JP3155162U - バックライト光ファイバー並びにこれを用いたバックライトモジュール及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造で、優れた発光作用を有するバックライト光ファイバー、並びにこれを用いたバックライトモジュール及び液晶表示装置の提供。【解決手段】バックライト光ファイバーは、光ファイバー本体１の周面に凹槽１１Ａが軸方向に設けられ、この凹槽１１Ａに、内側に光の反射面２１Ａを有する反射部２Ａが固定されて、光ファイバー本体１に入射された光を反射部２Ａの反射面２１Ａにより四方八方に反射するように構成される。バックライトモジュール、液晶表示装置にこのバックライト光ファイバーを採用する。【選択図】図４

Description

本考案は光ファイバーに関するもので、特に、バックライト光ファイバー並びにこれを用いたバックライトモジュール及び液晶表示装置に関する。

光ファイバーと言えば、一般に光通信に使用するものと考えられているが、科学技術の革新と共に、光ファイバーの用途は大幅に拡大され、光通信ばかりでなく、装飾、広告、照明と光の応用などにも用いられている。光ファイバーの材料にはガラス及びプラスチックの二種類があり、ガラス光ファイバーは高価で、高い品質が要求されており、通信と映像伝送などで多く利用され、プラスチック光ファイバーは低コストで、柔軟性がよく、大量生産に適していて、照明材料などに使用されている。この種の技術は例えば特許文献１に記載されている。

台湾特許公告第Ｍ２９６３７３番

ところで、照明などに使用する従来の光ファイバーでは、次のような課題がある。
（１）光ファイバー内部の光ラインを導き出すために、光拡散層が設けられているが、これが原因で光ファイバーの光度が全体的に弱めになっている。光ファイバーの光度を弱めることなく一定に維持すること、しかも側面発光に影響を与えないようにすることが第１の課題である。
（２）光が集中できないため、光度の要求が低い製品にしか用いられず、使用範囲（用途）はかなり限られている。光ファイバーの光の集中率を上げて、使用範囲を拡大することが第２の課題である。
（３）バックライトモジュールで使用する場合、光ファイバーの光度が有限で、効率が良くないため、光の反射板を使わなければならない。バックライトモジュールに光の反射板を不要にして、照明効率を高めることが第３の課題である。

本考案は、このような従来の課題を解決すること、を目的とする。

上記目的を達成するために、本考案による光ファイバーの次の三つの形態を提供する。
第１の形態は、一つの光ファイバー本体（１）の横側の縁に一つの凹槽（１１Ａ〜１１Ｆ）を軸方向に設け、その凹槽（１１Ａ〜１１Ｆ）に光の反射部（２Ａ〜２Ｆ）を固定し、光ファイバーに射し込んでいた光が四方八方に反射できるように、光の反射部（２Ａ〜２Ｆ）の内側に一つの反射面（２１Ａ〜２１Ｆ）を設けられることを特徴とする裏光光ファイバー（１００）である。
この場合、
光ファイバー本体（１）は以下いずれ一つを材質として使うこと：アクリル科樹脂、フッ素樹脂、弗化樹脂、メチル基アクリル酸甲脂、mCOC、Sol-Gel、ポリ炭酸化、ポリスチレンとシリカ。
反射部（２Ａ〜２Ｆ）は以下いずれ一つを材質として使うこと：アクリル科樹脂、フッ素樹脂、弗化樹脂、メチル基アクリル酸甲脂、COC、ポリ炭酸化、ポリスチレンとシリカ。
反射面（２１Ａ〜２１Ｆ）は以下いずれ一つの形状にすること：１８０°より小さいな凹曲面、１８０°より小さいな凸曲面、１８０°の凹曲面、１８０°の凸曲面、１８０°より大きいな凹曲面、１８０°より大きいな凸曲面。
反射部（２Ａ〜２Ｆ）は不透明の反射層。
反射部（２Ａ〜２Ｆ）は表面に高反射係数の反射層が貼り付けられる又は塗られる反射シール。
第２の形態は、第１の形態の裏光光ファイバー（１００）の通りに、基板（４）の最上端に複数の条を平行また同じ平面の形に並び、最小限に一個光らせることができるの発光装置（３）に裏光光ファイバー（１００）と接続することを特徴する裏光モジュール（２００）である。
この場合、
発光装置（３）の種類は以下：半導体レーザーダイオード、発光ダイオード、及びＳＭＤ発光ダイオード等。
基板（４）は以下いずれ一つを材質として使うこと：軟質のプラスチック、硬質のプラスチック、ガラス、アクリル。
第３の形態は、第１の形態の裏光光ファイバー（１００）の通りに、基板（４）の最上端に複数の条を平行また同じ平面の形に並び、最小限に一個光らせることができるの発光装置（３）に裏光光ファイバー（１００）と接続する裏光モジュールの上側面に設けられる液晶のフロント・パネル（４００）は一種液晶の顕示装置（３００）である。

