DE19851432A1 - Hinterleuchtungsvorrichtung mit Erweiterungen - Google Patents

Abstract

Es wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, die zur Hinterleuchtung einer flächigen Anzeige dient. Die Vorrichtung umfaßt einen Lichtleiter, in den über eine Seitenfläche Licht eingekoppelt wird und der in dieser Seitenfläche über Erweiterungen verfügt, die Störungen durch Abrundungen der Lichtleiterkanten bei der Lichteinkopplung vermeiden.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Hinter­ leuchtung einer flächigen Anzeige nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine Vorrichtung zur flächigen Hinterleuchtung bekannt, z. B. aus der Druckschrift EP 0 544 332 A1. Die Hinterleuchtungsvorrichtung nach dem Stand der Technik verfügt über Lichtleiter, deren Kanten durch den Herstellungsprozeß nicht ideal eckig, sondern leicht abgerundet sind. Dies führt im Kantenbereich zu einer veränderten Lichteinkopplung. Darüber hinaus wird die Winkelverteilung des eingekoppelten Lichtes an den Kanten verändert. Die schwächere Lichteinkopplung an diesen Kanten kann sich im Lichtleiter ausbreiten und hat somit während des Betriebs der Hinterleuchtungsvorrichtung einen dunklen oder auch hellen Streifen zur Folge, der bei Aufsicht auf den Lichtleiter erkennbar ist. Hierdurch wird die Homogenität der Anzeigenhelligkeit gestört. Indem der Radius der Kurvenrundung vermindert wird, läßt sich dieser Effekt abschwächen. Dies erfordert aber einen höheren Aufwand für die Fertigung des Lichtleiters und macht die Lichtleiterkante empfindlicher gegenüber mechanischen Einflüssen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß durch die angeformte Erweiterung eine Beeinträchtigung der Anzeigen­ homogenität durch die Kantenrundungen nicht mehr auftreten kann.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Vorrichtung zur Hinterleuchtung möglich. Es ist vorteilhaft, die Lichtquelle mindestens so lang wie die Schmalseite des Lichtleiters, an der das Licht eingekoppelt wird, einschließlich der Erweiterungen zu gestalten. Auf diese Weise kann das Licht homogen über die gesamte Lichtleiterbreite eingekoppelt werden.

Weiterhin ist es von Vorteil, die Erweiterungen keilförmig auszuführen, da diese Ausführungsform einerseits hinrei­ chende mechanische Stabilität bietet und andererseits platzsparend ist.

Weiterhin ist es von Vorteil, sowohl die Lichtquelle als auch einen ersten Bereich des Lichtleiters mit einem Re­ flektor zu umgeben, um Abstrahlungsverluste der Lampe und Einkopplungsverluste in den Lichtleiter zu vermindern.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher er­ läutert. Es zeigen Fig. 1 eine Hinterleuchtungsvorrichtung nach dem Stand der Technik, Fig. 2 eine herkömmliche Lichtleiterkante, Fig. 3 eine erfindungsgemäße Hinter­ leuchtungsvorrichtung, Fig. 4 eine erfindungsgemäße Erwei­ terung des Lichtleiters, Fig. 5 eine Ausschnittsvergrößerung dieser Erweiterung, Fig. 6 eine andere erfindungsgemäße Erweiterung des Lichtleiters, Fig. 7 eine erfindungsgemäße Hinterleuchtungsvorrichtung zur Hinterleuchtung einer Flüssigkristallzelle, Fig. 8 eine weitere erfindungsgemäße Hinterleuchtungsvorrichtung zur Hinterleuchtung einer Flüssigkristallzelle.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In Fig. 1 ist eine herkömmliche Hinterleuchtungsvorrich­ tung nach dem Stand der Technik dargestellt mit einer Lichtquelle 10, die über elektrische Anschlüsse 11, 12 ver­ fügt, und einen Lichtleiter 13, der über eine Schmalseite 14 verfügt, die zur Lichtquelle 10 hinweist. Die Hinter­ leuchtungsvorrichtung ist in Aufsicht dargestellt. Nicht eingezeichnet ist die Anzeige selbst, z. B. eine Flüssig­ kristallanzeige, die oberhalb einer Lichtleiteroberfläche 15 angeordnet ist. Die Endkante der Schmalseite 14 ist mit einer gestrichelten Linie 16 umrandet. Dieser Bereich ist in Fig. 2 vergrößert dargestellt. Das Licht wird von der Lichtquelle 10 über die Schmalseite 14 in den Lichtleiter 13 eingekoppelt. Das Licht wird in Totalreflektion durch den Lichtleiter geleitet und über nicht eingezeichnete, an der Lichtleiteroberseite und/oder -unterseite angebrachte Modifikationen durch die Lichtleiteroberseite 15 zur Anzeige hin umgelenkt.

