DE602005000071T2 - Ausgedehnte Beleuchtungseinrichtung - Google Patents

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Description

  • Allgemeiner Stand der Technik
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Streubeleuchtungsvorrichtung als Beleuchtungsmittel für eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung und insbesondere eine Beleuchtungsvorrichtung vom Seitenlichttyp, die sich einer Punktlichtquelle bedient.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • In der jüngsten Vergangenheit wurde eine Flüssigkristallanzeige (in der Folge gegebenenfalls als "LCD" bezeichnet)-Vorrichtung vielerorts als Anzeigevorrichtung für elektronische Geräte, beispielsweise Personalcomputer, Mobiltelefone und dergleichen, verwendet. Da der Flüssigkristall, anders als die Kathodenstrahlröhre, nicht von sich selbst aus Licht abstrahlt, erfordert eine LCD-Vorrichtung vom Transmissionstyp ein Beleuchtungsmittel zum Beleuchten ihrer Flüssigkristalltafel, und auch eine LCD-Vorrichtung vom Halbtransmissionstyp, die sich Außenlicht bedient, muss ein Hilfsbeleuchtungsmittel zum Ermöglichen der Verwendung im Dunklen aufweisen. Eine Beleuchtungsvorrichtung vom Seitenlichttyp umfasst hauptsächlich eine lichtleitende Platte und eine Lichtquelle, die an einer Seitenoberfläche der lichtleitenden Platte angeordnet ist, ermöglicht ohne Weiteres, ihr Profil zu senken, und kann daher geeignet als Beleuchtungsmittel für die LCD-Vorrichtung verwendet werden, für welche herkömmlicherweise eine kalte Kathodenröhre, das heißt eine Linienlichtquelle, verwendet wird.
  • Herkömmlicherweise wird bei einer derartigen Streubeleuchtungsvorrichtung abgehendes Licht innerhalb des Betrachtungswinkels einer Flüssigkristalltafel oder dergleichen als zu beleuchtender Gegenstand konvergiert, wodurch die Helligkeit innerhalb des Betrachtungswinkels (vordere Helligkeit) verstärkt wird, welche in der Praxis wichtig ist (siehe beispielsweise Japanische Patentauslegeschrift Nr. H10-253960). 12 ist eine in Einzelteile auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer herkömmlichen Streubeleuchtungsvorrichtung 100 vom Seitenlichttyp, die ein derartiges lichtkonvergierendes Mittel, wie es oben beschrieben wurde, aufweist. Die Streubeleuchtungsvorrichtung 100 weist eine lichtleitende Platte 101, die eine Lichteintrittsoberfläche 101c, eine Lichtreflexionsoberfläche 101b und eine Lichtaustrittsoberfläche 101a definiert, eine Linienlichtquelle 102, die an der Lichteintrittsoberfläche 101c der lichtleitenden Platte 101 angeordnet ist, und eine Prismenplatte 103, die an der Lichtaustrittsoberfläche 101a der lichtleitenden Platte 101 angeordnet ist, auf.
  • Die lichtleitende Platte 101 ist aus einem transparenten Harzmaterial, beispielsweise aus Methacrylatharz, Polycarbonatharz und dergleichen, gebildet. Auf der Lichtaustrittsoberfläche 101a, die eine Hauptoberfläche der lichtleitenden Platte 101 ist, ist eine Vielzahl von dreieckigen Prismen ausgebildet, die identisch ausgebildet sind, sich in eine Richtung rechtwinklig zu der Lichteintrittsoberfläche 101c erstrecken und in regelmäßigen Abständen angeordnet sind. Auf der Lichtreflexionsoberfläche 101b, welche die andere Hauptoberfläche der lichtleitenden Platte 101 der Lichtaustrittsoberfläche 101a entgegengesetzt ist, ist ein diffus oder regulär reflektierendes Mittel (nicht dargestellt) vorgesehen, das Licht zu der Lichtaustrittsoberfläche 101a hin reflektiert, so dass das Licht in einem Winkel, der kleiner als ein kritischer Winkel ist, auf die Lichtaustrittsoberfläche 101a auftrifft. Die Prismenplatte 103 ist aus einem transparenten Harzmaterial, beispielsweise einem PET-Film, gebildet und weist, auf einer Hauptoberfläche (Prismenober fläche) 103a davon eine Vielzahl von dreieckigen Prismen auf, die aus einem transparenten Harzmaterial, beispielsweise aus Methacrylatharz, Polycarbonatharz und dergleichen, gebildet sind und sich in eine selbe Richtung erstrecken. Die Prismenplatte 103 ist auf der lichtleitenden Platte 101 angeordnet, derart, dass die Prismenoberfläche 103a der Lichtaustrittsoberfläche 101a gegenüberliegt, wobei sich deren jeweilige dreieckige Prismen rechtwinklig zueinander erstrecken.
  • Bei der folgenden Besprechung ist eine Richtung, die rechtwinklig zu der Lichteintrittsoberfläche 101c der lichtleitenden Platte 101 verläuft, als X-Achsen-Richtung definiert, eine Richtung normal auf die Lichtaustrittsoberfläche 101a der lichtleitenden Platte 101 als Z-Achsen-Richtung definiert und eine Richtung, die zu sowohl X-Achsen- als auch Z-Achsen-Richtung senkrecht verläuft, ist als Y-Achsen-Richtung definiert. Zudem werden Ebenen, die durch die in 12 dargestellten Koordinatenachsen (X, Y, Z) definiert sind, als XY-Ebene, YZ-Ebene und XZ-Ebene bezeichnet, was auch für jedwede parallel dazu verlaufenden Ebenen verwendet wird.
  • Bei der Streubeleuchtungsvorrichtung 100 wird Licht, welches von der Linienlichtquelle 102 abgestrahlt wird, in die lichtleitende Platte 101 durch deren Lichteintrittsoberfläche 101c eingeführt, tritt dann zum Teil von der Lichtaustrittsoberfläche 101a aus, während es sich innerhalb der lichtleitenden. Platte 101 mit wiederholten Reflexionen an der Lichtreflexionsoberfläche 101b und der Lichtaustrittsoberfläche 101a fortbewegt, und beleuchtet schließlich eine Flüssigkristalltafel oder dergleichen als beleuchteten Gegenstand. Wenn das Licht von der Lichtaustrittsoberfläche 101a austritt, wird die YZ-Ebenen-Richtcharakteristik des Lichts in Bezug auf die XZ-Ebene mittels der dreieckigen Prismen kompensiert, die auf der Lichtaustrittsoberfläche 101a ausgebildet sind, und dann wird die XZ-Ebenen-Richtcharakteristik des Lichts in Bezug auf die YZ-Ebene mittels der dreieckigen Prismen kompensiert, die auf der Prismenoberfläche 103a der Prismenplatte 103 ausgebildet sind, wobei die Helligkeit für die Z-Achsen-Richtungs-Umgebung, welche die vordere Helligkeit ist, verstärkt wird. Diese Anordnung ist verglichen mit einer Anordnung, bei der zwei Prismenplatten auf einer Lichtaustrittsoberfläche einer lichtleitenden Platte angeordnet sind, wobei sich deren jeweilige Prismen rechtwinklig zueinander erstrecken, derart, dass deren jeweilige flache Oberflächen, die den Prismenoberflächen entgegensetzt sind, der Lichtaustrittsoberfläche der lichtleitenden Platte zugewandt sind, vorteilhaft, indem die Anzahl von aufwändigen Prismenplatten reduziert ist und indem Licht, das aus der lichtleitenden Platte austritt, nicht an den Ebenenoberflächen der Prismenplatten reflektiert wird, um zu der lichtleitenden Platte zurückzukehren. Es ist bekannt, dass, wenn die Lichtreflexionsoberfläche 101b mit einem regulär reflektierenden Mittel versehen ist, das beispielsweise V-förmige Rillen aufweist, die sich in der Y-Achsen-Richtung erstrecken, so dass Licht, welches durch ein derartiges reflektierendes Mittel reflektiert wird, auf die Lichtaustrittsoberfläche 101a in einem Winkel auftrifft, der geringfügig kleiner als ein kritischer Winkel ist, Licht von der Lichtaustrittsoberfläche 101a mit einer schmalen Richtcharakteristik, in der X-Achsen-Richtung innerhalb der ZX-Ebene geneigt, austritt, wobei die Lichtkonvergierungseffizienz verbessert wird, was zu weiter verbesserter Helligkeit führt.
