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Die Erfindung betrifft eine Hinterbeleuchtungsvorichtung für
Paneele gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Seit kurzem werden Flüssigkristallanzeigevorrichtungen mit
Hinterbeleuchtungsmechanismus, die flach sind und einfache
Informationsanzeige ermöglichen, bei Laptop- oder
buchförmigen Textverarbeitungsautomaten oder Computern verwendet. Der
Hinterbeleuchtungsmechanismus macht sich bei allgemeiner
Verwendung ein "Kantenbeleuchtungs"-Verfahren zu eigen, bei dem,
wie Figur 1 zeigt, an einem Endabschnitt einer
durchstrahlenden Lichtleitplatte eine Linearlichtquelle, z.B. eine
Leuchtstoffröhre, angeordnet ist. Wie außerdem Figur 2 zeigt, ist
eine Oberfläche der Lichtleitplatte oft teilweise mit einem
Lichtstreumaterial beschichtet, das eine höhere Brechungszahl
als das Lichtleitplattenmaterial aufweist, und die so
beschichtete Oberfläche ist fast vollständig von einer
Spiegelreflexionsplatte oder einer Lichtstreu-/-reflexionsplatte
abgedeckt.
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Um andererseits die Leistung von Textverarbeitungssystemen
oder Personalcomputern zu verbessern, bestehen harte
Forderungen hinsichtlich Miniaturisieren, Sichtverbesserung und
Erhöhung des Wirkungsgrades bei der Umwandlung des
Energieverbräuchs in Leuchtdichte.
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Im Dokument US-A-5 050 946 ist eine universelle
Hinterbeleuchtungsvorrichtung für ein Paneel gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 offenbart. Diese
Hinterbeleuchtungsvorrichtung ist mit einem parallel zur Rückseite einer
Lichtleitröhre angeordneten Rückseitenreflektor ausgestattet, um das
Licht von der Rückseite zurück durch die Lichtröhre und aus
der vorderen Austrittsfläche zu reflektieren. Eine
Ausführungsform dieser Hinterbeleuchtungsvorrichtung weist ein in
U-Form um die als Lichtquelle dienende Lampe angeordnetes
Formband auf, wobei die Innenseite des Bandes mit einem
reflektierenden Band abgedeckt ist, durch das die beiden
Bandenden an der Lichtröhre befestigt sind. Gemäß weiterer
Ausführungsformen dieser bekannten Vorrichtung umgibt ein klares
Akrylmaterial die Lampe und ist mit einer geeigneten
Klebschicht an der Lichtröhre befestigt. Die Außenfläche des
Akrylmaterials ist so mit einem Metallisiermaterial
beschichtet, daß sie als Reflektor wirkt.
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In Hinsicht auf die bisherigen Darlegungen besteht eine
Aufgabe dieser Erfindung in der Bereitstellung einer
Hinterbeleuchtungsvorrichtung, die bezüglich ihrer Außenabmessungen
sowohl eine stark verbesserte effektive Lichtemissionsfläche
als auch einen höheren Wirkungsgrad bei der Umwandlung des
Energieverbrauchs in Leuchtdichte aufweist.
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Die Erfinder haben umfangreiche Untersuchungen über den
Aufbau der in der Nähe einer Linearlichtquelle angeordneten
Hinterbeleuchtungsvorrichtung und über die
Leuchtdichtenverteilung der Lichtemissionsfläche der Lichtleitplatte
durchgeführt und sind zu folgender Erkenntnis gelangt: Wenn die
Verbindung des Endabschnittes der Reflexionsplatte oder des
Reflexionsfilms mit der Lichtleitplatte sich in einem
bestimmten Zustand befindet, weist die Hinterbeleuchtungsvorrichtung
die effektivste Lichtemissionsfläche bezüglich ihrer
Außenabmessungen
und den besten Wirkungsgrad bei der Umwandlung des
Energieverbrauchs in Leuchtdichte auf.
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Auf der Grundlage dieser Erkenntnis wurde die genannte
Aufgabe der Erfindung durch Kombination der im Anspruch 1
definierten Merkmale erreicht. Bevorzugte Ausführungsformen der
Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der in den Figuren
gezeigten Ausführungsformen eingehender beschrieben.
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Figur 1 zeigt in perspektivischer Darstellung den Aufbau
einer Hinterbeleuchtungsvorrichtung in einer Ausführungsform
dieser Erfindung.
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Figur 2 zeigt die Schnittansicht der in Figur 1 abgebildeten
Vorrichtung.
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Figur 3 zeigt zur Erläuterung die Anordnung einer die
Linearlichtquelle abdeckenden Lichtstreu-/-reflexionsplatte und
einen Endabschnitt der Lichtleitplatte der in den Beispielen 1
und 2 gemäß dieser Erfindung dargestellten
Hinterbeleuchtungsvorrichtung.
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Figur 4 zeigt zur Erläuterung die Anordnung einer die
Linearlichtquelle abdeckenden Lichtstreu-/-reflexionsplatte und
einen Endabschnitt der Lichtleitplatte der im
Vergleichsbeispiel 1 dargestellten Hinterbeleuchtungsvorrichtung.
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Figur 5 zeigt zur Erläuterung die Anordnung einer die
Linearlichtquelle abdeckenden Lichtstreu-/-reflexionsplatte und
einen Endabschnitt der Lichtleitplatte der in den
Vergleichsbeispielen
6, 7 und 8 beschriebenen
Hinterbeleuchtungsvorrichtung.
