DE3634493A1

DE3634493A1 - Lichtstreueinrichtung

Info

Publication number: DE3634493A1
Application number: DE19863634493
Authority: DE
Inventors: Makoto Ohe
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 1986-10-01
Filing date: 1986-10-09
Publication date: 1988-04-14
Also published as: GB2196100B; GB2196100A; GB8623577D0; US4729068A

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Lichtstreueinrichtung und insbesondere eine verbesserte Lichtstreueinrichtung, mit der relativ große Flächen bei signifikant verminderten optischen Verlusten gleichmäßig ausgeleuchtet werden können.

Es sind verschiedenartige Lichtstreueinrichtungen bekannt, die als plane Lichtquellen zur Leitung des von einer Lichtquelle abgestrahlten Lichts auf ein gewünschtes Objekt verwendet werden können, um in dieser Weise eine relativ große Fläche gleichmäßig zu beleuchten. Diese Lichtstreueinrichtungen werden in der Praxis als Beleuchtungen für Anzeigeeinrichtungen, beispielsweise für Reklameanzeigen oder auch als rückseitige Beleuchtungseinrichtungen für Flüssigkeitsanzeigen verwendet.

Zum Streuen des Lichts sind auch verschiedene Lichtstreuplatten, beispielsweise Mattglasplatten oder Milchglasplatten bekannt. Die Lichtstreuplatten werden im allgemeinen in der Weise verwendet, daß eine Lichtquelle in einem bestimmten Abstand hinter der hinteren Oberfläche der Lichtstreuplatte angeordnet wird.

Bei neueren Flüssigkristallanzeigen ist jedoch versucht worden, die Lichtquelle in der Nähe einer Kantenfläche einer Lichtstreuplatte anzuordnen, welche Kantenfläche als Lichteinfallsfläche verwendet wird, um in dieser Weise die Größe der Anzeige zu verringern. Bei diesem Versuch hat sich gezeigt, daß dann, wenn die Lichtquelle lediglich an der Kantenfläche einer üblichen Lichtstreuplatte, beispielsweise einer Mattglasplatte oder einer Milchglasplatte angeordnet wird, sie nicht dazu ausreicht, die gesamte Oberfläche der Lichtstreuplatte gleichmäßig zu beleuchten.

Zur Überwindung des oben angesprochenen Nachteils beschreibt die US-PS 40 59 916 ein Konzept, gemäß dem eine hintere Oberfläche einer lichtleitenden Platte mit einem feinen Linienmuster mattiert (aufgerauht) wird und auf der matten hinteren Oberfläche mit einer Lichtreflexionsschicht versehen wird, so daß das von einer Lichtquelle eingestrahlte Licht mit verbesserter Sichtwirkung durch die Lichtstreuplatte geleitet werden kann, wobei die Dicke der Lichtstreuplatte graduell von der der Lichtquelle gegenüberliegenden Kantenfläche zu der gegenüberliegenden Kantenfläche der Platte abnimmt, was zur Folge hat, daß die Helligkeit auf der gegenüberliegenden Kantenfläche der Platte zunimmt, so daß schließlich die Helligkeit über die gesamte Oberfläche der Platte gleichmäßig wird.

Die oben beschriebene Lichtstreuplatte besitzt jedoch den Nachteil, daß zur Ausbildung der Oberfläche der transparenten lichtleitenden Platte sehr genaue und exakte Herstellungsmethoden angewandt werden müssen, was zu erheblichen Produktionskosten führt. Dies ist aus kommerziellen Gründen besonders unerwünscht, da die Kosten für eine solche Lichtstreuplatte gesenkt werden müssen. Daher vermag diese vorbekannte Lichtstreuplatte überwiegend aus Kostengründen nicht zu befriedigen.

Zur Überwindung dieser Nachteile offenbart die JP-OS 61-55684 eine verbesserte Lichtstreueinrichtung mit einer Grundplatte, die im wesentlichen aus einer transparenten, lichtleitenden Schicht, die einem wesentlichen Hauptanteil der Platte entspricht, einer auf mindestens einer vorderen Oberfläche der transparenten, lichtleitenden Schicht angeordneten Lichtstreuschicht und einer zwischen der transparenten, lichtleitenden Schicht und der Lichtstreuschicht angeordneten Zwischenschicht, deren lichtleitende und lichtstreuende Eigenschaften zwischen jenen der lichtleitenden und der lichtstreuenden Schichten liegt, wobei mindestens eine Kantenfläche der Grundplatte eine Lichteinfallsfläche darstellt, und einer Lichtreflexionsoberflächenschicht besteht, die auf einer hinteren Oberfläche der Grundplatte ausgebildet ist.

Die oben beschriebene Lichtstreueinrichtung ist insbesondere bezüglich der Herstellungskosten deutlich vorteilhaft.

Wegen des in jüngerer Zeit auftretenden Bedürfnisses nach größeren Anzeigeschirmen mit einer Größe von 26 × 36 cm besteht eine gesteigerte Nachfrage dafür, auch bei solch großen Anzeigeflächen eine weitere gesteigerte Gleichmäßigkeit der Helligkeit über die gesamte Oberfläche zu erzielen.

Das JP-GM 61-104 490 beschreibt eine neue Art einer Lichtstreueinrichtung, bei der auf der oben erwähnten Grundplatte eine Lichtstreuplatte angeordnet ist, um die Gleichmäßigkeit der Helligkeit zu verbessern.

