet wird, die durch Anwenden eines Spritzgießverfahrens auf ein Harzmaterial unter Verwendung eines Metallformwerkzeugs hergestellt werden, ist es wünschenswert, dass der Winkel der Ecke zwischen der Seitenfläche 4 und dem Lichtstreuabschnitt 5 (und dem Halteabschnitt 6) im Bereich zwischen ungefähr 85° und 88° liegt, um das Herausnehmen der Lichtleitereinheit aus dem Metallformwerkzeug zu erleichtern.
2 ist eine Schnittansicht einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, die die Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung der 1 enthält. An der Oberseite der Lichtleitereinheit T, wo das vom Lichtquellenelement L emittierte Licht austritt, beinhaltet die Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung 1, wie erforderlich, Streufolien 11 und 12 zum Streuen von Licht sowie eine Prismenlage 13, die zwischen den Streufolien 11 und 12 angeordnet ist. Die Lichtleitereinheit T kann auch eine Reflexionsfolie 14 zum Abdecken von Teilen der Lichtleitereinheit T außer der Oberseite und zum Abdecken des Lichtquellenelements L aufweisen.
Als Streufolien 11 und 12 wird vorzugsweise eine PET(Polyethylenterephthalat)-Folie mit einer Dicke von ungefähr 130 μm und mit einer Beschichtung streuender Zeichen auf beiden Seiten verwendet. Die Prismenlage 13 verfügt vorzugsweise über eine Dicke von ungefähr 170 μm und einen Winkel an der Spitze von ungefähr 90°. Als Reflexionsfolie 14 wird vorzugsweise eine aus geschäumtem PET hergestellte Folie mit einer Dicke von ungefähr 188 μm verwendet.
Nach Bedarf kann die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 20 ferner Folgendes aufweisen: ein Gehäuse 16 zum Aufnehmen des Lichtquellenelements L und von Teilen der Lichtleitereinheit T, außer der Oberseite in Verbindung mit der Reflexionsfolie 14; einen Rahmen 17, der außerhalb des Gehäuses 16 vorhanden ist, um die Flüssigkristalltafel 15, die Streufolien 11 und 12, die Prismenlage 13 und die Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung 1 zu halten; und einen oberen Deckelring 18, der außerhalb des Rahmens 17 vorhanden ist.
Das Gehäuse 16 besteht vorzugsweise aus Aluminium mit einer Dicke von 0,7 mm. Der Rahmen 17 besteht vorzugsweise aus einem leitenden Harz, und der obere Deckelring 18 besteht aus rostfreiem Stahl.
Als transparentes Harzmaterial für den Lichtleiterabschnitt 3 der Lichtleitereinheit T kann ein Material von Lichtleiterqualität verwendet werden, das im Wesentlichen aus klarem Acrylmaterial besteht. Als Harzmaterial für den Lichtstreuabschnitt 5 kann ein Polycarbonatgemisch verwendet werden, das dadurch erhalten wird, dass ein bromfreies, flammbeständiges Material von Reflexionsqualität verwendet wird, das ein Polycarbonat und diesem als Streumittel hinzugesetztes pulverförmiges Titanoxid enthält, und dass ein Material von klarer Qualität verwendet wird (beispielsweise ein unter dem Namen "IUPILON" von Mitsubishi Engineering Plastic Co., Ltd. hergestelltes Erzeugnis).
Der Grund für die Verwendung eines Polycarbonatgemischs, das ein Material von Reflexionsqualität und ein Material von klarer Qualität enthält, als Harzmaterial für den Lichtstreuabschnitt 5 ist der, zwei in Widerspruch stehende Erfordernisse in Einklang zu bringen; unvermeidliche Dickeneinschränkungen zum Gewährleisten baulicher Unversehrtheit des Harzmaterials sowie eine Verbesserung des Gesamt-Lichttransmissionsvermögens des Lichtstreuabschnitts 5 auf Harzbasis.
Um ein Material von Reflexionsqualität zu einer Harzlage zu bearbeiten, muss die sich ergebende Lage eine Dicke t von mindestens ungefähr 0,5 mm aufweisen. Da die Menge des in einem Material von Reflexionsqualität enthaltenen Titanoxids als Streumittel vom Hersteller des Materials vorbestimmt ist, wird das Lichttransmissionsvermögen eines Materials von Reflexionsqualität in erster Linie durch die Dicke der Konstruktion eingestellt, die aus dem Material von Reflexionsqualität hergestellt wird. Daher ist es möglich, dass dann, wenn die Dicke mehr als die minimale Dicke t von 0,5 mm beträgt, die dazu erforderlich ist, ein Material von Reflexionsqualiät zu einer Harzlage auszubilden, kein ausreichendes Gesamt-Lichttransmissionsvermögen für den Lichtstreuabschnitt 5 erzielt werden kann. Daher verwendet die Erfindung in vorteilhafter Weise ein Polycarbonatgemisch, das ein Material von Reflexionsqualität und ein Material von klarer Qualität enthält, als Harzmaterial für den Lichtstreuabschnitt 5.
Die 3A bis 3F zeigen eine Anzahl möglicher Konfigurationen des Lichtstreuabschnitts 5 und des Halteabschnitts 6. Bei der in 3A dargestellten Lichtleitereinheit T beinhaltet die effektive Betrachtungsfläche einer diese Lichtleitereinheit T enthaltenden Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung den aus einem klaren Acrylmaterial hergestellten Halteabschnitt 6, der einen mit dem Lichtleiterabschnitt 3 einstückigen Vorsprung bildet. Der am Außenrand und der Unterseite des Halteabschnitts 6 vorhandene Lichtstreuabschnitt 5 weist eine Dicke t von ungefähr 0,55 mm auf. Der an den Außenrand des Halteabschnitts 6 angrenzende Lichtstreuabschnitt 5 verfügt über die minimale Dicke für Konstruktionsstabilität. Die Konstruktionsstabilität wird auch durch das klare Acrylmaterial des Lichtleitersabschnitts 3 und das Polycarbonat des Lichtstreuabschnitts 5, die einander über eine weite Fläche kontaktieren, gefördert.
