DE4008953A1

DE4008953A1 - Lichtquelleneinrichtung

Info

Publication number: DE4008953A1
Application number: DE4008953A
Authority: DE
Inventors: Syuusuke Endo; Naofumi Aoyama; Toshihiko Yabuuchi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-03-20
Filing date: 1990-03-20
Publication date: 1990-09-27
Also published as: JPH02245788A; US5123077A; KR900014923A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lichtquelleneinrichtung und insbesondere auf Techniken im Zusammenhang mit einer Lichtquelleneinrichtung bei einer Flüssigkristall-Anzeige apparatur, für die eine flache, ebene Lichtquelle benötigt wird.

Ein Beispiel einer flachen, ebenen Lichtquelleneinrichtung ist in der US-PS 40 59 916 beschrieben. Entsprechend der Fig. 8 ist eine Lichtquelle 4 B an einem Endteil eines Lichtleitmaterials 4 A angeordnet, wobei das Lichtleitmate rial 4 A aus einem Material gebildet ist, das in der Lage ist, Licht wirksam zu übertragen. Eine Oberfläche 4 a des Lichtleitmaterials 4 A an der Beobachtungsseite ist als ebe ne bzw. glatte Oberfläche ausgebildet, während die andere Oberfläche 4 b des Lichtleitmaterials 4 A als rauhe bzw. ge riffelte Oberfläche ausgebildet ist. An der rauhen Oberflä che 4 b wird das von der Lichtquelle 4 B emittierte Licht ge streut und zur glatten Oberfläche 4 a hin reflektiert. Die Flächen 4 a und 4 b laufen zum Rand des Lichtleitmaterials 4 A hin aufeinander zu, derart, daß das Lichtleitmaterial 4 A eine um so geringere Dicke aufweist, je weiter man sich von der Lichtquelle 4 B entfernt.

In Übereinstimmung mit dem Stand der Technik wird die transparente Platte gemäß Fig. 8 mit zunehmendem Vektor X allmählich immer dünner, so daß eine flache, ebene Licht quelleneinrichtung unter Verwendung einer Lichtquelle 4 B erhalten wird, die z. B. eine Fluoreszenzlampe sein kann und an einer Endfläche des Lichtleitmaterials 4 A angeordnet ist. Es ist also (a) eine einzelne Fluoreszenzlampeneinheit vorhanden, wie die Fig. 8 zeigt, um eine flache, ebene Lichtquelle mit vergleichsweise kleiner Oberfläche zu bil den, während andererseits auch (b) zwei Fluoreszenzlampen verwendet werden können, die vertikal übereinanderliegen, um eine flache, ebene Lichtquelle mit großer Fläche und ho her Helligkeit zu erhalten. Die herkömmliche Lichtquellen einrichtung nach (a) ist dünn und relativ leicht, weist je doch keine hohe Helligkeit auf und eignet sich nicht für eine großfläche Anzeige, während die herkömmliche Licht quelle (b) eine hohe Helligkeit besitzt und sich für eine großflächige Anzeige eignet, jedoch nicht dünn und leicht ausgebildet werden kann. Eine Lichtquelle dieser Art ist z. B. in der US-PS 44 87 481 offenbart.

Eine flache, ebene Lichtquelle eines anderen Typs mit einem Lichtleitmaterial ist in der Internationalen Patentpublika tion WO83/03 13 beschrieben. Dieses Beispiel wird anhand der Fig. 10 und 11 näher erläutert. Die Fig. 10 zeigt eine auseinandergezogene Perspektivansicht eines Anzeigeab schnitts und eines Lichtquellenabschnitts, während die Fig. 11 eine Anzeige im zusammengebauten Zustand darstellt. Ge mäß Fig. 10 ist ein Lichtleitmaterial 4 A vorhanden, das an einem Endteil mit einem Loch 15 versehen ist. In dieses Loch ist eine punktförmige Lichtquelle 14 B eingeführt. Das Lichtleitmaterial ist an der lichtemittierenden Seite 4 a flach bzw. eben ausgebildet, wobei es ausgehend von dem Endbereich zum Zentrum hin eine immer geringer werdende Dicke aufweist. Allerdings ist die gekrümmte Oberfläche 4 b zur Bestimmung der Dicke des Lichtleitmaterials nicht im einzelnen diskutiert. Genauer gesagt ist die Oberflächenbe handlung des Lichtleitmaterials nicht beschrieben. Ein ent sprechendes Lichtleitmaterial ist auch in der US-PS 46 41 925 vorgestellt worden, jedoch ist nicht genauer angegeben, daß sich die Dicke des Lichtleitmaterials ändern soll und wie dessen Oberfläche behandelt wird. Die Lichtquellen nach den obigen Patenten können je nach Zielsetzung nur für kleinflächige Anzeigeeinrichtungen verwendet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine großflächi ge, leichte und dünne sowie ebene Lichtquelle zu schaffen, die eine gleichförmige und hohe Helligkeit im gesamten Be reich eines Anzeigeschirms gewährleistet.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegeben. Vorteilhafte Ausge staltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu ent nehmen.

