DE4334411A1 - Oberflächen-Beleuchtungsgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Oberflächen-Beleuchtungs­ gerät zur Beleuchtung beispielsweise eines Flüssig­ kristall-Anzeigepaneels von der Rückseite des Paneels her.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines bekann­ ten Oberflächen-Beleuchtungsgerätes, das z. B. in der japanischen Gebrauchsmuster-Offenlegungsschrift Nr. 69281/87 offenbart ist. In derselben Figur sind eine Lichtleitplatte 1, an einer Endfläche der Lichtleit­ platte 1 angeordnete Glühlampen 2a und 2b und ein Reflexionsrahmen 3, der die Lichtplatte 1 und die Glühlampen 2a, 2b umgibt, gezeigt.

Die Arbeitsweise des bekannten Oberflächen-Beleuch­ tungsgerätes wird nun beschrieben. Lichtstrahlen von den Glühlampen 2a und 2b werden von der Lichtleit­ platte 1, wie in Fig. 2 gezeigt, geleitet. Zu dieser Zeit werden die Lichtstrahlen durch eine Streuung/- Reflexionsschicht (nicht gezeigt) gestreut und re­ flektiert, die auf der Rückseite der Lichtleitplatte gebildet ist, und werden dann von der Oberfläche der Lichtleitplatte 1 abgestrahlt, wodurch ein Flüssig­ kristall-Anzeigepaneel (nicht gezeigt) od. dgl., das auf der Frontfläche der Lichtleitplatte 1 angeordnet ist, beleuchtet werden kann.

Das bekannte Oberflächen-Beleuchtungsgerät ist wie oben ausgebildet, so daß beispielsweise in dem Fall, in welchem die Glühlampe 2a so angeordnet ist, daß die Längsrichtung eines Glühfadens 2c der Lampe 2a parallel zu einer Endfläche 1a der Lichtleitplatte 1 ist, wie in Fig. 3 gezeigt ist, eine Leuchtdichtever­ teilung, wie durch die unterbrochene Linie A ange­ zeigt ist, besteht (die Lichtintensität ist auf der unterbrochenen Linie gleichförmig). Das heißt, der Bereich der Endfläche 1a der Lichtleitplatte 1, der nahe der Glühlampe 2a ist, erhält eine große Menge auftreffenden Lichtes, während der von der Lampe 2a entfernte Bereich von dieser eine geringe Menge auf­ treffenden Lichtes erhält. Danach wird eine solche Volumenverteilung des auftreffenen Lichtes erhalten, wie durch die unterbrochene Linie B angezeigt ist, wodurch ein Problem der Lokalisation bewirkt wird.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, werden darüber hinaus von den Glühlampen 2a, 2b emittierte Lichtstrahlen mit einem Auftreffwinkel, der nicht kleiner ist als ein kritischer Winkel der Lichtleitplatte 1 (etwa 45° im Fall einer Acryl-Lichtleitplatte), ohne Eintritt in das Innere der Lichtleitplatte reflektiert, mit dem Ergebnis, daß das von der Oberfläche der Lichtleit­ platte abgestrahlte Licht an dem nahe den Glühlampen 2a, 2b liegenden Bereich stark und an dem den Glüh­ lampen fernen Bereich schwach ist, so daß es unmög­ lich ist, eine gleichförmige Oberflächenbeleuchtung zu erhalten.

Im Hinblick auf das Vorstehende ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Oberflächen-Behand­ lungsgerät zu schaffen, das in der Lage ist, die In­ tensität des Strahlungslichtes über den ganzen Be­ reich der Strahlungsfläche gleichförmig zu machen.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist zur Lösung der vorgenannten Aufgabe ein Oberflächen-Be­ leuchtungsgerät vorgesehen, das mit einer Lichtleit­ platte versehen ist, die kreisförmige, die Lichtquel­ le umgebende Endflächen aufweist, die lang ist in der Richtung, in der die Leuchtdichte der Lichtquellen hoch ist, und die eine geneigte Rückseite hat, so daß die Plattendicke mit größer werdendem Abstand von den Lichtquellen fortschreitend geringer wird, und das auch mit einem Reflexionsrahmen versehen ist, der Entflächen-Reflexionsbereiche, die die Bereiche der Lichtleitplatte in der Nähe der Lichtquellen bedec­ ken, und geneigte Reflexionsbereiche, die an die End­ flächen-Reflexionsbereiche angrenzen und etwa 45° in der Längsrichtung und Dickenrichtung der Lichtleit­ platte an von den Lichtquellen einen Abstand aufwei­ senden Stellen geneigt sind, aufweist.

