DE3625767A1 - Lichtdiffusionsvorrichtung mit rueckstrahler - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Lichtdiffusionsvorrichtung vom Rückstrahlertyp und spe­ ziell auf eine solche Vorrichtung, die für die Verwen­ dung in Flüssigkristallanzeigen oder in Durchsichtzeich­ nungen geeignet ist.

Eine bekannte Vorrichtung dieser Art zur Verwendung in einem Flüssigkristallanzeigefeld besteht aus einer Lichtleitplatte, deren eine Fläche als Lichtstrahlfläche ausgebildet ist und die eine weitere Fläche hat, auf der eine Lichtreflektorplatte montiert ist, so daß Licht, das von einer oder mehreren Stellen am Umfang der Licht­ leitplatte eintritt, durch eine Oberfläche der Licht­ leitplatte nach außen abgestrahlt wird, wobei es von der Lichtreflektorplatte, die auf der anderen Oberfläche montiert ist, reflektiert wird.

Die bekannten Lichtdiffusionsvorrichtungen vom Rück­ strahlertyp dieser Art weisen jedoch den Nachteil auf, daß mehr Licht in der Nähe der lichtemittierenden Teile abgegeben wird und weniger Licht von Bereichen abgegeben wird, die von diesen weiter entfernt sind und daher dunkler erscheinen. Mit anderen Worten, Licht kann nicht über die gesamte Fläche der lichtabstrahlenden Oberflä­ che gleichmäßig abgestrahlt werden.

Um dieses Problem zu beseitigen ist bereits vorgeschla­ gen worden, die Umfangsgestalt des Körpers 1 der Vor­ richtung, der von einem plattenförmigen, transparenten Bauteil gebildet ist, so zu gestalten, wie in Fig. 1 dargestellt, um die Lichtmenge zu maximieren, die durch den Mittenbereich des Körpers läuft. In Fig. 1 sind mit den Bezugszeichen 2 und 3 eine Lichtreflektorplatte be­ zeichnet, die um die Seiten des Körpers 1 montiert ist, sowie Lichtquellen.

Eine solche Vorrichtung hat jedoch einen komplizierten Aufbau, und ihre Lichtquellen sind nur an einer be­ schränkten Zahl von Stellen montiert. Weiterhin muß die Gestaltung einer solchen Vorrichtung durch schrittweise Versuche ermittelt werden und ändert sich daher in Ab­ hängigkeit von der Anzahl der vorhandenen Lichtquellen und der Plätze, an denen diese angebracht sind. Es ist daher viel Zeit und Mühe notwendig, die endgültige Ge­ stalt der Vorrichtung zu bestimmen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die Licht im wesentlichen gleichförmig über die gesamte lichtabgebende Oberfläche abstrahlt, ohne Rücksicht auf die Gestalt der Vorrichtung, um die oben beschriebenen Probleme des Standes der Technik zu beseitigen.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Er­ findung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung wer­ den Lichtstrahlen, die in die Lichtleitplatte eingelei­ tet worden sind, dreidimensional verteilt und pflanzen sich unter wiederholter Reflexion an den ersten und zweiten Oberflächen in der Lichtleitplatte fort. Das Licht wird von der zweiten Oberfläche daher in solcher Weise reflektiert, daß es über die gesamte zweite Ober­ fläche eine gleichförmige Intensität hat, da die licht­ reflektierende Oberfläche auf der zweiten Oberfläche so verteilt ist, daß deren Fläche abnimmt, je dichter sie zur Lichtquelle liegt, wodurch es möglich ist, Licht im wesentlichen gleichförmig über die gesamte erste Ober­ fläche abzustrahlen.

Die Erfindung soll nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher er­ läutert werden. Es zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine bekannte Lichtdif­ fusionsvorrichtung mit Reflektor an der Rück­ seite;

Fig. 2 einen Querschnitt einer Ausführungsform einer Lichtdiffusionsvorrichtung nach der vorlie­ genden Erfindung;

Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf die Vorrich­ tung nach Fig. 2;

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung einer Licht­ leitplatte, die ein wesentliches Teil der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 5 die Verteilung der reflektierenden Oberfläche und der nichtreflektierenden Oberfläche einer Lichtreflektorplatte, und

Fig. 6 bis 10 Modifikationen der Anordnung der re­ flektierenden Oberfläche und der nichtreflek­ tierenden Oberfläche.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 5 erläu­ tert.

