DE3853242T2

DE3853242T2 - Leuchte und diese verwendender Anzeigeschirm.

Info

Publication number: DE3853242T2
Application number: DE3853242T
Authority: DE
Inventors: Hirofumi Iwamoto; Tadashi Kizuki Haitsu - Mihara; Yoshihiro Onitsuka; Takashi Yamamoto
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1987-09-19
Filing date: 1988-09-16
Publication date: 1995-08-03
Anticipated expiration: 2008-09-17
Also published as: US5046826A; EP0308828A3; EP0308828A2; DE3853242D1; EP0308828B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leuchte mit einem Anzeigeschirm, d.h. eine Beleuchtungsvorrichtung und im besonderen eine Beleuchtungsvorrichtung, die als Hintergrundbeleuchtungsquelle einer ferroelektrischen Flüssigkristallanzeigetafel genutzt werden kann.
An der Rückseite einer Flüssigkristallanzeigetafel ist eine unregelmäßig reflektierende Platte angeordnet, wobei durch elektro-optische Modulation Licht identifiziert wird, das von dieser Rückseite reflektiert wird; oder eine Beleuchtungsvorrichtung ist an der Rückseite angeordnet, wobei die Lichtstrahlen von der Rückseite durch den Schaltvorgang eines Flüssigkristalls gesteuert werden, so daß die Anzeige identifiziert werden kann. Im allgemeinen wird ersteres als Reflexionsflüssigkristallanzeige bezeichnet und letzteres als Transmissionsflüssigkristallanzeige. Die Reflexions- und Transmissionsflüssigkeitsanzeigetafeln haben ihre spezifischen Vorteile. Transmissionsflüssigkristallanzeigetafeln sind besonders für die Anwendung in Anzeigetafeln von Büromaschinen geeignet.
Die Transmissionsflüssigkristallanzeigetafeln haben bisher eine Beleuchtungsvorrichtung verwendet, wie sie in Fig. 8 gezeigt ist. Das heißt genauer, gemäß Fig. 8 ist eine Tafel so aufgebaut, daß Lichtstrahlen von zwei Lichtquellen 1301 und 1302 vollständig sowohl auf einer Oberflächenreflexionsfläche 1304 als auch auf einer kleinprismatischen Reflexionsfläche 1305 in einem transparenten lichtdurchlässigen Element 1303 reflektiert werden können, wonach sie, nachdem sie von der Oberflächenreflexionsfläche 1304 abgingen und weiter ein Lichtstreuelement 1306 passiert haben, dort in Streulicht umgewandelt werden, so daß eine Flüssigkristallanzeigetafel 1307 vom Hintergrund aus beleuchtet werden kann. Das Bezugszeichen 1308 bezeichnet ein Gehäuse, das die Lichtquelle 1301, das lichtdurchlässige Element 1303 usw. trägt. Die Flüssigkristallanzeigetafel 1307 ist oben und unten mit zwei Polarisationsflächen versehen, die jedoch in der Zeichnung nicht gezeigt sind. Ansteuerschaltungen, Befestigungselemente oder dergleichen, die an die Flüssigkristallanzeigetafel 1307 anzuschließen sind, sind ebenfalls weggelassen. (Das gleiche wird hier verwendet).
Bei einer Beleuchtungsvorrichtung 1300, die ein solches lichtdurchlässiges Element 1303 verwendet, ergaben sich jedoch folgende Probleme: d.h., Strahlen von den Lichtquellen 1301 und 1302 können bei einer niedrigen Rate verwendet werden, und daher ist ein großer Verbrauch an elektrischer Leistung erforderlich, um die Flüssigkristallanzeigetafel 1307 hell zu beleuchten; weiterhin wird das Licht vom lichtdurchlässigen Element 1303 in großer Menge in der unmittelbaren Nähe der Lichtquellen 1301 und 1302 abgestrahlt, da es von den Lichtquellen 1301 und 1302 strahlenförmig gestreut wird; und das Licht wird bei einer entfernten Lage von den Lichtquellen 1301 und 1302 von dem Lichtdurchlässigen Element 1303 gerinfügig abgestrahlt, so daß es schwierig ist, eine gleichmäßige Oberflächenbeleuchtung zu erzielen.
