DE3835754A1

DE3835754A1 - Oberflaechenbeleuchtungseinrichtung

Info

Publication number: DE3835754A1
Application number: DE3835754A
Authority: DE
Inventors: Takeshi Kojima
Original assignee: Chatani & Co T
Current assignee: Chatani & Co T
Priority date: 1987-10-20
Filing date: 1988-10-20
Publication date: 1989-05-03
Also published as: JPH0243282B2; JPH01107406A; US4860171A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Oberflächenbe leuchtungsvorrichtung, insbesondere eine Oberflächen beleuchtungseinrichtung, die als von hinten einfallendes Licht für eine Flüssigkristallanzeige, eine Zeichenan zeigevorrichtung, eine Anzeigeeinheit oder dergleichen dient.

Nach dem Stand der Technik ist eine derartige Oberflächen beleuchtungseinrichtung, wie sie beispielsweise im ja panischen Gebrauchsmuster-Veröffentlichungsblatt Nr. Sho 5B-38 186 beschrieben ist, an einer Oberfläche einer durchsichtigen Platte mit einer großen Anzahl feiner Punkte versehen, eine reflektierende Platte ist auf der transparenten Platte angebracht, um die mit Punkten ver sehene Platte zu bedecken, eine Lichtdiffusionsplatte wird in engen Kontakt mit der anderen Oberfläche der transparenten Platte gebracht, und es wird eine Licht quelle an deren seitlicher Endoberfläche angeordnet, wodurch die gesamte Oberfläche der Lichtdiffusionsplatte gleichmäßig beleuchtet wird.

Bei der voranstehend beschriebenen konventionellen Aus führungsform ist allerdings eine transparente Platte vorgesehen, an deren einer Oberfläche die vorbestimmten Punkte vorgesehen sind, so daß das auf die transparente Platte auffallende Licht durch die Punkte und die reflek tierende Platte mehrfach gebrochen und reflektiert und dann durch die Lichtdiffusionsplatte gestreut emittiert wird, wobei das durch die Punkte reflektierte und von der Lichtdiffusionsplatte emittierte Licht heller ist als das, welches nicht durch die Punkte mehrfach gebrochen und reflektiert und von der Lichtdiffusionsplatte emit tiert wird, wodurch sich eine ungleichmäßige Helligkeit ergibt.

Um die ungleichmäßige Helligkeit zu beseitigen, kann die Anzahl der Punkte vergrößert werden, allerdings brei tet sich das von der Lichtquelle emittierte Licht nicht leicht über eine größere Entfernung aus, wodurch in Folge der Entfernung von der Lichtquelle eine ungleichmäßige Helligkeit entsteht. Deswegen entsteht das Problem, daß nicht die gesamte Oberfläche der Lichtdiffusionsplatte gleichförmig erhellt wird.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht in der Lösung des voranstehend angegebenen Pro blems.

In vorteilhafter Weise wird gemäß der Erfindung eine Oberflächenbeleuchtungseinrichtung zur Verfügung gestellt, die einen einfachen Aufbau aufweist und durch die auf der gesamten Oberfläche der Lichtdiffusionsplatte ein hohes Gleichförmigkeitsverhältnis der Lichtstärke des von der Lichtdiffusionsplatte emittierten Lichtes zur Verfügung stellt.

Die vorliegende Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß mehrere transparente Platten vorgesehen sind, die jeweils an einer Oberfläche eine mit Punkten versehene Oberfläche aufweisen, wobei mehrere feine Punkte in einem unterschiedlichen Muster gemalt oder gedruckt sind und die transparenten Platten so geschichtet sind, daß die Punkte nicht einander gegenüberliegen, um einen Ober flächenbeleuchtungseinrichtungskörper auszubilden, daß eine reflektierende Platte in engen Kontakt mit der mit Punkten versehenen Oberfläche der hintersten transparenten Platte gebracht wird, also der rückwärtigen Oberfläche des Körpers, daß eine Lichtdiffusionsplatte in engen Kontakt mit der nicht mit Punkten versehenen Oberfläche der vordersten transparenten Platte gebracht wird, also der Oberfläche des Körpers, und daß eine Lichtquelle zur Beleuchtung des Körpers am Seitenende des Körpers vorgesehen ist.