Bei dem Oberflächen-Beleuchtungsgerät nach dem obigen Aspekt der Erfindung werden Lichtstrahlen von den Lichtquellen, die in das Innere der Lichtleitplatte durch die kreisförmigen Endflächen eingetreten sind, durch die geneigten Reflexionsbereiche, die sich an den einen Abstand von den Lichtquellen aufweisenden Stellen befinden, von den Lichtquellen weggeleitet, so daß der Bereich der Lichtleitplatte in der Nähe der Lichtquellen und der von den Lichtquellen ent­ fernte Bereich von dieser in der Leuchtdichte gleich­ förmig werden, wodurch die von der Oberfläche der Lichtleitplatte abgestrahlten Lichtstrahlen über die ganze Oberfläche gleichförmig gemacht werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines bekann­ ten Oberflächen-Beleuchtungsgerätes,

Fig. 2 eine Ansicht zur Erläuterung eines Auf­ treffwinkels auf eine bekannte Lichtleit­ platte,

Fig. 3 eine vergrößerte Draufsicht, die die Inten­ sitätverteilung einer bekannten Lichtquelle zeigt,

Fig. 4 eine Schnittansicht eines Oberflächen-Be­ leuchtungsgerätes nach einem Ausführungs­ beispiel der Erfindung,

Fig. 5 eine Schnittansicht entlang der Linie II-II in Fig. 4,

Fig. 6 eine Schnittansicht in größerem Maßstab, der einen wesentlichen Teil von Fig. 4, enthaltend eine Lichtquelle und deren Nach­ barschaft, zeigt,

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht der äußeren Form eines im Oberflächen-Beleuchtungsgerä­ tes nach Fig. 4 verwendeten Reflexionsrah­ mens,

Fig. 8 eine vergrößerte Draufsicht auf einen we­ sentlichen Bereich, der eine Intensitäts­ verteilung einer Lichtquelle gemäß der Er­ findung zeigt, und

Fig. 9 eine Draufsicht auf eine Lichtleitplatte, die eine Lichtquellen-Intensitätsverteilung nach der Erfindung zeigt.

Beispiel 1

Fig. 4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie I-I in Fig. 5, und Fig. 5 ist eine Schnittansicht entlang der Linie II-II in Fig. 4. Hierin ist ein Flüssigkri­ stall-Anzeigepaneel 4 gezeigt, auf dem Anzeigemuster (nicht gezeigt) durch transparente Elektroden (nicht gezeigt) gebildet sind und welches ein vorbestimmtes Anzeigemuster beleuchtet und auslöscht gemäß einem von einer Steuerschaltung (nicht gezeigt) gelieferten Signal. Das Flüssigkristall-Anzeigepaneel 4 hat eine erste Glasplatte 4a und eine zweite Glasplatte 4b zum Greifen eines Flüssigkristallmaterials (nicht ge­ zeigt).

Ein Anschlußbereich 4c enthält Anschlüsse der auf der ersten Glasplatte 4a angeordneten transparenten Elek­ troden, und Leiter 5a bis 5h sind elektrisch im An­ schlußbereich 4c des Flüssigkristall-Anzeigepaneels 4 mit den transparenten Elektroden verbunden. Ein Griffteil 5i jeder Leitung, z. B. Leitung 5c, umgreift den Anschlußbereich 4c der ersten Glasplatte 4a.

Eine gefärbte und lichtdurchlässige Abblend-Filter­ platte 6 ist hinter dem Flüssigkristall-Anzeigepaneel 4 angeordnet, nämlich auf der Seite der zweiten Glas­ platte 4b, und weist eine Zerstreuungsoberfläche zum Zerstreuen und Vergleichmäßigen von Licht sowie eine gefärbte Rückseite zur Färbung von Licht auf, wobei die Rückseite beispielsweise durch Siebdruck gefärbt ist. Die Leitungen 5a bis 5h des Flüssigkristall-An­ zeigepaneels 4 sind auf eine gedruckte Schaltungs­ platte 7 gelötet.

