專利名稱：平面顯示燈及光散射體圖形的形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及平面顯示燈、尤其涉及一種導(dǎo)光體底面有光散射功能以便光束向外均勻出射的導(dǎo)光體式平面顯示燈，還涉及可散射光束的光散射體圖形的形成方法。
室內(nèi)使用的各種機(jī)器設(shè)備多用平面顯示燈(顯示面積在數(shù)十平方厘米之下)來顯示其動(dòng)作狀態(tài)和操作指示。其中一例，就是安裝著用著色塑料板作燈罩的小型白熾燈或發(fā)光二極管等光源的顯示燈。它在顯示表面上的文字和記號(hào)時(shí)由于其光源正上方表面的輝度比周圍的高，故其顯示面內(nèi)輝度的不均勻性大，所顯示文字、記號(hào)的辨認(rèn)性差。而且，這種顯示燈基本上是用點(diǎn)燈、關(guān)燈兩種切換狀態(tài)來表示其區(qū)別的。有一種在半透明塑料板下設(shè)有多色光源的平面顯示燈，與單色平面顯示燈相比，發(fā)光色的輝度不均勻狀態(tài)是變化的，因而其辨認(rèn)性更差。
為了降低輝度不均勻性，眾所周知可以采用平面狀照明裝置的液晶顯示器上使用的背部透光法。也就是說，它把平板狀導(dǎo)光體作為平面光源，在周圍配置著螢光燈等線狀光源或多個(gè)發(fā)光二極管等點(diǎn)狀光源。這種光源，由于從平板狀導(dǎo)光體表面射出的光其強(qiáng)度大體上是均勻的，因而在導(dǎo)光體底面一般要設(shè)一個(gè)反射率可分配的反射層。
現(xiàn)有的安裝著上述小型白熾燈和發(fā)光二極管等光源的顯示燈由于其發(fā)光面內(nèi)輝度不均勻性大，其顯示內(nèi)容的辨認(rèn)性差，顯示質(zhì)量也低。
而且，對(duì)于設(shè)有多色光源的平面顯示燈而言，由于其需要多色切換，也不可能得到較好的顯示質(zhì)量。
本發(fā)明的目的在于提供一種以平板狀導(dǎo)光體作平面狀光源且可使發(fā)光面輝度不均勻性下降的平面顯示燈。
本發(fā)明的另一目的還在于提供一種光源驅(qū)動(dòng)方便且耗電量小的平面顯示燈。
本發(fā)明的目的還在于提供一種有兩個(gè)點(diǎn)光源的平面顯示燈。
本發(fā)明的目的進(jìn)一步在于提供一種即使只有一個(gè)點(diǎn)光源也能降低發(fā)光面輝度不均勻性的平面顯示燈。
本發(fā)明的又一目的還在于提供一種形成印刷在平板狀導(dǎo)光體底面的光散射體圖形的方法。
本發(fā)明的方案1是在長方形平板導(dǎo)光板的相對(duì)兩側(cè)面的中央位置各配置一個(gè)點(diǎn)光源。為了降低該導(dǎo)光體表面出射光的輝度不均勻性，在導(dǎo)光體底面上其反射光強(qiáng)度要形成二維光散射體圖形。
裝在同一外殼內(nèi)的點(diǎn)光源可以用一個(gè)發(fā)光二極管芯片或多個(gè)相鄰接安裝的紅、綠、藍(lán)等三原色的發(fā)光二極管芯片。在多個(gè)發(fā)光二極管芯片鄰接安裝時(shí)，不僅可以點(diǎn)燈或關(guān)燈，還可用電氣控制的方法切換其顯示色彩。這時(shí)，由于多個(gè)發(fā)光二極管芯片是鄰接配置的，在發(fā)出各色光時(shí)其輝度的不均勻性實(shí)質(zhì)上是不變化的，但可根據(jù)具發(fā)光的顏色來顯示并識(shí)別具多種狀態(tài)。
本發(fā)明的重要之點(diǎn)在于點(diǎn)光源的出射光是射向平板狀導(dǎo)光體的，使得導(dǎo)光體發(fā)光面內(nèi)的亮度即發(fā)光輝度看起來是均勻的，在導(dǎo)光體發(fā)光面內(nèi)側(cè)形或光散射體圖形。根據(jù)一定的規(guī)則對(duì)圖形形狀進(jìn)行調(diào)整，就可使導(dǎo)光體整個(gè)發(fā)光面上的輝度也均勻分布，以實(shí)現(xiàn)視覺上亮度均勻的平面顯示功能。
為了實(shí)現(xiàn)這種最適宜的圖形，導(dǎo)光體底面上的光散射體的點(diǎn)陣圖形的形成方法是很重要的。
根據(jù)本發(fā)明所述的方案2的形成光散射體點(diǎn)陣圖形的方法，包括以下步驟a)在形狀和材料上都和平面顯示燈所用的導(dǎo)光體相同的評(píng)價(jià)用導(dǎo)光體的整個(gè)底面上形成一樣的光散射體；b)裝配平面顯示燈；c)測(cè)定平面顯示燈發(fā)光面各坐標(biāo)上的輝度分布；d)以輝度分布的最低值作基準(zhǔn)，對(duì)各坐標(biāo)的測(cè)定輝度進(jìn)行反比例運(yùn)算以變換成歸一值；e)通過上述變換而得的歸一值計(jì)算出各坐標(biāo)的光散射體的點(diǎn)的面積；f)在與上述評(píng)價(jià)用導(dǎo)光體不同的另一個(gè)導(dǎo)光體的底面上形成經(jīng)上述計(jì)算而得到的光散射體的點(diǎn)陣圖形。