  • Seit neuestem wird zum Zweck des Rationalisierens und Senkens der Leistungsaufnahme immer öfter eine weiße Leuchtdiode (LED) mit verbesserter Leistung als Punktlichtquelle in einer Streubeleuchtungsvorrichtung verwendet. Allerdings weist, während eine Linienlichtquelle Licht mit vergleichsweise gleichmäßiger Helligkeit entlang ihrer Längserstreckung aus strahlt, eine Vielzahl von Punktlichtquellen, die in einer Linie und parallel zu einer Lichteintrittsoberfläche einer lichtleitenden Platte angeordnet sind, jeweilige unterschiedliche Helligkeitsverteilungen auf, wobei ihre Spitzen an der vorderen Richtung angeordnet sind, was bewirkt, dass Licht, welches von der Vorrichtung weggeht, Helligkeitsschwankungen erfährt, sofern kein Gleichmäßigkeit herstellendes Mittel vorgesehen ist. Beispielsweise wird bei der Streubeleuchtungsvorrichtung 100 aus 12, wenn an Stelle der Linienlichtquelle 102 eine Vielzahl von Punktlichtquellen parallel zu der Lichteintrittsoberfläche 101c der lichtleitenden Platte 101 angeordnet sind, wenn Licht von der Lichtaustrittsoberfläche 101a austritt, die Ungleichmäßigkeit der Helligkeitsverteilung des abgehenden Lichtes in Bezug auf die Y-Achsen-Richtung mittels der Prismen, die auf der Lichtaustrittsoberfläche 101a ausgebildet sind, in einem gewissen Maß verringert, wobei jedoch jede Punktlichtquelle für gewöhnlich auf ihren beiden Seiten auf symmetrische Weise Emissionslinien aufweist, weshalb es damit nicht gelingt, eine Lösung des Problems der Helligkeitsschwankungen herbeizuführen. Insbesondere wird, wenn die Lichtreflexionsoberfläche 101b mit dem oben beschriebenen regulär reflektierenden Mittel ausgestattet ist, die Ungleichmäßigkeit der Helligkeitsverteilung von Licht, das von der Lichtquelle abgestrahlt wird, wesentlich reflektiert, was das oben genannte Problem stärker wahrnehmbar macht. Eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 ist aus JP2004-6326A bekannt.
  • Um das Problem zu lösen, hatte der Erfinder der vorliegenden Erfindung bereits in der Japanischen Patentanmeldung Nr. 2002-368805 (veröffentlicht als JP2004-200072A) eine Streubeleuchtungsvorrichtung vorgeschlagen, welche ein lichtdiffundierendes Mittel einbindet. Gemäß der ersten Ausführungsform der oben genannten Japanischen Patentanmeldung Nr. 2002-368805 weist das darin offenbarte lichtdiffundierende Mittel eine Vielzahl von Prismen von verschiedener Art auf, die sich in der Richtung rechtwinklig zu einer Lichteintrittsoberfläche einer lichtleitenden Platte erstrecken. Die Prismen weisen Kreisbögen im Querschnitt entlang einer Linie, die senkrecht auf die Ausdehnungsrichtung verläuft, auf, und die maximalen Tangentialwinkel von jeweiligen Kreisbögen in Bezug auf eine virtuelle Hauptebene sind voneinander verschieden. Durch das derart aufgebaute lichtdiffundierende Mittel wird bewirkt, dass Licht, welches sich in der lichtleitenden Platte fortbewegt, in der Richtung parallel zu der Lichteintrittsoberfläche diffundiert wird, was ermöglicht, dass eine Streubeleuchtungsvorrichtung mit Punktlichtquellen einen Gegenstand hell und gleichmäßig beleuchtet.
  • Allerdings können die jeweiligen Höhen der Prismen, welche die lichtdiffundierenden Mittel der lichtleitenden Platte bei der Streubeleuchtungsvorrichtung darstellen, die in der oben genannten Japanischen Patentanmeldung Nr. 2002-368805 offenbart wird, voneinander unterschiedlich sein, und daher wird eine Prismenplatte, die auf der lichtleitenden Platte anzuordnen ist, nur zum Teil durch einige der Prismen des lichtdiffundierenden Mittels, die relativ große Höhen aufweisen, getragen und nicht zur Gänze durch alle Prismen. Folglich können, wenn die Beleuchtungsvorrichtung Schwingungen oder einer Änderung der Umgebungstemperatur unterzogen wird, die Kontaktabschnitte von sowohl der lichtleitenden Platte als auch der Prismenplatte Kratzer aufweisen, und die Kratzer werden als Emissionslinien (Defekte) gesehen und beeinträchtigen demnach die Anzeigequalität auf dem beleuchteten Gegenstand.
  • Kurzdarstellung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht des oben genannten Problems gemacht, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Streubeleuchtungsvorrichtung vom Seitenlichttyp mit einer lichtleitenden Platte vorzusehen, welche ein lichtdiffundierendes Mittel einbindet und zugleich Kratzer verhindert.
  • Um gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung die oben beschriebene Aufgabe in einer Streubeleuchtungsvorrichtung zu realisieren, die aufweist: eine lichtleitende Platte mit einer Lichtaustrittsoberfläche, die mit einer Vielzahl von Prismen versehen ist, welche eine Ausdehnungsrichtung definieren; mindestens eine Punktlichtquelle, die an einer Seitenfläche der lichtleitenden Platte angeordnet ist; und eine Prismenplatte, die eine Prismenoberfläche aufweist, welche mit einer Vielzahl von Prismen versehen ist, die eine Ausdehnungsrichtung definieren, und welche an der lichtleitenden Platte derart angeordnet ist, dass die Prismenoberfläche der Lichtaustrittsoberfläche der lichtleitenden Platte gegenüberliegt und dass die Ausdehnungsrichtung der Prismen der Prismenplatte im Wesentlichen rechtwinklig zu der Ausdehnungsrichtung der Prismen der lichtleitenden Platte ausgerichtet ist, die Vielzahl von Prismen der lichtleitenden Platte jeweilige Konfigurationen aufweisen, die im Querschnitt entlang einer Linie, die rechtwinklig zu der Ausdehnungsrichtung verläuft, voneinander verschieden sind, und jeweilige Erhöhungen der Vielzahl von Prismen in einer gemeinsamen virtuellen Ebene angeordnet sind. Demnach weisen die Prismen der lichtleitenden Platte dieselbe Höhe auf, und daher werden die Prismen der Prismenplatte, die auf der lichtleitenden Platte angeordnet ist, gleichmäßig durch alle Prismen der lichtleitenden Platte getragen, was dazu führt, dass die Last der Prismenplatte jedes der Prismen mit reduziertem Druck beaufschlagt und auch dass die Prismenplatte stabil auf der lichtleitenden Platte sitzt, wodurch besser verhindert wird, dass die lichtleitende Platte zerkratzt wird.
  • In dem einen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Ausdehnungsrichtung der Prismen der lichtleitenden Platte im Wesentlichen rechtwinklig auf die Seitenfläche der lichtleitenden Platte sein, an welcher die mindestens eine Punktlichtquelle angeordnet ist. Folglich wird Licht, welches von der Lichtaustrittsoberfläche der lichtleitenden Platte austritt, in der Richtung parallel zu der Seitenfläche der lichtleitenden Platte diffundiert, wodurch die Ungleichmäßigkeit der Helligkeitsverteilung des Lichts reduziert wird.
  • In dem einen Aspekt der vorliegenden Erfindung können die Prismen der lichtleitenden Platte derart angeordnet sein, dass sich Abstände, die jeweils zwischen Scheitelpunkten von zwei benachbarten der Prismen definiert werden, unregelmäßig voneinander unterscheiden. Folglich wird die Ungleichmäßigkeit der Lichthelligkeitsverteilung weiter reduziert, und das Auftreten von Moire-Rändern, die sich aus der Interferenz mit der Pixelperiode einer Flüssigkristalltafel ergeben, kann besser verhindert werden.
  • Bei dem einen Aspekt der vorliegenden Erfindung können die Prismen der lichtleitenden Platte jeweilige Kreisbogenkonfigurationen mit einer gemeinsamen Krümmung im Querschnitt entlang der Linie rechtwinklig zu der Ausdehnungsrichtung davon aufweisen, und zwei Tangentialwinkel an entsprechenden Hinterenden von zwei benachbarten Prismen der lichtleitenden Platte können gleich sein. Folglich kann ein Formwerkzeug zum Formen der lichtleitenden Platte durch Verwendung von nur einer Art von Bearbeitungswerkzeug und Einstellen der Schnitttiefe hergestellt werden, wobei nur die Regelung des Transferabstandes erforderlich ist. Dies trägt zu einer Senkung der Kosten des Formwerkzeugs bei.
