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Dokumentenidentifikation DE102007017771A1 27.12.2007
Titel Lichtleiterplatte, Verfahren zur Herstellung einer Lichtleiterplatte und Hintergrundbeleuchtung mit der Lichtleiterplatte
Anmelder Citizen Electronics Co., Ltd., Fujiyoshida, Yamanashi, JP
Erfinder Shimura, Takashi, Fujiyoshida, Yamanashi, JP
Vertreter Dendorfer & Herrmann Patentanwälte Partnerschaft, 80335 München
DE-Anmeldedatum 16.04.2007
DE-Aktenzeichen 102007017771
Offenlegungstag 27.12.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.12.2007
IPC-Hauptklasse G02B 6/00(2006.01)A, F, I, 20070808, B, H, DE
IPC-Nebenklasse G02F 1/13357(2006.01)A, L, I, 20070808, B, H, DE   F21V 8/00(2006.01)A, L, I, 20070808, B, H, DE   
Zusammenfassung Es wird eine Lichtleiterplatte 30 vom Randlichttyp bereitgestellt, die eine erste Fläche 31 und eine zweite Fläche 32, die einander gegenüberliegen, sowie eine zwischen den Umfangsrändern der ersten und zweiten Fläche verlaufende Umfangsrandfläche aufweist. Ein Teil der Umfangsrandfläche ist als Lichteintrittsebene 30a definiert. Die erste Fläche 31 weist eine Reihe paralleler, lang gezogener, konvexer Flächen 31a mit bogenförmigem Querschnitt auf, die in eine Richtung verlaufen, die die Lichteintrittsebene 30a im Wesentlichen rechtwinklig schneidet. Die zweite Fläche 32 weist eine Reihe paralleler, lang gezogener, konkaver Flächen 32a mit bogenförmigem Querschnitt auf, die in eine Richtung verlaufen, die die lang gezogenen, konvexen Flächen 31a der ersten Fläche im Wesentlichen rechtwinklig schneidet.

Beschreibung[de]
TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft Hintergrundbeleuchtungseinheiten zur Verwendung in Anzeigevorrichtungen wie Flüssigkristallanzeigevorrichtungen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine bei einer Beleuchtungsvorrichtung vom Randlichttyp verwendete Lichtleiterplatte sowie ebenfalls eine Hintergrundbeleuchtungseinheit, bei der eine solche zum Einsatz kommt.

VERWANDTE TECHNIK

Flüssigkristallanzeigevorrichtungen werden bereits in breitem Umfang in PCs, TV-Anlagen mit Flüssigkristallanzeige, elektronischen Organizern, Mobiltelefonen und anderen Endgerät-Anzeigevorrichtungen verwendet. Dabei ist an der Unterseite eines Flüssigkristallanzeigepanels einer derartigen Flüssigkristallanzeigevorrichtung eine Hintergrundbeleuchtungseinheit vorgesehen, damit das angezeigte Bild hell und scharf erscheint. Unter der Zielsetzung, den Aufbau der Hintergrundbeleuchtungseinheit dünn zu halten, wird dabei häufig eine Lichtleiterplatte vom Randlichttyp verwendet. Bei der Lichtleiterplatte vom Randlichttyp ist in der Nähe einer Seitenrandfläche der Lichtleiterplatte eine Lichtquelle vorgesehen, so dass von der Lichtquelle abgestrahltes Licht über die Seitenrandfläche in die Lichtleiterplatte eintritt und zum inneren Teil der Lichtleiterplatte geleitet wird. Bei seinem Verlauf durch die Lichtleiterplatte tritt das Licht an der oberen Fläche der Lichtleiterplatte aus.

In der japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2004-6193 ist eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einer Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß 22 offenbart. Bei dieser Flüssigkristallanzeigevorrichtung ist eine in einem Gehäuse 9 enthaltene Hintergrundbeleuchtungseinheit (Beleuchtungsvorrichtung) 8 an der Unterseite eines Flüssigkristallanzeigepanels 1 vorgesehen.

Die Hintergrundbeleuchtungseinheit 8 weist eine Lichtleiterplatte 6 auf. Drei auf einem Substrat 7 angebrachte Leuchtdioden (Licht aussendende Dioden = LEDs) 3 sind nahe einer Seitenrandfläche 6c der Lichtleiterplatte 6 derart vorgesehen, dass Leuchtflächen 3a der LEDs 3 der Seitenrandfläche 6c zugewandt sind. Eine Diffusor- oder Lichtstreuschicht 26 ist unmittelbar über einer ersten (oberen) Fläche 6a der Lichtleiterplatte 6 vorgesehen, die als Lichtaustrittsfläche dient. Auf die Diffusorschicht 26 sind zwei Prismenschichten 25 und 24 aufgestapelt, und eine weitere Diffusorschicht 23 ist auf die Prismenschicht 24 aufgestapelt. Eine Reflektorschicht 27 ist unmittelbar unter einer zweiten (unteren) Fläche 6b der Lichtleiterplatte 6 vorgesehen. Zur Ableitung der von den LEDs 3 erzeugten Wärme ist ein Kühlkörper 5 mit dem Substrat 7 verbunden. Eine Klebeschicht 28 mit teilweise Licht reflektierender und blockierender Wirkung ist an der unteren Fläche des Flüssigkristallpanels 1 angeklebt, damit Beleuchtungslicht von der Hintergrundbeleuchtungseinheit 8 effizient genutzt wird.

Von den Leuchtflächen 3a der LEDs 3 abgestrahltes Licht tritt über die Seitenrandfläche 6c in die Lichtleiterplatte 6 ein und verläuft durch diese hindurch. Dabei tritt das Licht unter der Wirkung der Reflektorschicht 27 ordnungsgemäß aus der ersten (oberen) Fläche 6a der Lichtleiterplatte 6 aus. Dabei verläuft das austretende Licht durch die Diffuserschicht 26, die beiden übereinander gestapelten Prismenschichten 25 und 24 und weiter durch die Diffuserschicht 23, um das Flüssigkristallpanel 1 mit gleichmäßig verteilter Lichtmenge zu beleuchten. Der Kühlkörper 5 hält die gesamte Flüssigkristallanzeigevorrichtung auf gleichmäßiger Temperatur, um Ungleichmäßigkeiten in der Anzeigehelligkeit am Flüssigkristallpanel 1 weitgehend zu verhindern.

Mittlerweile sind diverse Reflexionskonstruktionen für eine derartige Lichtleiterplatte entwickelt worden, damit Licht von einer Lichtquelle ordnungsgemäß aus der oberen Fläche der Lichtleiterplatte austreten kann, während gleichzeitig das Licht zu einem inneren Teil der Lichtleiterplatte geführt wird. In der japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2003-262735 ist eine Lichtleiterplatte mit in 23 dargestellten Reflektormitteln offenbart. Genauer gesagt ist eine Lichtleiterplatte 12 an ihrer unteren Fläche (d.h. der Fläche, die der Lichtaustrittsfläche gegenüberliegt) mit einer Vielzahl von sägezahnförmigen Prismen 12b als Reflektormittel versehen. Dabei sind die sägezahnförmigen Prismen 12b derart angeordnet, dass sich ein erster Neigungswinkel &thgr;1 der Prismen 12b mit zunehmendem Abstand von einer Lichtquelle 11 im Bereich zwischen 89,5° bis 60° verändert, während ein zweiter Neigungswinkel &thgr;2 konstant bleibt, so dass die Beziehung &thgr;1 > &thgr;2 erfüllt ist.

Lichtleiterplatten werden im allgemeinen im Spritzgussverfahren unter Verwendung von Harzmaterialien mit hervorragender Wärmebeständigkeit, Feuchtigkeitsbeständigkeit, Lichtbeständigkeit, Stoßfestigkeit, chemischer Beständigkeit etc., beispielsweise Acrylharzen und Polycarbonatharzen, hergestellt. Durch das Spritzgussverfahren ist eine Massenfertigung von Lichtleiterplatten mit überdurchschnittlicher Genauigkeit möglich.

Für den Spritzguss muss jedoch die Dicke der Lichtleiterplatte einen bestimmten Wert übersteigen, damit sich das Harzmaterial entsprechend in das Formwerkzeug füllen lässt. Zum Beispiel werden zahlreiche bei Mobiltelefonen und dergleichen verwendete Lichtleiterplatten mit einer Dicke im Bereich zwischen 0,5 mm und 1,0 mm hergestellt. Die Dicke von Lichtleiterplatten lässt sich etwas verringern, wenn sie unter Verwendung einer groß dimensionierten Spritzgussmaschine mit hohem Einspritzdruck im Spritzguss hergestellt werden. Selbst in diesem Fall muss jedoch die Dicke von Lichtleiterplatten über einem bestimmten Wert liegen. Durch Verwendung einer groß dimensionierten Spritzgussmaschine erhöhen sich jedoch die Installationskosten. Für die Herstellung unterschiedlich dicker Lichtleiterplatten müssen mehrere Spritzgussformen erstellt werden, was wiederum einen Kostenanstieg für die Spritzgussformen zur Folge hat.

