DE69534884T2

DE69534884T2 - Hinterbeleuchtungsvorrichtung für eine Anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE69534884T2
Application number: DE69534884T
Authority: DE
Inventors: c/o Canon Kabushiki Kaisha Katsumi Kurematsu; c/o Canon Kabushiki Kaisha Yoshihiro Onitsuka; c/o Canon Kabushiki Kaisha Toshiyuki Kanda
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-05-27
Filing date: 1995-05-26
Publication date: 2006-08-31
Anticipated expiration: 2015-05-27
Also published as: AU670403B2; EP0684423A2; CA2150340A1; AU2030795A; CN1144913A; DE69528414T2; EP1139013A3; ATE225487T1; EP1139013A2; CA2150340C; DE69528414D1; CN1052310C; ATE321238T1; KR100215998B1; KR950033546A; US5816677A; JP2000284707A; EP1139013B1; EP0684423B1; EP0684423A3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung für ein Anzeigegerät, wie beispielsweise solche für Computer, Textverarbeitungseinrichtungen, Fernsehempfänger und Navigationssysteme, und Sucher für Videokameras.
Hintergrundbeleuchtungsvorrichtungen oder Anzeigegeräte können in die Direkt-Hintergrund-Bauart und die Kanten- oder H-Anordnungs-) Bauart eingeteilt werden. Beispiele für die erstgenannte Bauart sind in den Japanischen Patentanmeldungen JP-A 2-39118 und JP-A 6-18873 offenbart, und Beispiele für die letztgenannte Bauart sind in JP-A 63-13202, JP-A 4-71105, JP-A 5-281541 und JP-A 5-323318 offenbart. Durch JP-A 57-128383 ist ein repräsentatives Beispiel für eine Hintergrundbeleuchtung der H-Anordnungsbauart für ein Flüssigkristallfeld einer Durchlässigkeitsbauart vorgeschlagen und 21 ist eine schematische Darstellung davon.
Gemäß 1 umfasst eine Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung B₀ eine fluoreszierende Lampe 1 als eine Lichtquelle und einen die fluoreszierende Lampe 1 umgebend angeordneten Reflektor 2. Seitlich von der fluoreszierenden Lampe 1 erstreckt sich ein Lichtführungselement bzw. Lichtführungsbauteil 3 aus einer tiefen durchsichtigen Platte aus beispielsweise einem Acrylharz. Hinter dem Lichtführungsbauteil 3 sind Lichtstreuschichten 5 in einem vorgeschriebenen Flächenverhältnis zueinander angeordnet. Von der fluoreszierenden Lampe 1 ausgegebenes Licht, das in das Lichtführungsbauteil 3 eintritt, wird von den Streuschichten 5 gestreut und von der Vorderseite des Lichtführungsbauteils 3 ausgegeben, um ein (nicht abgebildetes) Flüssigkristallfeld mit einer gleichförmigen Ausleuchtung auszuleuchten.
Bei der zuvor erwähnten Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung besteht das Lichtführungsbauteil 3 beispielsweise aus einem Acrylharz und ist daher schwer, so dass die Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung schwer wird und unter schlechterer Transportierbarkeit leidet. Insbesondere wurde in den letzten Jahren die Größe eines Flüssigkristallfeldes vergrößert, so dass die Hintergrundbeleuchtung auch vergrößert wurde. Dementsprechend ist das Lichtführungsbauteil tief und flächenmäßig vergrößert, so dass die oben erwähnte Schwierigkeit verschlimmert wird.
Aus dem oben angegebenen Grund wurde eine Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung ohne Lichtführungsbauteil vorgeschlagen, wie z.B. in JP-A 5-323318. Die Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung führte zu einer dürftigen Flächenausleuchtungsgleichmäßigkeit, und ist für ein großflächiges Anzeigegerät mit einer Diagonalabmessung von 38 cm (15 Zoll) oder größer nicht einsetzbar. Ferner erfordert die Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung einen mit einer parabolisch gewölbten Oberfläche ausgestalteten Hintergrundreflektor und sie erfordert erhebliche Herstellungskosten.
JP-A 5-281541 offenbart auch eine Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung, die in der Lage ist, ohne ein Lichtführungsbauteil auszukommen, jedoch leidet die Vorrichtung auch unter einer dürftigen Flächenausleuchtungsgleichmäßigkeit, die bei einem großflächigen Anzeigegerät mit einer Diagonalabmessung der Anzeigefläche von 38 cm (15 Zoll) oder größer sichtbar wird.
Andererseits erfordern Hintergrundbeleuchtungsvorrichtungen der Direkt-Hintergrundbauart im allgemeinen eine große Tiefe hinter einem Anzeigegerät und sind für Flachfeldanzeigen nicht einsetzbar. Insbesondere kann kein gleichmäßiges Ausleuchtungslicht für großflächige Anzeigegeräte erzielt werden, außer wenn eine große Anzahl von Lichtquellen (fluoreszierende Lampen) verwendet wird. Ungeachtet dessen neigen Hintergrundbeleuchtungsvorrichtungen der Direkt-Hintergrundbauart dazu, für eine größere Abmessung kompliziert und teuer zu sein und sie werden für Anzeigegeräte der Flachfeldbauart mit einem zunehmend großen Anzeigebereich für untauglich gehalten.
Dementsprechend wurde es gewünscht, eine verbesserte Vorrichtung der Kantenbauart oder H-(Anordnungs-)Bauart durch Beseitigung verschiedener Schwierigkeiten der Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung der Kantenbauart zu entwickeln.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung für eine Anzeigevorrichtung zur Verfügung, die in der Lage ist ein gleichförmiges Ausleuchtungslicht abzugeben, ohne dass ein Lichtführungsbauteil Verwendung findet, welches einen wesentlichen Teil des Gesamtgewichts einer derartigen Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung bei der Verwendung ausmacht, und welche daher leicht und mit einer exzellenten Tragbarkeit sein kann.
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung stellen eine Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung für eine Anzeigevorrichtung zur Verfügung, die in der Lage ist eine verbesserte Betrachtungswinkelcharakteristik und eine Moiré-Freiheit zur Verfügung zu stellen.
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung stellen eine Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung für eine Anzeigevorrichtung zur Verfügung, die in der Lage ist sogar für einen großen Anzeigebereich mit einer Diagonalabmessung von 38 cm (15 Zoll) oder größer ein im wesentlichen gleichförmiges ebenes Ausleuchtungslicht abzugeben.
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung stellen eine Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung für eine Anzeigevorrichtung zur Verfügung, die in der Lage ist sogar bei einer relativ geringen Gestaltungsgenauigkeit der Reflexionsschicht und ihrer Ablagerungsdichte ein im wesentlichen gleichförmiges ebenes Ausleuchtungslicht abzugeben.
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung stellen eine Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung für eine Anzeigevorrichtung zur Verfügung, die in der Lage ist, einen nachteiligen Effekt von Strahlungswärme von einer Lichtquelle auf eine Anzeigevorrichtung zu verhindern.
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung stellen eine preisgünstige jedoch zuverlässige Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung für eine Anzeigevorrichtung zur Verfügung.
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung stellen eine Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung für eine Anzeigevorrichtung zur Verfügung, die in der Lage ist ein Ausleuchtungslicht mit im wesentlichen gleichförmiger spektraler Charakteristik an der Ausleuchtungsfläche abzugeben.
