WO2000060278A1 - Light-guide plate with trapezoid or rectangular microstructures - Google Patents

Light-guide plate with trapezoid or rectangular microstructures Download PDF

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WO2000060278A1
WO2000060278A1 PCT/DE2000/000961 DE0000961W WO0060278A1 WO 2000060278 A1 WO2000060278 A1 WO 2000060278A1 DE 0000961 W DE0000961 W DE 0000961W WO 0060278 A1 WO0060278 A1 WO 0060278A1
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guide plate
light guide
light
display
rectangular
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PCT/DE2000/000961
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Pascal Benoit
Matthias Gebauer
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Robert Bosch Gmbh
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    • G02B6/005—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed on the light output side of the light guide
    • G02B6/0053—Prismatic sheet or layer; Brightness enhancement element, sheet or layer

Definitions

  • the invention relates to a device for backlighting a flat display according to the preamble of the main claim. It is already known from WO 98/13709 a front lighting for a flat display, in which punctiform structures with a rectangular cross section for the light exit are present on the underside. The light emerging from the underside is directed onto a surface to be illuminated, reflected there and then traverses the light guide again.
  • the device according to the invention with the features of the main claim has the advantage that a backlighting of a display takes place, in which the information display is consequently based on a different absorption or transmission of the light in the display.
  • a backlighting of a display takes place, in which the information display is consequently based on a different absorption or transmission of the light in the display.
  • the advantages do not have to pass through the light guide plate again.
  • the efficient decoupling from the light guide plate by trapezoidal or rectangular extensions on the side surface facing the display the light guide plate are used, without the light coming from the display being influenced again by the light guide plate.
  • the extensions are linear and parallel to the first narrow side of the light guide plate. Compared to the prior art, such linear structures result in a more efficient coupling out, since the total area available for coupling out the light is enlarged.
  • the light source the light of which is coupled into the light guide plate, is rod-shaped, since this enables a homogeneous light distribution over the entire length of the light guide.
  • a cold cathode fluorescent lamp is particularly suitable for this because of its efficiency and the emitted color spectrum.
  • the light guide plate is wedge-shaped. Because since the light from the
  • the angles, which enclose the light beams with the light guide surface increase in a wedge-shaped light guide towards the wedge tip.
  • the probability increases in the light guide plate that light irradiated by the light source is coupled out of the light guide plate.
  • the efficiency of the decoupling is therefore lower in the areas near the light source, in which a lot of light is available for decoupling from the light guide plate, compared to areas far from the light source, in which little light is available for decoupling. Consequently, the wedge-shaped design of the light guide plate enables better homogeneity of the display brightness.
  • top surfaces of the trapezoidal extensions each enclose an angle with the associated side surfaces of the trapezoidal extension, the amount of which lies in a range from 90 degrees to 105 degrees.
  • Light guide plate emerges, to be modified and optimized for the intended application, because when exiting from the rectangular or trapezoidal extensions, the light refracts again.
  • the angle of the side surfaces of the rectangular or trapezoidal extensions By changing the angle of the side surfaces of the rectangular or trapezoidal extensions, the light exit angle also changes due to the different refraction process. A better alignment of the exit angle with a viewer of the display is therefore possible.
  • a reflector on the side of the light guide plate facing away from the display. In this way, light that has been undesirably coupled out from the side of the light guide plate facing away from the display can be reflected back into the light guide, so that it is again available for decoupling in the direction of the display.
  • a film between the light guide plate and the display in which a sawtooth structure is arranged on the side facing away from the display.
  • a film makes it possible to redirect the light emerging from the light guide plate, which is generally coupled onto the light guide plate at a very large angle with respect to the solder, in the solder direction. This is advantageous because viewing an advertisement generally takes place largely perpendicular to the display surface.
  • the sawtooth structure in such a way that the surfaces facing the light source are in a range from 45 degrees to 60 degrees and the side surfaces facing away from the light source are in an angular range from 65 degrees to 90 degrees to a respective base of the sawtooth .
  • a film with the microprisms facing the display on the side of the film with the sawtooth structure facing the display, which are essentially perpendicular to the sawtooth structure. This results in a collimation of the light rays also perpendicular to the alignment of the sawtooth structure, as a result of which the light rays are also aligned in this direction as far as possible in the perpendicular direction to the light guide plate.
  • the microprisms can also be integrated into the film with the sawtooth structure by being arranged on the side of the film with the sawtooth structure facing the display. This can save an additional film.
  • a prism film between the first narrow side of the light guide plate and the light source.
  • This prism film is used to align the light rays that are radiated from the light source into the light guide. It is thus possible to give the light beams an orientation even before they enter the light guide, by means of which a later decoupling from the light guide in a preferred direction is facilitated. Furthermore, this avoids losses that can arise from the fact that the light is coupled into the light guide at an angle that does not allow the light to propagate in the light guide under total reflection, since the light already leaves the light guide close to the light source. The homogeneity of the display brightness can thus be improved by the prism film.
  • the second narrow side of the light guide plate has a reflector. This allows light that is not coupled out of the light guide and can be lost through the second narrow side into the Optical fibers are reflected back for the purpose of a later decoupling.
  • a diffuser for homogeneous backlighting between the light guide plate and the display, which further increases the homogeneity of the display brightness through light scattering.
  • FIG. 1 shows a device according to the invention for flat
  • FIG. 1 Figure 2 and Figure 3 other versions of the device for backlighting according to the invention.
  • Figure 4 shows a device according to the invention for backlighting in supervision from the direction of the display.
  • FIG. 5 shows a microstructure according to the invention.
  • FIGS. 6 and 7 show other embodiments of the microstructure according to the invention.
  • Figure 8 shows an embodiment of a light guide plate according to the invention with a sawtooth film.
  • FIG. 9 shows an embodiment of the
  • FIG. 10 shows a liquid crystal display with a planar backlighting according to the invention.
  • FIG. 11 shows the coupling of light into a light guide plate according to the invention. Description of the embodiment
  • a light guide plate 11 is shown in a cross section.
  • the light guide plate 11 has a first side face 14 which faces a display and a second side face 15 which faces away from the display.
  • Trapezoidal or rectangular microstructures 12 are arranged on the first side surface 14.
  • the trapezoidal or rectangular microstructures 12 are designed as extensions of the light guide plate 11 and have a trapezoidal or rectangular cross section. To simplify the designation, an element is selected from the trapezoidal or rectangular microstructures.
  • a reflector 13 is arranged on the second side surface 15.
  • a light source 10 is arranged on a first narrow side 16.
  • a second narrow side 17 is located opposite the first narrow side 16.
  • the light guide plate 11 consists of a material that is as transparent as possible.
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • the light guide plate made of PMMA is preferably produced by injection molding.
  • the reflector 13 is preferably a metal foil, a plastic film coated with metal or can also be realized by a reflective housing base which is made of metal or which is coated with metal.
  • the light source 10 is preferably a rod-shaped light source that runs along the first narrow side 16. For example, a rod-shaped incandescent lamp or, in a preferred embodiment, a cold cathode fluorescent lamp are suitable for use.
  • the electrical ballast device required for their operation is shown in of Figure 1 not shown.
  • a display to be backlit which is located in the figure above the first side surface 14, is not shown.
  • the light from the light source 10 is through the first
  • Narrow side 16 is coupled into the light guide plate 11 and spreads out in the light guide plate.
  • a large part of the light rays strikes the first side face 14 and the second side face 15 at such a flat angle that the light rays are reflected with total reflection on the side faces mentioned.
  • the reflection process can be repeated several times.
  • Light rays that reach the second side surface 15 at a sufficiently steep angle can exit the light guide plate 11 through the second side surface 15. You now meet the reflector 13, through which the light beams are reflected and coupled back into the light guide plate 11.
  • the trapezoidal or rectangular extensions 12 of the light guide plate 11 provided on the first side surface 14 serve to decouple the light from the light guide plate 11.
  • the reflector 13 can be extended to the second narrow side 17 or so a further reflector (not shown) can also be arranged there.
  • the trapezoidal or rectangular extensions 12 are shown greatly enlarged in FIG. 1 in order to maintain the clarity of the drawing.
  • the trapezoidal or rectangular extensions 12 are much smaller in design than the size of the light guide plate 11 than shown in the drawing. Furthermore, their number is larger than that shown in FIG. 1.
  • FIG. 1 Another embodiment of the backlighting device according to the invention is shown in FIG.
  • the same reference numerals designate the same components of a device here and below.
  • Figure 2 is shown as a cross section of the device.
  • a light guide plate 20 has a first side surface 14 facing the display with trapezoidal or rectangular extensions 12.
  • the light guide plate 20 is wedge-shaped and differs from the light guide plate 11 in FIG. 1 only by its shape, not by the material. Furthermore, the light guide plate has a second side surface 21 facing away from the display. Light rays which are coupled into the light guide plate 20 from the light source 10 via the first narrow side 16 are reflected at a sufficiently flat angle with respect to the first side surface 14 and the second side surface 21 with total reflection . Due to the wedge shape of the light guide plate 20, however, the angle of incidence of the light beams is greater in the case of multiple total reflection with respect to the two side surfaces, until total reflection is no longer possible. However, with a steeper angle relative to the two side surfaces, the number of reflections per unit length of the first side surface 14 also increases with increasing distance from the light source.
  • Light rays that leave the light guide plate 20 through the second side surface 21 are transmitted through the Reflector 13 reflected and coupled back into the light guide plate 20.
  • the light guide plate 20 from FIG. 2 is provided with a reflector 30.
  • the reflector 30 in FIG. 3 runs parallel to the second side surface 21.
  • the reflector 30 serves to reflect light rays that leave the light guide plate 20 through the second side surface 21 back into the light guide plate 20.
  • FIG. 4 shows a light guide plate 50 in a top view from the direction of a display.
  • the light guide plate 50 can have a cuboid shape, like the light guide plate 11 in FIG. 1, or a wedge shape, like the light guide plate 20 in FIG. 2.
  • the trapezoidal or rectangular microstructures 12, which extend parallel to the first narrow side 16, are arranged on the light guide plate 50.
  • the light source 10 is arranged, which has a first electrical connection 41 and a second electrical connection 42.
  • a display the display surface of which at least partially extends over the side surface of the light guide plate 50 that is visible in the top view in FIG.
  • FIG. 5 shows a section of the light guide plate 50, a piece of the first side surface 14.
  • a first rectangular extension 51 and a second rectangular extension 58 are shown in a cross section. The viewing direction corresponds to the view in FIGS. 1-3.
  • the first and second extensions 51 and 58 are special designs of the trapezoidal and rectangular microstructures in FIGS. 1-4. The extensions rise above the first side surface 14 of the light guide plate 50. Between the first rectangular extension 51 and the second rectangular extension 58, a distance 57 is shown in dashed lines.
  • the first rectangular extension 51 has a top surface 54 and a first side surface 55 facing the light source 10 and a second side surface 56 facing away from the light source 10
  • the top surface 54 includes a first angle 52 with the first side surface 55 and a second angle 53 with the second side surface. In this exemplary embodiment, both the first angle 52 and the second angle 53 have the value 90 degrees, so that the first extension 51 is rectangular.