本發(fā)明的方案3是一種用一個(gè)點(diǎn)光源時(shí)也能降低發(fā)光面輝度不均勻性的平面顯示燈。在本發(fā)明所述的只用一個(gè)點(diǎn)光源的平面顯示燈中，該長方形平板導(dǎo)光體四個(gè)側(cè)面中有三個(gè)側(cè)面是傾斜的。在這三個(gè)側(cè)面中的中央側(cè)面上或者在中央側(cè)面正下方的導(dǎo)光體底面上配置一個(gè)點(diǎn)光源。在導(dǎo)光體上表面正下方的導(dǎo)光體底面上按方案2所述設(shè)計(jì)光散射體點(diǎn)陣圖形；另一方面，在鄰近由于一個(gè)點(diǎn)光源的出射光無法到達(dá)而形成的輝度不足區(qū)域的傾斜側(cè)面正下方的導(dǎo)光體底面上也要設(shè)計(jì)光散射體圖形。


圖1本發(fā)明所述平面顯示燈的一個(gè)實(shí)施例的分解斜視圖；圖2用X、Y坐標(biāo)標(biāo)示發(fā)光面并把它分成四個(gè)區(qū)域后各區(qū)域的狀態(tài)示圖；圖3A、圖3B用高反射印劑對(duì)導(dǎo)光體底面作柵網(wǎng)印刷時(shí)平面顯示燈輝度分布的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表；圖4圖3的輝度分布的等高線表示圖；圖5A、5B歸一分布表的示圖；圖6A、6B計(jì)算得到的圓形點(diǎn)半徑表的示圖；圖7印刷得到的圓形點(diǎn)陣圖形的一部分示圖；圖8在導(dǎo)光體底面印刷圓點(diǎn)陣圖形時(shí)平面顯示燈輝度分布實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表的示圖；圖9本發(fā)明所述平面顯示燈另一實(shí)施例的分解斜視圖；圖10用一個(gè)點(diǎn)光源時(shí)輝度分布的等高體表示圖；圖11本發(fā)明所述導(dǎo)光體的斜視圖；圖12圖11導(dǎo)光體的上表面及側(cè)面視圖13把發(fā)光二極管設(shè)在導(dǎo)光體底面時(shí)的例示圖；圖14把發(fā)光二極管設(shè)在導(dǎo)光體底面時(shí)的另一例示圖；圖15在導(dǎo)光體內(nèi)部配置點(diǎn)光源時(shí)的例示圖。
實(shí)施例1圖1是作為本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的平面顯示燈的分解斜視圖。
該平面顯示燈10備有一個(gè)50×25×5mm的切削加工成的長方形平板狀透明丙烯樹脂構(gòu)成的導(dǎo)光體12。在這個(gè)實(shí)施的中，導(dǎo)光體的各側(cè)面都垂直于上表面和底面。
該導(dǎo)光體12，在相對(duì)置的短邊側(cè)的側(cè)面中央位置分別設(shè)有點(diǎn)光源14a和14b。點(diǎn)光源采用日亞化學(xué)工業(yè)(株)制的綠色發(fā)光二極管，其綠色主波長為530nm，正向電流20mA時(shí)的輸出功率為1.5mW。一個(gè)發(fā)光二極管(半導(dǎo)體芯片)的大小是0.3mm×0.3mm，內(nèi)裝一個(gè)芯片的發(fā)光二極管外殼上光取出窗的開口部(發(fā)光部)的大小是1mm×2mm左右。
該透明丙烯導(dǎo)光體12的底面是白色底板16，在四個(gè)側(cè)面上覆蓋著白色燈罩18。在白色燈罩18的上表面即發(fā)光面一側(cè)固定著擴(kuò)散板20。這種白色燈罩18及白色底板16都用白色ABS樹脂制成。
在導(dǎo)光體12的底面13上形成了一個(gè)用帝國印劑制造(株)制的高反射印劑描繪成特定圖形再經(jīng)絲網(wǎng)印刷而成的光散射體。該光散射體的圖形通常呈圓形點(diǎn)陣。
還有，燈罩18和底板16通常采用白色，也可用銀色等其他色彩。在單色光源時(shí)可根據(jù)光波波長來選用適當(dāng)?shù)纳省?br> 以下將對(duì)印刷圖形設(shè)計(jì)的具體步驟進(jìn)行詳細(xì)說明。首先，在導(dǎo)光體12的整個(gè)底面13上柵網(wǎng)印刷上上述高反射白色印劑，再把該導(dǎo)光體裝入白色燈罩18內(nèi)，蓋上白色底板16，在白色燈罩發(fā)光面一側(cè)固定上擴(kuò)散板20，設(shè)計(jì)有光散射體圖形的平面顯示燈就安裝好了。接著，再測(cè)定當(dāng)各發(fā)光二極管通上20mA電流時(shí)發(fā)光面內(nèi)的輝度分布。