本考案は、上記の各構成により、次のような効果を奏する。
（１）光ファイバーに入った光は反射部の反射作用を介すことより、光ファイバーの横側の光度が上昇でき、最も大きいな発光効率が得られ、實用性を最大化に達成。
（２）本考案の光ファイバーで利用した光の反射部は不透光で、光ファイバーの横側に光の漏れにより、光源を集まりので、裏の光源としても利用でき、さらに、照明集中率が良く、応用範囲も増加。
（３）本考案では、裏光モジュールの代わりに光ファイバーを使うことより、反射光の板を省略し、全体的に厚さが薄くなり、コストと時間も減少できる、そのうえ、構造の簡素化のため、重さも減小し、放熱性も良くなり、一般の光モジュールよりも、産業利用性と実用性を極めている。

本考案の第１の実施の形態におけるバックライト光ファイバーの構成を示す斜視図 同光ファイバーの構成を示す分解斜視図 同光ファイバーの構成を示す一部断面斜視図 同光ファイバーの作用を示す斜視図 図４の部分拡大断面図 同光ファイバーの変更例を示す斜視図 同光ファイバーの変更例を示す斜視図 同光ファイバーの変更例を示す斜視図 同光ファイバーの変更例を示す斜視図 同光ファイバーの変更例を示す斜視図 本考案の第２の実施の形態におけるバックライトモジュールの構成を示す斜視図 本考案の第３の実施の形態における液晶表示装置の構成を示す平面図

次に、この考案を実施するための形態について図を用いて説明する。図１乃至図５に第１の実施の形態を示し、図６乃至図１０にその変更例を示している。これらの図に示すように、バックライト光ファイバー１００は光ファイバー本体１の周面に凹槽１１Ａ〜１１Ｆが軸方向に設けられ、これら凹槽１１Ａ〜１１Ｆに、内側に光の反射面２１Ａ〜２１Ｆを有する反射部２Ａ〜２Ｆが固定されて、光ファイバー本体１に入射された光を反射部２Ａ〜２Ｆの反射面２１Ａ〜２１Ｆにより四方八方に反射するようになっている。

この場合、光ファイバー本体１の材料（材質）に、アクリル系樹脂、フッ素樹脂、弗化樹脂、メチル基アクリル酸甲脂、mCOC、Sol-Gel、ポリ炭酸化、ポリスチレンとシリカのいずれか一つが使用される。これらのものは一般に見られるプラスチック光ファイバーの材料であり、様々な用途、コスト、又は発光効果に応じて、材質を適宜選ぶことにより、このバックライト光ファイバーの実用性と産業上の利用性を最大限に享受することになる。反射部２Ａ〜２Ｆの材料（材質）には、アクリル系樹脂、フッ素樹脂、弗化樹脂、メチル基アクリル酸甲脂、mCOC、ポリ炭酸化、ポリスチレンとシリカのいずれか一つが使用される。但し、光ファイバー本体１と反射部２Ａ〜２Ｆは一体的に結合されるので、反射部２Ａ〜２Ｆの材質は光ファイバー本体１の材質に依存することで、両者の良好な結合状態を確保することができ、光ファイバー本体１と反射部２Ａ〜２Ｆが分離することなく、不良品の発生率を低く抑えることができる。

