JP5866164B2 - エリア制御可能なバックライト - Google Patents

Description

本発明は、バックライトに関する。

バックライトは、液晶パネルにおいて照明光を提供する部材である。エリア制御可能なバックライトは、一部の発光領域が表示の要求によって単独に点滅することができるバックライトである。従来のエリア制御可能なバックライトは、主にエッジライト型と直下型とによって実現される。

エッジライト型のエリア制御可能なバックライト技術は、従来の導光板構造を用い、側面から入射した、発光ダイオード（ＬＥＤ）からの光を各発光領域に導き、エリア面光源を形成して発光する。導光板は体積が大きく、組み立てにくいので、ノートパソコンなどの小型バックライトモジュールに適しない。

直下型のエリア制御可能なバックライトでは、各発光領域にＬＥＤ面光源をそれぞれ配置して直下型の照明を行う。混光距離を保持する必要があるので、体積も比較的に大きくなり、ノートパソコンなどの小型バックライトモジュールに依然として適しない。

また、上述の２種類のエリア制御可能なバックライトには、共に以下の問題が存在している。即ち、各発光領域がそれぞれ液晶パネル上の異なる位置に位置するとともに、相応のＬＥＤ灯も各発光領域にそれぞれ配置される。エリア制御を実現するために、相応のＬＥＤ灯の点滅を制御するように、各発光領域に駆動回路をそれぞれ配置する必要がある。空間位置からみて、これらの発光領域が比較的に単独で離間しており、配置された駆動回路も相当する発光領域の位置に対応する必要がある。そのため、これらの駆動回路を集中して配置することが難しくなり、回路設計も難しくなる。

本発明の第１構成は、バックライトであって、少なくとも１つの光ファイバ発光ユニットを有する光ファイバ発光パネルと、少なくとも１つの照明灯とを備え、各前記光ファイバ発光ユニットは、接続されている発光部と導光部とを有し、前記発光部は平面状の発光領域を形成し、前記導光部は前記光ファイバ発光パネルの一側の縁部まで延び、前記照明灯は前記導光部の端面に設けられる。

本発明の第２構成は、液晶ディスプレイであって、液晶パネルと、バックライトとを備え、前記バックライトは、少なくとも１つの光ファイバ発光ユニットを有する光ファイバ発光パネルと、少なくとも１つの照明灯とを有し、各前記光ファイバ発光ユニットは、接続されている発光部と導光部とを有し、前記発光部は面形状の発光領域を形成し、前記導光部は前記光ファイバ発光パネルの一側の縁部まで延び、前記照明灯は前記導光部の端面に設けられる。

本発明の実施形態又は従来技術の技術案をより明確に説明するために、以下、実施形態又は従来技術に必要な図面を一つずつ簡単に説明する。当然、以下の図面は本発明の実施形態の一部のみであり、当業者にとって、創造的な活動をしない前提で、これらの図面によって他の図面を得ることができる。

本発明に係るエリア制御可能なバックライトの第１実施形態の構造の概略図である。 図１に示す導光部の作動原理の概略図である。 図１に示す発光部の作動原理の概略図である。 本発明に係るエリア制御可能なバックライトの第２実施形態の構造の概略図である。 本発明に係るエリア制御可能なバックライトの第３実施形態の構造の概略図である。

本発明の実施形態の目的、技術案及びメリットをより明確にするために、以下、本発明の実施形態を表す図面に基づいて、本発明の実施形態を明確かつ完全に説明する。当然、ここで記載された実施形態は、ただ本発明の実施形態の一部だけであり、本発明の全ての実施形態ではない。本発明の実施形態に基づき、当業者が創造的な活動をしない前提で得られる他の実施形態は全て本発明の技術範囲に含まれる。

図１は本発明に係るエリア制御可能なバックライトの第１実施形態の構造の概略図である。図１に示すように、該エリア制御可能なバックライト１００は、少なくとも１つの光ファイバ発光ユニット１からなる光ファイバ発光パネル１０と、少なくとも１つの照明灯２０とを少なくとも備える。各前記光ファイバ発光ユニット１は、接続されている発光部１１と導光部１２とを備え、前記発光部１１は面状の発光領域を形成し、前記導光部１２は前記光ファイバ発光パネル１０の一側の縁部まで延びる。少なくとも１つの前記照明灯２０は、各発光ユニット１に用いられる導光部１２の端面に対応して設けられる。バックライト１００は、これらの発光ユニット１を固定するフレームなどの固定装置をさらに備えてもよい。また、全体的に板状になる発光パネル１０を得るように、これら発光ユニット１間は透明の接着剤などで互いに固定されてもよい。