由于發(fā)光二極管14a、14b設(shè)在上述導(dǎo)光體12相對(duì)置的短邊側(cè)的側(cè)面15a、15b的中央，又由于把發(fā)光面用垂直交線分成四個(gè)區(qū)域時(shí)各區(qū)的輝度分布是相同的，因而只要測(cè)定一個(gè)區(qū)域的輝度分布即可。圖2是用坐標(biāo)X、Y來標(biāo)示發(fā)光面時(shí)的狀態(tài)圖。該坐標(biāo)以發(fā)光面的一角為原點(diǎn)，把X軸作25等分，Y軸作50等分。用直交于發(fā)光面中心的線22、24把發(fā)光面分成四個(gè)區(qū)域。輝度分布是在畫有斜線的1/4區(qū)域26內(nèi)測(cè)定的。
若在區(qū)域26中測(cè)定其輝度分布，則被測(cè)定的輝度分布對(duì)其他領(lǐng)域也是適用的，因?yàn)樗鼈兿鄬?duì)于直交線22、24是左右上下對(duì)稱的，由此便可求出整個(gè)發(fā)光面的輝度分布狀況。
區(qū)域26的輝度分布實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如圖3A、3B所示。圖3A、3B表示的是X軸方向從原點(diǎn)到坐標(biāo)12、Y軸方向從原點(diǎn)到坐標(biāo)25各點(diǎn)(X、Y)的輝度(cd/m2)分布表。坐標(biāo)(0、0)點(diǎn)的輝度是其最低值，靠近發(fā)光二極管的坐標(biāo)域輝度升高。這種輝度不均勻性，在平面內(nèi)最大/最小值之比為4.4。
根據(jù)上述輝度分布標(biāo)記，可把整個(gè)發(fā)光面的輝度分布用等高線表示，請(qǐng)見圖4。根據(jù)這種輝度分布等高線，發(fā)光二極管的出射光是呈放射狀擴(kuò)展的，其擴(kuò)展角2θ約為60度。
其次，以圖3A、圖3B所示的輝度分布的最低值作基準(zhǔn)進(jìn)行歸一化，從而得到圖5A、圖5B所示的對(duì)所測(cè)定輝度進(jìn)行倒數(shù)變換后得到的歸一值分布表。圖3A、圖3B所示輝度分布最低值是坐標(biāo)(0,0)處的98.76cd/m2，以此作基準(zhǔn)，對(duì)其他坐標(biāo)的輝度作反比例運(yùn)算便可實(shí)現(xiàn)歸一化。也就是說，可根據(jù)下式算得各坐標(biāo)的歸一值歸一值=A×98.76/測(cè)定輝度其中，A可根據(jù)比例常數(shù)算出(歸一化)。所得到的數(shù)值與輝度成反比，輝度高者其值就低。另外，就圖5A、圖5B的歸一值而言，A=1。
以下再介紹分?jǐn)偟厍蟪龈髯鴺?biāo)上光散射體圖形點(diǎn)陣圖形的方法。基于圖5A、圖5B的歸一值而按下式算出的單位面積(mm2)上各圓點(diǎn)的半徑，如圖6A、圖6B的表所示歸一值=A×π×(半徑)2，其中，A=1。再把各坐標(biāo)點(diǎn)上圓點(diǎn)的直徑值作為1mm2正方形小片內(nèi)印刷點(diǎn)陣圖形的直徑來制作印刷圖形的版。
接著，再用已制得的印刷圖形版在導(dǎo)光體底面上印制出圓形點(diǎn)陣圖形。圖7就是已印刷成的一個(gè)圓形點(diǎn)陣圖形30。其中，用32表示的黑點(diǎn)即圓形點(diǎn)，該處反射率較高。由這種圓形點(diǎn)的圖形構(gòu)成的光散射體圖形其特征在于在a、b兩處反射率極小。
可用在底面上印有上述圓形點(diǎn)陣圖形的導(dǎo)光體12來組裝平面顯示燈。也就是說，在導(dǎo)光體12的底上固定白色底板16，罩上白色燈罩18，并在發(fā)光面上固定擴(kuò)散板20。在這種平面顯示燈上，接通發(fā)光二極管14a和14b，測(cè)定其輝度分布。其測(cè)定值如圖8所示。在坐標(biāo)(22,10)處輝度最大，為118.9cd/m2，坐標(biāo)(4,12)處輝度最小，為60cd/cm2，用最大/最小比表示的輝度不均勻性是1.98倍，由此可見，可把輝度不均勻性抑制在2倍以下。
為了獲得更為均勻的輝度分布，可對(duì)上述圖形設(shè)計(jì)方法再作一次輝度補(bǔ)正，用相同的方法測(cè)定其輝度分布并求出其歸一值的分布，對(duì)其后次輝度分布再作一次歸一化以進(jìn)行二次補(bǔ)正，這也是有效的。這樣一直反復(fù)補(bǔ)正幾次便可在導(dǎo)光體表面得到既均勻又高的目視輝度。
