DE69629003T2

DE69629003T2 - Flächenhafte lichtquelle und flüssigkristall-anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE69629003T2
Application number: DE69629003T
Authority: DE
Inventors: Eizaburo Higuchi; Yasuhiro Koike
Original assignee: Nitto Jushi Kogyo Co Ltd
Current assignee: KOIKE YASUHIRO YOKOHAMA KANAGAWA JP; Nitto Jushi Kogyo Co Ltd
Priority date: 1995-08-01
Filing date: 1996-07-30
Publication date: 2003-12-24
Anticipated expiration: 2016-07-31
Also published as: KR970706516A; WO1997005522A1; EP0785458B1; JPH0943605A; EP0785458A4; KR100433887B1; US5887964A; DE69629003D1; EP0785458A1; JP3653308B2; EP0785458B8

Description

Technisches Gebiet

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Flächenlichtquellenvorrichtung und eine Flüssigkristallanzeige und spezifischer auf eine Flächenlichtquellenvorrichtung, welche eine Lichtleitplatte verwendet, die aus Lichtstreu- und -leitmaterial und einem Prismenblatt hergestellt ist, und auf eine Flüssigkristallanzeige, bei der die Flächenlichtquellenvorrichtung als Hintergrundbeleuchtung angewendet wird.

Hintergrund

Eine Flächenlichtquellenvorrichtung, die eine Lichtleitplatte verwendet, die aus Lichtzerstreu- und -leitmaterial und einem Prismenblatt gemacht ist, ist vorgeschlagen und als Hintergrundbeleuchtung für eine Flüssigkristallanzeige und dgl. eingesetzt worden.
Das Prismenblatt ist ein aus optischem Material hergestelltes scheibenartiges Element, das eine mit einer großen Zahl von V-förmigen Rillenreihen versehene Oberfläche, d. h. eine Prismenoberfläche, aufweist. Es ist bekannt, dass dieses Element eine Funktion zum Ändern der Ausbreitung von Richtungscharakteristika des Lichtstroms hat.
Fig. 1 zeigt die allgemeinste Verwendung eines Prismenblatts in einer mit einer aus einem Lichtzerstreu- und -leitmaterial hergestellten Lichtleitplatte versehenen Flächenlichtquellenvorrichtung. Unter Bezugnahme auf Fig. 1 hat eine aus Lichtzerstreu- und -leitmaterial hergestellte Lichtleitplatte 1 einen keilförmigen Querschnitt. Das Lichtzerstreu- und -leitmaterial kann beispielsweise durch gleichförmiges Verteilen einer Substanz eines anderen refraktiven Indexes in einer aus Polymethylmethacrylat (PMMA) hergestellten Matrix erhalten werden.
Die Seitenendoberfläche der dicken Seite der Lichtleitplatte 1 dient als Einfallsoberfläche 2 und ein Lichtquellenelement (eine Fluoreszenzlampe) L wird in der Nachbarschaft der Einfallsoberfläche angeordnet.
Ein Reflektor 3 ist längs einer Oberfläche (einer rückwärtigen Oberfläche 6) der Lichtleitplatte 1 angeordnet. Als Reflektor 3 wird ein regulär-reflektives Silberfo- lienblatt oder ein diffus reflektives weißes Blatt verwendet. Ein Beleuchtungsstrom wird von der anderen Oberfläche (einer Austrittsoberfläche 5) der Lichtleitplatte 1 abgestrahlt. Ein Prismenblatt 4 ist auf der Außenseite der Austrittsoberfläche 5 angeordnet.
In Fig. 1 sind der Spalt zwischen dem Prismenblatt und der Lichtleitplatte 1, der Abstand der Prismenreihen und die Prismentiefe und anderes aus Gründen der Verdeutlichung übertrieben. Eine Oberfläche des Prismenblatts 4 besteht aus V- förmigen Prismenoberflächen 4a, 4b und die andere Oberfläche ist eine flache Oberfläche 4e.
Beim Prismenblatt 4, wie in Fig. 1 angeordnet, zeigt die flache Oberfläche 4e zur Außenseite und dient als eine Beleuchtungsoberfläche 4e, von der ein Beleuchtungsstrom 4f abgestrahlt wird. Falls ein wohlbekanntes Flüssigkristallanzeigepaneel weiter außerhalb des Prismenblatts angeordnet wird, wird eine Flüssigkristallanzeige vom Hintergrundbeleuchtungstyp gebildet.
Als Ergebnis der in keilförmigem Schnitt der Lichtleitplatte 1 auftretenden wiederholten Reflexion zeigt solch eine Flächenlichtquelle exzellente Charakteristika bezüglich der Effizienz der Lichtverwendung und der Gleichmäßigkeit der Helligkeit.
Vom Lichtquellenelement L in die Lichtleitplatte 1 eingeleitetes Licht wird zu einer Endoberfläche 7 auf der dünnen Seite geleitet, während es von einer Streuwirkung und einer Reflexionswirkung in der Lichtleitplatte 1 betroffen ist. Bei diesem Prozess wird das Licht peu à peu aus der Austrittsoberfläche 5 abgestrahlt. Das aus der Austrittsoberfläche 5 abgestrahlte Licht hat eine Richtwirkung entsprechend der Größe der Partikel anderen refraktiven Indexes, die in der Lichtleitplatte 1 verteilt sind (allgemeiner gesagt, gemäß der Korrelationsdistanz in einer Struktur mit ungleichem refraktivem Index). Anders gesagt, nimmt der von der Austrittsoberfläche 5 abgestrahlte Beleuchtungsstrom einen parallelen Lichtstrom ein.
Je größer die Partikelgröße mit anderem refraktiven Index, die in der Lichtleitplatte 1 verteilt sind, ist (allgemeiner gesagt, um so mehr es die Korrelationsdistanz ist), wird aus der Austrittsoberfläche 5 abgestrahltes Licht klarer parallelisiert. Die präferenzielle Ausbreitungsrichtung (die Hauptausbreitungsrichtung des Beleuchtungsstroms) ist allgemein in einem Winkel geneigt, der bei Betrachtung von der Seite der Einfallsoberfläche 2 von 25 bis 30º in Bezug auf die Austrittsoberfläche reicht.
Auf Basis der obigen Tatsache wird nunmehr unter Bezugnahme auf Fig. 2 und 3 eine Beschreibung über eine Funktion gegeben, um die Ausbreitungsrichtungscharakteristika des Prismenblatts 4 bei der konventionellen Flächenlichtquellenvorrichtung zu ändern.
Fig. 2 ist eine Ansicht zum Erläutern des Verhaltens von Licht in einem Schnitt längs "einer Längsrichtung" in der in Fig. 1 gezeigten Struktur. In Fig. 2 bedeutet "eine Längsrichtung" eine Richtung, die parallel zu einer Lichtzufuhrrichtung hin zur Lichtleitplatte 1 ist, anders ausgedrückt, eine zu einer Laufrichtung der Einfallsoberfläche orthogonale Richtung. Andererseits bedeutet "eine Querrichtung" eine zur Lichtzuführrichtung hin zur Lichtleitplatte orthogonale Richtung, d. h., der Laufrichtung der Einfallsoberfläche 2.