Aus diesen Gründen wurde eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß EP-A-O-167721 eingesetzt, wie in Fig. 9 veranschaulicht. Diese Beleuchtungsvorrichtung ist eine Zweilampenbeleuchtung, bei der die Lichtquellen und die lichtdurchlässigen Elemente eines nach dem anderen rechts und links angeordnet sind. Aufgrund des symmetrischen Lageverhältnisses und der gleichen Funktionen erfolgt im weiteren nur die Beschreibung einer Lichtquelle 1401-1 und eines lichtdurchlässigen Elementes 1402-1, die sich auf einer Seite befinden. Das heißt genauer, in Fig. 9 bezeichnet das Bezugszeichen 1402-1 das lichtdurchlässige Element, das so aufgebaut ist, daß eine Anzahl von transparenten tafelähnlichen Elementen 1407, die zum Beispiel aus Polymethylmethacrylat (PMMA) oder Glasplatten gebildet sind, miteinander durch einen Klebstoff oder dergleichen laminiert sind. Sie sind so laminiert, daß eine Luftschicht oder eine Klebstoffschicht dazwischenliegt, die einen niedrigeren Brechungsindex als PMMA hat, um eine gegenseitige Beeinflussung der transparenten tafelähnlichen Elemente 1407 zu verhindern. Ferner bezeichnet das Bezugszeichen 1403-1 ein lichtreflektierendes Element, das beispielsweise einen Film mit einer Spiegeloberfläche aufweist, wobei dieses Element so angeordnet ist, daß es die Perihperie der Lichtquelle 1401-1 umgibt, so daß die Strahlen in einer hohen Rate genutzt werden können. Teil A der Lichtstrahlen, die von der Lichtquelle 1401-1 ausgestrahlt werden, trifft direkt in das lichtdurchlässige Element 1402-1, breitet sich durch das transparente tafelähnliche Element 1407 vom einen Ende desselben aus, während die gesamte Reflexion wiederholt wird, wird dann, abgehend vom anderen Ende des transparenten tafela.hnlichen Materiales 1407, auf der Oberfläche des lichtreflektierenden Elementes 1403-3 reflektiert, passiert ein Lichtstreuelement 1404, wo es in Streulicht umgewandelt wird und beleuchtet auf diese Weise eine Flüssigkristallanzeigetafel 1405 von deren Rückseite aus. Ein weiterer Teil B, der vorstehend genannten Lichtstrahlen erreicht die Reflexionsfläche des lichtreflektierenden Elementes 1403-1, und nachdem er dort reflektiert worden ist, kehrt er wieder zur Oberfläche der Lichtquelle 1401-1 zurück, dringt dann durch deren Inneres, geht von der Oberfläche auf der anderen Seite ab und gelangt in das lichtdurchlässige Element 1402-1, wie durch B gezeigt. Im Endstadium geht dieser Lichtstrahl ebenfalls vom Lichtstreuelement 1404 ab. Mit anderen Worten, die Lichtstrahlen, die im wesentlichen gleich sind, gelangen in das lichtdurchlässige Element 1402-1, erreichen von einem Ende desselben eine Abgangsbasis in einem solchen Zustand, daß die Lichtstärke beibehalten ist, werden reflektIert und gehen mit Streuung ab, so daß eine gleichmäßige Oberflächenbeleuchtung erzielt werden kann. Daher war die in Fig. 9 gezeigte Beleuchtungsvorrichtung 1400 besonders nützlich für eine gleichmäßige Beleuchtung von großen Flüssigkristallanzeigetafeln, wenn sie mit erhöhter Zellenzahl der transparenten tafelähnlichen Elemente 1407 in dem lichtdurchlässigen Element 1401-1 eingesetzt wird.
Um die Probleme zu lösen, die bei der vorstehend, in Fig. 8 dargestellten Beleuchtungsvorrichtung auftraten, wurde auch eine Beleuchtungsvorrichtung verwendet, wie sie in Fig. 10 dargestellt ist.
In Fig. 10 weist ein lichtflektierendes Element 1502 zum Beispiel einen Film mit einer Spiegeloberfläche auf und ist, um die Nutzungsrate der Strahlen zu erhöhen, so an der Innenwand eines Gehäuses 1505 angeordnet, daß es die Lichtquellen 1501 umgeben kann. Das Bezugszeichen 1503 bezeichnet einen Lichtschirm, der zum Beispiel einen Polyesterfilm enthält, der mit lichtundurchlässigen Materialien in Form von Punkten durch Bedampfen oder Drucken versehen ist, und die Dichteverteilung erfolgt auf dem Teil der punktartigen lichtundurchlässigen Materialien, so daß die Strahlen, die auf den Lichtschirm auftreffen, zu abgehenden Strahlen gemacht werden können, die eine gleichmäßige Lichtverteilung aufweisen.