また、反射部２Ａ〜２Ｆの反射面２１Ａ〜２１Ｆは、中心角１８０°の又はそれより小さい若しくは大きい断面円弧状の凸状曲面形状に、又は中心角１８０°の又はそれより小さい若しくは大きい断面円弧状の凹状曲面形状に形成される。図６に反射面２１Ｂが中心角１８０°の断面円弧状の凸状曲面の反射部２Ｂを示し、図１に反射面２１Ａが中心角１８０°より小さい断面円弧状の凸状曲面の反射部２Ａを示し、図７に反射面２１Ｃが中心角１８０°より大きい断面円弧状の凸状曲面の反射部２Ｃを示す。図９に反射面２１Ｅが中心角１８０°の断面円弧状の凹状曲面の反射部２Ｅを示し、図８に反射面２１Ｄが中心角１８０°より小さい断面円弧状の凹状曲面の反射部２Ｄを示し、図１０に反射面２１Ｆが中心角１８０°より大きい断面円弧状の凹状曲面の反射部２Ｆを示す。

さらに、これらの反射部２Ａ〜２Ｆは不透明の反射層を備え、この場合、表面に高反射係数の反射層が貼付又は塗布される反射シールを備える。

図４及び図５にこのバックライト光ファイバーの作用を示している。図４及び図５に示すように、光ファイバー本体１に入射された光Ｌは、高反射率の光ファイバー本体１を通すことより、高反射率の光ファイバー本体１の内部で完全な反射（total internal reflection）が繰り返し行われ、また、ある程度の入射光Ｌは高反射率の反射部２Ａにより四方八方に反射されて、光ファイバー本体１から側面発光される。このようにして光ファイバー本体１に入った光は反射部２Ａの反射作用により、光ファイバー本体１の横側（側面）の光度を上昇させることができる。これにより、最も大きな発光効率が得られ、その実用性は最大限まで高められる。

この場合、上記各種の光の反射部２Ａ〜２Ｆから用途に応じて適宜の反射部を選択することで、各反射部２Ａ〜２Ｆの各反射面２１Ａ〜２１Ｆの作用により、さまざまな発光効果を発揮する。反射部２Ａの場合、中心角が１８０°より小さい断面円弧状の凸状曲面をなす反射面２１Ａにより、光が比較的小さい範囲に放散し、反射部２Ｂの場合、中心角が１８０°の断面円弧状の凸状曲面をなす反射面２１Ｂにより、光が比較的に大きい範囲に放散し、反射部２Ｃの場合、中心角が１８０°より大きい断面円弧状の凸状曲面をなす反射面２１Ｃにより、光が比較的大きい範囲に放散する。また、反射部２Ｄの場合、中心角が１８０°より小さい断面円弧状の凹状曲面をなす反射面２１Ｄにより、光が比較的小さい範囲に集まり、反射部２Ｅの場合、中心角が１８０°の断面円弧状の凹状曲面をなす反射面２１Ｅにより、光が比較的大きい範囲に集まり、反射部２Ｆの場合、中心角が１８０°より大きい断面円弧状の凹状曲面をなす反射面２１Ｆにより、光が比較的大きい範囲に集まる。

また、この場合、光の反射部２Ａ〜２Ｆは不透光なので、反射部２Ａ〜２Ｆに十分な反射作用が生じ、また、側面発光の光が集まり、側面発光作用は全体的に安定する。しかも、反射部２Ａ〜２Ｆは不透明な反射シールで、表面に高反射係数の反射層が貼付又は塗布されているので、この高反射係数の反射層により反射部２Ａ〜２Ｆの反射作用は上昇し、横側の光効果、すなわち側面発光は全体的に上昇する。この光ファイバーは開放の空間で使用すれば、その空間の光源までも反射できるため、この光ファイバーの発光はさらに明るくなる。

以上説明したように、このバックライト光ファイバーによれば、光ファイバー本体１に入射された光が反射部２Ａ〜２Ｆの反射作用により効率よく反射され、光ファイバー本体１の側面発光の光度を上昇させることができ、最も大きい発光効率を得て、実用性を最大限に高めることができる。また、このバックライト光ファイバーに採用された反射部２Ａ〜２Ｆは不透光で、光ファイバー本体１の側面発光により、光が集まるので、バックライト源として有効に使用することができ、この照明光の集中率が良いことで、その利用範囲もさらに拡大させることができる。さらに、この反射部２Ａ〜２Ｆは不透明の反射シールにより形成され、このような設計の最も簡単な方法で反射部２Ａ〜２Ｆに十分な反射作用を生じせしめ、全体的に横側の光（側面発光）の効果を安定させることができる。