Die in der japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2003-262735 offenbarte Lichtleiterplatte mit sägezahnförmigen Prismen als Reflektormittel leitet zwar Licht effektiv zum inneren Teil der Lichtleiterplatte, dabei tritt jedoch das Problem auf, dass dem von den Prismen 12b reflektierten Licht eine Direktivität (Richtungseigenschaft) verliehen wird, die wahrscheinlich eine ungleichmäßige Helligkeit (Luminanz) verursacht. Daher sind ein bis zwei Diffuserschichten zur Eliminierung ungleichmäßiger Helligkeit des aus der Lichtleiterplatte austretenden Lichts erforderlich.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, hinsichtlich der eingangs beschriebenen Probleme herkömmlicher Lichtleiterplatten Abhilfe zu schaffen.

Die vorliegende Erfindung stellt eine Lichtleiterplatte vom Randlichttyp mit einer ersten und einer zweiten Fläche zur Verfügung, die einander gegenüberliegen, und mit einer Umfangsrandfläche, die sich zwischen den Umfangsrändern der ersten und der zweiten Fläche erstreckt. Ein Teil der Umfangsrandfläche ist als Lichteintrittsebene definiert. Die erste Fläche weist eine Reihe paralleler, lang gezogener, konvexer Flächen mit bogenförmigem Querschnitt auf, die im Wesentlichen rechtwinklig zur Lichteintrittsebene verlaufen. Die zweite Fläche weist eine Reihe paralleler, lang gezogener, konkaver Flächen mit bogenförmigem Querschnitt auf, die im Wesentlichen rechtwinklig zu den konvexen Flächen auf der ersten Fläche verlaufen.

Somit weist die Lichtleiterplatte vom Randlichttyp wie oben erwähnt eine Reihe paralleler, lang gezogener, konvexer und konkaver Flächen auf. Daher wird durch die Wirkung der konvexen Flächen über die Lichteintrittsebene in die Lichtleiterplatte eintretendes Licht zu deren inneren Abschnitt geführt, und aus der ersten oder zweiten Fläche austretendes Licht wird unter Wirkung der konkaven und konvexen Flächen gestreut, was eine weitestgehende Verringerung ungleichmäßiger Helligkeit an der Fläche, aus der Licht austritt, ermöglicht. Darüber hinaus lassen sich die konvexen und konkaven Flächen leichter formen als die herkömmlichen sägezahnförmigen Flächen. Entsprechend ermöglicht dies die Herstellung einer Lichtleiterplatte, die dünner ist als herkömmliche Lichtleiterplatten.

Ferner stellt die vorliegende Erfindung eine Lichtleiterplatte vom Randlichttyp mit einer ersten und einer zweiten Fläche, welche einander gegenüberliegen, und mit einer Umfangsrandfläche, die zwischen den Umfangsrändern der ersten und der zweiten Fläche verläuft, zur Verfügung. Ein Teil der Umfangsrandfläche ist als Lichteintrittsebene definiert. Die erste Fläche weist eine Reihe paralleler, lang gezogener, konvexer Flächen mit bogenförmigem Querschnitt auf, die im Wesentlichen rechtwinklig zur Lichteintrittsebene verlaufen. Die zweite Fläche weist eine Reihe paralleler, lang gezogener, konvexer Flächen mit bogenförmigem Querschnitt auf, die im Wesentlichen rechtwinklig zu den konvexen Flächen auf der ersten Fläche verlaufen.

Bei dieser Lichtleiterplatte vom Randlichttyp ergeben sich auch vorteilhafte Wirkungen ähnlich denjenigen der oben beschriebenen Lichtleiterplatte vom Randlichttyp.

Insbesondere können die Tiefen und Breiten der lang gezogenen, konkaven Flächen mit zunehmender Entfernung der konkaven Fläche von der Lichteintrittsebene allmählich größer werden.

Selbst bei Abnehmen der Lichtmenge, die in der Lichtleiterplatte von der Lichtquelle weg näher zum inneren Abschnitt hin geführt wird, kann bei dieser Anordnung das Licht effizient aus der Lichtaustrittsfläche der Lichtleiterplatte austreten, und eine Ungleichmäßigkeit der Helligkeit an der Lichtaustrittsfläche kann auf ein Minimum verringert werden.

Die Lichtleiterplatte vom Randlichttyp lässt sich aus einer Kunstharzplatte (Kunstharzfolie) herstellen. In diesem Fall können die konvexen und konkaven Flächen durch Pressen geformt werden. Somit lässt sich die Dicke der Lichtleiterplatte im Vergleich zu den herkömmlichen Lichtleiterplatten erheblich verringern.

Insbesondere können die konvexen und konkaven Flächen durch Heißpressen gebildet werden.

Bei einem weiteren spezifischen Beispiel kann die Lichtleiterplatte vom Randlichttyp eine Harzplatte und Überzugsschichten aus einem UV-(Ultraviolett)-aushärtenden Harz aufweisen, die auf beiden Flächen der Harzplatte vorgesehen sind, um die erste und die zweite Fläche zu bilden, und die konvexen und konkaven Flächen können durch Pressen auf den Überzugsschichten aus UV-aushärtendem Harz gebildet werden.

Darüber hinaus stellt die vorliegende Erfindung einen Lichtleiterplattenaufbau mit einer Vielzahl von auf die oben erwähnte Weise aufgebauten Lichtleiterplatten vom Randlichttyp zur Verfügung, die einander benachbart und integral ausgebildet sind. Anders ausgedrückt wird eine große Lichtleiterplatte hergestellt, aus der eine Vielzahl von Lichtleiterplatten vom Randlichttyp hergestellt werden können, und diese wird dann zu einer Vielzahl gewünschter Lichtleiterplatten vom Randlichttyp zerschnitten.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Lichtleiterplatte vom Randlichttyp so geformt werden, dass sie nicht dicker als 200 Mikron ist.

Außerdem stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Lichtleiterplatte mit den Schritten zur Verfügung: Bereitstellen einer Kunstharzplatte mit einer ersten und einer zweiten Fläche, die einander gegenüberliegen; Bereitstellen eines ersten Formwerkzeugs mit einer Reihe paralleler, lang gezogener, konkaver Formflächen mit bogenförmigem Querschnitt; Bereitstellen eines zweiten Formwerkzeugs mit einer Reihe paralleler, lang gezogener, konvexer Formflächen mit bogenförmigem Querschnitt; Pressen der konkavförmigen Flächen des ersten Formwerkzeugs auf die erste Fläche zur Ausbildung einer Reihe paralleler, lang gezogener, konvexer Flächen mit bogenförmigem Querschnitt auf der ersten Fläche; und Pressen der konvexförmigen Flächen des zweiten Formwerkzeugs auf die zweite Fläche im rechten Winkel zu den lang gezogenen, konvexen Flächen, um auf der zweiten Fläche eine Reihe paralleler, lang gezogener, konkaver Flächen mit bogenförmigem Querschnitt zu bilden.

Kurz gesagt wird bei diesem Verfahren die Lichtleiterplatte durch Pressen hergestellt. Dementsprechend ist bei dem Verfahren weniger Zeit für das Formen erforderlich als es bei dem herkömmlichen Verfahren unter Verwendung von Spritzguss der Fall ist, und das Verfahren ermöglicht eine erhebliche Verringerung der Dicke der Lichtleiterplatte.

Ferner stellt die vorliegende Erfindung ein Herstellverfahren für eine Lichtleiterplatte mit den Schritten zur Verfügung: Bereitstellen einer Kunstharzplatte mit einer ersten und einer zweiten Fläche, die einander gegenüberliegen; Bereitstellen eines ersten Formwerkzeugs mit einer Reihe paralleler, lang gezogener, konkavförmiger Flächen mit bogenförmigem Querschnitt; Bereitstellen eines zweiten Formwerkzeugs mit einer Reihe paralleler, lang gezogener, konvexförmiger Flächen mit bogenförmigem Querschnitt; Pressen der konkavförmigen Flächen des ersten Formwerkzeugs auf die erste Fläche, um auf der ersten Fläche eine Reihe paralleler, lang gezogener, konvexer Flächen mit bogenförmigem Querschnitt zu bilden; und Pressen der konvexförmigen Flächen des zweiten Formwerkzeugs auf die zweite Fläche im rechten Winkel zu der Reihe paralleler, lang gezogener, konkaver Formflächen des ersten Formwerkzeugs, um auf der zweiten Fläche eine Reihe paralleler, lang gezogener, konkaver Flächen mit bogenförmigem Querschnitt auszubilden.

Bei diesem Verfahren ergeben sich vorteilhafte Wirkungen ähnlich denjenigen des erstgenannten Verfahrens.

Insbesondere können das erste und das zweite Formwerkzeug erwärmt und gegen die erste bzw. die zweite Fläche gepresst werden.

Noch genauer gesagt können das erste und das zweite Formwerkzeug derart eingestellt sein, dass sie die Kunstharzplatte von beiden Seiten halten, um gleichzeitig die konvexen Flächen auf der ersten Fläche und die konkaven Flächen auf der zweiten Fläche zu bilden.

