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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine planare Lichtquelleneinheit, die als Hintergrundbeleuchtung zur Beleuchtung einer Anzeigeeinrichtung wie beispielsweise einem Flüssigkristallanzeige-(LCD)-Paneel von dessen Rückseite her verwendet wird.
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Beschreibung der verwandten Technik
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Es sind Hintergrundbeleuchtungseinrichtungen bekannt, die planare Lichtquelleneinheiten als Einrichtungen zur Beleuchtung eines LCD-Paneels oder dergleichen aufweisen, die bei Mobilendgeräten, Laptop-Rechnern oder dergleichen verwendet werden.
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Diese Art von planarer Lichtquelleneinheit weist eine Struktur wie dargestellt in den
22A bis
22C auf (siehe offengelegte
JP 2003-337333 A ,
17).
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Wie in den 22A und 22B dargestellt, beinhaltet die planare Lichtquelleneinheit 120 eine Lichtleiterplatte 101, die eine Ober- und eine Unterseite 101a und 101b aufweist, LEDs 102, die als Lichtquellen dienen, eine Streuplatte 103, eine Py-Prismenschicht 104, eine Px-Prismenschicht 105 und eine Reflexionsplatte 106. Dabei bezeichnet Bezugszeichen 107 ein durchlässiges oder halbdurchlässiges LCD-Paneel, das durch die planare Lichtquelleneinheit 120 beleuchtet werden soll.
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Die LEDs 102 sind an einem LED-Substrat 102b gehaltert, so dass sie einer Eintrittsfläche 101c der Lichtleiterplatte 101 zugewandt sind, und die Streuplatte 103, die Py-Prismenschicht 104 und die Px-Prismenschicht 105 sind in dieser Reihenfolge auf der Lichtleiterplatte 101 übereinandergeschichtet angeordnet. Die Reflexionsplatte 106 ist in der Nähe der Unterseite 101b der Lichtleiterplatte 101 und dieser zugewandt angeordnet.
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Von den LEDs abgestrahltes Licht tritt in die Lichtleiterplatte 101 über die Eintrittsfläche 101c ein. Das eingetretene Licht wird innerhalb der Lichtleiterplatte 101 übertragen, und erfährt dabei eine wiederholte Reflexion zwischen der Ober- und Unterseite 101a und 102b und wird während dieser wiederholten Reflexion von der Oberseite 101a abgestrahlt. Die Unterseite 101b ist aus einer feingeriffelten streuenden Reflexionsfläche oder Prismen ausgebildet. Das im Inneren der Lichtleiterplatte 101 befindliche Licht wird teilweise an der streuend reflektierenden Unterseite 101b reflektiert, um zur Oberseite 101a gelenkt zu werden, und teilweise von der streuend reflektierenden Unterseite 101b abgestrahlt, um durch Lichtreflexion und -beugung zur Reflexionsplatte 106 gelenkt zu werden. Die Reflexionsplatte 106 reflektiert das durch Beugung durch die Unterseite 101b hindurch nach unten abgestrahlte Licht, um das reflektierte Licht zum inneren Abschnitt der Lichtleiterplatte 101 zurückzuführen, wodurch die Nutzungseffizienz des Lichtes verbessert wird.
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Das von der Oberseite 101a der Lichtleiterplatte 101 abgestrahlte Licht erreicht die Streuplatte 103, und es erfolgt in einem gewissen Ausmaß eine Anpassung der Richtung des Lichtes in Richtung zum LCD-Paneel. Weiterhin erfolgt bei Licht, das einen Winkel zur Richtung der y-Achse aufweist (siehe Koordinatenachsen x, y und z in 22A), eine Anpassung durch die Py-Prismenschicht 104, und bei Licht, das einen Winkel zur Richtung der x-Achse aufweist, erfolgt eine Anpassung durch die Px-Prismenschicht 105, und schließlich ist das Licht, das aus der Px-Prismenschicht 105 abgestrahlt wird, im Wesentlichen parallel zur Richtung der z-Achse ausgerichtet. Das parallel zur Richtung der z-Achse ausgerichtete Licht tritt in das LCD-Paneel 107 ein, so dass ein idealer Zustand von sich durch das LCD-Paneel hindurch bewegenden Lichtes geliefert wird, wodurch eine klare, großen Rauschabstand aufweisende Anzeige ermöglicht wird.
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Jedoch weist die zuvor erwähnte planare Lichtquelleneinheit die folgenden Probleme auf.
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Da Licht auf der Unterseite 101b in alle Richtungen reflektiert wird, tritt ein großer Teil des Lichtes in die Oberseite 101a unter einem Winkel nahe eines kritischen Winkels ein, wie in 22C dargestellt ist. Das Licht wird unter einem Winkel gebeugt, der annähernd 90° zu einer Normalen der Oberseite 101a beträgt, mit anderen Worten einem Winkel nahe der horizontalen Richtung. In diesem Fall erreicht das Licht möglicherweise nicht die Streuplatte 103, oder sogar falls es diese erreicht, ist es aufgrund eines großen Eintrittswinkels schwierig, die Richtung des Lichtes zu verändern und Licht aus der Streuplatte 103 in die Py-Prismenschicht 104 zu lenken. In dieser Weise besteht insgesamt das Problem, dass es schwierig ist, die Richtung des von den LEDs 102 abgestrahlten Lichtes anzupassen und das Licht für eine effektive Beleuchtung einer Anzeigeeinrichtung zu lenken.
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Daher wurde, um dieses Problem zu verringern, eine planare Lichtquelleneinheit verwendet, die eine Lichtleiterplatte
101 verwendet, die mit einer optisch anisotrop streuenden Oberfläche
101h versehen ist, welche eine Hologrammstreuung oder ”Haarlinien”-Streuung erzeugt. Bei der planaren Lichtquelleneinheit sind eine Mehrzahl von Prismen auf der Unterseite
101b der Lichtleiterplatte
101 vorgesehen. Im übrigen ist die Struktur im Wesentlichen die gleiche wie bei der in
22A dargestellten planaren Lichtquelleneinheit
120. Diese Art von Technik verwendet beispielsweise ein bekanntes Prinzip, das auf Seite 5 der Beschreibung des
US-Patents Nr. 6 347 873 B1 dargestellt ist.
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Insbesondere ist eine anisotrop streuende Oberfläche 101h ähnlich einem vorbestimmten Hologramm auf der Oberseite 101a der Lichtleiterplatte 101 ausgebildet (einschließlich eines Falles, bei dem ein Lichteintrittswinkel der anisotrop streuenden Oberfläche 101h in der Nähe eines kritischen Winkels liegt), um zu ermöglichen, dass kegelförmiges Streulicht φ01, dessen gewünschter Winkel sich vom Austrittswinkel von 90° (Horizontalrichtung) unterscheidet, von der anisotrop streuenden Oberfläche 101h abgestrahlt wird. Auf diese Weise ist es möglich, das Problem zu verringern, das auftritt, wenn ein großer Eintrittswinkel bezüglich der in 22C dargestellten Streuplatte 103 festgelegt ist, die Nutzungseffizienz von in die Streuplatte 103 eintretendem Licht zu vergrößern und die Helligkeit der Beleuchtungsstrahlen zu vergrößern.