  • Bei dem einen Aspekt der vorliegenden Erfindung können gesamthaft Tangentialwinkel an entsprechenden Enden der Prismen der lichtleitenden Platte angeordnet sein, um innerhalb eines Bereichs von 40 bis 70 Grad unregelmäßig zu variieren.
  • Bei dem einen Aspekt der vorliegenden Erfindung können die Prismen der lichtleitenden Platte jeweilige Kreisbogenkonfigurationen mit einer gemeinsamen Krümmung im Querschnitt entlang der Linie rechtwinklig zur Ausdehnungsrichtung davon aufweisen, und die Prismen der lichtleitenden Platte können derart angeordnet sein, dass sich Abstände, die jeweils zwischen Scheitelpunkten von zwei benachbarten der Prismen der lichtleitenden Platte definiert werden, innerhalb eines Bereichs von 10 bis 200 μm unregelmäßig voneinander unterscheiden.
  • Bei dem einen Aspekt der vorliegenden Erfindung können die Prismen der lichtleitenden Platte mit Mikroerhöhungen und -rillen, die sich in einer Richtung parallel zu der Ausdehnungsrichtung der Prismen der lichtleitenden Platte erstrecken, aufgeraute Oberflächen aufweisen. Folglich kann die Ungleichmäßigkeit der Lichthelligkeitsverteilung erheblich reduziert werden.
  • Bei dem einen Aspekt der vorliegenden Erfindung können die aufgerauten Oberflächen der Prismen der lichtleitenden Platte eine durchschnittliche Oberflächenrauigkeit von 0,1 bis 1,0 μm aufweisen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine in Einzelteile auseinandergezogene Ansicht eines Hauptabschnitts einer Streubeleuchtungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2A ist eine Querschnittansicht einer lichtleitenden Platte der Streubeleuchtungsvorrichtung aus 1, und 2B ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts des in 2A dargestellten Querschnitts;
  • 3 ist eine Querschnittansicht einer lichtleitenden Platte mit einer Modifikation der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 4A ist eine Querschnittansicht einer lichtleitenden Platte mit einer anderen Modifikation der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 4B ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts des in 4A dargestellten Querschnitts;
  • 5A ist eine Querschnittansicht einer lichtleitenden Platte gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 5B ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts des in 5A dargestellten Querschnitts;
  • 6 ist eine Querschnittansicht einer lichtleitenden Platte mit einer Modifikation der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 7A ist eine Querschnittansicht einer lichtleitenden Platte mit einer anderen Modifikation der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 7B ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts des in 7A dargestellten Querschnitts;
  • 8A ist eine Querschnittansicht einer lichtleitenden Platte gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 8B ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts des in 8A dargestellten Querschnitts;
  • 9 ist eine Querschnittansicht einer lichtleitenden Platte mit einer Modifikation der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 11A ist eine Querschnittansicht einer beispielhaften lichtleitenden Platte gemäß der vorliegenden Erfindung, und 11B ist eine Querschnittansicht einer herkömmlichen lichtleitenden Platte für Vergleichszwecke; und
  • 12 ist eine in Einzelteile auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Hauptabschnitts einer herkömmlichen Streubeleuchtungsvorrichtung.
  • Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Die vorliegende Erfindung wird in der Folge mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
  • In der Folge wird eine erste Ausführungsform mit Bezugnahme auf 1 bis 4B beschrieben. Auf 1 Bezug nehmend umfasst eine Streubeleuchtungsvorrichtung 10 eine lichtleitende Platte 11, eine Vielzahl (drei in der Figur) von Punktlichtquellen 12 und eine Prismenplatte 13. Die Punktlichtquellen 12 sind weiße LEDs, und die lichtleitende Platte 11 ist aus einem transparenten Harzmaterial, beispielsweise aus Methacrylatharz, Polycarbonatharz, Polystyrolharz, Polyolefinharz, amorphem Polyolefinharz, Polyesterharz, transparentem Fluorkohlenstoffharz und Epoxidharz, hergestellt. Die Prismenplatte 13 setzt sich beispielsweise aus einem Material auf PET-Film-Basis zusammen und definiert eine Prismenoberfläche 13a, die mit einer Vielzahl von Prismen versehen ist, welche aus Methacrylatharz, Polycarbonatharz oder dergleichen hergestellt sind, einen dreieckigen Querschnitt aufweisen und sich in einer selben Richtung erstrecken.
  • Bei der Streubeleuchtungsvorrichtung 10 sind die Punktlichtquellen 12 parallel zu einer Lichteintrittsoberfläche 11c der lichtleitenden Platte 11 angeordnet, und die Prismenplatte 13 ist auf einer Hauptoberfläche (Lichtaustrittsoberfläche) 11a der lichtleitenden Platte 11 angeordnet, wobei die Prismenoberfläche 13a der Lichtaustrittsoberfläche 11a zugewandt ist. Die Lichtaustrittsoberfläche 11a der lichtleitenden Platte 11 ist mit einer Vielzahl von Prismen versehen, welche sich in der Richtung rechtwinklig zu der Lichteintrittsoberfläche 11c erstrecken, und die Prismenplatte 13 ist mit der Ausdehnungsrichtung ihrer Prismen auf die Ausdehnungsrichtung der Vielzahl von Prismen, die an der Lichtaustrittsoberfläche 11a der lichtleitenden Platte 11 ausgebildet sind, senkrecht ausgerichtet angeordnet. Die Prismen an der Lichtaustrittsoberfläche 11a sind in 1 schematisch als eine Gruppe von geraden Linien dargestellt und werden später im Detail beschrieben.
  • Die andere Hauptoberfläche (Lichtreflexionsoberfläche) 11b der lichtleitenden Platte 11 ist mit einem regulär reflektierenden Mittel versehen, das eine Vielzahl von Prismen aufweist, welche sich jeweils aus geneigten Oberflächen 14a und 14b zusammensetzen, in der Richtung parallel zu der Lichteintrittsoberfläche 11c erstrecken und welche in der Richtung rechtwinklig zu der Lichteintrittsoberfläche 11c angeordnet sind. Die Flächen und Neigungswinkel der geneigten Oberflächen 14a und 14b und die Abstände der Prismenanordnung werden unter Berücksichtigung der Gleichmäßigkeit der Helligkeitsverteilung in Abhängigkeit von dem Abstand von der Lichteintrittsoberfläche 11c geeignet bestimmt. In diesem Zusammenhang muss die lichtleitende Platte 11 nicht wie in 1 dargestellt das regulär reflektierende Mittel verwenden, sondern kann alternativ dazu ein diffus reflektierendes Mittel mit einem Punktmuster, welches sich aus einer Vielzahl von Punkten zusammensetzt, verwenden. Zudem ist die lichtleitende Platte 11 in 1 in einer Keilkonfiguration ausgestaltet, wobei ihre Dicke von der Lichteintrittsoberfläche 11c zu der anderen dieser entgegengesetzten Oberfläche hin abnimmt, kann jedoch alternativ dazu eine einfache Platte mit einer durchgehend konstanten Dicke sein.
  • Die an der Lichtaustrittsoberfläche 11a der lichtleitenden Platte 11 ausgebildeten Prismen werden besprochen. In der folgenden Besprechung wird eine Ebene, die als Bezugsoberfläche für die Prismen definiert ist, als eine „virtuelle Hauptebene" einer lichtleitenden Platte bezeichnet. Zudem wird eine Richtung rechtwinklig zu der Lichteintrittsoberfläche 11c als X-Achsen-Richtung bezeichnet, eine Richtung normal auf die virtuelle Hauptebene wird als Z-Achsen-Richtung bezeichnet, und eine Richtung rechtwinklig zu sowohl der X-Achsen- als auch der Z-Achsen-Richtung wird als Y-Achsen-Richtung bezeichnet. Zudem werden Ebenen, die durch die in 1 dargestellten Koordinatenachsen (X, Y, Z) definiert sind, als XY-Ebene, YZ-Ebene und XZ-Ebene bezeichnet, was auch für jedwede parallel dazu verlaufenden Ebenen gilt. Ferner wird der Spitzenpunkt jedes Prismas in der Z-Achsen-Richtung als „Scheitelpunkt" bezeichnet, und eine gerade Linie, die durch kontinuierliches Verbinden der Scheitelpunkte in der X-Achsen-Richtung gebildet wird, wird als „Erhöhung" bezeichnet.