Teil A der Lichtstrahlen, die von den Lichtquellen 1501 ausgestrahlt werden, erreicht den Lichtschirm 1501 direkt und passiert ihn und wird durch das Lichtstreuelement 1504 in Streulicht umgewandelt und beleuchtet so eine Flüssigkristallanzeigetafel 1506 von deren Rückseite aus. Ein weiterer Teil B, der vorstehend genannten Lichtstrahlen wird auf dem lichtreflektierenden Element 1502 reflektiert, erreicht danach den Lichtschirm 1503, und im Endstadium wird dieser Lichtstrahl B ebenfalls durch das Lichtstreuelement 1504 in Streulicht umgewandelt und geht dann ab. Die Lichtstrahlen, die von den Lichtquellen 1501 ausgestrahlt werden, können sich radial um die Lichtquellen 1501 ausbreiten, und die Strahlen, die den Lichtschirm 1503 erreichen, können unterschiedliche Dichte haben, je nach Lage der Oberfläche, auf die die Strahlen auf den Lichtschirm 1503 auftreffen. Demzufolge bewirkt die Dichteverteilung der lichtundurchlässigen Materialien, mit denen der Lichtschirm 1503 versehen ist, daß die Dichte der in das Lichtstreuelement 1504 eintretenden Strahlen vergleichmäßigt wird, so daß dort eine Oberflächenlichtquelle mit gleichmäßiger Leuchtdichte erzielt werden kann. Diese Beleuchtungsvorrichtung ermöglicht auch die Nutzung nahezu aller Lichtstrahlen, außer dem Teil der Lichtstrahlen, der von den Lichtquellen ausgestrahlt und auf dem lichtundurchlässigen Material des Lichtschirms 1503 aufgefangen wird, und macht es somit möglich, eine stark leuchtende Oberflächenlichtquelle zu erhalten. Des weiteren kann eine Oberflächenlichtquelle mit einer großen Fläche erzielt werden, indem die Anzahl der Lichtquellen 1501 erhöht wird, und daher ist diese Beleuchtungsvorrichtung zweckmäßig für Hintergrundbeleuchtungsquellen von großen Flüssigkristallanzeigetafeln.
Übrigens ermöglicht die ferroelektrische Flüssigkristallanzeigetafel, die im Clark et al. erteilten US-Patent Nr. 4,367,924 beschrieben ist, eine Flüssigkristallanzeige mit großer Fläche, doch Versuche, die von den Erfindern durchgeführt wurden, zeigten, daß die Orientierungsstörung (im folgenden als "sandige Struktur" bezeichnet), die zweifellos einen Schaltfehler verursachen kann, als Ergebnis eines Fallstoßversuches erzeugt wurde, der, wie nachstehend berichtet, durchgeführt wurde, nachdem die ferroelektrische Flüssigkristallanzeigetafel an den Beleuchtungsvorrichtungen der Fig. 9 und 10 befestigt worden war.
Auch weisen die konventionellen Beleuchtungsvorrichtungen, bei denen ein lichtdurchlässiges Element in einem bestimmten Winkel zur Bodenfläche eines Gehäuses und zu einem Lichtstreuelement schräg befestigt werden muß, das Probleme auf, daß sie ein Element brauchen, mit dem das lichtdurchlässige Element auf seiner Oberfläche gedrückt und befestigt wird, wobei die Montage mit zunehmender Anzahl der Teile erschwert wird.
Eine Beleuchtungsvorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist in DE-A-2824359 offenbart.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Beleuchtungsvorrichtung zu schaffen, die eine hohe Nutzungsrate der Strahlen einer Lichtquelle erreichen und gleichmäßige Beleuchtung bewirken kann und die keinerlei sandige Struktur in einem Fallstoßversuch verursacht, und eine Anzeigetafel, die diese verwendet.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Beleuchtungsvorrichtung erreicht, bestehend aus:
a) einem lichtdurchlässigen Element,
b) einer Lichtquelle, die an der Lichteintrittseite des lichtdurchlässigen Elementes angeordnet ist,
c) einem lichtreflektierenden Element, das so angeordnet ist, um das Licht, das durch das lichtdurchlässige Element gelassen wurde, zu reflektieren, und
d) einem tafelähnlichen Element, das eine Streufläche hat, auf der ein Lichtstrahl, der auf dem lichtreflektierenden Element reflektiert wurde, in Streulicht umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
e) das lichtdurchlässige Element aus einer Vielzahl von laminierten transparenten tafelähnlichen Elementen gebildet wird,
f) das lichtreflektierende Element an der Lichtaustrittseite des lichtdurchlässigen Elementes in einem schrägen Winkel zu dem transparenten tafelähnlichen Element angeordnet ist,
g) das tafelähnliche Element eine Streuscheibe auf einem transparenten Tafelstützlement aufweist und durch Flächenberührung eng mit dem lichtdurchlässigen Element verbunden ist,
h) das lichtduchlässige Element, die Lichtquelle, das lichtreflektierende Element und das tafelähnliches Element in