Wie in Fig. 2 gezeigt, ist das Prismenblatt 4 längs der Austrittsoberfläche 5 der Lichtleitplatte 1 so angeordnet, dass die Prismenoberfläche einwärts gerichtet ist. Ein Vertikalwinkel ø3 jedes Prismenelements auf den Prismenoberflächen ist vorzugsweise etwa 60º.
Wie oben beschrieben ist, wenn die Lichtzufuhrrichtung durch einen Pfeil L' ausgedrückt wird, die Vorzugsausbreitungsrichtung des aus der Austrittsoberfläche abgestrahlten Lichtstroms in einem Winkel ø2 von etwa 60º in Bezug auf eine sich von der Austrittsoberfläche erstreckende Normale geneigt. Wenn ein refraktiver Index der Lichtleitplatte 1 (PMMA Matrix) als 1,492 angenommen wird, ist der Eintrittswinkel ø1 in Bezug auf die Austrittsoberfläche, um den Winkel ø2 von etwa 60º zu erzielen, etwa 35º. Ein Strahl, der solche Bedingungen erfüllt, wird ein typischer Strahl genannt. In Fig. 2 ist der typische Strahl durch das Bezugszeichen B1 bezeichnet.
Der von der Austrittsoberfläche 5 abgestrahlte typische Strahl B1 nimmt eine grade Ausbreitung durch eine Luftschicht AR (mit einem refraktiven Index n0 von ungefähr 1,0) und tritt danach in die Prismenoberfläche 4a des Prismenblatts 4 in einem Winkel ( 3 von etwa 60º) nahe einer Orthogonalen ein. Man beachte, dass die Menge des auf die Prismenoberfläche 4b auf der gegenüberliegenden Seite einfallenden Lichts relativ sehr klein ist.
Nachfolgend nimmt der typische Strahl B1 eine im wesentlichen gerade Ausbreitung durch das Prismenblatt 4 bis zur Prismenoberfläche 4b, um regulär zur flachen Oberfläche 4e des Prismenblatts 4 reflektiert zu werden, und auf der flachen Oberfläche 4e in einem Winkel nahe einer Orthogonalen aufzuprallen, um zur Außenseite abgestrahlt zu werden. Die vorzugsweise Ausbreitungsrichtung des von der Austrittsoberfläche 5 abgestrahlten Lichtstroms wird durch den obigen Prozess in eine Richtung geändert, die im Wesentlichen orthogonal zur Austrittsoberfläche ist.
Jedoch muss angemerkt werden, dass die geänderte vorzugsweise Ausbreitungsrichtung nicht immer exakt orthogonal zur Austrittsoberfläche 5 liegt. Die geänderte vorzugsweise Ausbreitungsrichtung kann nämlich innerhalb eines Winkelbereichs in einem gewissen Ausmaß durch Design des Vertikalwinkels ø3, das Material (refraktiver Index) des Prismenblatts 4 und das Material (refraktiver Index) der Lichtleitplatte 1 und anderes eingestellt werden.
Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht zum Erläutern des Verhaltens von Licht in einer anderen konventionellen Struktur, welche das Prismenblatt 4 verwendet. Verglichen mit der in Fig. 1 und 2 gezeigten Struktur ist das Prismenblatt 4 umgedreht, so dass die Prismenoberflächenseite einwärts gerichtet ist.
Der vertikale Winkel ø4 jedes aus den Prismenoberflächen bestehenden Prismenelements kann beispielsweise etwa 70º betragen. Bei der Struktur, bei der die Prismenoberflächen auswärts weisen, hat ein vertikaler Winkel zum Bereitstellen der gewünschten Effekte einen weiteren Bereich als derjenige in der Struktur, in der die Prismenoberflächen einwärts weisen.
Wenn die Lichtzufuhrrichtung durch einen Pfeil L' ausgedrückt wird, fällt ein typischer Strahl B2 auf die Austrittsoberfläche 5 in einem Winkel ø1 von etwa 35º ein und der Großteil des typischen Strahls wird in eine Luftschicht AR (mit einem refraktiven Index n0 von ungefähr 1,0) abgestrahlt, ähnlich zum Fall von Fig. 2. Ein Abstrahlwinkel ø2 liegt bei etwa 60º.
Der typische Strahl B2 nimmt eine gerade Ausbreitung durch die Luftschicht AR und fällt diagonal auf der flachen Oberfläche 4e des Prismenblatts 4 ein, wobei er durch einen wie in Fig. 3 gezeigten refraktiven Pfad seine Ausbreitung nimmt. Dann wird der typische Strahl von der Oberfläche 4c des Prismenblatts 4 in einem Winkel abgestrahlt, der nahe einer Orthogonalen zur Austrittsoberfläche 5 ist. Es sollte angemerkt werden, dass das Verhältnis von aus der Oberfläche 4d abgestrahltem Strahl relativ sehr klein ist. Da der Lichtpfad, nachdem er auf die flache Oberfläche 4e eingefallen ist, abhängig von einem refraktiven Index n2 des Prismenblatts 4 oder einem Prismenvertikalwinkel ø4 variiert, kann die vorzugsweise Ausbreitungsrichtung durch Einstellen dieser Parameter eingestellt werden.
Die Flächenlichtquellenvorrichtung solcher konventionellen Arten sind dahin exzellent, dass eine dünne Struktur realisiert ist und dass ein gleichmäßiger und heller Beleuchtungsstrom bereitgestellt ist, um so vorzugsweise eine Ausbreitung in einer gewünschten Richtung zu nehmen.
Jedoch sind die Anforderungen an eine Flüssigkristallanzeige vom Hintergrundbeleuchtungstyp jüngst gestiegen. Es ist nämlich nicht nur eine dünne Struktur, eine große Bildfläche und energiesparende Eigenschaften, sondern auch ein visuelles Gefühl hoher Qualität sehr notwendig geworden.
Die Flächenlichtquellenvorrichtungen konventioneller, oben beschriebener Arten, können solche Anforderungen nicht zufriedenstellend erfüllen. Insbesondere erreichen die Oberflächenlichtquellenvorrichtungen konventioneller Arten nicht das Stadium des gleichzeitigen Erfüllens von Pegel und Gleichförmigkeit der Helligkeit und des Weichheitsgefühls, wenn die Beleuchtungsoberfläche (die obere Oberfläche des Prismenblatts) mit nacktem Auge betrachtet wird.