In Übereinstimmung mit der Erfindung enthält eine Licht quelleneinrichtung stabförmige Lichtquellen an beiden End abschnitten eines Lichtleitmaterials, wobei die zu einem Beobachter hin gerichtete Oberfläche des Lichtleitmate rials, also die Oberfläche, durch die hindurch Licht emit tiert wird, als gekrümmte Oberfläche ausgebildet ist, wäh rend die ihr gegenüberliegende Oberfläche des Lichtleitma terials, an der Licht reflektiert wird, als flache bzw. ebene Oberfläche ausgebildet ist. Die flache Oberfläche ist ferner mit einer Reflexionsschicht versehen, die eine hohe Helligkeit bzw. ein hohes Reflexionsvermögen aufweist, so daß hinreichend Licht zum Beobachter abgestrahlt werden kann. Die hohe Helligkeit wird aufgrund eines hohen L- Werts erhalten (Helligkeit- bzw. Leuchtindex im Farbsystem der ULCS-Tabelle nach CIE). Sieht ein Beobachter das Licht leitmaterial im Querschnitt unter rechtem Winkel zu den stabförmigen Lichtquellen, so ist die Oberfläche des Licht leitmaterials als konkave Oberfläche an der lichtemittie renden Seite und im Zentrum des Lichtleitmaterials ausge bildet, während links und rechts davon bzw. an beiden Sei ten die lichtemittierende Oberfälche des Lichtleitmaterials als konvexe Oberfläche ausgebildet ist. Die Dicke des Lichtleitmaterials steigt also vom Zentrum nach außen hin an.

Der durch die Krümmung der lichtemittierenden Oberfläche des Lichtleitmaterials erzielte Effekt einer gleichmäßigen Helligkeitsverteilung auf der Oberfläche läßt sich durch eine weitere Behandlung der Oberfläche des transparenten Substrats bzw. Lichtleitermaterials verbessern, nämlich durch eine Änderung der Rauhigkeit der Oberfläche in Abhän gigkeit der jeweiligen Bereiche.

Beispielsweise kann die Oberfläche des Lichtleitmaterials an der Beobachterseite, also die Oberfläche der lichtemit tierenden Seite, im Bereich der konkaven Oberflächenkrüm mung eine feine Rauhigkeit aufweisen, während die gekrümm ten Oberflächenbereiche zu beiden Seiten des konkav ge krümmten Bereichs, also die konvex gekrümmten Oberflächen bereiche, eine grobe Rauhigkeit besitzen. Die flache Ober fläche an der Reflexionsseite bzw. Rückseite des Lichtleit materials kann als spiegelnde Fläche oder als rauhe Fläche ausgebildet sein.

Es ist auch möglich, die Oberfläche an der lichtemittieren den Seite des Lichtleitmaterials mit einer gleichförmigen Rauhigkeit zu versehen, wobei die Rückseite des Lichtleit materials im Bereich der konkav nach vorn zur Beobachter seite hin gekrümmten Vorderfläche glatt ausgebildet ist und in den anderen Bereichen eine grobe Rauhigkeit aufweist.

Mit Hilfe der Erfindung läßt sich eine große, flache bzw. ebene Lichtquelle mit hoher Helligkeit bzw. Leuchtkraft er halten, indem Lichtquellen an beiden Seiten vorgesehen sind. Ein Raum befindet sich zwischen der geneigten und ge krümmten Oberfläche und einer gleichmäßigen Diffusorschicht oberhalb des dünnsten Teils der geneigten und gekrümmten Oberfläche des Lichtleitmaterials, so daß sich Interferenz lichterscheinungen, die sonst durch das Lichtleitmaterial und die Diffusorplatte erzeugt werden, verhindern lassen.