  • the design of the second extension 58 corresponds to the first extension 51.
  • the distance 57 between the first extension 51 and the second extension 58 is selected such that the distance 57 is at least three times greater than the first extension 51 over the first side surface 14 of the light guide plate 50 rises.
  • the second extension 58 has a first side surface 59 which faces the light source 10.
  • Light rays coupled into the light guide plate 50 strike either directly or after a reflection at the second side surface 15 or 21 now either on the first side surface 14 or enter into a rectangular extension, for example into the first rectangular extension 51. If light rays strike the first side surface 14, the light rays will generally strike at such a flat angle that they are reflected under total reflection on the first side surface. However, if a light beam enters the first rectangular extension 51, it generally strikes the second side surface 56 of the rectangular extension 51. However, the light beam strikes this second side surface 56 at an angle that is close to a perpendicular impact. A total reflection on the second side surface 56 is therefore not possible. Rather, the light beam is refracted on the second side surface and leaves the light guide plate 50. The height of the rectangular extension 51 is therefore at least three times greater than the distance from the second rectangular extension 58, so that light beams leaving the first rectangular extension 51 do not again can be coupled into the light guide plate through the first side surface 59 of the second rectangular extension 58.
  • FIG. 6 shows another embodiment of a trapezoidal or rectangular microstructure 12 according to the invention. The view otherwise corresponds to FIG. 5, which is why FIG. 6 shows only a single embodiment of the microstructure according to the invention, which is likewise in a large number on the
  • Light guide plate 50 is arranged.
  • a trapezoidal extension 61 points between a top surface 64 and one first side surface 65 facing light source 10 has a first angle 62 which is 90 degrees.
  • the trapezoidal extension 61 has a second angle 63 between the top surface 64 and a second side surface 66 applied to the light source. This angle is in a range between 90 degrees and 105 degrees.
  • By increasing the angle 63 to a value above 90 degrees the angle of incidence of light rays on the second side surface 66 is changed. This also changes the angle of the light beams emerging from the light guide plate 50 at the trapezoidal extension 61.
  • the distance to the next trapezoidal extension corresponds to the distance 57 in FIG. 5, which is therefore not shown in FIG. 6.
  • FIG. 7 shows a trapezoidal extension 71 with a first cover surface 74, the first cover surface 74 including a first side surface 75 forming a first angle 72 which is in a range from 90 degrees to 105 degrees.
  • the second angle 73 enclosed by the first cover surface 74 and a second side surface 76 is in a range from 90 degrees to 105 degrees. This enables a symmetrical design of the trapezoidal extension 71.
  • the view corresponds to FIGS. 5 and 6.
  • the light guide plate 50 is made wedge-shaped, the wide side of the wedge, the first narrow side 16, which faces the light source 10, has a thickness of 4 mm.
  • the first side surface 14 of the light guide plate 50 has the dimensions 110 mm x 78 mm. The longer edge of the side surface 14 faces the light source 10 and delimits the first narrow side 16.
  • On the first side surface 14 of the About 200 trapezoidal extensions corresponding to the trapezoidal extension 71 in FIG. 7 are arranged in the light guide plate 50. Both the first angle 72 and the second angle 73 are each 100 degrees.
  • the trapezoidal extensions have a height of 30 ⁇ m above the first side surface 14 and the top surface 74 has a width of 20 ⁇ m. The distance between two trapezoidal extensions is approx. 280 ⁇ m.
  • Light guide plate 50 executed in the same area size of the first side surface 14.
  • 520 trapezoidal extensions are arranged parallel to each other.
  • the top surface 54 has a width of 40 ⁇ m and the trapezoidal extensions have a height of 30 ⁇ m.
  • the distance between the trapezoidal extensions and their dimensions over the entire first side surface 14 of the light guide plate 50 is constant.
  • the variations are to be adapted to the different light guide plate geometries used.
  • a light guide plate 50 according to the invention is shown in cross section in FIG. Rectangular or trapezoidal extensions 12 are arranged on the first side surface 14.
  • Rectangular or trapezoidal extensions 12 are arranged on the first side surface 14.
  • 10 and 11 the trapezoidal or rectangular extensions 12 are shown larger and simplified.
  • they are preferably carried out according to the description of FIGS. 5-7.
  • the first part of the first narrow side 16 is shown, which adjoins the first side surface 14.
  • a sawtooth foil 80 is arranged on the first side surface 14 and has a structure made of saw teeth 81 on its side facing the light guide plate 50.
  • a saw tooth 81 is provided with a reference symbol in FIG.
  • the sawtooth film 80 On a side surface 82 facing away from the light guide plate, the sawtooth film 80 has microprisms, the breaking edge of which extends perpendicular to the rectangular or trapezoidal extensions 12 of the light guide plate 50.
  • the sawtooth foil 80 serves to deflect the light coupled out of the light guide plate 50 through the rectangular or trapezoidal extensions 12 for display purposes.
  • a section of the sawtooth foil 80 is shown enlarged in FIG.
  • a sawtooth 81 has a first side surface 92 which faces the light source 10 and a second side surface 93 which faces away from the light source.
  • the sawtooth 81 also has a base 96, which is shown in broken lines.
  • the first side surface 92 of the sawtooth forms a first angle 94 with the base 96.
  • the second side surface 93 forms a second angle 95 with the base 96.
  • microprisms 97 are arranged which run perpendicular to the rectangular or trapezoidal extensions on the light guide plate.
  • the microprisms are flat prisms executed, ie a breaking angle 98 of the micro prisms 97 is greater than 100 degrees.
  • the microprisms 97 lie close together.
  • the exit angle is essentially influenced by the trapezoidal or rectangular extensions 12, in particular by the angle of the side surface 56, 66 or 76 facing away from the light source 10. Since a display surface advantageously runs parallel to the light guide plate 50, the exit angle with respect to the solder on a display surface thus becomes large. However, since a display is usually viewed in the vertical direction, the light from the backlighting must preferably strike the display in the vertical direction. If the light rays now hit the sawtooth foil 80, the light rays will penetrate through the first side surface 92 of the sawtooth 81 into the sawtooth foil. You will then meet the second side surface
  • the light leaves the sawtooth foil 80 through the side surface 82 now almost perpendicular to the first side surface 14 of the light guide plate 50.
  • the microprisms 97 arranged on the surface 82 of the sawtooth foil 80 further collimate perpendicular to the alignment of the trapezoidal or rectangular extensions 12, so that the light rays now run perpendicular to the first side surface 14 and also meet a display perpendicularly, since this is aligned parallel to the first side surface 14.
  • a suitable deflection of the light results when the first angle 94 of the sawtooth 81 is selected in a range between 65 degrees and 90 degrees and when the second angle 95 is selected in a range between 45 and 60 degrees.
  • a choice of the first angle of 80 degrees and the second angle of 50 degrees has proven to be particularly advantageous.
  • FIG. 10 shows the device according to the invention when used for backlighting a liquid crystal cell.
  • the light from a rod-shaped light source 10 is coupled into a wedge-shaped light guide plate 20.
  • the light source 10 is surrounded by a first reflector 100.
  • a second reflector 102 is arranged on the light guide plate 20. This covers the second side surface 21 of the light guide plate 20 and a second narrow side 107 of the light guide plate 20, the second narrow side 107 being opposite the first narrow side 16.
  • the sawtooth foil 80 likewise shown in simplified form, is arranged on the first side surface 14 of the light guide plate 20.
  • a diffuser film 103 is located on the side of the sawtooth film 80 facing away from the light guide plate. Above the diffuser film 103 there is a liquid crystal cell 104 which serves as a display.
  • Liquid crystal cell 104 consists of two transparent substrates 105, for example glass plates, between which no drawn liquid crystal molecules are arranged. Polarizer films 106 are laminated onto the transparent substrates 105 on the outside.
  • the liquid crystal cell 104 is divided over its surface area into pixels which can be electrically controlled individually.
  • the individual pixels, the pixel electrodes required for the control, the control electronics and the liquid crystal molecules are not shown in FIG. 10.
  • the electrical control required for the operation of the light source 10 is also not shown.
  • the device shown is located in a housing, also not shown, which can accommodate the electrical components required for operation.
  • the sawtooth foil 80 and the diffuser foil 103 are preferably made of plastic.
  • the remaining inhomogeneities in the display brightness are eliminated by the diffuser film 103.
  • the diffuser film has, for example, scattering particles.
  • the first reflector 100 is preferably a scattering reflector, which is made, for example, of a white plastic material.
  • the second reflector 102 is preferably a non-scattering reflector made of a metal foil or a metal-coated plastic film.
  • the second reflector 102 also extends over the second narrow side 107, so that light rays that reach this narrow side are reflected back into the light guide plate 20.
  • the light beams generated by the light source 10 are coupled into the light guide plate 20 through the first narrow side 16 and through the trapezoidal or rectangular extensions 12 arranged on the side surface 14 uncoupled.
  • the decoupled light beams are deflected and collimated in the direction of the liquid crystal cell 104 by the sawtooth foil 80.
  • the first of the two polarizers 106 polarizes the light incident on the liquid crystal cell acting as a display and, depending on the electrical control of the individual pixels by the liquid crystal between the two transparent substrates 105, influences or does not affect its polarization property. Depending on this influence, the light beams are either absorbed by the second of the two polarizers 106 or can leave the liquid crystal cell 104.
  • the liquid crystal cell 104 thus creates an image impression for an observer.
  • a fixed display e.g. a plastic plate with an unchangeable print
  • an image impression is created by varying the light transmission.
  • Such use is e.g. at a
  • an additional prism film 110 is arranged between the light source 10 and the light guide plate 20, a section of which is shown.
  • Microprisms run on a surface of the prism film 110 facing the light guide plate parallel to the light source 10 and point with their refracting edge in the direction of the light guide plate 20.
  • the light of the light source 10 is collimated by the prism film 110, so that the

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Abstract

The invention relates to a device suitable for the surface-backlighting of a display. The device comprises a light-guide plate (11, 20, 50) on whose lateral surface (14) facing the display (104) microstructures (12) in the form of trapezoid or rectangular expanded areas (31, 61, 71) are configured for the output of the light from the light-guide plate (11, 20, 50). The expanded areas permit the effective output of light from the light-guide plate (11, 20, 50).