Es ist nämlich im Stand der Technik nicht möglich, eine Flächenlichtquellenvorrichtung mit einer Beleuchtungsoberfläche bereitzustellen, die fein ist und eine hinreichende Weißheit ohne Blendung aufweist. Weiterhin treten Unregelmäßigkeiten der Leuchtdichte, die eine reflektive Anmutung genannt wird, in der bestehenden Oberfläche in der Nähe der Einfallsoberfläche auf, was zur Verschlechterung der Anzeigequalität führt.
Es wird angenommen, dass die visuelle Qualität aufgrund der folgenden Ursachen verschlechtert wird. Allgemein ist die Streukraft der Lichtleitplatte 1 in der in Fig. 1 gezeigten Flächenlichtquellenvorrichtung nicht intensiv genug, um eine klare Betrachtung zu gestatten. Der Grund dafür ist, dass, wenn dem Lichtzerstreuungs- und -leitmaterial hinreichend intensive Streukraft gegeben wird, das Lichtzerstreuungs- und -leitmaterial die Lichtleitkapazität vermindert und kaum die Anforderungen erfüllen kann, dass die Leuchtdichte der Beleuchtungsoberfläche einheitlich sein soll. Diese Tendenz wird entsprechend dem Ansteigen der Größe der Lichtleitplatte (nämlich der Größe der Beleuchtungsoberfläche oder der Größe einer Bildebene der Flüssigkristallanzeige) deutlicher bemerkbar.
Daher ist es, soweit eine Beurteilung von einem visuellen Standpunkt aus durchgeführt wird, nicht möglich, eine intensive Lichtdiffusionstätigkeit innerhalb der Lichtleitplatte 1 zu erwarten. Im Ergebnis wird angenommen, dass eine beachtliche Menge des vom längs der rückseitigen Oberfläche der Lichtleitplatte 1 angeordneten Reflektor 3 reflektierten Lichts die Augen eines Beobachters erreicht, ohne eine hinreichende Diffusion zu erfahren.
Anders ausgedrückt, hat der Grund des Reflektors 3 eine Tendenz dazu, von den Augen des Beobachters gesehen zu werden. Falls ein regulär-reflektiver Reflektor 3 verwendet wird, werden demgemäß unerwünschte visuelle Anmutungen, die einer regulären Reflexionsoberfläche eigen sind, d. h. Unzulänglichkeit sog. "Weißheit" oder der sog. "Weichheit" oder "Blendung" unvermeidlich verursacht.
Da durch das Prismenblatt weniger diffundiertes Licht durchtritt, können darüber hinaus Reihen der durch die Prismenoberflächen definierten Prismenrillen als Streifen beobachtet werden.
Weiterhin tritt eine unzureichende Diffusion von Licht insbesondere in einem Bereich nahe der Eintrittsoberfläche auf und verursacht ein Phänomen sog. reflektiver Anmutung, was dazu führt, dass ein schlechter Einfluss auf die Anzeigequalität einer Flüssigkristallanzeige ausgeübt wird.
Es wird angenommen, dass solche Phänomene und eine resultierende, den Beobachter betreffende, unerwünschte Empfindung nicht nur durch den Pegel der Lichtmenge, sondern auch durch eine Kombination verwandter Faktoren wie etwa der Farbtemperatur und der Ausbreitungsrichtungscharakteristika des Beleuchtungsstroms verursacht werden.
Wenn ein diffus reflektierendes weißes Blatt als Reflektor 3 verwendet wird, löst sich ein visuelles Problem in Verbindung mit der "Weißheit" zu einem gewissen Grade. Wenn jedoch der Reflektor 3 so ausgebildet ist, dass er eine diffusreflektive Oberfläche hat, übt ein solcher Reflektor einen schlechten Einfluss auf Pegel und Gleichförmigkeit der allgemeinen Beleuchtungsdichte der Beleuchtungsoberfläche aus.
Wenn weiterhin einige Irregularitäten (d. h. fokale Unebenheiten oder Irregularitäten) auf der Oberfläche des Reflektors 3 in dem Fall vorkommen, bei dem entweder der regulär reflektive oder diffus reflektive Reflektor verwendet werden, werden diese Irregularitäten durch den Reflektor hindurch gesehen und daher kann Verschlechterung der visuellen Qualität auftreten.
Um die obigen Probleme zu lösen, haben die Erfinder bereits eine Struktur vorgeschlagen, bei der ein zusätzliches Prismablatt entlang der rückwärtigen Oberfläche einer aus lichtstreuendem und -leitendem Material hergestellten Lichtleitplatte zusätzlich zu einem längs einer Austrittsoberfläche der Lichtleitplatte angeordneten Prismenblatt angeordnet ist (PCT/JP96/00561).
Gemäß dem obigen Vorschlag wird das zusätzliche Prismenblatt längs der rückwärtigen Oberfläche der Lichtleitplatte so angeordnet, dass die Prismenreihen parallel zur Lichtzufuhrrichtung verlaufen. Diese Flächenlichtquellenvorrichtung löst das obige Problem effektiv. Jedoch ist es vom Standpunkt einer dünnen Struktur und der Verminderung von Herstellungskosten unzufriedenstellend, dass ein zusätzliches Prismenblatt zusätzlich zu dem längs der Austrittsoberfläche angeordneten Prismenblatt notwendig ist.
Gemäß einem weiteren vorgeschlagenen Stand der Technik, wie in US 5.408.388 gezeigt, hat eine Lichtleitplatte eine Emissionsoberfläche, die mit einer oberen Prismenoberfläche versehen ist, längs der ein ebenfalls mit einer oberen Prismenfläche versehenes Prismenplatte angeordnet ist. Dies erfordert es, dass sowohl die Lichtleitplatte als auch das Prismenblatt jeweils mit Prismenoberflächen versehen sind. Auch hat das Prismenblatt keine untere Prismenoberfläche, was bedeutet, dass das Prismenblatt kaum Strahlen erzeugt, die auf die Lichtleitplatte zurückgeworfen werden, was zu einem hohen Blendungspegel führt.
Gemäß noch einem weiteren Vorschlag aus dem Stand der Technik, wie in WO- 94/20871 gezeigt, sind zwei Prismenblätter längs einer Emissionsseite einer Lichtleitplatte angeordnet. Die Prismenblätter stellen Prismenreihensätze bereit, die zueinander in rechten Winkeln verlaufen. Obwohl erwartet wird, dass dieser Stand der Technik eine etwas verbesserte visuelle Wahrnehmung erzielt, erhöht die Notwendigkeit zweier Prismenblätter die Teileanzahl und führen die zwei in Serie angeordneten Prismenblätter zu einer verminderten Lichtenergieeffizienz, weil eine zwischen den Prismenblättern eingefügte Lufschicht unvermeidlich einen gewissen Lichtverlust mit sich bringt.