また、このバックライト光ファイバーの場合、省エネルギーで、電気、熱を伝導せず、整備は簡易に済み、しかも防水等の特性を有し、併せて、超高発光効率を持ち、少ない光源で明るくすることができるので、バックライト源として使用できるだけでなく、一般生活、工業用にも広く用いることができる。

以上により、バックライト光ファイバーは光ファイバー本体１と反射部２Ａ〜２Ｆの相乗効果により、従来の光ファイバーに比べて、機能性、実用性、さらに産業上の利用性いずれの点においても優れたものになっている。

図１１に第２の実施の形態を示している。これは上記バックライト光ファイバー１００を用いたバックライトモジュール２００で、このバックライトモジュール２００は基板４上にバックライト光ファイバー１００が複数の条に平行にまた同じ平面の形に並べられて、最小限一個のバックライト光ファイバーを発光し得る発光装置３がバックライト光ファイバー１００に接続されて構成される。この場合、基板４の材質（材料）として、軟質のプラスチック、硬質のプラスチック、ガラス、アクリルのいずれかから一つ使用される。なお、製品によって、基板を選び、例えば、軟質の プラスチックはエレクトロン紙に、硬質のプラスチックは中小型スクリーンに、ガラスとアクリルは大型又はそれ以上のサイズのスクリーンに適する。バックライト光ファイバー１００は、既述のとおり、一つの光ファイバー本体の横側の縁（外周面）に一つの凹槽が軸方向に設けられ、この凹槽に光の反射部が固定されて、この反射部の内側の反射面により、光ファイバー本体に入射した光を四方八方に反射できるようにした。これにより、低消費電力のバックライトモジュールを実現することができる。発光装置３は半導体レーザーダイオード、発光ダイオード、ＳＭＤ発光ダイオードのいずれかから選択される。これらの発光源をバックライトモジュール２００に使うことで、色彩還元がよく、省エネ、長持ち、汚染少等の効果があり、バックライト源として、色彩は艶やかで、色の領域は１０８％に至る。例えば、バックライトモジュール２００使用のノート型パソコンと冷陰極螢光燈（ＣＣＦＬ）使用の同じノート型パソコンとを比べたら、同じ光度で、前者は１〜５Ｗの消費を下げ、しかも、ノート型パソコンのスクリーンのバックライトの消費量を１Ｗ下げれば、使用時間は３０〜４５分ぐらいまで延び、このバックライトモジュール２００を使えば寸方制限に余裕があり、さらに全体の重さも軽量に抑えることができるので、業界競争にも極めて有利となる。このようにして発光装置３とバックライト光ファイバー１００の作動により、点状の光源が線状の光源に変わり、さらに、多くの線状の光源が集められることで一面の光源として構成される。冷陰極螢光燈（ＣＣＦＬ）と導光板の組み合わせを代えて、元々の厚さが３〜４ｍｍの従来のバックライトモジュールを０．１５〜０．４ｍｍくらいの厚さに薄くすることができ、液晶表示装置の薄型化に役立てることができる。しかも、このバックライト光ファイバー１００の伝導性の良さで、寸方制限に余裕があり、さらに、全体的な重さも軽量に抑えることができる。また、この場合、基板４とバックライト光ファイバー１００の材質を同じ軟性体にすることで、バックライトモジュール２００は捩じ曲げ性を持つことができ、現代のプラスチック製の液晶と組合せることにより、新しい平面フロント・パネルの設計に道を広げ、例えば、書類のような薄型の表示装置を実現することも可能である。

また、このバックライトモジュールでは、バックライト光ファイバー１００と発光装置３の組み合わせにより、さらに（１）高安全性（２）省エネルギー（３）無熱源（４）明るく、光度がバランスよい（５）長持ち性が良い（６）低コスト（７）従来の側面発光の光ファイバーより光度が高い、などの利点がある。

図１２に第３の実施の形態を示している。これはバックライト光ファイバー１００を用いた液晶表示装置３００で、この液晶表示装置３００は、基板４、バックライト光ファイバー１００及び発光装置３の組み合わせからなる一つのバックライトモジュール２００と、バックライトモジュール２００の上横側に設けられた液晶フロント・パネル４００とにより構成される。この場合、バックライト光ファイバー１００は導光手段として利用されている。このバックライト光ファイバー１００は光の反射作用を持つので、光の反射板が不要で、液晶表示装置３００を小さく薄く作ることができ、全体として産業上の利用性と実用性は大幅に高められる。発光装置３は一般の家庭用の電源５から給電により発光され、この光がバックライトモジュール２００に導入されることより、バックライトモジュール２００の内部にあるバックライト光ファイバー１００を発光させ、これを液晶フロント・パネル４００と組み合わせることで、液晶表示装置３００を正しく動作させることができる。また、他面で、全体の構造が簡易であるため、低コストで、光ファイバーの特色により発光装置３は電力消費量が少なく、極めてエコである。