Hierbei wird eine Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung der Art zur Verfügung gestellt, wie sie aus dem Patent der vereinigten Staaten von Amerika US-A-4,510,560 bekannt ist, mit: einer Reflexionseinrichtung zur Reflexion von Licht, einem Transmissionsbauteil, welches gegenüber der Reflexionseinrichtung angeordnet ist, so dass ein Raum zwischen ihm und der Reflexionseinrichtung gebildet ist, und einer Lichtquelle, welche zur Emission von Licht in den Raum angeordnet ist, so dass von der Lichtquelle in den Raum abgegebenes Licht von der Reflexionseinrichtung reflektiert wird und durch das Transmissionsbauteil transmittiert wird.
Es wird bevorzugt, dass das Transmissionsbauteil mit einer Reflexionsschicht ausgestattet ist, welche eine Vielzahl von Öffnungen aufweist, so dass das von der Lichtquelle in den Raum abgegebene Licht jeweils durch die Reflexionseinrichtung und die Reflexionsschicht reflektiert wird, damit es nach außen durch das Transmissionsbauteil aus den Öffnungen austritt.
Es wird außerdem bevorzugt, dass die Öffnungen derart ausgebildet sind, dass sie einen Bereich pro Einheitsregion des Transmissionsbauteils haben, wobei der Bereich mit zunehmendem Abstand von der Lichtquelle zunimmt.
Die Merkmale und Vorteile der Erfindung werden bei einer Betrachtung der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung in Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung offensichtlicher, wobei gleiche Bestandteile durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet werden.
Bei der Zeichnung ist:
1 eine schematische Schnittansicht einer herkömmlichen Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung;
2 eine schematische auseinander gezogene Darstellung einer Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung, welche mit Modifikation bei der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann;
3 eine Schnittansicht einer Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung, welche mit Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung zu vergleichen ist;
4 eine Schnittansicht zur Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
5 eine schematische auseinander gezogene Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels einer Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
6 ein Graph, der eine Öffnungsverhältnisverteilung einer Prismenscheibe bzw. eines Prismenblatts bei dem ersten Ausführungsbeispiel einer Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung gemäß der Erfindung zeigen;
7A und 7B Graphen, die eine Abhängigkeit eines Betrachtungswinkel von Luminanz in Fällen eines Verwendens von jeweils einer Prismenscheibe bzw. einem Prismenblatt und zwei Prismenscheiben bzw. Prismenblättern bei dem ersten Ausführungsbeispiel einer Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung gemäß der Erfindung zeigen;
8 ein Graph, welcher eine ebene Luminanzverteilung bei dem ersten Ausführungsbeispiel einer Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung gemäß der Erfindung zeigen;
9 und 10 Schnittansichten zur Veranschaulichung eines zweiten und dritten Ausführungsbeispiel einer Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
11 ein Graph, der eine Abhängigkeit eines Betrachtungswinkel von Luminanz in Bezug auf den Effekt des dritten Ausführungsbeispiels zeigt;
12 eine Schnittansicht zur Veranschaulichung einer Position einer Streueinrichtung;
13 eine Schnittansicht zur Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels einer Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
14 und 15 jeweils eine Draufsicht, die ein bevorzugtes Reflexionsschichtmuster zeigt;
16 und 17 jeweils ein Blockschaltbild eines Anzeigegeräts, das eine Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung gemäß der Erfindung verwendet.
Eine Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung, welche mit Modifikation bei der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann, wird unter Bezugnahme auf 2, eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht davon beschrieben.
Bezugnehmend auf 2 wird eine Anzeigevorrichtung der Transmissionsbauart P von einer Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung ausgeleuchtet, die Lichtquellen 1, Reflektoren 2, eine Reflexionseinheit 10 und ein Transmissionselement bzw. Transmissionsbauteil 11 umfasst, welches optional eine gemusterte Reflexionsschicht 12 umfasst.
Die Lichtquellen sind außerhalb der Anzeigevorrichtung P angeordnet, um eine Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung einer Kantenbauart oder H(-Anordnungs)-Bauart zu bilden. In anderen Worten, wenn die Lichtquellen 1 aus einem Lampenpaar bestehen, sind die Lampen mit einem Abstand von zumindest M angeordnet, was eine Seitenlänge der Anzeigevorrichtung P darstellt.
Die Lichtquelle 1 kann eine beliebige Lichtquelle mit einer für die Anzeigevorrichtung P gewünschten spektralen Verteilung sein. Besondere Beispiele dafür können Leuchtdioden, Halogenlampen, Xenonlampen und weiß fluoreszierende Lampen einschließen. Insbesondere wird für eine Anzeigevorrichtung mit drei Arten von Bildelementen, wie rot (R), grün (G) und blau (B), bevorzugt eine weiß fluoreszierende Lampe einer Dreiwellenlängenbauart mit einer spektralen Charakteristik verwendet, die jeweils Emissionsspitzen in den Bereichen R, G und B zur Verfügung stellt.
Die Reflektoren 2 und Reflexionseinheiten 10 können beispielsweise ein Metallelement mit einer reflektierenden Innenoberfläche oder ein lichtabsorbierendes oder lichtdurchlässiges Substrat aufweisen, das mit einem eine Innenoberfläche bildenden reflektierenden Material beschichtet ist.
Das Transmissionsbauteil 11 kann ein lichtdurchlässiges Substrat aufweisen, das mit einer gemusterten Reflexionsschicht oberflächenbeschichtet ist. Das Reflexionsschichtmuster kann bevorzugt Öffnungen besitzen (Abschnitte ohne Reflexionsschicht), die ein Flächenverhältnis einnehmen (d.h. Öffnungsverhältnis), das mit zunehmender Entfernung in X-Richtung von einer Lichtquelle 1 zunimmt. Bei der Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung von 2 mit zwei Lichtquellen 1 an beiden Enden in X-Richtung ist das Öffnungsverhältnis auf der Grundlage von Entfernungen von 0 bis M/2 von den Lichtquellen an den linken und rechten Enden festgelegt.
Die Reflexionsschicht kann ein Muster aus einer Vielzahl von reflektierenden Abschnitten von verschiedener Form, wie beispielsweise Kreisen, Ellipsen, Quadraten, Rechtecken, Rauten, Parallelogrammen, Trapezen oder Sternen besitzen. Alternativ können die Öffnungen, als ein negatives oder komplementäres Muster zu den oben erwähnten reflektierenden Abschnitten, verschiedene diskrete Formen, wie oben beschrieben, annehmen.
Die Anzeigevorrichtung P kann geeigneterweise eine Flüssigkristallvorrichtung aufweisen, wovon Beispiele einschließen können: nematische Flüssigkristalle verwendende Flüssigkristallvorrichtungen der STN-Bauart und DSTN-Bauart; Dünnfilmtransistoren oder MIM-Bauelemente verwendende aktive Flüssigkristallvorrichtungen der Matrix-Bauart; und optisch aktive bzw. chirale smektische Flüssigkristalle verwendende anti-ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtungen.
Für den Fall einer chirale smektische Flüssigkristalle verwendenden Flüssigkristallvorrichtung wurde eine Flüssigkristallmolekularbewegung berichtet, die in einer Änderung in Flüssigkristallschichtdicke resultiert und eine Gelbtönung eines Anzeigebereichs verursacht (US-Patent Nr. 5,381,256). Dementsprechend wird eine Erhöhung der Gelbtönung hervorgerufen, falls die spektrale Charakteristik von Ausleuchtungslicht in eine mit Gelbtönung geändert wird. Aus diesem Grund wird bevorzugt, eine Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung der Erfindung zu verwenden, die frei von einer Spektralcharakteristikänderung in Verbindung mit einer chiralen smektischen Flüssigkristallvorrichtung ist, um die zuvor beschriebene Schwierigkeit zu umgehen.
