DE4342822A1 - Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flüssigkristall-
Anzeigevorrichtung, welche rückseitig durch LEDs beleuchtet
ist.
Im Stand der Technik wird eine Flüssigkristall-Anzeigevor
richtung (LCD-Vorrichtung) in verschiedenen Arten von Geräten
und Instrumenten verwendet, beispielsweise in Einrichtungen
für die Büroautomatisierung (OA), in Uhren, Blutdruckmeßgerä
ten, Heißwasserversorgungsgeräten, usw. Das Anzeigeelement
(oder die Anzeige) wird von innen aus beleuchtet, so daß die
Erkennbarkeit der auf ihm angezeigten Zahlen, Buchstaben,
usw. verbessert ist.
In kleinen, batteriegetriebenen Flüssigkristall-Anzeigevor
richtungen wird im allgemeinen ein Reflexions-Beleuchtungs
verfahren verwendet, um den Stromverbrauch zu verringern.
Bei diesem Verfahren wird eine Glühlampe (Glühlampenbirne)
innerhalb des LCD-Gerätes angebracht, und die Lampe wird nur
dann eingeschaltet, wenn dies von einem Benutzer gefordert
wird. Der Grund für diesen gelegentlichen Einsatz der Glüh
lampe besteht darin, daß die verfügbare Leistung, obwohl die
se von der Kapazität der in dem Gerät installierten Batterie
abhängt, gering ist, nämlich etwa 60 mW bis 100 mW, und es
nicht möglich ist, durch die Glühlampe eine dauernde Beleuch
tung zu erhalten.
Daher wird seit kurzem eine Beleuchtung der Anzeige durch
ein rückseitiges Beleuchtungssystem erzielt, welches LEDs
(lichtemittierende Dioden) verwendet, da diese einen gerin
gen Leistungsverbrauch aufweisen.
LEDs weisen einen erheblich geringeren Leistungsverbrauch
(20 mW pro Einheit) als übliche Lampen auf, und darüber hin
aus eine hohe Helligkeit sowie eine lange Lebensdauer. Dar
über hinaus können LEDs unterschiedliche Lichtfarben aussen
den, beispielsweise über rot hinaus, grün, gelb, usw., und
sie sind einfach erhältlich. Daher sind LEDs ideal für die
Verwendung als Beleuchtungslichtquelle in den Flüssigkristall-
Anzeigevorrichtungen geeignet.
Mit LEDs allein ist es allerdings schwierig, einen breiten
Bereich der Anzeige gleichmäßig zu beleuchten, da die ausge
sandte Strahlung der LEDs eine hohe Richtwirkung aufweist.
Wie in Fig. 12 gezeigt, wird daher ein lichtemittierender
Körper in Form einer flachen Tafel, der aus einer lichtlei
tenden Platte 1 und einer LED 2 besteht, als Beleuchtungs
vorrichtung für ein Flüssigkristallfeld 3 verwendet.
Bei diesem Flachtafel-Lichtemissionskörper besteht die licht
leitende Platte 1 aus einem transparenten Harz, welches sehr
gute Lichttransmissionseigenschaften aufweist (beispielsweise
einem Acrylharz, und dergleichen) und keilförmig ausgebildet
ist, in der Seitenansicht, so daß die rückwärtige Oberfläche
1a der lichtleitenden Platte 1 geneigt angeordnet ist. Von
der LED 2 ausgesandtes Licht 4 tritt in das Innere der licht
leitenden Platte 1 von der Oberfläche 5 am dicken Ende ein
und wird dann an der rückwärtigen Oberfläche 1a der licht
leitenden Platte 1 reflektiert, so daß Licht von der oberen
Oberfläche 6 ausgesandt wird. Auf diese Weise wird eine
gleichmäßige Oberflächenbeleuchtung erhalten, und die gesam
te Oberfläche der Flüssigkristall-Anzeigeplatte 3 gleichför
mig beleuchtet.
Verglichen mit anderen Flachtafel-Lichtemissionskörpern, wel
che Elektrolumineszenz, Faseroptiken, und dergleichen verwen
den, weist dieser lichtemittierende Körper des Flachtafeltyps
Vorteile auf. Er ist nämlich einfach aufgebaut und kosten
günstig herzustellen.
Da die LED 2 eine kleine Lichtemissionsfläche aufweist, wird
ein Diodenchip 8 in ein transparentes Kunstharz 7, beispiels
weise Acrylharz und dergleichen, so eingeformt, daß das von
dem Diodenchip 8 ausgesandte Licht durch einen Konvexlinsen
teil 7a ausgebreitet wird, welcher an der Spitze des transpa
renten Harzes 7 vorgesehen ist. Bei diesem Aufbau läßt sich
das Licht einfacher erkennen.
Bei der voranstehend geschilderten lichtleitenden Platte 1
bildet die geneigte rückwärtige Oberfläche 1a eine reflektie
rende Oberfläche 9, die durch Vakuumbedampfung von Aluminium
oder das Anbringen eines reflektierenden Blattes erhalten
wird.
Allerdings tritt bei den konventionellen Flüssigkristall-
Anzeigevorrichtungen, welche eine lichtleitende Platte 1 und
eine LED 2 verwenden, das nachstehend angegebene Problem auf.
Es tritt nämlich eine unregelmäßige Helligkeit auf, und dies
führt dazu, daß die gesamte Anzeige des Flüssigkristall-An
zeigefeldes 3 nicht gleichförmig beleuchtet wird.
Im einzelnen ist die LED 2 so angebracht, daß ihre optische
Achse L im wesentlichen parallel zur Oberfläche 6 der licht
leitenden Platte 1 verläuft. Ein Teil 4a des Lichts von der
LED 2, der in die lichtleitende Platte 1 eintritt, wird von
der reflektierenden Oberfläche 9 reflektiert und von der Ober
fläche 6 nach außen geschickt (dieses Licht wird als direkt
reflektiertes Licht bezeichnet), wogegen ein anderer Teil
4b des Lichts zuerst vollständig durch die Oberfläche 6 der
lichtleitenden Platte 1 reflektiert wird, und dann von der
reflektierenden Oberfläche 9 reflektiert und von der Oberflä
che 6 ausgeschickt wird (dieses Licht wird als vollständig
reflektiertes Licht bezeichnet). Wenn die reflektierende
Oberfläche 9 in beispielsweise drei Bereiche A, B und C ent
lang der Richtung der optischen Achse unterteilt ist (A ist
der Bereich am nächsten an der LED 2, der dann folgende Be
reich ist B, und der am weitesten von der LED 2 entfernte
Bereich ist C), so ändert sich der Anteil direkt reflektier
ten Lichts 4a und des vollständig reflektierten Lichts 4b
pro Flächeneinheit abhängig von dem betreffenden Bereich.
Dies führt dazu, daß die Helligkeit unregelmäßig wird. Die
Bereiche A und C sind heller, und der Bereich B ist dunkler.
Bei kompakten Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen stellen
die Herstellungskosten, die Helligkeit, die Abmessungen und
das Gewicht kritische Größen dar, und Vorrichtungen, die
kostengünstig herzustellen sind, geringere Abmessungen und
Gewichte aufweisen, und eine gleichmäßige, helle Beleuchtung
zur Verfügung stellen, sind stark gefragt. Allerdings ist
normalerweise bei den Geräten, welche wie voranstehend be
schrieben die lichtleitende Platte verwenden, das Gewicht
hoch, infolge der lichtleitenden Platte. Daher gibt es Gren
zen für eine Gewichtsverringerung.
Mit der vorliegenden Erfindung sollen die bei konventionel
len Geräten auftretenden Schwierigkeiten gelöst werden.
Ein Hauptvorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der
Bereitstellung einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, durch
welche eine Verringerung des Gewichts und der Dicke erzielt
werden kann, welche keine unregelmäßige Helligkeit erzeugt,
und eine gleichmäßige und hellere Oberflächenbeleuchtung zur
Verfügung stellt, und darüber hinaus so ausgelegt ist, daß
verschiedene, zu beleuchtende Bereiche mit einer gewünschten
Farbe in gewünschter Helligkeit beleuchtet werden können.