Bei dieser Art von Lichtstreueinrichtung, bei der das Licht von einer Lichtquelle über mindestens eine Kantenfläche einer transparenten, lichtleitenden Schicht in die Einrichtung eingestrahlt wird, ergibt sich ein Problem dadurch, daß die Helligkeit in Bereichen in der Nähe der Lichteinfallskantenfläche sich von jener in anderen Bereichen, die weiter von der Lichteinfallskantenfläche entfernt sind, unterscheidet. Daher besteht ein starkes Bedürfnis dafür, die Gleichmäßigkeit der Helligkeit über die gesamte Vorderoberfläche der Einrichtung noch weiter zu verbessern.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine Lichtstreueinrichtung zu schaffen, mit der eine relativ große Anzeigeoberfläche mit gleichmäßiger Helligkeit unter signifikant verminderten optischen Verlusten beleuchtet werden kann, und die in einfacher Weise und mit niedrigen Kosten hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale der Lichtstreueinrichtung gemäß Hauptanspruch. Die Unteransprüche betreffen besonders bevorzugte Ausführungsformen dieses Erfindungsgegenstandes.

Die Erfindung betrifft somit eine Lichtstreueinrichtung mit einer Lichtquelle und einem Lichtstreuelement, welches Lichtstreuelement eine Grundplatte mit (a) einer transparenten, lichtleitenden Schicht, die mindestens eine der Lichtquelle gegenüberliegende Lichteinfallskantenfläche aufweist, (b) einer auf einer vorderen Oberfläche der transparenten, lichtleitenden Schicht ausgebildeten Lichtstreuschicht, (c) einer zwischen der transparenten, lichtleitenden Schicht und der Lichtstreuschicht angeordneten Zwischenschicht und (d) einer auf einer hinteren Oberfläche der transparenten, lichtleitenden Schicht ausgebildeten Lichtreflexionsoberfläche; eine auf der Grundplatte angeordnete Lichtstreuplatte und einen Lichtreflexionsfilm aufweist, der zwischen der Lichtstreuschicht der Grundplatte und der Lichtstreuplatte angeordnet ist, ohne damit in Kontakt zu stehen, und Anteile des von der Lichtstreuschicht der Grundplatte gestreuten Lichts reflektiert und das gestreute Licht gleichmäßig in der Lichtstreuplatte verteilt.

Die Erfindung sei im folgenden näher unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lichtstreueinrichtung während ihrer Anwendung;

Fig. 2 eine Schnittansicht der in der Fig. 1 dargestellten Einrichtung längs der Linie II-II;

Fig. 3 eine Schnittansicht eines Teils der Grundplatte der erfindungsgemäßen Lichtstreueinrichtung;

Fig. 4 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform des für die erfindungsgemäße Lichtstreueinrichtung geeigneten Lichtreflexionsfilms;

Fig. 5 eine graphische Darstellung, die die Verteilung der Lichtreflexion des Lichtreflexionsfilms der Fig. 4 verdeutlicht;

Fig. 6 eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer für die erfindungsgemäße Lichtstreueinrichtung geeigneten Lichtquelle; und

Fig. 7 eine graphische Darstellung, die die Helligkeitsverteilung auf der Lichtstreuplatte der in Beispiel 1 beschriebenen Lichtstreueinrichtung verdeutlicht.

Die erfindungsgemäße Lichtstreueinrichtung umfaßt eine Lichtquelle und ein Lichtstreuelement.

Wie aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, umfaßt das Lichtstreuelement A eine Grundplatte 1, eine Lichtstreuplatte 6 und einen Lichtreflexionsfilm 7, der das von der Grundplatte 1 zu der Lichtstreuplatte 6 geleitete Licht gleichmäßig verteilt.

Die Grundplatte 1 umfaßt eine transparente, lichtleitende Schicht 2, die im allgemeinen einen Hauptanteil des Volumens der Grundplatte 1 ausmacht, eine Lichtstreuschicht 3, die auf einer vorderen Oberfläche (der oberen Oberfläche in der Fig. 1) der transparenten, lichtleitenden Schicht 2 angeordnet ist, und eine zwischen der transparenten, lichtleitenden Schicht 2 und der Lichtstreuschicht 3 angeordnete Zwischenschicht 4. Im allgemeinen besitzt die Zwischenschicht 4 Lichtleiteigenschaften und Lichtstreueigenschaften, die zwischen jenen der transparenten, lichtleitenden Schicht 2 bzw. der Lichtstreuschicht 3 liegen.

Die transparente, lichtleitende Schicht 2 besitzt mindestens eine Lichteinfallskantenfläche, die einer Lichtquelle (Lampe) der Lichtquelleneinrichtung gegenüberliegt.

Vorzugsweise ist auf einer hinteren Oberfläche (der in der Fig. 1 dargestellten unteren Oberfläche) der transparenten, lichtleitenden Schicht 2 eine Lichtreflexionsoberflächenschicht 5 angeordnet.

Oberhalb der Lichtstreuschicht 3 der Grundplatte 1 ist in einem kleinen Abstand eine übliche Lichtstreuplatte 6 angeordnet. Zwischen der Lichtstreuplatte 6 und der Lichtstreuschicht 3 ist ein Lichtreflexionsfilm 7 vorgesehen. Dieser Lichtreflexionsfilm 7 besteht aus einer transparenten Substratfolie und einer Anzahl von lichtreflektierenden kleinen Flecken oder kleinen Bereichen, die auf der transparenten Substratfolie in einem derartigen Muster ausgebildet sind, daß das von der Grundplatte 1 zu der Lichtstreuplatte 6 geleitete Licht gleichmäßig verteilt wird. Der Lichtreflexionsfilm 7 steht weder in Kontakt mit noch haftet er an der Lichtstreuplatte 6 oder der Lichtstreuschicht 3 der Grundplatte 1. Somit ist der Lichtreflexionsfilm 7 in einem sehr geringen Abstand sowohl von der Lichtstreuplatte 6 als auch von der Lichtstreuschicht 3 angeordnet. Diese sehr schmalen Spalte bilden dünne Luftschichten.