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Zur kurzen Erläuterung des Prinzips handelt es sich bei der Streuoberfläche 101h beispielsweise um eine Fläche, die zu einem Hologramm ausgebildet ist, um Streulichtstrahlen zu reproduzieren, bei denen es sich um Objektlicht handelt, dessen Eintrittswinkel innerhalb einer vorbestimmten Winkelbreite liegt, wenn interne Lichtstrahlen, deren Eintrittswinkel innerhalb einer vorbestimmten Winkelbreite liegen, in die Lichtleiterplatte als Referenzlichtstrahlen eintreten. Das interne Licht wird von der Lichtleiterplatte 101 als Streulichtstrahlen 901 abgestrahlt, welche Eintrittswinkel innerhalb eines vorbestimmten Winkelbreitenbereiches aufweisen, und zwar dadurch, dass sie einmal oder mehrmals auf Prismen reflektiert werden, die auf der Unterseite 101b vorgesehen sind.
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Dabei hängt die vorbestimmte Einfallswinkelbreite, um Streulichtstrahlen 901 zu sein, von einem Oberflächenzustand ab. Selbst wenn die Streuoberfläche zu einem konkaven Zustand, konvexen Zustand oder einem beliebigen Zustand ausgebildet ist, ist, wenn der Oberflächenzustand konstant ist, die Einfallswinkelbreite der Lichtstrahlen ungeachtet der Position der Oberfläche ebenfalls konstant.
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Dabei erfolgt ein Abstrahlen des anisotropen Streulichtes mit größerer Streuung in Breitenrichtung (Richtung der y-Achse) senkrecht zu einer Schnittrichtung (B-B-Richtung) in 23B als in der Schnittrichtung innerhalb einer Schnittebene des Streulichtes φ01, wie in 23C dargestellt. Mit anderen Worten weist die Streuoberfläche 101h eine anisotrop streuende Oberfläche auf, die eine stark streuende Eigenschaft in Breitenrichtung (Richtung der y-Achse) hat.
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Andererseits gibt es ein internes Lichtmangelgebiet an der Oberseite der Lichtleiterplatte 101, das dem Zwischenraum zwischen benachbarten LEDs 102 entspricht und in der Nähe der LEDs 102 positioniert ist und zu dem das interne Licht (Licht, das von den LEDs 102 ausgesendet wird, in die Lichtleiterplatte eintritt und in der Lichtleiterplatte übertragen wird) nicht gelangt, und direkt von diesem internen Lichtmangelgebiet wird kein Licht abgestrahlt.
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Daher ist es erforderlich, dass anisotropes Streulicht, das eine größere Streuung in Breitenrichtung (der Richtung der y-Achse parallel zur Eintrittsfläche 101c) von der Streuoberfläche 101h in einem Gebiet (Lichtabstrahlgebiet) benachbart zum internen Lichtmangelgebiet abgestrahlt wird.
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Jedoch treten sogar bei einer auf diese Weise verbesserten planaren Lichtquelleneinheit die folgenden Probleme auf.
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Bei der herkömmlichen Lichtleiterplatte 101, welche die mit der anisotrop streuenden Oberfläche 101h versehene Oberseite aufweist, sind die Anisotropieeigenschaft und die Lichtstärke des Streulichtes über die gesamte Lichtleiterplatte einheitlich. Mit anderen Worten tritt eine Streuung mit der gleichen anisotropen Streulichtstärke auf, unabhängig davon, ob es sich um eine Position in der Nähe der LEDs 102 oder um eine Position entfernt von den LEDs 102 handelt.
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Im übrigen wird im Fall eines derartigen Streulichtes, da die Winkelbreite der Streuung zunimmt, der Anteil des abgestrahlten Lichtes vergrößert, für den der Austrittswinkel groß ist, und die Umwandlungseffizienz des gesamten in senkrechter Richtung abgestrahlten Lichtes wird verringert. Das bedeutet, die anisotrope Streulichtstärke und der sich am Ende ergebende Wirkungsgrad der Umwandlung in Beleuchtungslicht stehen in enger Beziehung zueinander. Daher ist in diesem Fall der Umwandlungswirkungsgrad ungeachtet des Ortes in der Lichtleiterplatte konstant. Dabei besteht die Tendenz, dass die Lichtstärke des in der Lichtleiterplatte 101 befindlichen Lichtes mit zunehmendem Abstand von den LEDs 102 abnimmt, da eine Lichtweglänge zunimmt, ein räumlicher Winkel abnimmt, und über die Strecke eine Abstrahlung von Streulicht erfolgt.
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Andererseits ist die Lichtstärke oder Helligkeit des Beleuchtungslichtes vom Produkt aus der Lichtstärke des internen Lichtes und aus dem Umwandlungswirkungsgrad abhängig. Daher ist das Beleuchtungslicht in einem mittleren Abschnitt der Lichtleiterplatte 101 und einem den LEDs 102 gegenüberliegenden Abschnitt der Lichtleiterplatte beträchtlich verstärkt, was zu einer ungleichmäßigen Helligkeit des Beleuchtungslichtes führt. Dies tritt aus dem folgenden Grund auf.
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Im mittleren Bereich der Lichtleiterplatte 101 und dem den LEDs 102 gegenüberliegenden Abschnitt der Lichtleiterplatte ist, auch wenn es keine wesentlichen durch die Zwischenräume zwischen den LEDs bedingten internen Lichtmangelgebiete gibt, da die anisotrope Streulichtstärke auf der anisotrop streuenden Oberfläche 101h über die gesamte Lichtleiterplatte gleichmäßig ist, die anisotrope Lichtstärke in den internen Lichtmangelgebieten übermäßig erhöht.
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US 2004/0246743 A1 zeigt mehrere Ausgestaltungen einer Hintergrundbeleuchtung für einen Flachbildschirm. Die Hintergrundbeleuchtung weist eine Lichtleiterplatte und eine Lichtquelle an einer Seite der Lichtleiterplatte auf. Ein Flächenhologramm ist auf einer Hauptfläche der Lichtleiterplatte ausgebildet und beugt Licht mit einem vorbestimmten Winkel zur Lichtleiterplatte hin. In einer Ausgestaltung sind in dem Flächenhologramm zwei Arten von Rechtecken vorgesehen, die optische Gitter mit unterschiedlichen Gitterabständen aufweisen. Diese Gitterabstände sind je nach der Licht-Wellenlänge gewählt. Die mit den Gittern versehenen Rechtecke werden in Richtung hin zur Lichtquelle kleiner und in Richtung von der Lichtquelle weg größer.
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JP H11-109338 A offenbart eine Hintergrundbeleuchtung mit einer Lichtleiterplatte, die seitlich von einer Lichtquelle beleuchtet wird. In die Lichtleiterplatte eingestrahltes Beleuchtungslicht pflanzt sich innerhalb der Lichtleiterplatte fort und wird dort durch Totalreflexion gebrochen. An einer Hauptfläche der Lichtleiterplatte, die einer LCD-Anzeige zugewandt ist, ist ein Hologramm vorgesehen. Das Hologramm beugt das innerhalb der Lichtleiterplatte reflektierte Licht und leitet es als Beleuchtungslicht zur LCD-Anzeige.