以上是把一個(gè)發(fā)光二極管芯片作為點(diǎn)光源安裝的單色光源為例進(jìn)行說明，但當(dāng)在一個(gè)發(fā)光二極管外殼內(nèi)裝有多個(gè)發(fā)光二極管芯片時(shí)，無論其中哪一個(gè)發(fā)光二極管芯片發(fā)光，由于導(dǎo)光體和發(fā)光二極管芯片的幾何位置關(guān)系大致是確定的，因而來自發(fā)光二極管芯片的出射光從導(dǎo)光體發(fā)光面出射時(shí)也同樣需要配光。也就是說要使整個(gè)發(fā)光面上輝度均勻分布。例如可把紅、綠、藍(lán)色的發(fā)光二極管芯片配置在同一個(gè)發(fā)光二極管外殼內(nèi)，同時(shí)使它們相互間的中心距約為1mm左右，以作光源使用。這樣就能切換紅、綠、藍(lán)各色并接通相應(yīng)的發(fā)光二極管，也能同時(shí)接通二種或三種色彩的發(fā)光二極管以構(gòu)成混色發(fā)光。點(diǎn)光源間的距離若按上述尺寸設(shè)置，則即使用同一個(gè)點(diǎn)陣圖形但各發(fā)光點(diǎn)間輝度不均勻性的變化幾乎無法辨認(rèn)。上述多個(gè)芯片也可用相同的色彩。這時(shí)就可用切換出的不同輝度等級(jí)來顯示。
在以上實(shí)施例中長方形平板狀導(dǎo)光體的長邊是50mm，但只要在20～200mm內(nèi)就可使用。但是其輝度是由發(fā)光二極管的出射光強(qiáng)度決定的，因而若其光強(qiáng)度和上述實(shí)施例相同，但由于其尺寸變大所以顯示的輝度就要下降。而且，對(duì)于點(diǎn)陣圖形而言，每當(dāng)導(dǎo)光板的尺寸有變化時(shí)就需要重新設(shè)計(jì)。
在以上實(shí)施例中，光散射體是用圓形點(diǎn)構(gòu)成，但也可以不是圓的。不如把小片取作和它相同的正方形圖形，但要對(duì)輝度和面積比進(jìn)行調(diào)整(取輝度最小部分作為全部小片的印刷面，再根據(jù)除以它的比值分配到各小片)。另外，光散射體圖形的形狀也可以是菱形等多種變形的。
作為光散射體的形成方法的有絲網(wǎng)印刷法，也可用平版印刷法、印劑噴射法等把有機(jī)、無機(jī)的各類光擴(kuò)散材料(以白色涂料為主)涂布在導(dǎo)光體底面以形成光散射體圖形。
上述涂布高反射體的方法可以用使導(dǎo)光體底面粗糙化以反射光線的方法來替代。用機(jī)械加工的方法可使表面變得粗糙，例如可用噴砂法來形成很多微小的凹凸部，或者先對(duì)注射成型模具作直接散射處理，再在成型時(shí)轉(zhuǎn)印成形，也可用SC加工(仿形控制)來制作線狀淺溝。基本上是利用表面不平的粗糙面所帶來的光擴(kuò)散反射效果。
實(shí)施例2圖9是本發(fā)明所述的平面顯示燈的實(shí)施例2。這種顯示燈22的結(jié)構(gòu)示于圖9中，在擴(kuò)散板20上粘了一塊沖有文字或記號(hào)34且用金屬或塑料板構(gòu)成的遮光板36。也可在相反地，在透明的玻璃或塑料板上印刷或粘上不透明的文字或記號(hào)。由此就可得到可顯示文字或記號(hào)的平面顯示燈。
實(shí)施例3在實(shí)施例1或2中，設(shè)置了兩個(gè)點(diǎn)光源即在導(dǎo)光體相對(duì)的兩條短邊的側(cè)面中部各設(shè)有一個(gè)發(fā)光二極管。但是，如僅用一個(gè)點(diǎn)光源就能得到均勻性好的平面顯示燈，則會(huì)具有成本低、制造簡單、耗電量下降等諸多優(yōu)點(diǎn)。
在實(shí)施例1中，如取走發(fā)光二極管14b，其對(duì)應(yīng)于圖3的發(fā)光面輝度分布圖便如圖10所示。用等高線劃分的區(qū)域可如圖所示，用38-1、38-2、38-3、38-4、38-5、38-6表示。由于只有一個(gè)發(fā)光二極管，在發(fā)光二極管14側(cè)的發(fā)光面角落里，發(fā)光二極管來的光不能充分普照，使得區(qū)域38-6的輝度不足。這是由于發(fā)光二極管的出射光分布在中央法線方向強(qiáng)而周邊(對(duì)法線呈96度方向)越來越弱的原因，從而使得光不能直接照到發(fā)光二極管一側(cè)的導(dǎo)光體角上。由于光不能照到，輝度最低的區(qū)域38-6和輝度最強(qiáng)的區(qū)域38-1之間的輝度比可以差到7倍。