In der Fig. 2 sind die zwischen der Lichtstreuplatte 6 und dem Lichtreflexionsfilm 7 und zwischen dem Lichtreflexionsfilm 7 und der Lichtstreuschicht 3 vorhandenen Spalte oder Bereiche in vergrößertem Maßstab dargestellt, um die Anordnung von Platte 6, Film 7 und Schicht 3 besser zu verdeutlichen.

Bei der in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der Lichtstreueinrichtung besitzen Grundplatte 1, Lichtreflexionsfilm 7 und Lichtstreuplatte 6 Rechteckform ähnlicher Größe und Abmessungen.

Die Grundplatte 1 besitzt mindestens eine Lichteinfallskantenfläche. Wie aus der Fig. 1 hervorgeht, umfaßt die Grundplatte 1 ein Paar von Lichteinfallskantenflächen, die den Lichtquellen (beispielsweise den Leuchtstofflampen) B und C, die mit Reflektoren D bzw. E versehen sind, gegenüberliegen und von diesen beleuchtet werden. Weiterhin weist die Grundplatte 1 Kantenflächen auf, die von diesen Lichteinfallskantenflächen verschieden sind. Vorzugsweise sind diese anderen Kantenflächen der Grundplatte 1 mit einem akuten Winkel R gegenüber der Vorderfläche der Grundplatte 1 geneigt, wie es in der Fig. 3 dargestellt ist.

Die von den Lichteinfallskantenflächen der Grundplatte verschiedenen Kantenflächen und die Kantenflächen der Lichtstreuplatte 6 und des Lichtreflexionsfilms 7 sind mit Lichtreflexionskantenflächenschichten 8 versehen, wie es in der Fig. 2 dargestellt ist.

Bei der in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der Lichtstreueinrichtung besitzt die Grundplatte 1 zwei Lichteinfallskantenflächen, die den Lichtquellen B und C der Lichtquelleneinrichtung gegenüberliegen und von diesen beleuchtet werden. Die Lichtstreueinrichtung kann jedoch auch eine andersartige Grundplatte aufweisen, die lediglich eine Lichteinfallskantenfläche aufweist, die einer einzigen Lichtquelle gegenüberliegt.

Bei der erfindungsgemäßen Lichtstreueinrichtung besteht die transparente, lichtleitende Schicht im allgemeinen aus einem hochtransparenten Kunststoffmaterial, beispielsweise aus einer Platte aus Polyalkylmethcrylat, insbesondere Polymethylmethacrylat, welche Platte vorzugsweise eine Dicke von 0,3 mm bis 20 mm und noch bevorzugter von 3,0 mm bis 15 mm besitzt.

Die Lichtstreuschicht besteht im allgemeinen aus einer Matrix aus einem Polyalkylmethacrylat, welches durch ein mehrstufiges Polymerisationsverfahren hergestellt worden ist, und einem in der Matrix dispergierten Lichtstreumittel, beispielsweise einem feinteiligen Titandioxidpulver. Diese Art von Polyalkylmethacrylat ist in den US-PSen 38 04 925, 40 52 523, 41 73 600 und 45 08 875 beschrieben.

Im allgemeinen besitzt die Lichtstreuschicht eine Dicke von 0,05 bis 1 mm.

Die erfindungsgemäß geeignete Grundplatte kann in an sich bekannter Weise hergestellt werden.

Beispielsweise beschichtet man eine vordere Oberfläche einer Polymethylmethacrylatplatte (Folie) mit einer Mischung aus flüssigem Methacrylatmonomerem und einem Lichtstreumittel, so daß die vordere Oberfläche der Polymethylmethacrylatplatte durch die Monomerflüssigkeit angelöst und angequollen wird, so daß ein Teil des in der Flüssigkeit vorhandenen Lichtstreumittels in die angelöste oder angequollene vordere Oberfläche der Polymethylmethacrylatplatte diffundiert und sich darin einmischt. Dann wird das flüssige Methacrylatmonomer polymerisiert unter Bildung einer Lichtstreuschicht und einer Zwischenschicht zwischen der Lichtstreuschicht und der transparenten, lichtleitenden Schicht.

Alternativ bringt man einen dünnen, lichtstreuenden Film, der aus einem Polyalkylmethacrylat, welches ein Lichtstreumittel dispergiert enthält, mit einer Schicht aus monomerem oder sirupösem Alkylmethacrylat in Kontakt, um den Oberflächenbereich des Lichtstreufilms durch das monomere oder das sirupöse Monomere anzulösen oder anzuquellen, so daß ein Teil des Monomers oder des Sirups in die angelöste oder angequollene Oberfläche des Lichtstreufilms eindiffundieren kann. Anschließend wird das Monomer bzw. der Sirup vorzugsweise unter Wärme und Druck polymerisiert unter Bildung einer transparenten, lichtleitenden Schicht und einer Zwischenschicht, die die transparente, lichtleitende Schicht mit der Lichtstreufilmschicht unter Bildung eines Grundplattenkörpers verbindet. Eine solche Methode ist in der US-PS 44 15 509 beschrieben.

Bei einem weiteren Verfahren zur Herstellung der Grundplatte werden die Oberfläche eines Lichtstreufilms aus einer Acrylpolymermatrix und einem in der Matrix dispergierten Lichtstreumittel und einer transparenten, lichtleitenden Platte, die aus einem transparenten Methacrylpolymer besteht, teilweise angelöst oder angequollen, wonach die angelösten oder angequollenen Oberflächen in Kontakt gebracht werden unter Bildung einer Zwischenschicht zwischen der lichtleitenden Schicht und der Lichtstreuschicht.