Lichtquellen 8 und 9 werden jeweils durch eine Glüh­ lampe gebildet mit einer auf die gedruckte Schal­ tungsplatte 7 gelöteten Leitung 8a, und die Licht­ quellen 8 und 9 enthalten Glühfäden 8b bzw. 9b. In Fig. 4 sind die Lichtquellen 8 und 9 so angeordnet, daß ihre Längsrichtung in der Vertikalrichtung ist.

Eine Lichtleitplatte 10 ist fähig zur Leitung von Licht und besteht beispielsweise aus einem Acrylharz, und sie weist im wesentlichen kreisförmige Endflächen 10a und 10b für das Auftreffen von Licht hierauf auf, wobei die Endflächen die Lichtquellen 8 bzw. 9 umge­ ben. Die Lichtleitplatte 10 hat eine Rückseite, die in der Form einer gekrümmten Oberfläche geneigt ist, so daß die Plattendicke mit größer werdendem Abstand von den Lichtquellen allmählich abnimmt. Auf der Rückseite der Lichtleitplatte ist eine Zerstreuung/ Reflexionsschicht 10c wie eine weiße Beschichtung od. dgl. gebildet.

Bei dieser Ausbildung gehen auftreffende Lichtstrah­ len von den kreisförmigen Endflächen 10a und 10b durch das Innere der Lichtleitplatte 10 hindurch, werden dann unregelmäßig von der Zerstreuung/Reflex­ ionsschicht 10c reflektiert und von einer Platten­ oberfläche 10d abgestrahlt.

Ein beispielsweise von einer Aluminiumplatte gebilde­ ter Reflexionsrahmen 11 hält die Lichtleitplatte 10 umgriffen. Der Reflexionsrahmen 11 weist etwa auf 45° geneigte Reflexionsbereiche 11a bis 11d und Endflä­ chen-Reflexionsbereiche 11e, 11f auf, die die Licht­ quellen 8, 9 und die Bereiche der Lichtleitplatte 10 in der Nähe der Lichtquellen umgeben. Die Lichtquel­ len 8, 9, die Lichtleitplatte 10 und der Reflexions­ rahmen 11 bilden das Oberflächen-Beleuchtungsgerät 12.

Die Arbeitsweise wird nun beschrieben.

Die Lichtquellen 8 und 9 sind so angeordnet, daß die jeweiligen Glühfäden 8b und 9b orthogonal zu einer Längsrichtung (die Querrichtung in Fig. 4) der Licht­ leitplatte 10 sind. Wie in Fig. 8 gezeigt ist, wird eine Lichtdichteverteilung der Lichtquelle 8 durch die unterbrochene Linie C dargestellt.

Daher ist an der kreisförmigen Endfläche 10a der Lichtleitplatte 10 die Leuchtdichte der Lichtquelle 8 in Richtung parallel zum Glühfaden 8b der Lichtquelle schwach, während die Leuchtdichte der Lichtquelle 8 in der Richtung senkrecht zum Glühfaden 8b der Licht­ quelle stark ist.

Jedoch umgibt die kreisförmige Endfläche 10a der Lichtleitplatte 10 die Lichtquelle 8 in der Form ei­ nes halbkonzentrischen Kreises, so daß im Bereich unterhalb der Mitte der Lichtquelle 8 (die Richtung nach unten in Fig. 6) das Licht von der Lichtquelle immer in der Richtung der Normallinie relativ zur Endfläche 10a der Lichtleitplatte 10 auftritt, wäh­ rend in dem Bereich, der höher als die Mitte der Lichtquelle 8 ist (die Richtung nach oben in Fig. 6), das Licht von der Lichtquelle immer in einem gebro­ chenen Zustand gemäß einem dem Material der Licht­ leitplatte 10 eigenen Brechungsindex relativ zur Endfläche 10a der Lichtleitplatte 10 auftrifft.