Das Licht von der Lichtquelle fällt auf den Oberflächen beleuchtungskörper ein und legt einen geraden Weg in jeder transparenten Platte und durch einen Raum an der Grenze zwischen jeder mit Punkten versehenen Oberfläche und jeder nicht mit Punkten versehenen Oberfläche zurück, sowie durch die Grenze zwischen der mit Punkten versehenen Oberfläche der hintersten transparenten Platte und der reflektierenden Platte. Das auf den Raum an jeder Grenz fläche auftreffende Licht wird durch die Punkte an der mit Punkten versehenen Oberfläche reflektiert, mehrfach durch die reflektierende Platte gebrochen und reflektiert, und durchquert dann die Lichtdiffusionsplatte, wodurch deren gesamte Oberfläche beleuchtet wird. Bei dem Ober flächenbeleuchtungskörper weisen die transparenten Platten jeweils ein unterschiedliches Punktmuster auf, und die mit Punkten versehenen Oberflächen sind voneinander um eine Dicke jeder transparenten Platte beabstandet, wodurch das hierauf auffallende Licht und das auf den Raum an der Grenzfläche auftreffende Licht sich unabhängig vonein ander ausbreitet. Das durch die Punkte auf den transpa renten Platten, abgesehen von der vordersten transparenten Platte, reflektierte Licht wird gebrochen, um so weniger durch die Punkte anderer transparenter Platten an der Ausbreitung gehindert zu werden, wodurch die gesamte Oberfläche der Lichtdiffusionsplatte gleichförmig beleuch tet wird.

Die Punkte auf der mit Punkten versehenen Oberfläche jeder transparenten Platte sind in ihrer Anzahl verringert, um dem Licht zu ermöglichen, in eine gewisse Entfernung von der Lichtquelle zu gelangen, und weiterhin sind meh rere transparente Platten in Schichten angeordnet, so daß die Gesamtanzahl der Punkte, die das von der Licht quelle emittierte Licht direkt reflektieren, größer ist als die Anzahl von Punkten bei Verwendung nur einer trans parenten Platte, und dies führt dazu, daß die Lichtdiffu sionsplatte insgesamt heller wird und das einfallende Licht eine Entfernung zurücklegt, um hierdurch eine gleich förmige Beleuchtung der Diffusionsplatte zu ermöglichen. Zwar ist die Lichtdiffusionsplatte selbst in gewisser Weise ungleichmäßig hell, jedoch wird der Oberflächen beleuchtungskörper gleichförmig beleuchtet.

Daher wird die Lichtdiffusionsplatte gleichförmig erhellt, um die Ungleichmäßigkeit der Lichtstärke wesentlich zu verringern.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch darge stellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen.

Es zeigen:

Fig. 1 eine vergrößerte Schnittansicht, bei der Teile weggelassen sind, einer Ausführungsform einer er findungsgemäßen Oberflächenbeleuchtungseinrichtung;

Fig. 2 hiervon eine teilweise weggeschnittene rückwärtige Perspektivansicht; und

Fig. 3 eine beispielshafte Ansicht einer Anzeigeeinheit, bei welcher die erfindungsgemäße Oberflächenbe leuchtungseinrichtung verwendet wird.

Wie aus Fig. 1 und 2 hervorgeht, umfaßt eine Ausfüh rungsform einer Oberflächenbeleuchtungseinrichtung gemäß der Erfindung drei transparente Platten 11 und wird bei spielsweise bei einer Flüssigkristallanzeige eingesetzt.