Im allgemeinen wird die Zwischenschicht mit einer Dicke von 0,01 bis 0,2 mm ausgebildet.

Die Zwischenschicht ist äußerst wirksam zum festen Verbinden der transparenten, lichtleitenden Schicht mit der Lichtstreuschicht und zur Verbesserung der Lichtstreuung des durch die transparente, lichtleitende Schicht in die Lichtstreuschicht geleiteten Lichts.

Die Grundplatte liegt im allgemeinen in Form einer rechteckigen flachen Platte vor, wie es in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist. Die Form und die Gestalt der Grundplatte sind jedoch nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Weiterhin besitzt die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Grundplatte eine gleichmäßige Dicke über die gesamte Breite der Grundplatte. Die Dicke der Grundplatte kann jedoch in Abhängigkeit von dem Abstand von einer jeden Lichteinfallskantenfläche der Grundplatte variiert werden. Beispielsweise kann die Dicke graduell von der der Lichtquelle gegenüberliegenden Lichteinfallskantenfläche zur Mitte der Grundplatte hin abnehmen. Somit können die Dimensionen und die Form der Grundplatte in Abhängigkeit von dem angestrebten Einsatzgebiet der Lichtstreueinrichtung variiert werden.

Wie aus der Fig. 2 hervorgeht, kann die Lichtreflexionsschicht 5 beispielsweise durch Aufdampfen oder Aufplattieren einen Metalls, beispielsweise von Aluminium, auf die hintere Oberfläche der Grundplatte 1 ausgebildet werden. Alternativ kann man die Lichtreflexionsoberflächenschicht 5 in der Weise ausbilden, daß man ein lichtreflektierendes Band mit einer lichtreflektierenden metallischen Oberflächenschicht, die durch Vakuumaufdampfen eines Metalls, wie beispielsweise Aluminium, auf die Oberfläche eines Kunststoffbands gebildet worden ist, mit der hinteren Oberfläche der Grundplatte 1 verbinden. Die Dicke der Lichtreflexionsoberflächenschicht 5 ist nicht auf bestimmte Werte beschränkt, vorausgesetzt, daß sie in zufriedenstellender Weise als Lichtreflektor wirkt.

Die Lichtstreuplatte 6, wie sie in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, kann aus einer üblichen Lichtstreuplatte bestehen, beispielsweise aus einer Mattglasplatte, einer Milchglasplatte oder einer thermoplastischen Kunststoffplatte, die ein darin dispergiertes Lichtstreumittel enthält. Im allgemeinen beträgt die Dicke der Lichtstreuplatte 6 1/4 der Dicke der Grundplatte oder weniger.

Der Lichtreflexionsfilm 7 ist zwischen der Grundplatte 1 und der Lichtstreuplatte 6 angeordnet, um das von der Grundplatte 1 zu der Lichtstreuplatte 6 geführte Licht gleichmäßig zu verteilen. Im allgemeinen variiert die Menge des von der Grundplatte abgestrahlten Lichts in Abhängigkeit von dem Abstand von den Lichteinfallskantenflächen der Grundplatte. Je kleiner der Abstand von der Lichteinfallskantenfläche der Grundplatte ist, um so größer ist die Menge des durch diesen Bereich der Grundplatten geführten Lichts. Dieses Phänomen hat zur Folge, daß die Helligkeitsverteilung auf der vorderen Oberfläche der Lichtstreuplatte ungleichmäßig ist. Um die Helligkeitsverteilung gleichmäßig zu machen, ist es erforderlich, das von einem Teil der Grundplatte in der Nähe der Lichteinfallskantenfläche abgestrahlte Licht zu der Grundplatte zu reflektieren. Die Menge des von dem Lichtreflexionsfilms zu reflektierenden Lichts hängt von dem Abstand von der Lichteinfallskantenfläche ab. Je kleiner der Abstand von der Lichteinfallskantenfläche ist, um so größer ist die Menge des zu reflektierenden Lichts.

Im allgemeinen umfaßt der Lichtreflexionsfilm ein transparentes Foliensubstrat und eine Anzahl von lichtreflektierenden kleinen Flecken oder kleinen Bereichen, die auf dem Foliensubstrat angeordnet sind. Die Größe, die Gestalt und die Verteilungsdichte der lichtreflektierenden Flecken werden derart ausgewählt, daß die Verteilung des durch den Lichtreflexionsfilm geführten Lichts gleichmäßig ist.

Wie aus der Fig. 4 hervorgeht, umfaßt der Lichtreflexionsfilm 7 ein transparentes Foliensubstrat 7 a aus beispielsweise einer transparenten Polyethylenterephthalatfolie mit einer Dicke von 25 bis 125 µm, und lichtreflektierenden Flecken 7 b, die auf dem transparenten Foliensubstrat 7 a ausgebildet sind.

Wie in der Fig. 4 dargestellt ist, nimmt die Größe (Fläche) und die Verteilungsdichte der lichtreflektierenden Flecken 7 b mit zunehmendem Abstand von der Lichtquelle B bzw. C ab. Die Gesamtfläche der Flecken des Lichtreflexionsfilms 7 in den oben angesprochenen Endbereichen nimmt mit abnehmendem Abstand von den Lichtquellen B bzw. C zu. In dem Mittelbereich des Lichtreflexionsfilms sind keine lichtreflektierenden Flecken auf dem transparenten Foliensubstrat angeordnet.

