DE60033264T2 - Beleuchtungsapparat für Anzeige - Google Patents

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Fujitsu Kasai Limited Sadao Yokohama-shi Tezuka
Fujitsu Kasai Limited Isao Yokohama-shi Shiozawa
Fujitsu Kasai Limited Masaya Yokohama-shi Hirano
Fujitsu Kasai Limited Shingo Yokohama-shi Furukawa
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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung, bei der das Licht, das erzeugt wird von einer Lichtquelle, einschließlich einer Leuchtdiode (im Folgenden LED genannt), die auf einem Lichtquellenstab angebracht ist, durch eine Lichtleitplatte auf einen Gegenstand abgestrahlt wird, oder insbesondere eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Flüssigkristallanzeigegerät.
  • Flüssigkristallanzeigegeräte werden bei vielen Produkten verwendet. Aufgrund des Fehlens einer Lichtabstrahlfähigkeit erfordert ein Flüssigkristallanzeigegerät jedoch eine vorderseitige Beleuchtungsvorrichtung zum Abstrahlen von Licht von der Vorderseite oder eine rückseitige Beleuchtungsvorrichtung zum Abstrahlen von Licht von einer Nicht-Darstellungsfläche auf der Rückseite des Bildschirms.
  • Falls das Flüssigkristallanzeigegerät für einen vergleichsweise großen Gegenstand, wie zum Beispiel den Bildschirm eines Personal Computers, verwendet wird, wird eine vorderseitige Beleuchtungsvorrichtung oder eine rückseitige Beleuchtungsvorrichtung, umfassend eine Kaltkathodenstrahlröhre, als Lichtquelle verwendet, wobei das Licht, das von der Kaltkathodenstrahlröhre ausgesandt wird, durch eine Lichtleitplatte zu der Darstellungsfläche oder der rückseitigen Nicht-Darstellungsfläche der Flüssigkristallanzeigegeräts projiziert.
  • Die Kaltkathodenstrahlröhre ist jedoch zu sperrig, um verwendet zu werden für die Beleuchtung des Flüssigkristallanzeigegeräts, das bei einem kleinen Erzeugnis verwendet wird, wie zum Beispiel einer tragbaren elektronischen Vorrichtung wie einem Mobiltelefon. In diesem Fall wird eine vorderseitige Beleuchtungsvorrichtung oder eine rückseitige Beleuchtungsvorrichtung verwendet, umfassend eine Lichtquelle, die konfiguriert ist mit einer LED, die mit einem Lichtquellenstab gekoppelt ist. Das von dem Lichtquellenstab ausgesandte Licht wird durch eine Lichtleitplatte zu der Darstellungsfläche oder der rückseitigen Nicht-Darstellungsfläche des Flüssigkristallanzeigegeräts projiziert.
  • 2 zeigt schematisch eine herkömmliche Beleuchtungsvorrichtung (die zum Beispiel aus EP 866 264 A bekannt ist), umfassend eine Lichtquelle, die mit einem Lichtquellenstab gekoppelt ist, wobei die Lichtquelle, einschließlich der LED 40, die mit einem Lichtquellenstab 10 gekoppelt ist, isoliert von der Lichtleitplatte 20 gebildet wird. Das Problem besteht daher darin, dass viel Zeit für Montagearbeit verbraucht wird.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Beleuchtungsvorrichtung vorzusehen, die eine Lichtquelle verwendet, die dadurch gebildet wird, dass eine LED mit einem Lichtquellenstab gekoppelt wird, was zumindest in gewissem Umfang zur Lösung des obigen Problems beiträgt.
  • Gemäß dieser Erfindung ist eine Beleuchtungsvorrichtung vorgesehen, bei der das Licht aus einer Lichtquelle auf eine EinfallEinfallfläche einer Lichtleitplatte trifft und dann von einer Austrittsfläche der Lichtleitplatte in eine Richtung, die im Wesentlichen parallel zu der EinfallEinfallfläche verläuft, zu einem Gegenstand hin projiziert wird, das beleuchtet werden soll, wobei die Lichtquelle eine Leuchtdiode auf oder in der Nähe eines Lichtquellenstabs umfasst, der sich in Längsrichtung erstreckt, parallel zu der Einfallfläche der Lichtleitplatte, und wobei der Lichtquellenstab einstückig mit der Lichtleitplatte ausgebildet ist, indem ein Schlitz in einer gemeinsamen Platte ausgebildet ist.