Description

Lichtleiterplatte mit trapez- oder rechteckförmigen ikrostrukturenLight guide plate with trapezoidal or rectangular microstructures
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Hinterleuchtung einer flächigen Anzeige nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon aus der WO 98/13709 eine Frontbeleuchtung für eine flächige Anzeige bekannt, bei der an der Unterseite punktförmige Strukturen mit einem rechteckigen Querschnitt für den Lichtaustritt vorhanden sind. Das aus der Unterseite austretende Licht wird auf eine zu beleuchtende Oberfläche gelenkt, dort reflektiert und durchquert danach den Lichtleiter erneut.The invention relates to a device for backlighting a flat display according to the preamble of the main claim. It is already known from WO 98/13709 a front lighting for a flat display, in which punctiform structures with a rectangular cross section for the light exit are present on the underside. The light emerging from the underside is directed onto a surface to be illuminated, reflected there and then traverses the light guide again.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß eine Hinterleuchtung einer Anzeige erfolgt, bei der die Informationsdarstellung folglich auf einer unterschiedlichen Absorption bzw. Transmission des Lichtes in der Anzeige beruht. Gegenüber dem Stand der Technik bietet sich somit der Vorteil, daß Licht die Lichtleiterplatte nicht erneut durchqueren muß. Somit kann die effiziente Auskopplung aus der Lichtleiterplatte durch trapez- oder rechteckförmige Erweiterungen an der der Anzeige zugewandten Seitenfläche der Lichtleiterplatte genutzt werden,, ohne daß eine erneute Beeinflussung des von der Anzeige ausgehenden Lichtes durch die Lichtleiterplatte erfolgt. Weiterhin ist es von Vorteil, daß die Erweiterungen linear und parallel zu der ersten Schmalseite der Lichtleiterplatte verlaufen. Gegenüber dem Stand der Technik erhält man durch derartige lineare Strukturen eine effizientere Auskopplung, da die gesamte, für die Auskopplung des Lichtes zur Verfügung stehende Fläche vergrößert wird.The device according to the invention with the features of the main claim has the advantage that a backlighting of a display takes place, in which the information display is consequently based on a different absorption or transmission of the light in the display. Compared to the prior art, there is the advantage that light does not have to pass through the light guide plate again. Thus, the efficient decoupling from the light guide plate by trapezoidal or rectangular extensions on the side surface facing the display the light guide plate are used, without the light coming from the display being influenced again by the light guide plate. It is also advantageous that the extensions are linear and parallel to the first narrow side of the light guide plate. Compared to the prior art, such linear structures result in a more efficient coupling out, since the total area available for coupling out the light is enlarged.
Weiterhin ist es von Vorteil, daß die Lichtquelle, deren Licht in die Lichtleiterplatte eingekoppelt wird, stabförmig ist, da hierdurch eine homogene Lichtverteilung über die gesamte Länge des Lichtleiters möglich ist . Eine Kaltkathodenfluoreszenzlampe ist aufgrund ihrer Effizienz und des ausgestrahlten Farbspektrums hierfür besonders geeignet .It is also advantageous that the light source, the light of which is coupled into the light guide plate, is rod-shaped, since this enables a homogeneous light distribution over the entire length of the light guide. A cold cathode fluorescent lamp is particularly suitable for this because of its efficiency and the emitted color spectrum.
Weiterhin ist es von Vorteil, daß die Lichtleiterplatte keilförmig ausgeführt ist. Denn da das Licht von derIt is also advantageous that the light guide plate is wedge-shaped. Because since the light from the
Lichtquelle aus in der Lichtleiterplatte unter Totalreflektion weitergeleitet wird, nehmen in einem keilförmigen Lichtleiter die Winkel, welche die Lichtstrahlen mit der Lichtleiteroberfläche einschließen, zur Keilspitze hin zu. Mit zunehmenden Abstand von der Lichtquelle nimmt damit in der Lichtleiterplatte die Wahrscheinlichkeit zu, daß von der Lichtquelle eingestrahltes Licht aus der Lichtleiterplatte ausgekoppelt wird. Die Effizienz der Auskopplung ist damit in den Bereichen nahe der Lichtquelle geringer, in denen viel Licht zur Auskopplung aus der Lichtleiterplatte zur Verfügung steht, gegenüber Bereichen fern der Lichtquelle, in denen wenig Licht zur Auskopplung zur Verfügung steht. Folglich ist durch die keilförmige Ausführung der Lichtleiterplatte eine bessere Homogenität der Anzeigenhelligkeit möglich.If the light source is passed on in the light guide plate with total reflection, the angles, which enclose the light beams with the light guide surface, increase in a wedge-shaped light guide towards the wedge tip. With increasing distance from the light source, the probability increases in the light guide plate that light irradiated by the light source is coupled out of the light guide plate. The efficiency of the decoupling is therefore lower in the areas near the light source, in which a lot of light is available for decoupling from the light guide plate, compared to areas far from the light source, in which little light is available for decoupling. Consequently, the wedge-shaped design of the light guide plate enables better homogeneity of the display brightness.
Weiterhin ist es von Vorteil, daß die Deckflächen der trapezförmigen Erweiterungen mit den zugehörigen Seitenflächen der trapezförmigen Erweiterung jeweils einen Winkel einschließen, dessen Betrag in einem Bereich von 90 Grad bis 105 Grad liegt. Durch diese Wahl des Winkels ist es möglich, den Winkel, unter dem das Licht aus derIt is furthermore advantageous that the top surfaces of the trapezoidal extensions each enclose an angle with the associated side surfaces of the trapezoidal extension, the amount of which lies in a range from 90 degrees to 105 degrees. By choosing this angle it is possible to determine the angle at which the light comes from
Lichtleiterplatte austritt, zu verändern und für die vorgesehene Anwendung zu optimieren, denn bei dem Austritt aus den Rechteck- oder trapezförmigen Erweiterungen findet eine erneute Lichtbrechung statt . Indem die Seitenflächen der rechteck- oder trapezförmigen Erweiterungen bezüglich ihres Winkels verändert werden, ändert sich somit auch durch den unterschiedlichen Brechungsvorgang der Lichtaustrittswinkel . Eine bessere Ausrichtung des Austrittwinkels auf einen Betrachter der Anzeige ist somit möglich.Light guide plate emerges, to be modified and optimized for the intended application, because when exiting from the rectangular or trapezoidal extensions, the light refracts again. By changing the angle of the side surfaces of the rectangular or trapezoidal extensions, the light exit angle also changes due to the different refraction process. A better alignment of the exit angle with a viewer of the display is therefore possible.
Ferner ist es von Vorteil, sowohl die Höhe, als auch den Abstand der rechteck- oder trapezförmigen Erweiterungen voneinander zu begrenzen. Denn durch diese Begrenzung werden Inhomogenitäten der Anzeigenhelligkeit, die durch die Erweiterung hervorgerufen werden können, zumindest weitgehend vermieden. Indem der Abstand der Erweiterung begrenzt ist, ist es möglich, eine große Vielzahl von Erweiterungen auf einer Lichtleiterplatte anzuordnen. Ferner ist allerdings auch der Abstand zwischen zwei Erweiterungen mindestens dreimal größer zu wählen als die Höhe der Erweiterungen beträgt. Hierdurch wird vermieden, daß Licht, das aus einer Erweiterung aus der Lichtleiterplatte ausgekoppelt wird, wieder in die nächste Erweiterung eindringen kann und somit aus der Vorzugsrichtung, die durch die Form der Erweiterung gegeben ist, abgelenkt wird.It is also advantageous to limit both the height and the distance of the rectangular or trapezoidal extensions from one another. Because this limitation at least largely prevents inhomogeneities in the display brightness, which can be caused by the expansion. By limiting the spacing of the extension, it is possible to arrange a large number of extensions on a light guide plate. Furthermore, the distance between two extensions must be chosen at least three times larger than the height of the extensions. This prevents light, which is coupled out of an extension from the light guide plate, can penetrate again into the next extension and is thus deflected from the preferred direction given by the shape of the extension.
Ferner ist es von Vorteil, an der der Anzeige abgewandten Seite der Lichtleiterplatte einen Reflektor anzuordnen. Hierdurch kann Licht, das aus der der Anzeige abgewandten Seite der Lichtleiterplatte unerwünscht ausgekoppelt worden ist, in den Lichtleiter zurückreflektiert werden, um somit der Auskopplung in Richtung der Anzeige wieder zur Verfügung zu stehen.It is also advantageous to arrange a reflector on the side of the light guide plate facing away from the display. In this way, light that has been undesirably coupled out from the side of the light guide plate facing away from the display can be reflected back into the light guide, so that it is again available for decoupling in the direction of the display.
Weiterhin ist es von Vorteil, zwischen der Lichtleiterplatte und der Anzeige eine Folie anzuordnen, bei der auf der der Anzeige abgewandten Seite eine Sägezahnstruktur angeordnet ist. Durch eine derartige Folie ist es möglich, das aus der Lichtleiterplatte austretende Licht, das in der Regel unter einem recht großen Winkel bezüglich des Lotes auf die Lichtleiterplatte ausgekoppelt wird, in Lotrichtung umzulenken. Dies ist von Vorteil, da eine Betrachtung einer Anzeige im allgemeinen weitgehend in Lotrichtung auf die Anzeigenoberfläche erfolgt. Es ist dabei ferner von Vorteil, die Sägezahnstruktur derartig zu gestalten, daß die der Lichtquelle zugewandten Flächen in einem Bereich von 45 Grad bis 60 Grad und die der Lichtquelle abgewandten Seitenflächen in einem Winkelbereich von 65 Grad bis 90 Grad zu einer jeweiligen Basis des Sägezahns liegen.Furthermore, it is advantageous to arrange a film between the light guide plate and the display, in which a sawtooth structure is arranged on the side facing away from the display. Such a film makes it possible to redirect the light emerging from the light guide plate, which is generally coupled onto the light guide plate at a very large angle with respect to the solder, in the solder direction. This is advantageous because viewing an advertisement generally takes place largely perpendicular to the display surface. It is also advantageous to design the sawtooth structure in such a way that the surfaces facing the light source are in a range from 45 degrees to 60 degrees and the side surfaces facing away from the light source are in an angular range from 65 degrees to 90 degrees to a respective base of the sawtooth .
Weiterhin ist es vorteilhaft, auf der der Anzeige zugewandten Seite der Folie mit der Sägezahnstruktur eine Folie mit der Anzeige zugewandten Mikroprismen vorzusehen, die im wesentlichen senkrecht zu der Ξägezahnstruktur verlaufen. Hierdurch erfolgt eine Kollimation der Lichtstrahlen auch senkrecht zu der Ausrichtung der Sägezahnstruktur, wodurch die Lichtstrahlen auch in dieser Richtung möglichst in Lotrichtung zu der Lichtleiterplatte ausgerichtet werden. Die Mikroprismen könne auch in die Folie mit der Sägezahnstruktur integriert werden, indem sie an der der Anzeige zugewandten Seite der Folie mit der Sägezahnstruktur angeordnet werden. Hierdurch kann eine zusätzliche Folie eingespart werden.Furthermore, it is advantageous to provide a film with the microprisms facing the display on the side of the film with the sawtooth structure facing the display, which are essentially perpendicular to the sawtooth structure. This results in a collimation of the light rays also perpendicular to the alignment of the sawtooth structure, as a result of which the light rays are also aligned in this direction as far as possible in the perpendicular direction to the light guide plate. The microprisms can also be integrated into the film with the sawtooth structure by being arranged on the side of the film with the sawtooth structure facing the display. This can save an additional film.