Offenbarung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung ist gemacht worden, um die Nachteile im Stand der Technik zu überwinden. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist nämlich die Bereitstellung einer Flächenlichtquellenvorrichtung, die eine Beleuchtungsoberfläche aufweist, um zufriedenstellende visuelle Wahrnehmung ("Weißheit" und "Weichheit" und dergleichen) ohne Erhöhen der Anzahl an Teilen und auch ohne Verschlechtern von Pegel und Gleichförmigkeit der Helligkeit bereit zu stellen.
Zusätzlich ist auf der Basis der oben beschriebenen Flächenlichtquellenvorrichtung ihre Aufgabe, eine Flüssigkristallanzeige bereit zu stellen, die nicht nur bezüglich ihrer Stromspareigenschaften, sondern auch ihrer visuellen Qualität exzellent ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Flächenlichtquellenvorrichtung bereitgestellt, die eine aus einem Lichtzerstreu- und -leitmaterial hergestellte Lichtleitplatte, ein Lichtquellenmittel zum Zuführen von Licht von zumindest einer Seitenrichtung der Lichtleitplatte, einen längs einer rückwärtigen Oberfläche der Lichtleitplatte angeordneten Reflektor und ein Prismenblatt umfasst, das von der Lichtleitplatte getrennt ist und sich längs einer Austrittsoberfläche der Lichtleitplatte erstreckt, wobei das Prismenblatt eine äußere Prismenoberfläche (von der Lichtleitplatte weg gerichtet) und eine innere Oberfläche (zur Lichtleitplatte hin gerichtet) aufweist, und die äußere Prismenoberfläche mit einer großen Zahl von Prismenreihen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Oberfläche des Prismenblatts eine Prismenoberfläche ist, die mit einer großen Zahl von Prisenreihen versehen ist, die in einer zur Lichtzufuhrrichtung von dem Lichtquellenmittel orthogonalen Richtung verlaufen, um eine vorzugsweise Ausbreitungsrichtung des von der Lichtleitplatte abgestrahlten Lichtstroms in die Nähe der Frontalrichtung innerhalb des Prismenblatts durch Refraktion und Innenreflexion zu richten, welche durch die auf der inneren Prismenoberfläche ausgebildeten Prismenreihen bewirkt wird; und die auf der außeren Prismenoberfläche ausgebildeten Prismenreihen in einer zur Lichtzufuhrrichtung von dem Lichtquellenmittel parallelen Richtung verlaufen, um Strahlen zu erzeugen, die, nachdem sie in einer zu der Lichtzufuhrrichtung im Wesentlichen orthogonalen Richtung verschoben worden sind, durch von den auf der äußeren Prismenoberfläche ausgebildeten Prismenreihen bewirkte innere Reflexionen zurückkehren.
Die vertikalen Winkel der Prismen auf sowohl den inneren als auch den äußeren Prismenoberflächen des Prismenblatts sind zum Erzielen geeigneter Lichtführung wichtig, wie zuvor erwähnt. Bei der äußeren Prismenoberfläche ist der Prismenvertikalwinkel natürlich typischerweise 90º. Jedoch kann dieser Prismenvertikalwinkel tatsächlich innerhalb eines Bereichs von etwa 70 bis 130º liegen.
Die in der Flächenlichtquellenvorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendete Lichtleitplatte hat vorzugsweise einen keilförmigen Schnitt und in diesem Fall ist das Lichtzufuhrmittel längs der Endoberfläche auf der dicken Seite der Lichtleitplatte angeordnet.
Wenn die oben beschriebene Flächenlichtquellenvorrichtung hinter einer Flüssigkristallanzeige gemäß einer vorbekannten Anordnung angeordnet wird, wird eine nicht nur bezüglich ihrer Stromspareigenschaften, sondern auch ihrer visuellen Qualität exzellente Flüssigkristallanzeige bereitgestellt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Leuchtoberfläche hoher Qualität vom visuellen Standpunkt aus durch einfaches Verbessern der Konfiguration und Anordnung des in der Flächenlichtquellenvorrichtung des in Fig. 1 gezeigten konventionellen Typs realisiert. Weiter wird die visuelle Qualität einer Flüssigkristallanzeige durch Einsetzen der Flächenlichtquellenvorrichtung als Hintergrundbeleuchtung in der Flüssigkristallanzeige erhöht.
Bei der vorliegenden Erfindung wird kein zusätzliches Prismenblatt benötigt. Beim in der vorliegenden Erfindung verwendeten Prismenblatt sind die Prismenreihen auf beiden Oberflächen des Prismenblatts so ausgebildet, dass sie in zueinander rechtwinkligen Richtungen laufen. Das Prismenblatt ist so orientiert, dass die inneren Prismenreihen in Querrichtung laufen und die äußeren Prismenreihen in Längsrichtung laufen.
Wie aus der Beschreibung in Verbindung mit Fig. 2 zu sehen, kann aus der Austrittsoberfläche der Lichtleitplatte geneigt abgestrahltes direktionales Licht (durch einen typischen Strahl repräsentiert) zur Frontalrichtung innerhalb des Prismenblatts geleitet werden, indem der Prismenvertikalwinkel auf der inneren Prismenoberfläche korrekt eingestellt wird.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Flächenlichtquellenvorrichtung des Stands der Technik wird der typische Strahl direkt von der flachen äußeren Oberfläche abgestrahlt. Andererseits wird beim in der vorliegenden Erfindung verwendeten Prismenblatt ein beachtlicher Teil des auf die äußere Prismenoberfläche durch die innere Seite des Prismenblatts einfallenden Lichts invertiert, nachdem es in Querrichtung verschoben ist, und kehrt dann zur inneren Prismenoberfläche zurück.
Der tatsächliche von der Austrittsoberfläche abgestrahlte Lichtstrom erfährt seine Ausbreitung, während er sich in einem gewissen Ausmaß in einem Winkel um den typischen Strahl verteilt. Analog zur Beschreibung in Verbindung mit Fig. 3 hat die äußere Prismenoberfläche den Effekt, einen Lichtstrom eines solchen Lichts zur Frontalrichtung quer zu sammeln. Diese Tatsache trägt zur Verstärkung der Helligkeit der Beleuchtungsoberfläche bei Aufsicht in Frontalrichtung bei.
Der zurücklaufende typische Strahl wird in um den typischen Strahl in einem gewissen Verhältnis durch verschiedene Pfade verteiltes Licht umgewandelt und wird danach von der äußeren Oberfläche des Prismenblatts abgestrahlt.
Die Geschichte des schließlich von der äußeren Oberfläche des Prismenblatts abgestrahlten Lichts wird auf Basis der Funktion des Zurückhaltens des typischen Strahls von einer direkten Abstrahlung diversifiziert. Im Ergebnis wird die visuelle Wahrnehmung verbessert, während ein Spiegeleffekt daran gehindert wird, in der Nähe der Eintrittsoberfläche aufzutreten.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Skizze, welche die essentielle Struktur einer Flächenlichtquellenvorrichtung des Stands der Technik zeigt;
Fig. 2 ist eine Ansicht zur Erläuterung des Verhaltens von Licht in einem Schnitt längs einer Längsrichtung in der in Fig. 1 gezeigten Anordnung;
Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht zum Erläutern einer anderen Anordnung des Prismenblatts des Stands der Technik;
Fig. 4 ist eine Skizze, welche eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 5 ist eine Ansicht zum Erläutern des Verhaltens von Licht an der äußeren Oberfläche eines Prismenblatts, wenn ein Prisma einen geeigneten vertikalen Winkel ø4 aufweist;
Fig. 6 ist eine Ansicht zum Erläutern des Verhaltens von Licht an der äußeren Oberfläche des Prismenblatts, wenn ein Prisma einen übermäßigen vertikalen Winkel ø4 aufweist;
Fig. 7 ist eine Ansicht zum Erläutern des Verhaltens der rückkehrenden Strahlen D1, D2 in der Nähe der inneren Oberfläche;
Fig. 8 ist eine Grafik, welche das Ergebnis der Messung von Helligkeitscharakteristiken in einem Längsschnitt in Bezug auf die Konfiguration der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform und der des in Fig. 1 gezeigten Stands der Technik zeigt;
Fig. 9 ist eine Grafik, welche das Ergebnis der Messung der Helligkeitscharakteristiken in einem quer laufenden Schnitt in Bezug auf die Konfiguration der in Fig. 4 gezeigten Erfindungsform und der des in Fig. 1 gezeigten Stand der Technik zeigt;
Fig. 10 ist eine partielle Skizze zum Erläutern einer Modifikation der Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 11 ist eine partielle Skizze zum Erläutern einer anderen Modifikation der Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 12 ist eine partielle Skizze zum Erläutern einer weiteren Modifikation der Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 13 ist eine partielle Skizze zum Erläutern noch einer weiteren Modifikation der Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.

