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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine Lichtleiterplatte zur Verwendung in einer
Beleuchtungsvorrichtung, die eine Flüssigkristallanzeige geringer
Größe beleuchtet,
welche an einem Mobiltelefon, einem PDA (Personal Digital Assistant)
etc. montiert ist.
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Beschreibung
des technischen Hintergrunds
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3a stellt
eine Beleuchtungsvorrichtung dar, die gegenwärtig zur Beleuchtung einer
Flüssigkristallanzeige 58 geringer
Größe eines
Mobiltelefons, eines PDA etc. verwendet wird.
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Die
Beleuchtungsvorrichtung weist eine Lichtquelle 12 auf,
die Leuchtdioden (nachfolgend als "LEDs" abgekürzt) verwendet.
Eine Lichtleiterplatte 10 nimmt Licht von der Lichtquelle 12 auf
und strahlt das Licht nach oben ab, und leitet es dabei in horizontaler
Richtung. Eine Streuschicht 50 streut das von der Lichtleiterplatte 10 abgestrahlte
Licht und lässt
es nach oben durch. Zwei Helligkeitsvergrößerungsfilme 52 und 54 lenken
das Licht, das die Streuschicht 50 durchlaufen hat, senkrecht
zur Oberfläche der
Flüssigkristallanzeige 58.
Die Beleuchtungsvorrichtung weist weiter eine Reflexionsschicht 56 auf, die
Licht, das von der Lichtleiterplatte 10 unerwünschtermaßen nach
unten abgestrahlt wird, nach oben reflektiert. Die Lichtleiterplatte 10 weist,
wie in 4 dargestellt, eine auf ihrer Unterseite ausgebildete
Prismenfläche
als Reflexionsfläche
auf. Die Prismenfläche
weist eine Mehrzahl von schrägen Prismen
auf, die sich senkrecht zur Ebene der Figur erstrecken.
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Die
Helligkeitsvergrößerungsfilme 52 und 54 weisen
jeweils Prismen auf, die ähnlich
denen der Lichtleiterplatte 10 sind. Die Helligkeitsvergrößerungsfilme 52 und 54 sind
so angeordnet, dass die Kämme
ihrer Prismen orthogonal zueinander sind. Derartige Helligkeitsvergrößerungsfilme
sind beispielsweise von Sumitomo Three M Co., Ltd. kommerziell erhältlich.
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3b zeigt
ein Beispiel einer Beleuchtungsvorrichtung, die einen einzigen Helligkeitsvergrößerungsfilm 60 verwendet.
Die Beleuchtungsvorrichtung unterscheidet sich von der in 3a dargestellten
Beleuchtungsvorrichtung darin, dass der Helligkeitsvergrößerungsfilm 60 unmittelbar
oberhalb der Lichtleiterplatte 10 platziert ist, um von
der Lichtleiterplatte 10 kommendes Licht senkrecht zur
Oberfläche
der Flüssigkristallanzeige 58 zu
lenken, bevor das Licht durch die Diffusionsschicht 50 gestreut wird.
Als Helligkeitsvergrößerungsfilm 60 kann
beispielsweise ein Produkt verwendet werden, das von Mitsubishi
Rayon Co., Ltd. kommerziell erhältlich
ist.
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In
beiden in 3a und 3b dargestellten Anordnungen
benötigt
die Beleuchtungsvorrichtung eine Lichtleiterplatte. Die Qualität der Lichtleiterplatte ist
in Bezug auf das Erzielen eines einheitlichen Beleuchtungslichtes
wichtig.
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4 zeigt
einen Grundaufbau einer herkömmlichen
Lichtleiterplatte 70.
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Die
Lichtleiterplatte 70 ist mit einer Prismenfläche versehen,
die als Reflexionsfläche
dient. Die Prismenfläche
ist mit mindestens zwei unterschiedlichen Arten von Prismen-Arrays
versehen, die unterschiedliche Prismenteilungsabstände, Prismenkammhöhen etc.
haben. Das heißt,
ein erstes Prismen-Array 72 ist in einem Gebiet der Prismenfläche vorgesehen,
das sich näher
zur LED-Lichtquelle 12 hin befindet. Ein zweites Prismen-Array 74 ist
in einem Gebiet der Prismenfläche
vorgesehen, das sich von der LED-Lichtquelle 12 entfernt
befindet.
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Licht
von der LED-Lichtquelle 12 tritt in die Lichtleiterplatte 70 ein
und wird von dieser zu einer (nicht dargestellten) Flüssigkristallanzeige
abgestrahlt, die oberhalb der Lichtleiterplatte 70 platziert ist.