對(duì)于這種用一個(gè)發(fā)光二極管的平面顯示燈而言，可以用與實(shí)施例1同樣的圓形點(diǎn)陣圖形形成方法，在導(dǎo)光體底面印刷點(diǎn)陣圖形。這時(shí)即使把輝度不足區(qū)域38-6的導(dǎo)光體底面柵網(wǎng)涂敷成為白色狀態(tài)，而且輝度最強(qiáng)區(qū)域38-1每1mm2中點(diǎn)的面積為0.09mm2(面積比為11)，對(duì)于光通量不足的區(qū)域38-6而言，由于輝度最強(qiáng)的區(qū)域38-1的輝度也仍為其兩倍以上，難于獲得均勻的發(fā)光面。
為此，本發(fā)明人對(duì)只有一個(gè)發(fā)光二極管的平面顯示燈具降低輝度不均勻的方法進(jìn)行了考察。首先，對(duì)導(dǎo)光體內(nèi)光的狀態(tài)進(jìn)行更詳細(xì)的分析。入射到印在導(dǎo)光體底面光散射體圖形上的光束通過光散射體圖形時(shí)在導(dǎo)光體內(nèi)被散射了。另一方面，入射到不存在光散射體圖形的位置上的光束根據(jù)斯涅爾定律，或者在導(dǎo)光體表面全反射，或者出射到導(dǎo)光體外的空間中去。也就是說，設(shè)導(dǎo)光體表面的法線和導(dǎo)光體內(nèi)部光線的夾角為φ，導(dǎo)光體的折射率為n，從斯涅爾定律可知，當(dāng)n·Sinφ＞1時(shí)，光束在導(dǎo)光體表面上全反射。只要滿足這個(gè)條件，光束就會(huì)在導(dǎo)光體內(nèi)多次反射，不會(huì)向?qū)Ч怏w外出射。在平面顯示燈情況下，由于除了導(dǎo)光體的發(fā)光面以外，其余各面都被白色燈罩覆蓋，出射到導(dǎo)光體外的光，有一部分被白色燈罩反射，再折回到導(dǎo)光體內(nèi)。
如上所述，在帶燈罩的導(dǎo)光體內(nèi)光線的運(yùn)動(dòng)是復(fù)雜的，但是經(jīng)光散射體散射后的出射光可加以利用的比例還是相當(dāng)大的。因而選擇好光散射體所處的位置，就能使發(fā)光面的輝度分布趨向均勻一致。
因而，發(fā)明人設(shè)想可在長方形導(dǎo)光體的側(cè)面設(shè)置光散射體。希望通過在靠近輝度不足的區(qū)域38-6的導(dǎo)光體側(cè)面上設(shè)置光散射體，以有效地利用從側(cè)面向外部出射的光束。實(shí)際上如果把柵網(wǎng)作敷的印刷圖形設(shè)置在該相應(yīng)的部分，便可使輝度不足區(qū)域的輝度有顯著的增加。
在導(dǎo)光體底面和側(cè)面兩個(gè)方向都進(jìn)行印刷是一項(xiàng)復(fù)雜的制作工藝。因此，用只在導(dǎo)光體底面形成印刷圖形的方法來代替在導(dǎo)光體側(cè)面形成光散射體的方法。
以下，把這個(gè)方法作為實(shí)施例3加以說明。圖11和圖12表示的是與本實(shí)施例有關(guān)的導(dǎo)光體40。圖11是本實(shí)施例中導(dǎo)光體40的斜視圖。圖12是本實(shí)施例中導(dǎo)光體40的上表面和側(cè)面視圖。
圖11所示的導(dǎo)光體40是平板狀的，有上表面42，與上表面相對(duì)的底面44以及側(cè)面50、52、54和56。除側(cè)面56以外，其余三個(gè)側(cè)面50、52、54都是傾斜的。也就是說，從上表面42向底面44是呈擴(kuò)散狀傾斜的。本實(shí)施例中的傾角是45度。
傾斜側(cè)面50的中央部分從上表面到底面是貫通的，有一個(gè)其大小要足以安放一個(gè)發(fā)光二極管14的凹部58。優(yōu)選地，凹部58的形狀為，發(fā)光二極管14在凹部58中可設(shè)置為使它在出射光時(shí)，以最短距離直射的光與相對(duì)的側(cè)面56基本垂直。
如上所述，當(dāng)發(fā)光二極管為1個(gè)時(shí)，在發(fā)光側(cè)上有一個(gè)輝度不足區(qū)域38-6(參閱圖12)。因此，在本實(shí)施例中，在設(shè)有一個(gè)發(fā)光二極管的圖11中的導(dǎo)光體40的整個(gè)底面上柵網(wǎng)印刷一層高反射白印劑，再用該導(dǎo)光體去組裝帶有光散射體圖形的平面顯示燈，設(shè)計(jì)圓形點(diǎn)陣圖形。這樣設(shè)計(jì)的圓形圖形60是印在導(dǎo)光體上表面正下方的底面上的。而且在鄰近輝度不足區(qū)域38-6的傾斜側(cè)面50、52、54的正下方的底面上分別印有柵網(wǎng)作敷的圖形62。由于這種印刷圖形62，輝度不足區(qū)域38-6的亮度不同于區(qū)域38-5且比它還高，因而就具有采用一個(gè)發(fā)光二極管但輝度卻均勻的平面顯示燈的功能。