Die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung weist eine Halterung auf, deren vordere Oberfläche
offen ist, ein Flüssigkristall-Anzeigefeld, welches in der
Öffnung der vorderen Oberfläche der Halterung angebracht ist,
wobei eine Lichtdiffusorplatte zwischen der Halterung und dem
Feld angeordnet ist, eine gedruckte Schaltungsplatine, die an
der Rückseite der Halterung befestigt ist, sowie mehrere LEDs,
die auf der gedruckten Schaltungsplatine so angebracht sind,
daß sie rückseitig das Flüssigkristall-Anzeigefeld von dem
Bereich hinter der Lichtdiffusorplatte aus beleuchten, und
darüber hinaus weist die Halterung LED-Montagevorrichtungen
auf, welche die LEDs haltern, und ist die innere Bodenober
fläche der Halterung mit einer reflektierenden Oberfläche
versehen, so daß die Lichtdiffusorplatte durch direktes Licht
von hinten beleuchtet wird, welches von den LEDs ausgesandt
und von der reflektierenden Oberfläche reflektiert wird.
Bei der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß der vorlie
genden Erfindung werden zwei Arten von LEDs verwendet, deren
Lichtrichtungswinkel sich voneinander unterscheiden.
Darüber hinaus verwendet die Flüssigkristall-Anzeigevorrich
tung gemäß der vorliegenden Erfindung zwei Arten von LEDs,
die Licht in unterschiedlichen Farben aussenden.
Darüber hinaus ist bei der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung zumindest eine LED-Montage
vorrichtung mit mehreren Durchgangslöchern versehen, die so
ausgebildet sind, daß die jeweilige Axiallinie der Durchgangs
löcher in Richtung auf die Lichtdiffusorplatte oder in Rich
tung auf die reflektierende Oberfläche geneigt ist.
Die reflektierende Oberfläche, die sich auf dem Boden der
Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Er
findung befindet, ist im Zentrum erhöht ausgebildet, um eine
höhere wirksame Rückseitenbeleuchtung zu erzielen.
Bei der vorliegenden Erfindung bildet die innere Bodenober
fläche der Halterung die reflektierende Oberfläche, so daß
ein Anteil des von den LEDs ausgesandten Lichtes nach vorne
reflektiert wird, und die Lichtdiffusorplatte das Licht von
den LEDs diffus verteilt, so daß das Flackern des Lichtes in
einer bestimmten Richtung ausgeschaltet ist. Die LEDs sind
in geneigten Winkeln in den Durchgangslöchern der Halterung
so angeordnet, daß die optischen Achsen der LEDs Abschnitte
der Halterung schneiden. Dies führt dazu, daß die Anteile des
von der reflektierenden Oberfläche reflektierten Lichtes, und
des zur Lichtdiffusorplatte gerichteten Lichtes geändert wer
den. Daher können auch die Mengen reflektierten Lichtes, die
in den jeweiligen Bereichen der reflektierenden Oberfläche
reflektiert werden, geändert werden.
Im allgemeinen sind LEDs mit einem engen Richtwinkel heller
als LEDs mit einem breiten Richtwinkel. Daher werden bei der
vorliegenden Erfindung LEDs mit einem engen Richtwinkel in
den Bereichen verwendet, in welchen die Helligkeit gering ist,
so daß die Helligkeit der gesamten Beleuchtungsfläche so ein
gestellt wird, daß sie gleichmäßig ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestell
ter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen sich
weitere Vorteile und Merkmale ergeben. Es zeigt:
Fig. 1 einen Querschnitt einer ersten Ausführungsform der
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß der vor
liegenden Erfindung;
Fig. 2 eine Perspektivansicht, in Explosionsdarstellung,
des Hauptabschnitts der in Fig. 1 gezeigten Vorrich
tung;
Fig. 3 eine Aufsicht auf die Anordnung der LEDs, die in der
Vorrichtung gemäß Fig. 1 verwendet werden;
Fig. 4 einen vergrößerten Querschnitt des wesentlichen Ab
schnitts der Vorrichtung;
Fig. 5 eine Aufsicht zur Erläuterung der Anordnung von LEDs
bei einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
Fig. 6 eine Perspektivansicht der Halterung bei der zweiten
Ausführungsform;
Fig. 7 einen Querschnitt der Halterung der zweiten Ausfüh
rungsform;
Fig. 8 einen vergrößerten Querschnitt des wesentlichen Ab
schnitts einer dritten Ausführungsform der vorliegen
den Erfindung;
Fig. 9 eine Perspektivansicht, teilweise geschnitten, einer
vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 10 einen vergrößerten Querschnitt des wesentlichen Ab
schnitts der Vorrichtung gemäß der vierten Ausfüh
rungsform;
Fig. 11 eine teilweise geschnittene Perspektivansicht, in
Explosionsdarstellung, einer fünften Ausführungs
form der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 12 einen konventionellen lichtemittierenden Körper des
Flachtafeltyps, welcher eine Lichtleiterplatte und
eine LED verwendet.
In den Figuren sind dieselben Elemente wie in Fig. 12 mit
denselben Bezugszeichen bezeichnet.
Die Fig. 1 bis 4 zeigen eine erste Ausführungsform der vor
liegenden Erfindung.
Die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 11 weist ein Gehäuse
12 auf, welches als dünnes, rechteckiges Gestell mit einer
Öffnung 13 im Zentrum ausgebildet ist. Das Gehäuse 12 besteht
aus zwei Gehäuseelementen: einem vorderen und hinteren Gehäu
seelement (in den Figuren: einem oberen und unteren Element).
Diese Gehäuseelemente werden durch Spritzguß eines Harzes her
gestellt, so daß das Gehäuse 12 aus einem Hauptgehäuse 12A
(dem unteren Gehäuse) und einem Deckelgehäuse 12B (dem oberen
Gehäuse) besteht, welches in die Öffnung des Hauptgehäuses
12A paßt. Das Deckelgehäuse 12B ist mit dem Hauptgehäuse 12A
über eine konventionelle Einrichtung verbunden, beispielswei
se Befestigungsschrauben, eine elastische Eingriffeinrichtung,
und dergleichen (nicht in den Figuren gezeigt).
Innerhalb des Gehäuses 12 ist ein Flüssigkristall-Anzeigefeld
3 vorgesehen, eine Beleuchtungsvorrichtung 16, die mehrere
LEDs 2 aufweist, um so das Flüssigkristall-Anzeigefeld 3 von
hinten zu beleuchten, und eine Stromversorgung 17 für die
LEDs 2 und das Flüssigkristall-Anzeigefeld 3. Mehrere Betäti
gungsschalter 18, usw. sind auf der vorderen (oder oberen)
Oberfläche des Deckelgehäuses 12B vorgesehen.
Die Öffnung 13 befindet sich im Zentrum des vorderen (oder
oberen) Deckelgehäuses 12B, und eine Schutzplatte 14, welche
die Oberfläche des Flüssigkristall-Anzeigefeldes 3 schützt,
ist in diese Öffnung 13 eingepaßt.
Das Flüssigkristall-Anzeigefeld 3 ist konventionell und be
steht aus einem nematischen Flüssigkristall und dergleichen,
der zwischen einer oberen und einer unteren Glasplatte ange
ordnet ist. Das Flüssigkristall-Anzeigefeld 3 ist als dünne,
rechteckige Platte ausgebildet, wobei mehrere Klemmen 20
(siehe Fig. 2) auf den beiden längeren Seitenoberflächen an
gebracht sind, die parallel zur Längsrichtung des Anzeigefel
des 3 verlaufen. Diese Klemmen 20 sind mit einer konventio
nellen Flüssigkristall-Treiberschaltung (nicht gezeigt) auf
einer gedruckten Schaltungsplatine 22 über Zuleitungsdrähte
21 verbunden. Die Zuleitungsdrähte 21 sind ungefähr in rech
ten Winkeln in Richtung zur Rückseite des Flüssigkristall-
Anzeigefeldes 3 entlang den Seitenoberflächen des Flüssig
kristall-Anzeigefeldes 3 gebogen. Die hinteren (oder entfern
ten) Enden der Zuleitungsdrähte 21 sind in Löcher 23 der
gedruckten Schaltungsplatine 22 eingeführt, und durch Löten
elektrisch mit der Flüssigkristall-Treiberschaltung verbun
den.