Bezugnehmend zunächst auf die Fig. 2 bis 4 ist eine Lichtleitplatte 10 aus einem transparenten Plastikmate­ rial hergestellt und hat eine rechteckige Gestalt. Die Lichtleitplatte 10 hat eine Fläche, die eine erste Ober­ fläche 10 A bildet (die Oberseite aus der Sicht in Fig. 2), durch die Licht abgestrahlt wird, während die andere Fläche, die eine zweite Oberfläche 10 B bildet (die Un­ terseite aus der Sicht in Fig. 2) eine Lichtreflektor­ platte 11 trägt, die eine lichtreflektierende Oberfläche 11 A aufweist. Die Lichtleitplatte 10 ist mit einem Paar Kerben 10 D versehen, die in einem vorbestimmten Abstand voneinander an der Querseite 10 C der Platte ausgebildet sind. Für Beleuchtungszwecke ist in jeder der Kerben 10 D eine Lichtquelle 12 angeordnet. An der anderen Querseite 10 E der Lichtleitplatte 10 sind ebenfalls zwei Kerben 10 F in einem vorbestimmten Abstand voneinander ausgebil­ det, und in diesen Kerben 10 F sitzen ebenfalls jeweils eine Lichtquelle 13 für Beleuchtungszwecke.

Die Lichtreflektorplatte 11, die in Fig. 5 dargestellt ist, besteht aus einem lichtreflektierenden Material und bildet daher eine lichtreflektierende Oberfläche 11 A aus. Die große Anzahl kreisförmiger Bereiche unter­ schiedlicher Größen in dieser Zeichnung stellt solche Bereiche dar, die ein kleines Lichtreflexionsvermögen haben (nachfolgend als "nichtreflektierende Oberfläche 15" bezeichnet). Die nichtreflektierenden Abschnitte 15 können durch Aufbringung einer schwarzen oder grauen Farbe unter Verwendung eines bekannten Verfahrens aufge­ bracht werden, wie es beispielsweise in der Dickfilm­ technik angewandt wird. Die so gestaltete Lichtreflek­ torplatte 11 ist an der Lichtleitplatte 10 in der Weise angebracht, daß die Lichtreflektorfläche 11 A und die nichtreflektierende Oberfläche 15 die zweite Oberfläche der Lichtleitplatte 10 direkt berühren (siehe Fig. 2), so daß die lichtreflektierende Oberfläche 11 A und die nichtreflektierende Oberfläche 15 auf der zweiten Ober­ fläche 10 B der Lichtleitplatte 10 liegen.

Bei der Lichtdiffusionsvorrichtung vom Reflektortyp ge­ mäß dieser Ausführungsform der Erfindung ist die Fläche der Lichtreflektorplatte 11, die von der nichtreflektie­ renden Oberfläche 15 eingenommen wird, um so größer, je näher sie den Lichtquellen 12 und 13 liegt, so daß das Verhältnis der lichtreflektierenden Oberfläche 11 A zur Lichtreflektorplatte 11 pro Flächeneinheit allmählich gegen die Lichtquellen 12 und 13 hin abnimmt. Genauer gesagt, die nichtreflektierende Oberfläche 15 ist auf der zweiten Oberfläche der Lichtleitplatte 10 so ver­ teilt, daß deren Fläche proportional zum Quadrat des Ab­ standes von den Lichtquellen abnimmt.