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US-Patent 5 418 631 A offenbart ein holographisches Streuelement, das an einer Hauptfläche einer Lichtleiterplatte angeordnet ist.
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INHALT DER ERFINDUNG
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine planare Lichtquelleneinheit bereitzustellen, die in der Lage ist, Beleuchtungslicht von ausreichender Lichtstärke und einheitlicher Helligkeit zu gewährleisten.
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Um diese Aufgabe zu lösen, weist eine planare Lichtquelleneinheit gemäß der Erfindung die Merkmale gemäß Anspruch 1 beziehungsweise die Merkmale gemäß Anspruch 3 auf. Unter anderem beinhaltet die erfindungsgemäße Lichtquelleneinheit eine Lichtleiterplatte, die eine anisotrop streuende Oberfläche beinhaltet, die anisotrop gestreute Lichtstrahlen aussendet, und eine Lichtquelle für das Zuführen von Licht zur Lichtleiterplatte.
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Die anisotrop streuende Oberfläche ist zu einer Form ausgebildet, die konfiguriert ist, um eine Abstufung/einen Verlauf der Winkelbreite gestreuten Lichts zu liefern.
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Bei einer Ausführungsform ist die Abstufung der Winkelbreite gestreuten Lichts so festgelegt, dass sie sich stufenweise verändert. Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Abstufung/der Verlauf der Winkelbreite gestreuten Lichts so festgelegt, dass sie sich nicht-stufenweise/stufenlos verändert.
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Mit der erfindungsgemäßen Struktur ist es möglich, die Helligkeit des Beleuchtungslichtes innerhalb der Lichtleiterplatte zu vereinheitlichen und den Gesamthelligkeitspegel zu vergrößern, dadurch, dass die Winkelbreite anisotrop gestreuten Lichts auf der anisotrop streuenden Oberfläche der Lichtleiterplatte in geeigneter Weise variiert wird, ohne dass eine ungleichmäßige anisotrope Streulichtstärke auftritt, wie diese bei herkömmlichen planaren Lichtquelleneinheiten auftritt. Beispielsweise sind bei einer Lichtleiterplatte, dadurch, dass die Winkelbreite anisotrop gestreuten Lichts in der Nähe der LEDs vergrößert ist und die Winkelbreite anisotrop gestreuten Lichts an einer von den LEDs entfernt befindlichen Position verringert ist, die Austrittswinkel der Streulichtstrahlen an der zweitgenannten Position so angepasst, dass die Streulichtstrahlen engere Winkel zu einer Normalen der Oberseite aufweisen. Demzufolge kann von einer Lichtquelle ausgesendetes Licht in effizienter Weise in vertikale Beleuchtungsstrahlen als Hintergrundbeleuchtung umgewandelt werden. Außerdem ist es möglich, die Helligkeitsschwankung des Beleuchtungslichtes zu verringern und einen Helligkeitspegel zu erzielen, der größer ist als bei einer herkömmlichen Lichtleiterplatte, dadurch, dass die mit zunehmenden Abstand von den LEDs abnehmende Helligkeit des internen Lichtes korrigiert wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Struktur einer planaren Lichtquelleneinheit gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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2 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Struktur einer Lichtleiterplatte zeigt, die für die in 1 dargestellte planare Lichtquelleneinheit verwendet wird;
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3 ist eine Seitenansicht, die einen Abstrahlzustand von Streulicht bei der in 2 dargestellten Lichtleiterplatte darstellt;
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4A ist eine Seitenansicht, die einen Abstrahlzustand von Streulicht bei der in 2 dargestellten Lichtleiterplatte darstellt;
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4B ist eine Seitenansicht, die einen Abstrahlzustand von Streulicht bei der in 2 dargestellten Lichtleiterplatte darstellt;
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4C ist eine Seitenansicht, die einen Abstrahlzustand von Streulicht bei der in 2 dargestellten Lichtleiterplatte darstellt;
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5 ist ein Graph, der eine Winkelbreite des Streulichtes zeigt, das von jedem auf der Lichtleiterplatte vorgesehenen Streuoberflächengebiet abgestrahlt wird;
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6 ist ein Graph, der die anisotrope Lichtstärke des Streulichtes zeigt, das von jedem der auf der Lichtleiterplatte vorgesehenen Streuoberflächengebiete abgestrahlt wird;
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7 ist eine Seitenansicht, die einen Zustand eines LCD-Paneels zeigt, das durch die in 1 dargestellte planare Lichtquelleneinheit beleuchtet wird;
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8 ist ein Graph, der die Umwandlungseffizienz des Streulichtes in jedem Streuoberflächengebiet darstellt;
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9 ist ein Graph, der die Helligkeit des Beleuchtungslichtes des Streulichtes in jedem Streuoberflächengebiet darstellt;
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10 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Struktur einer Lichtleiterplatte darstellt, die für eine planare Lichtquelleneinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird;
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11 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Austrittswinkel von Streulicht bei der in 10 dargestellten Lichtleiterplatte darstellt;
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12 ist ein Graph, der eine Winkelbreite des Austrittswinkels des Streulichtes bei der in 10 dargestellten Lichtleiterplatte darstellt;
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13 ist ein Graph, der den Umwandlungswirkungsgrad des Streulichtes in der in 10 dargestellten Lichtleiterplatte darstellt;
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14 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Struktur der Lichtleiterplatte darstellt, die für eine planare Lichtquelleneinheit gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird;
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15 ist eine Seitenansicht, die von der in 14 dargestellten Lichtleiterplatte abgestrahltes Streulicht darstellt, und zwar gesehen von der einen Richtung der Lichtleiterplatte;
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16A ist eine Seitenansicht, die Streulicht zeigt, das von jedem Streuoberflächengebiet der in 14 dargestellten Lichtleiterplatte abgestrahlt wird, und zwar gesehen von der anderen Richtung der Lichtleiterplatte;
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16B ist eine Seitenansicht, die Streulicht zeigt, das von der in 14 dargestellten Lichtleiterplatte abgestrahlt wird, und zwar gesehen von der anderen Richtung der Lichtleiterplatte;
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16C ist eine Seitenansicht, die Streulicht zeigt, das von der in 14 dargestellten Lichtleiterplatte abgestrahlt wird, und zwar gesehen von der anderen Richtung der Lichtleiterplatte;
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17A ist ein Graph, der eine Winkelbreite des Streulichts darstellt, das von jeder der Streuoberflächengebiete der in 14 dargestellten Lichtleiterplatte abgestrahlt wird;
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17B ist ein Graph, der den Umwandlungswirkungsgrad des Streulichtes zeigt, das von jeder der Streuoberflächengebiete der in 14 dargestellten Lichtleiterplatte abgestrahlt wird;