Zusätzlich zu dem in 2 gezeigten Aufbau umfasst die Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zudem zumindest eine Prismenscheibe bzw. ein Prismenblatt, damit sich die Richtung ihrer bzw. seiner Lichtemission einer Flächennormalen annähert. Bei diesem Beispiel wird insbesondere bevorzugt, eine Vielzahl von Prismenscheiben zu verwenden, damit deren konvexe Oberflächen auf eine Anzeigevorrichtungsseite gerichtet sind, wie dies unter Bezugnahme auf 4 beschrieben wird, oder eine Prismenscheibe bzw. ein Prismenblatt zu verwenden, die mit ihrer konvexen Oberfläche auf eine Reflexionseinheit 10 gerichtet ist, wie unter Bezugnahme auf 10 beschrieben wird. Ferner ist es auch möglich, die Reflexionseinheit mit einer reflektierenden Oberfläche auszustatten, die zur Reduktion der Anzahl der Reflexionen darauf geformt ist, wie unter Bezugnahme auf 13 beschrieben wird, während dabei zusätzlich ein Ausgestaltungsschritt erforderlich sein kann.
Eine in 3 gezeigte Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung B1, welche mit Ausführungsbeispielen der vorliegend Erfindung zu vergleichen ist, ist mit einer aus einer Aluminiumplatte bestehenden hinteren reflektierenden Platte (Reflexionseinheit) 10 ausgestattet. Die hintere reflektierende Platte 10 besitzt eine spiegelglänzende Oberfläche, um darauf einfallendes Licht zu reflektieren. Die reflektierende Platte ist einteilig mit Reflektoren 2 ausgebildet, die eine auch aus einer Aluminiumplatte bestehende konkave Oberfläche besitzen. Vor der hinteren reflektierenden Platte 10 ist eine vordere Transmissionsplatte (Transmissionsbauteil) 11 aus einer dünnen durchsichtigen Acrylharzplatte mit einem Abstand von und parallel zu der reflektierenden Platte 10 angeordnet, so dass ein Raum S durch die hintere reflektierende Platte 10 und die vordere Transmissionsplatte 11 definiert ist. An den Seitenenden (beispielsweise die von den Reflektoren 2 umgebenen Teile) sind drei fluoreszierende Lampen der Wellenlängenart 1 als lineare Lichtquellen aufgestellt, so dass von dort emittiertes Licht direkt oder indirekt nach Reflexion durch den Reflektor 2 in den Raum S eintritt.
Andererseits ist auf der tieferen Oberfläche (d.h. gegenüber der hinteren reflektierenden Platte 10) der vorderen Transmissionsplatte 11 eine Reflexionsschicht 12 aus beispielsweise aufgedampftem Aluminium als, wie zuvor beschrieben, ein Muster von Maschen oder verschiedenen diskreten Ausgestaltungen zur Bildung einer Vielzahl von Öffnungen 13 angeordnet, aus denen Licht durch die Transmissionsplatte 11 nach außen durchgelassen werden kann.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Öffnungen 13 mit einem Öffnungsverhältnis k(x) angeordnet, d.h. ein Verhältnis eines von den Öffnungen 13 pro Einheitsabschnitt der vorderen Transmissionsplatte 11 eingenommenen Bereichs bei einer mit einer Entfernung x von der nächstliegenden fluoreszierenden Lampe 1 angeordneten Position, deren Öffnungsverhältnis mit einer Zunahme der Entfernung x zunimmt, beispielsweise in einer Beziehung von 1 – k(x) = a/x, wobei a eine Proportionskonstante ist.
Über der vorderen Transmissionsplatte 11 ist ein (nicht abgebildetes) Flüssigkristallfeld der Transmissionsbauart angeordnet, so dass das Flüssigkristallfeld mit dem von der Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung B1 ausgegebenen Licht ausgeleuchtet wird.
Wird die fluoreszierende Lampe 1 eingeschaltet, tritt von der fluoreszierenden Lampe emittiertes Licht direkt oder nach Reflexion durch den Reflektor 2 in den Raum S ein. Das in den Raum eingetretene Licht wird wiederholt von den einander gegenüberliegend angeordneten Schichten, der reflektierenden Schicht 12 und der hinteren reflektierenden Platte 10, reflektiert, so dass der Raum S als ein Lichtführungsraum wirkt. Dann wird ein Anteil des Lichtes durch die Öffnungen 13 der reflektierenden Schicht 12 und der durchsichtigen Platte 11 nach außen durchgelassen, um ein über der Platte 11 angeordnetes (nicht abgebildetes) Flüssigkristallfeld auszuleuchten.
Der (in 3 mit „θ₁" bezeichnete) Winkel des in die Transmissionsplatte 11 einfallenden Lichts wird mit von der fluoreszierenden Lampe 1 fortführender Position kleiner, so dass die Durchlassmenge des Lichtes ungefähr in dem Verhältnis zu dem Winkel θ₁ kleiner wird, wenn das Öffnungsverhältnis k konstant ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist jedoch das Öffnungsverhältnis k(x) der Reflexionsschicht 12 mit zunehmender Entfernung größer eingestellt, so dass die Durchlasslichtmenge an verschiedenen Positionen im Wesentlichen gleich ist. Als ein Ergebnis wird die Flächenluminanzverteilung des Durchlasslichtes (Ausleuchtungslichtes) von der Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung B1 gleichmäßig, um eine verbesserte Anzeigequalität für das Flüssigkristallfeld zur Verfügung zu stellen.
Bei diesem Beispiel des Standes der Technik wird das bei der herkömmlichen Vorrichtung erforderliche Lichtführungsbauteil 3 (1) weggelassen, so dass die Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung dadurch ein viel geringeres Gewicht erhält und sogar für ein großflächiges Anzeigegerät eine verbesserte Tragbarkeit bereitstellt.
Unter Bezugnahme auf 4 bis 8 wird ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Eine erste Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung B gemäß diesem ersten Ausführungsbeispiel umfasst die fluoreszierende Lampe 1 als lineare Lichtquellen, welche mit einer Beabstandung dazwischen einander gegenüberliegend und so angeordnet sind, dass sie mit Reflektoren 2 bedeckt sind, wie in 5 gezeigt.
Eine hintere bzw. rückwärtige Reflexionsplatte (erste Reflektionseinrichtung) 10 ist einteilig mit den Reflektoren 2 angeordnet, die einteilig aus einer Aluminiumplatte bestehen, um so von den fluoreszierenden Lampen 1 emittiertes Licht zu reflektieren. Parallel zu der hinteren bzw. rückwärtigen Reflexionsplatte 10 ist eine vordere Lichtdurchlassplatte bzw.
Transmissionsplatte 11 angeordnet. Die vordere Transmissionsplatte 11 kann aus einer relativ dünnen transparenten Acrylharzplatte bestehen. Ferner ist an der unteren Fläche der vorderen Transmissionsplatte 11 eine Reflexionsschicht (zweite Reflexionseinrichtung) 12 gegenüber der hinteren Reflexionsplatte 10 mit einem Abstand S dazwischen angeordnet. Die Reflexionsschicht 12 kann beispielsweise aus einem aufgedampften Aluminiumfilm in einem Maschen- oder Punktmuster gebildet sein, um Öffnungen zur Verfügung zu stellen, welche gestaltet sind, dass sie eine vorgeschriebene Öffnungsverhältnisverteilung haben. Das Öffnungsverhältnis der Öffnungen ist so gestaltet, dass es mit einer Zunahme des Abstands x von der nächsten fluoreszierenden Lampe 1 zunimmt. Genauer ist das Aperturverhältnis Ap gestaltet, dass es ein durch eine Kurve β in 6 repräsentierte Beziehung, die zwischen einer linearen Beziehung α und einer parabolischen Beziehung γ in 6 liegt, in Bezug auf den Abstand x von der Lampe 1 erfüllt.