作為上述導(dǎo)光體的變形例可加以考慮以下內(nèi)容。在圖11的導(dǎo)光體40中，例如若在不傾斜的側(cè)面56上，印刷上柵網(wǎng)作敷的圖形也會(huì)有同樣的效果。而且，作為代替在導(dǎo)光體側(cè)面上的印刷，用表面粗糙的模型形成散射體圖形，再在成形時(shí)轉(zhuǎn)印也是可以的。
還有，只有導(dǎo)光體上安裝發(fā)光二極管的側(cè)面是傾斜的，或者沒有安裝發(fā)光二極管的相對(duì)側(cè)面也呈傾斜狀，這兩者同樣也是可以的。還有，導(dǎo)光體的傾斜側(cè)面還可以做成并非從上表面到底面整個(gè)過渡側(cè)面都是傾斜的，而只有上半部分是傾斜的。
實(shí)施例4現(xiàn)結(jié)合圖13對(duì)本發(fā)明所述的實(shí)施例4進(jìn)行說明。本實(shí)施例是圖11和圖12中所述實(shí)施例的變形，它把發(fā)光二極管14設(shè)在導(dǎo)光體40的傾斜側(cè)面50正下方的導(dǎo)光體底面上。從發(fā)光二極管14發(fā)出的光束從導(dǎo)光體底面經(jīng)傾斜側(cè)面50或燈罩(圖中未示)反射和散射后導(dǎo)入導(dǎo)光體40的內(nèi)側(cè)。
為了提高反射和散射的效率，如圖14所示，在發(fā)光二極管正上方的傾斜面50上設(shè)一個(gè)洼坑狀的凹部70，它有一個(gè)可反射并散射光束的曲面。由于該凹部70呈非球面狀，因而可使平面顯示燈發(fā)光面的輝度分布更均勻些。
實(shí)施例5現(xiàn)結(jié)合圖15對(duì)本發(fā)明所述的實(shí)施例5進(jìn)行說明。本實(shí)施例是圖11實(shí)施例的變形，設(shè)置一個(gè)嵌合在鄰近傾斜側(cè)面的導(dǎo)光體40內(nèi)的穴，并設(shè)置一個(gè)穹面狀樹脂密封型發(fā)光二極管72。樹脂密封型發(fā)光二極管72發(fā)出的光束經(jīng)側(cè)面50的傾斜側(cè)面或燈罩(圖中未示)反射并散射后再導(dǎo)入導(dǎo)光體40內(nèi)部。
在實(shí)施例3～5中，導(dǎo)光體側(cè)面是做成傾斜的，這在導(dǎo)光體的制造上是有利的。導(dǎo)光體一般是把丙烯等透明樹脂在模型中制造成型的。如把導(dǎo)光體側(cè)面制成向模型側(cè)面部分傾斜，成型后，在導(dǎo)光體底面?zhèn)让撃?，由于在脫模過程中模型側(cè)面和導(dǎo)光體側(cè)面難于接觸，在導(dǎo)光體側(cè)面上就難于形成裂紋。
在實(shí)施例3～5中所示的導(dǎo)光體上，覆蓋導(dǎo)光體的燈罩省略了。這種燈罩的目的在于反射導(dǎo)光體的出射光，和實(shí)施例1相同，一般都是白色的，但是也可用銀色等其他色彩。在單色光源時(shí)，要根據(jù)光的波長來選擇適當(dāng)?shù)纳省?br> 由于本發(fā)明的光源采用半導(dǎo)體元件的發(fā)光二極管，在驅(qū)動(dòng)線路中無需高壓電路，因而可以制成壽命長且可靠性高的平面顯示燈。另外，由于采用一或兩個(gè)小尺寸的發(fā)光二極管，從而可得到小巧輕質(zhì)的、耗電低的平面顯示燈。這種平面顯示燈，在用二個(gè)發(fā)光二極管時(shí)，由于使用了根據(jù)本發(fā)明所述的圖形形成方法所形成的光散射體構(gòu)成的導(dǎo)光體，實(shí)現(xiàn)了輝度的均勻分布。還有，當(dāng)采用帶傾斜側(cè)面的導(dǎo)光體時(shí)，由于在鄰近輝度不足區(qū)域的側(cè)面或側(cè)面正下方的導(dǎo)光體底部設(shè)有光散散體圖形，可實(shí)現(xiàn)均勻的輝度分布。
權(quán)利要求
1．一種平面顯示燈，其特征在于包含平板狀導(dǎo)光體、覆蓋上述導(dǎo)光體底面的底板、覆蓋上述導(dǎo)光體側(cè)面的燈罩、覆蓋上述導(dǎo)光體上表面的擴(kuò)散板、和分別配置在上述導(dǎo)光體的一個(gè)側(cè)面或相對(duì)的兩側(cè)面上用于向上述導(dǎo)光體入射光束的點(diǎn)光源，在上述導(dǎo)光體的底面有光散射裝置。
2．一種平面顯示燈，其特征在于包含長方形的具有上表面和底面以及垂直于上述上表面和底面的四個(gè)側(cè)面的平板狀導(dǎo)光體、覆蓋上述導(dǎo)光體底面的底板、覆蓋上述導(dǎo)光體側(cè)面的燈罩、覆蓋上述導(dǎo)光體上表面的擴(kuò)散板、和分別配置在上述導(dǎo)光體的一個(gè)側(cè)面或相對(duì)的兩側(cè)面上用于向上述導(dǎo)光體入射光束的點(diǎn)光源，在上述導(dǎo)光體的底面有光散射裝置。