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Die Figuren 1 und 2 zeigen perspektivisch bzw. in der
Schnittansicht eine Ausführungsform der Erfindung. In diesen
Figuren kennzeichnet das Bezugszeichen 1 eine
Lichtleitplatte, die aus einem Material mit hoher
Lichtübertragungseffiziens; z.B. Quarz, Glas, durchlässigem Natur- oder Kunstharz
(z.B. Akrylharz) hergestellt wurde, und das Bezugszeichen 2
eine Lichtstreuplatte, die das von der Oberfläche
(Vorderseite) der Lichtleitplatte 1 reflektierte Licht durch Streuen
weiterleitet. Bei dieser Erfindung wird mindestens eine
Lichtstreuplatte 2 verwendet.
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Eine große Fläche der Lichtleitplatte 1 hat eine
Lichtstreufunktion. Diese Funktion ist z.B. gegeben durch Drucken von
Punkten auf der Oberfläche der Lichtleitplatte mittels Farbe
oder Drucktinte, die Lichtstreumaterial wie z.B. SiO&sub2;; BaSO&sub4;
oder TiO&sub2; enthält. Alternativ dazu kann die
Lichtstreufunktion durch Aufrauhen der Oberfläche der Lichtleitplatte, durch
Bohren kleiner Löcher oder durch Erzeugen kleiner Erhebungen
auf ihr, wie in Figur 2 bei 6 angedeutet, hergestellt werden,
oder sie wird durch Dispergieren von stark streuendem
Material wie Luft, SiO&sub2;, BaSO&sub4;, TiO&sub2;, Polymer in der Lichtleitplatte
erzeugt.
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Eine Spiegel- oder Lichtstreu-/-reflexionsplatte 3 ist so
angeordnet, daß sie im wesentlichen die gesamte Rückseite der
Lichtleitplatte bedeckt. Mit dem Bezugszeichen 4 sind
Linearlichtquellen gekennzeichnet. Vorzugsweise sind die
Linearlichtquellen 4 so entlang der Stirnflächen der
Lichtleitplatte angeordnet, daß deren Mittelachsen parallel zu den
Stirnflächen der Lichtleitplatte 1 verlaufen, um das von ihnen
kommende Licht in letztere eintreten zu lassen. Außerdem sind
die Oberflächen der Linearlichtquellen 4, ausgenommen ihre
Abschnitte, die den Stirnflächen der Lichtleitplatte
gegenüberliegen, mit einer Platte bzw. mit Filmen mit
Spiegeloder Lichtstreu-/-reflexionseigenschaft 5 abgedeckt. Bei der
Erfindung wird eine Platte oder ein Film 5, die bzw. der als
Spiegel- oder Lichtstreu-/-reflexionselement 5 verwendet
werden kann, zum Beispiel aus Silber, Aluminium, Platin, Nickel
oder Chrom hergestellt, die eine Spiegelreflexion des Lichtes
erzeugen; bevorzugt wird das Beschichten eines Plastfilms,
z.B. eines Polyesterfilms, mit Silber oder Aluminium durch
Vakuumbedampfen oder -zerstäuben. Die Verwendung der
Spiegelreflexionsplatte oder des Spiegelreflexionsfilms 5 mit hoher
Spiegelwirkung (Silber hat z.B. eine Spiegelwirkung von 90
bis 95º) und geringer Dicke (z.B. etwa 75 µm im Falle der
Erzeugung einer Silberschicht auf einem handelsüblich
erhältlichen Polyestermaterial durch Vakuumbedampfen) ermöglicht eine
Erhöhung des Wirkungsgrades bei der Umwandlung des
Energieverbrauchs in Leuchtdichte und eine Verringerung der Dicke
der Linearlichtquellensektionen, die bisher größer ist als
die der Lichtleitplattensektion. Der Wirkungsgrad bei der
Umwandlung des Energieverbrauchs in Leuchtdichte kann weiter
erhöht werden, wenn das von den Erfindern angemeldete
Verfahren (japanische Patentanmeldung Nr. 67699/1991) in Verbindung
mit den oben erwähnten Fakten angewendet wird.
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Bei einem Beispiel der Platte oder des Films mit
Lichtstreu/-reflexionseigenschaft 5, die bzw. der die Linearlichtquelle
4 abdeckt, 5 wird einem Kunstharz, z.B. einem Polyesterharz
mit Lichtstreu-/-reflexionscharakteristik, ein
Lichtstreumaterial (wie SiO&sub2;, BaSO&sub4; oder TiO&sub2;) beigemischt. Bei einem
weiteren Beispiel wird die Lichtstreufunktion durch Schäumen
eines
Kunstharzes, z.B. eines Polyesterharzes, erreicht. Bei
noch einem weiteren Beispiel wird eine Aluminiumplatte mit
dem oben genannten Lichtstreumaterial beschichtet. Das heißt,
die Platte oder der Film mit
Lichtstreu-/-reflexionseigenschaft 5 ist hinsichtlich des Materials nicht begrenzt;
erforderlich ist nur, daß die Platte oder der Film die
Eigenschaft hat, Licht ausreichend zu streuen und zü reflektieren.
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Die Verbindung des Endabschnittes 5a der oder des die
Linearlichtquelle 4 abdeckenden Platte oder Films mit Spiegel- oder
Lichtstreu-/-reflexionseigenschaft 5 mit der Lichtleitplatte
1 erfolgt wie in Figur 3 gezeigt, was ein besönderes Merkmal
der Erfindung darstellt. Spezifischer ausgedrückt, ein
Endabschnitt 5a der oder des die Linearlichtquelle 4 bedeckenden
Platte oder Films 5 ist auf der Lichtaustrittsseite der
Lichtleitplatte 1 durch ein doppelt beschichtetes Band oder
einen Klebstoff 8 mit dem Endabschnitt der Lichtleitplatte 1
verbunden. Die Rückseite der Lichtleitplatte 1, die sich
zumindest entgegengesetzt der Seite befindet, die mit einem
Endabschnitt der Platte oder des Films 5 verbunden ist, wird
jedoch über eine Luftschicht 11 durch die Platte oder den
Film mit Lichtstreu-/-reflexionseigenschaft 3 abgedeckt.