Die Fig. 5 läßt erkennen, daß in den Endbereichen des Lichtreflexionsfilms mit einem Abstand x von den Endpunkten 0 das durchschnittliche Reflexionsvermögen (r) des Lichts durch die transparente Folie mit zunehmendem Abstand x abnimmt. Im Mittelbereich des Lichtreflexionsfilms erfolgt keine Lichtreflexion.

Der Abstand x und das durchschnittliche Reflexionsvermögen r sind nicht auf spezifische Werte beschränkt. In der Fig. 5 liegt jedoch der Abstand x im Bereich von 30 mm bis 40 mm, während das durchschnittliche Reflexionsvermögen r im Bereich von 30% bis 50% liegt.

Bei der in der Fig. 4 dargestellten Einrichtung sind zwei Lichtquellen B und C vorgesehen. Die erfindungsgemäße Lichtstreueinrichtung kann jedoch auch lediglich eine einzige Lichtquelle umfassen. In diesem Fall nimmt die Dichte der lichtreflektierenden Flecken mit zunehmendem Abstand von der einzigen Lichtquelle ab.

Die lichtreflektierenden Flecken können durch Aufdampfen eines lichtreflektierenden Metalls, beispielsweise von Aluminium, auf die gesamte Oberfläche eines transparenten Foliensubstrats und anschließendes Entfernen (Abätzen) von bestimmten Bereichen der aufgedampften Metallschicht entsprechend einem vorbestimmten Muster gebildet werden.

Bei einem anderen Verfahren wird ein transparentes Foliensubstrat auf der gesamten Oberfläche mit einer Paste beschichtet, die ein lichtreflektierendes Metall und ein lichtempfindliches Harz enthält, worauf die aufgebrachte Schicht mit einer Maske mit einem vorbestimmten Muster abgedeckt und belichtet wird. Anschließend werden die belichteten Bereiche oder die unbelichteten Bereiche der aufgebrachten Schicht entfernt.

Das Muster der das Licht reflektierenden Flecken ist nicht auf jenes beschränkt, das in der Fig. 4 dargestellt ist, sondern kann auch ein Streifenmuster oder ein Schachbrettmuster oder dergleichen sein.

Die Größe der lichtreflektierenden Flecken kann mit dem Abstand von der Lichtquelle variieren, wie es in der Fig. 5 dargestellt ist. Weiterhin können lichtreflektierende Flecken gleicher Größe mit unterschiedlicher Verteilungsdichte auf dem transparenten Foliensubstrat verteilt werden.

Der Lichtreflexionsfilm kann eine kontinuierliche Verteilung des Lichtreflexionsvermögens aufweisen, wie es in der Fig. 5 dargestellt ist.

Wie die Fig. 1 und 2 erkennen lassen, sind lichtreflektierenden Kantenflächenschichten 8 mit einer unregelmäßigen Reflexionsoberfläche hohen Reflexionsvermögens vorgesehen. Im allgemeinen bestehen die lichtreflektierenden Kantenflächenschichten 8 aus einem Retroreflexionsband.

Wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, sind die lichtreflektierenden Kantenflächenschichten 8 vorzugsweise geneigt mit einem bestimmten Winkel R gegenüber der Frontoberfläche der Grundplatte 1 angeordnet. Der Winkel R liegt vorzugsweise im Bereich von 75 bis 88°. Die geneigten, lichtreflektierenden Kantenflächenschichten 8 verbessern die Gleichmäßigkeit der Helligkeit der Lichtstreuschichtoberfläche der Grundplatte.

Die erfindungsgemäße Lichtstreueinrichtung besitzt im allgemeinen eine oder zwei Lichtquellen, beispielsweise in Form von röhrenförmigen Leuchtstofflampen, wie es in der Fig. 1 dargestellt ist. Die Lichtquelle besitzt vorzugsweise das in der Fig. 6 dargestellte Querschnittsprofil.

Die Fig. 6 zeigt eine röhrenförmige Lichtquelle 9, beispielsweise in Form einer röhrenförmigen Leuchtstofflampe, die mit einem Lichtreflektor 10 abgedeckt ist, der einen Schlitz 11 aufweist, der sich längs der Längsachse der röhrenförmigen Lichtquelle 9 erstreckt und eine Breite Y aufweist. Der Schlitz 11 des Lichtreflektors 10 ist in der Weise angeordnet, daß die Lichteinfallskantenfläche der Grundplatte dem Schlitz 11 der röhrenförmigen Lichtquelle 10 gegenüberliegt. Die Breite Y des Schlitzes entspricht vorzugsweise der Höhe der Lichteinfallskantenfläche der Grundplatte.

Der Lichtreflektor 10 besteht vorzugsweise aus einem lichtreflektierenden Film oder Blatt aus einem transparenten Foliensubstrat aus beispielsweise einer transparenten Polyethylenterephthalatfolie oder einer transparenten Polypropylenfolie, einer auf einer Oberfläche des Foliensubstrats durch Aufdampfen im Vakuum ausgebildeten lichtreflektierenden Metallschicht und einer Deckschicht aus beispielsweise einem Polyurethanharz, welches auf der gegenüberliegenden Oberfläche des Foliensubstrats aufgebracht ist.

Bei einer weiteren Ausführungsform besteht der Lichtreflektor 10 beispielsweise aus einem Verbundblatt aus einer lichtreflektierenden Metallfolie, beispielsweise einer Aluminiumfolie, und zwei transparenten Kunststoffschichten aus einem Polyesterharz oder einem Polypropylenharz, die auf beiden Oberflächen der Metallfolie angeordnet sind.