Das erste Prismen-Array 72 führt eine Anpassung der Stärke des
Lichtes durch, das von dem näher
an der LED-Lichtquelle 12 befindlichen Gebiet abgestrahlt
wird, und das zweite Prismen-Array 74 führt eine Anpassung der Stärke des
Lichtes durch, das von dem entfernt von der LED-Lichtquelle 12 befindlichen
Gebiet abgestrahlt wird, wodurch die Helligkeit der der Flüssigkristallanzeige
zugewandten Fläche der
Lichtleiterplatte 70 so angepasst wird, dass sie über die
gesamte Fläche
einheitlich ist. Die Helligkeitsanpassung erfolgt durch Anpassen
des Prismenteilungsabstandes, der Prismenkammhöhe (d. h. der Tiefe der Sägezahnnuten,
die auf der Unterseite der Lichtleiterplatte 70 ausgebildet
sind, um die Prismen auszubilden) etc. eines jeden der Prismen-Arrays 72 und 74.
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5a zeigt
einen weiteren Typ von Lichtleiterplatte. In der Lichtleiterplatte 76 weisen
alle Prismen die gleichen Teilungsabstände P1 bis
P6 auf, und die Prismenkammhöhe H nimmt
mit zunehmendem Abstand von der LED-Lichtquelle 12 allmählich zu, wodurch
die zuvor beschriebene Helligkeitsanpassung vorgenommen wird.
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Ein
derartiges Helligkeitsanpassungsverfahren betreffend Lichtleiterplatten
ist beispielsweise in der japanischen Patentanmeldungspublikation
Nr. 2004-53665 offenbart und ist zu einem üblichen Verfahren geworden.
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5b zeigt
die Position einer Materialeinspritzöffnung 80 bezüglich der
formzugießenden Lichtleiterplatte 76.
Wenn die Lichtleiterplatte 76 durch Spritzgießen hergestellt
wird, muss die Öffnung 80,
wie in der Figur dargestellt, auf denjenigen Seite (der linken Seite
in der Figur) platziert sein, welche zu der Seite (rechte Seite)
entgegengesetzt ist, bei der die LED-Lichtquelle 12 platziert
ist, da der Teil der Lichtquellenplatte 76, der sich näher an der LED-Lichtquelle 12 befindet,
die zuvor beschriebene schwierige Helligkeitsanpassung durchführen muss.
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Die
Prismen des auf der linken Seite befindlichen Teils der formzugießenden Lichtleiterplatte 76 weisen
jedoch die größere Höhe auf,
wie zuvor angegeben. Daher ist die Breite eines Kanals, durch den ein
Formgießmaterial,
z. B. ein Polykarbonat, das aus der Öffnung 80 eingespritzt
wird, in das Gießwerkzeug
einströmt,
auf lediglich W begrenzt (siehe 5b), das
dadurch bestimmt ist, dass man die Höhe D des höchsten Prismas von der Dicke
T der Lichtleiterplatte 76 subtrahiert. Demzufolge nimmt die
Fließfähigkeit
des Formgießmaterials
ab, was zu einer Verringerung des Fertigungsertrags führt.
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Außerdem weisen
die Prismen der herkömmlichen
Lichtleiterplatte konstante Teilungsabstände auf, und daher ist es wahrscheinlich,
dass sie Interferenzränder
oder eine Moiré-Interferenz
auf dem zugehörigen
Flüssigkristallanzeigepaneel
erzeugen.
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6 ist
eine Darstellung, die noch ein weiteres mit der herkömmlichen
Technik in Zusammenhang stehendes Problem erläutert und die einen Querschnitt
eines Gussformsegmentes zum Formgießen einer Prismenoberfläche einer
Lichtleiterplatte darstellt. Das Gussformsegment weist einen Basisabschnitt 84 und
eine Plattierschicht 82 auf, die auf dem Basisabschnitt 84 ausgebildet
ist. Die Plattierschicht 82 weist eine Prismengussformfläche 86 auf, die
zum Formgießen
einer Prismenfläche
einer Lichtleiterplatte dient.
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Die
zuvor beschriebene Plattierschicht des Gussformsegmentes wird in
der japanischen Patentanmeldungs-Publikation Nr. 2003-14938, in
Absatz [0122] und den folgenden Absätzen, detailliert beschrieben.
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Die
Prismengussformfläche
(Fläche
zum Formgießen
des Prismas) 86 der Plattierschicht 82 weist eine
begrenzte Lebensdauer auf. Daher muss die Pris mengussformfläche 86 wiederaufbereitet werden,
nachdem eine vorbestimmte Anzahl von Lichtleiterplatten hergestellt
wurden.