Bester Modus zum Ausführen der vorliegenden Erfindung

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in geeigneter Weise durch die Verwendung von mit den in Fig. 1 gemeinen Bezugszeichen. Aus Gründen der Darstellung sind das Intervall zwischen der Lichtleitplatte und dem Prismenblatt, der Abstand der Prismenreihen und die Tiefe der Prismen usw. übertrieben.
Eine Flächenlichtquellenvorrichtung der vorliegenden Erfindung hat eine Struktur, in der ein Prismenblatt 4' anstelle eines Prismenblatts 4 bei einer Flächenlichtquellenvorrichtung eines in Fig. 1 gezeigten konventionellen Typs verwendet wird.
Es dient nämlich die Endoberfläche auf der dicken Seite der Lichtleitplatte 1 mit einem keilförmigen Schnitt als Einfallsoberfläche 2 und ein Lichtquellenelement (eine Fluoreszenzlampe) L wird in der Nähe von der Einfallsoberfläche angeordnet. Auch wenn nicht gezeigt, ist üblicherweise ein Reflektor wie etwa Silberfolie so angeordnet, dass er das Lichtquellenelement (die Fluoreszenzlampe) L an der hinteren Oberflächenseite umgibt. Für den längs der rückwärtigen Oberfläche 6 der Lichtleitplatte 1 angeordneten Reflektor 3 wird eine regulär reflektive Silberfolie oder ein diffus reflektives weißes Blatt verwendet.
Ein Beleuchtungsstrom wird an der Austrittsoberfläche 5 auf der anderen Seite der Lichtleitplatte 1 abgenommen. Das Prismenblatt 4' ist längs der Austrittsoberfläche 5 angeordnet. Ähnlich zum Fall der konventionellen Flächenlichtquellenvorrichtung wird, wenn ein wohlbekanntes Flüssigkristallanzeigenpaneel LP (durch unterbrochene Linien gezeichnet) auf der Außenseite des Prismenblatts 4' angeordnet ist, eine Flüssigkristallanzeige gebildet.
Ähnlich der in Fig. 1 gezeigten Flächenlichtquellenvorrichtung wird die Dicke der Lichtleitplatte 1 entsprechend kleiner gemacht, wenn die Lichtleitplatte 1 von der Einfallsoberfläche 2 getrennt ist. Diese Tatsache ist vorteilhaft beim Erzeugen des Effekts repetitiver Reflexion zwischen der Austrittsoberfläche 5 und der geneigten rückwärtigen Oberfläche 6, um die Effizienz von Lichtverwendung und die Gleichförmigkeit der Beleuchtungsstärke hoch zu halten.
Vom Lichtquellenelement L in die Lichtleitplatte 1 eingeleitetes Licht wird zur Endoberfläche 7 auf der dünnen Seite geleitet, während es einer Zerstreuwirkung und einer Reflektorwirkung in der Lichtleitplatte 1 unterworfen wird. Bei diesem Prozess wird Licht peu à peu aus der Austrittsoberfläche abgestrahlt. Das aus der Austrittsoberfläche 5 abgestrahlte Licht hat eine Direktivität gemäß der Größe der Partikel anderen refraktiven Indexes, die in der Lichtleitplatte 1 verteilt sind (allgemeiner gesagt, gemäß dem Korrelationsabstand, der sich auf die Ungleichmäßigkeit im refraktiven Index bezieht). Anders gesagt, nimmt der von der Austrittsoberfläche 5 abgestrahlte Beleuchtungsstrom die Eigenschaften eines parallelen Lichtstroms an.
Je größer die Größe der Partikel anderen refraktiven Index ist, die in der Lichtleitplatte 1 verteilt sind, (um so mehr die Korrelationsdistanz ist), desto klarer wird das von der Austrittsoberfläche 5 abgestrahlte Licht parallelisiert. Die vorzugsweise Ausbreitungsrichtung (eine Hauptausbreitungsrichtung des Beleuchtungsstromes) ist allgemein in einem Winkel geneigt, der in Bezug auf die Austrittsoberfläche bei Sicht von der Seite der Einfallsoberfläche 2 von 25 bis 30º reicht.
Die Lichtleitplatte 1 kann aus lichtstreuendem und -leitendem Material hergestellt sein, das durch gleichförmiges Verteilen einer Substanz eines anderen refraktiven Index (d. h. feine Silikonpartikel) in einer aus Polymethylmethacrylat (PMMA) hergestellten Matrix erhalten werden. Die Zerstreuungskraft der Lichtleitplatte 1 kann durch Verändern des Inhaltsverhältnisses (Gewichtsprozent) der Substanz mit anderem refraktiven Index eingestellt werden.
Im Allgemeinen wird, um so relativ größer die Längsgröße der Lichtleitplatte 1 ist, das Verhältnis des Gehalts der Substanz anderen refraktiven Index darauf ausgelegt, relativ kleiner zu werden. Wenn der Lichtleitplatte eine übermäßige Zerstreuungskraft gegeben wird, indem das Verhältnis eines hohen Gehalts bereitgestellt wird, wird die Ausbreitung von Licht zu einem von der Einfallsoberfläche entfernten Bereich behindert und es steht zu fürchten, dass ein Heiligkeitsgradient in der Flächenlichtquellenvorrichtung auftritt.
Andererseits ist die Größe der Partikel anderen refraktiven Indexes ein Faktor, der die Intensität der Vorwärtsstreueigenschaften für individuelles Zerstreuen innerhalb des Inneren der Lichtleitplatte 1 beeinflusst. Im allgemeinen werden, je größer die Partikelgröße ist, die Vorwärtszerstreueigenschaften intensiver werden. In Verbindung mit dieser Tatsache wird, um so relativ größer die Partikelgröße ist, die vorzugsweise Ausbreitungsrichtung des von der Austrittsoberfläche 5 der Lichtleitplatte 1 abgestrahlten Lichtstromes desto klarer werden. Es kann nämlich ein Lichtstrom fast wie ein paralleler Lichtstrom erhalten werden. Andererseits wird, um so relativ kleiner die Partikelgröße ist, desto mehr die Direktivität des von der Austrittsoberfläche der Lichtleitplatte 1 abgestrahlten Lichtstromes vermindert. Daher wird die Partikelgröße vorzugsweise anhand der Intensität der für den Beleuchtungsstrom notwendigen Direktivität eingestellt.
Nunmehr wird die Struktur des das wichtigste Merkmal der vorliegenden Erfindung bereitstellenden Prismenblatts 4' und des Verhaltens von Licht basierend auf der Struktur des Prismenblatts beschrieben.
Wie in Fig. 4 gezeigt, sind jeweils aus Prismenoberflächen 4a, 4b als repetitive Einheiten bestehende Prismenreihen auf der inneren Oberfläche des Prismenblatts 4' ausgebildet. Andererseits sind jeweils aus Prismenoberflächen 4c, 4d als repetitive Einheiten bestehende Prismenreihen auf der äußeren Oberfläche ausgebildet.
Die auf der inneren Oberfläche ausgebildeten Prismenreihen laufen parallel zu einer Laufrichtung der Einfallsoberfläche 2, ähnlich zum Fall des in Fig. 1 gezeigten Prismenblatts 4. Andererseits laufen die auf der äußeren Oberfläche ausgebildeten Prismenreihen orthogonal zur Laufrichtung der Einfallsoberfläche 2.
Wie aus der Beschreibung in Verbindung mit Fig. 2 ersichtlich, kann ein von der Austrittsoberfläche der Lichtleitplatte abgestrahlter, direktionales Licht repräsentierender typischer Strahl zur frontalen Richtung innerhalb des Prismablatts geführt werden, indem ein Prismenvertikalwinkel auf den, auf der inneren Oberfläche ausgebildeten, Prismenoberflächen korrekt konstruiert wird.
Wenn beispielsweise ø2 der vorzugsweisen Ausbreitungsrichtung von aus der Austrittsoberfläche 5 der Lichtleitplatte 1 abgestrahlten Lichts als etwa 60º (vgl. Fig. 2) angenommen wird, wird ein typischer Strahl, der seine Ausbreitung um die Frontalrichtung herum durch das Prismenblatt 4' zur äußeren Oberfläche nimmt durch Einstellen des von den Prismenoberflächen 4a, 4b gebildeten Winkels ø3 auf etwa 60º erzeugt.
Fig. 5 ist eine Ansicht zum Erläutern des Verhaltens von Licht in der Nähe der äußeren Oberfläche des Prismenblatts 4'. In Fig. 5 ist ein Schnitt einer Einheit von Prismenreihen bei Sicht von der Seite des Lichtquellenelements L gezeigt und typische Strahlen, welche Ausbreitung in Frontalrichtung durch das Innere des Prismenblatts 4' hin zur äußeren Oberfläche nehmen, werden als C1, C2 bezeichnet.
Wenn jeder Prismenvertikalwinkel ø4 der Prismenreihen auf der äußeren Oberfläche als etwa 90º angenommen wird, wird die Gesamtheit oder das meiste der typischen Strahlen C1, C2 an den Prismenoberflächen in der Anordnung von 4c nach 4d oder in der Anordnung von 4d nach 4c intern reflektiert (üblicherweise total reflektiert), wobei sie in Lateralrichtung verschoben werden und danach in Rückkehrstrahlen D1, D2 geändert werden.