Gemäß einem weiteren spezifischen Beispiel können das erste und das zweite Formwerkzeug Walzen sein. In diesem Fall pressen die ersten und zweiten Walzen unter Drehung gegen die Kunstharzplatte, um die Reihe paralleler, lang gezogener, konvexer und konkaver Flächen zu bilden.

Gemäß einem weiteren spezifischen Beispiel kann das Herstellverfahren für die Lichtleiterplatte wie folgt sein. Der Schritt des Bereitstellens der Kunstharzplatte beinhaltet folgende Schritte: Zuführen einer Harzplatte; Bilden einer ersten Überzugsschicht aus UV-aushärtendem Harz, die die erste Fläche definiert, auf der einen Seite der Harzplatte; und Bilden einer zweiten Überzugsschicht aus UV-aushärtendem Harz, die die zweite Fläche definiert, auf der anderen Seite der Harzplatte. Der Schritt zur Bildung der Reihe paralleler, lang gezogener, konvexer Flächen beinhaltet den Schritt des Bildens der Reihe paralleler, lang gezogener, konvexer Flächen auf der ersten Überzugsschicht aus UV-aushärtendem Harz mit dem ersten Formwerkzeug und anschließend das Bestrahlen der ersten Überzugsschicht aus UV-aushärtendem Harz mit ultravioletter Strahlung zur Aushärtung dieser ersten Überzugsschicht. Der Schritt zur Bildung der Reihe paralleler, lang gezogener, konkaver Flächen beinhaltet den Schritt des Bildens der Reihe paralleler, lang gezogener, konkaver Flächen auf der zweiten Überzugsschicht aus UV-aushärtendem Harz mit dem zweiten Formwerkzeug und anschließend das Bestrahlen dieser zweiten Überzugsschicht aus UV-aushärtendem Harz mit ultravioletter Strahlung zum Aushärten dieser zweiten Überzugsschicht.

Bei diesem Verfahren lassen sich die konvexen und konkaven Flächen mit höherer Genauigkeit herstellen als es bei der Durchführung lediglich eines Pressformens möglich ist, und es ermöglicht ebenfalls die Herstellung einer dünnen Lichtleiterplatte.

Insbesondere kann das Herstellverfahren für die Lichtleiterplatte des Weiteren die Schritte beinhalten: Zuführen des Plattensubstrats als lang gezogenes durchgehendes Element horizontal in dessen Längsrichtung; Bilden einer ersten Überzugsschicht aus UV-aushärtendem Harz auf dem gerade zugeführten Plattensubstrat; Pressen der Reihe paralleler, lang gezogener konkaver Formflächen des ersten, als Walze ausgebildeten Formwerkzeugs auf die erste Überzugsschicht aus UV-aushärtendem Harz auf dem gerade zugeführten Plattensubstrat unter Drehung des ersten Formwerkzeugs zur Bildung der Reihe paralleler, lang gezogener, konvexer Flächen auf der ersten Überzugsschicht aus UV-aushärtendem Harz; Bilden einer zweiten Überzugsschicht aus UV-aushärtendem Harz auf dem gerade zugeführten Plattensubstrat; und Pressen der Reihe paralleler, lang gezogener, konvexer Formflächen des zweiten, als Walze ausgebildeten Formwerkzeugs auf die zweite Überzugsschicht aus UV-aushärtendem Harz auf dem gerade zugeführten Plattensubstrat unter Drehung des zweiten Formwerkzeugs zur Bildung der Reihe paralleler, lang gezogener, konkaver Flächen auf der zweiten Überzugsschicht aus UV-aushärtendem Harz.

Des Weiteren kann das Verfahren den Schritt des Zerschneidens der Kunstharzplatte mit den darauf wie oben erwähnt ausgebildeten Reihen paralleler, lang gezogener, konvexer und konkaver Flächen umfassen, um eine rechteckige Lichtleiterplatte mit einer Seitenrandfläche zu erhalten, die von einer Fläche definiert wird, welche in eine Richtung verläuft, die die Reihe paralleler, lang gezogener, konvexer Flächen senkrecht schneidet.

Das oben beschriebene Verfahren ermöglicht eine effiziente Massenfertigung von Lichtleiterplatten und lässt sich auch für die Kleinserienfertigung mehrerer Produkte auslegen. Lichtleiterplatten gewünschter Größe können ohne weiteres durch Erstellung eines Satzes von Formwerkzeugen hergestellt werden.

Darüber hinaus stellt die vorliegende Erfindung eine Hintergrundbeleuchtungseinheit mit der oben beschriebenen Lichtleiterplatte sowie einer Lichtquelle zur Verfügung, welche in der Nähe der Lichteintrittsebene der Lichtleiterplatte angeordnet ist, so dass Licht von der Lichtquelle über die Lichteintrittsebene in die Lichtleiterplatte eintritt. Bei der Hintergrundbeleuchtungseinheit ist die oben beschriebene erste Fläche als Lichtaustrittsfläche definiert. Aufgrund der Verwendung der Lichtleiterplatte mit dem oben angegebenen Aufbau wird bei der Hintergrundbeleuchtungseinheit ungleichmäßige Helligkeit an der Lichtaustrittsfläche auf ein Minimum verringert.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine Perspektivansicht einer Lichtleiterplatte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

2a ist ein Diagramm, das die Lichtleiterplatte von 1 aus der Sichtrichtung von Pfeil 2a zeigt.

2b ist ein Diagramm, das die Lichtleiterplatte von 1 aus der Sichtrichtung von Pfeil 2b zeigt

3a ist ein Diagramm, das die Wirkung lang gezogener, konkaver Flächen zeigt, die auf einer zweiten Fläche der in 1 gezeigten Lichtleiterplatte vorgesehen sind.

3b ist ein Diagramm, das die Wirkung lang gezogener, konvexer Flächen zeigt, die auf einer ersten Fläche der in 1 gezeigten Lichtleiterplatte vorgesehen sind.

4 ist ein Diagramm, das die Wirkungen zeigt, die sich ergeben, wenn die lang gezogenen, konvexen Flächen auf der ersten Fläche der Lichtleiterplatte in 1 und die lang gezogenen konkaven Flächen auf deren zweiter Fläche derart angeordnet sind, dass sie in jeweilige Richtungen verlaufen, die einander senkrecht schneiden.

5a ist ein Diagramm, das einen Längsschnitt entlang der lang gezogenen, konvexen Flächen der ersten Fläche der Lichtleiterplatte von 4 zeigt, um die Wirkung der lang gezogenen, konvexen Flächen zu veranschaulichen.

5b ist ein Diagramm, das die Lichtleiterplatte von 5a aus der Sicht von deren Oberteil zeigt, um die Wirkung der lang gezogenen, konvexen Flächen auf der ersten Fläche zu erläutern.

6 ist eine Perspektivdarstellung eines Verfahrens zur Herstellung der in 1 gezeigten Lichtleiterplatte.

7 ist eine Seitenansicht, die die Art und Weise der Durchführung eines Pressformens mit einer Kombination aus oberen und unteren Pressformwerkzeugen bei dem in 6 dargestellten Fertigungsverfahren zeigt.

8a ist eine Perspektivdarstellung der Formwerkzeugkonfiguration des oberen Pressformwerkzeugs von 6.

8b ist eine Perspektivdarstellung der Formwerkzeugkonfiguration des unteren Pressformwerkzeugs von 6.

9 ist eine erläuternde Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung der Lichtleiterplatte gemäß vorliegender Erfindung mittels Walzen.

10a ist eine Perspektivansicht einer in 9 gezeigten oberen Walze.

10b ist eine Perspektivansicht einer in 9 gezeigten unteren Walze.

11 ist eine Seitenansicht einer Hintergrundbeleuchtungseinheit, die in einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist.

12 ist eine Perspektivansicht einer Lichtleiterplatte und einer Lichtquelle, die in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung von 11 vorgesehen sind.

13 ist ein Diagramm, das die Lichtleiterplatte von 12 aus der Sichtrichtung von Pfeil 13 zeigt.

14 ist eine erläuternde Schemadarstellung einer Wirkung, die sich bei Vorhandensein einer Reflektorschicht an der Unterseite der Lichtleiterplatte von 12 ergibt.

15 ist eine Seitenansicht einer Hintergrundbeleuchtungseinheit, die in einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist.

16 ist eine Perspektivansicht einer Lichtleiterplatte und einer Lichtquelle in der in 15 gezeigten Flüssigkristallanzeigevorrichtung.

17 ist ein Diagramm, das die Lichtleiterplatte von 16 aus der Sichtrichtung von Pfeil 17 zeigt.

18 ist eine Perspektivansicht einer Lichtleiterplatte gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

19a ist ein Diagramm, das die Lichtleiterplatte von 18 aus der Sichtrichtung von Pfeil 19a zeigt.

19b ist ein Diagramm, das die Lichtleiterplatte von 18 aus der Sichtrichtung von Pfeil 19b zeigt.

20 ist ein Diagramm, das ein weiteres Beispiel des Verfahrens zur Herstellung der Lichtleiterplatte gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.