Weiterhin ist es von Vorteil, zwischen der ersten Schmalseite der Lichtleiterplatte und der Lichtquelle einen Prismenfilm anzuordnen. Dieser Prismenfilm dient zur Ausrichtung der Lichtstrahlen, die von der Lichtquelle in den Lichtleiter eingestrahlt werden. So ist es möglich, den Lichtstrahlen schon vor dem Eintritt in den Lichtleiter eine Ausrichtung zu geben, durch die eine spätere Auskopplung aus dem Lichtleiter in einer Vorzugsrichtung erleichtert wird. Weiterhin werden hierdurch Verluste vermieden die dadurch entstehen können, das Licht in den Lichtleiter in einem Winkel eingekoppelt wird, der eine Ausbreitung des Lichts in dem Lichtleiter unter Totalreflektion nicht erlaubt, da das Licht den Lichtleiter schon nahe der Lichtquelle verläßt. Durch den Prismenfilm kann somit die Homogenität der Anzeigenhelligkeit verbessert werden.Furthermore, it is advantageous to arrange a prism film between the first narrow side of the light guide plate and the light source. This prism film is used to align the light rays that are radiated from the light source into the light guide. It is thus possible to give the light beams an orientation even before they enter the light guide, by means of which a later decoupling from the light guide in a preferred direction is facilitated. Furthermore, this avoids losses that can arise from the fact that the light is coupled into the light guide at an angle that does not allow the light to propagate in the light guide under total reflection, since the light already leaves the light guide close to the light source. The homogeneity of the display brightness can thus be improved by the prism film.
Weiterhin ist es vorteilhaft, daß die zweite Schmalseite der Lichtleiterplatte einen Reflektor aufweist . Hierdurch kann Licht, das aus dem Lichtleiter nicht ausgekoppelt wird und durch die zweite Schmalseite verloren gehen kann, in den Lichtleiter zum Zweck einer späteren Auskopplung zurück reflektiert werden.It is also advantageous that the second narrow side of the light guide plate has a reflector. This allows light that is not coupled out of the light guide and can be lost through the second narrow side into the Optical fibers are reflected back for the purpose of a later decoupling.
Weiterhin ist es vorteilhaft, für eine homogene Hinterleuchtung zwischen der Lichtleiterplatte und der Anzeige einen Diffusor anzuordnen, der durch Lichtstreuung die Homogenität der Anzeigenhelligkeit weiter erhöht.Furthermore, it is advantageous to arrange a diffuser for homogeneous backlighting between the light guide plate and the display, which further increases the homogeneity of the display brightness through light scattering.
Zeichnungdrawing
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert . Es zeigen Figur 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur flächigenEmbodiments of the invention are shown in the drawing and explained in more detail in the following description. 1 shows a device according to the invention for flat
Hinterleuchtung einer Anzeige in einem Querschnitt,Backlighting of a display in a cross section,
Figur 2 sowie Figur 3 andere Ausführungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Hinterleuchtung.Figure 2 and Figure 3 other versions of the device for backlighting according to the invention.
Figur 4 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Hinterleuchtung in Aufsicht aus Richtung der Anzeige.Figure 4 shows a device according to the invention for backlighting in supervision from the direction of the display.
Figur 5 zeigt eine erfindungsgemäße MikroStruktur.FIG. 5 shows a microstructure according to the invention.
Figuren 6 und 7 zeigen andere, erfindungsgemäße Ausführungen der MikroStruktur.FIGS. 6 and 7 show other embodiments of the microstructure according to the invention.
Figur 8 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführung einer Lichtleiterplatte mit einem Sägezahnfilm.Figure 8 shows an embodiment of a light guide plate according to the invention with a sawtooth film.
Figur 9 zeigt eine erfindungsgemäße Ausgestaltung desFIG. 9 shows an embodiment of the
Sägezahnfilms .Sawtooth film.
Figur 10 zeigt eine Flüssigkristallanzeige mit einer erfindungsgemäßen Ausführung der flächigen Hinterleuchtung. Figur 11 zeigt die Einkopplung von Licht in eine erfindungsgemäße Lichtleiterplatte . Beschreibung des AusführungsbeispielsFIG. 10 shows a liquid crystal display with a planar backlighting according to the invention. FIG. 11 shows the coupling of light into a light guide plate according to the invention. Description of the embodiment
In Figur 1 ist eine Lichtleiterplatte 11 in einem Querschnitt dargestellt. Die Lichtleiterplatte 11 verfügt über eine erste Seitenfläche 14, die einer Anzeige zugewandt ist, und einer zweiten Seitenfläche 15, die von der Anzeige abgewandt ist. An der ersten Seitenfläche 14 sind trapez- oder rechteckförmige MikroStrukturen 12 angeordnet. Die trapez- oder rechteckförmigen MikroStrukturen 12 sind als Erweiterungen der Lichtleiterplatte 11 ausgebildet und weisen einen trapez- oder rechteckförmigen Querschnitt auf. Zur Vereinfachung der Bezeichnung ist aus den trapez- oder rechteckförmigen MikroStrukturen ein Element ausgewählt. An der zweiten Seitenfläche 15 ist ein Reflektor 13 angeordnet. An einer ersten Schmalseite 16 ist eine Lichtquelle 10 angeordnet. Gegenüber der ersten Schmalseite 16 befindet sich eine zweite Schmalseite 17.In Figure 1, a light guide plate 11 is shown in a cross section. The light guide plate 11 has a first side face 14 which faces a display and a second side face 15 which faces away from the display. Trapezoidal or rectangular microstructures 12 are arranged on the first side surface 14. The trapezoidal or rectangular microstructures 12 are designed as extensions of the light guide plate 11 and have a trapezoidal or rectangular cross section. To simplify the designation, an element is selected from the trapezoidal or rectangular microstructures. A reflector 13 is arranged on the second side surface 15. A light source 10 is arranged on a first narrow side 16. A second narrow side 17 is located opposite the first narrow side 16.
Die Lichtleiterplatte 11 besteht aus einem möglichst transparenten Material. Vorzugsweise wird als Material PMMA (Polymethylmetacrylat) gewählt. Die Lichtleiterplatte aus PMMA wird vorzugsweise im Spritzgußverfahren hergestellt. Der Reflektor 13 ist vorzugsweise eine Metallfolie, eine mit Metall beschichtete Kunststoffolie oder kann auch durch einen reflektierenden Gehäuseboden realisiert werden, der aus Metall besteht oder der metallisch beschichtet ist. Die Lichtquelle 10 ist vorzugsweise eine stabförmige Lichtquelle, die entlang der ersten Schmalseite 16 verläuft. Für die Anwendung eignen sich zum Beispiel eine stabförmige Glühlampe oder in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine Kaltkathodenfluoreszenslampe . Die für deren Betrieb erforderliche elektrische VorschaltungsVorrichtung ist in der Figur 1 nicht eingezeichnet. Ebenso ist eine zu hinterleuchtende Anzeige, die sich in der Figur oberhalb der ersten Seitenfläche 14 befindet, nicht eingezeichnet.The light guide plate 11 consists of a material that is as transparent as possible. PMMA (polymethyl methacrylate) is preferably chosen as the material. The light guide plate made of PMMA is preferably produced by injection molding. The reflector 13 is preferably a metal foil, a plastic film coated with metal or can also be realized by a reflective housing base which is made of metal or which is coated with metal. The light source 10 is preferably a rod-shaped light source that runs along the first narrow side 16. For example, a rod-shaped incandescent lamp or, in a preferred embodiment, a cold cathode fluorescent lamp are suitable for use. The electrical ballast device required for their operation is shown in of Figure 1 not shown. Likewise, a display to be backlit, which is located in the figure above the first side surface 14, is not shown.
Das Licht der Lichtquelle 10 wird durch die ersteThe light from the light source 10 is through the first
Schmalseite 16 in die Lichtleiterplatte 11 eingekoppelt und breitet sich in der Lichtleiterplatte aus. Ein großer Teil der Lichtstrahlen trifft dabei in einem derart flachen Winkel auf die erste Seitenfläche 14 und auf die zweite Seitenfläche 15, daß die Lichtstrahlen unter Totalreflektion an den genannten Seitenflächen reflektiert werden. Der Reflexionsvorgang kann sich mehrfach wiederholen. Lichtstrahlen, die unter einem hinreichend steilen Winkel auf die zweite Seitenfläche 15 gelangen, können die Lichtleiterplatte 11 durch die zweite Seitenfläche 15 verlassen. Sie treffen nun auf den Reflektor 13, durch den die Lichtstrahlen reflektiert und wieder in die Lichtleiterplatte 11 eingekoppelt werden. Die an der ersten Seitenfläche 14 vorgesehenen trapez- oder rechteckförmige Erweiterungen 12 der Lichtleiterplatte 11 dienen der Auskopplung des Lichts aus der Lichtleiterplatte 11. Um einen Lichtverlust durch die zweite Schmalseite 17 zu vermeiden, kann der Reflektor 13 bis auf die zweite Schmalseite 17 ausgedehnt oder es kann dort zusätzlich ein nicht eingezeichneter, weiterer Reflektor angeordnet sein. Die trapez- oder rechteckförmigen Erweiterungen 12 sind in der Figur 1 stark vergrößert dargestellt, um die Übersichtlichkeit der Zeichnung zu wahren. Die trapez- oder rechteckförmigen Erweiterungen 12 sind in der Ausführung gegenüber der Größe der Lichtleiterplatte 11 weitaus kleiner, als in der Zeichnung dargestellt. Ferner ist ihre Anzahl größer als in der Figur 1 dargestellt. In Figur 2 ist eine andere Ausführung der erfindungsgemäßen Hinterleuchtungsvorrichtung dargestellt. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen hier und im folgenden die gleichen Bestandteile einer Vorrichtung. Wie in Figur 1 ist die Figur 2 als Querschnitt der Vorrichtung dargestellt. Eine Lichtleiterplatte 20 verfügt über eine erste, der Anzeige zugewandte Seitenfläche 14 mit trapez- oder rechteckförmigen Erweiterungen 12. Die Lichtleiterplatte 20 ist keilförmig ausgeführt und unterscheidet sich von der Lichtleiterplatte 11 in der Figur 1 nur durch ihre Form, nicht durch das Material. Ferner verfügt die Lichtleiterplatte über eine der Anzeige abgewandte zweite Seitenfläche 21. Lichtstrahlen, die von der Lichtquelle 10 über die erste Schmalseite 16 in die Lichtleiterplatte 20 eingekoppelt werden, werden bei hinreichend flachem Winkel gegenüber der ersten Seitenfläche 14 und der zweiten Seitenfläche 21 unter Totalrefklektion reflektiert. Durch die Keilform der Lichtleiterplatte 20 wird der Auftreffwinkel der Lichtstrahlen bei mehrfacher Totalreflektion gegenüber den beiden Seitenflächen jedoch größer, bis keine Totalreflektion mehr möglich ist. Mit einem steileren Winkel gegenüber den beiden Seitenflächen nimmt jedoch mit zunehmendem Abstand von der Lichtquelle auch die Anzahl der Reflektionen pro Längeneinheit der ersten Seitenfläche 14 zu. Hierdurch wird also in der Lichtleiterplatte 20 mit zunehmendem Abstand von der Lichtquelle 10 die Wahrscheinlichkeit größer, daß Lichtstrahlen in die trapez- oder rechteckförmigen Erweiterungen 12 eindringen und somit aus der Lichtleiterplatte 20 in Richtung einer Anzeige ausgekoppelt werden. Lichtstrahlen, die die Lichtleiterplatte 20 durch die zweite Seitenfläche 21 verlassen, werden durch den Reflektor 13 reflektiert und wieder in die Lichtleiterplatte 20 eingekoppelt.Narrow side 16 is coupled into the light guide plate 11 and spreads out in the light guide plate. A large part of the light rays strikes the first side face 14 and the second side face 15 at such a flat angle that the light rays are reflected with total reflection on the side faces mentioned. The reflection process can be repeated several times. Light rays that reach the second side surface 15 at a sufficiently steep angle can exit the light guide plate 11 through the second side surface 15. You now meet the reflector 13, through which the light beams are reflected and coupled back into the light guide plate 11. The trapezoidal or rectangular extensions 12 of the light guide plate 11 provided on the first side surface 14 serve to decouple the light from the light guide plate 11. In order to avoid loss of light through the second narrow side 17, the reflector 13 can be extended to the second narrow side 17 or so a further reflector (not shown) can also be arranged there. The trapezoidal or rectangular extensions 12 are shown greatly enlarged in FIG. 1 in order to maintain the clarity of the drawing. The trapezoidal or rectangular extensions 12 are much smaller in design than the size of the light guide plate 11 than shown in the drawing. Furthermore, their number is larger than that shown in FIG. 1. Another embodiment of the backlighting device according to the invention is shown in FIG. The same reference numerals designate the same components of a device here and below. As in Figure 1, Figure 2 is shown as a cross section of the device. A light guide plate 20 has a first side surface 14 facing the display with trapezoidal or rectangular extensions 12. The light guide plate 20 is wedge-shaped and differs from the light guide plate 11 in FIG. 1 only by its shape, not by the material. Furthermore, the light guide plate has a second side surface 21 facing away from the display. Light rays which are coupled into the light guide plate 20 from the light source 10 via the first narrow side 16 are reflected at a sufficiently flat angle with respect to the first side surface 14 and the second side surface 21 with total reflection . Due to the wedge shape of the light guide plate 20, however, the angle of incidence of the light beams is greater in the case of multiple total reflection with respect to the two side surfaces, until total reflection is no longer possible. However, with a steeper angle relative to the two side surfaces, the number of reflections per unit length of the first side surface 14 also increases with increasing distance from the light source. As a result, the greater the distance from the light source 10 in the light guide plate 20, the greater the likelihood that light rays will penetrate the trapezoidal or rectangular extensions 12 and thus be coupled out of the light guide plate 20 in the direction of a display. Light rays that leave the light guide plate 20 through the second side surface 21 are transmitted through the Reflector 13 reflected and coupled back into the light guide plate 20.