Eine lichtreflektierende Platte 17 ist am Umfang der Lichtleitplatte 10 mit Ausnahme an den Kerben 10 D und 10 F angeordnet. Ein Lichtverteilfilter 18 aus Mattglas ist an der lichtabstrahlenden Oberfläche 10 A der Licht­ leitplatte 10 befestigt. Filmschichten 19 aus einem Ma­ terial, das kein Licht durchläßt, sind an den Bereichen auf der Oberfläche des lichtverteilenden Filters 18 an­ gebracht, die den Positionen der Kerben 10 D und 10 F ent­ sprechen, damit keine großen Lichtmengen nahe den Licht­ quellen direkt abgestrahlt werden.

Die Betriebsweise der Lichtdiffusionsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung wird nun im Detail erläutert.

Licht, das von den Lichtquellen 12 und 13, die an den Rändern der Lichtleitplatte 10 angeordnet sind, ausgeht, verläuft in der Lichtleitplatte 10 hin und zurück, indem es durch die Lichtreflektorplatte 17, die am Umfang der Lichtleitplatte 10 angeordnet ist, wiederholt reflek­ tiert wird, und wird dreidimensional verteilt. Anderer­ seits wirken die nichtreflektierende Oberfläche 15 und die lichtreflektierende Oberfläche 11 A, die auf der zweiten Oberfläche der Lichtleitplatte 10 in einer Ma­ trix angeordnet sind, zusammen und reflektieren Licht in einer solchen Weise, daß es eine im wesentlichen gleich­ förmige Intensität über die gesamte zweite Oberfläche hat, bevor es durch die lichtabstrahlende Oberfläche 10 A der Lichtleitplatte 10 nach außen abgestrahlt wird.

Das Licht, das von der lichtabstrahlenden Oberfläche 10 A abgestrahlt wird, durchläuft das Lichtdiffusionsfilter 18 aus Mattglas, das auf der lichtabstrahlenden Oberfläche 10 A befestigt ist. Es wird dadurch wirksam zerstreut und wird gleichförmiger nach außen abge­ strahlt, als Licht, das von der leuchtenden Oberfläche abgegeben wird, die wenige helle und dunkle Unregel­ mäßigkeiten aufweist.

Die so aufgebaute Lichtdiffusionsvorrichtung vom Reflek­ tortyp nach der vorliegenden Erfindung bringt die fol­ genden Wirkungen hervor.

Wenn sie in Flüssigkristallanzeigefeldern verwendet wird, dann ergibt die Vorrichtung eine Anzeige, die gleichmäßig selbst bei Nacht beleuchtet werden kann, da gleichförmiges Licht von der lichtabstrahlenden Ober­ fläche 10 A abgestrahlt wird. Bei einem Zeichentisch an­ gewendet, bei dem Zeichnungen in Durchsicht betrachtet werden können, läßt sie einen leichteren und geeignet festeren Aufbau zu.

Die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung braucht keine komplizierte Endgestalt aufweisen, die von den konventionellen Vorrichtungen benötigt wird. Das Ende der Vorrichtung kann daher in beliebiger Form gestaltet sein.

Die Verteilung oder Größe der nichtreflektierenden Ober­ fläche 15, die auf der Lichtreflektorplatte 11 montiert ist, sind nicht auf jene beschränkt, die bei der Vor­ richtung dieses Ausführungsbeispiels angewandt sind. Die Verteilung kann auch in jeder der Arten ausgebildet sein, die in den Fig. 6 bis 10 dargestellt sind.

In diesen Figuren stellen die schraffierten Bereiche die nichtreflektierende Oberfläche 15 wie im Falle der Fig. 5 dar, während die anderen Bereiche die lichtreflektie­ rende Oberfläche 11 A angeben. Aus diesen Figuren geht klar hervor, daß diese Oberflächen so verteilt sind, daß das Verhältnis der lichtreflektierenden Oberfläche 11 A pro Flächeneinheit abnimmt,je näher man sich den Kerben 10 D und 10 F annähert.