3．一種平面顯示燈，其特征在于包含長方形的具有上表面和底面以及四個(gè)側(cè)面，且這四個(gè)側(cè)面中至少有一個(gè)側(cè)面的一部分呈從上述上表面到上述底面擴(kuò)散狀傾斜的平板狀導(dǎo)光體、覆蓋上述導(dǎo)光體底面的底板、覆蓋上述導(dǎo)光體四個(gè)側(cè)面的燈罩、覆蓋上述導(dǎo)光體上表面的擴(kuò)散板、和用于向上述導(dǎo)光體入射光束的一個(gè)點(diǎn)光源，在上述導(dǎo)光體的底面有光散射裝置。
4．根據(jù)權(quán)利要求3所述的平面顯示燈，其特征在于上述的一個(gè)點(diǎn)光源設(shè)置在設(shè)于上述的一個(gè)傾斜側(cè)面上的凹部內(nèi)。
5．根據(jù)權(quán)利要求3所述的平面顯示燈，其特征在于上述的一個(gè)點(diǎn)光源設(shè)置在上述的一個(gè)傾斜側(cè)面正下方的上述導(dǎo)光體底面上。
6．根據(jù)權(quán)利要求5所述的平面顯示燈，其特征在于在上述一個(gè)點(diǎn)光源正上方的上述傾斜側(cè)面上，設(shè)置有具有可反射并散射光束的曲面的凹部。
7．根據(jù)權(quán)利要求3所述的平面顯示燈，其特征在于上述的一個(gè)點(diǎn)光源設(shè)在上述的一個(gè)傾斜側(cè)面正下方的上述導(dǎo)光體內(nèi)部。
8．一種平面顯示燈，其特征在于包含長方形的具有上表面和底面以及四個(gè)側(cè)面，且這四個(gè)側(cè)面中的三個(gè)側(cè)面的一部分從上述上表面向上述底面呈擴(kuò)散狀傾斜的平板狀導(dǎo)光體、覆蓋上述導(dǎo)光體底面的底板、覆蓋上述導(dǎo)光體四個(gè)側(cè)面的燈罩、覆蓋上述導(dǎo)光體上表面的擴(kuò)散板、和一個(gè)向上述導(dǎo)光體入射光束的點(diǎn)光源，在上述導(dǎo)光體底面設(shè)有光散射裝置。
9．根據(jù)權(quán)利要求8所述的平面顯示燈，其特征在于上述的一個(gè)點(diǎn)光源設(shè)置在設(shè)于上述三個(gè)傾斜側(cè)面中的中央側(cè)面上的凹部內(nèi)。
10．根據(jù)權(quán)利要求8所述的平面顯示燈，其特征在于上述的一個(gè)點(diǎn)光源設(shè)置在上述中央傾斜側(cè)面正下方的上述導(dǎo)光體底面上。
11．根據(jù)權(quán)利要求10所述的平面顯示燈，其特征在于上述的一個(gè)點(diǎn)光源正上方的上述傾斜側(cè)面上，設(shè)有具有反射并散射光束的曲面的凹部。
12．根據(jù)權(quán)利要求8所述的平面顯示燈，其特征在于上述的一個(gè)點(diǎn)光源設(shè)置在上述中央傾斜側(cè)面正下方的上述導(dǎo)光體內(nèi)部。
13．根據(jù)權(quán)利要求3～7中任何一項(xiàng)所述的平面顯示燈，其特征在于在與由于點(diǎn)光源出射的光無法射到而形成的輝度不足區(qū)域鄰近的側(cè)面上設(shè)置光散射裝置。
14．根據(jù)權(quán)利要求8～12中任何一項(xiàng)所述的平面顯示燈，其特征在于在與由于點(diǎn)光源出射的光無法射到而形成的輝度不足區(qū)域鄰近的傾斜側(cè)面正下方的導(dǎo)光體底面上設(shè)置光散射裝置。
15．根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的平面顯示燈，其特征在于上述點(diǎn)光源是發(fā)光二極管。
16．根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的平面顯示燈，其特征在于上述底板和燈罩是白色的。
17．一種光散射體圖形的形成方法，其是在平面顯示燈的導(dǎo)光體底面上形成光散射體點(diǎn)陣圖形的方法，該導(dǎo)光體包含平板狀導(dǎo)光體、覆蓋上述導(dǎo)光體底面的底板、覆蓋上述導(dǎo)光體側(cè)面的燈罩、覆蓋上述導(dǎo)光體上表面的擴(kuò)散板、以及分別配置在上述導(dǎo)光體一個(gè)側(cè)面或相對(duì)的兩個(gè)側(cè)面上向上述導(dǎo)光體入射光束的點(diǎn)光源，該光散射體圓形的形成方法特征在于包括以下步驟a)在與上述導(dǎo)光體形狀及材料均相同的評(píng)價(jià)用導(dǎo)光體整個(gè)底面上形成一樣的光散射體；b)組裝成上述平面顯示燈；c)測(cè)定上述平面顯示燈發(fā)光面各坐標(biāo)上的輝度分布；d)以輝度分布的最低值作基準(zhǔn)，對(duì)各坐標(biāo)的測(cè)定輝度作反比例運(yùn)算并變換成歸一值；e)由上述變換而得的歸一值算出各坐標(biāo)的光散射體的點(diǎn)的面積；以及f)在與上述評(píng)價(jià)用導(dǎo)光體不同的導(dǎo)光體的底面上形成經(jīng)上述計(jì)算得到的光散射體點(diǎn)陣圖形。