In Fig. 2 ist der Ausschnitt 16 aus Fig. 1 vergrößert dargestellt. Es ist die Schmalseite 14 des Lichtleiters 13 zu erkennen. In der Vergrößerung erkennt man anstelle einer Kante eine Abrundung 20. Durch diese Abrundung 20 wird der Winkel, in dem Licht in den Lichtleiter eingekoppelt wird, gegenüber der Schmalseite 14 verändert.

In Fig. 3 ist eine erfindungsgemäße Hinterleuchtungsvor­ richtung dargestellt. Eine Lichtquelle 30 ist mit elektri­ schen Anschlüssen 31, 32 versehen. Ein Lichtleiter 33 verfügt über eine zur Lichtquelle 30 gewandte Schmalseite 34. An den Lichtleiter 33 sind an beiden Enden der Schmalseite 34 Erweiterungen 35 und 36 angeformt. Der Bereich der Erweiterung 35 ist mit einer gestrichelten Linie 37 umrandet und in Fig. 4 vergrößert dargestellt. Das Licht wird hier - vergleichbar mit der Vorrichtung in Fig. 1 - von der Lichtquelle 30 über die Schmalseite 34 in den Lichtleiter 33 eingekoppelt und durch Modifikationen an der Lichtleiterober- und/oder -unterseite zu der Anzeige umgelenkt, die nicht eingezeichnet ist, deren Anzeigebereich jedoch durch eine gestrichelte Linie 38 mar­ kiert ist. Die nicht eingezeichneten Modifikationen können z. B. ein auf die Lichtleiterunterseite aufgebrachter Rasterdruck oder eine auf die Lichtleiterunterseite und/oder -oberseite aufgebrachte Mikrostruktur sein, insbesondere Mikroprismen. Der Lichtleiter 33 ist entweder als Platte oder als Keil ausgebildet, dessen Dicke mit zunehmender Entfernung von der Schmalseite 34 abnimmt. Die Erweiterungen 35 und 36 entsprechen sich vorzugsweise spiegelbildlich. Deshalb ist für die Vergrößerung des Ausschnitts 37 lediglich die Erweiterung 35 ausgewählt.

In Fig. 4 ist eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Er­ weiterung 35 des Lichtleiters 33 dargestellt. Fig. 4 ist eine Vergrößerung des Ausschnitts 37 aus Fig. 3. Die Schmalseite 34 des Lichtleiters führt bis zu einem Ende 41 der Schmalseite 34, in dem die Schmalseite in eine Abrundung 42 übergeht, und stellt eine erste Seitenfläche der Erweiterung 35 dar. Eine zweite Seitenfläche 43 begrenzt die Erweiterung 35, so daß die Erweiterung 35 in Aufsicht keilförmig erscheint. Ferner sind zwei gestrichelte Linien 44, 45 eingetragen, wobei die erste Linie 44 mit der Seitenfläche 34 einen Winkel von 50° einschließt und die zweite Linie 45 mit der Seitenfläche 34 einen Winkel von 90° einschließt. Die Erweiterung 35 ist so geformt, daß die Seitenfläche 43 jeden Strahl schneidet, der im Punkt 41 beginnt und zwischen den beiden Linien 44 und 45 liegt. Durch die Wahl dieses Winkels verbleiben alle Störungen, die durch die Abrundung 42 verursacht werden und sich im Lichtleiter fortsetzen innerhalb des Bereichs der Erweiterung 35. Sie sind damit für einen Betrachter der Anzeige unsichtbar, der nur den in Fig. 3 dargestellten Anzeigebereich 38 sehen kann. Eine gestrichelte Linie 46 bezeichnet einen Bereich, der in Fig. 5 vergrößert dargestellt ist.