Daher trifft das Licht auf, ohne eine kritischen Win­ kel der kreisförmigen Endfläche 10a zu überschreiten, und es wird eine hohe Auftreffwirksamkeit für fast alle Winkel der Lichtquelle 8 erhalten. Demgemäß wird, wie durch die unterbrochene Linie D in Fig. 8 angezeigt ist, der Unterschied in der Leuchtdichte zwischen dem Bereich nahe der Lichtquelle 8 und dem von derselben Lichtquelle entfernten Bereich extrem klein. Aber dieser Unterschied in der Leuchtdichte erscheint in dem Teil eines Bereiches E, in welchem zwei unterbrochene Linien D einander schneiden.

Da jedoch, wie in den Fig. 6 und 7 gezeigt ist, die etwa um 45° geneigten Reflexionsbereiche 11a und 11b des Reflexionsrahmens 11 zum Reflektieren von von der Lichtquelle 8 auf die Lichtleitplatte 10 auftreffen­ dem Licht so ausgebildet sind, daß sie einen Winkel von etwa 45° relativ zur Längsrichtung der Lichtleit­ platte 10 und auch von etwa 45° relativ zur Dicken­ richtung (die Querrichtung in Fig. 5) der Lichtleit­ platte aufweisen, ist es möglich, das reflektierte Licht zum Bereich E in Fig. 9 zu lenken und damit den vorgenannten Unterschied in der Leuchtdichte zu eli­ minieren.

Somit kann in jedem Bereich der Lichtleitplatte 10 in der Längsrichtung die Menge des Lichtes, das in der Richtung des Flüssigkristall-Anzeigepaneels 4 an der Anzeige-Oberflächenseite auftrifft, fast gleich ge­ macht werden, und der Unterschied in der Leuchtdichte kann durch den Reflexionsrahmen 11 eliminiert werden. Demgemäß pflanzt sich das auftreffende Licht von der kreisförmigen Endfläche 10a gleichförmig durch die gesamte Lichtleitplatte 10 fort, wird dann von der Zerstreuung/Reflexionsschicht 10c zerstreut und re­ flektiert und von der Oberfläche 10d der Lichtleit­ platte 10 abgestrahlt.

Demgemäß wird die Leuchtdichteverteilung an verschie­ denen Punkten der Oberfläche 10d der Lichtplatte gleichförmig, so daß das von der Plattenoberfläche 10d abgestrahlte Licht die Abblend/Filterplatte 6 gleichförmig beleuchtet. Als nächstes wird das abge­ strahlte Licht gefärbt, während es die Platte 6 pas­ siert, und wird noch gleichmäßiger in der Leuchtdich­ teverteilung und beleuchtet dann das Flüssigkristall- Anzeigepaneel 4. Somit wird die Oberfläche 10d der Lichtleitplatte 10 eine gleichförmig leuchtende Flä­ che, wodurch das Paneel 4 gleichförmig beleuchtet werden kann.

Da in diesem Ausführungsbeispiel die Lichtquellen 8 und 9 hinter dem Anschlußbereich 4c des Flüssig­ kristall-Anzeigepaneels angeordnet sind, ist es nicht erforderlich, besondere Stellen (Positionen F in Fig. 4) für die Lichtquellen 8, 9 und die 45°-Reflexions­ bereiche 11a bis 11d vorzusehen, so daß es möglich ist, die von dem Gerät eingenommene Fläche herabzu­ setzen.

In diesem Ausführungsbeispiel kann darüber hinaus, da die mit den Leitern 5a bis 5h verbundene erste Glas­ platte 4a außen angeordnet ist, während die zwei Glasplatte 4b auf der Seite des Oberflächen-Beleuch­ tungsgerätes 12 angeordnet ist, der Abstand zwischen dem Endflächen-Reflexionsbereich 11e des Reflexions­ rahmens 11 und dem Griffteil 5i jedes der Leiter 5a bis 5h weit gewählt werden, so daß, wenn der Re­ flexionsrahmen 11 elektrisch leitend ist, durch die­ sen bewirkte Kurzschlüsse der Leiter 5a bis 5h kaum auftreten.