18．根據(jù)權(quán)利要求17所述的光散射體圖形的形成方法，其特征在于還包括以下步驟g)用步驟f)中形成的導(dǎo)光體組裝成上述平面顯示燈；h)測(cè)定上述平面顯示燈發(fā)光面各坐標(biāo)上的輝度分布；i)以輝度分布的最低值作基準(zhǔn)，對(duì)各坐標(biāo)的測(cè)定輝度作反比例運(yùn)算并變換成歸一值；j)當(dāng)由上述變換而得到的歸一值計(jì)算各坐標(biāo)上光散射體的點(diǎn)的面積時(shí)，要能反映出相對(duì)于上述步驟d)中得到的歸一值的變化程度；k)再在與上述步驟f)中的不同的導(dǎo)光體不同的其他導(dǎo)光體底面上形成經(jīng)上述計(jì)算得到的光散射體的點(diǎn)陣圖形；以及l(fā))對(duì)上述步驟k)中形成的導(dǎo)光體重復(fù)上述步驟g)～k)共n次，n是大于零的整數(shù)。
19．根據(jù)權(quán)利要求17所述的光散射體圖形的形成方法，其特征在于根據(jù)下式進(jìn)行向歸一值的變換，即，歸一值=輝度最低值/各坐標(biāo)的測(cè)定輝度。
20．根據(jù)權(quán)利要求18所述的光散射體圖形的形成方法，其特征在于根據(jù)下式進(jìn)行向歸一值的變換，即，歸一值=輝度最低值/各坐標(biāo)的測(cè)定輝度。
21．根據(jù)權(quán)利要求20所述的光散射體圖形的形成方法，其特征在于上述光散射體的點(diǎn)的形狀滿足下式歸一值=A×點(diǎn)面積，其中A為比例常數(shù)。
22．根據(jù)權(quán)利要求20所述的光散射體圖形的形成方法，其特征在于當(dāng)上述光散射體是圓形點(diǎn)時(shí)，上述步驟e)和j)中點(diǎn)的半徑由下式算出歸一值=A×π×(半徑)2，其中，A是比例常數(shù)。
23．根據(jù)權(quán)利要求17～22中任何一項(xiàng)中所述的光散射體圖形的形成方法，其特征在于上述光散射體的點(diǎn)陣圖形，在鄰近上述點(diǎn)光源處反射率是極小的。
24．根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的平面顯示燈，其特征在于在上述導(dǎo)光體上表面正下方的底面上，用根據(jù)權(quán)利要求21所述的光散射體圖形的形成方法形成點(diǎn)陣圖形。
25．根據(jù)權(quán)利要求24所述的平面顯示燈，其特征在于上述底板和燈罩是白色的。
26．根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的平面顯示燈，其特征在于在上述導(dǎo)光體上表面正下方的底面上，用根據(jù)權(quán)利要求22所述的光散射體圖形形成方法形成點(diǎn)陣圖形。
27．根據(jù)權(quán)利要求26所述的平面顯示燈，其特征在于上述底板和燈罩都是白色的。
全文摘要
本發(fā)明涉及采用一個(gè)或兩個(gè)點(diǎn)光源的平面顯示燈。這種平面顯示燈包含平板狀導(dǎo)光體、覆蓋該導(dǎo)光體底面的白色底板、覆蓋導(dǎo)光體側(cè)面的白色燈罩、覆蓋導(dǎo)光體上表面的擴(kuò)散板、以及分別配置在導(dǎo)光體一個(gè)側(cè)面或相對(duì)的兩個(gè)側(cè)面上向?qū)Ч怏w入射光束的點(diǎn)光源，在導(dǎo)光體底面有光散射體圖形。在側(cè)面為傾斜的情況下，在傾斜側(cè)面或在傾斜側(cè)面正下方設(shè)計(jì)光散射體圖形。
文檔編號(hào)F21V8/00GK1318140SQ00801451
公開日2001年10月17日 申請(qǐng)日期2000年7月17日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月21日
發(fā)明者藤野耕三, 池田誠 申請(qǐng)人:日本板硝子株式會(huì)社