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17C ist ein Graph, der die Helligkeit des Beleuchtungslichtes des Streulichtes zeigt, das von jeder der Streuoberflächengebiete der in 14 dargestellten Lichtleiterplatte abgestrahlt wird;
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17D ist ein Graph, der eine Winkelbreite des Streulichts darstellt, das von jeder der Streuoberflächengebiete der in 14 dargestellten Lichtleiterplatte abgestrahlt wird;
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18A ist eine perspektivische Ansicht, die einen Abschnitt einer auf einem Hologramm aufgebauten anisotrop streuenden Oberfläche darstellt, die für die planare Lichtquelleneinheit gemäß der Erfindung verwendet wird;
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18B ist eine perspektivische Ansicht eines Zustands, bei dem das in 18A dargestellte Hologramm auf einer Lichtleiterplatte montiert ist;
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19A ist eine erläuternde Ansicht, die ein Prinzip der in 18B dargestellten Lichtleiterplatte darstellt;
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19B ist eine vergrößerte Ansicht von 19A, die das Prinzip der in 18B dargestellten Lichtleiterplatte darstellt;
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20A ist eine erläuternde Ansicht des anisotropen Streulichtes, das von der anisotrop streuenden Oberfläche der in 18B dargestellten Lichtleiterplatte abgestrahlt wird;
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20B ist eine erläuternde Ansicht des anisotropen Streulichtes, das von der anisotrop streuenden Oberfläche der in 18B dargestellten Lichtleiterplatte abgestrahlt wird;
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20C ist eine Ansicht entlang Linie C-C in 20A;
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21 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Struktur einer anisotrop streuenden ”Haarlinien”-Oberfläche zeigt, die für die planare Lichtquelleneinheit gemäß der Erfindung verwendet wird;
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22A ist eine perspektivische Ansicht, die eine Struktur einer herkömmlichen planaren Lichtquelleneinheit darstellt;
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22B ist eine Seitenansicht, die einen Zustand eines LCD-Paneels darstellt, das durch die in 22A dargestellte planare Lichtquelleneinheit beleuchtet wird;
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22C ist eine Seitenansicht, die einen Lichtweg der in 22A dargestellten planaren Lichtquelleneinheit erläutert;
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23A ist eine perspektivische Ansicht, die eine herkömmliche Lichtleiterplatte darstellt, die eine anisotrope Streuung verwendet;
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23B ist eine Seitenansicht, die einen Abstrahlzustand von anisotropem Streulicht von der in 23A dargestellten Lichtleiterplatte darstellt;
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23C ist eine Ansicht entlang Linie B-B des anisotropen Streulichtes in 23B.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen erläutert.
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1 bis 9 stellen eine erste Ausführungsform einer planaren Lichtquelleneinheit gemäß der Erfindung dar.
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Die planare Lichtquelleneinheit 20 bei der ersten Ausführungsform beinhaltet eine Lichtleiterplatte 1 und eine Lichtquelle 2 zum Zuführen von Licht zur Lichtleiterplatte 1, wie in 1 dargestellt. Die Lichtleiterplatte ist beispielsweise aus einer rechteckigen Platte ausgebildet und weist eine Oberseite 1a, eine Unterseite 1b, Seitenflächen 1c und Stirnflächen 1d auf (siehe 1). Die Lichtquelle 2, die mindestens eine Leuchtdiode (LED) beinhaltet, ist so angeordnet, dass sie einer Eintrittsfläche zugewandt ist, die auf einer Seitenfläche 1c der Lichtleiterplatte 1 bei der dargestellten Ausführungsform ausgebildet ist. Die LEDs 2 sind an einem LED-Substrat 2b angebracht und sind in vorbestimmten Abständen angeordnet.
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Bei der ersten Ausführungsform sind beispielsweise eine Streuplatte 3, eine Px-Prismenschicht 4 und eine Py-Prismenschicht 5 der Reihe nach auf der Oberseite der Lichtleiterplatte 1 übereinandergeschichtet angeordnet. Es wird angenommen, dass ein Objekt, wie beispielsweise ein LCD-Paneel 7, benachbart zur Py-Prismenschicht angeordnet werden soll, um durch die planare Lichtquelleneinheit 20 beleuchtet zu werden (siehe 1 und 7). Außerdem ist eine Reflexionsplatte 6 zur Unterseite 1b der Lichtleiterplatte 1 benachbart und dieser zugewandt angeordnet.
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Dabei erstrecken sich, wenn zueinander senkrechte Koordinatenachsen X, Y und Z festgelegt sind, die Ober- und Unterseiten 1a und 1b der Lichtleiterplatte 1 parallel zu der X- und Y-Achse, die Eintrittsfläche 1c erstreckt sich parallel zu der Y- und Z-Achse, und die Stirnflächen 1d erstrecken sich parallel zu der X- und Z-Achse.
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Die Lichtleiterplatte 1 weist beispielsweise eine anisotrop streuende Oberfläche 1h auf, die auf der Oberseite 1a ausgebildet ist (siehe 2). Die anisotrop streuende Oberfläche 1h weist beispielsweise eine ”Haarlinien”-Streuoberfläche, eine Hologramm-Streuoberfläche oder dergleichen auf. Die anisotrop streuende Oberfläche 1h weist mehr als eine unterschiedliche Textur auf, und es kann auch eine Abstufung der Textur der anisotrop streuenden Oberfläche vorhanden sein, so dass eine starke Streulichtfestlegung an Positionen in der Nähe der LEDs und eine schwache Streulichtfestlegung an von den LEDs entfernt befindlichen Positionen vorliegt. Mit anderen Worten ist die Streulichtstärke so konfiguriert, dass sie in Abhängigkeit von einer Position auf der Oberseite der Lichtleiterplatte 1 variiert.
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Insbesondere beinhaltet gemäß einer Ausführungsform der Erfindung die anisotrop streuende Oberfläche 1h drei anisotrop streuende Oberflächengebiete, die erste bis dritte Streuoberflächengebiete 1hA, 1hB und 1hC beinhalten, die der Reihe nach von einer Position in der Nähe der Eintrittsfläche 1c zu entfernt von der Eintrittsfläche 1c befindlichen Positionen angeordnet sind.
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Die Unterseite 1b der Lichtleiterplatte 1 ist mit einer Mehrzahl von Prismen 1p versehen, die so ausgebildet sind, dass sie in einer Richtung entfernt von der Eintrittsfläche 1c geringfügig geneigt sind (siehe 2).
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Ein Hologramm zeichnet Phaseninformation einer stehenden Welle auf, die durch Interferenz von Objektlicht und Referenzlicht erzeugt wird, und das Objektlicht wird als Beugungslicht wiedergegeben, wenn dem Hologramm Referenzlicht zugeführt wird. Von den Hologrammen gibt es eines, das als Oberflächenrelieftyp-Hologramm unter Verwendung eines Photoresist oder dergleichen bezeichnet wird, das Phaseninformation von Interferenzlicht als eine konkave und konvexe Oberfläche und nicht als Konzentration aufzeichnet. Das Hologramm vom Oberflächenrelieftyp weist eine Konfiguration wie dargestellt in 18A auf.