  • 2A ist eine Querschnittansicht (mit einem weggelassenen Teil) der lichtleitenden Platte 11 entlang einer Linie parallel zu der Lichteintrittsoberfläche 11c (der Schnitt wird als YZ-Schnitt bezeichnet), und 2B ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts des in 2A dargestellten Querschnitts. Auf 2A Bezug nehmend ist eine Vielzahl von kreisförmigen Prismen C1 bis CN (N ist eine vorgegebene positive Ganzzahl) derart ausgebildet, dass sie in dem YZ-Schnitt einen Kreisbogen mit einer identischen Krümmung aufweisen. Scheitelpunkte der kreisförmigen Prismen C1 bis CN sind gemäß einer virtuellen geraden Linie ausgerichtet, die durch eine gestrichelte Linie m dargestellt ist, und jedwede in der X-Achsen-Richtung verschobene virtuelle gerade Linie ist in einer virtuellen Ebene beinhaltet. Mit anderen Worten sind die kreisförmigen Prismen C1 bis CN derart ausgebildet, dass ihre jeweiligen Erhöhungen in einer gemeinsamen virtuellen Ebene angeordnet sind. Demnach ist bei der Streubeleuchtungsvorrichtung 10 die Prismenplatte 13 auf der Lichtaustrittsoberfläche 11a der lichtleitenden Platte 11 auf eine Weise angeordnet, dass jedes der Prismen der Prismenplatte 13, die sich in der Y-Achsen-Richtung erstrecken, zur Gänze durch alle kreisförmigen Prismen C1 bis CN getragen wird.
  • Bei der oben beschriebenen vorliegenden Ausführungsform ist die virtuelle Ebene, in welcher die Erhöhungen der kreisförmigen Prismen C1 bis CN angeordnet sind, parallel zu der Hauptebene ausgerichtet, welche eine Bezugsebene für die Höhe jedes der kreisförmigen Prismen C1 bis CN ist, das heißt die kreisförmigen Prismen C1 bis CN definieren entsprechende zylindrische Oberflächen, und alle weisen eine selbe Höhe auf (Abmessung in der Z-Achsen-Richtung), welche in der X-Achsen-Richtung konstant bleibt, wobei jedoch die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist und die virtuelle Ebene nicht parallel zu der virtuellen Hauptebene ausgerichtet sein muss.
  • Jeweilige Abstände zwischen den Scheitelpunkten von zwei benachbarten der kreisförmigen Prismen C1 bis CN sind als Abstände W1 bis WN-1 zwischen den Erhöhungen davon definiert und unregelmäßig angeordnet. Jeder Abstand Wk(1≤k≤N-1) ist unter Berücksichtigung der Gleichmäßigkeit der Helligkeitsverteilung und der an späterer Stelle beschriebenen Verarbeitbarkeit bei der Bearbeitung des Formwerkzeugs geeignet eingestellt, um vorzugsweise in einen Bereich zwischen 10 und 200 μm zu fallen. Auf 2B Bezug nehmend sind ferner, wenn ein unterer Winkel, der zwischen der virtuellen Hauptebene und einer Tangente zu dem Kreisbogen von jedem der kreisförmigen Prismen C1 bis CN gebildet wird, als Tangentialwinkel definiert wird, zwei Tangentialwinkel αk und βk des Kreisbogens von einem kreisförmigen Prisma Ck(1≤k≤N) an seinen Verbindungsenden mit beiden benachbarten kreisförmigen Prismen Ck-1 und Ck+1 für gewöhnlich voneinander verschieden, während zwei benachbarte Tangentialwinkel (beispielsweise βk und αk+1) gleich sind. Demnach ist die Vielzahl von kreisförmigen Prismen, welche jeweilige, voneinander verschiedene Tangentialwinkel definieren und von denen jedes zwei verschiedene Tangentialwinkel αk und βk (α1 und βN sind Tangentialwinkel an den äußersten Enden der angeordneten kreisförmigen Prismen) an seinen beiden Kreisbogenenden aufweist, in unregelmäßigen Abständen auf der Lichtaustrittsoberfläche 11a der lichtleitenden Platte 11 angeordnet. Jeder der Tangentialwinkel αk und βk(1≤k≤N) ist unter Berücksichtigung der Gleichmäßigkeit der Helligkeitsverteilung und der an späterer Stelle beschriebenen Verarbeitbarkeit bei der Bearbeitung des Formwerkzeugs geeignet eingestellt, um vorzugsweise in einen Bereich zwischen 40 und 70 Grad zu fallen.
  • Bei der Streubeleuchtungsvorrichtung 10, die mit der oben beschriebenen lichtleitenden Platte 11 versehen ist, wird Licht, das von jeder der Punktlichtquellen 12 abgestrahlt wird, in die lichtleitende Platte 11 von der Lichteintrittsoberfläche 11c eingeführt, an der Lichtaustrittsoberfläche 11a und der Lichtreflexionsoberfläche 11b reflektiert, während es sich in der lichtleitenden Platte 11 fortbewegt, tritt aus der lichtleitenden Platte 11 aus, wenn es auf die Lichtaustrittsoberfläche 11a in einem Winkel auftrifft, der kleiner als ein kritischer Winkel ist, und beleuchtet einen Gegenstand, beispielsweise eine LCD-Vorrichtung. Nachdem das Licht aus der lichtleitenden Platte 11 austritt, wird die Abstrahlrichtung des Lichts in der XZ-Ebene in Bezug auf die YZ-Ebene mittels der Prismen der Prismenplatte 13, welche sich in der Y-Achsen-Richtung erstrecken, korrigiert, wodurch die Helligkeit in dem Z-Achsen-Richtungs-Nachbar, das heißt die vordere Helligkeit, erhöht wird.
  • Ferner wird, da die kreisförmigen Prismen C1 bis CN in unregelmäßigen Abständen an der Lichtaustrittsoberfläche 11a der lichtleitenden Platte 11 in Bezug auf die Y-Achsen-Richtung angeordnet sind, so dass die Oberflächen der kreisförmigen Prismen C1 bis CN verschiedene Neigungen in Bezug auf die virtuelle Hauptebene ausbilden, die Abstrahlrichtung des Lichts, welches von der Lichtaustrittsoberfläche 11a der lichtleitenden Platte 11 austritt, effektiv in der Y-Achsen-Richtung diffundiert, wodurch die Ungleichmäßigkeit der Helligkeitsverteilung in der Y-Achsen-Richtung reduziert wird. Außerdem wird, da die Erhöhungen der kreisförmigen Prismen C1 bis CN in einer gemeinsamen virtuellen Ebene angeordnet sind, die Prismenplatte 13 gleichmäßig durch alle der kreisförmigen Prismen C1 bis CN getragen, derart, dass sie stabil auf der lichtleitenden Platte 11 sitzt.
  • Bei der in 2A dargestellten lichtleitenden Platte 11 sind die Abstände W1 bis WN-1 zwischen den Scheitelpunkten der kreisförmigen Prismen C1 bis CN unregelmäßig angeordnet. Nunmehr auf 3 Bezug nehmend, welche eine Modifikation der oben beschriebenen ersten Ausführungsform darstellt, weist eine lichtleitende Platte 21, die in dem YZ-Schnitt dargestellt ist, eine Vielzahl von kreisförmigen Prismen auf, die in eine Vielzahl von wiederholt angeordneten Einheiten L geteilt ist, wobei jede aus einer Vielzahl (drei in der Figur) von verschiedenen kreisförmigen Prismen C1, C2 und C3 zusammengesetzt ist, die verschiedene Abstände W1 und W2 zwischen ihren jeweiligen Scheitelpunkten definieren. Eine Abmessung zwischen den Scheitelpunkten von zwei angrenzenden Prismen von zwei benachbarten Einheiten L ist als ein Abstand d definiert, und jeweilige Abstände d können gleich sein oder sich alternativ dazu auf regelmäßige oder unregelmäßige Weise voneinander unterscheiden. Die Anzahl von kreisförmigen Prismen, welche die Einheit L bilden, und der Abstand zwischen den Scheitelpunkten der Prismen werden unter Berücksichtigung der Gleichmäßigkeit der Helligkeitsverteilung und der an späterer Stelle beschriebenen Verarbeitbarkeit beim Bearbeiten des Formwerkzeugs geeignet eingestellt.