4 ist ein Kurvenbild, das die Beziehung zwischen der Dicke und dem Gesamt-Lichttransmissionsvermögen des Lichtstreuabschnitts 5 für den Fall zeigt, dass dieser alleine aus einem Material von Reflexionsqualität besteht. Wie es durch die Linie a
dargestellt ist, weist, wenn der Lichtstreuabschnitt 5 alleine aus einem Material von Reflexionsqualität besteht, derselbe bei einer Dicke t von 0,5 mm ein Gesamt-Lichttransmissionsvermögen von ungefähr 2% auf, so dass kaum Licht vom Lichtquellenelement L den Halteabschnitt 6 erreicht. Wenn das vom Lichtstreuabschnitt 5 durchgelassene Licht nur ungefähr 2% beträgt, ist die Leuchtstärke am Außenumfang des Betrachtungsgebiets der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung zu niedrig, um das Hauptziel eines Ausgleichs der Leuchtstärke des gesamten Lichtleiterabschnitts 3 zu erzielen.
Um das Gesamt-Lichttransmissionsvermögen des Lichtstreuabschnitts 5 zu erhöhen, während das Erfordernis für die Dicke t erfüllt wird (d. h. mehr als ungefähr 0,5 mm), um eine konstruktionsmäßig einstückige Harzlage herzustellen, ist es erforderlich, den prozentualen Gehalt des Titanoxids (das als Streumittel vorhanden ist) im den Lichtstreuabschnitt 5 bildenden Harzmaterial zu verringern. Jedoch ist, wie oben angegeben, der prozentuale Gehalt des Titanoxids in käuflich verfügbarem Material von Reflexionsqualität festgelegt. Demgemäß haben die Erfinder herausgefunden, dass der prozentuale Gehalt von Titanoxid im Lichtstreuabschnitt 5 bildenden Harzmaterial wirkungsvoll durch Zumischen eines Materials von klarer Qualität in das Material von Reflexionsqualität gesenkt werden kann.
Als Ergebnis eines Versuchs zum Testen verschiedener Mischungsverhältnisse zwischen dem Material von Reflexionsqualität und dem Material von klarer Qualität haben die Erfinder herausgefunden, dass die beste Gleichmäßigkeit der Leuchtstärke für den gesamten Lichtstreuabschnitt 3 dann erhalten wird, wenn Titanoxid mit einer Menge von ungefähr 3,5 Gew.-% in einem Polycarbonatgemisch aus einem Material von Reflexionsqualität und einem Material von klarer Qualität vorhanden ist. Die Linie b
im Kurvenbild der 4 repräsentiert die Beziehung zwischen dem Gesamt-Lichttransmissionsvermögen und der Dicke des Lichtstreuabschnitts 5, der aus einem Polycarbonatgemisch besteht, das ungefähr 3,5 Gew.-% Titanoxid enthält.
Wie es in 4 dargestellt ist, weist dieses Polycarbonatgemisch ein Gesamt-Lichttransmissionsvermögen von ungefähr 10% auf, wenn es mit einer Dicke t von ungefähr 0,55 mm ausgebildet wird.
Der optimale prozentuale Gehalt von Titanoxid beträgt, wie oben angegeben, ungefähr 3,5 Gew.-%. Jedoch haben die Erfinder auch herausgefunden, dass zufriedenstellende Ergebnisse hinsichtlich der Anzeigequalität einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung erzielt werden können, wenn der prozentuale Gehalt von Titanoxid in den Bereich von 2 Gew.-% bis 5 Gew.-% fällt. Wenn der prozentuale Gehalt von Titanoxid als Streumittel weniger als 2 Gew.-% beträgt, wird das vom Lichtstreuabschnitt 5 in den Lichtleiterabschnitt 3 durchgelassene Licht zu stark, was die Umgebungsgebiete des Lichtquellenelements L zu hell macht und so helle Linien erzeugt. Andererseits wird, wenn der prozentuale Gehalt des Titanoxids als Streumittel mehr als 5 Gew.-% beträgt, das vom Lichtstreuabschnitt 5 in den Lichtleiterabschnitt 3 durchgelassene Licht zu schwach, was die Umgebungsgebiete des Lichtquellenelements L zu dunkel macht, wodurch schwarze Linien erzeugt werden.
In der Praxis muss jedoch Sorgfalt hinsichtlich der folgenden Punkte gewahrt werden, um durch Mischen eines Materials von Reflexionsqualität und eines Materials von klarer Qualität ein Polycarbonatgemisch herzustellen, das 3,5 Gew.-% eines Streumittels enthält.
Als Erstes kann die Nennmenge des dem reflektierenden Material hinzugesetzten Streumittels einen Fehler von ungefähr 10% aufweisen. Auch ist anzurtehmen, dass im Streumittel im Material von Reflexionsqualität ungefähr 10% an unregelmäßiger Positionierung vorhanden sind, was insgesamt eine Schwankung von ± 20% betreffend alleine das Streumittel ausmacht. Ferner sind ungefähr ± 20% Schwankung im Mischungsverhältnis zu erwarten, wenn die zwei verschiedenen Materialien, d. h. das Material von Reflexionsqualität und das Material von klarer Qualität miteinander gemischt werden.
Daher sind im das Material von Reflexionsqualität und das Material von klarer Qualität enthaltenden Polycarbonatge misch ungefähr 64% (= 80% × 80%) bis 144% (= 120% × 120%) Herstellstreuung hinsichtlich des Streumittels zu erwarten. Zum Vergleich kann eine Streuung von ungefähr ± 2O (d. h. von 120% bis 80%) existieren, wenn ein gewünschter Wert des Streumittelgehalts ohne Mischen zweier verschiedener Materialien erhalten wird.