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Insbesondere beinhaltet das Hologramm H vom Oberflächenrelieftyp eine Mehrzahl von parallelen länglichen nutförmigen konkaven Abschnitten Hd und eine Mehrzahl von im Wesentlichen ebenen konvexen Abschnitten Hk, die zwischen den konkaven Abschnitten Hd angeordnet sind. Wie in 18A dargestellt, erstrecken sich die konkaven Abschnitte Hd in Richtung der y-Achse und sind in Intervallen in Richtung der x-Achse angeordnet. In 18A ist eine Breite von jedem der konvexen Abschnitte Hk in Richtung der y-Achse auf b festgelegt, und der Abstand der konvexen Abschnitte Hk in Richtung der y-Achse ist auf d festgelegt.
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Als nächstes kann das Hologramm H vom Oberflächenrelieftyp auf einer Oberseite einer Lichtleiterplatte D ausgebildet werden, wie in 18B dargestellt. Die Lichtleiterplatte D kann dadurch ausgebildet werden, dass eine Oberflächenkonfiguration des Hologramms vom Oberflächenrelieftyp (18A), in welchem die Phaseninformation, die der Konzentration des Interferenzlichtes entspricht, mittels des Photoresist als konkav-konvexe Oberfläche aufgezeichnet wird, beispielsweise unter Verwendung einer Plattiertechnik auf eine Metallgussform übertragen wird, und die Metallgussform in einer Einspritz-Metallgussform montiert wird.
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Dabei wird angenommen, dass internes Licht s, das dem Referenzlicht entspricht, in das Hologramm H unter einem Eintrittswinkel θx in einer x-z-Ebene eintritt und unter einem Eintrittswinkel von 0° in einer y-z-Ebene eintritt. Auf mikroskopischer Ebene gesehen, wird das interne Licht s nicht bei den konkaven Abschnitten der konkav-konvexen Oberfläche durch Streureflexion durchgelassen, wird jedoch bei den konvexen Abschnitten durchgelassen. Jedoch tritt, in der x-z-Ebene gesehen, das durchgelassene Licht zu sich selbst in Interferenz, und das Streulicht tritt lediglich in einer Richtung auf, bei der beim Licht eine gegenseitige Verstärkung erfolgt.
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Falls ein Austrittswinkel des Streulichtes in Richtung einer gegenseitigen Verstärkung des Lichtes θ1x beträgt, wird der folgenden Gleichung genügt. (sinθx – sinθx1)2πd/λ = ± ψ (1) wobei λ eine Wellenlänge und ψ eine spezielle Phase bezeichnet.
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Aus Gleichung (1) ergibt sich, falls ψ eine Konstante ist, die Tendenz, dass der Unterschied zwischen dem Eintrittswinkel θx und dem Austrittswinkel θx1 mit Abnahme des Teilungsabstands d größer wird. Dabei ist, wie in 19A dargestellt, falls der eine Wert des θx1 auf –θx1 und der andere Wert auf +θx1 festgelegt ist, die Winkelbreite zwischen den beiden als θhx ausgedrückt. Das θhx ist umgekehrt proportional zum Teilungsabstand d der konvexen Abschnitte, wie in 19A dargestellt.
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20A stellt einen Zustand dar, bei dem die in 19A dargestellte Streuung auf makroskopischer Ebene dargestellt ist, und eine Richtung des Austrittswinkels θx1 und der Winkelbreite θhx des vom Hologramm abgestrahlten Streulichtes φ sind von der x-z-Ebene gesehen. Es ist möglich, das Austrittslicht innerhalb eines Bereiches der Winkelbreite θhx zu trennen und zu streuen, und zwar durch eine geeignete Streuung des Wertes des in 19A dargestellten Teilungsabstandes d auf einen vorbestimmten Wert oder mehr.
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Außerdem tritt, wie in der y-z-Schnittebene wie dargestellt in 19B gesehen, das interne Licht s in die konvexen Abschnitte Hk der Breite b senkrecht ein, durchläuft diese und wird von einem mittigen Abschnitt eines jeden konvexen Abschnittes in einer im Wesentlichen senkrechten Richtung abgestrahlt. Jedoch bewegt sich das durchgelassene Licht um Abschnitte herum, die nahe den entgegengesetzten Enden eines konvexen Abschnittes sind, so dass beim durchgelassenen Licht ein Umgehen auftritt.
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Ein Wert des Umgehungswinkels θy wird durch die folgende Gleichung ausgedrückt. sinθy = ±λ/b (2)
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Demzufolge geht aus Gleichung (2) hervor, dass die Winkelbreite θhy des Streulichtes in der y-z-Ebene, die auf makroskopischer Ebene in 20B dargestellt ist, den Wert 2sinθy hat und umgekehrt proportional zur Breite b eines jeden konvexen Abschnittes Hk in Richtung der y-Achse ist.
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Wenn die Winkelbreite θhx des Streulichtes in x-z-Ebene und die Winkelbreite θhy des Streulichtes in der y-z-Ebene verglichen werden und eine Differenz zwischen den beiden gefunden wird, kann bestimmt werden, dass eine anisotrope Streuung aufgetreten ist.
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Bei der ersten Ausführungsform wird der Beziehung 2θhx < 2θhy genügt, wie in den 20A und 20B dargestellt; daher ist es klar, dass eine anisotrope Streuung aufgetreten ist. Dabei kann, falls eine anisotrope Lichtstärke den Wert 2θhy/2θhx hat, die anisotrope Lichtstärke so vergrößert oder verringert werden, dass sie 1 oder mehr, oder 1 oder weniger beträgt, dadurch, dass man die Größe von d und b des auf der Oberseite der Lichtleiterplatte D ausgebildeten Hologramms H geeignet wählt.
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Unterdessen weist ein C-C-Querschnitt des Streulichtes in der x-z-Ebene, wie dargestellt in 20A, eine längliche elliptische Form auf, die sich in Richtung der y-Achse senkrecht zur C-C-Richtung erstreckt.
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Als Nächstes wird eine anisotrop streuende Oberfläche erläutert, welche die ”Haarlinien”-Streuoberfläche aufweist, die auf einer Oberfläche der Lichtleiterplatte unter Verwendung einer Gussform oder dergleichen, die so konfiguriert ist, dass sie näherungsweise einer Oberflächenform des Phasenhologramms vom Oberflächenrelieftyp entspricht, zu einer aus einer Mehrzahl von prismatischen Arrays bestehenden Konfiguration ausgebildet ist, wie dargestellt in 18B, und zwar ohne die zuvor erwähnte fotographische Hologrammtechnik zu verwenden.
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21 stellt die Lichtleiterplatte dar, die die anisotrop streuende Oberfläche beinhaltet, welche die ”Haarlinien”-Streuoberfläche beinhaltet.
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Wie in 21 dargestellt, ist die ”Haarlinien”-Streuoberfläche Hp auf der Oberfläche der Lichtleiterplatte D ausgebildet. Die ”Haarlinien”-Streuoberfläche Hp beinhaltet eine Mehrzahl von prismatischen Arrays, die jeweils sehr kleine in Richtung der x-Achse angeordnete Prismen ph aufweisen. Ein Intervall oder Teilungsabstand dp zwischen den Prismen ph und eine Breite bp eines jeden der Prismen ph sind so festgelegt, dass ihr Wert gleich groß oder annähernd gleich groß wie der Teilungsabstand d zwischen jeden der konvexen Abschnitte der Hologrammstreuoberfläche H bzw. die Breite b von diesen ist, wie in 18A dargestellt.