  • Auf 4A und 4B Bezug nehmend, die eine andere Modifikation der ersten Ausführungsform darstellen, weist eine lichtleitende Platte 31 an ihrer Lichtaustrittsoberfläche eine Vielzahl von kreisförmigen Prismen Ck(1≤k≤N) auf, welche einen identischen Querschnitt aufweisen und von denen jedes eine Oberfläche aufweist, die durch verschiedene Mikroerhöhungen und -rillen, die sich in der X-Achsen-Richtung (siehe 4B) erstrecken, aufgeraut ist. Mit den aufgerauten Oberflächen der Prismen weist, auch wenn alle Abstände Wk und Tangentialwinkel (αk, βk) um die kreisförmigen Prismen Ck identisch sind, jede Prismenoberfläche eine Vielzahl von Mikroprismen auf, die sich voneinander unterscheiden, so dass Mikrooberflächen, die in Bezug auf die virtuelle Hauptebene unterschiedlich geneigt sind, in der Y-Achsen-Richtung unregelmäßig angeordnet sind, wobei die Abstrahlrichtung des Lichtes, welches von der Lichtaustrittsoberfläche der lichtleitenden Platte 31 abgestrahlt wird, effektiv in der Y-Achsen-Richtung diffundiert wird, um die Ungleichmäßigkeit der Helligkeitsverteilung in der Y-Achsen-Richtung zu reduzieren. Die durchschnittliche Oberflächenrauigkeit wird im Sinne einer durch JIS B 0601-1982 definierten durchschnittlichen Mittellinienrauigkeit Ra vorzugsweise auf einen Bereich von 0,1 bis 1,0 μm eingestellt. Der Abstand Wk und die Tangentialwinkel (αk, βk) um das kreisförmige Prisma Ck werden unter Berücksichtigung der Gleichmäßigkeit der Helligkeitsverteilung und der an späterer Stelle beschriebenen Verarbeitbarkeit beim Bearbeiten des Formwerkzeugs geeignet eingestellt. Diese Struktur aus aufgerauten Prismenoberflächen kann vorzugsweise mit den lichtleitenden Platten 11 und 21 kombiniert werden, welche in 2A und 2B bzw. 3 dargestellt sind, was einen hervorragenden Diffusionseffekt zur Folge haben wird.
  • Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezugnahme auf 5A bis 7B beschrieben. Eine Streubeleuchtungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform weist, außer einer lichtleitenden Platte, dieselben Komponenten, die in 1 dargestellt sind, auf, und daher wurde auf eine Darstellung davon verzichtet. Beim Erläutern der zweiten Ausführungsform werden jedwede Komponententeile, die jenen aus 1 entsprechen, durch dieselben Bezugszahlen bezeichnet, mit Ausnahme der lichtleitenden Platte und ihrer relevanten Abschnitte.
  • 5A ist eine Querschnittansicht (mit einem weggelassenen Teil) einer lichtleitenden Platte 41 entlang einer Linie parallel zu einer Lichteintrittsoberfläche 41c davon (YZ-Schnitt), und 5B ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts des in 5A dargestellten Querschnitts. Auf 5A Bezug nehmend weist die lichtleitende Platte 41 an einer Lichtaustrittsoberfläche 41a davon eine Vielzahl von dreieckigen Prismen T1 bis TN (N ist eine vorgegebene positive Ganzzahl) auf, welche in dem YZ-Schnitt die Gestalt eines gleichschenkeligen Dreiecks mit jeweiligen verschiedenen Öffnungswinkeln θ1 bis θN aufweisen und welche sich in der X-Achsen-Richtung erstrecken und in einer beliebigen Abfolge in Bezug auf die Y-Achsen-Richtung angeordnet sind. Scheitelpunkte der dreieckigen Prismen T1 bis TN sind gemäß einer virtuellen geraden Linie ausgerichtet, die durch eine gestrichelte Linie m dargestellt ist, und jedwede virtuelle gerade Linie, die in der X-Achsen-Richtung verschoben ist, ist in einer virtuellen Ebene beinhaltet. Mit anderen Worten sind die dreieckigen Prismen T1 bis TN derart ausgebildet, dass ihre jeweiligen Erhöhungen in einer gemeinsamen virtuellen Ebene angeordnet sind. Demnach ist bei der Streubeleuchtungsvorrichtung 10 die Prismenplatte 13 auf der Lichtaustrittsoberfläche 41a der lichtleitenden Platte 41 auf eine Weise angeordnet, dass jedes der Prismen der Prismenplatte 13, die sich in der Y-Achsen-Richtung erstrecken, durch alle der dreieckigen Prismen T1 bis TN getragen wird.
  • Bei der oben beschriebenen vorliegenden Ausführungsform ist die virtuelle Ebene, in welcher die Erhöhungen der dreieckigen Prismen T1 bis TN angeordnet sind, parallel zu der Hauptebene ausgerichtet, welche eine Bezugsebene für die Höhe jedes der dreieckigen Prismen T1 bis TN ist, das heißt die dreieckigen Prismen T1 bis TN bilden jeweilige dreieckige Spalten, und alle weisen eine selbe Höhe auf (Abmessung in der Z-Achsen-Richtung), welche in der X-Achsen-Richtung konstant bleibt, wobei jedoch die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist und die virtuelle Ebene nicht parallel zu der virtuellen Hauptebene ausgerichtet sein muss.
  • Jeweilige Abstände zwischen den Scheitelpunkten von zwei benachbarten der dreieckigen Prismen T1 bis TN sind als Abstände W1 bis WN-1 zwischen den Erhöhungen davon definiert und unregelmäßig angeordnet. Jeder Abstand Wk(1≤k≤N-1) ist unter Berücksichtigung der Gleichmäßigkeit der Helligkeitsverteilung und der an späterer Stelle beschriebenen Verarbeitbarkeit bei der Bearbeitung des Formwerkzeugs geeignet eingestellt, um vorzugsweise in einen Bereich zwischen 10 und 200 μm zu fallen. Zudem liegt der Öffnungswinkel θk(1≤k≤N) im Bereich von 50 bis 160 Grad, vorzugsweise von 130 bis 160 Grad. Die dreieckigen Prismen T1 bis TN sind ausgebildet, um bei der oben beschriebenen Ausführungsform den Querschnitt eines gleichschenkeligen Dreiecks aufzuweisen, müssen jedoch nicht derart ausgebildet sein und können alternativ dazu in einem Dreieck ausgebildet sein, dessen beide geneigten Seiten jeweilige verschiedene Winkel αk und βk in Bezug auf die virtuelle Hauptebene bilden.
  • Bei der Streubeleuchtungsvorrichtung 10, die mit der oben beschriebenen lichtleitenden Platte 41 versehen ist, wird Licht, welches von jeder der Punktlichtquellen 12 abgestrahlt wird, in die lichtleitende Platte 41 von der Lichteintrittsoberfläche 41c eingeführt, an der Lichtaustrittsoberfläche 41a und der Lichtreflexionsoberfläche 41b reflektiert, während es sich in der lichtleitenden Platte 41 fortbewegt, tritt aus der lichtleitenden Platte 41 aus, wenn es auf die Lichtaustrittsoberfläche 41a in einem Winkel auftrifft, der kleiner als ein kritischer Winkel ist, und beleuchtet einen Gegenstand, beispielsweise eine LCD-Vorrichtung. Nachdem das Licht aus der lichtleitenden Platte 41 austritt, wird die Abstrahlrichtung des Lichts in der XZ-Ebene in Bezug auf die YZ-Ebene mittels der Prismen der Prismenplatte 13, welche sich in der Y-Achsen-Richtung erstrecken, korrigiert, wodurch die Helligkeit in dem Z-Achsen-Richtungs-Nachbar, das heißt die vordere Helligkeit, erhöht wird.
  • Ferner wird, da die dreieckigen Prismen T1 bis TN, die als gleichschenkeliges Dreieck mit jeweiligen verschiedenen Öffnungswinkeln ausgebildet sind, an der Lichtaustrittsoberfläche 41a der lichtleitenden Platte 41 in einer beliebigen Abfolge in Bezug auf die Y-Achsen-Richtung angeordnet sind, so dass eine Vielzahl von mikrogeneigten Oberflächen mit verschiedenen Neigungen in Bezug auf die virtuelle Hauptebene unregelmäßig in der Y-Achsen-Richtung vorgesehen sind, die Abstrahlrichtung des Lichts, welches von der Lichtaustrittsoberfläche 41a der lichtleitenden Platte 41 austritt, effektiv in der Y-Achsen-Richtung diffundiert, wodurch die Ungleichmäßigkeit der Helligkeitsverteilung in der Y-Achsen-Richtung reduziert wird.
  • Außerdem wird, da die Erhöhungen der dreieckigen Prismen T1 bis TN in einer gemeinsamen virtuellen Ebene angeordnet sind, die Prismenplatte 13 gleichmäßig durch alle dreieckigen Prismen T1 bis TN getragen, derart, dass sie stabil auf der lichtleitenden Platte 41 sitzt.