Jede transparente Platte 11 besteht hauptsächlich aus einer Acrylharzplatte einer Stärke von 2 bis 4 mm, die an beiden Oberflächen glatt ist, damit keine unregel mäßige Lichtreflexion erfolgt, und auf eine der beiden Oberflächen ist über ein Siebdruckverfahren oder der gleichen eine große Anzahl feiner Punkte 12 von etwa 30 µm Höhe aufgedruckt, die aus einer mattweißen Farbe gemischt mit feinen Glasperlen (nicht dargestellt) herge stellt sind, wodurch eine mit Punkten versehene Ober fläche 13 mit einem bestimmten Muster ausgebildet wird. In diesem Fall wird es vorgezogen, daß jeder Punkt 12 eine halbkugelige Form aufweist, es kann jedoch auch eine andere Form vorgesehen werden. Das Punktmuster ist vorzugsweise so ausgebildet, daß die Punkte so verteilt sind, daß sie nahe einer Lichtquelle eng- und entfernt von der Lichtquelle weitverteilt sind, damit das Licht sich um eine bestimmte Entfernung ausbreiten kann.

Das Punktmuster auf jeder transparenten Platte 11 kann statistisch verteilte Punkte aufweisen, allerdings wird ein regelmäßiges Muster vorgezogen, um die Helligkeit genau zu kontrollieren.

Um das Punktmuster auf jeder transparenten Platte 11 zu ändern, wenn die Punkte 12 regelmäßig mit vorbestimm tem Abstand angeordnet sind, sind die transparenten Plat ten, in Aufsicht betrachtet, so geschichtet, daß die Punkte schräg zueinander oder in unterschiedlichem Abstand voneinander liegen.

Jedenfalls sind die meisten, vorzugsweise alle Punkte in Aufsicht betrachtet schräg angeordnet, und das Punkt muster jeder transparenten Platte ist unterschiedlich, so daß es vorgezogen wird, zur Verbesserung des Gleich förmigkeitsverhältnisses der Lichtstärke an jeder trans parenten Platte ein sogenanntes Moire-Interferenzmuster zu erzeugen.

Die sich in der Anordnung der Punkte 12 voneinander unter scheidenden transparenten Platten 11 werden derartig geschichtet, daß sie nicht mit den mit Punkten versehenen Oberflächen 13 einander gegenüberliegen, wodurch der Oberflächenbeleuchtungskörper 1 ausgebildet wird.

Bei dem wie voranstehend beschrieben aufgebauten Ober flächenbeleuchtungskörper 1 befindet sich die mit Punkten versehene Oberfläche 13 der hintersten transparenten Platte 11 an der rückwärtigen Oberfläche des Körpers 1 im Gebrauch, und eine nicht mit Punkten versehene Ober fläche 14 der vordersten transparenten Platte 11 befindet sich im Gebrauch an der Oberfläche des Körpers.

Eine reflektierende Platte 2, die aus einem Polyester film oder einem entsprechenden, kein Licht absorbierenden Material hergestellt ist, wird in engen Kontakt mit der gesamten mit Punkten versehenen Oberfläche 13 der am weitesten hinten angeordneten transparenten Platte 11 an der rückwärtigen Oberfläche des Körpers 1 gebracht, und zwar so, daß die mit Punkten versehene Oberfläche 13 abgedeckt wird. Eine Lichtdiffusionsplatte 3 milch weißer Farbe und aus Polyester oder dergleichen zum Streuen des Lichts wird in enge Berührung mit der gesamten nicht mit Punkten versehenen Oberfläche 14 gebracht, die glatt und nicht mit Punkten 12 bedruckt ist, so daß das auf den Oberflächenbeleuchtungskörper 1 auffallende Licht die Lichtdiffusionsplatte 13 beleuchten kann. Weiterhin sind an beiden seitlichen Oberflächen des Oberflächen beleuchtungskörpers 1 Lichtquellen 4 angeordnet, etwa Glühlampen, Fluoreszenzlampen, Kaltkathodenlampen oder Heißkathodenlampen, so daß das Licht von jeder Licht quelle auf den Oberflächenbeleuchtungskörper 1 fällt. Die Oberfläche der Lichtdiffusionsplatte 3 ist an einem farbigen transparenten oder einem undurchlässigen Anzeige teil 5 angeordnet, um Zeichen, Bilder oder Figuren unter Verwendung der voranstehend beschriebenen Oberflächen beleuchtungseinrichtung als rückwärtiger Beleuchtung darzustellen.