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Mit einer derartigen ”Haarlinien”-Streuoberfläche Hp ist es möglich, ein anisotropes Streulicht zu erzielen, das fast identisch zu dem ist, das unter Verwendung eines ähnlichen Prinzips wie bei der zuvor erwähnten Hologramm-Streuoberfläche H erzielt werden kann (siehe 20A bis 20C).
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Auch wenn eine anisotrop streuende Oberfläche erwähnt wurde, die eine Hologramm-Streuoberfläche oder eine ”Haarlinien”-Streuoberfläche beinhaltet, ist die anisotrop streuende Oberfläche nicht auf die zuvor erwähnten Strukturen eingeschränkt, und Elemente, die Kontraste bei der Krümmung, der Konkavheit/Konvexheit, oder dergleichen aufweisen, und die über eine anisotrop streuende Funktion verfügen, wie beispielsweise eine Mehrzahl von Ellipsen, Parabeln, Hyperbeln, oder dergleichen, können als anisotrop streuende Oberflächen verwendet werden.
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Von den LEDs 2 abgestrahltes Licht tritt in die Eintrittsfläche 1c der Lichtleiterplatte 1 ein und bildet das interne Licht s. Das interne Licht erreicht die anisotrop streuende Oberfläche 1h direkt oder über die Reflexion der prismatischen Oberfläche 1p. Das anisotrope Streulicht wird von der anisotrop streuenden Oberfläche 1h nach oben abgestrahlt. Mit anderen Worten wird das anisotrope Streulicht φA, φB und φC vom ersten, zweiten und dritten Streuoberflächengebiet 1hA, 1hB bzw. 1hC abgestrahlt.
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Die Reflexionsplatte 6 reflektiert das interne Licht s, das aus der prismatischen Oberfläche 1p auf der Unterseite der Lichtleiterplatte 1 ausgetreten ist, leitet es zurück zu einem inneren Abschnitt der Lichtleiterplatte 1 und bewirkt eine Erhöhung der Nutzungseffizienz des internen Lichtes.
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Dabei sind die Winkelbreiten des Streulichtes φA, φB und φC in der x-z-Ebene auf θAhx, θBhx bzw. θChx festgelegt, wie in 3 dargestellt, und die Winkelbreiten des Streulichtes φA, φB und φC in der y-z-Ebene sind auf θAhy, θBhy bzw. θChy festgelegt, wie in den 4A, 4B und 4C dargestellt.
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Wie in 5 dargestellt, werden die Winkelbreiten für jede der Streuoberflächengebiete 1hA, 1hB und 1hC bestimmt, und die Winkelbreiten θAhx, θBhx und θChx nehmen in der x-z-Ebene mit zunehmendem x (Abstand von der Eintrittsfläche) stufenweise oder digital ab, hingegen sind die Winkelbreiten θAhy, θBhy und θChy des Streulichtes in der y-z-Ebene unveränderlich.
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Dabei sind, betrachtet man eine anisotrope Lichtstärke eines jeden Streulichtes als ein kleines und großes Verhältnis der Winkelbreiten in der x-z-Ebene und der Winkelbreiten in der y-z-Ebene, wenn die anisotropen Lichtstärken des Streulichtes φA, φB und φC den Wert FA, FB bzw. FC haben, die Lichtstärken für jedes der Streuoberflächengebiete 1hA, 1hB und 1hC bestimmt, und die folgende Gleichung ist erfüllt. FA = θAhy/θAhx
FB = θBhy/θBhx
FC = θChy/θChx (3)
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Dabei sind die folgenden Gleichungen erfüllt, wie in 5 dargestellt. θAhy = θBhy = θChy (4) θAhx > θBhx > θChx (5)
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Aus den Gleichungen (3), (4) und (5) wird die folgende Beziehung erhalten. FA < FB < FC (6)
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Daher ist die anisotrope Lichtstärke eines jeden Streulichtes stufenweise für jedes der Streuoberflächengebiete 1hA, 1hB und 1hC vergrößert, wie in 6 dargestellt.
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Dabei stellt 7 die Funktionsweise der in 1 dargestellten planaren Lichtquelleneinheit 20 dar.
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Wie in 7 dargestellt, werden Austrittsrichtungen des anisotropen Streulichtes φA, φB und φC, das von der Lichtleiterplatte 1 abgestrahlt wird, mittels der Streuplatte 3, der Px-Prismenschicht 4 und der Py-Prismenschicht 5, in dieser Reihenfolge, senkrecht ausgerichtet, und dieses Licht tritt in das LCD-Paneel 7 als Beleuchtungslicht s20 ein, um das LCD-Paneel 7 zu beleuchten. In diesem Fall liegt, falls der Wirkungsgrad der Umwandlung von Streulicht φA, φB und φC zu Beleuchtungslicht s20 ηA, ηB bzw. ηC ist, die folgende Beziehung zwischen diesen vor. ηA < ηB < ηC (7)
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Dies ist dadurch bedingt, dass ein einen großen Austrittswinkel aufweisendes Streulicht zunimmt, so dass es einen geringen Umwandlungswirkungsgrad aufweist, falls die Winkelbreite, beispielsweise θAhx in der x-z-Ebene groß ist, und ein einen großen Austrittswinkel aufweisendes Streulicht abnimmt, so dass es einen großen Umwandlungswirkungsgrad aufweist, falls die Winkelbreite, beispielsweise θChx in der x-z-Ebene, klein ist.
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8 stellt eine Änderung des Umwandlungswirkungsgrades entsprechend Gleichung (7) dar, wie durch eine durchgezogene Linie dargestellt.
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Der Buchstabe S, der in 8 mit einer gestrichelten Linie dargestellt ist, bezeichnet eine Lichtstärke des internen Lichtes s in der Lichtleiterplatte 1. Die Lichtstärke S des internen Lichtes s hat durch das bereits erwähnte Prinzip die Tendenz, mit Zunahme von x abzunehmen.
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Dabei ist, falls eine Helligkeit oder Lichtstärke eines jeden Beleuchtungslichtes s20 (7) den Wert SS hat, die Verteilung der Helligkeit SS eines jeden Beleuchtungslichtes so, wie in 9 dargestellt. Dies ist dadurch bedingt, dass die Helligkeit SS eines jeden Beleuchtungslichtes abhängig ist vom Produkt aus einem jeden der Umwandlungswirkungsgrade ηA, ηB und ηC, wie in den 4A, 4B und 4C dargestellt, und aus der Lichtstärke S des internen Lichtes.
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Die Helligkeit SS des Beleuchtungslichtes ist durch eine sägezahnartige Linie dargestellt, wie in 9 dargestellt, hingegen sind die Durchschnittswerte für jedes der Streuoberflächengebiete 1hA, 1hB und 1hC gleich groß. Dabei nimmt, falls die Beleuchtungslichtstärke des herkömmlichen anisotropen Streulichtes φ01 (anisotrope Lichtstärke ist konstant) von 23B als Referenzwert SS01 durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist, dieses SS01 in analoger Weise mit zunehmendem x ab, und zwar aus dem bereits erwähnten Grund.
