NL8601907A

NL8601907A - Belichtingsinrichting.

Info

Publication number: NL8601907A
Application number: NL8601907A
Authority: NL
Original assignee: Canon Kk
Priority date: 1985-07-23
Filing date: 1986-07-23
Publication date: 1987-02-16
Also published as: NL192630B; GB2180051B; JPS6223022A; US4737896A; GB2180051A; JP2823156B2; GB8617891D0; NL192630C

Description

_ a VO 8316 -1-

Titei: belichtingsinrichting.

De uityinding heeft betrekking op een belichtingsinrichting. Meer in het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op een vlakke belichtingsinrichting om weergeefpanelen van vloeibare- kristal televisie-inrichtingen enzovoorts vanaf de achterzijde te belichten.

5 Bij een vloeibaar weergeefpaneel vindt de weergave plaats door een diskriminatie van de elektro-optische modulatie van vloeibare kristallen door middel van licht, dat gereflecteerd wordt door een onregelmatige reflectieplaat, welke aan de achterzijde van het weergeefpaneel is opgesteld, of door- het vloeibare kristal zodanig om te schakelen, dat licht, 10 dat vanaf de achterzijde van het weergeefpaneel wordt geïntroduceerd, wordt bestuurd. In het algemeen wordt het eerste paneel een vloeibaar kristal-paneel van het reflectietype genoemd en wordt het laatste paneel een vloeibaar kristalpaneel vein het transmissietype genoemd. Ofschoon deze twee typen vloeibare kristalpanelen respectieve voordelen bezitten, is het vloeibare 15 kristalpaneel van het transmissietype bijzonder geschikt om te worden toegepast als een weergeefpaneel voor kantooruitrustingen.

Bij conventionele belichtingsinrichtingen, welke worden toegepast voor vloeibare kristalpanelen van het transmissietype, wordt gebruik gemaakt van een aantal fluorescentielampen en een lichtdiffusiescherm. Deze belichtings-20 inrichtingen hebben evenwel als bezwaar, dat zij een grote hoeveelheid elektriciteit verbruiken wanneer zij worden toegepast bij weergeefpanelen met een grote oppervlakte (bijvoorbeeld een diagonaalafmeting van 30 cm ) in verband met het vereiste grotere aantal fluorescentielampen voor de belichting en het resulterende niet-unifonne licht voor belichting. Derhal-25 ve worden vlakke belic'ntingsinrichtingen, als weergegeven in figuur 1, thans toegepast. In figuur 1 worden stralen 151, welke afkomstig zijn uit een lichtbron 11, totaal gereflecteerd bij een gebogen reflectievlak 12 van een transparante blokcomponent 10 en opnieuw bij de vlakke reflectiegedeel-ten 13 van een prismastelsel; de gereflecteerde stralen 152 verlaten het 30 gebogen reflectievlak 12 en worden overgedragen via een lichtdiffusiescherm 16, waarbij de gereflecteerde stralen 152 werden omgezet in diffuse stralen 153; de diffuse stralen 153 kunnen een vloeibaar kristalpaneel 17 vanaf de achterzijde belichten.

Deze vlakke belichtingsinrichting heeft evenwel de volgende bezwaren.

C :¾ « Λ Λ 7

WWW . w s.- J

ί η •-2-

De gebruiksfactor van de stralen, welke door de lichtbron worden geleverd, is gering; er wordt een grote hoeveelheid elektriciteit verbruikt voor het belichten van het vloeibare kristal om een voldoende helderheid te verschaffen; en de stralen voor de belichting hebben een slechte gericht-5 heid en derhalve wordt de netto hoeveelheid licht voor het belichten van de gedeelten van het vloeibare kristal, welke moeten worden waargenomen, onvoldoende.

De uitvinding beoogt te voorzien in een vlakke belichtingsinrichting, waarbij de door een lichtbron geleverde stralen in sterke mate worden benut 10 en waarbij wordt voorzien in stralen met een betere gerichtheid voor belichting ~

Een ander doel van de uitvinding is het verschaffen van een vlakke belichtingsinrichting, welke geschikt is om als een achterlichtbron voor vloeibare kristalpanelen van het transmissietype te worden toegepast.

15 De uitvinding voorziet daartoe in een belichtingsinrichting, welke is voorzien van een lichtbron, eerste lichtafbuigorganen om de uit een lichtbron geeiutteerde stralen in evenwijdige stralen om te zetten, en tweede lichtafbuigorganen om de evenwijdige stralen naar een te belichten object te richten.