Einer weiteren Ausführungsform gemäß besteht der Lichtreflektor 10 aus einem Verbundblatt aus einer lichtreflektierenden Metallfolie, einer transparenten Kunststoffolie, die auf eine Oberfläche der Metallfolie aufgebracht ist, und einer Deckschicht aus beispielsweise einem Polyurethanharz, welches in Form einer Schicht auf die andere Oberfläche der Metallfolie aufgebracht worden ist.

Der Lichtreflektor 10 besitzt vorzugsweise ein Lichtreflexionsvermögen von etwa 80% oder mehr und sollte dazu geeignet sein, einer Temperatur von 100°C oder mehr zu widerstehen.

Zur Herstellung der in der Fig. 6 dargestellten Lichtquelle wird das lichtreflektierende Blatt derart zerschnitten, daß es in seiner Länge der Länge der zu bedeckenden Lichtquelle entspricht, während seine Breite derart ausgewählt wird, daß sich ein Schlitz 11 mit der Breite Y ergibt, der der Höhe A₁ der Lichteinfallskantenfläche A entspricht, wenn das Lichtreflexionsblatt auf die äußere Oberfläche der Lichtquelle B aufgebracht wird, wonach dieses Blatt derart um die Lichtquelle B herumgewickelt wird, daß sich der der Lichteinfallskantenfläche A gegenüberliegende Schlitz 11 ergibt. Der Lichtreflektor 10 wird mit Hilfe eines Klebestreifens oder eines Klebstoffs mit der äußeren Oberfläche der Lichtquelle B verbunden.

Der in der Fig. 6 dargestellte Lichtreflektor 10 besteht aus einem Material in Form eines Films. Der Lichtreflektor ist jedoch nicht auf solche Filme beschränkt und kann auch in anderer Form vorliegen, beispielsweise in Form eines Blattes, vorausgesetzt, daß das Material des Lichtreflektors ein ausreichendes Lichtreflexionsvermögen und ausreichende Biegsamkeit aufweist, daß es um die Lichtquelle herum geformt werden kann.

Bei der erfindungsgemäßen Lichtstreueinrichtung ist die röhrenförmige Lichtquelle nicht auf röhrenförmige Leuchtstofflampen beschränkt, so daß auch andere Lumineszenzlampen und Glühlampen in Röhrenform eingesetzt werden können.

Wie aus den Fig. 1, 2 und 4 hervorgeht, wird, wenn die Lichtquellen (Leuchtstofflampen) B und C eingeschaltet sind, das abgestrahlte Licht über die den Lichtquellen gegenüberliegenden Lichteinfallskantenflächen in die transparente, lichtleitende Schicht 2 eingeführt. Das eingeführte Licht, welches zum Teil durch die Lichtreflexionsoberflächenschicht 5 und die lichtreflektierenden Kantenflächenschicht 8 reflektiert und zu der transparenten, lichtleitenden Schicht 2 zurückgeführt wird, werden über die Zwischenschicht 4 in die Lichtstreuschicht 3 geleitet. Das Licht wird durch die Lichtstreuschicht 3 und durch den Lichtreflexionsfilm 7 in die Lichtstreuplatte 6 eingestreut.

Wenn das gestreute Licht von der Lichtstreuschicht 3 abgestrahlt wird, wird ein Teil des von einem Endbereich der Lichtstreuschicht 3 (der in der Nähe der Lichteinfallskantenfläche der transparenten, lichtleitenden Schicht 2 liegt) abgestrahlten Lichts durch die lichtreflektierenden Flecken 7 b des Lichtreflexionsfilms 7 zurück zu der Lichtstreuschicht 3 reflektiert und dann von anderen Bereichen der Lichtstreuschicht 3, die von der Lichteinfallskantenfläche weit entfernt sind, erneut abgestrahlt. In dieser Weise wird das gestreute Licht gleichmäßig von der Lichtstreuschicht 3 über den Lichtreflexionsfilm 7 in die Lichtstreuplatte 6 eingeführt.

Das eingeführte Licht wird in der Lichtstreuplatte 6 gleichmäßig gestreut und gleichmäßig aus der Einrichtung abgestrahlt.

Die erfindungsgemäße Lichtstreueinrichtung ergibt bei gleichmäßig gestreutem Licht und verminderten optischen Verlusten eine äußerst gleichmäßige Beleuchtung. Somit ist die erfindungsgemäße Lichtstreueinrichtung besonders gut geeignet für großformatige Anzeigesysteme.

Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1 (1) Herstellung der Grundplatte

Man vermischt 1,5 Gew.-% Rutil-Titandioxidpulver trocken mit 98,5 Gew.-% Acrylharzpellets aus einem Methylmethacrylat- Butylacrylat-Copolymer ("Hipet" der Firma Mitsubishi Rayon Co., Ltd.). Die Mischung wird in üblicher Weise zu einer Acrylharzfolie mit einer Dicke von 50 µm verformt.

Die Folie wird auf einer anorganischen Glasplatte ausgebreitet und temporär mit einem Methylmethacrylat-Klebstoff daran befestigt. Auf den Randbereichen der Folie bringt man Abstandshalter auf, wonach man eine weitere Glasplatte auf die Abstandshalter auflegt unter Bildung einer Zelle, die durch die beiden Glasplatten und die dazwischenliegenden Abstandshalter gebildet werden, wobei die Folie in der gebildeten Zelle vorliegt. Die Zelle besitzt eine Dicke von etwa 10 mm, die durch den Spalt zwischen den beiden Glasplatten gebildet wird.

Dann gießt man einen Sirup aus teilweise polymerisiertem Methylmethacrylat in den Spalt und polymerisiert das Material unter Bildung einer transparenten Acrylharzplatte mit einer Dicke von etwa 10 mm.