Diese Konstruktion ist in einem Plastgehäuse 10 untergebracht.
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Der andere Endabschnitt 5b der oder des die Linearlichtquelle
4 abdeckenden Platte oder Films mit Spiegel- bzw.
Lichtstreu/-reflexionseigenschaft 5 (der dem mit dem Endabschnitt der
Lichtleitplatte 1 verbundenen Endabschnitt 5a entgegengesetzt
angeordnet ist), ist z.B. an der in Figur 3 mit 9
gekennzeichneten Stelle mit der Außenfläche der Platte oder des
Films mit Lichtstreu-/-reflexionseigenschaft 3 (die der
Lichtleitplatte nicht gegenüberliegt) verbunden, ist mit der
Platte oder dem Film 3 nicht verbunden oder wird von einer
äußeren Stützvorrichtung so gehalten, daß die Platte oder der
Film 5 die Linearlichtquelle 4 umgibt.
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Die untere Fläche der Lichtleitplatte, außer dem über die
Luftschicht durch die Platte oder den Film mit
Lichtstreu-/-reflexionseigenschaft 5 abgedeckten Abschnitt, kann mit
einer Platte oder einem Film mit
Lichtstreu-/-reflexionseigenschaft 3 oder einer Spiegelreflexionsplatte oder einem
Spiegelreflexionsfilm 3 abgedeckt werden.
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Die Platte oder der Film mit
Lichtstreu-/-reflexionseigenschaft 3 kann beliebig ausgeführt sein, muß aber das Licht
wie beschrieben streuen und reflektieren. Das heißt, die
Herstellung kann durch Beimischen eines Lichtstreumaterials in
ein Kunstharz, z.B. ein Polyesterharz, oder durch Schäumen
eines Kunstharzes, z.B. eines Polyesterharzes zum Erreichen
der Lichtstreufunktion erfolgen. Alternativ dazu kann eine
mit dem beschriebenen Lichtstreumaterial beschichtete
Aluminiumplatte verwendet werden. Das heißt, die Platte oder der
Film 3 ist bezüglich des Materials nicht eingeschränkt;
erforderlich ist nur, daß die Platte oder der Film die
Fähigkeit hat, das darauf gerichtete Licht ausreichend zu streuen
und zu reflektieren.
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Die Spiegelreflexionsplatte oder der Spiegelreflexionsfilm 3
wird aus einem Material wie Silber und Aluminium hergestellt.
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Die zwischen der Rückseite der Lichtleitplatte 1 und der
Platte oder dem Film mit Lichtstreu-/-reflexionseigenschaft 3
gebildete Luftschicht 11 ist in ihrer Dicke nicht besonders
begrenzt. Um jedoch die Dicke der
Hinterbeleuchtungsvorrichtung zu reduzieren, sollte die Luftschichtdicke minimiert
werden und vorzugshalber 0,5 mm oder weniger betragen. Das
heißt, die minimale Dicke kann so gewählt werden, daß die
Luftmoleküle in Form einer Monomolekularschicht vorliegen.
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Die Verbindung des Endabschnittes der Platte oder des Films
mit Spiegel- oder Lichtstreu-/-reflexionseigenschaft 5 mit
der Lichtleitplatte 1 (wie in Figur 3 mit dem Bezugszeichen 8
gekennzeichnet), sollte genügend breit sein, um eine hohe
mechanische Festigkeit zu erhalten; bevorzugt wird jedoch eine
möglichst geringe Breite.
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Als Linearlichtquelle 4 kann eine Leuchtstoffröhre, eine
Wolframglühröhre, ein optischer Stab oder ein LED-Verband
verwendet werden. Am besten eignet sich die Leuchtstoffröhre
als Linearlichtquelle 4. Um der effektiven
Lichtemissionsfläche eine gleichmäßige Leuchtdichtenverteilung zu geben und
die elektrische Leistung ökonomisch zu nutzen, ist es ratsam,
deren gleichförmigen Lichtemissionsabschnitt mit Ausnahme des
Elektrodenabschnittes im wesentlichen genau so lang zu
gestalten wie die Endabschnittsbreite der Lichtleitplatte 1, in
deren Nähe die Linearlichtquelle 4 installiert ist.
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Die Hinterbeleuchtungsvorrichtung gemäß dieser Erfindung, die
aus den wesentlichsten Komponenten wie oben beschrieben
aufgebaut ist, soll bei Anzeigepaneelen, besonders bei
Flüssigkristallanzeige-Paneelen verwendet werden. Diese
Hinterbeleuchtungsvorrichtung sollte vorzugsweise folgende
Konstruktionsmerkmale aufweisen:
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Das in Figur 2 mit dem Bezugszeichen 6 gekennzeichnete
Lichtstreumaterial wird auf der Oberfläche der
Lichtleitplatte 1 in Form eines Punktmusters erzeugt. Die Punkte können
jede Form haben, sie können in Kreisen, Rechtecken oder
Querlinien angeordnet sein. Diese Punkte werden als Gittermuster
erzeugt, wobei jeder Punkt an einer solchen Stelle angeordnet
ist, an der zwei imaginäre Linien sich im rechten Winkel
schneiden. Benachbarte sich schneidende Linien sollten einen
Abstand von 0,5 bis 3 mm, vorzugsweise aber 0,8 bis 2 mm
zueinander haben, wobei der geeignete Abstand in
Übereinstimmung mit der Dicke der Lichtleitplatte 1 ausgewählt wird.