Demgemäß unterliegen die tatsächliche Menge des im gesamten Polycarbonatgemisch enthaltenen Streumittels und die Menge des innerhalb örtlicher Teile des Polycarbonatgemischs enthaltenen Streumittels einem gewissen Fehler, wenn ein Material von Reflexionsqualität und ein Material von klarer Qualität gemischt werden, um theoretisch 3,5 Gew. -% an Streumittelgehalt zu erzielen.
Die Linie b
in 4 zeigt die Beziehung zwischen der bevorzugten theoretischen Dicke t in mm zum Erzielen eines Gehalts von ungefähr 3,5 Gew.-% Streumittel und dem sich ergebenden Gesamt-Lichttransmissionsvermögen t in Prozent für den Lichtstreuabschnitt 5. Die Linie b
ist durch die folgende Formel repräsentiert: T = 23 × EXP(–1.466t).
Andererseits sind, wenn ein käuflich verfügbares Material von Reflexionsqualität und ein Material von klarer Qualität tatsächlich gemischt werden, um den Lichtstreuabschnitt 5 mit einem Streumittelgehalt von 3,5 Gew.-% herzustellen, ungefähr 68% bis 144% Herstellstreuung hinsichtlich des Streumittelgehalts zu erwarten. Wenn dieser Fehler durch T = 23 × EXP(–1.466t) widergespiegelt wird, ergibt sich: 10.1 × EXP(–1.406t) ≤ T ≤ 56.3 × EXP(-1.569t).
Diese Formel repräsentiert die Beziehung zwischen der Dicke t (mm) des Lichtstreuabschnitts 5 zum Optimieren der Gleichmäßigkeit der Leuchtstärke im gesamten Lichtleiterabschnitt 3 und dem Gesamt-Lichttransmissionsvermögen T in Prozent, für den Fall, dass der Lichtstreuabschnitt 5 dadurch hergestellt wird, dass ein käuflich verfügbares Material von Reflexionsqualität und ein Material von klarer Qualität tatsächlich gemischt werden. Wie es im Kurvenbild der 4 dargestellt ist, liegt diese Beziehung im Bereich zwischen einer durch die durchgezogene Linie c bezeichneten Obergrenze und einer durch die gestrichelte Linie d bezeichneten Untergrenze. Für den optimalen Lichtstreuabschnitt 5 ist anzunehmen, dass die Beziehung zwischen der Dicke t und dem Gesamt-Lichttransmissionsvermögen T in diesen Bereich fällt. Außerdem ist der optimale Bereich für die Beziehung der Dicke t des Lichtstreuabschnitts 5 und dem Gesamt-Lichttransmissionsvermögen T, wie durch die durchgezogene Linie c und die gestrichelte Linie d in 4 repräsentiert, bei allen in den 3B bis 3F dargestellten Konstruktionen der Lichtleitereinheit T und auch bei der in 3A dargestellten Konstruktion der Lichtleitereinheit T anwendbar.
Das den Lichtstreuabschnitt 5 bildende Polycarbonatgemisch verfügt über eine Temperatur für die Auslenkung bei Last, die ungefähr 30°C höher als die des den Lichtleiterabschnitt 3 bildenden klaren Acrylmaterials ist. Das Polycarbonatgemisch verfügt auch über eine Wärmebeständigkeit von ungefähr 120°C, was der Wärmebeständigkeit des klaren Acrylmaterials, die ungefähr 90°C beträgt, überlegen ist. So erfährt das Polycarbonatgemisch selbst dann keine thermische Verformung wenn die Temperatur der Lichtleitereinheit T wegen der vom Lichtquellenelement L emittierten Wärme ansteigt. Im Ergebnis kann der Lichtstreuabschnitt 5 hervorragende konstruktionsmäßige und optische Leistungsfähigkeit aufrechterhalten.
Da der erfindungsgemäße Lichtstreuabschnitt 5 aus einem ein Lichtstreumittel enthaltenden Harzmaterial hergestellt wird, wie oben angegeben, kann gemäß der Erfindung eine billige Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung hergestellt werden, die zur Massenherstellung geeignet ist.
Obwohl beim veranschaulichten Ausführungsbeispiel für das den Lichtstreuabschnitt 5 bildende Harz ein Polycarbonatgemisch verwendet ist, können zum Herstellen des Lichtstreuabschnitts 5 andere Materialien wie aus der Zeonex(Zonor)-Reihe (Temperatur für Verformung unter Wärme: ungefähr 110°C) von Nippon Zeon Co., Ltd. verwendet werden. Die Auswahl des Harzmaterials zum Herstellen der Lichtleitereinheit T ist für eine Verbesserung der Konstruktionsstabilität derselben wesentlich.
Wenn der Lichtstreuabschnitt 5 der Lichtleitereinheit T aus einem Material hergestellt wird, dessen Konzentrationsverhältnis nach dem Spritzgießen größer als das den Lichtleiterabschnitt 3 bildenden Harzmaterials ist, wird innerhalb des Lichtstreuabschnitts 5 eine Druckspannung erzeugt. Im Ergebnis dient der Lichtstreuabschnitt 5 mit hoher Kompression, der entlang dem Rand des Lichtleiterabschnitts 3 ausgebildet ist, zum Festklemmen des Lichtleiterabschnitts 3, um dadurch der Konstruktion der Lichtleitereinheit T Stabilität zu verleihen. Es ist zu beachten, dass die Reihenfolge der Herstellung des Lichtleiterabschnitts 3 und des Lichtstreuabschnitts 5 die Konstruktionsstabilität der Lichtleitereinheit T, die durch die Druckspannung innerhalb des Lichtstreuabschnitts 5 beim vorliegenden Ausführungsbeispiel gebildet ist, kaum beeinflusst, da der Lichtleiterabschnitt 3 und der Lichtstreuabschnitt 5 geformt werden, bevor die Harze vollständig abgekühlt sind.