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Jedoch
beträgt
die Dicke der Plattierschicht 82 im Allgemeinen 120 μm bis 150 μm. Die Prismen der
herkömmlichen
Lichtleiterplatte weisen eine maximale Höhe von ca. 70 μm auf. Daher
wird es möglicherweise
unmöglich,
die Plattierschicht 82, deren Dicke 120 μm bis 150 μm beträgt, nachzuschleifen oder
wiederaufzubereiten, um so eine neue Prismengussformfläche 86 zu
erzeugen. Wenn die Plattierschicht 82 nicht nachgeschliffen
oder wiederaufbereitet werden kann, ist es erforderlich, dass der
Basisabschnitt 84 neu plattiert wird, um die Plattierschicht 82 neu
zu formieren (wieder "in
Form" zu bringen). Ein
großer
Kosten- und Zeitaufwand ist daher für das In-Form-Bringen der Plattierschicht 82 erforderlich.
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INHALT DER
ERFINDUNG
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Die
Erfindung erfolgte in Anbetracht der zuvor beschriebenen Umstände.
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Demgemäß ist es
ein Ziel der Erfindung, eine Lichtleiterplatte bereitzustellen,
die ein "leichtgängiges" Einspritzen eines
Harzmaterials ermöglicht, wenn
ein Spritzgießprozess
durchgeführt
wird, und die ermöglicht,
dass ein Gussformsegment mehrmals wiederverwendet wird, und die
weiter eine einheitliche Helligkeit auf ihrer Lichtabstrahlfläche aufweist.
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Die
Erfindung stellt eine Lichtleiterplatte bereit, die eine Lichtabstrahlfläche und
eine zur Lichtabstrahlfläche
entgegengesetzte Prismenfläche
aufweist. Die Prismenfläche
weist eine Mehrzahl von Nuten auf, die sich parallel zueinander
erstrecken und die Prismen bilden. Die Tiefen der Nuten sind konstant,
und die Breiten der Nuten sind veränderlich, um die Scheitelwinkel
der Prismen anzupassen.
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In
der Lichtleiterplatte kann, sogar wenn die Tiefe der Nuten gering
ist, der Scheitelwinkel des Prismas durch Verändern der Breite der Nut in
geeigneter Weise angepasst werden. Demgemäß kann die Helligkeit des von
der Lichtabstrahlfläche
abgestrahlten Lichtes über
die gesamte Lichtabstrahlfläche
einheitlich gemacht werden, und somit kann die Helligkeit auf der
Lichtabstrahlfläche
einheitlich gemacht werden. Außerdem
wird, da die Tiefe der Nut gering gemacht werden kann, ermöglicht,
dass das Harzmaterial beim Spritzgießprozess der Lichtleiterplatte leichtgängig strömt. Somit
kann der Fertigungsertrag vergrößert werden.
Außerdem
kann ein einziges Gussformsegment mehrere Male wiederverwendet werden.
Weiter ist es, da die Breiten der Nuten in angepasster Weise verändert sind,
unwahrscheinlich, dass Interferenzränder auf dem Flüssigkristallanzeigepaneel
auftreten.
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Speziell
kann die Anordnung wie folgt sein. Die Lichtleiterplatte weist weiter
eine Umfangsfläche auf,
die sich zwischen der Lichtabstrahlfläche und der Prismenfläche erstreckt.
Die Umfangsfläche
weist eine ebene Lichtaufnahmefläche
auf, die Licht von einer Lichtquelle aufnimmt. Die Nuten erstrecken
sich parallel zur Licht aufnehmenden ebenen Fläche. Die Breite der Nuten ist
in einem näher
an der Lichtquelle befindlichen Gebiet größer als in einem entfernt von der
Lichtquelle befindlichen Gebiet.
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Die
Lichtleiterplatte kann so angeordnet sein, dass die Breite der Nuten
mit zunehmender Entfernung der Nuten von der Lichtquelle allmählich abnimmt,
und zwar nimmt die Anzahl der Nuten pro Breiteneinheit mit zunehmendem
Abstand von der Lichtquelle zu.
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Insbesondere
beträgt
die Dicke der Lichtleiterplatte möglicherweise nicht mehr als
1 mm.
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Die
Tiefe der Nuten beträgt
möglicherweise nicht
mehr als 20 μm.