Fig. 7 ist eine Ansicht zum Erläutern des Verhaltens dieser rückkehrenden Strahlen D1, D2 in der Nähe der inneren Oberfläche und es wird ein Schnitt einer Einheit von Prismenreihen bei Sicht aus einer seitlichen Richtung (ein Schnitt ähnlich dem in Fig. 2) gezeigt. Wie in Fig. 7 gezeigt, kehrt der größte Teil der rückkehrenden Strahlen D1, D2 zum Inneren der Lichtleitplatte 1 gemäß einer Lichtreflektionsregel zurück.
Das ins Innere der Lichtleitplatte 1 zurückgekehrte Licht erfährt wiederum eine Zerstreuung innerhalb der Lichtleitplatte 1 und eine reflektive Wirkung aufgrund der rückwärtigen Oberfläche 6 oder des Reflektors 3, woraufhin es aus der Austrittsoberfläche 5 der Lichtleitplatte 1 abgestrahlt wird. Dieses Licht fällt wieder auf das Prismenblatt 4' ein.
Da der Lichtpfad bei solch einem Prozess extrem diversifiziert wird, tritt beachtliche Lichtverbreitung bei der Ausbreitungsrichtung von wieder auf das Prismenblatt 4' auffallendem Licht auf. Demgemäß fällt der entsprechende Teil von wieder auf die Prismenoberfläche 4c oder 4d einfallendem Licht aus einer etwas diagonalen Richtung als durch C3, C4 gezeigte Strahlen ein und wird dann als Strahlen D3, D4 in Frontalrichtung abgestrahlt.
Auf diese Weise wird die intensivste Ausbreitungsrichtungskomponente von auf das Prismenblatt 4' einfallendem Licht davon abgehalten, direkt aus dem Prismenblatt 4' abgestrahlt zu werden. Als Ergebnis wird in Bezug auf jede kleine Fläche auf der äußeren Oberfläche vom Prismenblatt 4' die Geschichte des aus dem schmalen Bereichs in Frontalrichtung abzustrahlenden Lichtpfades diversifiziert, wodurch ein gleichförmiger und weicher Beleuchtungsstrom erzeugt wird.
Insbesondere in einem Bereich nahe der Einfallsoberfläche 2 können die Irregularitäten bei der Helligkeit aufgrund der reflektiven Anmutung am Auftreten gehindert werden, indem die intensivste Ausbreitungsrichtungskomponente des Lichts davon abgehalten wird, direkt abgestrahlt zu werden.
In den Fig. 5 und 7 ist eine Beschreibung für den Fall gegeben worden, bei dem die Ausbreitungsrichtungen des typischen Strahls C1, C2 genau in die Frontalrichtung gerichtet sind und der Prismenvertikalwinkel ø4 genau 90º ist. Jedoch ist es möglich, selbst falls die Ausbreitungsrichtungen der typischen Strahlen C1, C2 oder der Prismenvertikalwinkel ø4 in einem gewissen Grade von diesen Bedingungen abweichen, ähnliche Effekte hinreichend zu erwarten.
Im Hinblick auf solch eine Situation ist der praktische Bereich des Prismenvertikalwinkels ø4 70º bis 130º. Ein Prismenvertikalwinkel von weniger als 70º würde den Kondensatoreffekt des Bündelns der Ausbreitungsrichtungen von Licht um die Frontalrichtung auf einer Ebene in einer Querrichtung vermindern, was die Beleuchtungsstärke der Oberflächenlichtquellenvorrichtung verschlechtern würde.
Andererseits würde ein übergroßerer Prismenvertikalwinkel ø4 das meiste der typischen Strahlen C1, C2, die in die Nähe der Frontalrichtung weisen, veranlassen, aus den Prismenoberflächen, 4c, 4d abgestrahlt zu werden, so wie sie sind, was eine schlechte Diversifizierung der Geschichte des aus dem Prismenblatt 4' abgestrahlten Lichtpfads ergeben würde. Fig. 6 zeigt diese Weise durch Aufgreifen eines Falls, bei dem ø4 160º ist. Wie in Fig. 6 gezeigt, wird das meiste der eine Ausbreitung in die Nähe der Frontalrichtung nehmenden typischen Strahlen C1, C2 von den Prismenoberflächen 4c, 4d als Abstrahlungsstrahlen D1, D2 abgestrahlt, so wie sie sind. Dann kehrt nur diagonales Einfallslicht, das mit Bezugszeichen C5 bezeichnet ist, aufgrund von Totalreflexion zurück und diese Tatsache trägt wenig zur Diversifizierung der Geschichte des vom Prismenblatt 4' abgestrahlten Lichtpfads bei.
Obwohl die Beschreibung sich detailliert um die in den Fig. 4, 5 und 7 gezeigten Ausführungsformen drehte, ist die vorliegende Erfindung nicht auf sie beschränkt. Beispielsweise sind verschiedene Modifikationen bei der Form der Lichtleitplatte 1, bei der Anzahl und Konfiguration des Lichtquellenelements L und dergleichen gestattet. Diese Modifikationen werden nunmehr kurz unter Bezugnahme auf Teilskizzen in den Fig. 10 bis 13 vorgestellt. Nebenbei bemerkt, wird die detaillierte Beschreibung der Struktur, Anordnung und Funktion jeder der Komponenten der Oberflächenlichtquelle nicht wiederholt.
Zunächst wird in einer in Fig. 10 gezeigten Modifikation eine flache Lichtleitplatte 1 einer gleichförmigen Dicke verwendet und ein Lichtquellenelement L auf einer Seitenendoberfläche der Lichtleitplatte angeordnet. Diese Modifikation unterscheidet sich von der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform nur in der Querschnittsform der Lichtleitplatte 1.
Bei einer in Fig. 11 gezeigten Modifikation wird eine flache Lichtleitplatte 1 einer gleichförmigen Dicke verwendet und sind insgesamt zwei Lichtquellenelemente L auf gegenüberliegenden Endoberflächen der Lichtleitplatte 1 angeordnet. Diese Modifikation unterscheidet sich von der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform in der Querschnittsform der Lichtleitplatte 1, der Anordnung und der Anzahl der Lichtquellenelemente L.
Bei einer in Fig. 12 gezeigten Modifikation wird eine Lichtleitplatte 1 einer aus linearen Keilformen zusammengesetzten Querschnittsform, die zueinander weisen, verwendet und es werden insgesamt zwei Lichtquellenelemente L auf gegenüberliegenden Enden der Lichtleitplatte angeordnet.
Bei einer in Fig. 13 gezeigten Modifikation hat die rückwärtiige Oberfläche der Lichtleitplatte 1 eine bogenförmige Form und insgesamt zwei Lichtquellenelemente L an den gegenüberliegenden Enden der Lichtleitplatte angeordnet.
Nunmehr wird eine Beschreibung der Maßnahmen gegeben werden, die die Tatsache zeigen, dass die Flächenlichtquellenvorrichtung der vorliegenden Erfindung vom Standpunkt des Beleuchtungspegels und der Winkelcharakteristiken ausgezeichnete Charakteristiken aufweist.
Fig. 8 und 9 sind Graphen, die den Zustand zeigen, bei dem die Beleuchtungsstärke durch Verwenden des Prismenblatts 4' in der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform im Vergleich mit einem Fall der Verwendung des Prismenblatts 4 (der in Fig. 1 gezeigten konventionellen Struktur) variiert.
Unter Bezugnahme auf beide Graphen repräsentiert die Ordinatenachse die Helligkeit (Luminanz) einer Beleuchtungsoberfläche (der äußeren Oberfläche jedes der Prismenblätter 4, 4') als das Messergebnis in cd/m², wobei die Abszissenachse die Richtung (der Blickrichtung des Luminanzmeters) der Helligkeitsmessung repräsentiert.
In Fig. 8 wurde der Messwinkel der Helligkeit im Längsschnitt der Lichtleitplatte 1 abgetastet. Andererseits wurde in Fig. 9 der Messwinkel der Heiligkeit in Querrichtung der Lichtleitplatte abgetastet. In beiden Graphen entspricht der 0º Winkel der Frontalrichtung.
In beiden Graphen repräsentiert eine durchgehende Linie das Messergebnis der Ausführungsform und eine gestrichelte Linie repräsentiert das Messergebnis bei der konventionellen Struktur.
Beim Prismenblatt der Ausführungsform wurde ein Prismenvertikalwinkel ø3 an der inneren Oberfläche auf 66º eingestellt und wurde ein Prismenvertikalwinkel ø auf der äußeren Oberfläche auf 98º eingestellt. Beim Stand der Technik wurde ein Prismenvertikalwinkel ø3 auf der inneren Oberfläche auf 66º eingestellt (die äußere Oberfläche ist flach).
Die Lichtleitplatte 1, das Lichtquellenelement L und der Reflektor 3 oder dergleichen, wie in der Ausführungsform verwendet werden, waren alle gleich denen aus dem Stand der Technik, außer dem Prismenblatt. Die folgenden Tatsachen werden im Hinblick auf diese Messergebnisse gegeben.