In Figur 3 ist die Lichtleiterplatte 20 aus Figur 2 mit einem Reklektor 30 versehen. Der Reflektor 30 in Figur 3 verläuft parallel zu der zweiten Seitenfläche 21. Ebenso wie der Reflektor 13 dient der Reflektor 30 dazu, Lichtstrahlen, die die Lichtleiterplatte 20 durch die zweite Seitenfläche 21 verlassen, wieder in die Lichtleiterplatte 20 zu reflektieren.In FIG. 3, the light guide plate 20 from FIG. 2 is provided with a reflector 30. The reflector 30 in FIG. 3 runs parallel to the second side surface 21. Like the reflector 13, the reflector 30 serves to reflect light rays that leave the light guide plate 20 through the second side surface 21 back into the light guide plate 20.
In Figur 4 ist eine Lichtleiterplatte 50 in Aufsicht aus der Richtung einer Anzeige dargestellt. Die Lichtleiterplatte 50 kann sowohl quaderförmig wie die Lichtleiterplatte 11 in der Figur 1, als auch keilförmig wie die Lichtleiterplatte 20 in der Figur 2 ausgeführt sein. Auf der Lichtleiterplatte 50 sind die trapez- oder rechteckfömigen MikroStrukturen 12 angeordnet, die sich parallel zu der ersten Schmalseite 16 erstrecken. Neben der Lichtleiterplatte 50 ist die Lichtquelle 10 angeordnet, die über einen ersten elektrischen Anschluß 41 und einen zweiten elektrischen Anschluß 42 verfügt. Eine Anzeige, deren Anzeigefläche sich wenigstens teilweise über die in der Figur 4 in Aufsicht sichtbare Seitenfläche der Lichtleiterplatte 50 erstreckt, ist nicht eingezeichnet.FIG. 4 shows a light guide plate 50 in a top view from the direction of a display. The light guide plate 50 can have a cuboid shape, like the light guide plate 11 in FIG. 1, or a wedge shape, like the light guide plate 20 in FIG. 2. The trapezoidal or rectangular microstructures 12, which extend parallel to the first narrow side 16, are arranged on the light guide plate 50. In addition to the light guide plate 50, the light source 10 is arranged, which has a first electrical connection 41 and a second electrical connection 42. A display, the display surface of which at least partially extends over the side surface of the light guide plate 50 that is visible in the top view in FIG.
In Figur 5 ist ein Ausschnitt aus der Lichtleiterplatte 50, ein Stück der ersten Seitenfläche 14, dargestellt. Eine erste rechteckförmige Erweiterung 51 und eine zweite rechteckförmige Erweiterung 58 sind in einem Querschnitt dargestellt. Die Blickrichtung entspricht der Ansicht in den Figuren 1-3. Die erste und zweite Erweiterung 51 und 58 sind spezielle Ausführungen der trapez- und rechteckförmigen MikroStrukturen in den Figuren 1-4. Die Erweiterungen erheben sich über die ersten Seitenfläche 14 der Lichtleiterplatte 50. Zwischen der ersten rechteckförmigen Erweiterung 51 und der zweiten rechteckförmigen Erweiterung 58 ist ein Abstand 57 gestrichelt eingezeichnet. Die erste rechteckförmige Erweiterung 51 verfügt über eine Deckfläche 54 sowie eine erste, der Lichtquelle 10 zugewandte erste Seitenfläche 55 und eine zweite, der Lichtquelle 10 abgewandte Seitenfläche 56. Die Lichtquelle 10 ist in derFIG. 5 shows a section of the light guide plate 50, a piece of the first side surface 14. A first rectangular extension 51 and a second rectangular extension 58 are shown in a cross section. The viewing direction corresponds to the view in FIGS. 1-3. The first and second extensions 51 and 58 are special designs of the trapezoidal and rectangular microstructures in FIGS. 1-4. The extensions rise above the first side surface 14 of the light guide plate 50. Between the first rectangular extension 51 and the second rectangular extension 58, a distance 57 is shown in dashed lines. The first rectangular extension 51 has a top surface 54 and a first side surface 55 facing the light source 10 and a second side surface 56 facing away from the light source 10
Figur selber nicht dargestellt, die Richtung ist jedoch aus den Figuren 1-3 ersichtlich, wobei hierunter nur eine grobe Ausrichtung der Seitenflächen zur Unterscheidung der beiden Seitenflächen der Erweiterung zu verstehen ist. Eine direkte optische Verbindung zwischen der Seitenfläche 55 und derFigure itself is not shown, but the direction is shown in Figures 1-3, which is only a rough alignment of the side surfaces to distinguish the two side surfaces of the extension. A direct optical connection between the side surface 55 and the
Lichtquelle wird nicht gefordert. Die Deckfläche 54 schließt mit der ersten Seitenfläche 55 einen ersten Winkel 52 und mit der zweiten Seitenfläche einen zweiten Winkel 53 ein. In diesem Ausführungsbeispiel haben sowohl der erste Winkel 52 als auch der zweite Winkel 53 den Wert 90 Grad, so daß die erste Erweiterung 51 rechteckförmig ausgeführt ist. Die zweite Erweiterung 58 entspricht in ihrer Ausführung der ersten Erweiterung 51. Der Abstand 57 zwischen der ersten Erweiterung 51 und der zweiten Erweiterung 58 ist derartig gewählt, daß der Abstand 57 zumindest drei mal größer ist, als sich die erste Erweiterung 51 über die erste Seitenfläche 14 der Lichtleiterplatte 50 erhebt. Die zweite Erweiterung 58 verfügt über eine erste Seitenfläche 59, die der Lichtquelle 10 zugewandt ist.Light source is not required. The top surface 54 includes a first angle 52 with the first side surface 55 and a second angle 53 with the second side surface. In this exemplary embodiment, both the first angle 52 and the second angle 53 have the value 90 degrees, so that the first extension 51 is rectangular. The design of the second extension 58 corresponds to the first extension 51. The distance 57 between the first extension 51 and the second extension 58 is selected such that the distance 57 is at least three times greater than the first extension 51 over the first side surface 14 of the light guide plate 50 rises. The second extension 58 has a first side surface 59 which faces the light source 10.
In die Lichtleiterplatte 50 eingekoppelte Lichtstrahlen treffen entweder direkt oder nach einer Reflexion an der zweiten Seitenfläche 15 bzw. 21 nun entweder auf die erste Seitenfläche 14 oder treten in eine rechteckförmige Erweiterung ein, zum Beispiel in die erste rechteckförmige Erweiterung 51. Treffen Lichtstrahlen auf die erste Seitenfläche 14, so werden die Lichtstrahlen im allgemeinen in einem derartig flachen Winkel auftreffen, daß sie unter Totalreflexion an der ersten Seitenfläche reflektiert werden. Tritt ein Lichtstrahl jedoch in die erste rechteckförmige Erweiterung 51 ein, so trifft er im allgemeinen auf die zweite Seitenfläche 56 der rechteckförmigen Erweiterung 51. Auf diese zweite Seitenfläche 56 trifft der Lichtstrahl jedoch in einem Winkel, der nahe bei einem lotrechten Auftreffen liegt. Eine Totalreflektion an der zweiten Seitenfläche 56 ist damit nicht möglich. Vielmehr wird der Lichtstrahl an der zweiten Seitenfläche gebrochen und verläßt die Lichtleiterplatte 50. Die Höhe der rechteckförmigen Erweiterung 51 ist deshalb mindestens drei mal größer als der Abstand zu der zweiten rechteckförmigen Erweiterung 58, damit Lichtstrahlen, die die erste rechteckförmige Erweiterung 51 verlassen, nicht wieder durch die erste Seitenfläche 59 der zweiten rechteckigen Erweiterung 58 in die Lichtleiterplatte eingekoppelt werden.Light rays coupled into the light guide plate 50 strike either directly or after a reflection at the second side surface 15 or 21 now either on the first side surface 14 or enter into a rectangular extension, for example into the first rectangular extension 51. If light rays strike the first side surface 14, the light rays will generally strike at such a flat angle that they are reflected under total reflection on the first side surface. However, if a light beam enters the first rectangular extension 51, it generally strikes the second side surface 56 of the rectangular extension 51. However, the light beam strikes this second side surface 56 at an angle that is close to a perpendicular impact. A total reflection on the second side surface 56 is therefore not possible. Rather, the light beam is refracted on the second side surface and leaves the light guide plate 50. The height of the rectangular extension 51 is therefore at least three times greater than the distance from the second rectangular extension 58, so that light beams leaving the first rectangular extension 51 do not again can be coupled into the light guide plate through the first side surface 59 of the second rectangular extension 58.