  • Besondere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden jetzt mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, bei denen:
  • 1 eine perspektivische Ansicht einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist;
  • 2 eine perspektivische Ansicht einer herkömmlichen Beleuchtungsvorrichtung ist;
  • 3 eine Schnittansicht einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist;
  • 4 eine Schnittansicht einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer ersten Abwandlung der ersten Ausführungsform der Erfindung ist;
  • 5 eine Schnittansicht einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer zweiten Abwandlung der ersten Ausführungsform der Erfindung ist;
  • 6 eine perspektivische Ansicht einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer dritten Abwandlung der ersten Ausführungsform der Erfindung ist;
  • 7 eine perspektivische Ansicht einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer vierten Abwandlung der ersten Ausführungsform der Erfindung ist;
  • 6 eine perspektivische Ansicht einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer fünften Abwandlung der ersten Ausführungsform der Erfindung ist;
  • 9 ein Diagramm ist, das die Beleuchtungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt, die als eine vorderseitige Beleuchtungsvorrichtung eines Flüssigkristallanzeigegeräts verwendet wird;
  • 10 ein Diagramm ist, das eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß der fünften Abwandlung der ersten Ausführungsform zeigt, die als eine rückseitige Beleuchtungsvorrichtung eines Flüssigkristallanzeigegeräts verwendet wird;
  • 11 eine perspektivische Ansicht der Beleuchtungsvorrichtung 25 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist;
  • 12 eine perspektivische Ansicht der Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer ersten Abwandlung der zweiten Ausführungsform der Erfindung ist;
  • 13 eine perspektivische Ansicht der Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer zweiten Abwandlung der zweiten Ausführungsform der Erfindung ist;
  • 14 eine perspektivische Ansicht der Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer dritten Abwandlung der zweiten Ausführungsform der Erfindung ist;
  • 15 eine perspektivische Ansicht der Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer vierten Abwandlung der zweiten Ausführungsform der Erfindung ist;
  • 16 eine perspektivische Ansicht der Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung ist;
  • 17 eine perspektivische Ansicht der Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung ist;
  • 18 eine perspektivische Ansicht der Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung ist;
  • 19 eine Draufsicht der Beleuchtungsvorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung ist;
  • 20 eine Draufsicht der Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer ersten Abwandlung der fünften Ausführungsform der Erfindung ist;
  • 21 eine Draufsicht der Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer zweiten Abwandlung der fünften Ausführungsform der Erfindung ist;
  • 22 eine Draufsicht der Beleuchtungsvorrichtung 20 gemäß einer dritten Abwandlung der fünften Ausführungsform der Erfindung ist;
  • 23 eine Draufsicht der Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer vierten Abwandlung der fünften Ausführungsform der Erfindung ist;
  • 24 eine Draufsicht der Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer fünften Abwandlung der fünften Ausführungsform der Erfindung ist;
  • 25 eine Draufsicht der Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer sechsten Abwandlung der fünften Ausführungsform der Erfindung ist;
  • 26 eine Draufsicht der Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer siebten Abwandlung der fünften Ausführungsform der Erfindung ist;
  • 27 eine Seitenansicht der Beleuchtungsvorrichtung 35 gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung ist; und
  • 28 ein Diagramm ist, um die Wirkungen der sechsten Ausführungsform der Erfindung zu erläutern.
  • Zunächst wird die erste Ausführungsform beschrieben. 1 eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Aus Gründen der Einfachheit, wie auf der rechten Seite von 1 angemerkt, wird angenommen, dass die Richtung, in der sich eine Einfallfläche 21 einer Lichtleitplatte 20 erstreckt, Längsrichtung genannt wird, die Richtung, die die Tiefe der Lichtleitplatte 20 bestimmt, einfach Dickenrichtung genannt wird und die Richtung, in der sich die Lichtleitplatte 20 von der Lichtquelleneinheit 10 weg erstreckt, Querrichtung genannt wird.
  • 1 zeigt eine Beleuchtungsvorrichtung, die verwendet wird für eine vorderseitige Beleuchtungsvorrichtung zum Beleuchten eines Flüssigkristallanzeigegeräts von dessen Bildschirmseite 101, wie zum Beispiel in 9 gezeigt. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst einen Lichtquellenstab 10, auf dem LEDs 40 gekoppelt sind, und eine Lichtleitplatte 20, die einstückig hergestellt sind, indem ein Schlitz 30 in einer gemeinsamen rechteckigen Platte aus Harz, wie zum Beispiel Polymethylmethacrylat (PMMA), das einen Brechungsindex von etwa 1,45 bis 1,7 aufweist, ausgebildet wird. Die Flüssigkristallanzeige kann zum Beispiel in einer tragbaren elektronischen Vorrichtung, wie zum Beispiel einem Mobiltelefon, enthalten sein.
  • Anders gesagt ist der Schlitz 30 parallel zu der Umgebung einer Endfläche auf dem linken Ende der rechteckigen Platte in 1 dergestalt ausgebildet, dass die linke Seite des Schlitzes 30 den Lichtquellenstab 10 bildet und die rechte Seite des Schlitzes 30 die Lichtleitplatte 20 bildet.
  • Die LEDs 40 sind von der Art her Kantenstrahler und senden weißes Licht aus.
  • Gemäß der ersten Ausführungsform, wie in 1 gezeigt, sind die LEDs 40 (die zum leichteren Verständnis schraffiert sind) mit den longitudinalen Enden des Lichtquellenstabs 10, der sich in Längsrichtung erstreckt, gekoppelt. Die Flächen der LEDs 40, mit Ausnahme der Fläche, die mit dem Lichtquellenstab 10 gekoppelt ist, werden einer Reflexionsbehandlung unterzogen, um zu verhindern, dass Licht entweicht.
  • Wie in 3 gezeigt, ist die Fläche 11 auf der linken Seite des Lichtquellenstabs 10 in der Zeichnung in die Fläche 11', die Mikrounebenheiten aufweist, sandgestrahlt, und ein Reflektor 50 ist außerhalb angeordnet. Als Ergebnis tritt das Licht, dass in den Lichtquellenstab 10 von den LEDs 40 aus eingedrungen ist, in den Schlitz 30 von der Fläche 12 des Lichtquellenstabs 10 aus.