(1) In allen Graphen der Fig. 8 und 9, selbst falls die Prismenblätter 4, 4' ausgetauscht werden, gibt es keine große Änderung der Gesamtform der Graphen.
(2) Wie aus dem Graphen in Fig. 8 ersichtlich, wird durch die Verwendung des Prismenblatts 4' die Beleuchtungsstärke in der Nähe der Frontalrichtung im Längsschnitt der Lichtplatte 1 eher um mehrere Prozent verstärkt als verschlechtert.
(3) Der Graph in Fig. 9 zeigt, dass Licht in der Nähe der Frontalrichtung im Querschnitt der Lichtleitplatte 1 durch Verwendung des Prismenblatts 4' gesammelt wird. Es wird angenommen, dass dies auf der zusammenführende Wirkung der Prismenoberflächen auf der äußeren Oberfläche des Prismenblatts 4' basiert.
Es wird anhand dieser Tatsachen angenommen, dass die Struktur mit dem mit Prismenreihen auf den inneren und äußeren Oberflächen versehenen Prismenblatt 4' anstelle des längs der Austrittsoberfläche der Lichtleitplatte der Oberflächenlichtquellenvorrichtung konventionellen Typs angeordneten Prismenblatts 4 Charakteristiken des effizienten Ausstrahlen eines Belichtungsstromes in einer gewünschten Richtung (bei dieser Ausführungsform in Frontalrichtung) aufweist, ohne die Gesamtausbreitungsrichtungscharakteristiken der Oberflächenlichtquellenvorrichtung konventioneller Bauart zu verderben.
Schließlich werden ergänzend Materialien des Prismenblatts und der Lichtleitplatte beschrieben, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, und ihr Herstellungsverfahren.
Verschiedene Materialien mit einer Polymermaterialbasis sind für das Prismenblatt und die Lichtleitplatte die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, verfügbar. Die Tabellen 1 und 2 zeigen typische Materialien. TABELLE 1 TABELLE 2
Da ein Prismenblatt üblicherweise ein transparentes Element ist, können die obigen Materialien, wie sie sind, verwendet werden. Falls eine flache Oberfläche des Prismenblatts durch Mattbearbeitung gebildet wird, kann ein wohlbekanntes Strahlverfahren oder dergleichen angewendet werden. Weiterhin kann eine wohlbekannte Plastikfolienbildungstechnik für die Ausbildung von V-förmigen Rillen verwendet werden, um einen Prismenvertikalwinkel vorgegebenen Werts zu erzeugen. Eine Lichtleitplatte mit einer Polymermaterialbasis kann durch die folgenden Verfahren hergestellt werden.
Eines der Verfahren verwendet einen Ausformungsprozess einschließlich eines Schrittes des Verknetens von zwei oder mehr Polymersorten. Zuerst werden zwei oder mehr Sorten von sich in ihrem refraktiven Index unterscheidenden Polymermaterialien miteinander durch Mischen und Erhitzen verknetet (Knetschritt). Die bei diesem Prozess verwendeten Polymermaterialien können in einer beliebigen Form sein. Polymere Materialien in der Form von Pellets können beispielsweise leicht beschafft werden und werden daher vorzugsweise verwendet.
Eine durch die Schritte des Spritzgießens der verkneteten flüssigen Materials in die Form einer Spritzgupformmaschine unter hohem Druck und dann Festwerdenlassen des eingespritzten Materials durch Kühlen gebildete Lichtleitplatte wird aus der Form entnommen und im Ergebnis kann eine Lichtleitplatte mit einer Form erhalten werden, die derjenigen der Spritzgußform entspricht.
Da zwei oder mehr Sorten von sich voneinander im refraktiven Index unterscheidenden verkneteten Polymeren verfestigt werden, ohne komplett miteinander gemischt zu sein, sind diese Polymere fixiert, wobei ihre lokalen Dichten ungleichmäßig sind (Fluktuation) und gleichförmige Streukraft bereitgestellt ist. Weiterhin wird das verknetete Material in einen Zylinders eines Extruders injiziert und dann gemäß einem normalen Verfahren extrudiert und im Ergebnis kann ein genauer Abguss erhalten werden.
Die Kombination und das Mischverhältnis dieser Polymergemenge kann aus einem weiten Bereich ausgewählt werden und unter Berücksichtigung einer Differenz im refraktiven Index und der Intensität und den Eigenschaften einer Struktur mit ungleichem refraktiven Index festgelegt werden und durch einen Ausformungsprozess hergestellt werden (ein Zerstreuungsstrahlungsparameter E, eine Korrelationsdistanz a, und der Durchschnitt des Quadrats von Fluktuation einer dielektrischen Konstante oder dergleichen). Nebenbei bemerkt sind typische Materialien unter den verfügbaren Polymermaterialien solche, die in den obigen Tabellen 1 und 2 gezeigt sind.
Ein anderes Verfahren zum Herstellen eines Materials, das eine Lichtleitplatte ausbildet, ist, ein partikelförmiges Material eines anderen refraktiven Indexes (eine Differenz im refraktiven Index sei nicht geringer als 0,001) gleichförmig in einem polymeren Material zu verteilen.
Eines der für die gleichmäßige Verteilung von partikelförmigem Material verfügbaren Verfahren beinhaltet ein Verfahren, das Suspensionspolymerisierung genannt wird. Gemäß diesem Verfahren wird ein partikelförmiges Material in ein Monomer eingemischt, dann wird Polymerisation mit dem obigen gemischten, in einem Schmelzbad suspendierten, Material durchgeführt und ein Polymermaterial wird hergestellt, welches das partikelförmige Material in einem gleichförmig verteilten Zustand enthält. Falls eine Ausformungstechnik unter Verwendung dieses Polymermaterials als Ausgangsmaterial verwendet wird, wird eine Lichtleitplatte einer gewünschten Form hergestellt.
Weiterhin wird bevorzugt, dass eine Mehrzahl von Arten von Materialien durch Anwenden von Suspensionspolymerisation auf ein partikelförmiges Material und ein Monomer in verschiedenen Kombinationen (Kombinationen der Dichte von Partikeln, Partikelgröße und refraktiven Index oder dergleichen) hergestellt werden. Wenn diese präparierten Materialien selektiv vermengt werden und eine Ausformungstechnik auf das vermengte Material angewendet wird, kann eine Lichtleitplatte mit unterschiedlichen Charakteristiken hergestellt werden. Wenn ein kein partikelförmiges Material enthaltendes Polymer vermengt wird, kann die Dichte der Partikel einfach gesteuert werden.
Gemäß noch einem weiteren, für die gleichförmige Verteilung von partikelförmigem Material verfügbaren Verfahren werden ein polymeres Material und ein partikelförmiges Material miteinander verknetet. In diesem Fall wird auch bevorzugt, dass Materialien durch Kneten und Ausformen (Pelletieren) eines partikelförmigen Materials und eines Polymers in unterschiedlichen Kombinationen (Kombinationen der Dichte von Partikeln, der Partikelgröße und des refraktiven Index oder dergleichen) präpariert werden. Wenn diese präparierten Materialien selektiv vermengt werden und eine Ausformtechnik auf das vermengte Material angewendet wird, kann eine Lichtleitplatte mit verschiedenen Charakteristiken hergestellt werden.
Weiterhin kann das obige Polymerverfahren und das Verfahren des Mischens von partikelförmigem Material miteinander kombiniert werden. Wenn beispielsweise sich voneinander im refraktiven Index unterscheidende Polymere durch Vermengen verknetet werden, kann ein partikelförmiges Material hinzugefügt werden. Da diese verschiedenen Verfahren als solche bekannt sind, können die Details der Herstellbedingungen oder dergleichen ausgelassen werden.
Wie im Detail beschrieben worden ist, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, eine Flächenlichtquellenvorrichtung bereit zu stellen, die eine einfache Struktur unter Verwendung eines einzelnen Prismenblatts bei einem hohen Pegel an Helligkeit, einer geringeren spiegelnden Anmutung und einem verbesserten visuellen Gefühl (Weißheit und Weichheit) einer Leuchtoberfläche aufweist. Wenn weiterhin diese Flächenlichtquellenvorrichtung bei Hintergrundbeleuchtung angewendet wird, ist es möglich, eine Flüssigkristallanzeige bereit zu stellen, die nicht nur bezüglich der Stromspareigenschaften, sondern auch der visuellen Qualität exzellent ist.