Außerdem wird die Oberfläche der Lichtleitplatte 1 mit dem
Lichtstreumaterial so beschichtet, daß der Abdeckgrad auf den
Flächen nahe der Linearlichtquelle 4 vorzugsweise 1 bis 50 %
und auf der von der Lichtquelle 4 am weitesten entfernten
Fläche 20 bis 100 % beträgt. Die Lichtleitplatte 1 wird mit
dem Lichtstreumaterial gewöhnlich so beschichtet, daß der
Abdeckgrad sich mit dem Abstand von der Lichtquelle 4
allmählich vergrößert, beginnend an dem Endabschnitt der Lichtleit
platte 1, in dessen Nähe die Linearlichtquelle 4 angeordnet
ist. Der hier verwendete Begriff "Abdeckgrad" soll das
Verhältnis der Fläche mit Lichtstreumaterial zur Oberfläche der
Lichtleitplatte 1 ausdrücken.
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Die Hinterbeleuchtungsvorrichtung gemäß der Erfindung ist in
ihren Abmessungen klein, hat bezüglich der Außenabmessungen
eine große effektive Lichtemissionsfläche und weist eine
ausgezeichnete Leuchtdichtenverteilung auf. Sie kann deshalb als
Hinterbeleuchtungsvorrichtung mit einem hohen Wirkungsgrad
bei der Umwandlung des Energieverbrauchs in Leuchtdichte
verwendet werden.
Konkrete Beispiele und Vergleichsbeispiele
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Zum besseren Verstehen der Erfindung werden nachfolgend
konkrete Beispiele dafür und Vergleichsbeispiele beschrieben.
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Verwendet wurde die in Figur 1 gezeigte rechteckige
Akrylplatte (205 mm x 160 mm) mit einer Stärke von 4 mm
("Delaglass (phonetic) A", hergestellt von Asahi Kasei K.K.).
Eine Leuchtstoffröhre mit kalter Kathode 4 (eine normale
Röhre von Harrison Denki K.K.) mit einem Durchmesser von 3,8 mm
und einer Länge von 230 mm wurde in Längsrichtung an jedem
Ende der rechteckigen Akrylplätte 1 angeordnet. Wie Figur 2
zeigt, wurde jede Leuchtstoffröhre so mit einem Silberfilm 5
umgeben, daß dieser einen Schlitz mit einer Breite von 4 mm
zur Stirnfläche der Lichtleitplatte 1 gerichtet aufweist,
durch den das Licht in die rechteckige Akrylplatte 1
(verwendet als Lichtleitplatte) über deren Stirnfläche eindringt.
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Eine Lichtstreumaterial (Titanerde) enthaltende Tinte wurde
im Siebdruckverfahren als ein aus kreisförmigen Punkten mit
einer Teilung von 1 mm bestehendes Muster auf die Oberfläche
der rechteckigen Akrylplatte 1 (verwendet als
Lichtleitplatte) aufgebracht. Mittels CAD wurde ein Siebdruckbildträger so
vorbereitet, daß das Beschichten mit Lichtstreumaterial an
der Stelle mit Minimalwert (nahe der Linearlichtquelle) 20%
und an der Stelle mit Maximalwert (Mitte der Lichtleitplatte)
95% betragen würde, wobei die Abdeckung vom Minimalwert bis
zum Maximalwert im Mittelbereich allmählich ansteigt.
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Zum Abdecken der gesamten Fläche der mit dem
Lichtstreumaterial beschichteten rechteckigen Akrylplatte 1 wurde eine
weiße Lichtstreu-/-reflexionsplatte 3 aus Polyester mit einer
Dicke von 0,13 mm ("Merinex (phonetic) 329" von der ICI Co.)
angeordnet. Weiterhin wurde zum Abdecken im wesentlichen der
gesamten Lichtaustrittsfläche der rechteckigen Akrylplatte 1
eine Lichtstreuplatte 2 aus Polykarbonat mit einer Dicke von
0,18 mm ("8B36" von der GE Co.) angeordnet, wobei deren
aufgerauhte Fläche entgegengesetzt zur rechteckigen Akrylplatte
1 angeordnet war.
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Mit einer von einem Wechselrichter gelieferten
Wechselspannung wurde die Röhre mit kalter Kathode 4 mit einem
konstanten Strom (Röhrenstrom 5 mA) gespeist und die dabei erzeugte
Leuchtdichte mit einem Helligkeitsmeßgerät (Topcon BM-8)
gemessen.
Konkretes Beispiel 1
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Wie Figur 3 zeigt, wurde der Endabschnitt 5a des
Spiegelreflexionsfilms 5 (der die Lichtquelle 4 abdeckende Ag-Film)
auf der Seite der Lichtaustrittsfläche der Lichtleitplatte 1
mittels eines doppelt beschichteten Bandes mit einer Breite
von 3,5 mm und einer Dicke von 0,16 mm (WPT-Nr 750F von der
Teraoka Seisakusho K.K.) an einem Endabschnitt der
Lichtleitplatte 1 befestigt, gekennzeichnet mit 8 in Figur 3, und der
Abschnitt auf der Rückseite der Lichtleitplatte 1, der
entgegengesetzt dem mit dem doppelt beschichteten Band 8
verbundenen Abschnitt der Lichtleitplatte 1 verläuft, wurde über eine
Luftschicht 11 mit einem Lichtstreu-/-reflexionsfilm 3
abgedeckt. Mit anderen Worten, der Ag-Film 5 wurde (bei 9) an der
nicht zur Lichtleitplatte 1 zeigenden Oberfläche der
Lichtstreu-/-reflexionsplatte 3 befestigt. In diesem Fall betrug
die durchschnittliche Leuchtdichte im effektiven
Lichtemissionsgebiet 1300 cd/m². Die abnormale Lichtemission, die in der
Nähe des Endabschnittes 5a auf der Lichtaustrittsseite der
mit dem Ag-Film verbundenen Lichtleitplatte 1 auftrat, endete
in einem Abstand von 2 mm von der Linearlichtquelle 4 und
ihre maximale Leuchtdichte betrug 1700 cd/m².