  • Das Licht, das in den Schlitz 30 ausgesandt wurde, tritt von der Endfläche 21 der Lichtleitplatte 20 in die Lichtleitplatte 20 ein. Eine Prismenanordnung 22, die Erhebungen 23 und Vertiefungen 24 aufweist, die sich parallel zu der linken Endfläche 21 der Lichtleitplatte 20 erstrecken, ist auf der oberen Fläche der Lichtleitplatte 20 in der Zeichnung ausgebildet. Somit wird das Licht, das von der Endfläche 21 in die Lichtleitplatte 20 eingedrungen ist, nach unten in der Zeichnung durch die Prismenanordnung 22 abgelenkt und verlässt die Lichtleitplatte 20 von deren unteren Fläche in der Zeichnung und beleuchtet den Bildschirm 101 des Flüssigkristallanzeigegeräts 100 (9), das unter der Lichtleitplatte 20 angeordnet ist.
  • In der ersten Ausführungsform, die wie oben beschrieben konfiguriert ist, sind der Lichtquellenstab 10 und die Lichtleitplatte 20 ineinander integriert. Daher ist die Herstellung einfach, da es nicht erforderlich ist, den Lichtquellenstab 10 und die Lichtleitplatte 20 miteinander zusammenzubauen, anders als nach dem Stand der Technik.
  • 4 ist eine schematische Darstellung, die die Merkmale einer ersten Abwandlung der ersten Ausführungsform zeigt, bei der der Reflektor 50 sowohl auf der oberen als auch auf der unteren Seite des Lichtquellenstabs 10 angeordnet ist. 5 ist eine schematische Darstellung, die die Merkmale einer zweiten Abwandlung der ersten Ausführungsform zeigt, bei der der Reflektor 50, der sowohl auf der oberen als auch auf der unteren Seite des Lichtquellenstabs 10 angeordnet ist, zu der Lichtleitplatte 20 hin verlängert ist, um die obere Öffnung 31 und die untere Öffnung 32 des Schlitzes 30 zu bedecken.
  • 6 ist eine schematische Darstellung, die die Konfiguration einer dritten Abwandlung der ersten Ausführungsform zeigt, bei der die LEDs 40 in den Ecken der gemeinsamen rechteckigen Platte angeordnet sind, die eingekerbt sind, so dass der Lichtquellenstab 10 in Längsrichtung kürzer ist als die Lichtleitplatte 20. Auf diese Art und Weise sind die LEDs 40 gut eingepasst, ohne hervorzustehen. Die anderen Abschnitte dieser Konfiguration sind identisch mit denen der ersten Ausführungsform.
  • 7 ist eine schematische Darstellung; die die Konfiguration gemäß einer vierten Abwandlung der ersten Ausführungsform zeigt. Diese Konfiguration unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in der Bereitstellung eine Prismenanordnung 22', die auf der unteren Fläche der Lichtleitplatte 20 angeordnet ist und die Erhebungen 23' und Vertiefungen 24' aufweist, die sich entlang der Länge des Lichtquellenstabs 10 erstrecken.
  • 8 ist eine schematische Darstellung, die eine Konfiguration gemäß einer fünften Abwandlung der ersten Ausführungsform zeigt. Diese Konfiguration unterscheidet sich von der vierten Abwandlung der ersten Ausführungsform in der Bereitstellung eine Prismenanordnung 25, die auf der oberen Fläche der Lichtleitplatte 20 angeordnet ist und die Erhebungen 26 und Vertiefungen 27 aufweist, die sich in einer Richtung erstrecken, die senkrecht zu der der Länge des Lichtquellenstabs 10 verläuft.
  • 9 ist eine schematische Darstellung, die das gesamte Beleuchtungssystem zur Beleuchtung des Bildschirms 101 des Flüssigkristallgeräts mit vorderseitiger Beleuchtung 100 von dessen Vorderseite zeigt, wobei die Beleuchtungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform verwendet wird.
  • 10 ist eine schematische Darstellung, die das gesamte Beleuchtungssystem zur Beleuchtung des Bildschirms 101 des Flüssigkristallgeräts mit rückseitiger Beleuchtung 100 von dessen Rückseite zeigt, wobei eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß der vierten Abwandlung der ersten Ausführungsform verwendet wird, bei der die Strecke des von dem Lichtquellstabs 10 ausgesandten Lichts durch eine gestrichelte Linie angegeben ist.
  • 11 ist eine schematische Darstellung, die die Konfiguration einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt, bei der die LEDs 40 mit den Enden der oberen Fläche des Lichtquellenstabs 10 gekoppelt sind, und die unteren Flächen der Endabschnitte des Lichtquellenstabs 10, mit dem die LEDs 40 gekoppelt sind, sind, wie gezeigt, diagonal geschnitten, so dass sie dadurch schräge Flächen 13 bilden. Ein nicht gezeigter Reflektor ist auf jeder der schrägen Flächen 13 angeordnet.
  • 12 ist eine schematische Darstellung, die eine Konfiguration gemäß einer ersten Abwandlung der zweiten Ausführungsform zeigt, bei der, im Gegensatz zu der zweiten Ausführungsform, die LEDs 40 mit den Enden der unteren Fläche des Lichtquellenstabs 10 gekoppelt sind, und die unteren Flächen der Endabschnitte des Lichtquellenstabs 10, mit dem die LEDs 40 gekoppelt sind, sind, wie gezeigt, diagonal geschnitten, so dass sie dadurch schräge Flächen 13 bilden. Ein nicht gezeigter Reflektor ist auf jeder der schrägen Flächen 13 angeordnet.
  • Auch ist die Seitenfläche 12 des Lichtquellenstabs 10, die eine Seitenfläche des Schlitzes 30 bildet, die sich näher an der Lichtleitplatte befindet, schräg, so dass die obere Seite des Lichtquellenstabs 10 sich näher an der Lichtleitplatte 20 befindet. Die Neigung dieser Seitenfläche 12 des Lichtquellenstabs 10, die den Schlitz 30 bildet, die sich auf diese Weise näher an der Lichtleitplatte befindet, ist auch auf die anderen Ausführungsformen anwendbar. Es ist ebenfalls möglich, die Einfallfläche 21 der Lichtleitplatte 20 oder beide Flächen 12 und 21 zu neigen.