20 De uitvinding zal onderstaand nader worden toegelicht onder verwij zing naar de tekening. Daarbij toont: fig. 1 een doorsnede van een conventionele belichtingsinrichting; fig. 2 een doorsnede van een belichtingsinrichting volgens de uitvinding; fig. 3 een perspectivisch-aanzicht van een lichtgeleidingsonderdeel, dat 25 bij de inrichting volgens de uitvinding wordt toegepast; fig. 4 een vergrote doorsnede van een hellend prismastelsel, dat volgens de uitvinding wordt gebruikt; fig. 5 en 6 elk een doorsnede van een belichtingsinrichting volgens de uitvinding bij een andere uitvoeringsvorm; en 30 fig. 7 een perspectivisch aanzicht van een lichtgeleidingsonderdeel met een andere uitvoeringsvorm, dat bij de inrichtingen volgens de uitvinding wordt toegepast.

Fig. 2 toont een doorsnede van een belichtingsinrichting volgens de uitvinding. Fig. 3 is een perspectivisch aanzicht van een lichtgeleidings-35 onderdeel met vlakken van een hellend prismastelsel, gebruikt bij de belichtingsinrichting volgens figuur 2. Fig. 4 toont een vergrote doorsnede ~ » Λ ' ,-»> "*?

\ï ’-j J J

-3- Λ, * * van de vlakken van het hellende prismastelsel volgens figuur 3.

De belichtingsinrichting volgens de uitvinding omvat (a) eerste licht-afbuigorganen, voorzien van een convexe lens 20 om de uit een lichtbron E geêsit-teerde stralen 241 om te zetten in evenwijdige stralen 242, en (b) tweede 5 lichtafbuigorganen, voorzien van een lichtgeleidingsonderdeel 21 met vlakke gedeelten 22 van een hellend prismastelsel en met een lichtverstroo&ngs-vlak 23. Met de belichtingsinrichting volgens de uitvinding worden de stralen 241, welke worden uitgezonden uit de lichtbron 11, die zich in het brandpunt van de convexe lens 20 bevindt, omgezet in evenwijdige stralen 10 242? de evenwijdige stralen 242 treden het lichtgeleidingsonderdeel 21 binnen en worden bij de kleine vlakke gedeelten 22 van het hellende prismastelsel totaal gereflecteerd, waardoor de evenwijdige stralen 242 worden omgezet in totale- reflectiestralen 243? de totale - refleetiestralen 243 worden bij het lichtverstrocdingsvlak 23 van het lichtgeleidingsonderdeel 15 21 omgezet in diffusiestralen 244; en de diffusiestralen 244 belichten een vloeibaar- kristalpaneel 17,dat een te belichten object vormt.

Bij voorkeur heeft elk klein prisma van het hellende prismastelsel, dat volgens de uitvinding wordt gebruikt, een hoek Θ van 45“ of kleiner ten opzichte van de hartlijn van de evenwijdige stralen 242. Bovendien is 20 het hellende prismastelsel, wanneer het te belichten object bestaat uit een vloeibaar- kristalpaneel, bij voorkeur zodanig uitgevoerd, dat elk prisma van het prismastelsel een spoed heeft, welke gelijk is aan of kleiner is dan de spoed van de beeldelementen, die op het vloeibare- kristalpaneel worden gevormd. Wanneer het vloeibare - kristalpaneel bijvoorbeeld 25 16 beeldelementen per 1 mm omvat, is het hellende prismastelsel bij voorkeur zodanig uitgevoerd, dat dit 16 of meer prisma's per 1 mm omvat, en verder is het gewenst, dat de vlakke gedeelten 22 van het hellende prismastelsel met een hoek Θ ten opzichte van de evenwijdige stralen 242 tegenover de beeldelementen van het vloeibare- kristalpaneel liggen. In dit geval 30 wordt derhalve de hoeveelheid stralen, welke door de beeldelementen kunnen worden overgedragen, maximaal wanneer de beeldelementen zich in de open toestand bevinden. Ondertussen liggen de vlakke gedeelten 41 van het prismastelsel evenwijdig aan de evenwijdige stralen 242, tegenover de gedeelten van de vloeibare -kristalpaneelgedeelten, welke verschillen van de besld-35 elementen en derhalve worden deze gedeelten van het vloeibare- kristalpaneel belicht door een minimale hoeveelheid stralen, waardoor derhalve een beeld men groot contrast bij het weergeefpaneel wordt verkregen.