In Figur 6 ist eine andere Ausführung einer erfindungsgemäßen trapez- oder rechteckförmigen MikroStruktur 12. Die Ansicht entspricht ansonsten der Figur 5, weshalb in der Figur 6 auch nur eine einzelne, erfindugsgemäße Ausführung der MikroStruktur dargestellt ist, die ebenfalls in einer Vielzahl auf derFIG. 6 shows another embodiment of a trapezoidal or rectangular microstructure 12 according to the invention. The view otherwise corresponds to FIG. 5, which is why FIG. 6 shows only a single embodiment of the microstructure according to the invention, which is likewise in a large number on the
Lichtleiterplatte 50 angeordnet ist. Eine trapezförmige Erweiterung 61 weist zwischen einer Deckfläche 64 und einer ersten, der Lichtquelle 10 zugewandten Seitenfläche 65 einen ersten Winkel 62 auf, der 90 Grad beträgt. Zwischen der Deckfläche 64 und einer zweiten, der Lichtquelle angewandten Seitenfläche 66 weist die trapezförmige Erweiterung 61 einen zweiten Winkel 63 auf. Dieser Winkel liegt in einem Bereich zwischen 90 Grad und 105 Grad. Durch die Vergrößerung des Winkels 63 auf einen Wert über 90 Grad wird der Auftreffwinkel von Lichtstrahlen auf die zweite Seitenfläche 66 verändert. Damit verändert sich auch der Winkel der aus der Lichtleiterplatte 50 an der trapezförmigen Erweiterung 61 austretenden Lichtstahlen. Der Abstand zu der nächsten trapezförmigen Erweiterung entspricht dem Abstand 57 in Figur 5, die daher in der Figur 6 nicht dargestellt ist.Light guide plate 50 is arranged. A trapezoidal extension 61 points between a top surface 64 and one first side surface 65 facing light source 10 has a first angle 62 which is 90 degrees. The trapezoidal extension 61 has a second angle 63 between the top surface 64 and a second side surface 66 applied to the light source. This angle is in a range between 90 degrees and 105 degrees. By increasing the angle 63 to a value above 90 degrees, the angle of incidence of light rays on the second side surface 66 is changed. This also changes the angle of the light beams emerging from the light guide plate 50 at the trapezoidal extension 61. The distance to the next trapezoidal extension corresponds to the distance 57 in FIG. 5, which is therefore not shown in FIG. 6.
In Figur 7 ist eine trapezförmige Erweiterung 71 mit einer ersten Deckfläche 74 dargestellt, wobei die erste Deckfläche 74 mit einer ersten Seitenfläche 75 einen ersten Winkel 72 einschließt, der in einem Bereich von 90 Grad bis 105 Grad liegt. Ebenfalls liegt der von der ersten Deckfläche 74 und einer zweiten Seitenfläche 76 eingeschlossene zweite Winkel 73 in einem Bereich von 90 Grad bis 105 Grad. Hierdurch ist eine symmetrische Gestaltung der trapezförmigen Erweiterung 71 möglich. Die Ansicht entspricht den Figuren 5 und 6.FIG. 7 shows a trapezoidal extension 71 with a first cover surface 74, the first cover surface 74 including a first side surface 75 forming a first angle 72 which is in a range from 90 degrees to 105 degrees. Likewise, the second angle 73 enclosed by the first cover surface 74 and a second side surface 76 is in a range from 90 degrees to 105 degrees. This enables a symmetrical design of the trapezoidal extension 71. The view corresponds to FIGS. 5 and 6.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist dieIn a preferred embodiment, the
Lichtleiterplatte 50 keilförmig ausgeführt, wobei die breite Seite des Keils, die erste Schmalseite 16, die der Lichtquelle 10 zuweist, eine Dicke von 4 mm aufweist. Die erste Seitenfläche 14 der Lichtleiterplatte 50 hat die Abmessung 110 mm x 78 mm. Die längere Kante der Seitenfläche 14 weist der Lichtquelle 10 zu und begrenzt die erste Schmalseite 16. Auf der ersten Seitenfläche 14 der Lichtleiterplatte 50 sind ca. 200 trapezförmige Erweiterungen entsprechend der trapezförmigen Erweiterung 71 in Figur 7 angeordnet. Sowohl der erste Winkel 72 als auch der zweite Winkel 73 betragen jeweils 100 Grad. Die trapezförmigen Erweiterungen haben dabei eine Höhe von 30 μm über der ersten Seitenfläche 14 und die Deckfläche 74 hat eine Breite von 20 μm. Der Abstand zwischen zwei trapezförmigen Erweiterungen beträgt ca. 280 μm.The light guide plate 50 is made wedge-shaped, the wide side of the wedge, the first narrow side 16, which faces the light source 10, has a thickness of 4 mm. The first side surface 14 of the light guide plate 50 has the dimensions 110 mm x 78 mm. The longer edge of the side surface 14 faces the light source 10 and delimits the first narrow side 16. On the first side surface 14 of the About 200 trapezoidal extensions corresponding to the trapezoidal extension 71 in FIG. 7 are arranged in the light guide plate 50. Both the first angle 72 and the second angle 73 are each 100 degrees. The trapezoidal extensions have a height of 30 μm above the first side surface 14 and the top surface 74 has a width of 20 μm. The distance between two trapezoidal extensions is approx. 280 μm.
In einem anderen Ausführungsbeispiel auf einerIn another embodiment on one
Lichtleiterplatte 50 in gleicher Flächengröße der ersten Seitenfläche 14 ausgeführt. Es sind 520 trapezförmige Erweiterungen parallel zueinander angeordnet. Die Deckfläche 54 hat eine Breite von 40μm und die trapezförmigen Erweiterungen haben eine Höhe von 30μm.Light guide plate 50 executed in the same area size of the first side surface 14. 520 trapezoidal extensions are arranged parallel to each other. The top surface 54 has a width of 40 μm and the trapezoidal extensions have a height of 30 μm.
In den beiden genannten Ausführungsbeispielen ist der Abstand der trapezförmigen Erweiterungen zueinander, wie auch ihre Abmaße über die gesamte erste Seitenfläche 14 der Lichtleiterplatte 50 konstant. Es ist jedoch auch möglich, die Verteilung und die Abmaße der trapezförmigen Erweiterungen über die erste Seitenfläche 14 der Lichtleiterplatte 50 zu variieren. Hierdurch kann eine bessere Homogenität der Helligkeit des ausgekoppelten Lichtes über die gesamte erste Seitenfläche 14 erreicht werden. Die Variationen sind an unterschiedliche verwendete Lichtleiterplattengeometrien anzupassen.In the two exemplary embodiments mentioned, the distance between the trapezoidal extensions and their dimensions over the entire first side surface 14 of the light guide plate 50 is constant. However, it is also possible to vary the distribution and the dimensions of the trapezoidal extensions over the first side surface 14 of the light guide plate 50. As a result, better homogeneity of the brightness of the outcoupled light can be achieved over the entire first side surface 14. The variations are to be adapted to the different light guide plate geometries used.
In Figur 8 ist eine erfindungsgemäße Lichtleiterplatte 50 in einem Querschnitt dargestellt. An der ersten Seitenfläche 14 sind rechteckige oder trapezförmige Erweiterungen 12 angeordnet. Auch hier sind wie in den folgenden Figuren 10 und 11 die trapez- oder rechteckförmigen Erweiterungen 12 größer und vereinfacht dargestellt. Ihre Ausführung erfolgt auch hier vorzugsweise gemäß der Beschreibung zu den Figuren 5-7. Ferner ist der erste Teil der ersten Schmalseite 16 dargestellt, der an die erste Seitenfläche 14 anschließt.A light guide plate 50 according to the invention is shown in cross section in FIG. Rectangular or trapezoidal extensions 12 are arranged on the first side surface 14. Here too, as in the following figures, 10 and 11 the trapezoidal or rectangular extensions 12 are shown larger and simplified. Here too, they are preferably carried out according to the description of FIGS. 5-7. Furthermore, the first part of the first narrow side 16 is shown, which adjoins the first side surface 14.
Weiterhin ist ein Ausschnitt der Lichtquelle 10 dargestellt. An der ersten Seitenfläche 14 ist eine Sägezahnfolie 80 angeordnet, die an ihrer der Lichtleiterplatte 50 zugewandten Seite eine Struktur aus Sägezähnen 81 aufweist. In der Figur 8 ist ein Sägezahn 81 mit einem Bezugszeichen versehen. An einer der Lichtleiterplatte abgewandten Seitenfläche 82 weist die Sägezahnfolie 80 Mikroprismen auf, deren brechende Kante senkrecht zu den rechteck- oder trapezförmigen Erweiterungen 12 der Lichtleiterplatte 50 verläuft. Die Sägezahnfolie 80 dient dazu, das durch die rechteck- oder trapezförmigen Erweiterungen 12 aus der Lichtleiterplatte 50 ausgekoppelte Licht zur Anzeige hin umzulenken.Furthermore, a section of the light source 10 is shown. A sawtooth foil 80 is arranged on the first side surface 14 and has a structure made of saw teeth 81 on its side facing the light guide plate 50. A saw tooth 81 is provided with a reference symbol in FIG. On a side surface 82 facing away from the light guide plate, the sawtooth film 80 has microprisms, the breaking edge of which extends perpendicular to the rectangular or trapezoidal extensions 12 of the light guide plate 50. The sawtooth foil 80 serves to deflect the light coupled out of the light guide plate 50 through the rectangular or trapezoidal extensions 12 for display purposes.
In Figur 9 ist ein Ausschnitt der Sägezahnfolie 80 vergrößert dargestellt. Ein Sägezahn 81 verfügt über eine erste Seitenfläche 92 die der Lichtquelle 10 zuweist und eine zweite Seitenfläche 93 die von der Lichtquelle abweist. Ferner verfügt der Sägezahn 81 über eine Basis 96, die gestrichelt dargestellt ist. Die erste Seitenfläche 92 des Sägezahns schließt mit der Basis 96 einen ersten Winkel 94 ein. Die zweite Seitenfläche 93 schließt mit der Basis 96 einen zweiten Winkel 95 ein. An der der Lichtquelle abgewandten Seite der Sägezahnfolie 80 sind Mikroprismen 97 angeordnet, die senkrecht zu den rechteck- oder trapezförmigen Erweiterungen auf der Lichtleiterplatte verlaufen. Die Mikroprismen sind als flache Prismen ausgeführt, d.h. ein brechender Winkel 98 der Mikroprismen 97 ist größer als 100 Grad. Die Mikroprismen 97 liegen dicht aneinander .A section of the sawtooth foil 80 is shown enlarged in FIG. A sawtooth 81 has a first side surface 92 which faces the light source 10 and a second side surface 93 which faces away from the light source. The sawtooth 81 also has a base 96, which is shown in broken lines. The first side surface 92 of the sawtooth forms a first angle 94 with the base 96. The second side surface 93 forms a second angle 95 with the base 96. On the side of the sawtooth foil 80 facing away from the light source, microprisms 97 are arranged which run perpendicular to the rectangular or trapezoidal extensions on the light guide plate. The microprisms are flat prisms executed, ie a breaking angle 98 of the micro prisms 97 is greater than 100 degrees. The microprisms 97 lie close together.