21 ist ein Diagramm, das ein weiteres Beispiel des Verfahrens zur Herstellung der Lichtleiterplatte gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.

22 ist eine auseinander gezogene Perspektivdarstellung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einer Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß einer herkömmlichen Technik.

23 ist eine fragmentarische Schnittansicht eines wesentlichen Teils einer Lichtleiterplatte gemäß einer weiteren herkömmlichen Technik.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG

Die 1 bis 2b zeigen eine rechteckige Lichtleiterplatte 30 vom Randlichttyp gemäß vorliegender Erfindung.

Die Lichtleiterplatte 30 weist eine erste (in der Darstellung der Zeichnungen obere) Fläche 31, eine der ersten Fläche 31 gegenüberliegende zweite (untere) Fläche 32 sowie vier Seitenrandflächen, die zwischen den Umfangsrändern der ersten und der zweiten Fläche 31 bzw. 32 verlaufen, auf. Eine der Seitenrandflächen ist als Lichteintrittsebene 30a festgelegt. Die erste Fläche 31 weist eine Reihe lang gezogener, konvexer Flächen 31a auf, die parallel zueinander verlaufen. Die zweite Fläche 32 weist eine Reihe lang gezogener, konkaver Flächen 32a auf, die in eine Richtung verlaufen, die die auf der ersten Fläche 31 vorgesehenen konvexen Flächen 31a senkrecht schneidet. Die Lichteintrittsebene 30averläuft in eine Richtung, die die lang gezogenen, konvexen Flächen 31a senkrecht schneidet. Die konvexen Flächen 31a und konkaven Flächen 32a haben jeweils bogenförmigen Querschnitt.

Eine Lichtquelle 39 ist an einer Stelle nahe der Lichteintrittsebene 30a angeordnet, so dass Licht von der Lichtquelle 39 über die Lichteintrittsebene 30a in die Lichtleiterplatte 30 eintritt. Bei dem dargestellten Beispiel sind zwei Leuchtdioden (LEDs) als Lichtquelle 39 gezeigt. Bei der Lichtquelle 39 kann es sich jedoch auch um eine längliche Kaltkathodenröhre oder dergleichen handeln.

In den 3 bis 5 sind die Wirkungen der auf der ersten Fläche 31 bzw. der zweiten Fläche 32 vorgesehenen konvexen Flächen 31a und konkaven Flächen 32a dargestellt.

Als Beispiel soll nun angenommen werden, dass – wie 3a zeigt – zwei von der Lichtquelle 39 ausgestrahlte und in die Lichtleiterplatte 30 eingespeiste parallele Lichtstrahlen P1 und P2 an jeweiligen Stellen Q1 und Q2 auf einer konkaven Fläche 32a unter Einfallswinkeln auftreffen, die größer als der kritische Winkel sind. Von dieser Annahme ausgehend, kommt es bei den einfallenden Lichtstrahlen P1 und P2 zu einer Totalreflexion. In diesem Fall sind jedoch die Einfalls- und Reflexionswinkel der Strahlen P1 und P2 bezüglich der konkaven Fläche 32a verschieden, wie die Bezugssymbole &thgr;1 und &thgr;2 zeigen. Dementsprechend verlaufen von den Stellen Q1 und Q2 reflektierte Lichtstrahlen nicht parallel zueinander, sondern werden dispergiert und bilden insgesamt einen divergierenden Lichtstrahl. Das dispergierte reflektierte Licht wird teilweise durch die auf der ersten Fläche 31 vorgesehenen konvexen Flächen 31a hindurch übertragen und tritt nach außen aus. Das restliche dispergierte reflektierte Licht wird von den konvexen Flächen 31a erneut reflektiert, so dass es dann zum inneren Teil der Lichtleiterplatte 30 hin verläuft. Wie 3b zeigt, werden auch an den konvexen Flächen 31a beim Auftreffen paralleler Strahlen P4 und P5 an unterschiedlichen Stellen O4 und O5 die einfallenden Lichtstrahlen gebrochen und die Verlaufsrichtungen der Lichtstrahlen verändert.

Die oben beschriebene Wirkung, die bei Lichteinfall auf die konvexe Fläche 31a und die konkave Fläche 32a erfolgt, trägt zu gleichmäßiger Helligkeit über die erste Fläche der Lichtleiterplatte hinweg bei. Bei Verwendung einer punktförmigen Lichtquelle wie einer LED-Lichtquelle wird durch die oben erwähnten Konfigurationen die Verringerung der Helligkeit auf der ersten Fläche, welche am ehesten an Bereichen zwischen den aneinandergrenzenden LEDs auftritt, auf ein Minimum reduziert.

4 zeigt Wirkungen, die sich ergeben, wenn die lang gezogenen, konvexen Flächen 31a auf der ersten Fläche 31 und die lang gezogenen, konkaven Flächen 32a auf der zweiten Fläche 32 derart angeordnet sind, dass sie in jeweilige Richtungen verlaufen, die einander senkrecht schneiden. Es soll nun angenommen werden, dass in 4 die Längsrichtung der lang gezogenen, konvexen Flächen 31a eine X-Richtung ist, und die Längsrichtung der lang gezogenen, konkaven Flächen 32a eine Y-Richtung ist. Es soll ebenfalls angenommen werden, dass zwei zueinander parallele Strahlen P1 und P2, die in X-Richtung verlaufen, an unterschiedlichen Stellen Q1 und Q2 auf eine konkave Fläche 32a unter Winkeln einfallen, die größer als der kritische Winkel sind, und die reflektierten Strahlen P1 und P2 an Stellen O1 und O2 auf einer konvexen Fläche 31a auf der ersten Fläche unter Winkeln einfallen, die nicht größer als der kritische Winkel sind. In diesem Fall folgen die Strahlen P1 und P2, die an den Stellen Q1 und Q2 reflektiert werden, allgemein in X-Richtung verlaufenden Lichtwegen. Befindet sich dabei die Stelle O1 in der Nähe des Randes der lang gezogenen, konvexen Fläche 31a, und die Stelle O2 liegt vom Rand entfernt, dann wird der an der Stelle O1 einfallende Strahl P1 gebrochen. Folglich verläuft der Strahl P1 allgemein in X-Richtung, während er bei seinem Austritt nach draußen aus der lang gezogenen, konvexen Fläche 31a in erheblichem Maße eine Richtungsänderung zur Y-Richtung hin erfährt. Der Strahl P2, der an der Stelle O2 einfällt, ändert nur geringfügig seine Richtung zur Y-Richtung hin, wird jedoch bei seinem Austritt nach draußen aus der lang gezogenen, konvexen Fläche 31a heraus zur X-Richtung hin gebrochen. Wie es sich aus den obigen Ausführungen ergibt, tritt, wenn die lang gezogenen, konvexen Flächen 31a auf der ersten Fläche 31 und die lang gezogenen, konkaven Flächen 32a auf der zweiten Fläche 32 derart angeordnet sind, dass sie in jeweilige Richtungen verlaufen, die einander senkrecht schneiden, in die Lichtleiterplatte eintretendes Licht aus der ersten Fläche mit einem breiten Divergenzwinkel aus, und somit lässt sich eine gleichmäßige Verteilung der Helligkeit auf der ersten Fläche erzielen.

Als nächstes wird die Wirkung der auf der ersten Fläche befindlichen lang gezogenen, konvexen Flächen 31a, die senkrecht zu der als Lichtaufnahmefläche dienenden Lichteintrittsebene 30a verlaufen, unter Bezugnahme auf die 5a und 5b erläutert.

In 5a tritt Licht von der Lichtquelle 39 über die Lichtaufnahmefläche 30a in die Lichtleiterplatte 30 ein. Von dem einfallenden Licht treffen ein parallel zur Längsrichtung der lang gezogenen, konvexen Flächen 31a auf der ersten Fläche verlaufender Strahl P2 gemäß 5b und abgewinkelt zur Längsrichtung verlaufende Strahlen P1 und P3 allesamt jeweils an entsprechenden Stellen O1, O2 und O3 auf die lang gezogenen, konvexen Flächen 31a auf. Ist der Einfallswinkel größer als der kritische Winkel, dann werden die Strahlen P1, P2 und P3 total reflektiert, so dass sie zu dem inneren Teil der Lichtleiterplatte 30 hin verlaufen. Somit kann Licht in ausreichendem Maße bis an einen inneren Bereich geleitet werden, der von der Lichteintrittsebene in der Lichtleiterplatte 30 entfernt ist und den Licht nicht ohne weiteres erreichen kann, und es ist somit eine Steigerung der Helligkeit auf der als Lichtaustrittsfläche fungierenden ersten Fläche an einem Bereich entsprechend dem inneren Bereich der Lichtleiterplatte 30 möglich.

Werden bei der vorliegenden Erfindung die konvexen Flächen 31a, die rechtwinklig zu der Lichtaufnahmefläche 30a verlaufen, zu konkaven Flächen verändert, dann konvergiert das Licht an den Verbindungen zwischen den aneinandergrenzenden konkaven Flächen. Folglich haben Abschnitte der als Lichtaustrittsfläche fungierenden ersten Fläche, an denen Licht konvergiert, eine besonders hohe Helligkeit, wodurch es zu einer ungleichmäßigen Helligkeit kommt.