Derartige Interferenzlichterscheinungen werden auch durch einen Raum bzw. Zwischenabstand verhindert, der sich zwi schen der Diffusorplatte und dem Flüssigkristall-Anzeige paneel befindet. Der Raum liegt also unmittelbar oberhalb der Diffusorplatte, also an ihrer dem Beobachter zugewand ten Seite bzw. Lichtaustrittsseite.

Eine ungleichmäßige Helligkeit infolge der an beiden Seiten des Lichtleitmaterials angeordneten Lichtquellen läßt sich dadurch kompensieren, daß die Rauhigkeit des Lichtleitmate rials an seiner Vorder- und/oder Rückseite unterschiedlich ausgebildet wird. Nach der Erfindung wird eine dünne, leichte und großflächige Lichtquelleneinrichtung erhalten, die sich insbesondere für den Einsatz in Flüssigkristall- Anzeigeeinrichtungen oder anderen großflächigen Anzeigeein richtungen eignet. Die Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung weist somit im gesamten Bildbereich bei Verwendung einer derartigen Lichtquelleneinrichtung eine gleichmäßige und relativ große Helligkeit auf, so daß sie klare Bilder lie fert.

Die Zeichnung stellt neben dem Stand der Technik Ausfüh rungsbeispiele der Erfindung dar. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Flüssigkristall-An zeigeeinrichtung mit einer Lichtquelleneinrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 eine auseinandergezogene Perspektivansicht einer Lichtquelleneinrichtung nach der Erfindung, die bei einer Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung zum Einsatz kommt,

Fig. 3 eine Perspektivansicht der Rückseite einer Flüs sigkristall-Anzeigeeinrichtung in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 4 eine Perspektivansicht eines wesentlichen Teils einer Lichtquelleneinrichtung nach einem Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 5 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Helligkeitseigenschaften bei einem Ausführungsbei spiel der Erfindung,

Fig. 6 einen Querschnitt durch eine Lichtquelleneinrich tung nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 7 eine Querschnittsansicht eines wesentlichen Teils einer Lichtquelleneinrichtung nach einem noch an deren Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 8, 9 Querschnittsansichten herkömmlicher Lichtquellen einrichtungen,

Fig. 10 eine auseinandergezogene Perspektivansicht einer Anzeigeeinrichtung mit einer anderen herkömmlichen Lichtquelleneinrichtung, und

Fig. 11 die zusammengebaute Lichtquelleneinrichtung nach Fig. 10.

Das Wesen der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend an hand eines Ausführungsbeispiels einer Lichtquelleneinrich tung für eine Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung näher be schrieben.

In der Zeichnung sind dabei gleiche Elemente mit dem glei chen Bezugszeichen versehen, wobei die Elemente nur einmal erläutert werden.

Eine Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung zusammen mit einer dazugehörigen Lichtquelleneinrichtung in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Fig. 1 (Querschnitt) dargestellt, während die Fig. 2 eine ent sprechende Perspektivansicht in auseinandergezogener Dar stellung zeigt.

Entsprechend den Fig. 1 und 2 enthält eine Flüssigkristall- Anzeigeeinrichtung ein Flüssigkristall-Anzeigepaneel 3 und eine Lichtquelleneinrichtung 4 im Inneren eines unteren Rahmens (kastenartiges Formstück) 1, der von einem oberen Rahmen (Abdeckung) 2 abgeschlossen ist.

Das Formstück 1 ist quadratisch ausgebildet und z. B. aus einem harzartigen Material hergestellt. Auch die Abdeckung 2 ist quadratisch und steht mit dem kastenartigen Formstück 1 in Eingriff. Die Abdeckung 2 besitzt in ihrem Zentrum ei ne Öffnung 2 A. Die Öffnung 2 A dient dazu, das Flüssigkri stall-Anzeigepaneel 3 freizugeben. Beispielsweise kann die Abdeckung 2 aus metallischem Material, wie z. B. Eisen oder aus einer Aluminiumlegierung bestehen oder aus einem harz artigen Material.