Das Kontraktionsverhältnis beim Spritzgießen der für die Er findung verwendeten Harzmaterialien beträgt von ungefähr 6/1000 bis ungefähr 7/1000 für den aus dem oben genannten Polycarbonatgemisch hergestellten Lichtstreuabschnitt 5 sowie ungefähr 3/1000 für den aus einem klaren Acrylmaterial hergestellten Lichtleiterabschnitt 3. Demgemäß zeigt der Lichtstreuabschnitt 5 eine höhere Kontraktion als der Lichtleiterabschnitt 3.
Die Unterseite 19 des Lichtleiterabschnitts 3 der Lichtleitereinheit T verfügt vorzugsweise über eine Zufallstextur, um für Lichtstreuung für gleichmäßige Leuchtstärke an der Unterseite 19 zu sorgen.
Die Erfindung ist bei Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen verschiedener Konfigurationen anwendbar. Drei beispielhafte Konfigurationen von Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtungen sind schematisch in den 5, 6 und 7 dargestellt. Das in 5 dargestellte Ausführungsbeispiel beinhaltet ein Lichtquellenelement L von "U"-Form, das entlang zweier kurzer Seitenflächen und einer langen Seitenfläche der Lichtleitereinheit T vorhanden ist. Das in 6 dargestellte Ausführungsbeispiel beinhaltet ein Lichtquellenelement L mit umgekehrter "C"-Form, das entlang einer kurzen Seitenfläche und zwei langen Seitenflächen der Lichtleitereinheit T vorhanden ist. Das Ausführungsbeispiel in 7 beinhaltet ein geradliniges Lichtquellenelement L, das entlang einer langen Seite der Seitenflächen 4 der Lichtleitereinheit T vorhanden ist.
Es ist zu beachten, dass die 5, 6 und 7 den Lichtstreuabschnitt 5 mit bevorzugten Formen für jeweilige Konfigurationen des Lichtquellenelements zeigen. Im Fall eines "U"-förmigen Lichtquellenelements L sowie eines Lichtquellenelements L vom "C"-Typ, wie sie in den 5 und 6 dargestellt ist, umgibt der Lichtstreuabschnitt 5 aus Poly carbonat den Lichtleiterabschnitt 3 aus klarem Acryl auf drei Seiten seiner vier Flächen, um dadurch dem Lichtstreuabschnitt 5, dem Lichtleiterabschnitt 3 und dem Lichtquellenelement L Konstruktionsstabilität zu verleihen. Jedoch ist im Fall des geradlinien Lichtquellenelements L, das sich entlang einer langen Seite der Lichtleitereinheit T erstreckt, wie in 7 dargestellt, der Lichtstreuabschnitt 5 entlang nur dieser Seite des Lichtleiterabschnitts 3 vorhanden, so dass es relativ schwierig ist, dem Lichtstreuabschnitt 5, dem Lichtleiterabschnitt 3 und dem Lichtquellenelement L Konstruktionsstabilität zu verleihen. Daher sind beim ein geradliniges Lichtquellenelement L enthaltenden Ausführungsbeispiel beide Ränder des Lichtstreuabschnitts 5 L-förmig gegenüber dem Lichtleiterabschnitt 3 und dem Lichtquellenelement L geformt, um eine größere Kontaktfläche und auch eine dreidimensionale Konstruktion zum Erzielen ausreichender Konstruktionsstabilität zu erhalten.
Da das Polycarbonatgemisch nach dem Spritzgießen eine hohe Kontraktion aufweist, übt der aus dem Polycarbonatgemisch hergestellte Lichtstreuabschnitt 5 wegen der Kontraktion nach dem Spritzgießen eine hohe Druckspannung auf den Lichtleiterabschnitt 3 aus. Daher verstärkt der Lichtstreuabschnitt 5 die Konstruktionsstabilität der gesamten Vorrichtung aufgrund nicht nur seiner körperlichen Konfiguration, sondern auch wegen der Druckspannung, die er herbeiführt. Im Ergebnis sind die Schwingungsbeständigkeit und die Stoßfestigkeit der gesamten Vorrichtung stark verbessert.
Wenn eine Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung mit großer Oberfläche hergestellt wird, wie sie für ein Flüssigkristalldisplay mit großem Schirm verwendet wird, kann der um den Lichtleiterabschnitt 3 herum angeordnete Lichtstreuabschnitt 5 unterteilt werden, so dass die durch den Lichtstreuabschnitt 5 erzeugten Druckspannungen entsprechend verteilt werden.
Nun wird ein Verfahren zum Herstellen der Lichtleitereinheit T für Einbau in die erfindungsgemäße Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung 1 erläutert.
Als Erstes wird der Lichtleiterabschnitt 3 für die Lichtleitereinheit T durch Spritzgießen hergestellt. Dann wird das dem Lichtleiterabschnitt 3 entsprechende Metallformwerkzeug durch ein Formwerkzeug zum Herstellen des Lichtstreuabschnitts 5 ersetzt. Dann wird auch das Material von dem für den Lichtleiterabschnitt 3 geändert, und der Lichtstreuabschnitt 5 wird durch Spritzgießen hergestellt. Alternativ kann der Lichtstreuabschnitt 5 vor dem Herstellen des Lichtleiterabschnitts 3 hergestellt werden.
So wird die erfindungsgemäße Lichtleitereinheit T durch eine Spritzgießtechnik für dichroitisches Material hergestellt, die sich innerhalb der Kenntnisse des Fachmanns befindet. So können die körperlichen Abmessungen und die optischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Lichtleitereinheit T, die unter Verwendung einer Spritzgießtechnik für dichroitisches Material hergestellt wird, für eine lange Zeitspanne aufrechterhalten werden, um dadurch jede Instabilität in Zusammenhang mit einer Massenherstellung zu minimieren.