von einem Gehäuse getragen werden, und entweder
i) die Unterseite von dem Gehäuse in Form eines Kegels oder in konvexer Gestalt ausgebildet ist, um den Winkel zu definieren, und mit einer Vielzahl von Vorsprüngen auf der Kegel- oder konvexen Gestalt versehen ist, oder
j) das von dem transparenten Tafeltragelement mindesten 100% seiner Unterseite in Form eines Kegels oder in konvexer Gestalt ausgebildet ist, um den Winkel zu definieren.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung und eine Anzeigetafel, die dieselbe verwendet;
Fig. 2 ist ein Querschnitt entlang der Linie BGB in Fig. 1;
Fig. 3A und 3B sind charakteristische Diagramme von Wellenformen des Fallstoßes, der auf eine konventionelle Beleuchtungsvorrichtung ausgeübt wird, und eine Anzeigetafel, die dieselbe verwendet;
Fig. 4A und 4B sind charakteristische Diagramme von Wellenformen des Fallstoßes, der auf eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung ausgeübt wird, und eine Anzeigetafel, die dieselbe verwendet;
Fig. 5 ist ein Querschnitt einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung, und eine Anzeigetafel, die dieselbe verwendet;
Fig. 6 ist ein Querschnitt einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung 600, und eine Anzeigetafel, die dieselbe verwendet;
Fig. 7 zeigt den Querschnitt eines Lichtstreuelementes, das in einer Beleuchtungsvorrichtung einer vierten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird;
Fig.8 zeigt den Querschnitt einer Beleuchtungsvorrichtung nach dem Stand der Technik, und eine Anzeigetafel, die dieselbe verwendet;
Fig. 9 zeigt den Querschnitt einer weiteren Beleuchtungsvorrichtung nach dem Stand der Technik, und eine Anzeigetafel, die dieselbe verwendet und
Fig. 10 zeigt den Querschnitt einer weiteren Beleuchtungsvorrichtung nach dem Stand der Technik, und eine Anzeigetafel, die dieselbe verwendet.
Ausführungen der Beleuchtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung werden im folgenden mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung und eine Anzeigetafel, die dieselbe verwendet, in der ein lichtdurchlässiges Element 102-1 gemäß der vorliegenden Ausführung den gleichen Aufbau hat, wie das lichtdurchlässige Element 1402-1 vom Stand der Technik, das in Fig. 9 dargestellt ist, und eine Vielzahl von transparenten tafelähnlichen Elementen 108 enthält, die zum Beispiel aus Polymethylmethacrylat (PMMA) oder Glastafeln gebildet sind, und durch einen Klebstoff oder dergleichen aufeinander laminiert sind, wobei sie so laminiert sind, daß eine Klebstoffschicht, die einen kleineren Brechungsindex hat als PMMA, oder eine Luftschicht dazwischen liegt, um die gegenseitige Beeinflussung zwischen den transparenten tafelähnlichen Elementen 108 zu verhindern.
Als nächstes weist ein lichtreflektierendes Element 103 einen Film mit einer Spiegeloberfläche auf, die durch das Aufdampfen eines Metalles wie Aluminium, Chrom oder Silber erzeugt worden ist. Das Teil 103-3 des lichtreflektierenden Elementes 103 ist mit dem Ausgangsende des lichtdurchlässigen Elementes 102-1 in Berührung und in einem schrägen Winkel zu dem transparenten tafelähnlichen Element 108 angeordnet. Dieser schräge Winkel kann vorzugsweise in einem Bereich von 50º bis 350º liegen. Ferner ist Teil 103-1 des lichtreflektierenden Elementes 103 so angeordnet, daß es die Peripherie einer Lichtquelle 101-1 umgibt, die sich an der Lichteintrittseite des obigen lichtdurchlässigen Elementes 102-1 befindet, so daß die Strahlen in einer hohen Rate genutzt werden können. Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Lichtstreuelement 104, das das im vorangegangenen d) definierte tafelförmige Element ist, zwei Funktionen hat. Das Lichtstreuelement 104 die Funktion, das reflektierte Licht vom lichtreflektierenden Element 103-3 in Streulicht umzuwandeln, und die Funktion, die Flüssigkristallanzeigetafel 106 durch Oberflächenberührung mit dem lichtdurchlässigen Element 102-1 zu tragen. In der vorliegenden Ausführung enthält das Lichstreuelement 104 eine Streuscheibe 104-1, die eine Streufunktion hat, und ein transparentes oder halbdurchsichtiges Element 104-2, das die Tafeltragfunktion hat, wobei sie durch einen Klebstoff miteinander verbunden sind. Die Streuscheibe 104-1 kann aus einer milchig weißen halbdurchsichtigen Substanz hergestellt sein. Als eine solche Substanz können speziell aufgerauhtes PMMA oder Glastafeln verwendet werden oder PMMA, das Kristallteilchen mit einen hohen Brechungsindex enthält. Das transparente oder halbdurchsichtige Element 104-2 sollte vorzugsweise aus PMMA oder Glastafeln hergestellt werden. Das Lichtstreuelement 104 sollte vorzugsweise an dem lichtdurchlässigen Element 102-1 mittels eines Klebstoffs befestigt werden.
In einem Gehäuse 107 ist der Boden 107-1 in Form eines Kegels oder von konvexer Gestalt ausgebildet, so daß das Bodenende der Lichtaustrittfläche des lichtdurchlässigen Elementes 102-1 mit dem lichtreflektierenden Element 103-3 in Berührung gebracht werden kann. Fig. 2 ist ein Querschnitt entlang der Linie B-B in Fig. 1, wo eine Vielzahl von Vorsprüngen 107-2 auf der Unterseite des Gehäuses 107 vorgesehen sind, so daß sich eine Struktur ergibt, die eine Verformung der Gehäuseunterseite 107-1 selbst dann verhindert, wenn eine Stoßkraft in Z-Richtung wirkt.
Es folgt die Beschreibung der in Fig. 1 gezeigten Beleuchtungsvorrichtung 100. Der Lichtstrahl A, der, von einer länglichen Lichtquelle 101-1, wie beispielsweise einer Leuchtstoffröhre, kommend, in die Lichteintrittsfläche des lichtdurchlässigen Elementes 102-1 gelangt, durchdringt nach wiederholter Totalreflexion ohne Verluststrahlung nach außen das Innere des transparenten tafelförmigen Elementes 108. Nach dem Austritt aus der Lichtaustrittseite wird er anschließend von dem lichtreflektierende Element 103-3 reflektiert und erreicht die Streuscheibe 104-1 durch das transparente oder halbdurchlässige Element 104-2, wo er in Streulicht umgewandelt wird und so die Flüssigkristallanzeigetafel 106 von ihrer Rückseite aus beleuchtet.
Diese Ausführung hat folgende Vorteile. Da das Lichtstreuelement 104 durch Oberflächenberührung eng an dem lichtdurchlässigen Element 102-1 und 102-2 befestigt ist, kann das Lichtstreuelement 104 nicht vibrieren, selbst, wenn darauf ein Fallstoß ausgübt wird, so daß auf die Flüssigkristallanzeigetafel 106 keine zu hohe Stoßbeschleunigung erfolgt. Fig. 4A und 4B zeigen Stoßwellenformen, die beobachtet wurden, als der gleiche Fallversuch wie im Beispiel von Fig. 3 an der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung 100 durchgeführt wurde, auf der die ferroelektrische Flüssigkristallanzeigetafel 106 montiert war. In Fig. 4B ist die Wellenform B der Stoßbeschleunigung einer Fallprüfmaschine, die auf die Mittelfläche 110 der ferroelektrischen Flüssigkristallanzeigetafel 106 übertragen wird, ähnlich der vorgegebenen Beschleunigung G1, die in in Fig. 4A gezeigt ist, unter der Voraussetzung, daß keine sandige Struktur in der ferroelektrischen Flüssigkristallanzeigtafel 106 erzeugt wurde. In einem Fall, wo die Flüssigkristallanzeigetafel 106 von dem Lichtstreuelement 104 getrennt ist, muß die Flüssigkristallanzeigetafel 106, um sie aufrecht zu halten, natürlich mit anderen Mitteln gehalten und an ihrer Bodenbegrenzungsfläche befestigt werden. Da in einem solchen Fall die Flüssigkristallanzeigetafel 106 in einen Schwebezustand versetzt wird, wirkt eine übermäßige Stoßbeschleunigung auf die Flüssigkristallanzeigetafel 106 ein, wenn der Fallstoß aufgebracht wird, was zu einem sandigen Strukturbild führt.