Der Aufbau des Flüssigkristall-Anzeigepaneels 3 ist nicht im einzelnen dargestellt. Dieses Flüssigkristall-Anzeigepa neel 3 wird durch ein Punktmatrix-Paneel gebildet, das im Timesharing-Betrieb oder im TFT-Betrieb ansteuerbar ist. Das Flüssigkristall-Anzeigepaneel 3 besitzt einen Flüssig kristallteil 3 A zwischen einem unteren, transparenten Glas substrat 3 B und einem oberen, transparenten Glassubstrat 3 C. Der Flüssigkristallteil 3 A ist mit einem Flüssigkri stall gefüllt, der durch Orientierungsfilme eingegrenzt ist, die jeweils an der inneren und dem Flüssigkristall zu gewandten Oberfläche von unterem, transparenten Glassub strat 3 B und oberem, transparenten Glassubstrat 3 C liegen. Als Flüssigkristall dieses Flüssigkristallteils 3 A wird ein Flüssigkristall vom verdrehtnematischen Typ verwendet (twisted nematic type liquid crystal). Der Flüssigkristall des Flüssigkristallteils 3 A wird zur Abstrahlung bzw. zur Bilddarstellung mit Hilfe von Abtastelektroden an der inne ren Oberfläche des unteren, transparenten Glassubstrats 3 B sowie mit Hilfe von Bildelektroden angesteuert, die sich an der inneren Oberfläche des oberen, transparenten Glassub strats 3 C befinden. Auf der äußeren Oberfläche des unteren, transparenten Glassubstrats 3 B liegt eine Polarisations platte 3 D, während auf der äußeren Oberfläche des oberen transparenten Glassubstrats 3 C eine Polarisationsplatte 3 E liegt.

Die Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Flüs sigkristall-Anzeigeeinrichtung von der unteren Seite her. Gemäß Fig. 3 wird die Anzeige- bzw. Bildelektrode durch Segmenttreiberschaltungen 5 B und 5 C angesteuert, die mit dem Boden des Formstücks 1 abnehmbar verbunden sind. Die Anzeigeelektrode des Flüssigkristall-Anzeigepaneels 3 nach diesem Ausführungsbeispiel ist in zwei Abschnitte unter teilt, so daß die Segmenttreiberschaltungen 5 B und 5 C vor gesehen sind. Jede Segmenttreiberschaltung 5 B, 5 C besteht aus einem Leitungssubstrat (aus z. B. Glasepoxidharz), auf dem sich eine Halbleitereinrichtung als Segmenttreiber be findet.

Die Abtastelektrode wird durch eine gemeinsame Treiber schaltung 5 A angesteuert, die ebenfalls am Bodenteil des Formstücks 1 abnehmbar befestigt ist. Ebenso wie die Seg menttreiberschaltungen 5 B und 5 C ist auch die gemeinsame Treiberschaltung 5 A durch ein Leitungssubstrat gebildet, auf dem Halbleitereinrichtungen angeordnet sind.

Die Segmenttreiberschaltungen 5 B, 5 C und die gemeinsame Treiberschaltung 5 A werden jeweils durch eine Stromversor gungsschaltung mit Energie versorgt, um den Flüssigkristall (LCD) und die Zeitsteuerschaltung anzusteuern. Die Flüssig kristall-Treiberschaltung 5 D besteht ebenfalls aus einem Leitungssubstrat, auf dem Halbleitereinrichtungen und pas sive Elemente, wie z. B. Widerstände und Kondensatoren, montiert sind.

Wie die Fig. 1 bis 3 zeigen, enthält die Lichtquellenein richtung 4 im wesentlichen ein Lichtleitmaterial 4 A, eine Lichtquelle 4 B, eine reflektierende Platte 4 C für die Lichtquelle, eine reflektierende Platte 4 D und eine Inver ter-Stromversorgungsschaltung 4 E. Diese Inverter-Stromver sorgungsschaltung 4 E muß sich nicht unbedingt innerhalb des Flüssigkristallmoduls befinden.

Die Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht des Licht leitmaterials von schräg oben. Dieses Lichtleitmaterial 4 A gemäß Fig. 4 wird durch ein rechteckförmiges, transparentes Material gebildet, das lichtdurchlässig ist. Das Lichtleit material 4 A besteht beispielsweise aus einem Acrylharz mit einer Lichtdurchlässigkeit (Transmissivität) von etwa 90 bis 95%. Das Lichtleitmaterial 4 A kann aber auch aus einem transparenten Glasmaterial gebildet sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt die Breite W des Lichtleitmate rials 4 A 250 mm. Die Länge L des Lichtleitmaterials 4 A be trägt 160 mm. Ferner beträgt die Dicke H des Lichtleitmate rials 4 A 4 bis 9 mm. Die eine Oberfläche 4 a des Lichtleit materials 4 A an der Seite der reflektierenden Platte 4 D ist als flache, ebene und darüber hinaus als glatte Oberfläche ausgebildet. Dagegen weist das Lichtleitmaterial 4 A rauhe Oberflächen 4 b und 4 d auf, die der glatten Oberfläche 4 a gegenüberliegen. Die rauhe Oberfläche 4 b ist rauher als die rauhe Oberfläche 4 d. Die rauhe Oberfläche 4 b wird z. B. mit Hilfe von Sandpapier mit der Nr. #40∼400 mattiert, vorzugs weise mit Sandpapier #80∼200, während die rauhe Oberfläche 4 d mit Hilfe von Sandpapier mit der Nr. #500∼4000 mattiert wird, vorzugsweise mit Sandpapier #1000∼2000.