Folglich sind die fluoreszierenden Lampen 1 angeordnet, dass sie Licht in Richtung auf einen vorgeschriebenen Raum S emittieren, der zwischen der hinteren Reflexionsplatte 10 und der Reflexionsschicht 12 gebildet ist. Der Raum S funktioniert bzw. dient als ein Lichtführungsraum zur Richtung des emittierten Lichts von den fluoreszierenden Lampen 1 nach oben in der Zeichnung. Zudem wird, da die Reflexionsschicht 12 zur Bereitstellung eines Öffnungsverhältnisses geformt ist, wie zuvor beschrieben, ein Teil des Lichts L1 (4) durch die Reflexionsschicht 12 hindurchgelassen bzw. transmittiert, und der verbleibende Teil des Lichts L2 wird in Richtung auf die hintere Reflexionsplatte 10 reflektiert.
Andererseits sind über der vorderen Transmissionsplatte 11 zwei Prismenscheiben bzw. Prismenblätter (Prismeneinrichtung) 16 und 17 mit einer Vielzahl von Prismenelementen ausgestattet, die jeweils einen Öffnungswinkel von 90 Grad haben. Die Prismenelemente sind derart angeordnet, dass sich ihre Öffnungswinkel bereitstellenden Kanten bzw. Rippen parallel zu der longitudinalen Richtung der fluoreszierenden Lampe 1 erstrecken und die Öffnungswinkel auf einer Rückseite (nach oben gerichtet) in Bezug auf die hintere Reflexionsplatte 10 der Transmissionsplatte 11 angeordnet sind. Über den Prismenblättern 16 und 17 ist ein (nicht dargestelltes) zu beleuchtendes Flüssigkristallfeld angeordnet.
Auf der Grundlage der zuvor beschriebenen Struktur wird, wenn von der Lampe 1 Licht emittiert wird, das emittierte Licht zwischen der hinteren Reflexionsplatte 10 und der Reflexionsschicht 12 wiederholt reflektiert, damit es sich in der Raum S ausbreitet. Dann wird ein Teil des Lichts L1 durch die Öffnungen 13 mit einem vorgeschriebenen Öffnungsverhältnis in der Reflexionsschicht 12 transmittiert, und weiter durch die Prismenblätter 16 und 17 transmittiert, so dass es in einer Richtung abgegeben wird, die in Richtung auf eine Normale zu den Prismenscheiben bzw. Prismenblättern 16 und 17 abgelenkt ist. Bei diesem Beispiel werden die Austrittslichtmengen bei verschiedensten Positionen der Reflexionsschicht 12 durch die Öffnungsverhältnisverteilung darin eingestellt, um ein Beleuchtungslicht mit einer gleichmäßigen ebenen Luminanzverteilung zur Verfügung zu stellen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der zwischen der hinteren Reflexionsplatte 10 und der Reflexionsschicht 12 gebildete vorgeschriebene Raum S als ein Lichtführungsraum verwendet, um eine herkömmlicherweise verwendete dicke Acrylharzplatte wegzulassen, wodurch das Gewicht der Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung stark vermindert wird.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist, da keine als ein Lichtführungsbauteil dienende Acrylharzplatte Verwendung findet, sogar eine Lichtkomponente mit einem großen Emissionswinkel zulässig, die durch die Transmissionsplatte 11 zu emittieren ist ohne Totalreflexion zu bewirken. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird jedoch, da die beiden Prismenblätter 16 und 17 Verwendung finden, das durch die Transmissionsplatte 11 transmittierte Licht in einer Richtung ablenkend emittiert, die in Richtung auf eine Normale zu den Prismenblättern 16 und 17 abgelenkt ist, so dass die Ansichtwinkelcharakteristik (oder Lichtemissionswinkelcharakteristik) der Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung verbessert ist. Genauer nimmt die Luminanzverteilung von Licht von einer Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung im Falle eines einzelnen Prismenblatts bei Emissionswinkeln (Ansichtswinkeln) von ±60° Spitzenwerte an, wie in 7A gezeigt, wodurch eine unzureichende Lichtkondensierleistungsfähigkeit gezeigt wird, und es nicht gelingt, eine verbesserte Ansichtwinkelcharakteristik zur Verfügung zu stellen. Im Falle der Verwendung von zwei Prismenblättern, wie bei diesem Ausführungsbeispiel, wird jedoch die Lichtkondensierleistungsfähigkeit verbessert, so dass eine verbesserte Ansichtwinkelcharakteristik zur Verfügung gestellt wird, wie in 7B gezeigt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist außerdem die Öffnungswinkelverteilung bei diesem Ausführungsbeispiel wie durch eine in 6 repräsentierte Kurve β gesetzt, und es kann eine gleichmäßige Luminanzverteilung erzielt werden, wie durch eine Kurve β in 8 repräsentiert.
Nun wird ein zweites Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf 9 beschrieben.
Eine Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung B gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist mit einer Prismenscheibe bzw. einem Prismenblatt (Prismeneinrichtung) 21 mit einer Vielzahl von Prismenelementen ausgestattet, die jeweils einen Öffnungswinkel von 60 Grad darauf haben. Die Prismenelemente sind derart angeordnet, dass sich ihre Öffnungswinkel bereitstellenden Kanten bzw. Rippen parallel zu der longitudinalen Richtung der fluoreszierenden Lampe 1 erstrecken und die Öffnungswinkel nach oben gerichtet sind (in Richtung auf ein (nicht dargestelltes) Flüssigkristallfeld und gegen die hintere Reflexionsplatte 10.
Die Reflexionsschicht 12 ist in ähnlicher Weise derart gesetzt, dass sie eine durch eine Kurve β in 6 repräsentierte Öffnungsverhältnisverteilung hat, und auch die anderen Anordnungen sind gleich zu denjenigen, die bei dem vorangehenden ersten Ausführungsbeispiel angenommen werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist, da keine als ein Lichtführungsbauteil dienende Acrylharzplatte Verwendung findet, sogar eine Lichtkomponente mit einem großen Emissionswinkel zulässig, die durch die Transmissionsplatte 11 in Richtung auf das darüber angeordnete Flüssigkristallfeld zu emittieren ist, ohne Totalreflexion zu bewirken. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird jedoch, da das Prismenblatt 21 mit einem Öffnungswinkel von 60 Grad Verwendung findet, so dass durch die Transmissionsplatte 11 transmittiertes Licht in einer Richtung brechend ablenkt wird, die in Richtung auf eine Normale zu dem Prismenblatt 21 abweicht, so dass die Ansichtwinkelcharakteristik der Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung in ähnlicher Weise wie bei dem vorangehenden ersten Ausführungsbeispiel verbessert ist. Ferner wird, da bei diesem Ausführungsbeispiel ein einzelnes Prismenblatt verwendet wird, der Preis und das Gewicht der Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung reduziert.
Bei diesem Ausführungsbeispiel werden ähnliche Effekte wie bei dem vorangehenden Ausführungsbeispiel erzielt. Genauer wird der zwischen der hinteren Reflexionsplatte 10 und der Reflexionsschicht 12 gebildete Raum S als ein Lichtführungsraum verwendet, um eine herkömmlicherweise als ein Lichtführungsbauteil verwendete dicke Acrylharzplatte wegzulassen, so dass das Gewicht dadurch stark vermindert wird. Ferner wird, da bei diesem Ausführungsbeispiel die Öffnungsverhältnisverteilung in der Reflexionsschicht 12 gesetzt ist, dass die Kurve β in 6 erfüllt ist, die resultierende ebene Luminanzverteilung gleichmäßig werden, wie durch die Kurve β in 8 repräsentiert.
Nun wird ein drittes Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die 10 und 11 beschrieben.