Die Beleuchtungsvorrichtung 16 weist eine Halterung 24
in Form eines flachen Kastens auf, welche parallel zum
Flüssigkristall-Anzeigefeld 3 auf der hinteren (unteren) Sei
te des Anzeigefeldes 3 verläuft, mehrere LEDs 2, die in den
Seitenwänden 24a und 24b der Halterung 24 angebracht sind,
die gedruckte Schaltungsplatine 22, an welcher die Halterung
24 angebracht ist, sowie eine Lichtdiffusorplatte 25, die
zwischen dem Flüssigkristall-Anzeigefeld 3 und der Halterung
24 angeordnet ist.
Die Halterung 24 besteht aus Kunstharz. Die vordere Oberflä
che (d. h. die obere Oberfläche in den Figuren) der Halterung
24 ist offen. Mit anderen Worten ist die Halterung nach vorne
(bzw. nach oben) offen, und die gesamte Innenoberfläche ist
so behandelt, daß sie reflektierend ausgebildet ist, was durch
Anbringen weißer Farbe, eine aufgeklebte Aluminiumfolie, eine
Vakuumbedampfung mit Aluminium, und dergleichen erzielt werden
kann. Auf diese Weise wird in der Halterung 24 eine reflek
tierende Oberfläche 26 gebildet. Falls dies erforderlich ist,
können kleine Vorsprünge und Ausnehmungen auf der reflektie
renden Oberfläche 26 vorgesehen sein, so daß eine diffuse,
reflektierende Oberfläche erhalten wird.
Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist ein Paar trapezförmiger Vor
sprünge 27a und 27b so angeordnet, daß sie einander an den
Innenoberflächen der längeren Seitenwände 24c und 24d der
Halterung 24 gegenüberliegen. Daher ist die minimale Breite
im zentralen Abschnitt der Halterung 24 ungefähr gleich oder
etwas größer wie bzw. als die Breite W1 des Anzeigeteils 3a
des Flüssigkristall-Anzeigefeldes 3, und die maximale Breite
an beiden Enden der Halterung 24 (in der Längsrichtung) ist
ungefähr gleich wie oder geringfügig kleiner als die Breite
W des Flüssigkristall-Anzeigefeldes 3.
In bezug auf die Höhe sind die trapezförmigen Vorsprünge 27a
und 27b kürzer als die Seitenwände 24c und 24d, und zwar um
die vereinigte Dicke des Flüssigkristall-Anzeigefeldes 3 und
der Lichtdiffusorplatte 25. Daher können das Flüssigkristall-
Anzeigefeld 3 und die Lichtdiffusorplatte 25 in die Öffnung
in der vorderen (bzw. oberen) Oberfläche der Halterung 24 so
eingepaßt werden, daß die Außenkanten der Lichtdiffusorplatte
25 auf den vorderen (bzw. oberen) Oberflächen der trapezför
migen Vorsprünge 27a und 27b aufliegen.
Ein hügelförmiger, erhöhter Abschnitt 28 ist als einstückiges
Teil der Halterung 24 im Zentrum der inneren Bodenoberfläche
der Halterung 24 vorgesehen. Wie voranstehend beschrieben ist
die Oberfläche dieses erhöhten Abschnitts 28 eine reflektie
rende Oberfläche, die auf konventionelle Weise erhalten wird,
beispielsweise durch einen Anstrich mit weißer Farbe, eine
angeklebte Aluminiumfolie, eine Aluminium-Vakuumbedampfung,
und dergleichen.
In jeder der kürzeren Seitenwände 24a und 24b der Halterung
24 sind mehrere Durchgangslöcher 30 (sieben Durchgangslöcher
30a bis 30g bei dieser Ausführungsform) für LEDs 2 in einer
Reihe mit einem vorbestimmten Abstand vorgesehen. Die LEDs 2a
bis 2g sind jeweils in diesen Durchgangslöchern 30 angeord
net. Die Durchgangslöcher 30 sind in einem geneigten Winkel
angeordnet, so daß die Axiallinien der Durchgangslöcher 30
die Öffnung an der vorderen (bzw. oberen) Oberfläche der Hal
terung 24 in einem kleinen Winkel R in bezug auf eine Hori
zontallinie h schneiden. Daher sind die Durchgangslöcher 30
in Richtung zur reflektierenden Oberfläche 26 der Halterung
24 geneigt. Mit anderen Worten sind die äußeren Öffnungsenden
der Durchgangslöcher 30 näher an der vorderen (bzw. oberen)
Oberflächenöffnung der Halterung 24 angeordnet als die inne
ren Öffnungsenden der Durchgangslöcher 30. Der Neigungswin
kel R der Durchgangslöcher 30 beträgt in diesem Fall etwa
4,5°.
Wie aus Fig. 3 hervorgeht, sind bei den sieben Durchgangs
löchern die drei Durchgangslöcher 30c bis 30e, die im Zentrum
angeordnet sind, so ausgebildet, daß ihre Axiallinien paral
lel zur gedachten Zentrumslinie 33 verlaufen. Die Durchgangs
löcher 30a und 30g, die an beiden Enden angeordnet sind, sind
um einen Winkel γ1 (welcher 10° beträgt) in bezug auf die
Zentrumslinie 33 geneigt, so daß die gedachten Verlängerungs
linien der optischen Achsen der Durchgangslöcher 30a und 30g
die Zentrumslinie 33 ungefähr im Zentrum der Halterung 24
schneiden. Die übrigen zwei Durchgangslöcher 30b und 30f sind
um einen Winkel γ2 (der 7° beträgt) in bezug auf die Zentrums
linie 33 geneigt, so daß die gedachten Verlängerungslinien
der optischen Achsen der Durchgangslöcher 30b und 30f ungefähr
zum Zentrum der Halterung 24 zeigen.
Wie aus Fig. 4 hervorgeht, sind die Außenoberflächen der je
weiligen kürzeren Seitenwände 24a und 24b um einen Winkel R
nach innen geneigt, der gleich dem Neigungswinkel R der LEDs
2 ist. Zusätzlich ist, wie aus Fig. 2 hervorgeht, das Zentrum
a der Außenoberfläche jeder Seitenwand 24a und 24b für die
drei Durchgangslöcher 30c bis 30e flach ausgebildet, so daß
es senkrecht zu den Axiallinien der Durchgangslöcher 30c bis
30e verläuft. Die Endabschnitte b an beiden Enden der Seiten
wand für die Durchgangslöcher 30a und 30g sind als geneigte
Oberflächen ausgebildet, die senkrecht zu den Axiallinien der
Durchgangslöcher 30a und 30g verlaufen, und in bezug auf das
Zentrum a um einen Winkel γ1 geneigt sind. Die mittleren Ab
schnitte c für die Durchgangslöcher 30b und 30f sind als ge
neigte Oberflächen ausgebildet, die senkrecht zu den Axial
linien der Durchgangslöcher 30b und 30f verlaufen, und in be
zug auf das Zentrum a um einen Winkel γ2 geneigt sind.
Diese in einem Winkel angeordneten Oberflächen sind zu dem
Zweck vorgesehen, um eine sichere und feste Befestigung der
LEDs 2 in den Durchgangslöchern 30a bis 30g sicherzustellen.
Wenn die LEDs 2 in den jeweiligen Durchgangslöchern 30a bis
30g angebracht sind, sind die optischen Achsen L der LEDs 2
bezüglich der Zentrumslinien der Durchgangslöcher 30a bis 30g
ausgerichtet.
Die LEDs 2a bis 2g weisen unterschiedliche Lichtrichtungswin
kel (Ausbreitungswinkel) β auf, wie aus den Fig. 3 und 4 her
vorgeht.
Bei dieser Ausführungsform beträgt der Richtwinkel β1 (vgl.
Fig. 3) der LEDs 2a, 2d und 2g, die an beiden Enden und im
Zentrum angeordnet sind, 34°, der Richtwinkel β2 der LEDs 2b
und 2f, welche vom jeweiligen Ende aus jeweils die zweite LED
darstellen, beträgt 12°, und der Richtwinkel β3 der LEDs 2c
und 2e, welche vom jeweiligen Ende aus die dritte LED darstel
len, beträgt 40°.