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Bei dieser Erfindung ist die effektive Lichtemissionsfläche
204 mm x 152 mm und damit im Vergleich zur verwendeten
Lichtleitplatte 1 wesentlich größer; das heißt, ihr sich ab der
Linie 4 mm von der Linearlichtquelle 4 entfernt erstreckender
Bereich kann als effektiver Lichtemissionsbereich angesehen
werden. Wenn außerdem der Fakt in Betracht gezogen wird, daß
das doppelt beschichtete Band 8 eine Breite von 3,5 mm hat,
kann der Bereich, der sich ab der Linie 0,5 mm von der Stelle
erstreckt, an der auf der Lichtleitplatte 1 der Ag-Film 5
(verwendet als Spiegelreflexionsfilm) aufgelegt wurde, als
effektiver Lichtemissionsbereich angesehen werden.
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Nach dem Stand der Technik beträgt der Abstand 5 bis 10 mm
anstatt der erwähnten 0,5 mm. Dadurch ist der
effektivelichtemissionsbereich bezüglich der Außenabmessungen ausreichend
groß.
Vergleichsbeispiel 1
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Wie in Figur 4 gezeigt, wurde eine
Hinterbeleuchtungsvorrichtung hergestellt, die der im beschriebenen konkreten
Beispiels 1 im Aufbau gleicht, mit der Ausnahme, daß der
Endabschnitt 5b des AG-Films 5 durch das doppelt beschichtete Band
9 so mit dem Endabschnitt des Lichtstreu-/-reflexionsfilm 3
verbunden worden war, daß der Endabschnitt der Rückseite der
Lichtleitplatte 1 durch eine Luftschicht vom Ag-Film 5
abgedeckt wurde (wobei der Ag-Film 5 auf der Rückseite der
Lichtleitplatte im wesentlichen die gleiche Fläche hat wie der Ag-
Film 5 auf der Vorderseite). Bei diesem Vergleichsbeispiel
betrug die durchschnittliche Leuchtdichte 1270 cd/m². Die auf
der Lichtaustrittsseite der Lichtleitplatte 1 in der Nähe des
Endabschnittes 5a des AG-Films 5 (verwendet als
Spiegelreflexionsfilm 5) auftretende abnormale Lichtemission endete
bei etwa 6 mm von der Linearlichtquelle 4 entfernt, wobei
ihre maximale Leuchtdichte 2400 cd/m² betrug.
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Bei abgenommener Lichtstreuplatte 2 war zu erkennen, daß der
abnormale Lichtemissionsbereich schräg lag, und als Ursache
für das Auftreten der abnormalen Lichtemission konnte
folgendes
festgestellt werden: Das in die Lichtleitplatte 1 über
ihre an die Linearlichtquelle 4 angrenzende Stirnfläche
eintretende Licht unterliegt einer Streuung/Reflexion, ausgelöst
durch das in Figur 3 mit 8 gekennzeichnete, doppelt
beschichtete Band, mit dem der Spiegelreflexionsfilm 5 an der
Oberfläche der Lichtleitplatte 1 befestigt ist. Das heißt, das
doppelt beschichtete Band wirkt als Lichtstreuelement.
Dadurch emittiert das in Figur 3 mit 8 gekennzeichnete, doppelt
beschichtete Band selbst abnormal Licht. Das auf diese Weise
emittierte Licht wird vorn Ag-Film 5 (dem
Spiegelreflexionsfilm 5) auf der Seite der Lichtleitplatte 1 reflektiert, die
sich entgegengesetzt der mit dem doppelt beschichteten Band 8
verbundenen Seite befindet. Dieses reflektierte Licht kehrt
in die Nähe des doppelt beschichteten Bandes 8 zurück, wo es
gestreut und reflektiert wird. Das auf diese Weise gestreute
und reflektierte Licht bildet mit der Oberfläche der
Lichtleitplatte 1 einen Winkel, der kleiner ist als der kritische
Brechungswinkel, so daß das Licht direkt neben dem doppelt
beschichteten Band 8 austritt. Das ist der Grund für das
Auftreten der abnormalen Lichtemission.
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Bei dem konkreten Beispiel 1 wird das vom doppelt
beschichteten Band 8 emittierte Licht durch die
Lichtstreu-/-reflexionsplatte 3 auf der Seite der Lichtleitplatte 1 gestreut und
reflektiert, die sich entgegengesetzt der mit dem doppelt
beschichteten Band 8 verbundenen Seite befindet (bei der
Streuung/Reflexion, die sich von der Spiegelreflexion
unterscheidet, wird das Licht nicht regelmäßig reflektiert; das heißt,
das auf die reflektierende Fläche gerichtete Licht wird in
viele Richtungen reflektiert). Demzufolge ist die Anzahl der
in die Nähe des doppelt beschichteten Bandes 8
zurückgeworfenen Lichtstrahlen sehr klein; das heißt, ein größerer Teil
der Lichtstrahlen bildet mit der Oberfläche der
Lichtleitplatte
Winkel, die größer sind als der kritische
Brechungswinkel, so daß dies zur Verbesserung der gleichmäßigen
planaren Lichtemission auf der effektiven Lichtemissionsfläche
beiträgt.