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Wie in 9 dargestellt, weist die Helligkeit SS des Beleuchtungslichtes bei der ersten Ausführungsform, verglichen mit der herkömmlichen Technik, einen höheren Pegel, verringerte Helligkeitsschwankungen, verringerte Schwankungsbreite der Helligkeit und eine höhere Beleuchtungsqualität auf.
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Auf diese Weise kann bei der ersten Ausführungsform eine hohe Beleuchtungsqualität dadurch erzielt werden, dass der anisotropen Streulichtstärke eine digitale Abstufung verliehen wird, wie in 6 dargestellt. Dabei kann die Abstufung der anisotropen Streulichtstärke, wie dargestellt bei der ersten Ausführungsform, mittels der Prinzipien der Gleichungen (1) und (2) erzielt werden, und zwar dadurch, dass die anisotrop streuende Oberfläche 1h beispielsweise als das in 18B dargestellte Hologramm H ausgebildet ist, wobei das Intervall d zwischen den konvexen Abschnitten Hk als das erste, zweite und dritte streuende Oberflächengebiet 1hA, 1hB und 1hC stufenweise erhöht ist, und die Breite b der konvexen Abschnitte Hk (Länge in Richtung der y-Achse) bei dem ersten, zweiten und dritten Streuoberflächengebiet 1hA, 1hB und 1hC im Wesentlichen gleich groß festgelegt ist.
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Dies kann ebenfalls im Wesentlichen mit dem gleichen Prinzip sogar in dem Fall erzielt werden, dass die ”Haarlinien”-Streuoberfläche Hp, wie in 21 dargestellt, verwendet wird.
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Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform der Erfindung erläutert.
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10 bis 13 stellen eine Lichtleiterplatte und eine auf der Lichtleiterplatte vorgesehene anisotrop streuende Oberfläche dar, die für eine planare Lichtquelleneinheit gemäß der zweiten Ausführungsform verwendet wird. Die Lichtleiterplatte 1 hat die gleiche Form wie die in 2. Wie in 10 dargestellt, ist die anisotrop streuende Oberfläche 11h integral auf einer Oberseite 1a der Lichtleiterplatte 1 vorgesehen.
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Im übrigen ist die Struktur der planaren Lichtquelleneinheit gemäß der zweiten Ausführungsform die gleiche wie bei der in 1 dargestellten planaren Lichtquelleneinheit 20.
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Wie in den 10 und 11 dargestellt, wird anisotropes Streulicht φ11 von der anisotrop streuenden Oberfläche 11h abgestrahlt. Dabei sind eine Winkelbreite des Streulichtes φ11 in der x-z-Ebene und eine Winkelbreite des Streulichtes φ11 in der y-z-Ebene auf θhx1 bzw. θhy1 festgelegt.
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In 12 sind über die gesamte Lichtleiterplatte 1 die Winkelbreiten θhx1 und θhy1 für jedes x (Abstand von einer Eintrittsfläche 1c) dargestellt. Dabei ist x0 eine Länge der Lichtleiterplatte 1 in Richtung der x-Achse.
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Wie in 12 dargestellt, erfolgt, sogar bei Änderung von x, keine Veränderung der Winkelbreite θhy1 in der y-z-Ebene, hingegen erfolgt mit steigendem Wert von x in analoger Weise eine Verringerung der Winkelbreite θhx1 in der x-z-Ebene. Die Ausbildung von Eigenschaften derartiger Winkelbreiten θhx1 und θhx1 kann mittels der in den Gleichungen (1) und (2) ausgedrückten Prinzipien erzielt werden, dadurch, dass die anisotrop streuende Oberfläche 11h so ausgebildet ist, dass sie beispielsweise ein in 18B dargestelltes Hologramm H aufweist, das Intervall oder der Teilungsabstand d zwischen den benachbarten konvexen Abschnitten Hk in analoger Weise mit zunehmendem x zunimmt, und die Breite b (Länge in Richtung der y-Achse) eines jeden der konvexen Abschnitte Hk so festgelegt wird, dass sie sogar bei Änderung von x im Wesentlichen gleich groß ist.
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Dies kann auch im Wesentlichen mittels des gleichen Prinzips sogar in dem Fall erzielt werden, dass die ”Haarlinien”-Streuoberfläche Hp wie dargestellt in 21 verwendet wird.
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Demzufolge nimmt, falls die Lichtstärke (θhy1/θhx1) des anisotropen Streulichtes auf der anisotrop streuenden Oberfläche 11h den Wert F11 hat, dieses F11 in analoger Weise zu, wie durch eine gestrichelte aufwärts geneigte Linie in 12 dargestellt. Mit anderen Worten ändert sich die anisotrope Streulichtstärke stufenweise (analoge Änderung) wie durch die nach oben geneigte Linie dargestellt. Andererseits wird, falls der Wirkungsgrad der Umwandlung von Streulicht φ11 zu Beleuchtungslicht den Wert η11 hat, der Umwandlungswirkungsgrad mit abnehmender Winkelbreite größer, wie bereits bei der ersten Ausführungsform erwähnt, jedoch ändert sich bei der zweiten Ausführungsform, da die Winkelbreite θhx1 sich in analoger Weise wie dargestellt durch eine nach unten geneigte Linie in 12 ändert, der Umwandlungswirkungsgrad η11 in analoger Weise, wie es durch eine nach oben geneigte Linie in 13 dargestellt, wie bereits erwähnt wurde. Außerdem ändert sich die durch eine gestrichelte Linie dargestellte Lichtstärke S des internen Lichtes s in analoger Weise, wie durch eine nach unten geneigte Linie dargestellt. Daher hat, falls die Helligkeit des Beleuchtungslichtes der planaren Lichtquelleneinheit den Wert SS11 hat, wobei dieses SS11 vom Produkt aus Umwandlungswirkungsgrad η11 und Lichtstärke S des internen Lichtes abhängt, die Beschaffenheit eines hohen ebenen Niveaus, wie in 13 dargestellt.
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Demgemäß ist es bei der planaren Lichtquelleneinheit der zweiten Ausführungsform möglich, ein Beleuchtungslicht abzustrahlen, das einen hohen Helligkeitspegel und eine hervorragende Gleichmäßigkeit der Helligkeit aufweist, und eine vergrößerte Qualität des Beleuchtungslichtes zu erzielen. Auf diese Weise ist es bei der zweiten Ausführungsform möglich, einen hohen Helligkeitspegel und eine gleichmäßige Helligkeit des Beleuchtungslichtes bereitzustellen, und zwar indem der anisotropen Streulichtstärke F11 eine analoge Abstufung verliehen wird, wie in 12 dargestellt.
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Nachfolgend wird eine dritte Ausführungsform der Erfindung erläutert.
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14 bis 17D stellen eine Lichtleiterplatte und eine anisotrop streuende Oberfläche dar, die für eine planare Lichtquelleneinheit gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung verwendet werden.