Wie es sich aus den obigen Ausführungen ergibt, lässt sich durch Anordnung der lang gezogenen, konvexen Flächen 31a auf der ersten Fläche 31 und der lang gezogenen konkaven Flächen 32a auf der zweiten Fläche 32 wie oben erwähnt aufgenommenes Licht ohne weiteres zum inneren Teil der Lichtleiterplatte 30 hin leiten. Da aus der Lichtleiterplatte 30 austretendes Licht eine Richtungsänderung erfährt, lässt sich eine gleichmäßige Verteilung der Helligkeit über die Lichtaustrittsfläche hinweg erzielen.

Obwohl bei der Lichtleiterplatte 30 dieser Ausführungsform die lang gezogenen konvexen Flächen 31a auf der ersten Fläche 31 und die lang gezogenen konkaven Flächen 32a auf der zweiten Fläche 32 jeweils bogenförmigen Querschnitt haben, können die Querschnitte dieser konvexen Fläche 31a und konkaven Fläche 32a aus Kurven zweiter Ordnung geformt werden, beispielsweise einer elliptischen Konfiguration. Dadurch ergeben sich ebenfalls vorteilhafte Wirkungen ähnlich den oben beschriebenen.

Obwohl bei der obigen Beschreibung die erste Fläche als Lichtaustrittsfläche verwendet wird, kann auch die zweite Fläche als Lichtaustrittsfläche fungieren, wie es weiter unten beschrieben ist.

Die Lichtleiterplatte 30 kann durch einen Heißpressvorgang gebildet werden, der nachstehend unter Bezugnahme auf die 6 bis 8 beschrieben ist.

Gemäß 6 wird eine Harzlage oder -platte 30A als Material zur Herstellung einer Lichtleiterplatte verwendet. Dabei kann die Harzplatte 30A eine Acrylharzplatte, eine Polycarbonatharzplatte, eine Polyesterharzplatte, eine Polyimidharzplatte etc. sein.

Ein oberes Pressformwerkzeug 41 und ein unteres Pressformwerkzeug 42 sind so eingestellt, dass sie die Harzplatte 30A von deren Ober- und Unterseite her halten. Im dargestellten Beispiel sind das obere Formwerkzeug 41 und das untere Formwerkzeug 42 derart ausgelegt, dass sie die oben beschriebenen, lang gezogenen, konvexen Flächen 31a auf der oberen Fläche der Harzplatte 30A und die lang gezogenen, konkaven Flächen 32a auf deren unterer Fläche bilden. Wie 8a zeigt, weist die Pressfläche des oberen Pressformwerkzeugs 41 genauer gesagt eine Pressfläche 31' auf, die zur Formung der oben beschriebenen, lang gezogenen, konvexen Flächen 31a durch Pressen der Pressfläche 31' auf die Harzplatte 30A geeignet konfiguriert ist. Das untere Pressformwerkzeug 42 weist, wie 8b zeigt, eine Pressfläche 32' auf, die zur Formung der lang gezogenen, konkaven Flächen 32a durch Pressen der Pressfläche 32' auf die Harzplatte 30A geeignet konfiguriert ist. Die Konfigurationen der Pressflächen sind einfach und können daher ohne weiteres mittels einer numerisch gesteuerten Fräsmaschine, Schleifmaschine etc. gebildet werden.

Das obere Pressformwerkzeug 41 und das untere Pressformwerkzeug 42 sind mit Heizungen oder anderen Heizvorrichtungen versehen, um die auf eine Temperatur nicht unter dem Erweichungspunkt der Harzplatte 30A erwärmte Harzplatte 30A zu pressen. Zum Beispiel liegt bei der Acrylharzplatte der Erweichungspunkt im Bereich zwischen 100°C und 110°C. Der Erweichungspunkt der Polycarbonatharzplatte liegt im Bereich zwischen 130°C und 140°C. Bei der Polyesterharzplatte liegt der Erweichungspunkt im Bereich zwischen 240°C und 245°C. Daher werden diese Harzplatten auf eine Temperatur nicht unter deren jeweiligem Erweichungspunkt erwärmt.

In 6 sind das obere Pressformwerkzeug 41 und das untere Pressformwerkzeug 42 über Verbindungsstangen 41b bzw. 42b an einer (nicht dargestellten) Pressmaschine befestigt.

Beim Pressformvorgang werden die bereits erwärmten oberen und unteren Pressformwerkzeuge 41 bzw. 42 derart angepresst, dass die Harzplatte 30A an ihrer Ober- und Unterseite festgehalten wird. Nach der Formung lang gezogener, konvexer Flächen 31a und lang gezogener, konkaver Flächen 32a wird das obere Pressformwerkzeug 41 angehoben, während das untere Pressformwerkzeug 42 abgesenkt wird, und die Harzplatte 30A wird mittels eines Materialzubringers aus ihrer Lage zwischen dem oberen und unteren Pressformwerkzeug 41 bzw. 42 entfernt. Die Harzplatte 30A ist größer dimensioniert als die eigentliche Lichtleiterplatte. Nach der Formung der lang gezogenen, konvexen Flächen 31a und der lang gezogenen, konkaven Flächen 32a wie oben erwähnt wird die Harzplatte 30A zu einer Lichtleiterplatte gewünschter Größe zerschnitten. Es können Lichtleiterplatten diverser Größen gebildet werden, wozu lediglich das obere Pressformwerkzeug 41 und das untere Pressformwerkzeug 42 angefertigt werden müssen. Somit ist eine Senkung der Fertigungskosten für das Pressformwerkzeug im Vergleich zum herkömmlichen Spritzgussverfahren möglich.

Bei Anwendung des oben beschriebenen Heißpressvorgangs wird die Dicke der Lichtleiterplatte 30 im Wesentlichen von der Dicke der Harzplatte 30A bestimmt. Dementsprechend ist die Herstellung einer Lichtleiterplatte gewünschter Dicke, z.B. 0,1 mm bis 0,3 mm (was im Vergleich zu herkömmlichen Lichtleiterplatten äußerst dünn ist), ohne weiteres möglich.

In den 9 bis 10b ist ein Heißpressvorgang unter Verwendung einer oberen Walze 43 und einer unteren Walze 44 gezeigt.

Wie 10a zeigt, weist die obere Walze 43 eine zu einer Formfläche 31'' geformte äußere Umfangsfläche auf, die eine Formung der oben erwähnten lang gezogenen, konvexen Flächen 31a durch Presswalzen der Harzplatte 30A mit der oberen Walze 43 ermöglicht. Die untere Walze 44 hat, wie 10b zeigt, eine zu einer Formfläche 32'' geformte äußere Umfangsfläche, die eine Formung der oben beschriebenen lang gezogenen, konkaven Flächen 32a durch Presswalzen der Harzplatte 30A mit der unteren Walze 44 ermöglicht. Die obere Walze 43 und die untere Walze 44 sind über jeweilige Verbindungswellen 43b bzw. 44b mit einer Drehantriebsvorrichtung verbunden. Wie 9 zeigt, drehen sich die obere Walze 43 und die untere Walze 44, wobei die Harzplatte 30A zwischen den Walzen gehalten wird. Auf diese Weise wird die Harzplatte 30A in die von Pfeil D angedeutete Richtung befördert, wodurch lang gezogene, konvexe Flächen 31a auf der oberen Fläche (wie in 9 gezeigt) der Harzplatte 30A und lang gezogene, konkave Flächen 32a auf deren unterer Fläche gebildet werden. Mit Ausnahme des oben beschriebenen Punkts ist der Pressvorgang im Wesentlichen derselbe wie oben unter Bezugnahme auf die 6 bis 8b beschrieben. Daher wird von einer ausführlichen Beschreibung dieses Vorgangs an dieser Stelle abgesehen.

In den 11 bis 14 ist eine Hintergrundbeleuchtungseinheit 70 gezeigt, bei der die oben beschriebene Lichtleiterplatte zur Beleuchtung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung 50 verwendet wird.

Die Hintergrundbeleuchtungseinheit 70 ist an der Unterseite der Flüssigkristallanzeigevorrichtung 50 vorgesehen (d.h. an der der Bildanzeigeseite gegenüberliegenden Seite). Die Hintergrundbeleuchtungseinheit 70 weist eine Reflektorschicht 64, eine Lichtleiterplatte 60, eine Lichtdiffusorschicht 65, eine erste Prismenschicht 66 und eine zweite Prismenschicht 67 auf, die in dieser Reihenfolge von unten aus stapelförmig übereinander angeordnet sind. Die Hintergrundbeleuchtungseinheit 70 weist des Weiteren eine Lichtquelle 69 auf, die in der Nähe der Lichtleiterplatte 60 angeordnet ist. Die Lichtquelle 69 umfasst LEDs, die auf einer Leiterplatte 68 für Lichtquellen angebracht sind. Obwohl in 11 die Bestandteile der Hintergrundbeleuchtungseinheit 70 als Stapel mit einer Lücke zwischen jedem Paar benachbarter Teile dargestellt sind, können sie auch ohne Zwischenlücke übereinander angeordnet sein.