Vergleichsbeispiel 2
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Bereitgestellt wurde eine Hinterbeleuchtungsvorrichtung, die
in ihrem Aufbau der im Vergleichsbeispiel 1 beschriebenen
Vorrichtung gleicht, mit der Ausnahme, daß der Ag-Film 5 auf
der Rückseite der Lichtleitplatte 1 einen schwarzen Anstrich
erhalten hatte. Die durchschnittliche Leuchtdichte betrug
1265 cd/m².
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In der Nähe des Endabschnittes des Spiegelreflexionsfilms auf
der Lichtaustrittsseite der Lichtleitplatte trat keine
abnormale Lichtemission auf und die Leuchtdichte war gering. Der
Bereich mit geringer Leuchtdichte endete bei etwa 6 mm von
der Linearlichtquelle entfernt und seine minimale
Leuchtdichte betrug 850 cd/m².
Vergleichsbeispiel 3
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Bereitgestellt wurde eine Hinterbeleuchtungsvorrichtung, die
in ihrem Aufbau der im Vergleichsbeispiel 1 beschriebenen
Vorrichtung gleicht, mit der Ausnahme, daß vor dem Verbinden
des AG-Films 5 mit dem Endabschnitt der Lichtleitplatte 1 auf
deren Lichtaustrittsseite dieser Endabschnitt einen schwarzen
Anstrich erhalten hatte. In diesem Fall betrug die
durchschnittliche Leuchtdichte 1000 cd/m². In der Nähe des
Endabschnittes des Spiegelreflexionsfilms 5 auf der
Lichtaustrittsseite der Lichtleitplatte 1 trat keine abnormale
Lichtemission auf und die Leuchtdichte war gering. Der Bereich
mit geringer Leuchtdichte endete etwa 6 mm von der
Linearlichtquelle entfernt und seine minimale Leuchtdichte betrug
550 cd/m².
Vergleichsbeispiel 4
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Bei der Bereitstellung einer Hinterbeleuchtungsvorrichtung
war die im Vergleichsbeispiel 1 beschriebene Vorrichtung so
modifiziert worden, daß die Befestigung des AG-Films 5 auf
beiden Oberflächen der Lichtleitplatte 1 erfolgte, während
der übrige Aufbau der im konkreten Beispiel 1 beschriebenen
Vorrichtung entsprach. In diesem Fall betrug die
durchschnittliche Leuchtdichte 1200 cd/m². Die abnormale
Lichtemission in der Nähe des Endabschnittes des
Spiegelreflexionsfilms 5 auf der Lichtaustrittsseite der Lichtleitplatte 1
endete bei etwa 8 mm von der Linearlichtquelle 4 entfernt und
ihre maximale Leuchtdichte betrug 2700 cd/m².
Vergleichsbeispiel 5
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Es wurde eine Hinterbeleuchtungsvorrichtung bereitgestellt,
deren Aufbau der im konkreten Beispiel 1 beschriebenen
Vorrichtung entsprach, mit der Ausnahme, daß bei dem in Figur 3
mit 8 gekennzeichneten Endabschnitt 5a des AG-Films 5 auf der
Lichtaustrittsseite der Lichtleitplatte 1 anstatt des doppelt
beschichteten Bandes 8 eine Stützplatte aus Eisen mit einer
Dicke von 1 mm, einer Breite von 3 mm und einer Länge von 240
mm so verwendet wurde, daß dieser über eine Luftschicht auf
der Lichtaustrittsfläche der Lichtleitplatte auflag. Es war
schwierig, ihn durch die Eisenplatte abzustützen und
unmöglich, die durchschnittliche Leuchtdichte genau zu messen. Die
abnormale Lichtemission in der Nähe des Endabschnittes des
Spiegelreflexionsfilms auf der Lichtaustrittsseite der
Lichtleitplatte
veränderte sich mit dem durch die Eisenplatte
aufgebrachten Druck.
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Um die Hinterbeleuchtungsvorrichtung zu miniaturisieren, wur
de die Platte von beiden Seiten herangeführt; in der Mitte
war der Druck jedoch nicht ausreichend, so daß die abnormale
Lichtemission in einem Bereich von 5 bis 10 mm von der
Linearlichtquelle entfernt auftrat und seine maximale
Leuchtdichte 5000 cd/m² betrug. Die Platte war demzufolge für ein
Miniaturisieren der Hinterbeleuchtungsvorrichtüng besonders
hinsichtlich der Reduzierung der Dicke nicht geeignet.
Konkretes Beispiel 2
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Wie in Figur 3 gezeigt, wurde eine
Hinterbeleuchtungsvorrichtung vorbereitet, die in ihrem Aufbau der im konkreten
Beispiel 1 beschriebenen Vorrichtung entsprach, mit der
Ausnahme, daß jede Lichtquelle 4 anstatt mit dem AG-Film 5 mit
einem Lichtstreu-/-reflexionsfilm 5 ("Merinex (phonetic) 329"
von der ICI Co.) abgedeckt worden war. Ein Endabschnitt 5a
des Lichtstreu-/-reflexionsfilms 5 war mit einem Endabschnitt
der Lichtleitplatte 1 auf deren Lichtaustrittsseite durch ein
doppelt beschichtetes Band mit einer Breite von 3,5 mm und
einer Dicke von 0,16 mm (WPT-Nr. 750F von der Teraoka
Seisakusho K.K.), wie mit 8 gekennzeichnet verbunden worden. Der
restliche Teil diente zum Abdecken der Lichtquelle 4. Der
andere Endabschnitt 5b des Films 5 war mit dem Endabschnitt des
Lichtstreu-/-reflexionsfilms 3, der die Oberfläche der
teilweise mit dem Lichtstreumaterial beschichteten
Lichtleitplatte 1 abdeckte, auf dessen Rückseite mit dem doppelt
beschichteten Band 9 so verbunden worden, daß die Vorderfläche des
Lichtstreu-/-reflexionsfilms 3 sich der Lichtleitplatte 1
gegenüber befand und der Lichtstreu-/-reflexionsfilm 3 über
eine
Luftschicht 11 an der Lichtleitplatte anlag. Gemessen
wurde die Leuchtdichte der Vorrichtung. Die durchschnittliche
Leuchtdichte von 99 Punkten (gleichmäßig verteilt) im
effektiven Lichtemissionsgebiet betrug 1300 cd/m². Die abnormale
Lichtemission in der Nähe des Endabschnittes des
Lichtstreu/-reflexionsfilms 5 auf der Lichtaustrittsfläche der
Lichtleitplatte 1 endete innerhalb von 2 mm von der
Linearlichtquelle 4 entfernt und ihre maximale Leuchtdichte betrug 1700
cd/m².