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Die Lichtleiterplatte 1 hat die gleiche Form wie die in 2. Wie in 14 und 15 dargestellt, ist die anisotrop streuende Oberfläche 12h integral auf einer Oberseite 1a der Lichtleiterplatte 1 vorgesehen.
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Im übrigen ist die Struktur der planaren Lichtquelleneinheit gemäß der dritten Ausführungsform die gleiche wie bei der in 1 dargestellten planaren Lichtquelleneinheit 20.
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Wie in den 14 und 15 dargestellt, wird anisotropes Streulicht 912 von der anisotrop streuenden Oberfläche 12h abgestrahlt. Dabei sind eine Winkelbreite des Streulichtes φ12 in der x-z-Ebene, wie in 15 dargestellt, und eine Winkelbreite des Streulichtes 912 in der y-z-Ebene, wie in 15 dargestellt, auf θhx2 bzw. θhy2 festgelegt.
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In 17A und 17D sind über die gesamte Lichtleiterplatte 1 die Winkelbreiten θhx2 und θhy2 bezogen auf die Horizontalachse x (Abstand von einer Eintrittsfläche 1c) dargestellt. Dabei ist x0 eine Länge der Lichtleiterplatte 1 in Richtung der x-Achse.
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Wie in 17A dargestellt, erfolgt sogar bei Zunahme von x keine Veränderung der Winkelbreite θhx2 in der x-z-Ebene, hingegen erfolgt mit steigendem Wert von x in analoger Weise oder stufenartiger Weise, wie durch eine abwärts geneigte Linie dargestellt, ein Verringern der Winkelbreite θhy2 in der y-z-Ebene. Über die gesamte Lichtleiterplatte ist die Winkelbreite θhy2 größer als die Winkelbreite θhx2. Die Ausbildung von Eigenschaften derartiger Winkelbreiten θhqx2 und θhy2 kann mittels der in den Gleichungen (1) und (2) ausgedrückten Prinzipien erzielt werden, dadurch, dass die anisotrop streuende Oberfläche 12h so ausgebildet ist, dass sie beispielsweise ein in 18B dargestelltes Hologramm H aufweist, dass ungeachtet von x ein regelmäßiges Intervall oder Teilungsabstand d zwischen den benachbarten konvexen Abschnitten Hk erhalten bleibt und dass mit zunehmendem x die Breite b (Länge in Richtung der y-Achse) eines jeden der konvexen Abschnitte Hk in analoger Weise zunimmt.
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Dies kann auch im Wesentlichen mittels des gleichen Prinzips sogar in dem Fall erzielt werden, dass die ”Haarlinien”-Streuoberfläche Hp wie dargestellt in 21 verwendet wird.
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Dabei ist, wenn die Lichtstärke des anisotropen Streulichtes in diesem Fall den Wert F12 hat, dieses F12 durch die folgende Gleichung ausgedrückt. F12 = θhy2/θhx2
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Da die Winkelbreite θhx2 konstant ist, wie in 17A dargestellt, ist der Wert F12 proportional zur Winkelbreite θhy2.
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Demzufolge ändert sich die anisotrope Streulichtstärke F12 in analoger Weise, wie durch eine abwärts geneigte Linie in 17B dargestellt ist. Andererseits ist, falls der Wirkungsgrad der Umwandlung von Streulicht φ12 (siehe 14) zu Beleuchtungslicht den Wert η12 hat, der Umwandlungswirkungsgrad umgekehrt proportional zur Winkelbreite, wie bereits erwähnt wurde. Außerdem ändert sich, da die Winkelbreite θhy2 mit zunehmendem x in analoger Weise abnimmt, wie in 17A dargestellt, der Umwandlungswirkungsgrad η12 in analoger Weise, wie durch eine nach oben geneigte Linie in 17B dargestellt.
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Als nächstes weist, falls die Helligkeit des Beleuchtungslichtes der planaren Lichtquelleneinheit gemäß der dritten Ausführungsform den Wert SS12 hat, diese Helligkeit SS12 eine im Wesentlichen konstante ebene Beschaffenheit auf, wie in 17C dargestellt. Dies hat den folgenden Grund. Der Umwandlungswirkungsgrad η12 ist umgekehrt proportional zur Lichtstärke S des internen Lichtes in der Lichtleiterplatte, wie dargestellt in 17C, so dass die Helligkeit SS12, die vom Produkt aus Umwandlungswirkungsgrad η12 und aus der Lichtstärke S des internen Lichtes abhängt, eine im Wesentlichen ebene Kennlinie erhält.
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Auf diese Weise kann auch bei der dritten Ausführungsform eine hohe Qualität des Beleuchtungslichtes erzielt werden, und zwar dadurch, dass der anisotropen Streulichtstärke F12 eine analoge Abstufung verliehen wird, wie in 17B dargestellt.
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Als modifiziertes Beispiel der dritten Ausführungsform kann eine konstante Winkelbreite in der x-z-Ebene dadurch erzielt werden, dass die Winkelbreite θhy2 des anisotropen Streulichtes in der y-z-Ebene mit zunehmendem x stufenweise (digital) abnimmt, wie in 17D dargestellt. In diesem Fall nimmt der Wirkungsgrad der Umwandlung zu Beleuchtungslicht mit zunehmendem x stufenweise zu, was nicht dargestellt ist, und die Helligkeit des Beleuchtungslichtes ist ähnlich dem in 9 dargestellten SS, wodurch eine Helligkeit des Beleuchtungslichtes erzielt wird, die ein höheres Niveau als bei der herkömmlichen planaren Lichtquelle hat, und eine Helligkeitsschwankung verringert wird.
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Obgleich bei den zuvor erwähnten Ausführungsformen der Fall angeführt wurde, dass entweder die Winkelbreite θhx oder dergleichen des anisotropen Streulichtes in der x-z-Ebene oder die Winkelbreite θhy oder dergleichen des anisotropen Streulichtes in der y-z-Ebene konstant ist, und sich die anderen Größen in einer analogen oder digitalen Weise ändern, ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen eingeschränkt. Beispielsweise ist es, sogar wenn sich sowohl die Winkelbreite θhx oder dergleichen des anisotropen Streulichtes in der x-z-Ebene als auch die Winkelbreite θhy oder dergleichen des anisotropen Streulichtes in der y-z-Ebene gemäß dem Abstand x von der Einfallsfläche 1c ändern (siehe 3), möglich, einen hohen Helligkeitspegel und eine große Gleichförmigkeit der Helligkeit des Beleuchtungslichtes, eine verminderte Helligkeitsschwankung und eine hohe Qualität des Beleuchtungslichtes bereitzustellen, und zwar dadurch, dass der anisotropen Streulichtstärke F12 gemäß der Position in der Lichtleiterplatte eine geeignete Abstufung verliehen wird.
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Außerdem ist bei den zuvor erwähnten Ausführungsformen, auch wenn die eine Abstufung aufweisende, anisotrop streuende Oberfläche auf der Oberseite der Lichtleiterplatte ausgebildet ist, die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen eingeschränkt. Beispielsweise können, sogar wenn die die Abstufung aufweisende, anisotrop streuende Oberfläche auf der Unterseite der Lichtleiterplatte vorgesehen ist, ähnliche Effekte erzielt werden.