Eine Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung B gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist mit einer Prismenscheibe bzw. einem Prismenblatt (Prismeneinrichtung) 311 mit einer Vielzahl von Prismenelementen ausgestattet, die jeweils einen Öffnungswinkel von 60 Grad darauf haben, wie in 10 gezeigt. Die Prismenelemente sind derart angeordnet, dass sich ihre die Öffnungswinkel bereitstellenden Kanten bzw. Rippen parallel zu der longitudinalen Richtung der fluoreszierenden Lampe 1 erstrecken und die Öffnungswinkel nach unten gerichtet sind (in Richtung auf die vordere Transmissionsplatte 11 und die hintere Reflexionsplatte 10).
Die Reflexionsschicht 12 ist in ähnlicher Weise derart gesetzt, dass sie eine durch eine Kurve β in 6 repräsentierte Öffnungsverhältnisverteilung hat, und auch die anderen Anordnungen sind gleich zu denjenigen, die bei dem vorangehenden ersten Ausführungsbeispiel angenommen werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist, da keine als ein Lichtführungsbauteil dienende Acrylharzplatte Verwendung findet, sogar eine Lichtkomponente mit einem großen Emissionswinkel zulässig, die durch die Transmissionsplatte 11 in Richtung auf das darüber angeordnete Flüssigkristallfeld ohne Totalreflexion zu transmittieren ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird jedoch, da das Prismenblatt 311 mit einem nach unten gerichteten Öffnungswinkel von 60 Grad Verwendung findet, so dass durch die Transmissionsplatte 11 transmittiertes Licht L1 in einer Richtung abgelenkt und emittiert wird, die einer Normale zu dem Prismenblatt 311 nahe kommt, so dass die Ansichtwinkelcharakteristik der Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung verbessert ist, wie in 11 gezeigt. Dies gründet sich darauf, dass durch die vordere Transmissionsplatte 11 transmittiertes Licht an Flächen in der Nähe der Spitzen bzw. Scheitel des Prismenblatts 311 total reflektiert wird und in Richtung auf die Normale zu dem Prismenblatt 311 abgelenkt wird. Ferner wird, da bei diesem Ausführungsbeispiel ein einzelnes Prismenblatt verwendet wird, der Preis und das Gewicht der Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung reduziert.
Bei diesem Ausführungsbeispiel werden ähnliche Effekte wie bei dem vorangehenden ersten Ausführungsbeispiel erzielt. Genauer wird der zwischen der hinteren Reflexionsplatte 10 und der Reflexionsschicht 12 gebildete Raum S als ein Lichtführungsraum verwendet, um eine herkömmlicherweise als ein Lichtführungsbauteil verwendete dicke Acrylharzplatte wegzulassen, so dass das Gewicht dadurch stark vermindert wird. Ferner wird, da die Öffnungsverhältnisverteilung in der Reflexionsschicht 12 bei diesem Ausführungsbeispiel gesetzt ist, dass die Kurve β in 6 erfüllt ist, die resultierende ebene Lurninanzverteilung gleichmäßig, wie durch die Kurve β in 8 repräsentiert.
Beispielsweise ist es möglich, auch wenn keine besondere Beschreibung in Bezug auf das zuvor erwähnte erste bis dritte Ausführungsbeispiel vorgenommen wurde, die obere Fläche der vorderen Transmissionsplatte 11 mit einer Diffusionsbehandlung bzw. Streubehandlung zu versehen, wodurch ungeachtet des Öffnungsmusters der Reflexionsschicht 12 eine gleichmäßige Luminanz von Beleuchtungslicht erzielt werden kann. Zudem ist es auch möglich, zusätzlich zu oder anstelle von einer derartigen Diffusionsbehandlung der oberen Fläche der vorderen Transmissionsplatte 11, eine Diffusionsplatte bzw. Streuplatte oder -blatt an die vordere Transmissionsplatte 11 oder das obere Prismenblatt 17 anzuordnen. Es ist ferner auch möglich, eine Diffusionseinrichtung bzw. Streueinrichtung 61, wie beispielsweise eine Diffusionsplatte bzw. Streuplatte oder -blatt, zwischen die beiden Prismenblätter 16 und 17 anzuordnen, wie in 12 gezeigt. Durch diese Anordnung wird es möglich, ein Moiremuster zu vermindern, das durch Überlagerung der beiden Prismenblätter 16 und 17 verursacht wird.
Bei dem vorangehenden ersten bis dritten Ausführungsbeispiel ist ein Paar von fluoreszierenden Lampen 1 einander gegenüberliegend angeordnet, jedoch ist dies selbstverständlich nicht beschränkend. Zum Beispiel ist es möglich, eine fluoreszierende Lampe 1 an einer Seite des Lichtführungsraums S anzuordnen und auf der anderen Seite gegenüber von der fluoreszierenden Lampe 1 eine Reflexionsplatte anzuordnen. Durch diese Anordnung kann die Größe und das Gewicht der Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung reduziert werden. Bei den vorangehenden Ausführungsbeispielen werden zwei fluoreszierende Lampen 1 verwendet, jedoch können vier fluoreszierende Lampen 1 verwendet werden, so dass sie den Lichtführungsraum S umgeben. In diesem Fall wird es jedoch bevorzugt, zwei Prismenblätter in Überlagerung anzuordnen, so dass sich die Prismenkanten an einem Prismenblatt longitudinal erstrecken (in der Dicke des Zeichnungsblatts, wie gezeigt) und sich die Prismenkanten an dem anderen Prismenblatt seitlich erstrecken, das heißt die Prismenkanten an den Prismenblättern kreuzen einander mit rechten Winkeln. In diesem Fall wird es auch bevorzugt, dass es veranlasst wird, dass die Öffnungsverhältnisse in der Reflexionsschicht 12 eine zweidimensionale Verteilung haben. Durch diese Anordnung ist es möglich, einfach eine weitere Luminanzzunahme zu erzielen.
Bei dem vorangehenden ersten bis dritten Ausführungsbeispiel ist das Öffnungsverhältnis der Reflexionsschicht 12 gesetzt, dass es eine durch die Kurve β in 6 repräsentierte Verteilung hat, jedoch ist dies nicht beschränkend. Beispielsweise kann die Öffnungsverhältnisverteilung linear, wie durch eine Kurve α in 6 repräsentiert, oder parabolisch sein, wie durch eine Kurve γ in 10 repräsentiert. In jedem der beiden Fälle kann eine im Wesentlichen gleichmäßige ebene Luminanzverteilung erzielt werden, wie durch Kurven α und γ in 8 dargestellt.
Bei dem vorangehenden zweiten und dritten Ausführungsbeispiel (9 und 10) werden Prismenscheiben bzw. Prismenblätter mit einem Öffnungswinkel von 60 Grad verwendet, jedoch kann der Öffnungswinkel ein beliebiger Winkel unter 90 Grad sein, und vorzugsweise in dem Bereich von 50 bis 70 Grad liegen.
Gemäß dem vorangehenden ersten bis dritten Ausführungsbeispiel wird es veranlasst, dass von der linearen Lichtquelle emittiertes Licht in einen zwischen der ersten und zweiten Reflexionseinrichtung gebildeten Raum eintritt, in dem kein Lichtführungsbauteil, wie dasjenige einer dicken Acrylharzplatte angeordnet ist.
Dementsprechend kann das Gewicht der Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung reduziert werden, indem ein derartiges Lichtführungsbauteil weggelassen wird.
Das durch die (Öffnungen der) zweiten Reflexionseinrichtung transmittierte Licht wird in einer Richtung abgelenkt, welche einer Normalen zu der Prismeneinrichtung näher kommt, wodurch die Ansichtwinkelcharakteristik der Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung verbessert werden kann.