Auch ist die erfindungsgemäße Lichtleitereinheit T, die durch ein Spritzgießverfahren für dichroitisches Material hergestellt werden kann; frei von vielen der Probleme in Zusammenhang mit der oben genannten herkömmlichen Lichtleitereinheit mit einer Lichtmenge-Einstellfiltereinrichtung, einschließlich der Ausgaben, die die Folge von Punktdruckmaschinen, Maschinenabnutzung, Produktuntersuchung, Vakuumabscheidungsmaschinen und Spanneinrichtungen zur Abscheidung, oder der Zusammenbaukosten, der Ausrüstungsverluste und der Untersuchungskosten sind, die zum Positionieren einer Lichtmenge-Einstellfiltereinrichtung innerhalb der Lichtleitereinheit erforderlich sind. Im Ergebnis werden die Herstellkosten stark verringert.
Zu Zusatzkosten, die durch die erfindungsgemäße Lichtleitereinheit T hervorgerufen werden, gehören, neben dem Herstellen einer monochroitischen Lichtleitereinheit, die Kosten für ein spezielles Metallformwerkzeug zum Herstellen des Lichtstreuabschnitts 5, einer Zylinderausrüstung zum Einspritzen von Harz mit einem darin enthaltenen Streumittel sowie die Kosten für das das Streumittel enthaltende Harz selbst. Da eine normale Spritzgießmaschine für dichroitisches Material häufig mehrere Harzeinspritzzylinder enthält, ist es nicht erforderlich, einen speziellen Zylinder zum Einspritzen eines ein Streumittel enthaltenden Harzes bereitzustellen, wie oben angegeben. Ferner werden ein Streumittel enthaltende Harze in weitem Umfang zu allgemeinen Zwecken verwendet, und sie sind sehr billig, wobei einige derselben sogar billiger als transparente Harze sind. So sind die Zusatzkosten, die durch die Verwendung eines ein Streumittel enthaltenden Harzes hervorgerufen werden, falls sie überhaupt vorhanden sind, extrem klein.
Ein wichtiges Element bei der Konstruktion der Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung 1 betrifft die Wahl der Streufolie 11 und/oder der Streufolie 12 (in 2 dargestellt). Die Streufolie 11 und die Streufolie 12 können so angeordnet werden, dass sie entlang der Lichtlaufrichtung die Prismenlage 13 zwischen sich aufnehmen, um die Gleichmäßigkeit der Leuchtstärke und die Gleichmäßigkeit der Farbmaßzahl zu verbessern und eine Charakteristik mit großem Betrachtungswinkel sowie hohe Leuchtstärke zu erzielen. Für die Prismenlage 13 kann in geeigneter Weise ein als BEF bezeichnetes Erzeugnisse verwendet werden (hergestellt von Minnesota Mining and Manufacturing Co.).
Die Wellenlänge (Transmissionsspektrum) des durch das den Lichtleiterabschnitt 3 der Lichtleitereinheit T bildende klare Acrylmaterial hindurchgestrahlten Lichts unterscheidet sich von der Wellenlänge des durch das den Lichtstreuabschnitt 5 bildende Polycarbonatgemisch hindurchgestrahlten Lichts, wie es in 8 dargestellt ist. Daher kann selbst dann, wenn der prozentuale Gehalt des Streumittels im Polycarbonatgemisch so eingestellt wird; dass an der Oberfläche der Lichtleitereinheit T, einschließlich dem Halteabschnitt 6, gleichmäßige Leuchtstärke erzielt wird, immer noch eine merkliche Differenz bei der Farbmaßzahl vorliegen. Die Differenz in der Farbmaßzahl zeigt sich selbst als Farbunterschied auf der Flüssigkristalltafel 15 der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 20.
Die Differenz der Farbmaßzahl kann durch die Streufolie 11 wirkungsvoll beseitigt werden, die auf der Oberseite der Lichtleitereinheit T vorhanden ist, wie dies unten beschrieben wird.
Im Allgemeinen fällt, wenn der Verunreinigungsgrad (Trübung) innerhalb der Streufolie 11 zunimmt, das Lichttransmissionsvermögen derselben, so dass durch sie mehr Licht gestreut wird.
Der Begriff "Trübung" ist ein Maß für die Menge an Streulicht, das aus der Lichtaustrittsfläche einer Folie austritt, durch die Licht hindurchläuft. Ein Material mit höherem Trübungsgrad weist einen höheren Verunreinigungsgrad auf, d. h. es erscheint trüber. Ein Material mit niedrigem Trübungsgrad verfügt über einen niedrigeren Verunreinigungsgrad, d. h. es erscheint eher wie transparentes Glas.
Eine Zunahme der Menge des durch die Streufolie 11 gestreuten Lichts bedeutet eine Zunahme des optischen Wegs des Lichts, das in die Streufolie 11 eintritt, durch sie hindurchläuft und nach Streuung die Prismenlage 13 erreicht. Demgemäß läuft das durch den Lichtstreuabschnitt 5 (mit anderer Maßzahl als der des durch den Lichtleiterabschnitt 3 hindurchgestrahlten Lichts) hindurchgestrahlte Licht über einen größeren Weg, was für verbesserte, durch die Lichtstreufolie 11 bewerkstelligte Streuung sorgt. Im Ergebnis ist das oben genannte Problem einer Differenz in der Farbmaßzahl beseitigt.
Als Streufolie 11 mit ausreichend hohem Trübungsgrad zum Beseitigen der oben genannten Differenz in der Farbmaßzahl kann eine Anzahl von Produkten mit unterschiedlicher Trübung zwischen beispielsweise ungefähr 78% und 82% verwendet werden. 9A zeigt die Verteilung der Farbmaßzahl des auf die Flüssigkristalltafel 15 Bestrahlten Lichts, wenn ungefähr 82% Trübung für die Streufolie 11 vewendet wird. 9B zeigt die Verteilung der Farbmaßzahl, wie sie erhalten wird, wenn ungefähr 77% Trübung für die Streufolie 11 verwendet wird. Die in den 9A und 9B dargestellten Ergebnisse wurden unter Verwendung von ungefähr 77% Trübung für die Streufolie 12 erhalten, um eine unerwünschte Abnahme der Leuchtstärke des auf die Flüssigkristalltafel 15 Bestrahlten Lichts zu verhindern.