  • 13 ist eine schematische Darstellung, die eine Konfiguration 30 gemäß einer zweiten Abwandlung der zweiten Ausführungsform zeigt, bei der die LEDs 40 mit der Endfläche des Lichtquellenstabs 10 auf der linken Seite der Zeichnung gekoppelt sind, und schräge Flächen 13 sind diagonal auf der Innenseite des Endabschnitts des Lichtquellenstabs 10 eingekerbt, wie gezeigt. Ein nicht gezeigter Reflektor ist auf jeder schrägen Fläche 13 angeordnet.
  • 14 ist eine schematische Darstellung, die eine Konfiguration gemäß einer dritten Abwandlung der zweiten Ausführungsform zeigt, wobei ein Abschnitt, der den Lichtquellenstab 10 und die Lichtleitplatte 20 verbindet, eingekerbt ist, und die LEDs 40 sind in den Einkerbungen mit entsprechenden schrägen Flächen 13 des Lichtquellenstabs 10, wie gezeigt, angeordnet. Ein nicht gezeigter Reflektor ist auf jeder schrägen Fläche 13 angeordnet.
  • 15 ist eine schematische Darstellung, die eine Konfiguration gemäß einer vierten Abwandlung der zweiten Ausführungsform zeigt, bei der der Schlitz 30 mit einer größeren Länge vorn ausgebildet ist. Die Ecken des Lichtquellenstabs 10 sind eingekerbt, wie gezeigt, und bilden schräge Flächen 13, auf denen jeweils ein nicht gezeigter Reflektor angeordnet ist.
  • 16 ist eine schematische Darstellung, die eine Konfiguration gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, bei der die LEDs 40 nicht an den Endabschnitten angeordnet sind, sondern auf einem mittleren Abschnitt der Fläche 11 des Lichtquellenstabs 10, die am weitesten von der Lichtleitplatte entfernt ist. Die Seitenfläche des Lichtquellenstabs 10, die der Lichtleitplatte am nächsten ist, und die Seitenfläche der Lichtleitplatte 20, die dem Lichtquellenstab am nächsten ist, die den Schlitz 30 bilden, sind sandgestrahlt und bilden die Flächen 11' beziehungsweise 21', wobei sie dadurch eine Mikro-Unebenheit aufweisen, um sicherzustellen, dass gleichförmiges Licht in die Lichtleitplatte 20 eindringt.
  • Auf ähnliche Weise können die LEDs 40 alternativ auf der oberen Fläche oder der unteren Fläche an dem mittleren Abschnitt des Lichtquellenstabs 10 mit gleicher Wirkung angeordnet werden.
  • Als weitere Alternative sind die Seitenfläche 12 des Lichtquellenstabs 10, die der Lichtleitplatte 20 am nächsten ist, und die Seitenfläche der Lichtleitplatte 20, die dem Lichtquellenstab 10 am nächsten ist, nicht sandgestrahlt, sondern können zu einer Prismenfläche mit Erhebungen und Vertiefungen ausgebildet sein, die sich parallel zueinander in Längsrichtung erstrecken. Diese Alternativen sind auf sämtliche Ausführungsformen und deren Abwandlungen anwendbar. Alternativ kann nur eine der Seitenflächen in der oben erwähnten Art und Weise bearbeitet sein.
  • 17 ist eine schematische Darstellung, die die Konfiguration gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, bei der die Seitenfläche des mittleren Abschnitts des Lichtquellenstabs 10, die am weitesten von der Lichtleitplatte entfernt ist, mit Vertiefungen 10a ausgebildet ist, die jeweils eine konkave Linsenfläche ha aufweisen. Die LEDs 40 sind dergestalt angeordnet, dass sie sich nicht in direktem Kontakt mit dem Lichtquellenstab 10 befinden, so dass ein Teil 10 von jeder LED 40 sich innerhalb der entsprechenden Vertiefung 10a befinden kann.
  • Diejenige Seitenfläche des Lichtquellenstabs 10, die den Schlitz 30 bildet, die der Lichtleitplatte am nächsten, weist konkave Linsenflächen 12a auf, die darauf vorgesehen sind, so dass gleichförmiges Licht in die Lichtleitplatte 20 eindringen kann.
  • Es ist ebenfalls möglich, eine Vertiefung sowohl in der oberen als auch in der unteren Fläche des Lichtleitstabs 10 auszubilden, wobei ein Teil jeder LED 40 in den Vertiefungen angeordnet ist. Des Weiteren können die Vertiefungen in der Nähe der Endabschnitte ausgebildet sein.
  • Des Weiteren ist die Bereitstellung der Linsenfläche 12a des Lichtquellenstabs 10, die der Lichtleitplatte am nächsten ist, auf die erste und die dritte Ausführungsform mit gleicher Wirkung anwendbar, und die Einfallfläche 21 der Lichtleitplatte kann auch als eine Linsenfläche ausgebildet sein.
  • 18 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der eine Licht aufnehmende Fläche 14 parallel zu der Einfallfläche 21 der Lichtleitplatte 20 an einem mittleren Abschnitt entlang der Länge der Seitenfläche 11, die am weitesten von der Lichtleitplatte entfernt ist, ausgebildet ist. Eine LED 40 ist auf der Licht aufnehmenden Fläche 14 angeordnet, und die anderen Flächen außer der Seitenfläche der LED 40, die dem Lichtleitstab 10 am nächsten ist, sind behandelt, um zu verhindern 35, dass das Licht entweicht.