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Vergleichsbeispiel 6
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Wie in Figur 5 gezeigt, war eine Vorrichtung vorbereitet
worden, die in ihrem Aufbau der im konkreten Beispiel 2 be
schriebenen Vorrichtung entsprach, mit der Ausnahme, daß der
Teil der Lichtleitplattenrückseite, der sich der Verbindung
des Endabschnittes 5b des Lichtstreu-/-reflexionsfilms 5 mit
der Oberfläche der Lichtleitplatte 1 gegenüber befand, über
eine Luftschicht mit einem Spiegelreflexionsfilm 20 (ein von
der Nakai Kogyo K.K. hergestellter Ag-Film) abgedeckt worden
war. Die durchschnittliche Leuchtdichte betrug 1270 cd/m².
Die abnormale Lichtemission in der Nähe des Endabschnittes
des Lichtstreu-/-reflexionsfilms 3 auf der
Lichtaustrittsseite der Lichtleitplatte 1 endete bei etwa 6 mm von der
Linearlichtquelle 4 entfernt und ihre maximale Leuchtdichte betrug
2400 cd/m².
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Bei abgenommener Lichtstreuplatte 2 wurde ein schräg
liegender abnormaler Lichtemissionsbereich beobachtet und für das
Auftreten der abnormalen Lichtemission wurde folgende Ursache
ermittelt: Das Licht, das über die an die Linearlichtquelle 4
grenzende Stirnfläche der Lichtleitplatte 1 in diese
eindringt, unterliegt einer Streuung/Reflexion, hervorgerufen
durch das den Lichtstreu-/-reflexionsfilm 5 mit der
Oberfläche der Lichtleitplatte 1 verbindende, doppelt beschichtete
Band. Das heißt, das doppelt beschichtete Band 8 wirkt als
Lichtstreuelement. Deshalb emittiert das doppelt beschichtete
Band selbst abnormal Licht. Das auf diese Weise emittierte
Licht wird vom Spiegelreflexionsfilm 20 auf der Seite der
Lichtleitplatte 1, die sich entgegengesetzt der mit dem
doppelt beschichteten Band 8 versehenen Seite befindet,
regelmäßig reflektiert. Das so reflektierte Licht gelangt in die
Nähe des doppelt beschichteten Bandes zurück, wo es gestreut
und reflektiert wird. Demzufolge bildet das Licht mit der
Oberfläche der Lichtleitplatte einen Winkel, der kleiner ist
als der Brechungswinkel, und tritt daher direkt neben dem
doppelt beschichteten Band aus. Das ist die Ursache für das
Auftreten der abnormalen Lichtemission.
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In dem konkreten Beispiel 2 wird das Licht vom doppelt
beschichteten Band 8 durch die Streu-/Reflexionsplatte 3 auf
der Seite der Lichtleitplatte 1 gestreut und reflektiert, die
sich entgegengesetzt der Seite mit dem darauf angeordneten,
doppelt beschichteten Band 8 befindet (bei der
Streuung/Reflexion, die sich von der Spiegelreflexion
unterscheidet, wird das Licht nicht gleichmäßig reflektiert; das heißt,
das auf die reflektierende Fläche auftreffende Licht wird in
viele Richtungen reflektiert). Deshalb ist Anzahl der in die
Nähe des doppelt beschichteten Bandes zurückgeworfenen
Lichtstrahlen gering, was zur Verbesserung der gleichmäßigen
planaren Lichternission im effektiven Lichtemissionsgebiet
beiträgt.
Vergleichsbeispiel 7
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Wie in Figur 5 gezeigt, wurde eine
Hinterbeleuchtungsvorrichtung bereitgestellt, die in ihrem Aufbau der im konkreten
Beispiel 2 beschriebenen Vorrichtung entspricht, mit der
Ausnahme, daß der Rückseitenabschnitt der Lichtleitplatte 1, der
sich entgegengesetzt dem Vorderseitenabschnitt mit dem daran
befestigten, doppelt beschichteten Band 8 befindet, über eine
Luftschicht mit einem schwarzen Film 21 abgedeckt worden war.
Diese Vorrichtung wurde einer Leuchtdichtemessung unterzogen.
Die durchschnittliche Leuchtdichte betrug 1265 cd/m². In der
Nähe des Endabschnittes des Lichtstreu-/-reflexionsfilms 5
war auf der Lichtaustrittsseite der Lichtleitplatte 1 keine
abnormale Lichtemission zu verzeichnen und die Leuchtdichte
war gering. Der Bereich mit geringer Leuchtdichte endete bei
etwa 6 mm von der Linearlichtquelle entfernt und seine
minimale Leuchtdichte betrug 850 cd/m².