Für den Fall, daß die Linien in Longitudinalrichtung der Lichtquelle 4 B verlaufen, sind rauhe Oberflächen 4 b und 4 d des Lichtleitmaterials 4 A vom Standpunkt der Lichtdiffusion vorteilhafter, wenn diese Oberflächen eine entsprechende Richtwirkung wie die Haarlinien aufweisen, im Gegensatz zu einem Fall, bei dem Linien in Richtung quer zur Lichtquelle verlaufen. Ein ähnlicher Effekt kann mit Hilfe des Mattie rungsprozesses aber auch dann erhalten werden, wenn keine Richtung bzw. Richtwirkung vorgegeben ist. Wird das Licht leitmaterial durch ein Spritzgußverfahren hergestellt, so läßt sich bei der Bildung der matten Oberfläche der Rauhig keitsgrad (Teilung der Rauhigkeitsstrukturen und Tiefe der Furchen) leichter kontrollieren. Ferner wird auch eine bes sere Formbarkeit erhalten, so daß das Spritzgußverfahren flexibler ist und daher bevorzugt angewendet wird.

Die lichtemittierenden Seiten 4 b und 4 d des Lichtleitmate rials 4 A liegen in Form gekrümmter Oberflächen vor, wobei konvexe und konkave Oberflächen an der lichtemittierenden Seite miteinander kombiniert sind, was dazu führt, daß das Lichtmaterial in seinem gesamten Bereich gleichmäßig Licht emittieren kann. Die Oberflächenverhältnisse sind in Fig. 4 zu erkennen. Entsprechend der Fig. 4 verläuft die Oberflä che im Zentrum konkav nach oben, während sie an beiden Sei ten des Lichtleitmaterials konvex nach oben verläuft.

Die Dicke y des Lichtleitmaterials im Bereich der konvex nach oben gekrümmten Oberfläche ergibt sich zu:

Hierbei sind
Y: Plattendicke des Lichtleitmaterials,
H: Plattendicke des Lichtleitmaterials an beiden Enden,
h: Plattendicke des Lichtleitmaterials am Umkehrpunkt, bei dem die konvexe Oberfläche in eine konkave Oberfläche übergeht,
L: Abstand zwischen beiden Enden, an denen die Lichtquellen zur Bestrahlung des Lichtleitmaterials angeordnet sind, X: Abstand von einer Endfläche des Lichtleitmaterials zur Zentrumslinie,
d: Abstand des Umkehrpunkts von der Zentrumslinie des Lichtleitmaterialabschnitts,
n: konstant 1,5∼3,5.
Die konkav nach oben verlaufende Oberfläche geht kontinu ierlich in die konvex nach oben verlaufende Oberfläche über und wird durch eine zylindrische Oberfläche gebildet. Der Krümmungsradius R dieser zylindrischen Oberfläche ergibt sich zu:

Die Symbole in Gleichung (2) entsprechen denjenigen in Gleichung (1).

Jede Konstante muß in Abhängigkeit der Größe der Lichtquel len in geeigneter Weise bestimmt werden, wird jedoch zur Erzielung guter Resultate so eingestellt, wie nachfolgend beschrieben. Beträgt der Durchmesser der Lichtquelle 4 B 0,6 mm, so werden H auf den Wert 6,0∼9,0 mm oder vorzugsweise auf den Wert 7,0≈8,0 mm, h auf den Wert 1,0∼4,0 mm oder vorzugsweise auf den Wert 1,5≈2,5 mm, L auf den Wert 100∼300 mm (dieser Wert hängt aber auch noch von der Größe der zu realisierenden Lichtquelleneinrichtung ab), d auf den Wert 2,0∼6,0 mm oder vorzugsweise auf den Wert 3,0∼5,0 mm und n auf den Wert 1,5∼3,5 oder vorzugsweise auf den Wert 2,0∼3,0 gesetzt.