Die Ansichtwinkelcharakteristik wird in dem Fall weiter verbessert, bei dem mehrere Scheiben bzw. Blätter einer Prismeneinrichtung Verwendung finden.
Ferner kann, wenn eine Diffusionseinrichtung bzw. Streueinrichtung zwischen derartige mehrere Scheiben bzw. Blätter einer Prismeneinrichtung eingefügt wird, ein durch Überlagerung von mehreren Prismeneinrichtungen verursachtes Moiremuster vermindert werden.
Ferner kann sogar in dem Fall einer einzigen Prismeneinrichtung eine verbesserte Ansichtwinkelcharakteristik erzielt werden, wenn der Öffnungswinkel kleiner als 90 Grad, und vorzugsweise in dem Bereich von 50 bis 70 Grad eingerichtet ist. In diesem Fall wird, wenn die Prismeneinrichtung derart angeordnet ist, dass ihre Spitzen in Richtung auf die erste Reflexionseinrichtung (das heißt gegen das Beleuchtungsobjekt) gerichtet sind, die Ansichtwinkelcharakteristik weiter verbessert.
Ferner kann, wenn die zweite Reflexionseinrichtung mit Öffnungen ausgestattet ist, die derart gestaltet sind, dass sie eine Verteilung eines Öffnungsverhältnisses haben, das mit einer Zunahme des Abstands von einer linearen Lichtquelle zunimmt, beispielsweise bei einer linearen, eine parabolischen oder einer dazwischenliegenden Beziehung, die ebene Luminanzverteilung der Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung gleichmäßig gemacht werden.
Unter Verwendung einer Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung, wie zuvor beschrieben, ist es möglich, eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung zur Verfügung zu stellen, die ein leichteres Gewicht und exzellente Anzeigequalitäten hat.
13 ist eine Schnittansicht eines vierten Ausführungsbeispiels der Beleuchtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Bezugnehmend auf 13 umfasst eine Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung ein Paar von linearen Lichtquellen 1, Reflektoren 2, eine hintere Reflexionsplatte 10 und eine vordere Transmissionsplatte 11 aus einer relativ dünnen Acrylharzplatte. Die Reflektoren 2 und die hintere Reflexionsplatte 10 sind einteilig aus einer Aluminiumplatte zusammengesetzt, die durch einen aufgedampften Silberfilm spiegeloberflächenbehandelt ist. Die hintere Reflexionsplatte 10 ist derart geformt, dass sie ein auskragendes oder ansteigendes Zentrum (Kante bzw. Rippe) hat, wie gezeigt. Als ein Ergebnis hat ein zwischen der hinteren Reflexionsplatte 10 und der vorderen Transmissionsplatte 11 definierter Raum S eine engere Beabstandung als bei den seitlichen Teilen in der Nähe der Lichtquellen 1, und der Raum S funktioniert bzw. dient als ein Lichtführungsraum zum Führen von aus den Lichtquellen 1 seitlich emittiertem Licht. Eine obere Seite 88 der vorderen Transmissionsplatte 11 dient als eine Beleuchtungsfläche, über welcher ein Prismenblatt 31 angeordnet ist. Das Prismenblatt 31 ist mit einer Vielzahl von Prismenelementen ausgestattet, die Kanten bzw. Rippen bilden, die sich parallel zu der longitudinalen Richtung der Lichtquellen 1 erstrecken und nach unten gerichtete Spitzen haben (in Richtung auf die vordere Transmissionsplatte 11). Über dem Prismenblatt 31 ist ein Flüssigkristallfeld P als ein zu beleuchtendes Objekt angeordnet. Die untere Oberfläche der vorderen Transmissionsplatte 11 ist mit einer Reflexionsschicht 12 aus aufgedampftem Aluminium in einem Maschen- oder Punktmuster ausgestattet, die eine vorgeschriebene Öffnungsverhältnisverteilung haben. Das Öffnungsverhältnis ist so gestaltet, dass es mit einer Zunahme des Abstands von der nächsten Lichtquelle 1 zunimmt. Ein Gesamtaufbau der Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung ist seitlich ungefähr symmetrisch mit zwei Lichtquellen 1 an seitlichen Seiten des Lichtführungsraums S, wie in 13 gezeigt.
Als ein Ergebnis der zuvor beschriebenen Anordnung wird von den Lichtquellen 1 emittiertes Licht wiederholt durch die hintere Reflexionsplatte 10 und die Reflexionsschicht 12 reflektiert, so dass es sich in Richtung auf die Mitte des Lichtführungsraums S fortpflanzt bzw. ausbreitet.
Insbesondere kragt bei diesem Ausführungsbeispiel der Zentralteil der hinteren Reflexionsplatte 10 nach oben aus, so dass es möglich wird, dass ein Teil des von den Lichtquellen 1 emittierten Lichts das Zentrum des Lichtführungsraums S durch eine einzige Reflexion an der hinteren Reflexionsplatte 10 erreicht. Bei dem Vorgang einer Ausbreitung durch den Lichtführungsraum S ist es möglich, dass das Licht nach oben durch die Öffnungen in der Reflexionsschicht 12 austritt, und das resultierende Austrittslicht dient als Beleuchtungslicht, wobei die Beleuchtungslichtmengen bei jeweiligen Positionen durch eine Öffnungsverhältnisverteilung in der Reflexionsschicht 12 eingestellt werden, welche vorzugsweise gesetzt werden kann, dass sie ein mit einer Zunahme des Abstands von den Rändern des Lichtführungsraums S an den Lichtquellenseiten in Richtung auf das Zentrum bzw. die Mitte des Raums S zunehmendes Öffnungsverhältnis aufweist. Der Teil des durch die vordere Transmissionsplatte 11 emittierten Lichts hat zumeist einen großen Emissionswinkel von ungefähr 60 Grad (in Bezug auf eine Normale zu der vorderen Transmissionsplatte 11), jedoch kann er an einer Prismenfläche des Prismenblatts 31 totalreflektiert werden, so dass er in Richtung auf eine Frontalrichtung der Beleuchtungsfläche abgelenkt wird. Bei diesem Beispiel kann der Prismenöffnungswinkel bzw. Prismenspitzenwinkel vorzugsweise einen Wert von ungefähr 60 Grad haben. Zudem ist es auch möglich, eine Diffusionsplatte bzw. Streuplatte oder -blatt separat zwischen die vordere Transmissionsplatte 11 und das Prismenblatt 31 oder über das Prismenblatt 31 anzuordnen, um so das Muster der Reflexionsschicht 12 zu betrachten, welches wahrscheinlich an der Beleuchtungsfläche erscheint.
Folglich erreicht das emittierte Licht bei diesem Ausführungsbeispiel im Vergleich mit den vorangehenden Ausführungsbeispielen das Zentrum bzw. die Mitte des Lichtführungsraums S in einer kleineren Anzahl von Reflexionen, welches als Beleuchtungslicht zu verwenden ist, so dass das Beleuchtungslicht weniger durch die Spektralreflexionscharakteristika der hinteren Reflexionsplatte 10 und der Reflexionsschicht 12 beeinflusst ist, wodurch eine Farbunregelmäßigkeit oder Farbabweichung zwischen dem zentralen Teil und dem Randteil der Hintergrundbeleuchtungseinrichtung vermindert wird. Zudem wird, da ein Prismenblatt 31 mit der zuvor beschriebenen Funktion hinzugefügt wird, die Luminanz in der Frontalrichtung deutlich erhöht.