  • Eine Prismenanordnung 15 ist in dem anderen Bereich als der Licht aufnehmenden Fläche 14 der Seitenfläche 11, die am weitesten von der Lichtleitplatte entfernt ist, ausgebildet. Die Erhebung 16 und die Vertiefung 17 jedes Prismas 15', die die Prismenanordnung 15 bilden, erstrecken sind in der Dickenrichtung parallel zueinander. Gemäß der fünften Ausführungsform ist jede Erhebung 16 kegelstumpfartig und umfasst einen flachen Abschnitt, der parallel zu der Einfallfläche 21 der Lichtleitplatte 20 verläuft.
  • Andererseits ist diejenige Seitenfläche 12 des Lichtquellenstabs 10, die der Lichtleitplatte am nächsten ist und sich gegenüber der Licht aufnehmenden Fläche 14 befindet, mit einer dreieckigen Einkerbung 18 ausgebildet.
  • Die Lichtleitplatte 20 ist, wie der Lichtquellenstab 10, aus einem transparenten Material gebildet, und die Fläche der Lichtleitplatte 20, die dem zu beleuchtenden Gegenstand oder Anzeige am nächsten ist, ist mit einer Prismenanordnung 22 ausgebildet. Die Erhebungen 23 und die Vertiefungen 24 der Prismenanordnung 22 erstrecken sich in Längsrichtung parallel zueinander.
  • 19 ist eine Draufsicht der in 18 gezeigten Konfiguration. Das von der LED 40 ausgesandte Licht erreicht die Einfallfläche der Lichtleitplatte 20 entlang der durch gestrichelte Pfeile angegebenen Strecken.
  • Insbesondere wird das von der LED 40 ausgesandte Licht in verschiedene Richtungen auf der Innenfläche der Einkerbung 18, die ausgebildet ist in der Seitenfläche 12 des Lichtquellenstabs 10, die der Lichtleitplatte am nächsten ist, reflektiert, und die reflektierten Lichtstrahlen wandern zur Innenfläche jedes Prismas 15' der Prismenanordnung 15, wo sie reflektiert werden, die Seitenfläche 12, die der Lichtleitplatte am nächsten ist, verlassen und in die Lichtleitplatte 20 über die Einfallfläche 21 eindringen.
  • Falls das von der LED 40 ausgesandte Licht direkt zu der Einfallfläche 21 der Lichtleitplatte 20 wandert, ohne auf der Einkerbung 18 des Lichtquellenstabs 10 reflektiert zu werden, wird unerwünschterweise ein sehr heller Abschnitt erzeugt. Angesichts dessen ist der Abschnitt, der durch die dicke Linie in der Mitte der Einkerbung 18 festgelegt ist, mit einem Reflektor 19 als Mittel zur Verhütung einer direkten Abgabe ausgebildet. Ein weiteres Mittel zur Verhütung einer direkten Abgabe, außer dem Reflektor, umfasst ein Beschichtungsverfahren oder den Einbau eines Licht absorbierenden Elements.
  • Gemäß der fünften Ausführungsform, die wie oben beschrieben konfiguriert ist und funktioniert, werden gleichförmige Lichtstrahlen von der Lichtleitplatte ausgesandt.
  • Eine erste Abwandlung der fünften Ausführungsform ist in 20 gezeigt, und sie unterscheidet sich von der fünften Ausführungsform nur darin, dass die Einkerbung 18 des Lichtquellenstabs 10 einen sanft verbreiterten oder gebogenen dreieckigen Fuß aufweist. Aufgrund dessen ist die Helligkeit des Bereichs, der von der LED 40 entfernt ist, verbessert, und die Gleichförmigkeit der Leuchtdichte als Ganzes kann verbessert werden.
  • Eine zweite Abwandlung der fünften Ausführungsform, die in 21 gezeigt ist, unterscheidet sich von der fünften Ausführungsform nur darin, dass die Tiefe der Vertiefung der Prismen 15', die die Prismenanordnung 15 des Lichtquellenstabs 10 bilden, gleich bleibt, während die Neigung der Vertiefung Pn in Längsrichtung sich zur LED 40 hin zunehmend vergrößert. Dadurch wird die Lichtdichte in dem Bereich, der von der LED 40 entfernt ist, verbessert, und die allgemeine Gleichförmigkeit der Lichtdichte kann verbessert werden.
  • Eine dritte Abwandlung der fünften Ausführungsform ist in 22 gezeigt und unterscheidet sich von der fünften Ausführungsform nur darin, dass die Tiefe dn der Vertiefung des Prismas 15', das die Prismenanordnung 15 des Lichtquellenstabs 10 bildet, sich mit der Entfernung von der LED 40 zunehmend vergrößert. Dadurch wird die Lichtdichte in dem Bereich, der von der LED 40 entfernt ist, verbessert, und die Gleichförmigkeit der Lichtdichte kann verbessert werden.
  • Eine vierte Abwandlung der fünften Ausführungsform ist in 23 gezeigt und unterscheidet sich von der fünften Ausführungsform nur darin, dass die Erhebung 16 des Prismas 15', das die Prismenanordnung 15 bildet, nicht kegelstumpfartig ist und dass die LED 40 sich nicht in engem Kontakt mit der Licht aufnehmenden Fläche 14 befindet.