Eine Kombination solcher Oberflächen führt im wesentlichen zu einer gleichförmigen Verteilung der Helligkeit.

Da jedoch das Licht von beiden Substratenden in den Zen trumsbereich des Lichtleitmaterials eingestrahlt wird, kann die Helligkeit im Zentrum des Lichtleitmaterials ver gleichsweise hoch sein, was manchmal zu Problemen führt. Um solche Probleme zu überwinden, wird, wie bereits oben be schrieben, die lichtemittierende Seite des Lichtleitmateri als im gesamten Bereich ihrer Oberfläche nicht mit dersel ben Rauhigkeit versehen. Vielmehr wird der Oberflächenbe reich im Zentrum weniger rauh ausgebildet, während der ver bleibende Oberflächenbereich rauher ist. Die Oberfläche des Lichtleitmaterials wird als rauhe Oberfläche ausgebildet, damit an ihr Licht gestreut werden kann. Ist der Rauhig keitsgrad gering, so wird nur wenig Licht gestreut. Das Licht wird um einen entsprechenden Betrag gebrochen und in eine andere Region emittiert. Wird demzufolge der Rauhig keitsgrad im Zentrum gering gewählt, so wird von dort Licht in einen anderen Bereich als den Zentrumsbereich emittiert.

Im Ergebnis wird die Helligkeit im Zentrum herabgesetzt, so daß eine Lichtquelleneinrichtung mit gleichförmigerer Helligkeit erhalten wird. Die obige Erklärung basiert auf der Annahme, daß die Oberfläche mit geringer bzw. feiner Rauhigkeit die konkave, lichtemittierende Oberfläche des Lichtleitmaterials ist, während die Oberfläche mit größerer bzw. grober Rauhigkeit die konvexe lichtemittierende Ober fläche des Lichtleitelements ist. Der Bereich, in welchem die Oberfläche die feine Rauhigkeit aufweist, kann jedoch auch kleiner oder größer als die konkave Oberfläche an der lichtemittierenden Seite sein, je nach Anwendungsfall. Es ist darüber hinaus nicht erforderlich, die Grenze zwischen der Oberfläche mit feiner Rauhigkeit und der Oberfläche mit grober Rauhigkeit genau zu definieren, während sich ande rerseits auch der Grad der Rauhigkeit kontinuierlich ändern kann.

Die Fig. 5 zeigt die Helligkeitsverteilung bei Verwendung einer Lichtquelle nach der Erfindung. Bei diesem Experiment sind: L = 160 mm, H = 7 mm, h = 1,6 mm, d = 3,0 mm, n = 2,3 und der Durchmesser der Lichtquelle 4 B 6 mm. Die Hellig keitsverteilung in der Ebene liegt innerhalb von 15%, so daß eine hinreichende Helligkeit für die praktische Anwen dung erhalten wird.

Die Fig. 6 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfin dung. Gleiche Elemente wie beim vorherigen Ausführungsbei spiel sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In Übereinstimmung mit Fig. 6 weist das Lichtleitmaterial 4 A an der lichtemittierenden Seite 4 b eine gleichförmig rauhe Oberfläche auf, während eine Oberfläche 4 e mit feiner bzw. geringer Rauhigkeit in der Umgebung des Zentrums am flachen Bereich der lichtreflektierenden Seite vorhanden ist, also an der Rückseite des Lichtleitmaterials 4 A. Eine Oberfläche 4 a mit vergleichsweise grober Rauhigkeit befindet sich an beiden Seiten der Oberfläche 4 e. Da die Oberfläche 4 e nur einen sehr kleinen Rauhigkeitsgrad aufweist, erhöht sich demzufolge die an der Spiegeloberfläche reflektierte Licht menge und damit die Lichtmenge, die aus dem Zentrumsbereich in andere Bereiche abgestrahlt wird. Im Ergebnis wird die Helligkeit im Zentrum unterdrückt, so daß eine Lichtquelle mit gleichmäßigerer Helligkeitsverteilung erhalten wird. In Fig. 6 liegt der Bereich, der die gegenüberliegende bzw. rückwärtige Oberfläche mit feiner Rauhigkeit aufnimmt, der konkav zur lichtemittierenden Seite der lichtemittierenden Oberfläche gekrümmten Oberfläche gegenüber. Der Bereich, in welchem die Oberfläche die feine Rauhigkeit aufweist, wird jedoch nicht durch die Fig. 5 eingeschränkt, so daß er auch größer oder kleiner sein kann, je nach Anwendungsfall. Es ist darüber hinaus nicht erforderlich, die Grenze zwischen den Oberflächen mit feiner Rauhigkeit und grober Rauhigkeit genau zu definieren, so daß sich die Rauhigkeit auch konti nuierlich ändern kann.