Die unterschiedlichen Richtwinkel β werden durch unterschied
liche Ausbildung der Entfernung zwischen dem Linsenspitzen
teil des transparenten Harzes 7 (siehe Fig. 4) und dem Dioden
chip 8 zum Zeitpunkt der Ausformung erhalten. Der Richtwinkel
β wird größer, wenn der Diodenchip 8 näher an dem Linsenteil
des Harzes 7 angeordnet ist, und kleiner, wenn der Diodenchip
8 weiter von dem Linsenteil entfernt angeordnet wird.
Zusätzlich werden LEDs 2 verwendet, welche unterschiedliche
Lichtfarben aussenden. Bei der vorliegenden Ausführungsform
werden LEDs mit zwei verschiedenen Farben eingesetzt. Im ein
zelnen senden die LEDs 2b, 2c, 2e und 2f, welche die zweiten
und dritten LEDs von den jeweiligen Enden aus darstellen
grünes Licht aus, und die übrigen LEDs 2a, 2d und 2g, die
sich an beiden Enden bzw. im Zentrum befinden, und in Fig. 3
schraffiert dargestellt sind, senden rotes Licht aus.
Diese LEDs 2 sind mit den elektrischen Schaltkreisen der ge
druckten Schaltungsplatine 22 über Zuleitungsdrähte 35 verbun
den. Die elektrische Schaltung ist so aufgebaut, daß nur die
grünen LEDs 2b, 2c, 2e und 2f im Normalbetrieb infolge der Be
tätigung der Betätigungsschalter 18 (vgl. Fig. 1) leuchten,
so daß der Anzeigeteil 3a des Flüssigkristall-Anzeigefeldes 3
rückwärtig durch diese LEDs beleuchtet wird. Die roten LEDs
2a, 2d und 2g werden nur als Warnanzeige verwendet. Daher wird
durch Verwendung von LEDs unterschiedlicher Farben eine unter
schiedliche Beleuchtung erhalten.
Wie am deutlichsten aus Fig. 4 hervorgeht, besteht die Licht
diffusorplatte 25 aus zwei Diffusorfilmen 25A und 25B, von
denen der eine vor (bzw. auf) dem anderen angeordnet ist, wo
bei dazwischen ein geeigneter, leerer Zwischenraum vorgesehen
ist, und ist in der Öffnung 13 der Halterung 24 angeordnet.
Der Leerraum zwischen den beiden Filmen 25A und 25B ist tat
sächlich eine Luftschicht 37, die zur Verstärkung der Diffu
sorwirkung dient.
Der vordere (bzw. obere) Diffusorfilm 25A wird beispielsweise
dadurch erhalten, daß ein Trübungsmittel bei einem Acrylharz
eingesetzt wird. Der rückwärtige (bzw. untere) Diffusorfilm
25B wird beispielsweise dadurch erhalten, daß mit der Ober
fläche eines Polyesterfilms eine Lichtstreuungsbehandlung mit
tels Sandstrahlen durchgeführt wird.
Es können auch andere Arten von Diffusorfilmen 25 verwendet
werden, beispielsweise Filme, die dadurch hergestellt werden,
daß mit der Oberfläche eines transparenten Harzes eine Licht
streuungsbehandlung durchgeführt wird, auf der Grundlage ei
ner Prägung, oder eines Einsatzes einer transparenten Farbe,
die kleine Glasperlen, Metallteilen, und dergleichen enthält.
Weiterhin können Filme verwendet werden, die aus einem
transparenten Harz bestehen, welches so ausgeformt wird, daß
zum Zeitpunkt der Ausformung kleine Metallteilchen dem Harz
hinzugefügt werden. Die Abmessungen des Raumes zwischen den
Diffusorfilmen 25A und 25B werden auf einen optimalen Wert
eingestellt, unter Berücksichtigung der Lichtverluste, die
von der Luftschicht 37 hervorgerufen werden.
Die gedruckte Schaltungsplatine 22 weist eine Flüssigkristall-
Treiberschaltung und eine Konstantstromschaltung auf. Die
Treiberschaltung enthält verschiedene elektronische Bauteile
40 (siehe Fig. 4), beispielsweise Flüssigkristall-Treiber-ICs,
Transistoren, Widerstände, usw. Die Konstantstromschaltung
ist für die LEDs 2 vorgesehen.
Die gedruckte Schaltungsplatine 22 ist, wie aus Fig. 1 her
vorgeht, über Zuleitungsdrähte 41 elektrisch mit der Strom
versorgung 17 verbunden. Die Konstantstromschaltung sorgt für
eine Temperaturkompensation der LEDs 2. Wenn sich nämlich in
folge einer Temperaturänderung die Diodenspannung ändert, so
ändert sich der Strom, da die Stromversorgungsspannung einen
festen Wert aufweist, und daher ändert sich auch die Hellig
keit der LEDs 2. Um derartige Änderungen zu verhindern, sind
Feldeffekttransistoren (FETs) in Reihe mit den LEDs 2 geschal
tet. Dies ist besonders in Fällen einer niedrigen Diodenspan
nung wirksam, beispielsweise von 3 V, 4,5 V oder 6 V.
Die gedruckte Schaltungsplatine 22 ist durch Schrauben 43 an
einer Platinenbefestigungseinrichtung 42 befestigt, die vom
Boden des Hauptgehäuses 12A aus vorsteht.
Bei der voranstehend beschriebenen Flüssigkristall-Anzeige
vorrichtung 11 sind die LEDs 2, 2b, 2c, 2e und 2f, die grünes
Licht aussenden, im Normalbetrieb erleuchtet. Ein Teil des
von diesen LEDs 2 ausgesandten Lichtes trifft direkt auf die
innere Bodenoberfläche der Halterung 24 oder die reflektie
rende Oberfläche 26 auf, und wird vollständig nach vorne (bzw.
oben) reflektiert, und bildet daher das direkt reflektierte
Licht 4a. Ein weiterer Teil des von den LEDs 2 ausgesandten
Lichtes wird in Richtung auf die Vorderseite der Halterung 24
gerichtet, und bildet so das direkt emittierte Licht 4b. Die
se beiden Lichtarten 4a und 4b werden diffus gestreut, wenn
sie durch die Lichtdiffusorplatte 25 und die Luftschicht 37
hindurchgehen, und dies führt dazu, daß der gesamte Anzeige
teil 3a des Flüssigkristall-Anzeigefeldes 3 rückwärtig (bzw.
von hinten) beleuchtet wird. Daher bildet die Beleuchtungs
vorrichtung 16 eine ebene Lichtquelle.
Die Lichtdiffusorplatte 25 und die Luftschicht 37 verhindern
dadurch ein Flackern des Lichtes in einer bestimmten Richtung,
daß das Licht von den LEDs 2 diffus gestreut wird. Da die
Halterung 24 die Form eines flachen Kastens aufweist, ist das
Gewicht niedriger als bei Vorrichtungen, welche Lichtleiter
platten verwenden.
Die LEDs 2 sind so angebracht, daß sie um einen vorbestimm
ten Winkel R in Richtung auf das Innere der Halterung 24
oder zur reflektierenden Oberfläche 26 hin geneigt sind. Die
Lichtmenge, die durch die reflektierende Oberfläche 26 der
Halterung 24 reflektiert wird, insbesondere die Menge des
reflektierten Lichtes 4a, die nahe den Fußbereichen des er
höhten Abschnitts 28 (siehe Fig. 1) reflektiert und nach
vorne (bzw. oben) gerichtet wird, ist im Vergleich zu einem
Fall erhöht, in welchem die LEDs 2 nicht geneigt angeordnet
sind. Daher ist die Helligkeit des zentralen Abschnitts der
Halterung 24 in bezug auf die Längsrichtung (oder die Rich
tung der längeren Seiten 24c und 24d) der Halterung 24 ver
größert.
Darüber hinaus werden LEDs 2 mit unterschiedlichen Richtwin
keln β verwendet, so daß der in Längsrichtung zentrale Bereich
der Halterung 24, in welchem normalerweise die Helligkeit
gering ist, durch das helle Licht von den LEDs 2c und 2e be
leuchtet wird, die einen kleinen Richtwinkel β3 aufweisen.
Daher wird eine gleichmäßigere Oberflächenbeleuchtung erhal
ten, die keine Unregelmäßigkeiten aufweist.