3 o ó 1 3 δ 7 -4- i <£

In het beeld, dat op het vloeibare- kristalpaneel 17 wordt gevormd, is een aantal beeldelementen in rijen en kolommen aanwezig. Elk beeldelement wordt zodanig bestuurd, dat dit zich of in een open toestand of in een gesloten toestand bevindt. Een beeld wordt weergegeven door de straal 5 van het licht vanaf de achterzijde via het bestuurde beeldelement om te schakelen. De besturing van de beeldelementen geschiedt in het algemeen overeenkomstig het informatiesignaal uit de aftastlijn en de informatielijn, welke met de beeldelementen zijn verbonden. Voor het vloeibare- kristalpanêel 17 kan gebruik worden gemaakt van een actief matrixstelsel /een 10 van weergeefbeelden, getwist nematisch stelsel voor een puntmatrixbeeld, of een stelsel voor puntmatrixbeelden waarbij gebruik wordt gemaakt van ferro-elektrische vloeibare kristallen. Bij het actieve matrixstelsel wordt elk beeldelement op dezelfde lijn gemeenschappelijk verbonden met een poort van een dunne-filmtransistor (TFT), en worden de beeldelementen 15 van dezelfde lijn gemeenschappelijk verbonden met een poort van de TFT, terwijl het informatiesignaal sequentieel aan elke lijn vanuit de toevoer-elektrode van TFT synchroon met de poortelektrodepuls wordt toegevoerd.

Het lichtgeleidingsonderdeel 21, dat bij de belichtingsinrichting volgens de uitvinding wordt toegepast, kan bestaan uit een transparant 20 materiaal zoals glas, kunsthars of dergelijke. Het onderdeel kan evenwel bestaan uit een gekleurde transparante component, afhankelijk van de beoogde toepassing van de inrichting volgens de uitvinding. Het lichtverstrooiings-vlak 23 van het lichtgeleidingsonderdeel 21 kan bestaan uit een ruw vlak, gevormd door een antiverblindingsbehandeling.

25 De vlakke gedeelten 22 van het hellende prismastelsel kunnen zijn bekleed met een reflecterende metaalfilm van aluminium, zilver, chroom of dergelijke om de gebruiksfactor van de stralen, die door de lichtbron 11 worden geleverd,te vergroten .

De lichtbron 11 die bij de inrichting, volgens de uitvinding wordt 30 toegepast, kan worden gekozen uit verschillende lichtbronnen. Specifieke voorbeelden omvatten een lange fluorescentielamp, een lange elektrische gloeilamp (bijvoorbeeld een halogeenlamp), een lange LED (licht emitterende diode), enzovoorts.

De figuren 5 tot 7 tonen andere uitvoeringsvormen van de belichtings-35 inrichting volgens de uitvinding.

De in fig. 5 afgebeelde belichtingsinrichting omvat eerste lichtaf-buigorganen, waarbij gebruik wordt gemaakt van een convexe lens 20 om de 8601907 .... ·*" % -5- uit een lichtbron 11 geëmitteerde stralen 241 om te zetten in evenwijdige stralen, en tweede lichtafbuigorganen, waarbij gebruik wordt gemaakt van een transparante plaat 51 met vlakke gedeelten 22 van een hellend prisma- stelsel. In figuur 5 stellen dezelfde numerieke symbolen als in figuur 5 2 hetzelfde onderdeel als in figuur 2 voor.

/van

Fig. 6 toont een uitvoeringsvorm een belichtingsinrichting van samengesteld type, welke in wezen een combinatie is van de inrichtingen volgens figuur 2 en volgens figuur 5. In figuur 6 stellen dezelfde numerieke symbolen als in figuur 2 en 5 dezelfde onderdelen als in de respectieve 10 figuren 2 en 5 voor.

Bij de belichtingsinrichting volgens figuur 6 zijn lichtbronnen' 11 aan beide zijden van de lichtafbuigorganen opgesteld, waardoor een sterke belichting mogelijk wordt gemaakt. Voorts kunnen de stralen met een goed richtvermogen een vloeibaar- kristalpaneel op een uniforme wijze vanaf de 15 achterzijde belichten.