  • Bei der in 5A dargestellten lichtleitenden Platte 41 sind die Abstände W1 bis WN-1 zwischen den Scheitelpunkten der dreieckigen Prismen T1 bis TN unregelmäßig angeordnet. Nunmehr auf 6 Bezug nehmend, welche eine Modifikation der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform darstellt, weist eine lichtleitende Platte 51, die in dem YZ-Schnitt dargestellt ist, eine Vielzahl von dreieckigen Prismen auf, die in eine Vielzahl von wiederholt angeordneten Einheiten L geteilt ist, wobei jede aus einer Vielzahl (drei in der Figur) von verschiedenen dreieckigen Prismen T1, T2 und T3 zusammengesetzt ist, die verschiedene Abstände W1 und W2 zwischen ihren jeweiligen Scheitelpunkten definieren. Eine Abmessung zwischen den Scheitelpunkten von zwei angrenzenden Prismen von zwei benachbarten Einheiten L ist als ein Abstand d definiert, und jeweilige Abstände d können gleich sein oder sich alternativ dazu auf regelmäßige oder unregelmäßige Weise voneinander unterscheiden. Die Anzahl von dreieckigen Prismen, welche die Einheit L bilden, und der Abstand zwischen den Scheitelpunkten der Prismen werden unter Berücksichtigung der Gleichmäßigkeit der Helligkeitsverteilung und der an späterer Stelle beschriebenen Verarbeitbarkeit beim Bearbeiten des Formwerkzeugs geeignet eingestellt.
  • Auf 7A und 7B Bezug nehmend, die eine andere Modifikation der zweiten Ausführungsform darstellen, weist eine lichtleitende Platte 61 an ihrer Lichtaustrittsoberfläche eine Vielzahl von dreieckigen Prismen Tk(1≤k≤N) auf, welche einen identischen Querschnitt aufweisen und von denen jedes geneigte Oberflächen aufweist, die durch verschiedene Mikro erhöhungen und -rillen, die sich in der X-Achsen-Richtung (siehe 7B) erstrecken, aufgeraut ist. Mit den aufgerauten Oberflächen der Prismen weist, auch wenn alle Abstände Wk und jeweiligen Winkel (θk, αk, βk) um die dreieckigen Prismen Ck identisch sind, jede Prismenoberfläche eine Vielzahl von Mikroprismen auf, die sich voneinander unterscheiden, so dass Mikrooberflächen, die in Bezug auf die virtuelle Hauptebene unterschiedlich geneigt sind, in der Y-Achsen-Richtung unregelmäßig angeordnet sind, wobei die Abstrahlrichtung des Lichtes, welches von der Lichtaustrittsoberfläche der lichtleitenden Platte 61 abgestrahlt wird, effektiv in der Y-Achsen-Richtung diffundiert wird, um die Ungleichmäßigkeit der Helligkeitsverteilung in der Y-Achsen-Richtung zu reduzieren. Die durchschnittliche Oberflächenrauigkeit wird im Sinne einer durch JIS B 0601-1982 definierten durchschnittlichen Mittellinienrauigkeit Ra vorzugsweise auf einen Bereich von 0,1 bis 1,0 μm eingestellt. Der Abstand Wk und die Tangentialwinkel (θk, αk, βk) um das dreieckige Prisma Tk werden unter Berücksichtigung der Gleichmäßigkeit der Helligkeitsverteilung und der an späterer Stelle beschriebenen Verarbeitbarkeit beim Bearbeiten des Formwerkzeugs geeignet eingestellt. Diese Struktur aus aufgerauten Prismenoberflächen kann vorzugsweise mit den lichtleitenden Platten 41 und 51 kombiniert werden, welche in 5A und 5B bzw. 6 dargestellt sind, was einen hervorragenden Diffusionseffekt zur Folge haben wird.
  • Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezugnahme auf 8A bis 10B beschrieben. Eine Streubeleuchtungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform weist, außer einer lichtleitenden Platte, dieselben Komponenten, die in 1 dargestellt sind, auf, und daher wird auf eine Darstellung davon verzichtet. Beim Erläutern der dritten Ausführungsform werden jedwede Komponententeile, die jenen aus 1 entsprechen, durch diesel ben Bezugszahlen bezeichnet, mit Ausnahme der lichtleitenden Platte und ihrer relevanten Abschnitte.
  • 8A ist eine Querschnittansicht (mit einem weggelassenen Teil) einer lichtleitenden Platte 71 entlang einer Linie parallel zu einer Lichteintrittsoberfläche 71c davon (YZ-Schnitt), und 8B ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts des in 5A dargestellten Querschnitts. Auf 8A Bezug nehmend weist die lichtleitende Platte 71 an einer Lichtaustrittsoberfläche 71a davon eine Vielzahl von polygonalen Prismen P1 bis PN (N ist eine vorgegebene positive Ganzzahl) auf, welche in dem YZ-Schnitt jeweilige unterschiedliche Anzahlen n von Seiten aufweisen, jeweilige unterschiedliche Gestalten aufweisen und sich in der X-Achsen-Richtung erstrecken und in einer beliebigen Abfolge in Bezug auf die Y-Achsen-Richtung angeordnet sind. Scheitelpunkte der polygonalen Prismen P1 bis PN sind gemäß einer virtuellen geraden Linie ausgerichtet, die durch eine gestrichelte Linie m dargestellt ist, und jedwede virtuelle gerade Linie, die in der X-Achsen-Richtung verschoben ist, ist in einer virtuellen Ebene beinhaltet. Mit anderen Worten sind die polygonalen Prismen P1 bis PN derart ausgebildet, dass ihre jeweiligen Erhöhungen in einer gemeinsamen virtuellen Ebene angeordnet sind. Demnach ist bei der Streubeleuchtungsvorrichtung 10 die Prismenplatte 13 auf der Lichtaustrittsoberfläche 71a der lichtleitenden Platte 71 auf eine Weise angeordnet, dass jedes der Prismen der Prismenplatte 13, die sich in der Y-Achsen-Richtung erstrecken, durch alle der polygonalen Prismen P1 bis PN getragen wird.
  • Bei der oben beschriebenen vorliegenden Ausführungsform ist die virtuelle Ebene, in welcher die Erhöhungen der polygonalen Prismen P1 bis PN angeordnet sind, parallel zu der Hauptebene ausgerichtet, welche eine Bezugsebene für die Höhe jedes der polygonalen Prismen P1 bis PN ist, das heißt die dreieckigen Prismen T1 bis TN bilden jeweilige dreieckige Spalten, und alle weisen eine selbe Höhe auf (Abmessung in der Z-Achsen-Richtung), welche in der X-Achsen-Richtung konstant bleibt, wobei jedoch die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist und die virtuelle Hauptebene nicht parallel zu der virtuellen Ebene ausgerichtet sein muss.
  • Jeweilige Abstände zwischen den Scheitelpunkten von zwei benachbarten der polygonalen Prismen P1 bis PN sind als Abstände W1 bis WN-1 zwischen den Erhöhungen davon definiert und unregelmäßig angeordnet. Jeder Abstand Wk(1≤k≤N-1) ist unter Berücksichtigung der Gleichmäßigkeit der Helligkeitsverteilung und der an späterer Stelle beschriebenen Verarbeitbarkeit bei der Bearbeitung des Formwerkzeugs geeignet eingestellt, um vorzugsweise in einen Bereich zwischen 10 und 200 μm zu fallen. Zudem ist, da die polygonalen Prismen P1 bis PN, die unterschiedliche Anzahlen von Seiten und jeweilige unterschiedliche Querschnitte aufweisen, jeweils unterschiedliche Winkel ϕk,1 bis ϕk,n definieren, die in Bezug auf die virtuelle Hauptebene durch die Seiten 1 bis n gebildet werden (n = 4 für Pk, n = 3 für Pk+1), wie in 8B dargestellt ist, die Lichtaustrittsoberfläche 71a der lichtleitenden Platte 71 mit einer unregelmäßigen Anordnung aus einer Anzahl von abfallenden Oberflächen mit unterschiedlichen Neigungswinkeln versehen.
