DE3835754A1 - Oberflaechenbeleuchtungseinrichtung - Google Patents
OberflaechenbeleuchtungseinrichtungInfo
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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 (5)
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.
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