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Diese
und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus
der folgenden Beschreibung von deren bevorzugten Ausführungsformen
in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen klarer hervor.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1a ist
ein Querschnitt, der eine Lichtleiterplatte gemäß der Erfindung und eine Lichtquelle darstellt,
die bezüglich
der Lichtleiterplatte positioniert ist.
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1b ist
ein Querschnitt, der die Position einer Einspritzöffnung einer
Gussform darstellt, wenn die in 1a dargestellte
Lichtleiterplatte formgegossen wird.
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2 ist
ein Querschnitt eines Gussformsegmentes zum Formgießen einer
Prismenfläche
der in 1a dargestellten Lichtleiterplatte.
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3a ist
eine Darstellung, die eine gegenwärtig verwendete Beleuchtungsvorrichtung
zum Beleuchten einer Flüssigkristallanzeige
darstellt.
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3b ist
eine Darstellung, die einen weiteren Typ einer aktuell verwendeten
Beleuchtungsvorrichtung zur Beleuchtung einer Flüssigkristallanzeige darstellt.
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4 ist
ein Querschnitt, der einen Grundaufbau einer herkömmlichen
Lichtleiterplatte darstellt.
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5a ist
ein Querschnitt einer herkömmlichen
Lichtleiterplatte und einer bezüglich
der Lichtleiterplatte positionierten Lichtquelle.
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5b ist
ein Querschnitt, der die Position einer Einspritzöffnung einer
Gussform darstellt, wenn die in 5a dargestellte
Lichtleiterplatte formgegossen wird.
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6 ist
ein Querschnitt eines Gussformsegmentes zum Formgießen einer
Prismenfläche
der in 5a dargestellten Lichtleiterplatte.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine
Ausführungsform
der Erfindung wird nachfolgend detailliert mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen
beschrieben.
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1a zeigt
eine Lichtleiterplatte 10 gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung. Die Lichtleiterplatte 10 ist in einer Draufsicht
rechteckig und weist auf: eine rechteckige Umfangsfläche, die
eine ebene Lichtaufnahmefläche 10-1 beinhaltet,
welche Licht von einer LED-Lichtquelle 12 aufnimmt, eine
Reflexions- oder Prismenfläche
(an der Unterseite befindliche Fläche in 1a) 10-2 und
eine Lichtabstrahlfläche
(an der Oberseite befindliche Fläche
in 1a) 10-3. Das Licht, das durch die ebene
Lichtaufnahmefläche 10-1 in
die Lichtleiterplatte 10 aufgenommen wird, wird durch die
Wirkung der Reflexionsfläche 10-2 durch
die Lichtabstrahlfläche 10-3 hindurch
abgestrahlt. Die Reflexionsfläche
weist eine Mehrzahl von Nuten 10-4 auf, die sich parallel
zur ebenen Lichtaufnahmefläche 10-1 der
Lichtleiterplatte 10 erstrecken und die Prismen bilden.
Jede der Nuten 10-4 weist einen Querschnitt in Form eines
Dreiecks auf, dessen Basis mit der Reflexionsfläche 10-2 bündig ist
und dessen Scheitelpunkt der Basis entgegengesetzt ist. Jede der
Nuten weist eine Tiefe D auf, die durch die Basis und den Scheitelpunkt
definiert ist, sowie eine Breite W, die durch eine Länge der
Basis definiert ist. Die Tiefen D der Nuten 10-4 sind konstant,
und die Breiten W der Nuten sind veränderlich, um eine Anpassung
der Scheitelwinkel der Nuten vorzunehmen. Bei der in 1a dargestellten
Ausführungsform
nehmen, mit zunehmendem Abstand der jeweiligen Nuten von der LED-Lichtquelle,
die Breiten W der Nuten allmählich
ab, wodurch eine allmähliche
Zunahme der Scheitelwinkel bewirkt wird. Mit dieser Anordnung wird
die Helligkeit der Lichtabstrahlfläche 10-3 der Lichtleiterplatte 10,
die der zugehörigen
Flüssigkristallanzeige
zugewandt ist, so angepasst, dass sie über die gesamte Lichtabstrahlfläche einheitlich
ist.
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1b,
welche ähnlich 5b ist,
zeigt die Position der Materialeinspritzöffnung 18 bezüglich der
formzugießenden
Lichtleiterplatte 10.