Das transparente oder halbdurchsichtige Element 104-2, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist zwischen dem lichtdurchlässigen Element 102-1 und dem Streuscheibe 104-1 angeordnet. Dementsprechend kann die Dicke des transparenten oder halbdurchsichtigen Elementes 104-2 so gewählt werdend daß eine vorgegebene Größe für den Abstand zwischen der Reflektionsfläche des lichtreflektierenden Elementes 103 und der Streuscheibenoberfläche, einer den Strahlen ausgesetzten Fläche, bestimmt wird, so daß es nicht geschehen kann, daß Grenzlinien zwischen den tafelähnlichen Elementen auf der Lichtaustrittseite des lichtdurchlässigen Elementes 102-1 auf der zu bestrahlenden Oberfläche auftreten. Auf diese Weise kann eine Oberflächenbeleuchtung mit einer sehr gleichmäßigen Helligkeit erzielt werden. In der vorliegenden Ausführung gewährleistet das Fehlen einer Grenzlinie zwischen den transparenten tafelähnlichen Elementen eine einheitliche Beleuchtung, wenn das transparente oder halbdurchsichtige Element 104-2 eine Dicke von mindestens 6 oder 7 mm hat.
Außerdem kann das lichtdurchlässige Element 102-1 der vorliegenden Ausführung ohne Schrägstellung an dem Gehäuse 107 durch Laminierung mit dem Lichtstreuelement 104 befestigt werden, wodurch keinerlei Befestigungselemente benötig werden, die normalerweise für die Befestigung eines lichtdurchlässigen Elementes erforderlich sind, wodurch sich die Montage wesentlich vereinfacht.
Fig. 3A und 3B zeigen Stoßwellenformen, die beobachtet werden, wenn an der konventionellen Beleuchtungsvorrichtung 1400, dargestellt in Fig. 9, an die die ferroelektrische Flüssigkristallanzeigetafel 1405 montiert wurde, ein Fallversuch mittels einer Fallprüfmaschine (nicht gezeigt) durchgeführt wird, so daß die vorgegebene Beschleunigung G1 auf die Beleuchtungsvorrichtung 1400 aufgebracht werden kann. "A" in Fig. 3A zeigt eine Wellenform der Stoßbeschleunigung, die auf die Bodenfläche 1409 der Beleuchtungsvorrichtung 1400 aufgebracht wurde, wo ein Höchstwert durch G1 angezeigt wird, der gleich der vorgegebenen Beschleunigung in der Fallprüfmaschine ist. Dennoch wurde auf der Mittelfläche 1410 der ferroeletrischen Flüssigkristallanzeigetafel 1405 ein Höchstwert auf 2 G1 verdoppelt, wie durch die Wellenform B in Fig. 3B gezeigt, was zu einer Störung in der Ausrichtung und dem zu einer sandigen Struktur führt. Genauer gesagt sind in dieser Beleuchtungsvcrrichtung 1400 das Lichtstreuelement 1404 und die lichtdurchlässigen Elemente 1402-1 und 1402-2 getrennt mit einem großen Zwischenraum angeordnet, so daß sich das Mittelteil in einem Schwebezustand befindet, wobei nur peripher vier Seiten 1404-1, 1404-2 usw. (Seiten senkrecht zur Blattoberfläche sind nicht gezeigt) des Lichtstreuelementes 1404 am Gehäuse 1406 befestigt sind. Aus diesem Grund ist die Stoßbeschleunigung, die auf die Flüssigkristallanzeigetafel 1405 aufgebracht wird, auf dem Lichtstreuelement 1404 erhöht, wie durch die Wellenform B in Fig. 3B gezeigt, wenn die Beleuchtungsvorrichtung 1400 in Richtung Z in Fig. 9 fällt.
Fig. 5 stellt eine zweite Ausführung der vorliegenden Erfindung dar. In der Fig. bezeichnen die gleichen Zahlen wie in Fig. 1 die gleichen Elemente. Die Ausführung von Fig.1 hat den Aufbau des sogenannten Zweilampensystems, bei dem die Lichtquelle und das lichtdurchlässige Element paarweise eingesetzt werden. Diese Ausführung ist eine Ausführung, in der die vorliegende Erfindung auf ein Ein-Lampen-System angewandt wird, wobei damit dieselbe Wirkung erreicht werden kann wie beim Zwei-Lampen-System. Außerdem ermöglicht eine Erhöhung der Lamellenanzahl der transparenten tafelähnlichen Elemente 108, aus denen sich das lichtdurchlässige Element 102 zusammensetzt, eine Vergrößerung der wirksamen Beleuchtungsfläche, wobei es möglich wird, eine Beleuchtungsvorrichtung für eine großflächige Flüssigkristallanzeigetafel, ähnlich dem Zwei-Lampen-System, zu schaffen.