Die Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung dieses Ausführungsbeispiels weist eine seitlich symmetrische Anordnung auf, wie in 13 gezeigt, und an seitlich gegenüberliegenden Seiten des Lichtführungsraums sind zwei Lichtquellen angeordnet. Es ist jedoch möglich, eine Lichtquelle und ein lichtdurchlässiges Blattbauteil nur an einer linken Seite des Lichtführungsraums anzuordnen, indem eine Reflexionseinrichtung an der rechten Seite angeordnet wird, so dass sie dem Reflektor auf der linken Seite gegenüberliegt. Diese Anordnung kann eher für eine Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung mit kleinen Abmessungen geeigneter sein. Andererseits ist es auch möglich, Lichtquellen an den vier Randseiten des Lichtführungsraums anzuordnen, indem die zuvor beschriebene Anordnung seitlich (wie gezeigt) und auch longitudinal (in der Richtung der Dicke des Zeichnungsblatts) entwickelt wird. In diesem Fall wird es bevorzugt, zwei Prismenblätter in Überlagerung derart anzuordnen, dass sich die Prismenkanten an einem Prismenblatt longitudinal erstrecken (in der Dicke des Zeichnungsblatts, wie gezeigt) und sich die Prismenkanten an dem anderen Prismenblatt seitlich erstrecken, das heißt die Prismenkanten an den Prismenblättern kreuzen einander mit rechten Winkeln. In diesem Fall wird es auch bevorzugt, dass es veranlasst wird, dass die Öffnungsverhältnisse in der Reflexionsschicht 12 eine zweidimensionale Verteilung haben. Zudem ist es auch möglich, anstelle der vorderen Transmissionsplatte 11 aus einer Acrylharzplatte mit der Reflexionsschicht 12 eine PET-Scheibe bzw. ein PET-Blatt mit einer Aluminiumreflexionsschicht, das heißt einen sogenannten Lichtvorhang, zu verwenden, um so eine ähnliche Funktion zu erzielen.
14 und 15 sind jeweils Draufsichten, die bei Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung verwendbare bevorzugte Reflexionsschichtmuster (Öffnungsmuster) zeigen.
Die X-Y-Koordinaten in diesen Figuren entsprechen den in 2 gezeigten, und ein größeres x stellt eine größere Entfernung von einer Lichtquelle 1 dar. In diesen Figuren ist das Reflexionsschichtmuster (Öffnungsmuster) in der X-Richtung nur eindimensional abgebildet, jedoch kann das Muster tatsächlich in der Y-Richtung fortgesetzt sein.
Die jeweils in 14 und 15 gezeigten Reflexionsschichtmuster schließen ein Untermuster 12a und ein Untermuster 12b ein. Das Untermuster 12a weist eine kontinuierliche Maskenschicht (dargestellt durch eine Schraffur, veranschaulicht als diskrete Quadratmuster zur Vereinfachung der Darstellung, kann jedoch tatsächlich aus einer kontinuierlichen Schicht bestehen) und diskrete Öffnungen auf, die über ein mit zunehmender X-Koordinate zunehmendes Öffnungsverhältnis verfügen. Das Untermuster 12a ist passend für die Bereitstellung eines Öffnungsverhältnisses in einer Spanne von beispielsweise 0–50 %. Das Untermuster 12b ist ein negatives (oder komplementäres) Muster in Bezug auf das Untermuster 12a, d.h. es weist diskrete Maskenschichten und einen die Maskenschichten umgebenden kontinuierlichen Öffnungs- oder Durchlass-) Bereich auf. Das Untermuster 12b ist geeignet, um Öffnungsverhältnisse in der Spanne von beispielsweise 50–100 % bereitzustellen. Es ist klar, dass das Grenzöffnungsverhältnis für eine Auswahl der Untermuster 12a und 12b nicht notwendigerweise 50 beträgt.
Falls, wie in 2 gezeigt, ein Paar von Lichtquellen 1 verwendet wird, können die Muster von 14 und 15 seitensymmetrisch zu einer (sich senkrecht erstreckenden) ein Öffnungsverhältnis von 100 % besitzenden Linie in der Mitte ausgebildet werden.
Es wurden einige Probenhintergrundbeleuchtungsvorrichtungen für ein Anzeigefeld mit einer Diagonalgröße von 38 cm (15 Zoll) vorbereitet und auf die folgende Weise bewertet.
Genauer wurden Probenvorrichtungen a–d vorbereitet, dass sie jeweils Aufbauten entsprechend den 3, 9, 4 und 10 aufweisen, und mit weißen fluoreszierenden Lampen 1 ausgestattet, die jede eine breite Spektralcharakteristik über die Bereiche von R, G und B haben.
Probenvorrichtungen e–h wurden in ähnlicher Weise vorbereitet, dass sie jeweils Aufbauten entsprechend den 3, 9, 4 und 10 aufweisen, jedoch anstelle der vorangehenden weißen fluoreszierenden Lampen mit einer breiten Spektralcharakteristik mit drei weißen fluoreszierenden Lampen 1 des Wellenlängentyps ausgestattet, die jede eine Spektralcharakteristik haben, die jeweils in den drei Wellenlängenbereiche von R, G und B steile Spitzen zeigen.
Acht auf die zuvor beschriebene Weise vorbereitete Probenvorrichtungen wurden in Hinblick auf die folgenden vier Punkte bewertet.
(1) Ebene Gleichmäßigkeit von Beleuchtungslicht
Die Luminanz wurde bei einer großen Anzahl von Punkten an der Lichtemissionsfläche der Vorrichtung gemessen, um so die Gleichmäßigkeit der Luminanz von Beleuchtungslicht zu bewerten. Genauer wurde der Unterschied bzw. die Differenz zwischen der maximalen Luminanz und der durchschnittlichen Luminanz erlangt, und der Kehrwert der Differenz fand für die Bewertung Verwendung.
(2) Ansichtswinkelcharakteristik
Die Luminanzänderung von Beleuchtungslicht wurde bei verschiedensten Ansichtpositionen bewertet. Genauer wurde eine in 7 und 11 dargestellte Luminanzansichtswinkelcharakteristikkurve erlangt, um einen Wert mit halber Breite (Maß) zu messen. Zur Bewertung wurde der Kehrwert des Werts mit halber Breite verwendet.
(3) Farbwiedergabefähigkeit
Mit einer Probenvorrichtung wurden jeweils ein chirales smektisches Flüssigkristallanzeigefeld und ein verdrilltes nematisches Flüssigkristallanzeigefeld des aktiven Matrixtyps beleuchtet, um zu bewerten, ob die Farbwiedergabefähigkeit innerhalb des Anzeigefelds gleichmäßig war. Genauer wurde ein Dreieck mit drei Ecken, die R, G und B repräsentieren, in einem CIE-Farbkoordinatensystem abgebildet, und es wurde der Bereich des Dreiecks gemessen. Zur Bewertung wurde der ein Maß von Farbwiedergabefähigkeit repräsentierende Bereich verwendet.
In Bezug auf die vorangehenden Punkte (1) bis (3) wurde die selbe Bewertung parallel durchgeführt, indem Hintergrundbeleuchtungsvorrichtungen mit einem herkömmlichen Aufbau verwendet wurden, wie in 1 gezeigt, um einen normalisierten Standard von 1,0 zur Verfügung zu stellen. Für jeden Punkt wurden die Probenvorrichtungen als „C" für einen normalisierten Wert von 1,0 bis 1,1, als „B" für 1,2 bis 1,5, und als „A" für 1,6 oder größer beurteilt.
(4) Gesamtbewertung
Es wurden aus gewöhnlichen Anzeigevorrichtungsbenutzern zufällig zehn Diskussionsteilnehmer ausgewählt und separat gebeten, unter den acht Probenvorrichtungen drei beste Proben auszuwählen, welche sie dahingehend beurteilen, dass sie exzellente Anzeigequalitäten zur Verfügung stellen.