Licht, das aus der Lichtleiterplatte 50 durch die rechteck- oder trapezförmigen Erweiterungen ausgekoppelt wird, tritt im allgemeinen flach aus der Lichtleiterplatte aus. Der Austrittswinkel wird im wesentlichen durch die trapez- oder rechteckförmigen Erweiterungen 12, insbesondere durch den Winkel der der Lichtquelle 10 abgewandten Seitenfläche 56,66 bzw. 76 beeinflußt. Da eine Anzeigefläche vorteilhafterweise parallel zu der Lichtleiterplatte 50 verläuft, wird der Austrittswinkel gegenüber dem Lot auf eine Anzeigenoberfläche damit groß. Da eine Anzeige jedoch in der Regel in Lotrichtung betrachtet wird, muß auch das Licht der Hinterleuchtung vorzugsweise in Lotrichtung auf die Anzeige auftreffen. Treffen nun die Lichtstrahlen auf die Sägezahnfolie 80, so werden die Lichtstrahlen durch die erste Seitenfläche 92 des Sägezahns 81 in die Sägezahn olie eindringen. Sie treffen danach auf die zweite SeitenflächeLight that is coupled out of the light guide plate 50 through the rectangular or trapezoidal extensions generally emerges flat from the light guide plate. The exit angle is essentially influenced by the trapezoidal or rectangular extensions 12, in particular by the angle of the side surface 56, 66 or 76 facing away from the light source 10. Since a display surface advantageously runs parallel to the light guide plate 50, the exit angle with respect to the solder on a display surface thus becomes large. However, since a display is usually viewed in the vertical direction, the light from the backlighting must preferably strike the display in the vertical direction. If the light rays now hit the sawtooth foil 80, the light rays will penetrate through the first side surface 92 of the sawtooth 81 into the sawtooth foil. You will then meet the second side surface
93 wo sie unter Totalreflektion reflektiert werden. Das Licht verläßt die Sägezahnfolie 80 durch die Seitenfläche 82 nun nahezu senkrecht gegenüber der erste Seitenfläche 14 der Lichtleiterplatte 50. Durch die auf der Oberfläche 82 der Sägezahnfolie 80 angeordneten Mikroprismen 97 erfolgt ferner eine Kollimation senkrecht zu der Ausrichtung der trapez- oder rechteckförmigen Erweiterungen 12 , so daß die Lichtstrahlen nun lotrecht zu der ersten Seitenfläche 14 verlaufen und auch lotrecht auf eine Anzeige treffen, da diese parallel zu der ersten Seitenfläche 14 ausgerichtet ist. Eine geeignete Umlenkung des Lichtes ergibt sich bei einer Wahl des ersten Winkels 94 des Sägezahns 81 in einem Bereich zwischen 65 Grad und 90 Grad und bei einer Wahl des zweiten Winkels 95 in einem Bereich zwischen 45 und 60 Grad. Als besonders vorteilhaft hat sich dabei eine Wahl des ersten Winkels von 80 Grad und des zweiten Winkels von 50 Grad herausgestellt .93 where they are reflected under total reflection. The light leaves the sawtooth foil 80 through the side surface 82 now almost perpendicular to the first side surface 14 of the light guide plate 50. The microprisms 97 arranged on the surface 82 of the sawtooth foil 80 further collimate perpendicular to the alignment of the trapezoidal or rectangular extensions 12, so that the light rays now run perpendicular to the first side surface 14 and also meet a display perpendicularly, since this is aligned parallel to the first side surface 14. A suitable deflection of the light results when the first angle 94 of the sawtooth 81 is selected in a range between 65 degrees and 90 degrees and when the second angle 95 is selected in a range between 45 and 60 degrees. A choice of the first angle of 80 degrees and the second angle of 50 degrees has proven to be particularly advantageous.
Ferner ist es auch möglich, die Oberfläche der Sägezahnfolie 80 völlig plan zu gestalten und die Mikroprismen auf einer zusätzlichen Folie, deren der Sägezahnfolie 80 zugewandte Oberfläche glatt ist, anzuordnen. Dieses Ausführungsbeispiel ist nicht in der Zeichnung dargestellt.Furthermore, it is also possible to make the surface of the sawtooth foil 80 completely flat and to arrange the microprisms on an additional foil whose surface facing the sawtooth foil 80 is smooth. This embodiment is not shown in the drawing.
In Figur 10 wird die erfindungsgemäße Vorrichtung bei der Verwendung zur Hinterleuchtung einer Flüssigkristallzelle dargestellt. Das Licht einer stabförmigen Lichtquelle 10 wird in eine keilförmige Lichtleiterplatte 20 eingekoppelt. Die Lichtquelle 10 wird von einem ersten Reflektor 100 umgeben. An der Lichtleiterplatte 20 ist ein zweiter Reflektor 102 angeordnet. Dieser überdeckt die zweite Seitenfläche 21 der Lichtleiterplatte 20 sowie eine zweite Schmalseite 107 der Lichtleiterplatte 20, wobei die zweite Schmalseite 107 der erste Schmalseite 16 gegenüberliegt. Auf der ersten Seitenfläche 14 der Lichtleiterplatte 20 ist die ebenfalls vereinfacht dargestellte Sägezahnfolie 80 angeordnet. Auf der der Lichtleiterplatte abgewandten Seite der Sägezahnfolie 80 befindet sich eine Diffusorfolie 103. Oberhalb der Diffusorfolie 103 befindet sich eine Flüssigkristallzelle 104, die als Anzeige dient. DieFIG. 10 shows the device according to the invention when used for backlighting a liquid crystal cell. The light from a rod-shaped light source 10 is coupled into a wedge-shaped light guide plate 20. The light source 10 is surrounded by a first reflector 100. A second reflector 102 is arranged on the light guide plate 20. This covers the second side surface 21 of the light guide plate 20 and a second narrow side 107 of the light guide plate 20, the second narrow side 107 being opposite the first narrow side 16. The sawtooth foil 80, likewise shown in simplified form, is arranged on the first side surface 14 of the light guide plate 20. A diffuser film 103 is located on the side of the sawtooth film 80 facing away from the light guide plate. Above the diffuser film 103 there is a liquid crystal cell 104 which serves as a display. The
Flüssigkristallzelle 104 besteht aus zwei transparenten Substraten 105, z.B. Glasplatten, zwischen denen nicht eingezeichnete Flüssigkristallmoleküle angeordnet sind. Auf die transparenten Substrate 105 sind jeweils an der Außenseite Polarisatorfolien 106 auflaminiert . Die Flüssigkristallzelle 104 ist über ihre Fläche in Bildpunkte unterteilt, die einzeln elektrisch ansteuerbar sind. Die einzelnen Bildpunkte, die für die Ansteuerung erforderlichen Bildpunktelektroden, die Ansteuerungselektronik und die Flüssigkristallmoleküle sind in der Figur 10 nicht dargestellt. Ebenfalls ist die für den Betrieb der Lichtquelle 10 erforderliche elektrische Ansteuerung nicht dargestellt. Die dargestellte Vorrichtung befindet sich in einem ebenfalls nicht eingezeichneten Gehäuse, das die für den Betrieb erforderlichen elektrischen Komponenten aufnehmen kann .Liquid crystal cell 104 consists of two transparent substrates 105, for example glass plates, between which no drawn liquid crystal molecules are arranged. Polarizer films 106 are laminated onto the transparent substrates 105 on the outside. The liquid crystal cell 104 is divided over its surface area into pixels which can be electrically controlled individually. The individual pixels, the pixel electrodes required for the control, the control electronics and the liquid crystal molecules are not shown in FIG. 10. The electrical control required for the operation of the light source 10 is also not shown. The device shown is located in a housing, also not shown, which can accommodate the electrical components required for operation.
Die Sägezahnfolie 80 sowie die Diffusorfolie 103 sind vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt. Durch die Diffusorfolie 103 werden verbliebene Inhomogenitäten der Anzeigenhelligkeit beseitigt. Hierzu weist die Diffusorfolie z.B. streuende Partikel auf. Der erste Reflektor 100 ist vorzugsweise ein streuender Reflektor, der z.B. aus einem weißen Kunststoffmaterial hergestellt ist. Der zweite Reflektor 102 ist vorzugsweise ein nicht streuender Reflektor aus einer Metallfolie oder einer metallisch beschichteten Kunststoffolie. Der zweite Reflektor 102 erstreckt sich außerdem über die zweite Schmalseite 107, so daß Lichtstrahlen, die bis zu dieser Schmalseite gelangen, wieder in die Lichtleiterplatte 20 zurückreflektiert werden. Die von der Lichtquelle 10 erzeugten Lichtstrahlen werden durch die erste Schmalseite 16 in die Lichtleiterplatte 20 eingekoppelt und durch die an der Seitenfläche 14 angeordneten trapez- oder rechteckförmigen Erweiterungen 12 ausgekoppelt. Durch die Sägezahnfolie 80 werden die ausgekoppelten Lichtstrahlen in Richtung der Flüssigkristallzelle 104 umgelenkt und kollimiert.The sawtooth foil 80 and the diffuser foil 103 are preferably made of plastic. The remaining inhomogeneities in the display brightness are eliminated by the diffuser film 103. For this purpose, the diffuser film has, for example, scattering particles. The first reflector 100 is preferably a scattering reflector, which is made, for example, of a white plastic material. The second reflector 102 is preferably a non-scattering reflector made of a metal foil or a metal-coated plastic film. The second reflector 102 also extends over the second narrow side 107, so that light rays that reach this narrow side are reflected back into the light guide plate 20. The light beams generated by the light source 10 are coupled into the light guide plate 20 through the first narrow side 16 and through the trapezoidal or rectangular extensions 12 arranged on the side surface 14 uncoupled. The decoupled light beams are deflected and collimated in the direction of the liquid crystal cell 104 by the sawtooth foil 80.