Nach Erläuterung des Lichtleitmaterials werden nunmehr die anderen Teile der Lichtquelleneinrichtungen im einzelnen beschrieben.

Die Lichtquelle 4 B ist an einem Endbereich des Lichtleitma terials 4 A angeordnet. Als Lichtquelle 4 B kann z. B. eine Kaltkathodenröhre zum Einsatz kommen, die eine Lange von etwa 270 mm aufweist. Diese Kaltkathodenröhre wird durch die Inverter-Stromversorgungsschaltung 4 E mit Energie ver sorgt, die sich am Bodenteil des Formstücks 1 befindet. Diese Inverter-Stromversorgungsschaltung 4 E dient dazu, z. B. eine Gleichstrom-Versorgungsspannung von 5∼30 (V) in eine Wechselstrom-Versorgungsspannung von 300∼400 (V) umzuwandeln, die eine Frequenz von 30∼50 (kHz) aufweist. Die Inverter-Stromversorgungsschaltung 4 E wird, wie die Schaltungen 5A∼5 D durch ein Leitungssubstrat gebildet, auf dem Halbleitereinrichtungen angeordnet sind.

Die reflektierende Platte 4 C für die Lichtquelle bedeckt die Lichtquelle 4 B mit Ausnahme desjenigen Teils, der dem Lichtleitmaterial zugewandt ist, wobei die reflektierende Platte 4 C die Form eines ⊐ oder eines U aufweist. Das von der Lichtquelle 4 B abgestrahlte Licht wird somit wirksam in Richtung des Lichtleitmaterials 4 A reflektiert. Diese re flektierende Platte 4 C für die Lichtquelle besteht z. B. aus einer Aluminiumplatte, deren Oberfläche, die zur Licht quelle 4 B gerichtet ist, mit weißer Farbe bedeckt ist, bei spielsweise mit einer Acrylharzfarbe. Der Wert der Hellig keit (L*-Wert) muß bei 90 oder darüber liegen, möglichst bei 94 oder darüber. Die reflektierende Platte 4 C für die Lichtquelle des Lichtleitmaterials 4 A kann dadurch erhalten werden, daß die Lichtquelle perfekt mit einer Metallauf dampfschicht abgedeckt wird, die ein hohes Reflexionsvermö gen aufweist, wie die Fig. 7 zeigt. In diesem Fall läßt sich der Verlust an Lichtstrom minimieren, so daß eine Ver besserung der Helligkeit erwartet werden kann. Die zuerst genannte Methode ist jedoch flexibler im Hinblick auf die Montage und auf den einfacheren Austausch.

Die reflektierende Platte 4 D befindet sich an der Seite der glatten Oberfläche 4 a des Lichtleitmaterials 4 A, so daß das Licht der Lichtquelle 4 B wirksam in Richtung des Flüssig kristall-Anzeigepaneels 3 reflektiert wird. Diese reflek tierende Platte 4 D, die als Substrat dient, kann z. B. aus einem ähnlichen Material hergestellt werden, aus dem auch die reflektierende Platte 4 C für die Lichtquelle besteht. In diesem Fall wird ein höherer Helligkeitswert (L*-Wert) für die reflektierende Platte gewünscht, der bei 94 oder darüber liegen sollte.

Eine Lichtdiffusionsplatte 6 liegt zwischen dem Flüssigkri stall-Anzeigepaneel 3 und dem Lichtleitmaterial 4 A der Lichtquelleneinrichtung 4. Die Lichtdiffusionsplatte 6 be steht z. B. aus einem halbtransparenten Acrylharz. Dieses Acrylharz weist eine Gesamtlichttransmissivität von 40∼80% auf und eine Lichttransmissivität für diffuses Licht zwi schen 40∼80%. Die Dicke der Harzschicht sollte bei etwa 0,5∼3,0 mm liegen. Sie kann an beiden Seiten aufgerauht sein und dient zur Verhinderung von Newton'schen Ringen auf der LCD-Oberfläche oder auf der Oberfläche, die sich in Kontakt mit dem Lichtleitmaterial befindet.