Das von den LEDs 2 emittierte Licht kann dadurch exakt ge
steuert werden, daß die Anbringungsanordnung der LEDs 2 geän
dert wird, und LEDs mit unterschiedlichen Richtwinkeln β ver
wendet werden. Die Helligkeitspegel in den jeweiligen Beleuch
tungsbereichen können daher so eingestellt werden, daß die
gewünschten Helligkeitspegel erzielt werden.
Die Fig. 5, 6 und 7 zeigen eine zweite Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung.
Bei dieser Ausführungsform sind die Innenabmessungen der Hal
terung 60 über die Gesamtlänge der Halterung die gleichen,
und der Boden ist flach ausgebildet. Mit anderen Worten weist,
anders als bei der ersten Ausführungsform, die Halterung im
Inneren keine trapezförmigen Vorsprünge oder hügelförmige,
erhöhte Abschnitte auf.
Bei der zweiten Ausführungsform sind mehrere Durchgangslöcher
30, die in den kürzeren Seitenwänden 60a und 60b der Halterung
60 vorgesehen sind, in Richtung auf den Boden der Halterung 60
um einen Winkel R1 (der 6° beträgt) geneigt, wie aus Fig. 7
hervorgeht. Die Axiallinie jedes Loches 30 verläuft parallel
zur Zentrumslinie 33 der Halterung 60. Der Boden der Halterung
60 ist als reflektierende Oberfläche 26 ausgebildet, die durch
Aufbringung einer weißen Farbe, die Befestigung einer Alumi
niumfolie, eine Vakuumverdampfung einer Aluminiumfolie, die
Vakuumverdampfung mit Aluminium, usw. erhalten wird.
Die LEDs 2a, 2d und 2g, die an beiden Enden bzw. im Zentrum
jeder der kürzeren Seitenwände 60a und 60b der Halterung 60
vorgesehen sind, senden rotes Licht aus, und der Richtwinkel
β1 dieser LEDs beträgt 34°. Die LEDs 2b und 2f, die vom jewei
ligen Ende aus die jeweils zweite LED darstellen, senden grü
nes Licht aus, und ihr Richtwinkel β2 beträgt 40°. Die vom je
weiligen Ende aus dritten LEDs 2c und 2e senden grünes Licht
aus, und ihr Richtwinkel β3 beträgt 40°.
Ansonsten ist der Aufbau dieser Ausführungsform im allgemei
nen derselbe wie bei der ersten Ausführungsform.
Auch bei dieser Ausführungsform sind die LEDs 2 zum Inneren
der Halterung 60 hin geneigt und weisen unterschiedliche
Richtwinkel β auf. Wie bei der ersten Ausführungsform wird
daher eine gleichmäßige Oberflächenbeleuchtung erzielt, und
der gesamte Anzeigeteil des Flüssigkristall-Anzeigefeldes 3
gleichmäßig beleuchtet.
Fig. 8 zeigt eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Er
findung.
Bei dieser Ausführungsform ist eine Abschirmung 61 vorgese
hen, die zur Verhinderung einer Blendung dient, und die als
einstückiges Teil vom inneren Ende jeder der kürzeren Seiten
wände 60a und 60b der Halterung 60 vorspringt. Anders als bei
der ersten und zweiten Ausführungsform sind die Durchgangs
löcher 30 so ausgebildet, daß sie zur Lichtdiffusorplatte 25
bzw. nach oben hin geneigt sind. Daher sind die LEDs 2 in den
Durchgangslöchern 30 nach vorn (bzw. oben) der Halterung 60
hin geneigt, um einen vorbestimmten Winkel R2 (welcher 4,5°
bis 6° beträgt).
Ansonsten ist der Aufbau dieser Ausführungsform im wesent
lichen derselbe wie bei den vorherigen Ausführungsformen.
Bei der Anordnung gemäß dieser dritten Ausführungsform ist
das direkt ausgesandte Licht 4b, welches zur vorderen (bzw.
oberen) Seite der Halterung 60 hin gerichtet ist, verstärkt,
und das direkt reflektierte Licht 4a, welches von der reflek
tierenden Oberfläche 26 reflektiert wird, kann sich um eine
größere Entfernung ausbreiten. Daher kann die Helligkeit von
Beleuchtungsbereichen vergrößert werden, die von den LEDs 2
entfernt sind. Da die Abschirmungen 61 zwischen den LEDs und
der Lichtdiffusorplatte 25 vorgesehen sind, gelangen daher
die LEDs 2 nicht durch das Flüssigkristall-Anzeigefeld 3 in
das Gesichtsfeld. Daher ist die Erkennbarkeit verbessert. Die
anderen Vorteile dieser Ausführungsform sind dieselben wie
bei der ersten Ausführungsform.
Die Fig. 9 und 10 zeigen eine vierte Ausführungsform der vor
liegenden Erfindung.
Bei dieser Ausführungsform wird ein Paar von Halterungsblöcken
70A (von denen nur einer dargestellt ist) als die kürzeren
Seiten der rechteckigen Halterung 70 verwendet, und wird ein
Paar leitfähiger Elemente 72A und 72, die aus leitfähigem
Gummi und dergleichen bestehen, als die längeren Seiten der
Halterung 70 verwendet. Das Flüssigkristall-Anzeigefeld 3 ist
auf dieser so geformten Halterung 70 vorgesehen, und die Hal
terung 70 ist auf einer gedruckten Schaltungsplatine 22 so
angebracht, daß dazwischen eine reflektierende Platte 74 an
geordnet ist. Der seitliche und der Umfangsabschnitt der vor
deren (bzw. oberen) Oberflächen des Flüssigkristall-Anzeige
feldes 3 sind durch ein Gehäuse 75 abgedeckt.
Das Flüssigkristall-Anzeigefeld 3 ist so auf der Halterung 70
angeordnet, daß sich dazwischen eine Lichtdiffusorplatte 25
befindet. Mehrere Flüssigkristall-Treiberelektroden (nicht
gezeigt) sind auf den vorderen (bzw. oberen) Oberflächen der
Halterungsblöcke 70A angebracht, auf den leitfähigen Elemen
ten 72A und 72B, und ebenfalls entlang den Seitenkanten der
hinteren (bzw. unteren) Oberfläche des Flüssigkristall-An
zeigefeldes 3. Diese Treiberelektroden sind elektrisch mit
einer (nicht gezeigten) Flüssigkristall-Treiberschaltung der
gedruckten Schaltungsplatine 22 über die leitfähigen Elemen
te 72A und 72B verbunden.
Jeder der Halterungsblöcke 70A wird durch Spritzgießen eines
Harzes hergestellt, so daß er bei Betrachtung von oben die
Form eines rechteckigen "C" aufweist. Jeder Halterungsblock
70A besteht aus einem Hauptkörperteil 170a und einem Paar von
Platinenhalterungsteilen 170b und 170c. Der Hauptkörperteil
170a ist in der senkrechten Richtung, bezüglich der Länge des
Flüssigkristall-Anzeigefeldes 3, lang ausgebildet, und die
Platinenhalterungsteile 170b und 170c sind an beiden Enden
des Hauptkörperteils 170a vorgesehen, wodurch das "C" erhal
ten wird.
Wie aus Fig. 10 hervorgeht, ist der Querschnitt jedes Haupt
körperteils 170a in der Richtung parallel zur Längsrichtung
des Flüssigkristall-Anzeigefeldes 3 C-förmig. Daher weist
jeder Hauptkörperteil 170a einen Ausnehmungsbereich 76 auf,
der sich auf der Innenoberfläche des Hauptkörperteils 170a
öffnet. Weiterhin sind sieben Durchgangslöcher 30 in jedem
Hauptkörperteil 170a in vorbestimmtem Abstand entlang der
Länge des Hauptkörperteils 170a vorgesehen, so daß sich die
Löcher 30 zum Ausnehmungsbereich 76 hin öffnen. LEDs 2 sind
jeweils in diese Durchgangslöcher 30 eingesetzt.