以上により、本考案の構造、特徴、作用及び効果は新規性及び創作性の登録要件を備えているため、実用新案登録出願を提出する。

１ 光ファイバー本体
１１Ａ〜１１Ｆ 凹槽
２Ａ〜２Ｆ 反射部
２１Ａ〜２１Ｆ 反射面
３ 発光装置
４ 基板
５ 電源
Ｌ 入射光
１００ 裏光光ファイバー（バックライト光ファイバー）
２００ 裏光モジュール（バックライトモジュール）
３００ 液晶表示装置
４００ 液晶スクリーン

Claims (10)

1. 光ファイバー本体（１）の周面に凹槽（１１Ａ〜１１Ｆ）が軸方向に設けられ、前記凹槽（１１Ａ〜１１Ｆ）に、内側に光の反射面（２１Ａ〜２１Ｆ）を有する反射部（２Ａ〜２Ｆ）を固定されて、前記光ファイバー本体（１）に入射された光を前記反射部（２Ａ〜２Ｆ）の反射面（２１Ａ〜２１Ｆ）により四方八方に反射するようにしたことを特徴とするバックライト光ファイバー（１００）。
2. 光ファイバー本体（１）の材質として、アクリル系樹脂、フッ素樹脂、弗化樹脂、メチル基アクリル酸甲脂、mCOC、Sol-Gel、ポリ炭酸化、ポリスチレンとシリカのいずれか一つが使用される請求項１に記載のバックライト光ファイバー（１００）。
3. 反射部（２Ａ〜２Ｆ）の材質として、アクリル系樹脂、フッ素樹脂、弗化樹脂、メチル基アクリル酸甲脂、COC、ポリ炭酸化、ポリスチレンとシリカのいずれか一つが使用される請求項１又は２に記載のバックライト光ファイバー（１００）。
4. 反射面（２１Ａ〜２１Ｆ）は、中心角１８０°の又はそれより小さい若しくは大きい断面円弧状の凸状曲面に、又は中心角１８０°の又はそれより小さい若しくは大きい断面円弧状の凹状曲面に形成される請求項１乃至３のいずれかに記載のバックライト光ファイバー（１００）。
5. 反射部（２Ａ〜２Ｆ）は不透明の反射層を備える請求項１乃至４のいずれかに記載のバックライト光ファイバー（１００）。
6. 反射部（２Ａ〜２Ｆ）は表面に高反射係数の反射層が貼付又は塗布される反射シールを備える１乃至４のいずれかに記載のバックライト光ファイバー（１００）。
7. 請求項１に記載のバックライト光ファイバー（１００）を用い、前記バックライト光ファイバー（１００）が基板（４）上に複数の条に平行にまた同じ平面の形に並べられて、少なくとも一つのバックライト光ファイバーを発光し得る発光装置（３）がバックライト光ファイバー（１００）に接続されることを特徴するバックライトモジュール（２００）。
8. 発光装置（３）は半導体レーザーダイオード、発光ダイオード、ＳＭＤ発光ダイオードのいずれかから採用される請求項７に記載のバックライトモジュール（２００）。
9. 基板（４）の材質として、軟質のプラスチック、硬質のプラスチック、ガラス、アクリルのいずれか一つが使用される請求項７又は８に記載のバックライトモジュール（２００）。
10. 請求項１に記載のバックライト光ファイバー（１００）を用い、前記バックライト光ファイバー（１００）が基板（４）上に複数の条に平行にまた同じ平面の形に並べられ、少なくとも一つのバックライト光ファイバーを発光し得る発光装置（３）がバックライト光ファイバー（１００）に接続されてなるバックライトモジュール（２００）と、当該バックライトモジュール（２００）の上側面に設けられる液晶のフロント・パネル（４００）とにより構成されることを特徴とする液晶表示装置（３００）。

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