Gemäß der Erfindung läßt sich der oben beschriebene Effekt auch dann erhalten, wenn die rauhe Oberfläche 4 b des Licht leitmaterials 4 A der Lichtquelleneinrichtung 4 kontinuier lich gekrümmt wird (partiell gekrümmte Oberfläche), und zwar ausgehend von einer Position, die um einen vorbestimm ten Abstand von der Lichtquelle 4 B entfernt ist.

Nach der Erfindung ist es auch möglich, die Lichtquelle 4 B der Lichtquelleneinrichtung als Fluoreszenzlampe auszubil den. Ist die Größe L klein (z. B. kleiner als 50 mm), so kann die Lichtquelle 4 B auch durch mehrere LEDs gebildet sein.

Um die Helligkeit zu vergrößern, können darüber hinaus meh rere Lichtquellen an jedem Endteil des Lichtleitmaterials 4 A vorhanden sein.

Die Lichtquelleneinrichtung 4 nach der Erfindung weist eine hohe Helligkeit auf, so daß sie sich in Verbindung mit ei nem Flüssigkristall-Anzeigepaneel 3 einer Flüssigkristall- Anzeigeeinrichtung verwenden läßt, die vom supergedrehten, nematischen Typ ist und in Dunkelsteuerung betrieben wird (die eine geringe Lichttransmissivität aufweist).

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die zuvor erwähnten Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie kann auch bei einer Lichtquelleneinrichtung einer Flüssigkristall-An zeigeeinrichtung zum Einsatz kommen, die ein aktives Ma trixsystem aufweist, um Pixel bzw. Bildpunkte zu formen, und zwar unter Verwendung eines Dünnfilmtransistors und transparenten Pixelelektroden.

Die Erfindung kann andererseits auch im Zusammenhang mit einer Lichtquelleneinrichtung für eine Armbanduhr oder für ein Meßinstrument verwendet werden, insbesondere für jede Art von Lichtquelleneinrichtung, die eine flache, ebene Lichtquelle benötigt. Der nach der Erfindung erzielte Effekt besteht kurz gesagt darin, daß bei einer flachen, ebene Lichtquelleneinrichtung eine gleichmäßige Helligkeit im gesamten Bereich der Lichtquelleneinrichtung erzielt wird.

Claims

1. Lichtquelleneinrichtung, gekennzeichnet durch:

- ein Lichtleitmaterial (4 A) aus einem transparenten Medium 5 mit besonderem Brechungsindex sowie
- ein Paar stabförmiger Lichtquellen (4 B), die entlang zweier gegenuberliegender Endflächen des Lichtleitmate rials (4 A) angeordnet sind, wobei
- der Querschnitt des Lichtleitmaterials (4 A) rechtwinklig
- zu den Endflächen verlaufend so ausgebildet ist, daß bei de Endabschnitte, in die das Licht von den Lichtquellen her eintritt, dick sind, das Zentrum dünn und ferner die Bodenfläche flach bzw. eben ist, während die lichtemit tierende Oberfläche im Zentrum konkav in Richtung der lichtemittierenden Seite und an beiden Enden konvex in Richtung der lichtemittierenden Seite gekrümmt ist.

2. Lichtquelleneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß das Zentrum und die Peripherie zwischen beiden Seiten der lichtemittierenden Seite des Lichtleitma terials (4 A) eine feine Rauhigkeit und beide Seiten der lichtemittierenden Fläche des Lichtleitmaterials (4 A) eine grobe Rauhigkeit aufweisen.

3. Lichtquelleneinrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß sich der Grad der Rauhigkeit an der Ober fläche des Lichtleitmaterials (4 A) kontinuierlich von der feinen zur groben Rauhigkeit ändert.

4. Lichtquelleneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Bodenfläche (4 a) der Lichtleitein richtung eine feine Rauhigkeit im Zentrum und an der Peri pherie zwischen beiden Seiten und eine grobe Rauhigkeit an beiden Seiten aufweist.

5. Lichtquelleneinrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, daß sich der Grad der Rauhigkeit des Licht leitmaterials (4 A) kontinuierlich von der feinen zur groben Rauhigkeit ändert.

6. Lichtquelleneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die stabförmigen Licht quellen mehrfach an jeder Endfläche der beiden Seiten ange ordnet sind.