Wie bei der ersten und zweiten Ausführungsform sind auch bei
der vorliegenden Ausführungsform die Durchgangslöcher 30 um
einen vorbestimmten Winkel R zur reflektierenden Platte 74
hin geneigt, so daß die inneren Öffnungsenden der Durchgangs
löcher 30 sich näher am hinteren Ende (bzw. Boden) der Halte
rung 70 befinden als die äußeren Öffnungsenden. Diese Anord
nung der Durchgangslöcher wird deswegen verwendet, um die
Menge reflektierten Lichtes 4a zu erhöhen, welche von der
Oberfläche der reflektierenden Platte 74 reflektiert wird,
nach der Aussendung von den LEDs 2. Der Neigungswinkel R der
Durchgangslöcher 30 beträgt etwa 3° bis 4°. Daher sind die
LEDs 2 so in den Durchgangslöchern 30 gehaltert, daß sie im
Ergebnis um den Winkel R nach hinten (bzw. zum Boden hin)
geneigt sind. Daher schneiden die optischen Achsen L der LEDs
2 das Flüssigkristall-Anzeigefeld 3 im Winkel R.
Um die Menge des direkt ausgesandten Lichtes 4b zu erhöhen,
welches zum Flüssigkristall-Anzeigefeld 3 hin gerichtet ist,
können die Durchgangslöcher 30 so ausgebildet sein, daß sie,
wie bei der in Fig. 8 gezeigten dritten Ausführungsform, in
Richtung auf das Flüssigkristall-Anzeigefeld 3 um einen vor
bestimmten Winkel geneigt sind. Selbstverständlich ist es
ebenfalls möglich, die Durchgangslöcher 30 ohne irgendwelche
Neigung auszubilden. In diesem Fall verlaufen die Durchgangs
löcher 30 parallel zum Flüssigkristall-Anzeigefeld 3.
Wie aus Fig. 10 hervorgeht, weist jede der Platinenhalterun
gen 170a und 170b ein vorderseitiges (bzw. oberes) Lichtab
schirmteil 78 und ein rückseitiges (bzw. unteres) Lichtab
schirmteil 79 auf. Diese Lichtabschirmteile liegen einander
gegenüber in der Öffnung der Ausnehmungsabschnitte 76. Die
Lichtabschirmteile 78 und 79 schneiden das Licht 4c ab, wel
ches einen großen Emissionswinkel aufweist, von dem von den
LEDs 2 ausgesandten Licht. Daher wird eine Blendung verhin
dert, und die Lichtabschirmteile 78 und 79 wirken so, daß
sie eine Aussendung von Licht von den Ausnehmungsbereichen 76
nach außen verhindern.
Die Lichtmenge 4c, die abgeschirmt wird, wird durch Änderung
der Entfernung zwischen den Lichtabschirmteilen 78 und 79 und
den Durchgangslöchern 30 eingestellt, oder durch Änderung des
Ausmaßes des Vorspringens der Lichtabschirmteile 78 und 79.
Wie in Fig. 10 gezeigt, sind Vertikalnuten 81, welche die End
abschnitte einer gedruckten Schaltungsplatine 80 haltern, je
weils in den Innenoberflächen der Platinenhalterungsteile 170b
und 170c vorgesehen, die an beiden Enden des Hauptkörperteils
170a jedes der Halterungsblöcke 70A angeordnet sind. Diese
Vertikalnuten 81 verlaufen senkrecht zu den Axiallinien der
Durchgangslöcher 30.
Jeder Halterungsblock 70A wird aus zwei Blockelementen (einem
vorderen und einem hinteren bzw. einem oberen und einem unte
ren) (in bezug auf die Richtung der Dicke) erhalten, die zur
Ausbildung des Halterungsblocks zu einer einstückigen Einheit
vereinigt werden. Der Grund für diesen zweistückigen Aufbau
besteht darin, daß das Lichtabschirmteil 78 an der Vordersei
te (bzw. oben) und das Lichtabschirmteil 79 an der Rückseite
(bzw. unten) zum Zeitpunkt der Ausformung Hinterschneidungen
bilden, und nicht aus einer Form gelöst werden können, wenn
die Halterungsblöcke einstückig hergestellt werden sollen.
Die Zuleitungsdrähte 35 der LEDs 2 sind durch Zuleitungsdraht-
Durchgangslöcher (nicht gezeigt) hindurchgeführt, die in der
gedruckten Schaltungsplatine 80 vorgesehen sind, und mittels
Löten mit der elektrischen Schaltung der Schaltungsplatine 80
verbunden. Die gedruckte Schaltungsplatine 80 ist elektrisch
an die gedruckte Schaltungsplatine 22 über Verbindungsklemmen
83 angeschlossen. Die hinteren (bzw. unteren) Enden dieser
Verbindungsklemmen 83 sind in kleine Löcher 22 eingeführt,
die in der gedruckten Schaltungsplatine 22 vorgesehen sind,
und durch Lot 84 mit der elektrischen Schaltung der Schal
tungsplatine 22 verbunden.
Die reflektierende Platte 74 bildet dadurch eine reflektie
rende Oberfläche, daß sie mit einem reflektierenden Mittel
behandelt wird, beispielsweise durch Aufbringen einer weißen
Farbe, die Anbringung einer Aluminiumfolie, eine Vakuum
bedampfung mit Aluminium oder Silber, und dergleichen. Falls
erforderlich kann die Platte 74 als diffus reflektierende
Oberfläche ausgebildet werden, nämlich durch Ausbildung sehr
kleiner Ausnehmungen und Vorsprünge.
Die reflektierende Platte 74 wird dadurch an ihrem Ort gehal
tert, daß sie in Sandwich-Anordnung zwischen dem Gehäuse 75
und der Schaltungsplatine 22 angeordnet ist.
Die leitfähigen Elemente 72 sind auf der gedruckten Schal
tungsplatine 22 entlang den Kanten der beiden längeren Seiten
der reflektierenden Platte 74 angebracht, und an der vorderen
(bzw. oberen) Oberfläche der gedruckten Schaltungsplatine 22
durch das Gehäuse 75 befestigt. Zusätzlich sind mehrere Elek
troden (nicht gezeigt) auf der gedruckten Schaltungsplatine
22 entlang beiden längeren Seiten der gedruckten Schaltungs
platine 22 vorgesehen, wobei ihre Position jener der Elektro
den (nicht gezeigt) des Flüssigkristall-Anzeigefeldes 3 ent
spricht. Über die leitfähigen Elemente 72 und 73 sind diese
Elektroden elektrisch miteinander verbunden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird als leitfähiges Ele
ment 72 ein leitfähiger Gummi vorgesehen. Allerdings können
diese elektrischen Verbindungen auch über einen Zuleitungs
rahmen oder Zuleitungsdrähte erhalten werden.
Die auf der hinteren Oberfläche des Flüssigkristall-Anzeige
feldes 3 angebrachte Lichtdiffusorplatte 25 kann durch Einsatz
eines Trübungsmittels bei einem Acrylharz hergestellt werden,
durch Prägen der Oberfläche eines transparenten Harzes, durch
Aufbringen einer transparenten Farbe, die sehr kleine Glas
perlen oder Metallteilchen enthält, auf die Oberfläche eines
transparenten Harzes, oder durch ein anderes Verfahren.
Das Gehäuse 75 wird aus einer Metallplatte, einem Kunstharz
und dergleichen hergestellt und weist im Zentrum eine Öff
nung 85 auf. Das Gehäuse 75 bedeckt die LEDs 2, das Flüssig
kristall-Anzeigefeld 3, die leitfähigen Elemente 72, die Halterungsblöcke
70A und die gedruckte Schaltungsplatine 80,
und ist abnehmbar an der gedruckten Schaltungsplatine 22
durch Einführen von Eingriffszungen 86 des Gehäuses 75 in
Ausschnitte 87 der gedruckten Schaltungsplatine 22 befestigt.
Durch diesen Deckel 75 sind das Flüssigkristall-Anzeigefeld
3, die Lichtdiffusorplatte 25, die leitfähigen Elemente 72
und die Halterungsblöcke 70A, usw. zwischen dem Gehäuse 75
und der gedruckten Schaltungsplatine 22 befestigt.