  • Bei der Streubeleuchtungsvorrichtung 10, die mit der oben beschriebenen lichtleitenden Platte 71 versehen ist, wird Licht, welches von jeder der Punktlichtquellen 12 abgestrahlt wird, in die lichtleitende Platte 71 von der Lichteuntrittsoberfläche 71c eingeführt, an der Lichtaustrittsoberfläche 71a und der Lichtreflexionsoberfläche 71b reflektiert, während es sich in der lichtleitenden Platte 71 fortbewegt, tritt aus der lichtleitenden Platte 71 aus, wenn es auf die Lichtaustrittsoberfläche 71a in einem Winkel auftrifft, der kleiner als ein kritischer Winkel ist, und beleuchtet einen Gegenstand, beispielsweise eine LCD-Vorrichtung. Nachdem das Licht aus der lichtleitenden Platte 71 austritt, wird die Abstrahlrichtung des Lichts in der XZ-Ebene in Bezug auf die YZ-Ebene mittels der Prismen der Prismenplatte 13, welche sich in der Y-Achsen-Richtung erstrecken, korrigiert, wodurch die Helligkeit in dem Z-Achsen-Richtungs-Nachbar, das heißt die vordere Helligkeit, erhöht wird.
  • Ferner wird, da die dreieckigen Prismen P1 bis PN, die unterschiedliche Anzahlen von Seiten und jeweilige unterschiedliche Querschnitte aufweisen und welche jeweils unterschiedliche Winkel definieren, die durch Seiten in Bezug auf die virtuelle Hauptebene gebildet werden, an der Lichtaustrittsoberfläche 41a der lichtleitenden Platte 41 in einer beliebigen Abfolge in Bezug auf die Y-Achsen-Richtung angeordnet sind, so dass eine Vielzahl von geneigten Mikro-Oberflächen mit unterschiedlichen Neigungen in Bezug auf die virtuelle Hauptebene unregelmäßig in der Y-Achsen-Richtung vorgesehen sind, die Abstrahlrichtung des Lichts, welches von der Lichtaustrittsoberfläche 71a der lichtleitenden Platte 71 austritt, effektiv in der Y-Achsen-Richtung diffundiert, wodurch die Ungleichmäßigkeit der Helligkeitsverteilung in der Y-Achsen-Richtung reduziert wird. Außerdem wird, da die Erhöhungen der polygonalen Prismen P1 bis PN in einer gemeinsamen virtuellen Ebene angeordnet sind, die Prismenplatte 13 gleichmäßig durch alle der polygonalen Prismen P1 bis PN getragen, derart, dass sie stabil auf der lichtleitenden Platte 71 sitzt.
  • Bei der in 8A dargestellten lichtleitenden Platte 71 sind die Abstände W1 bis WN-1 zwischen den Scheitelpunkten der polygonalen Prismen P1 bis PN unregelmäßig angeordnet. Nunmehr auf 9 Bezug nehmend, welche eine Modifikation der oben beschriebenen dritten Ausführungsform darstellt, weist eine lichtleitende Platte 81, die in dem YZ-Schnitt dargestellt ist, eine Vielzahl von polygonalen Prismen auf, die in eine Vielzahl von wiederholt angeordneten Einheiten L geteilt ist, wobei jede aus einer Vielzahl (drei in der Figur) von verschiedenen polygonalen Prismen P1, P2 und P3 zusammengesetzt ist, die verschiedene Abstände W1 und W2 zwischen ihren jeweiligen Scheitelpunkten definieren. Eine Abmessung zwischen den Scheitelpunkten von zwei angrenzenden Prismen von zwei benachbarten Einheiten L ist als ein Abstand d definiert, und jeweilige Abstände d können gleich sein oder sich alternativ dazu auf regelmäßige oder unregelmäßige Weise voneinander unterscheiden. Die Anzahl von polygonalen Prismen, welche die Einheit L bilden, und der Abstand zwischen den Scheitelpunkten der Prismen werden unter Berücksichtigung der Gleichmäßigkeit der Helligkeitsverteilung und der an späterer Stelle beschriebenen Verarbeitbarkeit beim Bearbeiten des Formwerkzeugs geeignet eingestellt.
  • Auf 10A und 10B Bezug nehmend, die eine andere Modifikation der dritten Ausführungsform darstellen, weist eine lichtleitende Platte 71 an ihrer Lichtaustrittsoberfläche eine Vielzahl von polygonalen Prismen Pk(1≤k≤N) auf, welche einen identischen Querschnitt aufweisen und von denen jedes geneigte Oberflächen aufweist, die durch verschiedene Mikroerhöhungen und -rillen, die sich in der X-Achsen-Richtung (siehe 10B) erstrecken, aufgeraut ist. Mit den aufgerauten Oberflächen der Prismen weist, auch wenn alle Abstände Wk und entsprechenden Neigungswinkel (θk, αk, βk) um die dreieckigen Prismen Ck identisch sind, jede Prismenoberfläche eine Vielzahl von Mikroprismen auf, die sich voneinander unterscheiden, so dass Mikrooberflächen, die in Bezug auf die virtuelle Hauptebene unterschiedlich geneigt sind, in der Y-Achsen-Richtung unregelmäßig angeordnet sind, wobei die Abstrahlrichtung des Lichtes, welches von der Lichtaustrittsoberfläche der lichtleitenden Platte 61 abge strahlt wird, effektiv in der Y-Achsen-Richtung diffundiert wird, um die Ungleichmäßigkeit der Helligkeitsverteilung in der Y-Achsen-Richtung zu reduzieren. Die durchschnittliche Oberflächenrauigkeit wird im Sinne einer durch JIS B 0601-1982 definierten durchschnittlichen Mittellinienrauigkeit Ra vorzugsweise auf einen Bereich von 0,1 bis 1,0 μm eingestellt. Der Abstand Wk und die Neigungswinkel (ϕk,1, ϕk,2, ϕk,3 und ϕk,4) der Seiten, welche das polygonale Prisma Pk bilden, werden unter Berücksichtigung der Gleichmäßigkeit der Helligkeitsverteilung und der an späterer Stelle beschriebenen Verarbeitbarkeit beim Bearbeiten des Formwerkzeugs geeignet eingestellt. Diese Struktur aus aufgerauten Prismenoberflächen kann vorzugsweise mit den lichtleitenden Platten 71 und 81 kombiniert werden, welche in 8A und 8B bzw. 9 dargestellt sind, was einen hervorragenden Diffusionseffekt zur Folge haben wird.
  • Eine kurze Beschreibung über ein Herstellungsverfahren einer lichtleitenden Platte für die Streubeleuchtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird vorgesehen. Eine lichtleitende Platte wird für gewöhnlich aus einem der zuvor genannten transparenten Harzmaterialien, vorzugsweise durch Spritzgießen, geformt, und ein Formwerkzeug wird derart verarbeitet, dass ein Abschnitt zum Formen der Prismen mittels eines Bearbeitungswerkzeuges, welches eine Kantengeometrie aufweist, die der Prismenkonfiguration entspricht, spanabhebend bearbeitet wird, um die oben besprochene Prismenoberflächenanordnung mit einer konstanten Schnitttiefe von der Bezugsoberfläche auf der Basis der virtuellen Hauptebene zu erreichen. Beispielsweise weist in dem Fall der oben beschriebenen ersten Ausführungsform das Bearbeitungswerkzeug eine kreisförmige ausgestaltete Kante mit einer vorgegebenen Krümmung auf. Weist das Bearbeitungswerkzeug eine Oberfläche auf, die ausgebildet ist, um eine vorgegebene durchschnittliche Mittellinienrauigkeit Ra zu erzeugen, können die sauberen Oberflächen mit Mikro-Erhöhungen und Rillen, die sich in einer selben Richtung erstrecken, versehen werden.
  • Bei der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist die Prismenplatte auf der lichtleitenden Platte angeordnet, wobei deren jeweilige Prismenausdehnungsrichtungen rechtwinklig zueinander ausgerichtet sind, deren jeweilige Prismenausdehnungsrichtungen jedoch alternativ dazu um etwa 10 Grad oder weniger von der rechtwinkligen Anordnung entfernt sein können.