In jeder der 9A und 9B repräsentiert die horizontale Achse den Weg auf der Oberfläche der Streulage 12 von einem Punkt über dem Lichtquellenelement L zur Mitte der Hinter grundbeleuchtungs-Vorrichtung, und die vertikale Achse repräsentiert die Farbmaßzahl. Die durchgezogene Linie x repräsentiert Werte der x-Koordinate, und die gestrichelte Linie y repräsentiert Werte der y-Koordinate in einem Cartesischen Koordinatensystem, das ein Farbmaßzahl-Diagramm repräsentiert.
Wenn die Trübung der Streufolie 11 niedrig ist, wie es in 9B dargestellt ist, ändern sich sowohl die Leuchtstärke als auch die Farbmaßzahl an der Grenze zwischen dem Lichtstreumaterial 5 und dem Lichtleiterabschnitt 3 drastisch. Andererseits ändern sich die Leuchtstärke und die Farbmaßzahl allmählich, wenn die Trübung der Streufolie 11 hoch ist, wie es in 9A dargestellt ist.
Eine Streufolie mit höherem Trübungsgrad sorgt für bessere Lichtstreueigenschaften zum besseren Verhindern einer Ungleichmäßigkeit der Leuchtstärke im Lichtstreuabschnitt 5 der Lichtleitereinheit T. Auch kann Licht, das durch eine Streufolie mit hoher Trübung stark gestreut wurde, durch die Prismenlage zum Erhöhen der Leuchtstärke an der Front den maximalen Effekt erzielen. Um den Glanz der Prismenfolie zu minimieren, wie er unter einem schrägen Betrachtungswinkel gesehen. wird, ohne die durch die Prismenlage geschaffene erhöhte Leuchtstärke zu zerstören, ist es bevorzugt, eine Streufolie mit niedrigem Trübungsgrad zu verwenden. Daher können durch Anbringen der zweiten Streufolie 12 mit niedriger Trübung über der ersten Streufolie 11, wie oben angegeben, die Ungleichmäßigkeit der Leuchtstärke des Lichtstreuabschnitts 5 der Lichtleitereinheit T und der Glanz der Prismenlage 13, wie er unter schrägem Betrachtungswinkel beobachtet wird, beide minimiert werden.
Nun werden die Wirkungen der Erfindung unter Bezugnahme auf die 13A und 13B grafisch beschrieben. Gemäß der 13B erlaubt die Lichtleitereinheit T für eine erfindungsgemäße Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung, die den Lichtstreuabschnitt 5 und den Halteabschnitt 6 aufweist, der im Wesentlichen rechtwinklig von der Seite 4 zur Oberseite des Lichtquellenelements L vorsteht, in wirkungsvoller Weise, das vom Lichtquellenelement L emittierte Licht durch den Lichtstreuabschnitt 5 zu streuen. So verhindert die erfindungsgemäße Lichtleitereinheit T die Erzeugung heller Linien. Zum Vergleich zeigt die 13A eine Lichtleitereinheit 130 gemäß der JP 8-166513 A , bei der von der Lichtleitereinheit 130 helle Linien 132 erzeugt werden. So tritt bei der erfindungsgemäßen Lichtleitereinheit T das Licht vom Lichtquellenelement L nicht unmittelbar von der Oberseite 2 der Lichtleitereinheit T aus, so dass das unmittelbare Licht 30 vom Lichtquellenelement L in die Lichtleitereinheit T eingeführt werden kann, während hohe Leuchtstärke ohne Schwächung aufrechterhalten wird. Auch kann, gemäß der Erfindung, eine im Wesentlichen gleichmäßige Verteilung der Leuchtstärke dadurch erzielt werden, dass eine geeignete Menge an Titanoxid als Streumittel einem Harzmaterial, wie Polycarbonat, das den Lichtstreuabschnitt 5 der Lichtleitereinheit T bildet, zugesetzt wird.
Die Leuchtstärkemessungen zeigten einen idealen Leuchtstärkepegel von ungefähr 380 cd/m² im mittleren Teil der Flüssigkristalltafel sowie einen idealen Leuchtstärkepegel von ungefähr 375 cd/m² im Randgebiet der Flüssigkristalltafel. Hinsichtlich der Farbmaßzahl der Flüssigkristalltafel betrug dieselbe in der Mitte der Flüssigkristalltafel x = 0,313 und y = 0,329, wohingegen die Farbmaßzahl im Randteil der Flüssigkristalltafel x = 3,314 und y = 0,330 betrug, was geringfügig höher als die Farbmaßzahl in der Mitte ist. Jedoch lag die gemessene Farbmaßzahl am Rand gut innerhalb der Grenzen der Spezifikationen für die Farbmaßzahl des Moduls, und durch visuelle Betrachtung wurde keine wesentliche Farbänderung beobachtet.
Die 3A bis 3F sind Schnittansichten, die mehrere Lichtleitereinheiten T zeigen, wie sie tatsächlich von den Erfindern entwickelt wurden.
Jede der 3A bis 3F veranschaulicht einen Aufbau, bei dem der Halteabschnitt 6 und der Lichtstreuabschnitt 5 miteinander in Eingriff stehen, was die Konstruktionsstabilität des Lichtleiterabschnitts 3 verbessert.
Bei der Lichtleitereinheit T in der 3A steht der Lichtstreuabschnitt 5 dem Lichtquellenelement L unter dem Halteabschnitt 6, der im Wesentlichen rechtwinklig von der Seitenfläche 4 vorsteht, direkt gegenüber. Bei der Lichtleitereinheit T in der 3B ist der Lichtstreuabschnitt 5 an der Oberseite des Halteabschnitts 6 vorhanden, der im Wesentlichen rechtwinklig von der Seitenfläche 4 vorsteht. Bei den Lichtleitereinheiten T in den 3C bis 3F bildet der Lichtstreuabschnitt 5 praktisch den gesamten Teil, der im Wesentlichen rechtwinklig von der Seitenfläche 4 vorsteht, wobei der Lichtstreuabschnitt 5 in Eingriff mit dem an der Seitenfläche 4 vorhandenen Halteabschnitt 6 steht.