Fig. 6 zeigt eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der ein transparentes oder halbdurchsichtiges Element 601 in die konventionelle Beleuchtungsvorrichtung integriert ist, die in Fig.9 gezeigt ist. In der Abbildung bezeichnen dieselben Zahlen dieselben Elemente wie in Fig. 1 Das transparente oder halbdurchsichtige Element 601 hat, wie in Fig. 1 bei der ersten Ausführungsform, Oberflächen berührung mit dem lichtdurchlässigen Element 1402-1 im Teil 601-1 der Unterseite, und ist daran mittels eines Klebstoffs befestigt, so daß auch in diesem Fall eine Ausrichtungsstörung, wie eine sandige Struktur, durch den Fallstoß nicht verursacht werden kann. Vorteilhaft ist, wenn die Berührungsfläche des transparenten oder halbdurchsichtigen Elementes 601 mit den transparenten tafelähnlichen Elementen 1407 in Berührung kommt, um eine Fläche zu bilden, die 10% oder mehr, vorzugsweise 30% oder mehr, der Fläche des transparenten tafelähnlichen Elementes 1407 umfaßt. Ferner muß die Unterseite 601-2 des transparenten oder halbdurchsichtigen Elementes 601 nicht unbedingt flach sein und kann die Form einer konvexen Linse haben.
Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform, nach der das Lichtstreuelement 104, das in der Ausführung von Fig. 1 verwendet wird, als Einzelement ausgebildet ist. Das Bezugszeichen 701 bezeichnet ein transparentes oder halbdurchsichtiges Element mit einer Lichtstreufläche 702, das aus PMMA oder Glas ausgebildet sein kann, und die Lichtstreufläche 702 kann blendfrei aufgerauht sein. Die vorliegende Erfindung hat zusätzliche Vorteile, wie z.B., daß es möglich wird, die Beleuchtungsvorrichtung kleiner zu halten als die der ersten Ausführung und die Anzahl der Einzelteile kann reduziert werden. Die vorliegende Ausführungsform kann auch in der zweiten und dritten Ausführungsform eingesetzt werden.
Geeignet als Flüssigkristallanzeigetafeln, wie sie in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, sind ferroelektrische Flüssigkristallanzeigetafeln, die in den U.S. Patenten Nr. 4, 367,924, Nr. 4,639,089, Nr. 4,655,561 usw. offenbart sind. Eine große Wirkung kann sich besonders bei solchen ferroelektrischen Flüssigkristallanzeigetafeln zeigen, bei denen die Filmdicke eines chiralen smektischen Flüssigkristalls mit ferroelektrischen Eigenschaften einer Filmdicke gleichgesetzt wird, die gering genug ist, um eine Spiralstruktur zu entwickeln, wie sie dem chiralen smektischen Flüssigkristall eigen ist. Solche ferroelektrischen Flüssigkristallanzeigetafeln sind so konstruiert, daß sie eine sehr geringe Zellendicke von annähernd 0,5 µm bis 2 µm haben, und deshalb das Problem bestand, daß bei einer Erschütterung (Stoß) eine Ausrichtungsstörung, sandige Struktur, auftrat. Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung ermöglicht die Lösung solcher Probleme.
Bei den vorstehenden Ausführungen erfolgte die Beschreibung für ferroelektrische Flüssigkristallanzeigetafeln, doch die vorliegende Erfindung kann uneingeschränkt bei Anzeigetafeln vom Typ des verdrehtnematischen Flüssigkristalls eingesetzt werden, die konventionell als Anzeigetafeln verwendet werden. Ferner werden in den Ausführungsformen nach Fig. 5 und Fig. 6 die transparenten tafelähnlichen Elemente, die das lichtdurchlässige Element bilden, mit sechs Lamellen verwendet, doch uneingeschränkt dazu kann die Lamellenanzahl erhöht oder verringert werden, je nach der wirksamen Beleuchtungsfläche.
Auch hinsichtlich der Anzahl der Lichtquellen erfolgten die Beschreibungen an Fällen, wo zwei Lichtquellen verwendet werden, es kann aber eine Lichtquelle eingesetzt werden, oder die gleiche Wirkung kann auch mit drei oder mehr Lichtquellen erzielt werden. In dem Fall, wo drei oder mehr Lichtquellen verwendet werden, ist es möglich, eine Beleuchtungsvorrichtung für eine Flüssigkristallanzeigetafel zu schaffen, die eine noch größere Fläche hat als in dem Fall, wo zwei Lichtquellen verwendet werden.
Die Beleuchtungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ermöglichte es, eine Oberflächenbeleuchtungsvorrichtung zu schaffen, die die Erschütterung, die auf eine ferroelektrische Flüssigkristallanzeigetafel ausgeübt wird, im Vergleich zu konventionellen Beleuchtungsvorrichtungen beträchtlich reduzieren kann, wobei keinerlei Ausrichtungsstörung wie sandige Struktur erzeugt wird, und bei der eine hohe Strahlungsausnutzungsrate der Lichtquellen erreicht wird und gleichzeitig eine einheitliche Oberflächenbeleuchtung erzielbar ist.