Wie am besten aus Fig. 10 hervorgeht, sind auch bei dieser
Ausführungsform die LEDs 2 in Richtung auf die reflektierende
Platte 74 geneigt angeordnet. Daher kann Licht 4a, welches
von der reflektierenden Platte 74 reflektiert wird, im Ver
gleich zum direkt ausgesandten Licht 4b verstärkt werden, so
daß entferntere Bereiche hell erleuchtet werden können. Durch
Verwendung von LEDs 2, die unterschiedliche Richtwinkel auf
weisen, wie bei der ersten bis dritten Ausführungsform, kann
darüber hinaus das Licht exakt gesteuert werden, und die Hel
ligkeit in verschiedenen Beleuchtungsbereichen gleichmäßig
ausgebildet werden. Darüber hinaus wird von dem Licht 4, wel
ches von den LEDs 2 ausgesandt wird, jenes Licht, welches
Blendlicht 4c darstellt, und einen großen Emissionswinkel
aufweist und daher die Anzeigebereiche des Flüssigkristall-
Anzeigefeldes 3 beleuchtet, die näher an den LEDs 2 liegen,
durch das vorderseitige (bzw. obere) Lichtabschirmteil 78 und
das rückseitige (bzw. untere) Lichtabschirmteil 79 abgeschnit
ten. Daher kann die Helligkeit der Anzeigebereiche des Flüs
sigkristall-Anzeigefeldes 3, die am nächsten an den LEDs 2
liegen, verringert werden, so daß keine Blendung erzeugt wird.
Zusätzlich kann die Helligkeit des gesamten Anzeigeteils
gleichförmig ausgebildet werden, und eine sehr gute Erkenn
barkeit erzielt werden.
Fig. 11 zeigt eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist die Halterung 90,
welche die LEDs 2 haltert, ein länglicher, gestellförmiger
Körper, und eine reflektierende Oberfläche wird durch eine
reflektierende Platte 74 gebildet.
Im einzelnen wird die reflektierende Oberfläche der reflek
tierenden Platte 74 durch Vakuumbedampfung von Aluminium oder
dergleichen hergestellt. Die reflektierende Platte 74 wird
mit Hilfe eines Klebemittels oder dergleichen am Boden der
Halterung 90 angebracht. Alternativ hierzu kann die reflek
tierende Platte 74 auf der gedruckten Schaltungsplatine 22
vorgesehen sein.
Die Halterung 90 besteht aus einem Halterungsrahmen 90A, der
auf der vorderen (bzw. oberen) Oberfläche der gedruckten
Schaltungsplatine 22 vorgesehen ist, und einem Paar von Licht
quellenhalterungen 90B, die an beiden Enden des Halterungs
rahmens 90A entfernbar angebracht sind.
Der Halterungsrahmen 90A wird dadurch hergestellt, daß ein
lichtundurchlässiges weißes Harz in die Form eines Rechtecks
gebracht wird. Das Gestell meist ein Paar paralleler, quer
verlaufender Gestellelemente 190a auf, Verlängerungen 192b,
die sich von beiden Enden jedes der quer verlaufenden Gestell
teile 190a aus erstrecken, und ein Paar in Längsrichtung ver
laufender Gestellelemente 192c, welche die Verlängerungen 192b
beider quer angeordneter Gestellelemente 190a miteinander ver
binden. Die Höhe der Verlängerungen 192b ist etwa halb so groß
wie jene der quer verlaufenden Gestellelemente 190a.
Kleine Ausnehmungen 95 und Vorsprünge 96, die zur Positionie
rung der Lichtquellenhalterungen 90b verwendet werden, sind
jeweils auf den vorderen (bzw. oberen) Oberflächen der Verlän
gerungen 192b vorgesehen. Vertikalnuten 99, die beide Enden
einer gedruckten Schaltungsplatine 80 verankern, welche LEDs
2 aufweist, sind in den Innenoberfläche der Verlängerungen
192b so vorgesehen, daß sie sich außerhalb des in Längsrich
tung verlaufenden Gestellelementes 192c befinden. Die Verti
kalnuten 99 sind in Richtung zu den vorderen (oberen) Ober
flächen der Verlängerungen 192b offen. Weiterhin sind Feld
halterungen 100, welche beide längeren Seitenkanten des Flüs
sigkristall-Anzeigefeldes 3 haltern, sowie die Lichtdiffusor
platte 25, entlang der Gesamtlänge der Innenoberflächen der
quer verlaufenden Gestellelemente 192a vorgesehen.
Die Gestellelemente 192c in Längsrichtung werden dadurch her
gestellt, daß dasselbe Harzmaterial, welches für das Halte
rungsgestell 90A verwendet wird, plattenförmig ausgeformt
wird. Die Dicke dieser in Längsrichtung verlaufenden Gestell
elemente 192c ist annähernd gleich der Höhe der Verlängerun
gen 192b.
Mehre halbkreisförmige Ausnehmungen 101 sind im äußeren Teil
der vorderen (bzw. oberen) Oberfläche jedes in Längsrich
tung verlaufenden Gestellelementes 192c vorgesehen. Die
Ausnehmungen 101 sind Seite an Seite in Längsrichtung des
in Längsrichtung verlaufenden Gestellelementes 192c angeord
net. Ein hinteres (bzw. unteres) Lichtabschirmteil 102 steht
nach vorne (bzw. oben) auf dem innenseitigen Teil der vorde
ren (bzw. oberen) Oberfläche jedes in Längsrichtung verlaufen
den Gestellelementes 192c vor, als einstückiges Teil des in
Längsrichtung angeordneten Gestellelementes 192c. Die Licht
abschirmteile 102 und die Ausnehmungen 101 sind so ausgebil
det, daß dazwischen ein Abstand besteht.
Jeder der Lichtquellen-Halteblöcke 90B weist einen platten
förmigen Hauptkörper 110a auf, der dadurch hergestellt wird,
daß dasselbe Harz, welches für das Halterungsgestell 90A ver
wendet wird, in Form eines "C" ausgeformt wird, so daß ein
Paar von Armen 110b vorgesehen ist, die sich als einstückiges
Teil des Hauptkörpers 110a von den Endabschnitten des Haupt
körpers 110a aus erstrecken.
Mehrere halbkreisförmige Ausnehmungen 111 sind in dem außen
seitigen Teil der hinteren Oberfläche (oberen Oberfläche in
Fig. 11) des Hauptkörperteils 110a vorgesehen. Diese Ausneh
mungen 111 sind so angeordnet, daß ihre Position jener der
Ausnehmungen 101 des in Längsrichtung verlaufenden Gestell
elementes 192c entspricht. Ein vorderes (bzw. oberes) Licht
abschirmteil 112 ist am Innenteil des Hauptkörperteils 110a
einstückig mit diesem vorgesehen. Weiterhin sind ein Vorsprung
113 und eine Ausnehmung 114 an beiden Enden des Hauptkörper
teils 110a angeordnet. Ihre Position entspricht jener der Aus
nehmung 95 und des Vorsprungs 96 der Verlängerungen 192b des
in Längsrichtung angeordneten Gestellelementes 192c. Zwischen
den Ausnehmungen 111 und dem Lichtabschirmteil 112 ist ein
Zwischenraum vorgesehen.
Nachdem jeder Lichtquellen-Halteblock 90B (nach einer Drehung
aus der in Fig. 11 gezeigten Ausrichtung) dadurch an den
Verlängerungen 192b montiert wurde, daß der Vorsprung 113 in
die Ausnehmung 95 eingeführt wurde, und die Ausnehmung 114
über den Vorsprung 96 aufgeschoben wurde, treffen sich die
Ausnehmungen 101 und 111, so daß sie Durchgangslöcher bilden,
die als Halteteile für die LEDs 2 dienen.
Vertikalnuten 116, welche die Kanten der gedruckten Schal
tungsplatine 80 haltern, sind in den Innenoberflächen der Arme
110b des Lichtquellen-Halteblocks 90B so angeordnet, daß ihre
Position jener der Vertikalnuten 99 der Verlängerungen 192b
der in Querrichtung angeordneten Gestellelemente 190a ent
spricht. Diese Vertikalnuten 16 sind so geformt, daß sie sich
in Richtung zu den rückseitigen (bzw. unteren) Oberflächen
der Arme 110b hin öffnen.