In Fig. 5 ist der in Fig. 4 mit 46 bezeichnete Bereich, die Kante der Erweiterung 35, vergrößert dargestellt. Die Seitenfläche 34 der Erweiterung 35 ist durch Striche 52 verlängert dargestellt. Ebenso ist die Seitenfläche 43 durch Striche 51 verlängert dargestellt. Die verlängerten Striche 51 und 52 schließen einen Winkel α 53 ein. Ferner ist ein Mittelpunkt 54 der Abrundung 42 mit einem Radius 55 dargestellt. Der Winkel α hat einen Wert zwischen 1° Grad und 50% vorzugsweise einen Wert zwischen 10° und 50°. Dieser Wert ist von dem Berechnungsindex des verwendeten Materials abhängig. Je höher der Berechnungsindex des Materials ist, desto größer kann der Winkel α gewählt werden, ohne daß Störungen, die durch die Rundung 42 verur­ sacht werden, die Anzeige stören können. Der Radius 55 für den Kreisbogen der Abrundung 42 ist nicht größer als 1/5 der Länge der Seitenfläche 43.

In Fig. 6 ist eine weitere erfindungsgemäße Ausführung der Erweiterung des Lichtleiters dargestellt. Diese Erweiterung kann den umrandeten Bereich 37 in Fig. 3 ersetzen; die Erweiterung 36 in Fig. 3 ist dann spiegelbildlich anzupassen. Es ist der Lichtleiter 33, eine Erweiterung 60, eine verlängerte Schmalseite 61 des Lichtleiters, die eine erste Seitenfläche der Erweiterung ist, ein Ende 62 der Schmalseite 61 und eine zweite Seitenfläche 63 dargestellt. Eine gestrichelte Linie 64 schließt einen Winkel von 50° mit der verlängerten Schmalseite 61 ein und eine gestrichelte Linie 64 schließt einen Winkel von 90° mit der verlängerten Schmalseite 63 ein. Die Funktionsweise ist äquivalent zu der Darstellung in Fig. 4. Die gestrichelten Linien 64 und 65 begrenzen den Bereich, innerhalb dem Strahlen, die im Endpunkt 62 beginnen und durch den Lichtleiter verlaufen, von der zweiten Seitenfläche 63 begrenzt werden, so daß sie nicht bis zu dem Anzeigebereich 38 aus Fig. 3 verlaufen.

In Fig. 7 ist eine erfindungsgemäße Hinterleuchtungsvor­ richtung in eine Flüssigkristallanzeige integriert. Die An­ zeige ist in einem Querschnitt dargestellt. Es ist eine stabförmige Lichtquelle 71, ein Lichtleiter 72 und ein Reflektor 73 dargestellt, der sich hinter dem Lichtleiter und der Lichtquelle befindet. Der Lichtleiter 72 hat eine Oberseite 79 und eine Schmalseite 78, in die das Licht eingekoppelt wird. Über dem Lichtleiter befindet sich ein Prismenfilm 74, ein Diffusor 75 und die Flüssigkristallzelle 76. Ferner ist eine gestrichelte Linie 77 eingezeichnet. Der Reflektor 73 dient dazu, Lichtverluste zu vermindern und das Licht der Lichtquelle durch die Schmalseite 78 in den Lichtleiter 72 zu lenken. Der Prismenfilm 74, der vorzugsweise aus einer dünnen Folie mit einer aufgebrachten Mikroprismenstruktur besteht, kollimiert das Licht in Richtung Flüssigkristallanzeige 76. Der Diffusor 75 ist optional und dient dazu, verbliebene Inhomogenitäten der Hinterleuchtung zu eliminieren. Die Flüssigkristallzelle 76 besteht aus nicht eingezeichneten, einzelnen Bildelementen, deren Absorption durch äußere Steuerung schaltbar ist, so daß ein Bildeindruck entsteht. Weitere, an die Flüssigkristallzelle angebrachte Treiberelektronik ist nicht dargestellt. An Stelle der Flüssigkristallzelle kann auch ein Film oder eine Tafel aufgebracht sein, die bei Hinterleuchtung eine Bilddarstel­ lung ermöglichen. Die gestrichelte Linie 77 begrenzt den Bereich zwischen der Linie 77 und der Schmalseite 78, in dem seitlich die erfindungsgemäßen Erweiterungen angeformt werden, wie es aus Fig. 3 deutlich wird.