Wenn das Licht von jeder Lichtquelle 4 auf den Oberflächen beleuchtungskörper 1 auffällt, breitet es sich in jeder transparenten Platte 11 und teilweise in einem Raum an der Grenze zwischen der mit Punkten versehenen Oberfläche 13 und der gegenüberliegenden, nicht mit Punkten versehenen Oberfläche 14 aus sowie an der Grenze zwischen der äußer sten mit Punkten versehenen Oberfläche 13 und der reflek tierenden Platte 2. Dann wird das Licht durch die Punkte der transparenten Platte 11 direkt reflektiert und erfährt zum Teil eine wiederholte Brechung und Reflexion durch den Oberflächenbeleuchtungskörper 1 und die reflektierende Platte 2, wodurch die gesamte Oberfläche der Lichtdif fusionsplatte 3 gleichförmig beleuchtet wird. Daher läßt sich der Anzeigeteil 5 an seiner gesamten Oberfläche klar erkennen. In diesem Fall besteht der Oberflächen beleuchtungskörper 1 aus den mehreren transparenten Platten 11, und die Punktmuster der transparenten Platten 11 sind voneinander verschieden, wodurch das auf jede trans parente Platte und jede Grenzfläche auftreffende Licht sich unabhängig ausbreitet, und das durch die mit Punkten versehene Oberfläche 13 reflektierte Licht kann gebrochen werden und wird weniger in seiner Ausbreitung durch die Punkte 12 an der mit Punkten versehenen Oberfläche 13 der transparenten Platte 11 gehindert, die an der Vorder seite des Körpers 1 angeordnet ist, wodurch ermöglicht wird, daß die gesamte Oberfläche der Lichtdiffusions platte 3 gleichförmig beleuchtet wird. Darüber hinaus kann das Licht von jeder Lichtquelle 4 eine gewisse Ent fernung zurücklegen, da die Punkte 12 so verteilt sind, daß sie nahe an der Lichtquelle 4 eng und weit entfernt hiervon weiter ausgebreitet angeordnet sind, wodurch selbst bei einer Vergrößerung des Oberflächenbeleuchtungs körpers 1 die Lichtdiffusionsplatte 3 gleichförmig be leuchtet werden kann.

Tatsächlich kann, wenn ein Oberflächenbeleuchtungskör per 1, der aus drei transparenten Platten 11 in Schicht anordnung von 2 mm Stärke mit voneinander unterschied lichen Punktmuster besteht, und ein aus zwei transpa renten Platten in Schichtanordnung von 3 mm Dicke bestehen der Oberflächenbeleuchtungskörper, von dem Licht von der Lichtquelle 4 getroffen werden, die Helligkeit an der Lichtdiffusionsplatte 3 des ersteren Beleuchtungs körpers um mehr als 20% intensiver sein als beim letz teren, und das Gleichförmigkeitsverhältnis der Beleuch tungsstärke ist verbessert. Aus diesem Vergleich wird deutlich, daß die erfindungsgemäße Oberflächenbeleuchtungs einrichtung eine wesentliche Verbesserung des Gleichförmig keitsverhältnisses der Lichtstärke gegenüber dem Bei spiel nach dem Stand der Technik aufweist.

Wenn das voranstehend beschriebene konventionelle Beispiel und die erfindungsgemäße Ausführungsform der Oberflächen beleuchtungseinrichtung aus transparenten Platten in drei Schichten mit gleicher Dicke ausgebildet und durch dieselbe Lichtquelle beleuchtet werden, kann bei einem Einlampensystem unter Verwendung einer an der Seite des Oberflächenbeleuchtungskörpers angeordneten Lampe die Helligkeit der erfindungsgemäßen Oberflächenbeleuchtungs einrichtung um das 1,7 bis 2,5-fache erhöht werden, und bei einem Zweilampensystem mit Anordnung je einer Lampe an beiden Seiten des Körpers erhöht sich die Helligkeit auf das etwa 2,5 bis 3,0-fache.

