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VERWEIS AUF
VERWANDTE ANMELDUNG
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Diese
Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2005-14918,
eingereicht am 24. Januar 2005, und beansprucht die Priorität aus dieser,
wobei deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme vollständig in
die vorliegende Beschreibung aufgenommen wird.
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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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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
japanische Patentpublikation 2003-337333, 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 Lichtaussendequellen 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 -beugnng 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 φ01
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 φ01 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 senk rechter 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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INHALT DER
ERFINDUNG
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Ein
Ziel der Erfindung besteht darin, eine planare Lichtquelleneinheit
bereitzustellen, die in der Lage ist, ein Beleuchtungslicht von
ausreichender Lichtstärke
und einheitlicher Helligkeit zu gewährleisten.
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Um
das zuvor erwähnte
Ziel zu erreichen, beinhaltet eine planare Lichtquelleneinheit gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung eine Lichtleiterplatte, die eine anisotrop streuende
Oberfläche
beinhaltet, die anisotrop gestreute Lichtstrahlen aussendet, und
eine Lichtstrahlungsquelle 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 anisotropen Streulichtstärke zu liefern.
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Bei
einer Ausführungsform
ist die Abstufung der anisotropen Streulichtstärke so festgelegt, dass sie
sich stufenweise verändert.
Bei einer weiteren Ausführungsform
ist die Abstufung/der Verlauf der anisotropen Streulichtstärke so festgelegt,
dass sie sich nicht-stufenweise/stufenlos verändert.
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Mit
der zuvor erwähnten
Struktur ist es möglich,
die Helligkeit des Beleuchtungslichtes innerhalb der Lichtleiterplatte
zu vereinheitlichen und den Gesamthelligkeitspegel zu vergrößern, dadurch,
dass die anisotrope Streulichtstärke
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 Lichtstärke des
anisotropen Streulichtes in der Nähe der LEDs vergrößert ist
und die Lichtstärke
des anisotropen Streulichtes an einer von den LEDs entfernt befindlichen
Positionen verringert ist, die Austrittswinkel der Streulichtstrahlen
so angepasst, dass sie 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 AUSFÜHRUNGS-FORMEN
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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 Lichtaussendequelle 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 Lichtaussendequelle 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 by 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. 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 φ12
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 φ12 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 θhx2 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.
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Auch
wenn hier bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung angeführt
wurden, ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen eingeschränkt, und
verschiedene Modifikationen und Änderungen
können
an diesen Ausführungsformen
vorgenommen werden.