In Fig. 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Hinterleuchtungsvorrichtung für die Verwendung in einer Flüssigkristallanzeige dargestellt. Es sind Lichtquelle 71, Prismenfilm 74, Diffusor 75, Flüssigkristallanzeige 76 und Schmalseite 78 unverändert gegenüber Abb. 7. Ein Lichtleiter 80 ist nun in Keilform mit an einer Oberseite 83 und/oder einer Unterseite 84 des Lichtleiters 80 angebrachten, nicht eingezeichneten Mikroprismen ausgeführt. Ein Reflektor 81 ist an die Keilform angepaßt. Eine gestrichelte Linie 82 bezeichnet den Bereich zwischen der Linie 82 und der Schmalseite 78, in dem seitlich die erfindungsgemäßen Erweiterungen angeformt werden, wie es aus Fig. 3 deutlich wird.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Hinterleuchtung einer flächigen Anzeige mit einem Lichtleiter (33, 72, 80), der flächig ausgeführt ist und der auf der dem sichtbaren Teil der Anzeige (38) gegenüberliegenden Seite angeordnet ist, wobei eine stabförmige Lichtquelle (30,71) vorgesehen ist, deren Licht an einer Schmalseite (34, 78) des Lichtleiters eingekoppelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter an der Seite, an der das Licht eingekoppelt wird, mindestens eine angeformte Erweiterung (35, 36, 60) aufweist.

2. Vorrichtung zur Hinterleuchtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle mindestens so lang wie die Schmalseite des Lichtleiters ist, an der das Licht eingekoppelt wird.

3. Vorrichtung zur Hinterleuchtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter mit einer Mikroprismenstruktur versehen ist.

4. Vorrichtung zur Hinterleuchtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Erweiterung zumindest über eine erste (34, 61) und eine zweite Seitenfläche (43, 63) verfügt, wobei durch die erste Seitenfläche eine Schmalseite des Lichtleiters, in die Licht der Lichtquelle eingekoppelt wird, bis zu einem Ende (41, 62) der Schmalseite verlängert ist, und wobei die zweite Seitenfläche durch jeden Strahl geschnitten wird, der in Aufsicht auf den Lichtleiter betrachtet in dem Ende der Schmalseite beginnt und mit der ersten Seitenfläche mindestens einen der Lichtquelle abgewandten spitzen Winkel einschließt, dessen Wert im Bereich von 50 Grad bis 90 Grad liegt.

5. Vorrichtung zur Hinterleuchtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Erweiterung keilförmig ist.

6. Vorrichtung zur Hinterleuchtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Lichtquelle weisende Seite des Lichtleiters durch die keilförmige Erweiterung gerade verlängert wird, die der Lichtquelle abgewandte Seite der keilförmigen Erweiterung mit der zur Lichtquelle weisenden Seite einen konstanten, spitzen Winkel (53) im Bereich von 1 Grad bis, 50 Grad einschließt.

7. Vorrichtung zur Hinterleuchtung nach einem der Ansprüche 5-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Keil in einem Grat endet, dessen Spitzenradius (55) maximal ein Fünftel der Länge der der Lichtquelle abgewandten Seite (43, 63) der Erweiterung beträgt.

8. Vorrichtung zur Hinterleuchtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (30,71) sowie ein Bereich des Lichtleiters einschließlich der Erweiterungen teilweise von einem Reflektor (73, 81) umgeben sind.