Die die Hintergrundbeleuchtungseinheit 70 bildende Lichtleiterplatte 60 weist, wie die 12 und 13 zeigen, eine Reihe lang gezogener, konkaver Flächen 61a auf einer Lichtaustrittsfläche 61 (der oberen Fläche gemäß 12 und 13) auf. Die lang gezogenen, konkaven Flächen 61a sind die gleichen wie die oben beschriebenen lang gezogenen, konkaven Flächen und derart angeordnet, dass sie in einer Richtung parallel zu einer Lichtaufnahmefläche 60a in der Nähe der Lichtquelle 69 verlaufen. Auf einer unteren Fläche 62 der Lichtleiterplatte 60 ist eine Reihe lang gezogener, konvexer Flächen 62a vorgesehen, die dieselben sind wie die oben beschriebenen lang gezogenen, konvexen Flächen. Die lang gezogenen, konvexen Flächen 62a verlaufen in eine Richtung, die die lang gezogenen, konkaven Flächen 61a senkrecht schneidet.

Es folgt nunmehr eine Beschreibung des Verhaltens von direkt einfallendem Licht von der Lichtquelle 69 in die Lichtleiterplatte 60 mit dem oben erwähnten Aufbau. Wie 14 zeigt, treffen zu den lang gezogenen, konkaven Flächen 61a hin verlaufende einfallende Lichtstrahlen P1 und P2 beispielsweise an den jeweiligen Stellen Q1 bzw. Q2 auf diese auf. Dabei werden die Strahlen P1 und P2 von den lang gezogenen, konkaven Flächen 61a reflektiert und durch die lang gezogenen, konvexen Flächen 62a hindurch übertragen. Die übertragenen Strahlen P1 und P2 treffen dann auf die Reflektorschicht 64 auf und werden von dieser reflektiert. Die reflektierten Strahlen P1 und P2 verlaufen durch die Lichtleiterplatte 60 und treten dann aus den lang gezogenen, konkaven Flächen 61a aus. In der Zwischenzeit wird ein auf die lang gezogenen, konvexen Flächen 62ahin gerichteter Lichtstrahl P3 an einer Stelle O1 derart reflektiert, dass er zum inneren Bereich der Lichtleiterplatte 60 hin verläuft. Die Wirkungen der oben unter Bezugnahme auf die 3a bis 5b beschriebenen lang gezogenen, konkaven und konvexen Flächen ergeben sich auch bei dieser Lichtleiterplatte 60 auf dieselbe Weise wie oben beschrieben. Dadurch verbessert sich die Gleichmäßigkeit der Helligkeit an der Lichtaustrittsfläche. Von einer ausführlichen Beschreibung dieser wird hier jedoch abgesehen.

Die Lichtleiterplatte 60 besteht aus einer Polycarbonatharzplatte einer Dicke von ca. 250 &mgr;m. Die lang gezogenen, konkaven Flächen 61a haben eine Tiefe von 3 &mgr;m bis 25 &mgr;m und eine Breite von 100 &mgr;m bis 300 &mgr;m. Die lang gezogenen konvexen Flächen 62a haben eine Höhe von 5 &mgr;m bis 20 &mgr;m und eine Breite von 40 &mgr;m bis 180 &mgr;m.

Die Reflektorschicht 64 kann aus einer mit einem Metallfilm mit hoher Lichtreflexion versehenen Harzschicht bestehen. Beispielsweise kann die Reflektorschicht 64 aus einer PET-(Polyethylen-Terephthalat)-Schicht mit darauf aufgedampftem Aluminiummetall hergestellt sein. Die Reflektorschicht 64 kann eine Dicke im Bereich zwischen 70 &mgr;m und 120 &mgr;m haben.

Die Lichtdiffusorschicht 65 kann aus einem transparenten Harz, beispielsweise einem Acryl- oder Polycarbonatharz mit darin dispergierten Silikateilchen hergestellt sein. Die Lichtdiffusorschicht 65 kann eine Dicke im Bereich von 70 &mgr;m bis 120 &mgr;m aufweisen. Die Diffusorschicht 65 ist zum Zwecke der weiteren Diffusion von aus der Lichtleiterplatte 60 austretendem Licht zur Erzielung einer gleichmäßigen Helligkeitsverteilung vorgesehen.

Die erste Prismenschicht 66 und die zweite Prismenschicht 67 sind Prismenschichten mit derselben Konfiguration. Die erste Prismenschicht 66 und die zweite Prismenschicht 67 sind jedoch derart angeordnet, dass ihre jeweiligen Kämme senkrecht zueinander verlaufen, um die Beleuchtungsintensität zu erhöhen. Beide Prismenschichten 66 und 67 werden unter Verwendung von Folien mit einer Dicke von 50 &mgr;m bis 300 &mgr;m gebildet.

Die Lichtquelle 69 wird unter Verwendung von LEDs gebildet. Eine erforderliche Anzahl von LEDs ist dazu in der Nähe der Lichtaufnahmefläche 60a der Lichtleiterplatte 60 angeordnet. Die LEDs umfassende Lichtquelle 69 ist auf der Lichtquellen-Leiterplatte 68 angebracht, bei der es sich um eine flexible gedruckte Leiterplatte (flexible printed circuit board = FPC) handelt. Dabei ist anzumerken, dass die Lichtquelle 69 nicht unbedingt auf LEDs beschränkt ist.

Bei der oben beschriebenen Anordnung kann die Hintergrundbeleuchtungseinheit 70 in einem äußerst dünnen Aufbau mit einer Dicke zwischen 0,6 mm und 0,8 mm ausgebildet sein, was der Hälfte der Dicke herkömmlicher Hintergrundbeleuchtungseinheiten nahe kommt, und weist dennoch eine vorteilhafte gleichmäßige Helligkeitsverteilung auf. Genauer gesagt entspricht dabei die Gleichmäßigkeit der Helligkeit an der Lichtaustrittsfläche zum Beleuchten des auf der Flüssigkristallanzeigevorrichtung angezeigten Bildes im Wesentlichen derjenigen herkömmlicher Hintergrundbeleuchtungseinheiten.

In den 15 bis 17 ist eine Hintergrundbeleuchtungseinheit 90 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt.

Wie in 15 zu sehen ist, hat die Hintergrundbeleuchtungseinheit 90 im Grunde genommen denselben Aufbau wie die oben beschriebene Hintergrundbeleuchtungseinheit 70. Daher wird an dieser Stelle auf eine ausführliche Beschreibung dieser verzichtet.

Eine Lichtleiterplatte 80, die die Hintergrundbeleuchtungseinheit 90 bildet, weist – wie 16 zeigt – eine Reihe lang gezogener, konvexer Flächen 81a an einer Lichtaustrittsfläche 81 (der oberen Fläche der Lichtleiterplatte 80) auf. Die lang gezogenen, konvexen Flächen 81a sind die gleichen wie die oben beschriebenen lang gezogenen, konvexen Flächen und sind so angeordnet, dass sie senkrecht zu einer Lichtaufnahmefläche 80a verlaufen. Auf einer unteren Fläche 82 der Lichtleiterplatte 80 ist eine Reihe lang gezogener, konkaver Flächen 82a vorgesehen, die dieselben sind wie die oben beschriebenen lang gezogenen, konkaven Flächen. Die lang gezogenen, konkaven Flächen 82a verlaufen in eine Richtung, die die lang gezogenen, konvexen Flächen 81a senkrecht schneidet. Das Merkmal der Lichtleiterplatte 80 besteht darin, dass – wie 17 zeigt – die Breite p und die Tiefe h der lang gezogenen, konkaven Flächen 82a mit zunehmender Entfernung der konkaven Flächen von der Lichtquelle 69 allmählich größer werden. Genauer gesagt sind die jeweiligen Breiten p der lang gezogenen, konkaven Flächen 82a derart gewählt, dass sie die Beziehung p1 < p2 < ... < pi < ... < pn erfüllen, wobei p1 die Breite der der Lichtquelle 69 am nächsten liegenden konkaven Fläche 82a, p2 die Breite der zweiten konkaven Fläche 82a; pi die Breite der i-ten konkaven Fläche 82a und pn die Breite der letzten konkaven Fläche 82a bezeichnet. Die jeweiligen Tiefen h der lang gezogenen, konkaven Flächen 82a sind derart gewählt, dass sie die Beziehung h1 < h2 < ... < hi < ... < hn erfüllen; wobei h1 die Tiefe der konkaven Fläche 82a mit der Breite p1; h2 die Tiefe der konkaven Fläche 82a mit der Breite p2; hi die Tiefe der konkaven Fläche 82a mit der Breite pi und hn die Tiefe der letzten konkaven Fläche 82a mit der Breite pn bezeichnet.