Claims

1. Beleuchtungsvorrichtung, bestehend aus:

a) einem lichtdurchlässigen Element (102; 102-1, 102-2),

b) einer Lichtquelle (101; 101-1), die an der Lichteintrittseite des lichtdurchlässigen Elementes(102; 102-1, 102-2) angeordnet ist,

c) einem lichtreflektierenden Element, das so angeordnet ist, um das Licht, das durch das lichtdurchlässige Element (103; 103-1, 103-3) durchtritt, zu reflektieren, und

d) einem tafelähnlichen Element (104) mit einer Streufläche, auf der ein Lichtstrahl, der von dem lichtreflektierenden Element (103; 103-1, 103-3) reflektiert wird, in Streulicht umgewandelt wird,

dadurch gekennzeichnet, daß

e) das lichtdurchlässige Element (102; 102-1, 102-2) aus einer Vielzahl von laminierten tafelähnlichen Elementen (108) gebildet wird,

f) das lichtreflektierende Element (103; 103-1, 103-3) an der Lichtaustrittseite des lichtdurchlässigen Elements (102; 102-1, 102-2) in einem schrägen Winkel zum lichtdurchlässigen tafelähnlichen Element (108) angeordnet ist,

g) das tafelähnliche Element (108) ein Streuscheibe auf einem transparenten Tafeltragelement aufweist und durch Oberflächenberührung eng mit dem lichtdurchlässigen Element (102; 102-1, 102-2) befestigt ist,

h) das lichtdurchlässige Element (102; 102-1, 102-2), die Lichtquelle (101; 1101-1), das lichtreflektierende Element (103; 103-1, 103-3) und das tafelähnliche Element (104) in d) durch ein Gehäuse (107) getragen werden und entweder

i) die Unterseite (107-1) des Gehäuses (107) in Form eines Kegels oder von konvexer Gestalt ausgebildet ist, um den Winkel zu definieren, und mit einer Vielzahl von Vorsprüngen (107-2) auf dem Kegel- oder konvexen Gestalt versehen ist, oder

j) das transparente Tafeltragelement mindestens 100% seiner Unterseite in Form eines Kegels oder von konvexer Gestalt ausgebildet hat, um den Winkel zu definieren.

2. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das tafelähnliche Element 104) in d) eine Streuscheibe (104-1), die aus einer milchig-weißen Substanz besteht, und ein transparentes oder halbdurchsichtiges Element (1104-2) aufweist.

3. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das tafelförmige Element in d) ein transparentes oder halbdurchsichtiges Element (701) aufweist, dessen Lichtaustrittsfläche (702) aufgerauht ist.

4. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (101; 101-1) aus einer oder zwei Lichtquelle(n) besteht.

5. Anzeigetafel, die aufweist: eine Beleuchtungsvorrichtung (100; 600) gemäß Anspruch 1 und eine Flüssigkristallanzeigetafel (106), die an der Lichtaustrittseite der Streuscheibe angeordnet ist.

6. Anzeigetafel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkristall ein ferroelektrischer Flüssigkristall ist.

7. Anzeigetafel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der ferroelektrische Flüssigkristall ein chiraler smektischer Flüssigkristall ist.

8. Anzeigetafel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Filmdicke des chiralen smektischen Flüssigkristalls auf eine Filmdicke festgelegt ist, die gering genug ist, um eine Spiralstruktur zu entwickeln, die einem chiralen smektischen Flüssigkristall eigen ist, wenn kein elektrisches Feld gebildet wird.