Die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung verwen­ det eine rechteckige Lichtleitplatte 10. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Typ von Lichtleit­ platte beschränkt. Eine kreisförmige oder quadratische Platte könnte ebenso verwendet werden. Die Lichtleit­ platte 10 der Vorrichtung nach dieser Erfindung besteht aus einem transparenten Plastikmaterial. Sie kann jedoch alternativ auch aus einem transluzenten Plastikmaterial oder aus einem transparenten oder transluzenten Glas be­ stehen. Die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung wird von vier elektrischen Glühlampen beleuchtet, wobei jeweils zwei von ihnen zu jeder Seite angeordnet sind. Man kann jedoch ebenso auch eine elektrische Glühlampe oder zwei verwenden. Alternativ kann auch eine Fluoreszenzlicht- oder andersartige Lichtquelle an bei­ den Seiten angeordnet werden, wenn die Vorrichtung für ein Gerät bestimmt ist, das relativ große Abmessungen hat. In einem solchen Falle kann auf die Kerben 10 D und 10 F verzichtet werden.

Die Lichtleitplatte 10 kann auch von Wasser gebildet sein, das in einem plattenförmigen Gefäß enthalten ist. Bei der Vorrichtung nach der Erfindung kann die Licht­ quelle an jeder Stelle angeordnet sein, und die nichtre­ flektierende Oberfläche 15 kann in jedem Muster auf der lichtreflektierenden Oberfläche 11 A durch Bedrucken oder durch Auftragen einer Plastikschicht oder durch Aufdamp­ fen eines geeigneten Materials hergestellt sein. Das Lichtdiffusionsfilter 18 kann eine opale oder jede ande­ re vorbestimmte Farbe haben.

Wie aus der vorangehenden Beschreibung hervorgeht, kann gemäß der vorliegenden Erfindung im wesentlichen gleich­ förmiges Licht über die gesamte lichtabstrahlende Ober­ fläche abgegeben werden, unabhängig von der Gestalt, die die Lichtleitplatte aufweist.

Claims (12)

1. Lichtdiffusionsvorrichtung mit Reflektor an der Rück­ seite, enthaltend eine Lichtleitplatte, deren eine Seite eine erste Oberfläche bildet, durch die Licht abge­ strahlt wird, und deren zweite Seite eine zweite Ober­ fläche bildet, an der Licht reflektiert wird derart, daß Licht, das von einer vorbestimmten Lichtquelle ausgeht, die nahe dem seitlichen Rand der Lichtleitplatte ange­ ordnet ist, in die Lichtleitplatte eintritt und von der lichtabstrahlenden Oberfläche abgestrahlt wird, wobei die Flächengröße der lichtreflektierenden Oberfläche so verteilt ist, daß sie abnimmt, je dichter sie an der Lichtquelle liegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtreflektierende Oberfläche von einer Licht­ reflektorplatte (11) gebildet wird, die auf der zweiten Oberfläche (10 B) der Lichtleitplatte (10) befestigt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtreflektorplatte (11) eine Mehrzahl von nichtreflektierenden Bereichen (15) hat, die auf der Lichtreflektorplatte (11) derart verteilt sind, daß de­ ren Fläche zunimmt, je dichter die Bereiche an der Lichtquelle (12) liegen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtreflektorplatte (11) eine Mehrzahl von nichtreflektierenden Abschnitten (15) aufweist, die nahe der Lichtquelle (12) dicht verteilt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitplatte (10) mit einer lichtreflektie­ renden Platte (17) an ihrem Umfang versehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtabstrahlende Oberfläche (10 A) der Licht­ leitplatte (10) mit einem Lichtdiffusionsfilter (18) versehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtdiffusionsfilter (18) aus Mattglas besteht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtdiffusionsfilter (18) mit einem transluzen­ ten Plastikmaterial beschichtet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß Licht, das von der Lichtquelle (12) ausgeht, nicht direkt von der lichtabstrahlenden Oberfläche (10 A) der Lichtleitplatte (10) austritt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtabstrahlende Oberfläche (10 A) mit einem lichtundurchlässigen Element (19) an jener Stelle verse­ hen ist, die dem Ort der Lichtquelle (12) entspricht.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß das lichtundurchlässige Element von einer Plastikschicht gebildet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß das lichtundurchlässige Element in einer Farbe aufgedruckt ist, die für Licht undurchlässig ist.