Bei den in den 3A – 3F dargestellten Konfigurationen der Lichtleitereinheit T wird das Licht vom Lichtquellenelement L durch den Lichtstreuabschnitt 5, der unmittelbar über dem Lichtquellenelement L liegt, wirkungsvoll gestreut, um die Leuchtstärke zu verringern. Im Ergebnis kann innerhalb des Lichtleiterabschnitts 3 gleichmäßige Leuchtstärke erzielt werden.
Beim Herstellprozess für die Lichtleitereinheit T ist es bevorzugt, den Lichtleiterabschnitt 3 vor dem Lichtstreuabschnitt 5 herzustellen. Dies, da die Herstellkosten gesenkt werden können, wenn der Lichtleiterabschnitt 3 mit größerem Volumen als dem des Lichtstreuabschnitts 5 hergestellt wird.
Wie es in 10 dargestellt ist, sind an der Seitenfläche 4 mehrere Rippen 40 vorhanden, um den rechtwinkligen Vorsprung 6 an der Seitenfläche 4 der Lichtleitereinheit T und den Lichtstreuabschnitt 5 weiter abzustützen. Jede der Rippen 40, die vorzugsweise aus demselben Acrylharz wie dem des Lichtleiterabschnitts 3 der Lichtleitereinheit T besteht, verfügt über allmählich zunehmende Dicke ausgehend von der Unterseite 19 zur Oberseite 2 der Lichtleitereinheit T. Die bevorzugten Abmessungen der Rippe 40 sind die folgenden: ungefähr 3,5 mm Höhe ausgehend von der Unterseite 9 bis zur Oberseite 2 der Lichtleitereinheit T; ungefähr 1 mm Dicke an der Unterseite 19 und ungefähr 1,5 mm Dicke an der Oberseite 2. Der Abstand zwischen benachbarten Rippen beträgt vorzugsweise von 3 mm bis 50 mm. Ferner ist es bevorzugt, wenn das in den 5 und 6 dargestellte U- oder C-förmige Lichtquellen element L verwendet wird, Rippen 40 an allen Seitenflächen 4 der Lichtleitereinheit T anzubringen, die vom Lichtquellenelement L beleuchtet werden. Im Fall der in 11 dargestellten U-förmigen Konfiguration sind insgesamt zehn Rippen an den drei Seitenflächen 4 vorhanden.
Im Randgebiet der Elektroden des Lichtquellenelements L kann die Temperatur wegen einer Erwärmung des Lichtquellenelements L auf bis zu ungefähr 100°C ansteigen. Da die Temperatur einer Verformung unter Wärme für das die Rippen 40 bildende Acrylharz ungefähr 90°C beträgt, ist es bevorzugt, zwischen den Rippen 40 und dem Lichtquellenelement L eine Luftschicht als Isolierschicht anzubringen, um eine Verformung oder ein Gelbwerden der Rippen 40 zu verhindern.
Da die Rippen 40 aus transparentem Acrylharz hergestellt werden, wird das Licht vom Lichtquellenelement durch dieselben nicht gestreut oder absorbiert. Daher führen die Rippen 40 zu keiner wesentlichen Abnahme der Leuchtstärke.
Die Rippen 40 können während der Herstellschritte für den Lichtleiterabschnitt 3 dadurch hergestellt werden, dass im Metallformwerkzeug für den Lichtleiterabschnitt 3 der Lichtleitereinheit T Vertiefungen ausgebildet werden und das transparente Harz eingespritzt wird. Danach wird der Lichtstreuabschnitt 5 durch Einspritzen des oben genannten, das Streumittel enthaltenden Harzes hergestellt, um so die Lichtleitereinheit T mit den daran vorhandenen Rippen 40 herzustellen.
Wie es in den 10 und 11 dargestellt ist, sorgen die Rippen 40 am Lichtleiterabschnitt 3 für eine weitere Unterstützung der im Wesentlichen rechteckigen Ecke zwischen der Seitenfläche 4 des Lichtleiterabschnitts 3 und dem von der Seitenfläche 4 vorstehenden Lichtstreuabschnitt 5, wodurch die Konstruktionsstabilität und die Schlagfestigkeit der Vorrichtung verbessert werden können.
Wie oben beschrieben, ist es durch die Erfindung möglich, eine wärmebeständige Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung zu schaffen, die zur Massenherstellung bei relativ niedrigen Kosten geeignet ist, da außer der zum Spritzgießen der Harze erforderlichen Ausrüstung keine Spezialausrüstung zur Herstellung erforderlich ist, und bei der eine Ungleichmäßigkeit der Leuchtstärke und der Farbmaßzahl herabgedrückt ist. Gemäß der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung und einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit der Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung geschaffen.
Ferner können die Stabilität und die Schlagfestigkeit der Vorrichtung durch Anbringen von Rippen 40 am Lichtleiterabschnitt 3 der Lichtleitereinheit T in der Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung weiter verbessert werden.
Die erfindungsgemäße Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung kann in geeigneter Weise für eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung in einem Fahrzeug, eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung für eine mobile Endstelle, eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung zu Unterhaltungszwecken, eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung für AV(audiovisuelle)-Anwendungen und eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung für FA(Fabrikautomatisierungs)-Anwendungen verwendet werden.
Auch ermöglicht die Erfindung eine Vergrößerung des Anzeigebereichs bei minimaler Modulgröße.