Die Probenvorrichtungen wurden als „A" beurteilt, wenn alle zehn Diskussionsteilnehmer sie als exzellent beurteilten, als „C", wenn keiner sie als exzellent beurteilte, und als „B" für ein dazwischenliegendes Ergebnis.
Die Bewertungsergebnisse sind insgesamt in der folgenden Tabelle dargestellt.
Zuletzt wird nun ein Datenübertragungsgerät 400 mit einer zuvor beschriebenen Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung B unter Bezugnahme auf 16 beschrieben.
Bezugnehmend auf 16 umfasst das Datenübertragungsgerät 400 ein Flüssigkristallfeld (Anzeigevorrichtung) P zur Anzeige verschiedener Daten oder Informationen durch das Feld P. Wie bekannt, umfasst ein derartiges Flüssigkristallfeld ein Paar von gegenüberliegend angeordneten Substraten und einen zwischen den Substraten angeordneten Flüssigkristall. Das Substratpaar ist mit Abtastelektroden und Datenelektroden zur Bildung einer Elektrodenmatrix ausgestattet.
Das Flüssigkristallfeld P ist mit einer Abtastsignalanwendungsschaltung 402 und einer Datensignalanwendungsschaltung 403 verbunden, die nachfolgend wiederum zudem mit einer Abtastsignalsteuerschaltung 404 und einer Datensignalsteuerschaltung 406, einer Treibersteuerschaltung 405 und einer graphischen Steuereinrichtung 407 verbunden sind. Im Betrieb werden Daten- und Steuerprogrammsignale von der graphischen Steuereinrichtung 407 über die Treibersteuerschaltung 405 der Abtastsignalsteuerschaltung 404 und der Datensignalsteuerschaltung 406 zugeführt, wo die Daten in Adressdaten und Anzeigedaten umgewandelt werden, und die anderen Abtastprogrammsignale unverändert zu der Abtastsignalanwendungsschaltung 402 und der Datensignalanwendungsschaltung 403 gesendet werden. Die Abtastsignalanwendungsschaltung 402 legt ein Abtastsignal mit einer von den Abtastprogrammsignalen bestimmten Signalform an eine von den Adressdaten bestimmte Abtastelektrode an, und die Datensignalanwendungsschaltung 403 legt Datensignale mit von beiden Anzeigeinhalten, weiß oder schwarz, bestimmten Signalformen auf der Grundlage der Anzeigedaten und der Abtastprogrammsignale an.
Nun wird ein mit einer zuvor beschriebenen Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung 10 ausgestattetes Flüssigkristallanzeigegerät 50 unter Bezugnahme auf 17 beschrieben.
Ein Flüssigkristallanzeigegerät 50 ist mit einer Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung gemäß einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele ausgestattet. Die Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung 10 ist mit einer Hintergrundbeleuchtungsbeleuchtungsschaltung (Hintergrundbeleuchtungsantriebseinrichtung) 51 verbunden, um die Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung 10 zu betreiben. Vor und gegenüber der Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung 10 ist ein Flüssigkristallfeld P, das ein Paar von sich gegenüber angeordneten, mit Abtastelektroden und Datenelektroden ausgestatteten Glassubstraten aufweist, und ein zwischen den Glassubstraten angeordneter ferroelektrischer Flüssigkristall angeordnet. Die Abtastelektroden und Datenelektroden sind jeweils mit X-Treibern 52 und Y-Treibern 53 verbunden, die wiederum mit einer Feldantriebssteuereinrichtung (Flüssigkristallantriebseinrichtung) 55 verbunden sind. Die Feldantriebssteuereinrichtung 55 und die Hintergrundbeleuchtungsbeleuchtungsschaltung 51 sind mit einer Energieversorgungseinheit 56 zur Zuführung von Energie verbunden. Ferner ist die Feldantriebssteuereinrichtung 55 mit einem (nicht abgebildeten) Hostcomputer zur Zuführung von Anzeigesignalen verbunden. Andererseits führt die Feldantriebssteuereinrichtung 55 dem Flüssigkristallfeld P über die Treiber 52 und 53 Signale auf der Grundlage der Anzeigesignale zu. Ferner führt die Feldantriebssteuereinrichtung 55 AN/AUS-Signale und Beleuchtungssteuerungssignale der Hintergrundbeleuchtungsbeleuchtungsschaltung 51 zu, die die Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung 10 auf der Grundlage derartiger Signale betreibt.

Claims

Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung, mit einer Reflexionseinrichtung (10) zur Reflexion von Licht, einem Transmissionsbauteil (11), welches gegenüber der Reflexionseinrichtung angeordnet ist, so dass ein Raum (Räume) zwischen ihm und der Reflexionseinrichtung gebildet ist/sind, und einer Lichtquelle (1), welche zur Emission von Licht in den Raum angeordnet ist, so dass von der Lichtquelle in den Raum abgegebenes Licht von der Reflexionseinrichtung reflektiert wird und durch das Transmissionsbauteil transmittiert wird, gekennzeichnet durch zumindest ein Blatt (16, 17; 21; 311; 31) einer Prismeneinrichtung, welche auf der Seite des Transmissionsbauteils (11) gegenüber der Reflexionseinrichtung (10) angeordnet ist, so dass das durch das Transmissionsbauteil transmittierte Licht weiter durch die Prismeneinrichtung transmittiert wird, während es in einer Richtung abgelenkt wird, welche in Richtung auf eine Normale zu dem Transmissionsbauteil abweicht.
Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Prismeneinrichtung in einer Mehrzahl von Blättern (16 & 17) zur Verfügung gestellt ist.
Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei zwischen der Mehrzahl von Blättern (16, 17) der Prismeneinrichtung eine Diffusionseinrichtung (61) eingefügt ist.
Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein einzelnes Blatt (21; 311; 31) der Prismeneinrichtung zur Verfügung gestellt ist.
Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das zumindest eine Blatt (16, 17; 21) einer Prismeneinrichtung derart angeordnet ist, dass die Prismenkanten Scheitelpunktwinkel aufweisen, welche von der ersten Reflexionseinrichtung (10) weg gerichtet sind.
Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das zumindest eine Blatt (311; 31) einer Prismeneinrichtung derart angeordnet ist, dass die Prismenkanten Scheitelpunktwinkel aufweisen, welche in Richtung auf die erste Reflexionseinrichtung (10) gerichtet sind.
Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Prismenkanten der Prismeneinrichtung einen Scheitelpunktwinkel von höchstens 90 Grad aufweisen.
Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Prismenkanten der Prismeneinrichtung einen Scheitelpunktwinkel von 50–70 Grad aufweisen.
Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Transmissionsbauteil (11) mit einer Reflexionsschicht (12) ausgestattet ist, welche eine Vielzahl von Öffnungen (13) aufweist, so dass das von der Lichtquelle (1) in den Raum (die Räume) abgegebene Licht jeweils durch die Reflexionseinrichtung (10) und die Reflexionsschicht (12) reflektiert wird, damit es nach außen durch das Transmissionsbauteil (11) aus den Öffnungen (13) austritt.
Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Lichtquelle eine lineare Lichtquelle ist, und die Reflexionsschicht (12) eine mit einer Zunahme einer Entfernung (x) von der Lichtquelle in einer linearen Funktion (α), einer parabolischen Funktion (γ) oder einer zwischen diesen dazwischenliegenden Funktion (β) zunehmende Öffnungsverhältnisverteilung (Ap) der Entfernung (x) von der Lichtquelle aufweist.
Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Reflexionsschicht (12) in einem Film angeordnet ist, welcher in ein Muster (12a; 12b) einer Masche oder von diskreten Punkten geformt ist, welches an einer vorderen Transmissionsplatte (11) gestützt wird, die beabstandet von und parallel zu der Reflexionseinrichtung (10) angeordnet ist.