Wenn der Sirup mit der Titandioxid enthaltenden Acrylharzfolie in Kontakt kommt, wird die Oberfläche der Folie teilweise angelöst oder gequollen, was zur Folge hat, daß ein Teil des Sirups in die Oberfläche der Folie eindringt und zwischen der transparenten Acrylharzplatte und der Titandioxid enthaltenden Acrylharzfolie eine Zwischenschicht bildet.

Durch Aufdampfen von Aluminium im Vakuum auf die hintere Oberfläche der Acrylharzplatte bildet man eine lichtreflektierende Schicht mit einer Dicke von etwa 100 nm (1000 Å).

Die erhaltene Verbundplatte wird in eine Platte mit einer Länge von 200 mm und einer Breite von 100 mm zerschnitten. In dieser Weise erhält man eine Platte mit einem Paar längs verlaufender Kantenflächen mit einer Länge von 200 mm und einem Paar von quer verlaufenden Kantenflächen mit einer Länge von 180 mm. Die beiden längs verlaufenden Kantenflächen werden flammenpoliert, während die beiden quer verlaufenden Kantenflächen zu geneigten Kantenflächen abgeschnitten werden, die in einem Winkel R von etwa 82° zu der vorderen Oberfläche der Platte vorliegen. In dieser Weise erhält man eine Grundplatte mit einer auf der hinteren Oberfläche der Grundplatte angeordneten lichtreflektierenden Oberflächenschicht.

(2) Bildung des Lichtreflexionsfilms

Als Material zur Ausbildung des Lichtreflexionsfilms verwendet man ein lichtempfindliches Filmlaminat des Negativ- Positiv-Typs zur Bildung von Metallbildern ("K.D.P." der Firma Kimoto Co.) mit den Abmessungen 200 mm × 100 mm, welches aus einem Polyethylenterephthalat-Foliensubstrat mit einer Dicke von etwa 100 µm, einer auf dem Foliensubstrat ausgebildeten Aluminiumfolienschicht, einer auf die Folienschicht aufgebrachten lichtempfindlichen Harzschicht, einer auf die Harzschicht aufgebrachten Klebstoffschicht und einer transparenten Deckschicht auf der Klebstoffschicht besteht.

Die lichtempfindliche Harzschicht wird über die Deckschicht mit einem vorbestimmten Maskierungsmuster belichtet und in üblicher Weise entwickelt.

Der erhaltene lichtreflektierende Film besitzt eine Anzahl von lichtreflektierenden Metallflecken mit dem in der Fig. 4 dargestellten Muster. Bei dem lichtreflektierenden Film besitzen die lichtreflektierenden Metallflecken quadratische Form und sind mit einer Dichte in der Längsrichtung und in der Querrichtung von 30 Quadratschichten pro 25,4 mm angeordnet. Wie die Fig. 5 erkennen läßt, zeigt der Lichtreflexionsfilm ein maximales Lichtreflexionsvermögen von 40% bei einem Abstand x von 40 mm.

(3) Herstellung der Lichtstreuplatte

Man schneidet eine milchweiße Lichtstreuplatte ("Acrylite #432" der Firma Mitsubishi Rayon Co., Ltd.). zu einer Rechteckform mit den Abmessungen 200 mm × 180 mm aus.

(4) Zusammenbau der Lichtstreueinrichtung

Man legt den rechteckigen Lichtreflexionsfilm auf die vordere Oberfläche der rechteckigen Grundplatte und legt dann die rechteckige Lichtstreuplatte derart auf den Lichtreflexionsfilm auf, daß die lichtreflektierenden Flecken des Lichtreflexionsfilms zu der vorderen Oberfläche der Grundplatte ausgerichtet sind und nicht in Kontakt mit den gegenüberliegenden Flächen stehen.

Dann werden die Grundplatte, der Lichtreflexionsfilm und die Lichtstreuplatte unter Verwendung eines beidseitig klebenden Klebestreifens über die querlaufenden Kantenflächen der Grundplatte, des Lichtreflexionsfilms und der Lichtstreuplatte miteinander verbunden.

Dann wird ein reflektierendes Blatt ("Sparklite" der Firma Unichika Co.) mit einer im Vakuum aufgedampften Aluminiumschicht auf die Oberfläche der doppelseitigen Klebstreifenschicht der verbundenen Einrichtung in der Weise aufgebracht, daß eine Oberfläche der aufgedampften Aluminiumschicht mit dem Klebestreifen in Kontakt kommt. In dieser Weise erhält man das Lichtstreuelement.

(5) Anordnen der Lichtquellen

Man ordnet zwei röhrenförmige Leuchtstofflampen ("FL-6W" der Firma Toshiba Ltd.) mit einem Durchmesser von 15 mm, einer Länge von 210 mm und einer Leistung von 60 W in der Nähe der längslaufenden Kantenflächen der Grundplatte an.

Die äußeren Oberflächen der Leuchtstofflampen werden mit Lichtreflektoren aus Aluminiumblech abgedeckt, mit Ausnahme jener Bereiche der äußeren Oberfläche, die den längslaufenden Kantenflächen gegenüberliegen.

Die gebildete Lichtstreueinrichtung besitzt den in den Fig. 1, 2 und 4 gezeigten Aufbau.

Wenn man die Leuchtstofflampen einschaltet und das Lichtstreuen der Lichtstreuplatte mit dem bloßen beobachtet, so zeigt sich, daß das Licht gleichmäßig gestreut und abgestrahlt wird.

Die Helligkeit der Lichtstreuplatte wird wie folgt gemessen. Zunächst teilt man die vordere Oberfläche der Lichtstreueinrichtung in 20 Abschnitte ein, wie es in der Fig. 7 gezeigt ist.