Fig. 7 toont een perspectivisch aanzicht van een lichtgeleidingsonder-deel 71, waarbij de vlakke gedeelten 22 van het hellende prismastelsel gebogen zijn. Bij de belichtingsinrichting volgens de uitvinding kan dit licht-geleidingsonderdeel 71 worden toegepast in plaats van het lichtgeieidings-20 onderdeel· 21 volgens figuur 2. Waar het lichtgeleidingsonderdeel 71 is voorzien van gebogen vlakke gedeelten 22 worden de evenwijdige stralen, die het lichtgeleidingsonderdeel 71 zijn binnengetreden,bij de gebogen vlakke gedeelten 22 zodanig gereflecteerd, dat de gereflecteerde stralen naar het midden van het prismastelsel worden gericht, waardoor de stralen, 25 waarmede het vloeibare- kristalpaneel wordt belicht, een verbeterde gerichtheid kunnen bezitten.

Onder gebruik van de belichtingsinrichting volgens de uitvinding wordt het benutten van de stralen uit een lichtbron beter en kunnen stralen met een beter richteffekt worden verkregen. Wanneer de inrichting volgens 30 de uitvinding wordt gebruikt als een inrichting voor het belichten van vloeibare-kristalpanelen vanaf de achterzijde bij het transmissietype, kan een weergave, welke, twee maal of meer malen helderder is dan de conventionele weergave worden verkregen.

Λ O "7 n J '# i O’ *

Claims

1. Belichtingsinrichting gekenmerkt door een lichtbron, eerste lichtafbuigorganen om de uit de lichtbron geënitteerde stralen om te zetten in evenwijdige stralen en .tweede lichtafbuigorganen om de evenwijdige stralen naar een te belichten object te richten.

2. Belichtingsinrichting volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de eerste lichtafbuigorganen bestaan uit een convexe lens, de lichtbron in het brandpunt van de convexe lens is opgesteld en de tweede lichtafbuigorganen bestaan..uit een hellend prismastelsel met vlakke gedeelten om de evenwijdige stralen naar een te belichten object te richten.

3. Belichtingsinrichting volgens conclusie 2 met het kenmerk, dat de vlakke gedeelten van het hellende prismastelsel ten opzichte van de hartlijn van de evenwijdige stralen een hoek van 45° of minder maken.

4. Belichtingsinrichting volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat een lichteiitterend vlak van de tweede lichtafbuigorganen het licht diffuus 15 maakt.

5. Belichtingsinrichting volgens conclusie-2 met het kenmerk, dat de vlakke gedeelten van het hellende prismastelsel uit gebogen vlakken bestaan.

6. Belichtingsinrichting volgens conclusie 4 met het kenmerk, dat 20 de tweede lichtafbuigorganen uit glas bestaan.

7. Belichtingsinrichting volgens conclusie 2 met het kenmerk, dat het te belichten object bestaat uit een weergeefpaneel en de spoed van het hellende prismastelsel zodanig wordt ingesteld, dat deze gelijk is aan of kleiner is dan de spoed van de beeldelementen van het weergeefpaneel.

8. Belichtingsinrichting volgens conclusie 7 met het kenmerk, dat de vlakke gedeelten van het hellende prismastelsel positioneel tegenover de beeldelementen van het weergeefpaneel zijn gelegen onder een hoek Θ (waarbij Θ de hoek is tussen de evenwijdige stralen, welke de tweede lichtafbuigorganen binnen treden, en de vlakke gedeelten van. het hellende pris-30 mastelsel).

9. Belichtingsinrichting volgens conclusie 2 met het kenmerk, dat de vlakke gedeelten van het hellende prismastelsel met een reflecterende metaalfilm zijn bekleed. • * ('· i Λ Λ 7 i; 3 . ; i j y J -7- V

10. Belichtingsinrichting volgens conclusie 7 met het kenmerk, dat het weergeefpaneel een ferro-elektrisch vloeibaar kristal omvat,

11. Belichtingsinrichting volgens conclusie 7 met het kenmerk, dat het belichtingspaneel een getwist nematisch vloeibaar kristal omvat,

12. Belichtingsinrichting volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de lichtbron, de eerste lichtafbuigorganen en de tweede lichtafbuigorganen in twee gescheiden stellen aanwezig zijn. $501907