Vergleichsbeispiel 8
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Wie in Figur 5 gezeigt, wurde eine
Hinterbeleuchtungsvorrichtung bereitgestellt, die in ihrem Aufbau der im
Vergleichsbeipiel 6 beschriebenen Vorrichtung entspricht, mit der
Ausnahme, daß die Verbindung des Lichtstreu-/-reflexionsfilms 5
mit der Lichtleitplatte 1 einen schwarzen Anstrich erhalten
hatte. Bei der an der Vorrichtung durchgeführten
Leuchdichtemessung wurde eine durchschnittliche Leuchtdichte von 1000
cd/m² ermittelt. In der Nähe des Endabschnittes des
Lichtstreu-/-reflexionsfilms trat auf der Lichtaustrittsseite der
Lichtleitplatte keine abnormale Lichtemission auf und die
Leuchtdichte war gering. Der Bereich geringer Leuchtdichte
endete bei etwa 6 mm von der Linearlichtquelle entfernt und
seine minimale Leuchtdichte betrug 550 cd/m².
Vergleichsbeispiel 9
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Als Hinterbeleuchtungsvorrichtung wurde die im
Vergleichsbeispiel 6 beschriebene Vorrichtung dahingehend modifiziert, daß
der Endabschnitt des Spiegelreflexionsfilms 20 mit der
Lichtleitplatte 1 verbunden worden war, während die restliche
Konstruktion der im konkreten Beispiel 2 beschriebenen
Vorrichtung entsprach. Die durchschnittliche Leuchtdichte betrug
1200 cd/m². Die abnormale Lichtemission in der Nähe des
Endabschnittes 5a des Lichtstreu-/-reflexionsfilms 5 auf der
Lichtaustrittsseite der Lichtleitplatte endete bei etwa 8 mm
von der Linearlichtquelle entfernt und ihre maximale
Leuchtdichte betrug 2700 cd/m².
Vergleichsbeispiel 10
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Es wurde eine Hinterbeleuchtungsvorrichtung bereitgestellt,
die in ihrem Aufbau der im konkreten Beispiel 2 beschriebenen
Vorrichtung entsprach, mit der Ausnahme, daß der Endabschnitt
des Lichtstreu-/-reflexionsfilms 5 über eine Luftschicht auf
die Lichtaustrittsseite der Lichtleitplatte 1 ohne das
doppelt beschichtete Band aufgelegt und diese Verbindung durch
eine Eisenplatte mit einer Dicke von 1 mm, einer Breite von 3
mm und einer Länge von 240 mm unterstützt worden war. In der
Praxis stellte sich die Unterstützung der Verbindung mittels
der Eisenplätte als schwierig heraus und es war unmöglich,
die durchschnittliche Leuchtdichte genau zu messen. Die
abnormale Lichtemission in der Nähe des Endabschnittes des
Lichtstreu-/-reflexionsfilms 5 auf der Lichtaustrittsseite
der Lichtleitplatte 1 änderte sich mit dem von der
Eisenplatte aufgebrachten Druck.
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Um die Hinterbeleuchtungsvorrichtung zu miniaturisieren,
wurde die Platte von beiden herangeführt; in der Mitte erwies
der Druck sich jedoch als unzureichend, die abnormale
Lichtemission trat im Bereich 5 bis 10 mm von der Linearlichtquelle
entfernt auf und die maximale Leuchtdichte betrug 5000 cd/m².
Daher war die Platte für ein Miniaturisieren der Hinterbe-
leuchtungsvorrichtung, besonders hinsichtlich der
Verringerung der Dicke, nicht geeignet.
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Die vorangegangene Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung wurde zum Zwecke der Darstellung und
Erläuterung vorgenommen. Damit ist die Erfindung weder ausgeschöpft
noch auf die offenbarte präzise Form begrenzt, und
Modifizierungen und Veränderungen sind im Sinne der vorherigen
Erläuterungen möglich oder können aus der praktischen Nutzung der
Erfindung abgeleitet werden. Die Ausführungsformen wurden zur
Erklärung der Prinzipien der Erfindung und ihrer praktischen
Anwendung ausgewählt und beschrieben, um dem mit dieser
Thematik vertrauten Experten die Möglichkeit zu geben, diese
Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen und mit
verschiedenen Modifikationen für die besonders geeigneten
Anwendungsfälle zu nutzen. Mit den beigefügten Ansprüchen und deren
Äquivalenten soll der Geltungsbereich der Erfindung definiert
werden.
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Bei der oben beschriebenen Hinterbeleuchtüngsvorrichtung für
ein Paneel der Seitenlichtart wird ein Endabschnitt des eine
Linearlichtquelle abdeckenden Spiegel- oder
Lichtstreu-/-reflexionsfilms mit einem Endabschnitt einer Lichtleitplatte
auf deren Lichtaustrittsseite und in der Nähe der
Linearlichtquelle verbunden und ein Lichtstreu-/-reflexionsfilrn
über eine Luftschicht auf den Abschnitt der Rückseite der
Lichtleitplatte gelegt, der dieser Verbindung entspricht. Die
Hinterbeleuchtungsvorrichtung gemäß dieser Erfindung ist
klein in ihren Abmessungen, hat eine große effektive
Lichtemissionsfläche im Vergleich zu ihren Außenabmessungen und
weist eine ausgezeichnete Leuchtdichtenverteilung auf.
Demzufolge kann sie als Hinterbeleuchtungsvorrichtung mit hohem
Wirkungsgrad bei der Umwandlung des Energieverbrauchs in
Leuchtdichte verwendet werden.