Gemäß der Ausbildung dieses Ausführungsbeispieles verhindert, obwohl der Endflächen-Reflexionsbereich 11a des Reflexionsrahmens 11 in engem Kontakt zwi­ schen der Abblend/Filterplatte 6 und der Lichtleit­ platte 10 angeordnet ist, ein durch einen Öffnungs­ bereich 11h des Reflexionsrahmens 11, wie in Fig. 7 gezeigt, geschaffener Raum und entsprechend der Plat­ tendicke, daß die Platte 6 in Kontakt mit der Licht­ leitplatte aufgrund deren thermischer Schrumpfung bei Wärmebelastung gerät, und somit es ist möglich, eine Ungleichmäßigkeit in der Leuchtdichte selbst bei gro­ ßer Wärmelast zu vermeiden.

Beispiel 2

Obgleich im vorstehenden Ausführungsbeispiel das Oberflächen-Beleuchtungsgerät gemäß der Erfindung für die Beleuchtung eines Flüssigkristall-Anzeigepaneels verwendet wurde, ist es selbstverständlich, daß die­ ses Oberflächen-Beleuchtungsgerät auch anwendbar ist für die Anzeige eines lichtdurchlässigen Anzeigepa­ neels oder auch als einfache Beleuchtungseinheit.

Wie dargelegt wurde, ist das Oberflächen-Beleuch­ tungsgerät nach der vorliegenden Erfindung mit einer Lichtleitplatte versehen, die kreisförmige, die Lichtquellen umgebende Endflächen aufweist, die lang ist in der Richtung, in der die Leuchtdichte der Lichtquellen hoch ist, und die eine geneigte Rücksei­ te hat, so daß die Plattendicke mit größer werdendem Abstand von den Lichtquellen fortschreitend geringer wird, und das auch mit einem Reflexionsrahmen verse­ hen ist, der Endflächen-Reflexionsbereiche, die die Bereiche der Lichtleitplatte in der Nähe der Licht­ quellen bedecken, und geneigte Reflexionsbereiche, die an die Endflächen-Reflexionsbereiche angrenzen und etwa 45° in der Längsrichtung und Dickenrichtung der Lichtleitplatte an von den Lichtquellen einen Abstand aufweisenden Stellen geneigt sind, aufweist. Bei dieser Ausbildung werden die Lichtstrahlen von der Lichtquelle, die in das Innere der Lichtleitplat­ te durch die kreisförmigen Endflächen eingetreten sind, in ausreichendem Maß auch zu dem Bereich ge­ führt, der einen Abstand von den Lichtquellen auf­ weist, um die Leuchtdichte dieses Bereiches gleich der des Bereiches in der Nähe der Lichtquelle zu ma­ chen, wodurch die Wirkung erhalten wird, daß abge­ strahltes Licht mit gleichförmiger Intensität von der gesamten Oberfläche der Lichtleitplatte emittiert werden kann.

Claims (1)

1. Oberflächen-Beleuchtungsgerät mit mehreren Lichtquellen, die starke und schwache Bereiche in der Leuchtdichte-Verteilung aufweisen, sowie mit einer Lichtleitplatte und einem Reflexions­ rahmen,
   dadurch gekennzeichnet,
   daß die Lichtleitplatte (10) kreisförmige, die Lichtquellen (8, 9) umgebende Endflächen (10a, 10b) aufweist,
   daß die Lichtleitplatte (10) in der Richtung, in der die Lichtquellen (8, 9) eine hohe Leucht­ dichte haben, lang ist und sie eine geneigte Rückseite hat, so daß die Plattendicke mit grö­ ßer werdendem Abstand von den Lichtquellen (8, 9) fortschreitend geringer wird, und
   daß der Reflexionsrahmen (11) Endflächen- Reflexionsbereiche (11e, 11f), die die Bereiche der Lichtleitplatte (10) in der Nähe der Licht­ quellen (8, 9) bedecken, und geneigte Re­ flexionsbereiche (11a bis 11d), die an die End­ flächen-Reflexionsbereiche (11e, 11f) angrenzen und etwa 45° in der Längsrichtung und der Dic­ kenrichtung der Lichtleitplatte (10) an im Ab­ stand von den Lichtquellen (8, 9) befindlichen Stellen geneigt sind, aufweist.