Bei dem Beispiel nach dem Stand der Technik kann die Helligkeit auf der Lichtdiffusionsplatte ansteigen, wenn die Anzahl der Lichtquellen ansteigt oder die Lichtquelle vergrößert wird, es entsteht jedoch das Problem, daß eine ungleichmäßige Lichtstärke auftritt. Mit der er findungsgemäßen Oberflächenbeleuchtungseinrichtung kann jedoch die Helligkeit auf der Lichtdiffusionsplatte durch Erhöhung der Anzahl der Lichtquellen oder durch deren Vergrößerung erhöht und ebenfalls eine ungleichmäßige Beleuchtungsstärke ausgeschaltet werden.

Kurz gefaßt kann aufgrund der Schichtung mehrerer mit den Punkten 12 versehener transparenter Platten 11 die Gesamtanzahl der Punkte 12 ansteigen, ohne daß ihre Anzahl pro transparenter Platte 12 ansteigt, und das Licht von jeder Lichtquelle 4 kann sich unabhängig durch die trans parenten Platten 11 und die Räume an den voranstehend genannten Grenzen fortbewegen.

Daher kann das Gleichförmigkeitsverhältnis der Beleuch tungsstärke und die Helligkeit im Vergleich zur Verwendung einer transparenten Platte wesentlich gesteigert werden.

Als nächstes wird die Verwendung der erfindungsgemäßen Oberflächenbeleuchtungseinrichtung als dekoratives elek trisches Aushängeschild erläutert. Wie aus Fig. 3 her vorgeht, ist die erfindungsgemäße Oberflächenbeleuchtungs einrichtung in einem Gehäuse 6 aufgenommen, das mit einem Fenster 7 versehen ist, durch welches die Lichtdiffusions platte 3 an der Oberfläche der Vorrichtung freigelegt ist, und der Anzeigeteil 5, beispielsweise eine Flüssig kristallplatte oder ein Film, zur Anzeige von Zeichen, Bildern oder Figuren ist an der Oberfläche der Lichtdiffu sionsplatte 3 angeordnet.

In diesem Fall kann die Gesamtdicke der Vorrichtung um etwa ein Drittel verringert werden, verglichen mit dem Fall, bei welchem eine Lampe hinten an der dekorativen elektrischen Vorrichtung im Gehäuse vorgesehen ist, um die Anzeigevorrichtung direkt zu beleuchten, und auch die Anzahl der Lichtquellen kann verringert werden, wo durch Montageraum gespart und die Anzahl von Lichtquellen verringert wird, wenn gleiche Helligkeit erforderlich ist. Dies führt dazu, daß die Betriebskosten ebenso wie die anfänglichen Investitionskosten verringert werden, und daß der Anzeigeteil klar und gleichmäßig über die gesamte Lichtdiffusionsplatte beleuchtet wird, ohne daß eine ungleichmäßige Helligkeit erzeugt wird.

Alternativ hierzu können die Lichtquellen 4 an den vier Seiten des Körpers 1 oder nur an einer Seite angeordnet sein. Kurz gefaßt wird das Licht so angeordnet, daß es auf den Körper 1 von dessen Querseiten aus einfällt.

Weiterhin können selbstverständlich mehrere transparente Platten unterschiedlicher Stärke in Kombination verwendet werden.