Bei dem oben beschriebenen Aufbau wird die Fläche der lang gezogenen, konkaven Flächen 82a mit zunehmender Entfernung von der Lichtquelle 69 zum inneren Abschnitt der Lichtleiterplatte 80 hin allmählich größer. Dementsprechend ergibt sich eine ausgewogene Verteilung der aus der Lichtleiterplatte 80 austretenden Lichtmenge über die gesamte Fläche der Lichtaustrittsfläche hinweg. Semit lässt sich eine Hintergrundbeleuchtung mit sehr gleichmäßiger Helligkeit erzielen.

Die 18 bis 20 zeigen eine Lichtleiterplatte 100, die sich in ihrem Aufbau von der oben beschriebenen Lichtleiterplatte 80 unterscheidet.

Wie 18 zeigt, verfügt die Lichtleiterplatte 100 über eine Reihe lang gezogener, konvexer Flächen 101a, die auf einer oberen Fläche 101 der Platte 100 derart vorgesehen sind, dass sie senkrecht zu einer Lichtaufnahmefläche 100a verlaufen. Auf einer unteren Fläche 102 der Lichtleiterplatte 100 ist eine Reihe lang gezogener, konkaver Flächen 102a vorgesehen, die in eine Richtung verlaufen, die die konvexen Flächen 101a senkrecht schneidet.

Genauer gesagt ist die Lichtleiterplatte 100 gemäß den 19a und 19b als aus drei Schichten bestehender Aufbau geformt, welcher aus einer Harzschicht oder -platte 100b, einer auf der oberen Fläche der Harzplatte 100b vorgesehenen ersten Überzugsschicht 100c und einer auf der unteren Fläche der Harzplatte 100b vorgesehenen zweiten Überzugsschicht 100d zusammengesetzt ist. Die erste Überzugsschicht 100c ist mit einer Reihe lang gezogener, konvexer Flächen 101a versehen, und die zweite Überzugsschicht 100d ist mit einer Reihe lang gezogener, konkaver Flächen 102a versehen. Die erste Überzugsschicht 100c und die zweite Überzugsschicht 100d bestehen aus UV-(Ultraviolett)-aushärtendem Harzüberzügen, die auf die obere und untere Fläche des Plattensubstrats 100b aufgebracht sind. Die erste Überzugsschicht 100c wird mittels Walzen mit einer Reihe lang gezogener, konvexer Flächen 101a versehen und dann mit UV-Strahlung bestrahlt, um das UV-aushärtende Harzmaterial auszuhärten. Entsprechend wird die zweite Überzugsschicht 100d mittels Walzen mit einer Reihe lang gezogener, konkaver Flächen 102a versehen und dann mit UV-Strahlung bestrahlt, um das UV-aushärtende Harzmaterial auszuhärten.

Beispiele für hierfür in Frage kommende UV-aushärtende Harzwerkstoffe sind Acrylharz, Epoxidharz, Urethanharz, Urethanacrylatharz und Epoxidacrylharz.

Werkstoffe, die vorteilhaft für die Harzschicht 100b verwendet werden können, sind Acrylharz, Polycarbonatharz etc.

Die Lichtleiterplatte 100 wird durch folgende Schritte gebildet.

Zunächst wird die Harzplatte 100b in der durch den Pfeil in 20 angedeuteten Richtung zugeführt. Die Harzplatte 100b wird mittels einer Überzugsauftragsvorrichtung 160 mit einem UV-aushärtenden Harz 105 überzogen. Das aufgebrachte UV-aushärtende Harz 105 wird mit einer Rakel 161 zu einer Überzugsschicht 100c vorbestimmter Dicke geformt. Als Rakel 161 kann beispielsweise eine Platte oder ein sehr feinmaschiges Netz fungieren. Die mit der Überzugsschicht 100c versehene Harzplatte 100b wird dann zwischen einer Walze 131 und einer Stützrolle 133 durchgeführt. Dabei hat die Walze 131 dieselben Spezifikationen wie die im Zusammenhang mit 10a beschriebene obere Walze 43. Dadurch entsteht eine Reihe lang gezogener, konvexer Flächen 101a auf der Überzugsschicht 100c. Als nächstes wird die Harzplatte 100b unter einer UV-Bestrahlungsvorrichtung 150 mit einer Hochdruck-Quecksilberdampf-UV-Lampe durchgeführt, wodurch das UV-aushärtende Harz ausgehärtet wird. Dann wird die Harzplatte 100b mittels einer Rolle 170 gewendet und anschließend mittels einer weiteren Überzugsauftragsvorrichtung 160 mit einem UV-aushärtenden Harz 105 beschichtet. Das aufgebrachte UV-aushärtende Harz 105 wird dann mit einer Rakel 161 zu einer Überzugsschicht 100d vorbestimmter Dicke geformt. Anschließend wird das Plattensubstrat 100b zwischen einem zweiten Walzenformwerkzeug 142 und einer Stützrolle 144 hindurchgeführt. Die zweite Walze 142 hat dieselben Spezifikationen wie die im Zusammenhang mit 10b beschriebene untere Walze 44. Folglich entsteht eine Reihe lang gezogener, konkaver Flächen 102a auf der Überzugsschicht 100d. Als nächstes wird die Harzplatte 100b unter einer weiteren UV-Bestrahlungsvorrichtung 150 hindurchgeführt, wodurch das UV-aushärtende Harz ausgehärtet wird.

21 zeigt ein Verfahren zum Bilden von Überzugsschichten mit einem anderen Prozess als demjenigen, bei dem UV-aushärtende Harzüberzüge zur Bildung von Überzugsschichten aufgebracht werden.

Bei dem Fertigungsverfahren gemäß 21 werden Überzugsschichten durch Aufkleben von UV-aushärtenden Harzlaminatfilmen auf die Harzplatte 100b gebildet. Nach Bildung der Überzugsschichten wird die Harzplatte 100b dann mit denselben Schritten wie oben im Zusammenhang mit 20 erläutert zu einer schichtförmigen Lichtleiterplatte geformt.

Genauer gesagt werden gemäß diesem Verfahren zunächst die Harzplatte 100b und die erste Überzugsschicht 100c miteinander verklebt. Ausführlicher ausgedrückt werden dabei die gerade zugeführte Harzplatte 100b und die von einer Rolle 120 zugeführte erste Überzugsschicht 100c unter Druck zwischen sich drehenden Walzen 130a und 130b miteinander verschweißt. Als nächstes wird die Harzplatte 100b zwischen einer ersten Walze 131 und einer Stützrolle 133 durchgeführt, wobei die erste Walze 131 unter Drehung gegen die erste Überzugsschicht 100c gedrückt wird und dadurch eine Reihe lang gezogener, konvexer Flächen auf der ersten Überzugsschicht 100c entsteht. Anschließend wird die dadurch gebildete Reihe lang gezogener, konvexer Flächen 101a zur Aushärtung mittels einer UV-Bestrahlungsvorrichtung 150 mit UV-Strahlung bestrahlt.

Als nächstes wird der Harzplatte 100b eine zweite Überzugsschicht 100d von einer Rolle 121 für die zweite Überzugsschicht 100d zugeführt, und eine Reihe lang gezogener, konkaver Flächen 102a werden auf dieselbe Weise wie im Fall der ersten Überzugsschicht 100c unter Verwendung von Walzen 140a und 140b, einer Kombination aus einer unteren Walze 142 und einer Stützrolle 144, und einer UV-Bestrahlungsvorrichtung 150 auf der zweiten Überzugsschicht 100d gebildet.

Obwohl bei dieser Ausführungsform Walzen zur Bildung von Reihen lang gezogener, konvexer und konkaver Flächen zum Einsatz kommen, können zur Bildung dieser Flächen auch Pressformwerkzeuge verwendet werden.


Anspruch[de]
Lichtleiterplatte vom Randlichttyp, mit:

einer ersten und einer zweiten Fläche, die einander gegenüberliegen; und

einer Umfangsrandfläche, die zwischen Umfangsrändern der ersten und der zweiten Fläche verläuft, wobei ein Teil der Umfangsrandfläche als Lichteintrittsebene definiert ist;

bei der die erste Fläche eine Reihe paralleler, lang gezogener, konvexer Flächen mit bogenförmigem Querschnitt aufweist, die in eine Richtung im Wesentlichen rechtwinklig zu der Lichteintrittsebene verlaufen; und

die zweite Fläche eine Reihe paralleler, lang gezogener, konkaver Flächen mit bogenförmigem Querschnitt aufweist, die im Wesentlichen rechtwinklig zu den konvexen Fläche auf der ersten Fläche verlaufen.
Lichtleiterplatte vom Randlichttyp, mit:

einer ersten und einer zweiten Fläche, die einander gegenüberliegen; und

einer Umfangsrandfläche, die zwischen Umfangsrändern der ersten und der zweiten Fläche verläuft, wobei ein Teil der Umfangsrandfläche als Lichteintrittsebene definiert ist;

bei der die erste Fläche eine Reihe paralleler, lang gezogener, konvexer Flächen mit bogenförmigem Querschnitt aufweist, die im Wesentlichen rechtwinklig zur Lichteintrittsebene verlaufen; und