  • Eine fünfte Abwandlung der fünften Ausführungsform ist in 24 gezeigt und unterscheidet sich von der vierten Abwandlung nur darin, dass die Vertiefungen 17 ebene Flächen aufweisen.
  • Eine sechste Abwandlung der fünften Ausführungsform ist in 25 gezeigt und unterscheidet sich von der fünften Abwandlung zur darin, dass sie zwei LEDs 40 umfasst zur Verbesserung der Gleichförmigkeit der Lichtdichte. Zwei LEDs 40 können auch in der fünften Ausführungsform und anderen Abwandlungen der fünften Ausführungsform enthalten sein. Des Weiteren kann die Anzahl der LEDs 40 je nach Bedarf erhöht werden.
  • In einer sechsten Ausführungsform der Erfindung, die in 26 gezeigt ist, ist die Prismenanordnung 22 der Lichtleitplatte 20 auf der Vorderseite einer rückseitigen Beleuchtungsvorrichtung angeordnet und neigt daher dazu, beschädigt zu werden oder Staub anzusetzen. Daher ist eine Schutzabdeckung 60 auf der Außenseite der Prismenanordnung 22 angeordnet.
  • Die oben beschriebene Schutzabdeckung 60 ist schwierig herzustellen und anzubringen. Daher wird einer Erläuterung zu einer siebten Ausführungsform gegeben, bei der eine äußere Schutzschicht mit einer ebenen Fläche auf der Fläche der Prismenanordnung der Lichtleitplatte 20 über eine Zwischenschicht aufgebracht wird.
  • 27 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Merkmale der siebten Ausführungsform und zeigt eine vorderseitige Beleuchtungsvorrichtung zum Ausstrahlen des Lichts auf ein Flüssigkristallanzeigegerät. In 27 stellt die obere Seite die Vorderseite dar, und die Lichtleitplatte 20 ist auf der Vorderseite des Flüssigkristallanzeigegeräts 100 angeordnet.
  • Eine erste Zwischenschicht 71, eine zweite Zwischenschicht 72 und eine äußere Schutzschicht 80 werden in dieser Reihenfolge auf der Außenseite der Lichtleitplatte aufgebracht. Diese Elemente stehen in engem Kontakt miteinander.
  • Das Material der Lichtleitplatte 20 ist Acrylharz, das einen Brechungsindex von 1,5 aufweist und dasselbe ist wie nach dem Stand der Technik, das in direktem Kontakt mit der Luft angeordnet ist. Auf der Vorderseite ist eine Prismenanordnung 22 ausgebildet. Obwohl 27 nur zwei Prismen zeigt, werden tatsächlich etwa 400 Prismen in der Breite von 250 mm gebildet. Die Tiefe der Vertiefung des Prismas beträgt 5 μm, und die Höhe von der Rückseite 20b bis zur Prismenspitze beträgt etwa 1 mm.
  • Die erste Zwischenschicht 71 besteht aus Titandioxid (TiO2), das einen Brechungsindex von 2,2 bis 2,4 und eine Stärke von etwa 100 nm aufweist.
  • Die zweite Zwischenschicht 72 besteht aus Siliziumdioxid (SiO2), das einen Brechungsindex von 1,5 und eine Stärke von etwa 100 nm aufweist.
  • Die erste Zwischenschicht 71 und die zweite Zwischenschicht 72 sind, obwohl sie auf den Zeichnungen übertrieben dargestellt sind, in Wirklichkeit um ein mehrmals Zehnfaches dünner als die Tiefe der Vertiefung des Prismas. Daher ist es fast unmöglich, die Tiefe der Vertiefung des Prismas auszufüllen. Demzufolge bleibt auf der Außenseite der zweiten Zwischenschicht 72 eine Unebenheit, die im Wesentlichen der Prismenanordnung 22 der Lichtleitplatte 20 entspricht.
  • Die äußere Schutzschicht 80 besteht aus einem harten Überzugsmaterial, wie zum Beispiel Siloxan oder Acrylharz, und die Außenfläche 72 ist glatt gehalten. Angesichts der Tatsache, dass eine Unebenheit, die im Wesentlichen der Prismenanordnung 22 der Lichtleitplatte 20 entspricht, an der Außenseite der zweiten Zwischenschicht 72 verbleibt, wie oben beschrieben, weist die Innenfläche 71 jedoch eine zusätzliche Unebenheit der Fläche auf. Somit ist die Gesamtdicke der äußeren Schutzschicht 80 (von der Außenfläche 72 zu der Erhebung des umgekehrten Berges einer Unebenheit auf der Innenfläche 71) mindestens größer als etwa 5 μm oder die Tiefe der Vertiefung des Prismas der Lichtleitplatte 20 und beträgt etwa 10 μm, die betrachtet werden.
  • Wie oben beschrieben, wird die äußere Schutzschicht 80, deren Fläche durch ein hartes Überzugsmaterial geglättet ist, nicht leicht beschädigt und setzt kaum Staub an. Außerdem setzt sich kein Staub zwischen den Schichten ab, die dicht aneinander liegen.
  • Der Brechungsindex M der ersten Zwischenschicht 71 ist größer als der Brechungsindex L der Lichtleitplatte 20 und der Brechungsindex N der zweiten Zwischenschicht 72. Das Licht, das in die Lichtleitplatte 20 eingedrungen ist, tritt somit, wie durch Pfeile in 27 angegeben, in die erste Zwischenschicht 71 ein, wird auf der Grenzfläche zwischen der ersten Zwischenschicht 71 und der zweiten Zwischenschicht 72 reflektiert, verlässt die erste Zwischenschicht 71, tritt wieder in die Lichtleitplatte ein und, indem es die Lichtleitplatte 20 durch deren Unterseite verlässt, tritt in das Flüssigkristallanzeigegerät 100 ein. Auf diese Weise kann der Flüssigkristallbildschirm 100 beleuchtet werden.