Wenn daher der Lichtquellen-Halteblock 90B auf den Verlänge
rungen 192b angebracht ist, sind die Vertikalnuten 116 gerad
linig mit den Vertikalnuten 99 verbunden, und haltern daher
die Kantenabschnitte der gedruckten Schaltungsplatine 80. In
diesem Fall wird die gedruckte Schaltungsplatine 80 vorher
entweder in die Vertikalnuten 99 oder die Vertikalnuten 116
eingeschoben, und dann wird der Lichtquellen-Halteblock 90B
auf die Verlängerungen 192b aufgesetzt.
Wenn jeder Lichtquellen-Halteblock 90B auf den Verlängerungen
192b angeordnet ist, so liegen das vordere (bzw. obere) Licht
abschirmteil 112 und das hintere (bzw. untere) Lichtabschirm
teil 102 einander gegenüber, wobei sich dazwischen ein vorbe
stimmter Zwischenraum befindet.
Im übrigen ist diese Ausführungsform im wesentlichen ebenso
ausgebildet wie die vierte Ausführungsform.
Auch bei der vorliegenden Anordnung wird durch die Lichtab
schirmteile 112 und 102 Blendlicht mit einem breiten Emis
sionswinkel von dem Licht abgeschnitten, welches von den LEDs
2 emittiert wird. Daher werden dieselben Vorteile erzielt wie
bei der vierten Ausführungsform.
Sowohl bei der vierten als auch bei der fünften Ausführungs
form weist die Halterung zwei Lichtabschirmteile (das vordere
bzw. obere Lichtabschirmteil 78 oder 112 und das hintere bzw.
untere Lichtabschirmteil 79 oder 102) auf. Allerdings ist die
vorliegende Erfindung nicht auf diesen Aufbau beschränkt. Wenn
der Lichtabschirmeffekt durch ein Lichtabschirmteil erzielt
werden kann, so kann die Halterung nur ein Lichtabschirmteil
aufweisen, welches das vordere (bzw. obere) Lichtabschirmteil
darstellt.
Verschiedene Änderungen und Modifikationen der vorliegenden
Erfindung sind möglich. Beispielsweise kann die Halterung da
durch zur Verfügung gestellt werden, daß ein Paar von Halte
rungsblöcken 70A, die in den Fig. 9 und 10 gezeigt sind, mit
einem Paar quer verlaufender Gestellelemente verbunden wird,
welche senkrecht zu den Halterungsblöcken 70A verlaufen.
Weiterhin sind bei den voranstehend geschilderten Ausführungs
formen die LEDs mit grünem Licht unter Normalbedingungen er
leuchtet, und die LEDs mit rotem Licht werden als Warnung er
leuchtet. Selbstverständlich können jedoch auch LEDs verwendet
werden, die mehr als zwei unterschiedliche Lichtfarben aussen
den.
Wie voranstehend erläutert wird bei der Flüssigkristall-Anzei
gevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Beleuch
tungsvorrichtung, die auf der Rückseite eines Flüssigkristall-
Anzeigefeldes angebracht ist, aus einer Halterung in Form
eines flachen Kastens erhalten, welche einen reflektierenden
Boden aufweist, mehrere LEDs, die in zumindest einer der kür
zeren Seitenwände der Halterung angebracht sind, sowie eine
Lichtdiffusorplatte, die zwischen dem Flüssigkristall-Anzeige
feld und der Halterung angebracht ist, und das von den LEDs
ausgesandte Licht wird durch die Lichtdiffusorplatte diffus
gemacht, so daß das diffuse Licht das Flüssigkristall-Anzei
gefeld von hinten beleuchtet. Daher wird das Anzeigeelement
des Flüssigkristall-Anzeigefeldes über die gesamte Oberfläche
gleichmäßig beleuchtet.
Weiterhin werden bei der vorliegenden Erfindung zumindest
zwei Arten von LEDs verwendet, welche unterschiedliche Licht
richtwinkel aufweisen, und diese LEDs sind so ausgewählt, daß
sie für einzelne Beleuchtungsbereiche eingesetzt werden. Da
her werden die Helligkeitspegel verschiedener Beleuchtungs
bereiche exakt gesteuert und eingestellt. Es ist daher mög
lich, eine Oberflächenlichtquelle mit gleichförmiger Hellig
keit zu erhalten. Darüber hinaus kann die Helligkeit des
gesamten Anzeigeelementes des Flüssigkristall-Anzeigefeldes
gleichförmig ausgebildet werden, und eine unregelmäßige Hel
ligkeit verhindert werden.
Darüber hinaus sind bei der vorliegenden Erfindung die LEDs
um einen vorbestimmten Winkel in Richtung auf das Flüssig
kristall-Anzeigefeld oder auf die reflektierende Oberfläche
geneigt. Daher können die Anteile des direkt ausgesandten
Lichtes (welches nach Aussenden von den LEDs die Flüssigkri
stallanzeige direkt beleuchtet) und des reflektierten Lichts
(welches von der reflektierenden Oberfläche reflektiert wird)
variiert werden. Infolge der LEDs, die zum Flüssigkristall-
Anzeigefeld hin geneigt sind, kann das von der reflektieren
den Oberfläche reflektierte Licht eine größere Entfernung
durchlaufen, bevor es reflektiert wird. Im Gegensatz hierzu
kann durch die LEDs, die in Richtung auf die reflektierende
Oberfläche geneigt sind, die von der reflektierenden Oberflä
che reflektierte Lichtmenge erhöht werden. Daher läßt sich
der Helligkeitspegel der Beleuchtungsbereiche auf einen ge
wünschten Pegel einstellen.
Da keine lichtleitende Platte verwendet wird, ist darüber hin
aus die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung leicht.
Die vorliegende Erfindung ist daher besonders gut für den
Einsatz in kompakten Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen
geeignet.
Claims (8)
1. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung (11), gekennzeichnet
durch eine Halterung (24), die eine geöffnete vordere
Oberfläche aufweist, ein Flüssigkristall-Anzeigefeld (3),
welches in der Öffnung (13) der vorderen Oberfläche der
Halterung so angeordnet ist, daß eine Lichtdiffusorplatte
(25) zwischen der Halterung und dem Anzeigefeld angeord
net ist, eine gedruckte Schaltungsplatine (22), und mehre
re LEDs (2), die so auf der gedruckten Schaltungsplatine
angebracht sind, daß sie das Flüssigkristall-Anzeigefeld
von dem Raum hinter der Lichtdiffusorplatte aus rückseitig
beleuchten, wobei die Halterung weiterhin aufweist: Halte
teile zum Haltern der LEDs, eine reflektierende Oberfläche
(26), die auf einer inneren Bodenoberfläche der Halterung
vorgesehen ist, wobei die Lichtdiffusorplatte von hinten
durch direktes Licht beleuchtet wird, welches von den LEDs
ausgesandt wird, und durch Licht, welches von der reflek
tierenden Oberfläche reflektiert wird.
2. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die LEDs zumindest zwei Arten von LEDs
sind, die unterschiedliche Lichtrichtwinkel aufweisen.
3. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die LEDs zumindest zwei Arten
von LEDs sind, die unterschiedliche Lichtfarben aussenden.
4. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Halteteile, welche die LEDs
haltern, mehrere Durchgangslöcher umfassen, die sich durch
zumindest eine Seitenwand der Halterung erstrecken, so daß
jeweilige Axiallinien der Durchgangslöcher in Richtung zur
Lichtdiffusorplatte oder zur reflektierenden Oberfläche hin
geneigt sind.
5. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Halteteile, welche die LEDs hal
tern, mehrere Durchgangslöcher umfassen, welche sich zumin
dest durch eine Seitenwand der Halterung erstrecken, so daß
jeweilige Axiallinien der Durchgangslöcher in Richtung zur
Lichtdiffusorplatte oder zur reflektierenden Oberfläche hin
geneigt sind.
6. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß ein hügelförmiger, erhöhter Ab
schnitt, welcher die reflektierende Oberfläche aufweist, im
Zentrum der Bodenoberfläche der Halterung vorgesehen ist.
7. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß ein hügelförmiger, erhöhter Abschnitt,
welcher die reflektierende Oberfläche aufweist, im Zentrum
der innenseitigen Bodenoberfläche der Halterung vorgesehen
ist.
8. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß ein hügelförmiger, erhöhter Abschnitt,
welcher die reflektierende Oberfläche aufweist, im Zentrum
der innenseitigen Bodenoberfläche der Halterung vorgesehen
ist.
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