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In
der Lichtleiterplatte 10 ist es, sogar wenn die Tiefe D
der Nut 10-4 20 μm
groß gemacht
wird, möglich,
Licht durch geeignetes Anpassen der Breiten der Nuten in geeigneter
Weise zur Flüssigkristallanzeige
hin abzustrahlen, hingegen erfordert die zuvor beschriebene herkömmliche
Technik, dass die Tiefe der Nut ca. 70 μm beträgt. Daher kann, sogar wenn
die Dicke T der Lichtleiterplatte 10 ein Größe von 1
mm hat, gewährleistet
werden, dass die Breite eines Kanals, durch den hindurch ein Formgießmaterial,
z. B. Polycarbonat, das von der Materialeinspritzöffnung 18 in
das Formgießwerkzeug
einströmt
(d. h. die Größe, die
dadurch bestimmt wird, dass die Tiefe D der am nächsten zu der Öffnung 18 befindlichen
Nuten von der Dicke T der Lichtleiterplatte 10 subtrahiert
wird) 0,98 mm beträgt.
Demgemäß kann das
Formgießmaterial
zum Formgießen
der Lichtleiterplatte 10 leichtgängig in das Formgießwerkzeug eingespritzt
werden.
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Weiter
kann es bei Geräten,
die eine flache Form haben sollen, erforderlich sein, dass die Dicke T
der Lichtleiterplatte 10 beispielsweise 0,6 mm beträgt. In diesem
Fall kann die Nuttiefe D beispielsweise auf 10 μm festgelegt sein, wodurch ermöglicht wird,
dass die Breite eines Kanals, durch den das Formgießmaterial
in das Formgießwerkzeug
einströmt,
ca. 0,59 mm beträgt,
um ein leichtgängiges Einspritzen
des Formgießmaterials
zu ermöglichen. Weiter
kann die von der Lichtleiterplatte 10 abgestrahlte Lichtstärke durch
Anpassen der Nutbreite einheitlich gemacht werden.
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In
der Lichtleiterplatte 10 ist es, da die Breite der Nuten
mit zunehmender Entfernung der Nuten von der LED-Lichtquelle 12 allmählich abnimmt,
d. h. die Anzahl der Nuten pro Breiteneinheit mit zunehmendem Abstand
von der Lichtquelle zunimmt, möglich,
das Auftreten von Interferenzrändern
oder einer Moiré-Interferenz
auf dem Flüssigkristallanzeigepaneel
zu minimieren.
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2 ist
ein Querschnitt eines Gussformsegmentes zum Formgießen der
Reflexions- oder Prismenfläche 10-2 der
Lichtleiterplatte 10 gemäß der Erfindung.
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Wie
in der Figur dargestellt, weist das Gussformsegment einen Basisabschnitt 22 und
eine Plattierschicht 20 auf. Die Dicke der Plattierschicht 20 beträgt ungefähr 120 μm bis 150 μm. Die Reflexionsfläche der
Lichtleiterplatte wird mittels einer Gussformfläche 24 der Plattierschicht 20 formgegossen.
Die Prismengussformfläche 24 muss
neu formiert (wieder in Form gebracht) werden, nachdem eine vorbestimmte
Anzahl von Lichtleiterplatten erzeugt wurde. Das Neu-Formieren wird
wie folgt ausgeführt.
Die Gussformfläche 24 der
Plattierschicht 20 wird durch Schneiden in eine ebene Form
gebracht. Danach wird die ebene Fläche so geschnitten, das eine
neue Gussformfläche 24 gebildet
wird. Daher ist es bei der Plattierschicht 20 von geringer
Dicke wie zuvor beschrieben, unmöglich,
ein Neu-Formieren
der Gussformfläche 24 durchzuführen, wenn
die Tiefe der Nut 70 μm
beträgt.
Bei der Lichtleiterplatte gemäß der Erfindung
kann die Nuttiefe unter gewissen Umständen auf einen Wert nicht größer als
20 μm, oder
nicht größer als
10 μm, verringert
werden. Daher ist es möglich,
ein Neu-Formieren der Gussformfläche 24 durch Schneiden
der Plattierschicht 20 des Gussformsegmentes durchzuführen.
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Mit
anderen Worten kann, dadurch dass die Nuttiefe so festgelegt wird,
dass sie nicht mehr als 1/5, vorzugsweise 1/10, der Dicke der Plattierschicht beträgt, ein
Neu-Formieren der Gussformfläche
der Plattierschicht des Gussformsegmentes durchgeführt werden.
Demgemäß kann der
Kosten- und Zeitaufwand zum Neu-Formieren
der Gussformfläche wirksam
verringert werden.
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Es
sei angemerkt, dass die Erfindung nicht notwendigerweise auf die
zuvor beschriebene Ausführungsform
eingeschränkt
ist, sondern auf viele verschiedene Weisen modifiziert werden kann,
ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.