  • [Erfindungsgemäßes Beispiel]
  • Ein Formwerkzeug zum Formen einer lichtleitenden Platte wurde mittels eines Bearbeitungswerkzeugs bearbeitet, welches eine Kante aufweist, die mit einem Kreisbogen mit einem Krümmungsradius von 35 μm konfiguriert ist, derart, dass eine Vielzahl von Rillen mit einer Schnitttiefe, die auf 35 μm von der Bezugsebene konstant gehalten wird, und mit einem Vorschubabstand, der innerhalb eines Bereichs von 45 bis 65 μm unregelmäßig variiert wird, ausgebildet wird. Tangentialwinkel an jeweiligen Hinterenden von zwei benachbarten Kreisbögen sind gleich, während gesamthaft Tangentialwinkel in einem Bereich von 40 bis 70 Grad unregelmäßig variieren. Mittels des auf diese Weise bearbeiteten Formwerkzeugs wurde eine lichtleitende Platte, deren YZ-Schnitt wie in 11A dargestellt konfiguriert ist, als erfindungsgemäßes Beispiel hergestellt. Wie aus 11A hervorgeht, weisen die Prismen an dem erfindungsgemäßen Beispiel eine identische Höhe h von 35 μm von der virtuellen Hauptebene S auf. Eine Streubeleuchtungsvorrichtung wurde derart hergestellt, dass eine Prismenplatte an einer Lichtaustrittsoberfläche der oben beschriebenen lichtleitenden Platte mit deren jeweiligen Prismenausdehnungsrichtungen rechtwinklig zueinander ausgerichtet angeordnet wurde. Schwingungs prüfung (Amplitude: 1,5 mm; Frequenzbereich: 15 bis 60 Hz; Zyklus: 15 Minuten; Prüfdauer: je 1 Stunde in X-, Y- und Z-Richtung) und Wärmezyklusprüfung (Temperaturbereich: –40 bis 85 Grad C; Zyklus: 1 Stunde; Prüfdauer: 100 Stunden) wurden hinsichtlich der auf diese Weise hergestellten Streubeleuchtungsvorrichtung durchgeführt, und an keinen Teilen der Prismen von sowohl lichtleitender Platte als auch Prismenplatte, einschließlich ihrer Abschnitte gegenseitigen Kontakts, wurden Kratzer festgestellt. Zudem wurde festgestellt, dass das oben beschriebene erfindungsgemäße Beispiel optische Eigenschaften, beispielsweise vordere Helligkeit und Helligkeitsverteilungsgleichmäßigkeit, aufweist, die mit jenen eines unten beschriebenen Vergleichsbeispiels gleichwertig sind.
  • [Vergleichsbeispiel]
  • Ein Formwerkzeug zum Formen einer lichtleitenden Platte wurde mittels eines Bearbeitungswerkzeugs bearbeitet, welches eine Kante aufweist, die mit einem Kreisbogen mit einem Krümmungsradius von 35 μm konfiguriert ist, derart, dass eine Vielzahl von Rillen mit einer Schnitttiefe, die in einem Bereich von 25 bis 35 μm von der Bezugsebene unregelmäßig variiert wurde, und mit einem Vorschubabstand, der innerhalb eines Bereichs von 45 bis 65 μm unregelmäßig variiert wurde, ausgebildet wird. Tangentialwinkel an jeweiligen Hinterenden von zwei benachbarten Kreisbögen sind gleich, während gesamthaft Tangentialwinkel in einem Bereich von 40 bis 70 Grad unregelmäßig variieren. Mittels des auf diese Weise bearbeiteten Formwerkzeugs wurde eine lichtleitende Platte, deren YZ-Schnitt wie in 11B dargestellt konfiguriert ist, als Vergleichsbeispiel hergestellt. Wie aus 11A hervorgeht, weisen die Prismen an dem Vergleichsbeispiel jeweilige Höhen auf, die sich zwischen h1 und h2 (25 bis 35 μm) von der virtuellen Hauptebene S unregelmäßig voneinander unterscheiden. Eine andere Streubeleuchtungsvorrichtung wurde derart hergestellt, dass eine Prismenplatte an einer Lichtaustrittsoberfläche der oben beschriebenen lichtleitenden Platte mit deren jeweiligen Prismenausdehnungsrichtungen rechtwinklig zueinander ausgerichtet angeordnet wurde. Schwingungsprüfung (Amplitude: 1,5 mm; Frequenzbereich: 15 bis 60 Hz; Zyklus: 15 Minuten; Prüfdauer: je 1 Stunde in X-, Y- und Z-Richtung) und Wärmezyklusprüfung (Temperaturbereich: –40 bis 85 Grad C; Zyklus: 1 Stunde; Prüfdauer: 100 Stunden) wurden hinsichtlich der auf diese Weise hergestellten Streubeleuchtungsvorrichtung durchgeführt, und an den Abschnitten gegenseitigen Kontakts der Prismen von sowohl der lichtleitenden Platte als auch der Prismenplatte wurden Kratzer festgestellt.
  • Wenngleich die vorliegende Erfindung in Bezug auf konkrete Ausführungsformen derselben veranschaulicht und erläutert wurde, versteht es sich, dass die vorliegende Erfindung keineswegs darauf beschränkt ist, sondern alle Änderungen und Modifikationen, die innerhalb des Umfangs der beiliegenden Ansprüche möglich werden, miteinschließt.

Claims (8)

  1. Eine Streubeleuchtungsvorrichtung (10) aufweisend: eine lichtleitende Platte (11), die eine Hauptoberfläche hat, die mit einer Vielzahl von Prismen ausgestattet ist, welche eine Ausdehnungsrichtung definieren und welche jeweils voneinander verschiedene Konfigurationen in einem Querschnitt entlang einer Linie rechtwinklig zu deren Ausdehnungsrichtung haben; mindestens eine Punktlichtquelle (12), angeordnet an einer Seitenfläche (11c) der lichtleitenden Platte (11); und eine Prismenplatte (13) die eine Prismenoberfläche (13a) hat, die mit einer Vielzahl von Prismen, die eine weitere Ausdehnungsrichtung definieren, ausgestattet ist, die Prismenplatte (13) ist an der lichtleitenden Platte (11) derart angeordnet, dass die Prismenoberfläche (13a) der Lichtaustrittsoberfläche (11a) der lichtleitenden Platte (11) gegenüberliegt, und dass die Ausdehnungsrichtung der Prismen der Prismenplatte (13) im Wesentlichen rechtwinklig zur Ausdehnungsrichtung der Prismen der lichtleitenden Platte (11) orientiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Hauptoberfläche die Lichtaustrittsoberfläche (11a) der lichtleitenden Platte (11) ist, und dass die jeweiligen Erhöhungen der Vielzahl von Prismen der lichtleitenden Platte (11) in einer gemeinsamen virtuellen Ebene angeordnet sind.
  2. Eine Streubeleuchtungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die Ausdehnungsrichtung der Prismen der lichtleitenden Platte (11) im Wesentlichen rechtwinklig zur Seitenfläche (11c) der lichtleitenden Platte (11), an welcher die wenigstens eine Punktlichtquelle (12) angeordnet ist, verläuft.
  3. Eine Streubeleuchtungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Prismen der lichtleitenden Platte (11) derart angeordnet sind, dass Abstände, jeweils definiert zwischen Scheitelpunkten von zwei benachbarten Prismen, sich unregelmässig voneinander unterscheiden.
  4. Eine Streubeleuchtungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Prismen der lichtleitenden Platte (11) jeweils Kreisbogenkonfigurationen mit einer gemeinsamen Krümmung in einem Querschnitt entlang der Linie rechtwinklig zur Ausdehnungsrichtung davon haben, und wobei zwei Tangentialwinkel an ihren entsprechenden Hinterenden von zwei benachbarten Prismen der lichtleitenden Platte (11) gleich zueinander sind.
  5. Eine Streubeleuchtungsvorrichtung (10) nach Anspruch 4, wobei gesamthaft Tangentialwinkel an ein entsprechenden Enden der Prismen der lichtleitenden Platte (11) angeordnet sind, um unregelmässig innerhalb eines Bereichs von 40 bis 70° zu variieren.
  6. Eine Streubeleuchtungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Prismen der lichtleitenden Platte (11) jeweils Kreisbogenkonfigurationen mit einer gemeinsamen Krümmung im Querschnitt entlang der Linie rechtwinklig zur Ausdehnungsrichtung davon haben, und wobei die Prismen der lichtleitenden Platte (11) angeordnet sind, so dass Abstände, jeweils definiert zwischen den Scheitelpunkten von zwei benachbarten Prismen, sich unregelmässig voneinander innerhalb eines Bereichs von 10 bis 200 μm unterscheiden.
  7. Eine Streubeleuchtungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Prismen der lichtleitenden Platte (11) mit Mikroerhöhungen und Rillen, die sich in einer Richtung parallel zu der Ausdehnungsrichtung der Prismen der lichtleitenden Platte (11) erstrecken, aufgeraute Oberflächen haben.
  8. Eine Streubeleuchtungsvorrichtung (10) nach Anspruch 7, wobei die aufgerauten Oberflächen der Prismen der lichtleitenden Platte (11) eine mittlere Oberflächenrauhigkeit von 0,1 bis 1,0 μm haben.
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