die zweite Fläche eine Reihe paralleler, lang gezogener, konvexer Flächen mit bogenförmigem Querschnitt aufweist, die im Wesentlichen rechtwinklig zu den konvexen Flächen auf der ersten Fläche verlaufen.
Lichtleiterplatte vom Randlichttyp nach Anspruch 1, bei der Tiefen und Breiten der lang gezogenen, konkaven Flächen mit zunehmender Entfernung der konkaven Flächen von der Lichteintrittsebene allmählich größer werden. Lichtleiterplatte vom Randlichttyp nach Anspruch 1, die aus einer Kunstharzplatte hergestellt ist, bei der die konvexen und konkaven Flächen pressgeformt sind. Lichtleiterplatte vom Randlichttyp nach Anspruch 1, die aus einer Kunstharzplatte hergestellt ist, bei der die konvexen und konkaven Flächen durch Heißpressen gebildet sind. Lichtleiterplatte vom Randlichttyp nach Anspruch 1, die folgendes aufweist:

ein Plattensubstrat; und

Überzugsschichten aus UV-aushärtendem Harz, die zur Bildung der ersten und der zweiten Fläche auf beiden Flächen des Plattensubstrats vorgesehen sind;

bei der die konvexen und konkaven Flächen durch Pressformen auf den Überzugsschichten aus UV-aushärtendem Harz gebildet sind.
Lichtleiterplattenzusammenstellung mit einer Vielzahl der Lichtleiterplatten vom Randlichttyp nach Anspruch 1 oder 2, die aneinander angrenzen und integral geformt sind. Lichtleiterplatte vom Randlichttyp nach Anspruch 1 oder 2 mit einer Dicke von nicht über 200 Mikron. Verfahren zur Herstellung einer Lichtleiterplatte, mit den Schritten:

Bereitstellen einer Kunstharzplatte mit einer ersten und einer zweiten Fläche, die einander gegenüberliegen;

Bereitstellen eines ersten Formwerkzeugs mit einer Reihe paralleler, lang gezogener, konkav geformter Flächen mit bogenförmigem Querschnitt;

Bereitstellen eines zweiten Formwerkzeugs mit einer Reihe paralleler, lang gezogener, konvex geformter Flächen mit bogenförmigem Querschnitt;

Pressen der konkav geformten Flächen des ersten Formwerkzeugs gegen die erste Fläche zur Bildung einer Reihe paralleler, lang gezogener, konvexer Flächen mit bogenförmigem Querschnitt auf der ersten Fläche; und

Pressen der konvex geformten Flächen des zweiten Formwerkzeugs gegen die zweite Fläche rechtwinklig zu den lang gezogenen, konvexen Flächen auf der ersten Fläche zur Bildung einer Reihe paralleler, lang gezogener, konkaver Flächen mit bogenförmigem Querschnitt auf der zweiten Fläche.
Verfahren zur Herstellung einer Lichtleiterplatte, mit den Schritten:

Bereitstellen einer Kunstharzplatte mit einer ersten und einer zweiten Fläche, die einander gegenüberliegen;

Bereitstellen eines ersten Formwerkzeugs mit einer Reihe paralleler, lang gezogener, konkav geformter Flächen mit bogenförmigem Querschnitt;

Bereitstellen eines zweiten Formwerkzeugs mit einer Reihe paralleler, lang gezogener, konvex geformter Flächen mit bogenförmigem Querschnitt;

Pressen der konkav geformten Flächen des ersten Formwerkzeugs gegen die erste Fläche zur Bildung einer Reihe paralleler, lang gezogener, konvexer Flächen mit bogenförmigem Querschnitt auf der ersten Fläche; und

Pressen der konvex geformten Flächen des zweiten Formwerkzeugs gegen die zweite Fläche rechtwinklig zu der Reihe lang gezogener, konvexer Flächen auf der ersten Fläche zur Bildung einer Reihe paralleler, lang gezogener, konkaver Flächen mit bogenförmigem Querschnitt auf der zweiten Fläche.
Verfahren zur Herstellung einer Lichtleiterplatte nach Anspruch 9 oder 10, bei dem das erste Formwerkzeug und das zweite Formwerkzeug erwärmt und dann gegen die erste bzw. die zweite Fläche gedrückt werden. Verfahren zur Herstellung einer Lichtleiterplatte nach Anspruch 9 oder 10, bei dem das erste Formwerkzeug und das zweite Formwerkzeug so eingestellt sind, dass sie die Kunstharzplatte von gegenüberliegenden Seiten dieser Kunstharzplatte halten, um gleichzeitig die konvexen Flächen auf der ersten Fläche und die konkaven Flächen auf der zweiten Fläche zu bilden. Verfahren zur Herstellung einer Lichtleiterplatte nach Anspruch 9 oder 10, bei dem das erste Formwerkzeug und das zweite Formwerkzeug Walzen sind, die derart ausgelegt sind, dass sie unter Drehung von beiden gegenüberliegenden Seiten der Kunstharzplatte aus gegen diese pressen, um die Reihe paralleler, lang gezogener, konvexer Flächen und die Reihe paralleler, lang gezogener, konkaver Flächen zu bilden. Verfahren zur Herstellung einer Lichtleiterplatte nach Anspruch 9 oder 10, bei dem der Schritt des Bereitstellens der Kunstharzplatte folgende Schritte beinhaltet:

Zuführen einer Harzplatte;

Bilden einer ersten Überzugsschicht aus UV-aushärtendem Harz, welche die erste Fläche definiert, auf einer Seite der Harzplatte; und

Bilden einer zweiten Überzugsschicht aus UV-aushärtendem Harz, welche die zweite Fläche definiert, auf der anderen Seite der Harzplatte;

bei dem der Schritt des Bildens der Reihe paralleler, lang gezogener, konvexer Flächen den Schritt des Bildens der Reihe paralleler, lang gezogener, konvexer Flächen auf der ersten Überzugsschicht aus UV-aushärtendem Harz mit dem ersten Formwerkzeug und des anschließenden Bestrahlens der ersten Überzugsschicht aus UV-aushärtendem Harz mit UV-Strahlung zum Aushärten der ersten Überzugsschicht aus UV-aushärtendem Harz beinhaltet; und

der Schritt des Bildens der Reihe paralleler, lang gezogener, konkaver Flächen den Schritt des Bildens der Reihe paralleler, lang gezogener, konkaver Flächen auf der zweiten Überzugsschicht aus UV-aushärtendem Harz mit dem zweiten Formwerkzeug und des anschließenden Bestrahlens der zweiten Überzugsschicht aus UV-aushärtendem Harz mit UV-Strahlung zum Aushärten der zweiten Überzugsschicht aus UV-aushärtendem Harz beinhaltet.
Verfahren zur Herstellung einer Lichtleiterplatte nach Anspruch 14, mit den weiteren Schritten:

Zuführen der Harzplatte als lang gezogenes kontinuierliches Element horizontal in deren Längsrichtung;

Bilden einer ersten Überzugsschicht aus UV-aushärtendem Harz auf der zugeführten Harzplatte;

Pressen der Reihe paralleler, lang gezogener, konkav geformter Flächen des als Walze ausgebildeten ersten Formwerkzeugs gegen die erste Überzugsschicht aus UV-aushärtendem Harz auf dem gerade zugeführten Plattensubstrat unter Drehung des ersten Formwerkzeugs, um die Reihe paralleler, lang gezogener, konvexer Flächen auf der ersten Überzugsschicht aus UV-aushärtendem Harz zu bilden;

Bilden einer zweiten Überzugsschicht aus UV-aushärtendem Harz auf dem gerade zugeführten Plattensubstrat; und

Pressen der Reihe paralleler, lang gezogener, konvex geformter Flächen des als Walze ausgebildeten zweiten Formwerkzeugs gegen die zweite Überzugsschicht aus UV-aushärtendem Harz auf dem gerade zugeführten Plattensubstrat unter Drehung des zweiten Formwerkzeugs, um die Reihe paralleler, lang gezogener, konkaver Flächen auf der zweiten Überzugsschicht aus UV-aushärtendem Harz zu bilden.
Verfahren zur Herstellung einer Lichtleiterplatte nach Anspruch 9 oder 10, des Weiteren umfassend:

den Schritt des Zerschneidens der Kunstharzplatte mit der Reihe paralleler, lang gezogener, konvexer Flächen und der Reihe paralleler, lang gezogener konkaver Flächen zum Erhalt einer rechteckigen Lichtleiterplatte mit einer Seitenrandfläche, die von einer Fläche definiert wird, welche in eine Richtung verläuft, die die Reihe paralleler, lang gezogener, konvexer Flächen senkrecht schneidet.
Hintergrundbeleuchtungseinheit, mit

der Lichtleiterplatte nach Anspruch 1 oder 2; und

einer Lichtquelle, die in der Nähe der Lichteintrittsebene der Lichtleiterplatte angeordnet ist, so dass von der Lichtquelle abgestrahltes Licht über die Lichteintrittsebene in die Lichtleiterplatte eintritt;

bei der die erste Fläche als Lichtaustrittsfläche definiert ist.






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