Dann mißt man die Helligkeit in den Mitten dieser Abschnitte in cd/m² mit Hilfe eines Helligkeitsmeßgeräts (nt 1 Degree der Firma MINOLTA Co.).

Die hierbei erhaltenen Ergebnisse sind in der Fig. 7 dargestellt. Der Mittelwert der gemessenen 20 Helligkeitswerte beträgt 735 cd/m². Die Helligkeiten in den 20 Abschnitten sind untereinander sehr ähnlich. Bei der Beobachtung der das Licht streuenden Oberfläche der Lichtstreuplatte mit bloßem Auge lassen sich keine Muster erkennen, die der Lichtreflexionsschicht entsprechen.

Beispiel 2

Man wiederholt die Maßnahmen des Beispiels 1 mit dem Unterschied, daß man die röhrenförmigen Leuchtstofflampen (FL-6W, 100 V, 6 W) mit einer stabilisierten 100 V-Spannungsquelle betreibt und die Lampen mit einem lichtreflektierenden Blatt mit den Abmessungen 200 mm × 38,7 mm aus einem Polyesterfoliensubstrat mit einer Dicke von etwa 70 µm und einer darauf durch Aufdampfen im Vakuum abgeschiedenen reflektierenden Aluminiumschicht bedeckt. Die Lichtreflexionsblätter werden um die äußeren Oberflächen der Lampen in der Weise herumgewickelt, daß sich Schlitze ergeben, die den Lichteinfallskantenflächen der Grundplatte entsprechen.

Die Enden des lichtreflektierenden Blattes werden auf die Enden der Lampen aufgebracht und mit Hilfe von transparenten Klebestreifen fixiert.

Die erhaltenen Lichtquellen besitzen den in der Fig. 6 gezeigten Aufbau. Die Breite Y des Schlitzes beträgt etwa 10 mm.

Die vordere Oberfläche der erhaltenen Lichtstreueinrichtung wird in zehn Abschnitte aufgeteilt. Man mißt in jedem Abschnitt die Helligkeit mit Hilfe eines Helligkeitsmeßgeräts (nt 1/3 Degrees der Firma MINOLTA Co.). Die hierbei erhaltenen Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 1 zusammengestellt.

Abschnitt Nr.Helligkeit (cd/m²)

1 6.420 216.000 321.300 423.000 523.600 623.600 722.800 819.200 911.800 10 4.460

Claims

1. Lichtstreueinrichtung, gekennzeichnet durch eine Lichtquelle (B, C, D, E) und ein Lichtstreuelement (A) aus einer Grundplatte (1) mit

(a) einer transparenten, lichtleitenden Schicht (2), die mindestens eine der Lichtquelle gegenüberliegende Lichteinfallskantenfläche aufweist,
(b) einer auf einer vorderen Oberfläche der transparenten, lichtleitenden Schicht (2) ausgebildeten Lichtstreuschicht (3),
(c) einer zwischen der transparenten, lichtleitenden Schicht (2) und der Lichtstreuschicht (3) angeordneten Zwischenschicht (4) und
(d) einer auf einer hinteren Oberfläche der transparenten, lichtleitenden Schicht (2) ausgebildeten Lichtreflexionsoberflächenschicht (5);

einer auf der Grundplatte (1) angeordneten Lichtstreuplatte (6); und einem Lichtreflexionsfilm (7), der zwischen der Lichtstreuschicht (3) der Grundplatte (1) und der Lichtstreuplatte (6) angeordnet ist, ohne damit in Kontakt zu stehen, und Anteile des von der Lichtstreuschicht (3) gestreuten Lichts reflektiert und das gestreute Licht gleichmäßig in der Lichtstreuplatte (6) verteilt, wobei die Menge des von dem Lichtreflexionsfilm (7) reflektierten Lichtes mit zunehmendem Abstand von der Lichteinfallskantenfläche abnimmt.

2. Lichtstreueinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtreflexionsfilm (7) aus einem transparenten Filmsubstrat und darauf ausgebildeten lichtreflektierenden Flecken besteht, die in einem solchen Muster angeordnet sind, daß die Menge des von der Grundplatte (1) zu der Lichtstreuplatte (6) geleiteten Lichts gleichmäßig verteilt wird.

3. Lichtstreueinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtstreuelement (A) zusätzlich lichtreflektierende Kantenflächenschichten (8) aufweist, die auf den Kantenoberflächen der Grundplatte (1) mit Ausnahme mindestens einer Lichteinfallskantenfläche der Grundplatte (1) und auf den Kantenflächen des Lichtreflexionsfilms (7) und der Lichtstreuplatte (6) angeordnet sind.

4. Lichtstreueinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtreflektierenden Kantenflächenschichten (8) mit einem akuten Winkel R zu einer vorderen Oberfläche der Grundplatte (1) geneigt angeordnet sind.

5. Lichtstreueinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (A, B, C, D) eine oder zwei röhrenförmige Lampen (A, B) umfaßt.

6. Lichtstreueinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede der röhrenförmigen Lampen (A, B) mit einem flexiblen, lichtreflektierenden Blatt (D, E) bedeckt sind, welches einen Schlitz aufweist, der der Lichteinfallskantenfläche der transparenten, lichtleitenden Schicht (2) gegenüber angeordnet ist.

7. Lichtstreueinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die transparente, lichtleitende Schicht (2) ein Hauptvolumen der Grundplatte (1) umfaßt.

8. Lichtstreueinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (4) Lichtleiteigenschaften und Lichtstreueigenschaften einer Intensität aufweist, die zwischen jenen der transparenten, lichtleitenden Schicht (2) und der Lichtstreuschicht (3) liegen.