Claims

1. Flächenlichtquellenvorrichtung, umfassend eine Lichtleitplatte (1) aus einem lichtzerstreuenden und -leitenden Material, ein Lichtquellenmittel (L) zum Zuführen von Licht von zumindest einer Seiten-Richtung (2) der Lichtleitplatte (1), einen Reflektor (3), der längs einer rückwärtigen Oberfläche (6) der Lichtleitplatte (1) angeordnet ist, und ein Prismenblatt (4'), das von der Lichtleitplatte (1) getrennt ist und sich längs einer Austrittsoberfläche (5) der Lichtleitplatte (1) erstreckt, wobei das Prismenblatt (4') eine äußere Prismenoberfläche und eine innere Prismenoberfläche aufweist und die äußere Prismenoberfläche mit einer großen Zahl von Prismenreihen (4d) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Oberfläche des Prismenblatts (4') eine Prismenoberfläche ist, die mit einer großen Zahl von Prismenreihen (4b), die in einer zur Lichtzufuhrrichtung von dem Lichtquellenmittel (L) orthogonalen Richtung verlaufen, versehen ist, um eine vorzugsweise Ausbreitungsrichtung des von der Lichtleitplatte (1) abgestrahlten Lichtstromes durch von den auf der inneren Prismenoberfläche ausgebildeten Prismenreihen (4b) bewirkte Refraktion und Innenreflexion in die Nähe der Frontalrichtung im Prismenblatt (4') zu richten; und die auf der äußeren Prismenoberfläche ausgebildeten Prismenreihen (4d) in einer Richtung parallel zur Lichtzufuhrrichtung von dem Lichtquellenmittel (L) verlaufen, um Strahlen zu erzeugen, die zur inneren Prismenoberfläche hin zurückgegeben werden, nachdem sie in einer Richtung im wesentlichen orthogonal zur Lichtzufuhrrichtung durch von den auf der äußeren Prismenoberfläche ausgebildeten Prismenreihen (4d) bewirkten Innenreflexionen verschoben worden sind.

2. Flächenlichtquellenvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Lichtleitplatte (1) einen keilförmigen Schnitt aufweist und das Lichtquellenmittel (L) längs der Endoberfläche (2) auf der dicken Seite der Lichtleitplatte (1) angeordnet ist.

3. Flächenlichtquellenvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei jeder Prismenapexwinkel (φ4), der auf der äußeren Prismenoberfläche ausgebildeten Prismenreihen (4d) etwa 90º ist.

4. Flächenlichtquellenvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei jeder Prismenapexwinkel (φ4) der auf der äußeren Prismenoberfläche ausgebildeten Prismenreihen (4d) in einem Bereich von 70 bis 130º liegt.

5. Flüssigkristallanzeige, umfassend ein Flüssigkristallpaneel und eine zur Hintergrundbeleuchtung des Flüssigkristallpaneels angeordnete Flächenlichtquellenvorrichtung, wobei die Flächenlichtquellenvorrichtung eine Flächenlichtquellenvorrichtung gemäß Anspruch 1 ist.

6. Flüssigkristallanzeige gemäß Anspruch 5, wobei die Lichtleitplatte (1) einen keilförmigen Schnitt aufweist und das Lichtquellenmittel (L) längs der Endoberfläche (2) auf der dicken Seite der Lichtleitplatte (1) angeordnet ist.

7. Flüssigkristallanzeige gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei jeder Prismenapexwinkel (φ4) der auf der äußeren Prismenoberfläche ausgebildeten Prismenreihen (4d) etwa 90º ist.

8. Flüssigkristallanzeige gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei jeder Prismenapexwinkel (φ4) der auf der äußeren Prismenoberfläche ausgebildeten Prismenreihen (4d) im Bereich von 70 bis 130º liegt.