Durch den ersten der beiden Polarisatoren 106 wird das auf die als Anzeige fungierende Flüssigkristallzelle eintreffende Licht polarisiert und je nach elektrischer Ansteuerung der einzelnen Bildpunkte durch den Flüssigkristall zwischen den beiden transparenten Substraten 105 in seiner Polarisationseigenschaft beeinflußt oder nicht. In Abhängigkeit von dieser Beeinflussung werden die Lichtstrahlen durch den zweiten der beiden Polarisatoren 106 entweder absorbiert oder können die Flüssigkristallzelle 104 verlassen. So entsteht für einen Betrachter durch die Flüssigkristallzelle 104 ein Bildeindruck.The first of the two polarizers 106 polarizes the light incident on the liquid crystal cell acting as a display and, depending on the electrical control of the individual pixels by the liquid crystal between the two transparent substrates 105, influences or does not affect its polarization property. Depending on this influence, the light beams are either absorbed by the second of the two polarizers 106 or can leave the liquid crystal cell 104. The liquid crystal cell 104 thus creates an image impression for an observer.
Anstelle der Flüssigkristallzelle 104 kann auch eine unveränderliche Anzeige, z.B. eine Kunststoffplatte mit einem unveränderlichen Aufdruck verwendet werden, bei dem durch Variation der Lichttransmission ein Bildeindruck entsteht. Eine derartige Verwendung ist z.B. bei einemInstead of the liquid crystal cell 104, a fixed display, e.g. a plastic plate with an unchangeable print can be used, in which an image impression is created by varying the light transmission. Such use is e.g. at a
Verkehrsschild möglich.Traffic sign possible.
In Figur 11 ist zwischen der Lichtquelle 10 und der Lichtleiterplatte 20, von der ein Ausschnitt dargestellt ist, ein zusätzlicher Prismenfilm 110 angeordnet.In FIG. 11, an additional prism film 110 is arranged between the light source 10 and the light guide plate 20, a section of which is shown.
Mikroprismen verlaufen an einer der Lichtleiterplattte zugewandten Oberfläche des Prismenfilms 110 parallel zur Lichtquelle 10 und weisen mit ihrer brechenden Kante in Richtung der Lichtleiterplatte 20. Durch den Prismenfilm 110 wird das Licht der Lichtquelle 10 kollimiert, so daß dasMicroprisms run on a surface of the prism film 110 facing the light guide plate parallel to the light source 10 and point with their refracting edge in the direction of the light guide plate 20. The light of the light source 10 is collimated by the prism film 110, so that the
Licht möglichst geradlinig in die Lichtleiterplatte 20 eintritt und die Lichtstrahlen sowohl mit der ersten Seitenfläche 14 als auch mit der zweiten Seitenfläche 21 möglichst flache Winkel einschließen. Hierdurch wird vermieden, daß bereits ein Großteil des in die Lichtleiterplatte 50 eintretenden Lichtes in einem Bereich der Lichtleiterplatte nahe der Lichtquelle ausgekoppelt wird, da die zu großen Auftreffwinkel auf die erste und zweite Seitenfläche keine Lichtleitung unter Totalreflektion in der Lichtleiterplatte ermöglichen. Light enters the light guide plate 20 as straight as possible and the light beams both with the first Include side surface 14 and the second side surface 21 as flat as possible angles. This prevents a large part of the light entering the light guide plate 50 from being coupled out in a region of the light guide plate near the light source, since the angles of incidence which are too great on the first and second side surfaces do not allow light conduction with total reflection in the light guide plate.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Vorrichtung zur Hinterleuchtung einer flachigen Anzeige (104), insbesondere einer Flüssigkristallanzeige, mit einer Lichtleiterplatte (11, 20, 50) , wobei Licht einer Lichtquelle (10) in eine erste Schmalseite (16) der Lichtleiterplatte einkoppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer der flachigen Anzeige (104) zugewandten Seitenflache (14) der Lichtleiterplatte eine MikroStruktur (12) mit einer Vielzahl von Erweiterungen (51, 61, 71) der Lichtleiterplatte angeordnet ist, wobei die Erweiterungen parallel zu der ersten Schmalseite (16) der1. Device for backlighting a flat display (104), in particular a liquid crystal display, with a light guide plate (11, 20, 50), light from a light source (10) can be coupled into a first narrow side (16) of the light guide plate, characterized in that A microstructure (12) with a plurality of extensions (51, 61, 71) of the light guide plate is arranged on a side face (14) of the light guide plate facing the flat display (104), the extensions parallel to the first narrow side (16) of the
Lichtleiterplatte verlaufen und wobei der Querschnitt der Erweiterungen rechteckformig oder trapezförmig ist.Light guide plate run and the cross section of the extensions is rectangular or trapezoidal.
2. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (]0) stabförmig ist, insbesondere eine Kaltkathodenfluoreszenzlampe.2. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the light source (] 0) is rod-shaped, in particular a cold cathode fluorescent lamp.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleiterplatte (20, 50) keilförmig ist.3. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the light guide plate (20, 50) is wedge-shaped.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckflachen (54, 64, 74) der rechteck- oder trapezförmigen Erweiterungen jeweils parallel zu der der Anzeige zugewandten Seitenflache (14) der Lichtleiterplatte verlaufen.4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the cover surfaces (54, 64, 74) of the rectangular or trapezoidal extensions each run parallel to the side facing the display (14) of the light guide plate.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckflachen (54, 64, 74) der rechteck- oder trapezförmigen Erweiterungen mit den zugehörigen Seitenflachen (55, 56, 65, 66, 75, 76) der trapezförmigen Erweiterungen jeweils einen Winkel (52, 53, 62, 63, 72, 73) einschließen, deren Betrag jeweils in einem Bereich von 90 Grad bis 105 Grad liegt.5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the cover surfaces (54, 64, 74) Rectangular or trapezoidal extensions with the associated side faces (55, 56, 65, 66, 75, 76) of the trapezoidal extensions each enclose an angle (52, 53, 62, 63, 72, 73), the amount of each in a range of 90 degrees to 105 degrees.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohe der rechteck- oder trapezförmigen Erweiterungen (51, 61, 71) kleiner als ein Viertel der maximalen Dicke der Lichtleiterplatte ist.6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the height of the rectangular or trapezoidal extensions (51, 61, 71) is less than a quarter of the maximum thickness of the light guide plate.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abstand (57) der rechteck- oder trapezförmigen Erweiterungen variabel ist, wobei der Abstand der rechteck- oder trapezförmigen Erweiterungen (51, 61, 71) voneinander nicht großer als drei Hundertstel der Ausdehnung der Lichtleiterplatte von der ersten Schmalseite (16) bis zu einer zweiten Schmalseite (17) ist, die der ersten Schmalseite gegenüberliegt.7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a distance (57) of the rectangular or trapezoidal extensions is variable, the distance of the rectangular or trapezoidal extensions (51, 61, 71) from each other not greater than three hundredths of the Expansion of the light guide plate from the first narrow side (16) to a second narrow side (17), which is opposite the first narrow side.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand einer rechteck- oder trapezförmigen Erweiterung (51, 61, 71) zu den unmittelbar benachbarten Erweiterungen mindestens dreimal großer als die Hohe der rechteck- oder trapezförmigen Erweiterung ist.8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the distance of a rectangular or trapezoidal extension (51, 61, 71) to the immediately adjacent extensions is at least three times greater than the height of the rectangular or trapezoidal extension.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der rechteck- oder trapezförmigen Erweiterungen nicht breiter als ein9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the width of the rectangular or trapezoidal extensions is not wider than one
Hundertstel der Ausdehnung der Lichtleiterplatte von der ersten Schmalseite (16) bis zu der zweiten Schmalseite (17) is . Hundredths of the extension of the light guide plate from the first narrow side (16) to the second narrow side (17) is.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleiterplatte an der der Anzeige abgewandten Seitenflache (15, 21) einen Reflektor10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the light guide plate on the side surface facing away from the display (15, 21) has a reflector
(13, 30) aufweist, der vorzugsweise nichtstreuend ist.(13, 30), which is preferably non-scattering.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der ersten Seitenflache11. Device according to one of the preceding claims, characterized in that between the first side surface
(14) der Lichtleiterplatte, die der Anzeige zugewandt ist, und der Anzeige (104) eine Folie (80) angeordnet ist, die auf einer ersten zu dem Lichtleiter weisenden Seite eine Sagezahnstruktur mit einer Vielzahl von Sagezahnen (81) aufweist .(14) the light guide plate, which faces the display, and the display (104) a film (80) is arranged, which has a sawtooth structure with a plurality of saw teeth (81) on a first side facing the light guide.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Sagezahne (81) über eine erste, der Lichtquelle zugewandte Seitenflache (91) und eine zweite, der Lichtquelle abgewandte Seitenflache (93) verfugen, wobei die erste Seitenflache (92) zu einer Basis des Sagezahns (96) in einem ersten, der Lichtquelle abgewandten Winkel (94) in einem Bereich von 65 bis 90 Grad liegt und die zweite12. The apparatus according to claim 11, characterized in that the sawtooth (81) have a first side face (91) facing the light source and a second side face (93) facing away from the light source, the first side face (92) forming a base of the sawtooth (96) at a first angle (94) facing away from the light source is in a range from 65 to 90 degrees and the second
Seitenflache (93) zu der Basis des Sagezahns (96) in einem zweiten, der Lichtquelle zugewandten Winkel (95) in einem Bereich von 45 bis 60 Grad liegt.Side surface (93) to the base of the saw tooth (96) at a second angle (95) facing the light source is in a range from 45 to 60 degrees.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11-12, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (80) über eine der Lichtleiterplatte abgewandte Seitenflache (82) verfugt, die der Anzeige (104) zugewandt ist und auf der eine Vielzahl von Mikroprismen (97) angeordnet ist, wobei die Mikroprismen im wesentlichen senkrecht zu der Sagezahnstruktur verlaufen.13. Device according to one of claims 11-12, characterized in that the film (80) has a side surface facing away from the light guide plate (82), which faces the display (104) and on which a plurality of microprisms (97) are arranged is, the microprisms being substantially perpendicular to the sawtooth structure.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11-12, dadurch gekennzeichnet, daß die der Lichtleiterplatte abgewandte Seitenflache (82) der Folie (80) plan ist und über der Folie ein Prismenfilm angeordnet ist, an dessen der Anzeige zugewandten Seite eine Vielzahl von Mikroprismen angeordnet sind, wobei die Mikroprismen im wesentlichen senkrecht zu der Sagezahnstruktur verlaufen.14. Device according to one of claims 11-12, characterized in that the side surface (82) of the film (80) facing away from the light guide plate is flat and above the film a prism film is arranged, on whose side facing the display a plurality of microprisms are arranged, the microprisms running essentially perpendicular to the sawtooth structure.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Lichtquelle (10) und der ersten Schmalseite (16) der Lichtleiterplatte ein Prismenfilm (110) angeordnet ist.15. Device according to one of claims 1-12, characterized in that a prism film (110) is arranged between the light source (10) and the first narrow side (16) of the light guide plate.
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schmalseite (17) der Lichtleiterplatte einen Reflektor (102) aufweist.16. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the second narrow side (17) of the light guide plate has a reflector (102).
17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Lichtleiterplatte und der Anzeige ein Diffusor (103) angeordnet ist. 17. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a diffuser (103) is arranged between the light guide plate and the display.
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