Wie aus der voranstehenden Beschreibung deutlich wird, weist die erfindungsgemäße Oberflächenbeleuchtungseinrich tung mehrere transparente Platten 11 auf, die mit einer großen Anzahl von Punkten versehen sind, die in unter schiedlichen Mustern aufgemalt oder aufgedruckt sind, wobei die Platten zur Ausbildung des Einrichtungskörpers 1 in nicht mit Punkten gegenüberliegender Weise angeord net sind, die reflektierende Platte 2 wird in enge Berüh rung mit der mit Punkten versehenen Oberfläche der am weitesten hinten angeordneten transparenten Platte 11 gebracht, und ebenso die Lichtdiffusionsplatte 3 mit der nicht mit Punkten versehenen Oberfläche der vorder sten transparenten Platte 11, und die Lichtquellen 4 sind an beiden Querseiten des Körpers 1 angeordnet, wo durch die gesamte Oberfläche der Lichtdiffusionsplatte klar und gleichförmig beleuchtet wird, verglichen mit der Verwendung nur einer transparenten Platte. Daher vergrößert sich die Fläche der Lichtdiffusionsplatte und hierdurch wiederum die zu beleuchtende Oberfläche, wodurch entsprechend der Anwendungsbereich vergrößert wird.

Zwar wurde eine Ausführungsform der Erfindung gezeigt und beschrieben, allerdings ist die Erfindung nicht auf deren speziellen Aufbau beschränkt, der hauptsächlich zur Erläuterung statt zur genauen Festlegung dient.

Claims

1. Oberflächenbeleuchtungseinrichtung, gekenn zeichnet durch:

(a) einen Oberflächenbeleuchtungskörper mit mehreren in Schichten angeordneten transparenten Platten, die jeweils an einer Seite mit einer mit Punkten versehenen Oberfläche versehen sind, die eine große Anzahl feiner Punkte aufweist, wobei die mit Punkten versehene Oberfläche jeder der transparenten Platten sich im Punktmuster von dem der anderen unterscheidet, die transparenten Platten so in bezug aufeinander in Schichten angeordnet sind, daß ihre mit Punkten versehenen Oberflächen nicht einander gegenüberliegen, die mit Punkten versehene Oberfläche der transparenten Platte an der am weitesten hinten gelege nen Schicht an der hinteren Oberfläche des Oberflächenbe leuchtungskörpers angeordnet ist, und eine nicht mit Punkten versehene Oberfläche der transparenten Platte in der vordersten Schicht an der Oberfläche des Ober flächenbeleuchtungskörpers angeordnet ist,
(b) eine reflektierende Platte, die in enger Schichtanord nung in enger Berührung mit der mit Punkten versehenen Oberfläche der transparenten Platte an der äußersten Schicht, also der hinteren Oberfläche des Oberflächenbe leuchtungskörpers, angeordnet ist,
(c) eine Lichtdiffusionsplatte, die in Schichtanordnung in enger Berührung mit der nicht mit Punkten versehenen Oberfläche der transparenten Platte an der äußersten Schicht, also der Oberfläche des Oberflächenbeleuchtungs körpers, angeordnet ist, und
(d) an beiden Querseiten des Oberflächenbeleuchtungskör pers angeordnete Lichtquellen zum Einstrahlen von Licht in den Oberflächenbeleuchtungskörper.

2. Oberflächenbeleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Punktmuster auf den transparenten Platten, wenn diese in Schichten angeordnet sind, so zueinander angeordnet sind, daß die Punkte bei einer Aufsicht schräg zueinander liegen.

3. Oberflächenbeleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Punktmuster jeder der transparenten Platten ein Muster mit regel mäßig mit vorher festlegbarem Abstand angeordneten Punkten ist, so daß bei einer Schichtung der transparenten Platten die Punkte auf jeder der transparenten Platten gegenein ander schräg verschoben sind, wenn sie in Aufsicht betrach tet werden.

4. Oberflächenbeleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Punktmuster jeder der transparenten Platten in regelmäßiger Anordnung und unterschiedlichem Punktabstand ausgebildet sind.

5. Oberflächenbeleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Punktdichte des Punktmusters jeder der transparenten Platten an der Seite in der Nähe jeder der Lichtquellen niedrig und weit entfernt hiervon hoch ist.