  • Unter der Annahme, dass die Dicke der Zwischenschicht 71 einen Wert annimmt, der erhalten wird, indem die Wellenlänge (etwa 550 nm) des Lichts von der Lichtquelle 2 durch einen Wert dividiert wird, der dem Vierfachen des Brechungsindexes entspricht. Dann wird das Reflexionsvermögen am geringsten, so dass das Licht stark dazu neigt, die erste Zwischenschicht 71 zur Lichtleitplatte 20 hin zu verlassen.
  • Gemäß der siebten Ausführungsform, wie oben beschrieben, besteht die Lichtleitplatte 20 aus demselben Material wie nach dem Stand der Technik und weist einen Brechungsindex L von etwa 1,5 auf.
  • Gemäß dem Stand der Technik befindet sich die Lichtleitplatte 20 in Kontakt mit der Luft. Da die Lichtleitplatte und die Luft einen Brechungsindex L von etwa 1,5 beziehungsweise 1,0 aufweisen, beträgt das Verhältnis zwischen dem Brechungsindex der Lichtleitplatte 20 und dem Brechungsindex der Luft etwa 1,5. Gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung beträgt der Brechungsindex M der ersten Zwischenschicht 71 andererseits etwa 2,2 bis 2,4, und der Brechungsindex N der zweiten Zwischenschicht 72 beträgt etwa 1,5, und somit beträgt das Verhältnis zwischen den beiden Brechungsindexen etwa 1,5. Das bedeutet L:M = M:N, d.h. M2 = L × N.
  • Die Beleuchtungsleistung hängt von der Fähigkeit ab, das Licht abzulenken, das auf die Lichtleitplatte 20 von dem Lichtquellenstab 10 zu dem zu beleuchtenden Gegenstand (dem Flüssigkristallanzeigegerät 100 in dem betrachteten Fall) auf der Grenzfläche zwischen der Lichtleitplatte 20 und dem dazugehörigen äußeren Material fällt. Diese Fähigkeit wird wiederum bestimmt durch das Verhältnis zwischen den Brechungsindexen der beiden Materialien, die die Grenzfläche umschließen. Gemäß der siebten Ausführungsform der Erfindung kann daher eine Beleuchtungsleistung erreicht werden, die der dem Stand der Technik entspricht, indem die Lichtleitplatte 20 verwendet wird, die aus demselben Material wie gemäß dem Stand der Technik besteht.
  • Das Licht von dem Lichtquellenstab 10 wird auf der Grenzfläche zwischen der ersten Zwischenschicht 71 und der zweiten Zwischenschicht 72 reflektiert, wie oben beschrieben, und daher hat der Brechungsindex der äußeren Schutzschicht 80 außerhalb der zweiten Zwischenschicht keine Wirkung auf die Beleuchtungsleistung. Daher kann das Material der äußeren Schutzschicht 80 recht frei gewählt werden. Insbesondere kann der Brechungsindex des Materials der äußeren Schutzschicht 80 größer oder kleiner sein als der Brechungsindex N des Materials der zweiten Zwischenschicht (die aus SiO2 besteht mit einem Brechungsindex von etwa 1,5 in dem betrachteten Fall).
  • 28 ist eine Tabelle, die den Bereich des Austrittswinkels Φ (27) in Bezug auf den Bereich des Einfallswinkels θ (27) angibt, wobei die Kombination zwischen dem Neigungswinkel α des Prismas (27), dem Brechungsindex M der ersten Zwischenschicht 71, dem Brechungsindex L der Lichtleitplatte 20 und dem Brechungsindex N der zweiten Zwischenschicht 71 verändert ist. Diese Tabelle zeigt, dass, je größer der Wert aus M/N ist, desto mehr nähert sich der Austrittswinkel Φ null an, so dass der Bestandteil, der in der Richtung austritt, die senkrecht zu der Lichtleitplatte verläuft, größer wird zwecks einer höheren Beleuchtungseffizienz.
  • Es kann eine einzelne Zwischenschicht aus TiO2 angewandt werden. Da der Brechungsindex der äußeren Schutzschicht sich direkt auf die Beleuchtungsleistung auswirkt, ist jedoch die Freiheit bei der Auswahl des Materials der äußeren Schutzschicht begrenzt.
  • Außerdem können die Schichten unter Verwendung eines Klebstoffs dicht aneinander gefügt werden, und ein Anti-Verschmutzungsfilm aus Fluor-Kunststoff kann unter Verwendung eines Klebstoffs auf der Außenseite der äußeren Schutzschicht 80 aufgebracht werden, oder ein Antireflexionsmaterial kann unter Verwendung eines Klebstoffs auf der Rückseite der Lichtleitplatte 20 aufgebracht werden.
  • Auch kann die Lichtleitplatte 20 in einen Abschnitt, der nicht die Prismenanordnung 22 enthält, und in einen Abschnitt, der die Prismenanordnung 22 enthält, unterteilt werden.