Claims

Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung mit: – einer Lichtleitereinheit (T), die als eine ebene Platte aus einem transparenten ersten Harzmaterial mit voneinander abgewandten Oberflächen (2, 21) und Seitenflächen (4) ausgebildet ist und einen Lichtleiterabschnitt (3) aufweist, wobei Licht durch mindestens eine der Seitenflächen (4) in die Lichtleitereinheit eintritt und von einer der voneinander abgewandten Oberflächen (2, 21) abgestrahlt wird; und – einem Lichtquellenelement (L), das angrenzend an mindestens eine Seitenfläche (4) des Lichtleiterabschnitts (3) angeordnet ist, um Licht auf die mindestens eine Seitenfläche (4) des Lichtleiterabschnitts (3) zu strahlen; – wobei die Lichtleitereinheit (T) ferner einen Lichtstreuabschnitt (5) aus einem zweiten Harzmaterial aufweist, der rechtwinklig von der mindestens einen Seitenfläche (4) der Lichtleitereinheit (T) vorsteht und entlang der Laufrichtung des aus dem Lichtleiterabschnitt (3) austretenden Lichts über dem Lichtquellenelement (L) liegt, um das durch das Lichtquellenelement (L) abgestrahlte Licht zu streuen, dadurch gekennzeichnet, dass ferner mindestens eine Rippe (40) auf mindestens einer Seitenfläche (4) des Lichtleiterabschnitts (3) vorgesehen ist, die durch das Licht vom Lichtquellenelement (L) beleuchtet wird und die eine rechtwinklige Ecke abstützt, die zwischen der mindestens einen Seitenfläche (4) und dem Lichtstreuabschnitt (5) ausgebildet ist.
Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das zweite Harzmaterial ein Licht streuendes Mittel enthält.
Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Lichtstreuabschnitt (5) so ausgebildet ist, dass er mit der mindestens einen Seitenfläche (4) der Lichtleitereinheit (T) in Eingriff steht.
Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Lichtstreuabschnitt (5) von einem Halteabschnitt (6) gehalten wird, der einstückig vom Lichtleiterabschnitt (3) vorsteht und aus dem ersten Harzmaterial besteht.
Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das zweite Harzmaterial im Lichtstreuabschnitt (5) eine Wärmebeständigkeit aufweist, die größer als diejenige des ersten Harzes im Lichtleiterabschnitt (3) ist.
Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der das zweite Harzmaterial im Lichtstreuabschnitt (5) 2 Gewichts-% bis 5 Gewichts-% eines Licht streuenden Mittels enthält.
Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Dicke t des Lichtstreuabschnitts (5) und das Gesamt-Lichttransmissionsvermögen T der folgenden Formel genügen: 10,1 × EXP(–1,406t) ≤ T ≤ 56,3 × EXP(–1,569t).
Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Lichtleitereinheit (T) und der Lichtstreuabschnitt (5) einstückig durch Spritzgießen hergestellt sind, wobei sich das erste Harzmaterial vom zweiten Harzmaterial unterscheidet.
Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der das zweite Harzmaterial im Lichtstreuabschnitt (5) nach dem Formen eine zweite Kontraktion zeigt und das erste Harzmaterial im Lichtleiterabschnitt (3) nach dem Formen eine erste Kontraktion zeigt, wobei sich die erste Kontraktion von der zweiten Kontraktion unterscheidet.
Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der der Lichtstreuabschnitt (5) und der Lichtleiterabschnitt (3) so angeordnet sind, dass der Lichtstreuabschnitt (5) den Lichtleiterabschnitt (3) aufgrund einer Druckspannung festklemmt, die durch die Differenz zwischen der zweiten Kontraktion des zweiten Harzmaterials im Lichtstreuabschnitt (5) nach dem Formen und der ersten Kontraktion des ersten Harzmaterials in der Lichtleitereinheit (T) nach dem Formen erzeugt wird.
Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die mindestens eine Rippe (40) aus dem ersten Harzmaterial besteht.
Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung nach Anspruch 1, die mehrere Rippen (40) aufweist, die voneinander einen Abstand im Bereich von 3 mm bis 50 mm haben.
Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit minde stens einer Lichtstreuplatte (11, 12) auf einer der voneinander abgewandten Flächen der Lichtleitereinheit (T), durch die Licht vom Lichtquellenelement (L) austritt.
Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung nach Anspruch 13, die eine zweite Streuplatte (12) auf der ersten Streuplatte (1 1) aufweist, wobei die zweite Streuplatte einen niedrigeren Trübungsgrad als die erste Streuplatte aufweist.
Verwendung der Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung gemäß dem Anspruch 1 in einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, wobei das von der Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung emittierte Licht auf eine Flüssigkristalltafel der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gestrahlt wird.
Verfahren zum Herstellen der Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung nach Anspruch 1, mit den folgenden Schritten: – Herstellen des Lichtleiterabschnitts (3) durch Ausführen eines Spritzgießvorgangs mit dem transparenten ersten Harz; – Herstellen des Lichtstreuabschnitts (5) in einstückiger Weise mit dem Lichtleiterabschnitt durch Ausführen eines Spritzgießvorgangs mit dem zweiten Harzmaterial, das ein Licht streuendes Mittel enthält; und – Anordnen des Lichtquellenelements (L) in solcher Weise, dass es an den Lichtstreuabschnitt (5) und den Lichtleiterabschnitt (3) angrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass der den Lichtleiterabschnitt (3) bildende Schritt wenigstens eine Rippe (40) auf mindestens einer der Seitenflächen (4) formt, um eine rechtwinklige Ecke abzustützen, die zwischen der mindestens einen Seitenfläche (4) und dem Lichtstreuabschnitt (5) ausgebildet ist.
Verfahren zum Herstellen einer Hintergrundbeleuchtungs-Vorrichtung nach Anspruch 16, bei dem der Schritt zum Herstellen des Lichtleiterabschnitts (3) das Herstellen eines ersten Eingriffsabschnitts umfasst und der Schritt zum Herstellen des Lichtstreuabschnitts (5) das Herstellen eines zweiten Eingriffsabschnitts umfasst, wobei der erste Eingriffsabschnitt des Lichtleiterabschnitts mit dem zweiten Eingriffsabschnitt des Lichtstreuabschnitts in Eingriff steht.