Claims (19)

  1. Beleuchtungsvorrichtung, bei der das Licht aus einer Lichtquelle (40) auf eine Einfallfläche (21) einer Lichtleitplatte (20) trifft und dann von einer Austrittsfläche der Lichtleitplatte in eine Richtung, die im Wesentlichen parallel zu der Einfallfläche (21) verläuft, zu einem Gegenstand (100) hin projiziert wird, der beleuchtet werden soll, wobei die Lichtquelle (40) eine Leuchtdiode auf oder in der Nähe eines Lichtquellenstabs (10) umfasst, der sich in länglicher Richtung erstreckt, parallel zu der Einfallfläche (21) der Lichtleitplatte, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtquellenstab (10) einstückig mit der Lichtleitplatte (20) ausgebildet ist, indem ein Schlitz (30) in einer gemeinsamen Platte ausgebildet ist.
  2. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Leuchtdiode (40) auf jeder longitudinalen Endfläche des Lichtquellenstabs (10) angebracht ist.
  3. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Leuchtdiode (40) entweder auf der oberen Fläche des Lichtquellenstabs (10), der unteren Fläche des Lichtquellenstabs, der Seitenfläche des Lichtquellenstabs, die der Lichtleitplatte (20) am nächsten ist, oder der Seitenfläche des Lichtquellenstabs, die am weitesten von der Lichtleitplatte (20) entfernt ist, angebracht ist, wobei Licht an jedem longitudinalen Ende des Lichtquellenstabs zur Mitte des Stabes hin durch einen geneigten Reflektor (13) reflektiert wird.
  4. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Leuchtdiode auf der Seitenfläche des Lichtquellenstabs (10), die am weitesten von der Lichtleitplatte (20) entfernt ist, angebracht ist.
  5. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 4, umfassend Reflexionsmittel (18), die auf der Seitenfläche des Lichtquellenstabs (10), die der Lichtleitplatte (20) am nächsten ist, angebracht sind, um mindestens einen Teil des Lichts zu reflektieren, das einfällt auf den Lichtquellenstab von der Leuchtdiode (40) zu der Seitenfläche des Lichtquellenstabs, die am weitesten von der Lichtleitplatte entfernt ist, und eine Prismenanordnung (15) mit Erhebungen (16), die sich parallel zu der Dicke der Platte erstrecken, die vorgesehen ist in dem Abschnitt der Seitenfläche des Lichtquellenstabs, die am weitesten von der Lichtleitplatte entfernt ist, mit Ausnahme des Abschnitts der Fläche, auf dem die Leuchtdiode angebracht ist.
  6. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Reflexionsmittel (18) eine im Wesentlichen dreieckige Einkerbung ist, die in die Seitenfläche der Lichtquellenstange (10), die der Lichtleitplatte (20) am nächsten ist, eingeschnitten ist und wobei Mittel zur Verhütung einer direkten Abgabe (19) an der Spitze der Einkerbung vorgesehen sind.
  7. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Neigung Pn und/oder die Tiefe der Vertiefung (dn) der einzelnen Prismen, die die Prismenanordnung (15) bilden, gemäß ihres Abstandes von der Leuchtdiode variieren.
  8. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei eine Leuchtdiode in einer konkaven Vertiefung (10a) angeordnet ist, die eine konkave Linsenfläche (11a) aufweist, und eine konvexe Linsenfläche (12a) ist auf der entsprechenden Seitenfläche des Lichtquellenstabs (10), die der Lichtleitplatte (20) am nächsten ist, ausgebildet.
  9. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen der Leuchtdiode (40) und dem Lichtquellenstab (10) eine Lücke vorgesehen ist.
  10. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Flächenabschnitt des Lichtquellenstabs (10), mit Ausnahme des Abschnitts, in dem die Leuchtdiode (40.) angebracht ist, eine reflektierende Oberflächenbeschaffenheit aufweist.
  11. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Mikro-Unebenheit auf der Seitenfläche des Lichtquellenstabs (10), die am weitesten von der Lichtleitplatte (20) entfernt ist, ausgebildet ist.
  12. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Reflektor auf mindestens einer der folgenden Flächen, nämlich der oberen Fläche des Lichtquellenstabs (10), der unteren Fläche des Lichtquellenstabs, der Seitenfläche des Lichtquellenstabs, die der Lichtleitplatte (20) am nächsten ist, oder der Seitenfläche des Lichtquellenstabs, die am weitesten von der Lichtleitplatte entfernt ist, angeordnet ist.
  13. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, des Weiteren umfassend einen Reflektor, der die Öffnungen des Schlitzes (30) bedeckt.
  14. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, des Weiteren umfassend Mittel zum Abgleichen von einfallendem Licht auf der Seitenfläche (12) des Lichtquellenstabs (10), die der Lichtleitplatte (20) am nächsten ist und/oder der Einfallfläche (21) der Lichtleitplatte (20).
  15. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, des Weiteren umfassend eine Prismenanordnung (22) auf der Vorderseite und/oder der Rückseite der Lichtleitplatte (20).
  16. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 15, des Weiteren umfassend eine äußere Schutzschicht (80), die auf der Außenseite der Prismenanordnung über mindestens eine Zwischenschicht (71, 72) aufgebracht ist.
  17. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 16, des Weiteren umfassend mehrere Zwischenschichten (71, 72), wobei der Brechungsindex (M) einer ersten inneren Zwischenschicht (71) größer ist als der Brechungsindex (L) der Lichtleitplatte (20) und größer als der Brechungsindex (N) der zweiten äußeren Zwischenschicht (72).
  18. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die entweder eine vorderseitige oder rückseitige Beleuchtungsvorrichtung für ein Flüssigkristallanzeigegerät (100) darstellt.
  19. Tragbare elektronische Vorrichtung, die eine Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche enthält.
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