その中に、前記照明灯２０は、例えばストリップ形状をなすストリップ部材２１に設置されてもよい。該ストリップ部材２１が、前記光ファイバ発光パネル１０の一側の縁部に設けられる。照明灯２０をストリップ部材２１に設けることは、照明灯２０を便利に取り付けること、又は制御することに有利である。

以下、本実施形態にかかるエリア制御可能なバックライトの作動原理を詳しく説明する。

図２に示すように、照明灯２０は前記導光部１２の端面に設けられている。該照明灯２０は照明光を導光部１２内に入射させるためのものであり、発光ダイオード又は蛍光灯であってもよい。前記照明灯２０からの光を前記導光部１２にカップリングするために、前記導光部１２の端面に光錐１３をさらに接続してもよい。図２に示すように、光錐１３は外壁１３２とこの外壁１３２に囲まれるコア１３１とを備える。光錐１３においては、外壁１３２をなす材料の屈折率が内部のコア１３１をなす材料の屈折率よりも小さいので、照明灯２０からの光が光錐１３に入った後、全反射原理によって導光部１２に入り、光カップリングを実現する。具体的には、該導光部１２は、外壁１２２と外壁１２２に囲まれるコア１２１を備える導光用光ファイバであってもよい。外壁１２１の材料の屈折率も内部のコア１２１の材料の屈折率より小さいので、全反射原理によって導光部１２に入射した光を発光部１１に伝送することができる。

図３に示すように、発光部１１と導光部１２とは互いの端部によって接続され、例えば、それらは透明テープ１４などの材料によって接着されてもよい。前述のように、導光部１２は照明灯２０からの光を発光部１１に伝送し、そして、光線が発光部１１内を伝送される。発光領域における異常なブライトスポットを避けるように、前記発光部１１は具体的に側面発光光ファイバ（または全身発光光ファイバ）であってもよい。発光部１１は、例えば、外壁１１２と外壁に囲まれるコア１１１とを備える。

前述のように、全反射を実現するために、光ファイバの外壁材料の屈折率は一般的に内部材料の屈折率より小さい。本実施形態では、光線を発光部１１から射出させて光源の機能を実現するために、該側面発光光ファイバの内部材料には拡散粒子１５がさらに散布されている。これら拡散粒子１５は、例えば、ガラス玉、気泡などであってもよく、その屈折率は、側面発光光ファイバの内部材料の屈折率と異なる。発光部１１内部を伝送される光線を拡散粒子１５に照射すると、側面発光光ファイバの元の全反射条件が満たされなくなり、光線が発光部１１の側面から発光部１１の外部へ射出され、照明が実現する。また、他の方式において側面発光光ファイバを実現してもよい。

本実施形態に用いられる光ファイバはガラス光ファイバ、プラスチック光ファイバなどであってもよい。さらに、コア−外壁の屈折率の分布によって、グレーデッドインデックス型光ファイバ（ＧＩ−ＰＯＦ）とステップインデックス型光ファイバ（ＳＩ−ＰＯＦ）とに分けられる。

図１に示すように、前記発光部１１は螺旋状にループして、面形状の発光領域を備える発光ユニット１を形成する。少なくとも１つの光ファイバ発光ユニット１はいずれも上記に類似する構造を有する。各光ファイバ発光ユニット１に対応する照明灯２０の点滅を制御することによって、発光部１１の点滅を制御し、エリア制御可能なバックライトを実現できる。

また、１つ以上のストリップ部材２１を設置して各発光ユニット１の導光部に用いてもよい。これらストリップ部材は発光パネルの同一側に設置されてもよいし、異なる側、例えば、対応する両側に設置されてもよい。

本実施形態に係るエリア制御可能なバックライトは、光ファイバ発光パネルによって発光するので、体積が小さく、軽くて薄くなり、ノートパソコンなどの小型バックライトモジュールに適することができる。

また、本実施形態に係るエリア制御可能なバックライトでは、導光部が前記光ファイバ発光パネルの一側の縁部まで延伸するように設けられるとともに、対応する照明灯は該縁部に設けられるので、これらの照明灯を制御する駆動回路も該縁部の周辺に集中的に設けることができるようになり、回路設計の簡潔化に寄与する。

上述した実施形態では、各発光ユニット１は１本の螺旋形状にループしている光ファイバを有するが、各発光ユニット１は、２本以上の光ファイバを有してもよい。例えば、各発光ユニット１に２本の光ファイバを有する場合に、２本の光ファイバを交互にループさせ、または首尾を対向させることで、各発光ユニット１の輝度の均一性を向上する。

図４は本発明に係るエリア制御可能なバックライトの第２実施形態の構造の概略図である。本実施形態は上記実施形態に基づいてさらに改善されたものである。図４に示すように、本実施形態では、各光ファイバ発光ユニット１の導光部１２の端面に少なくとも１つの照明灯２０が設けられる。

本実施形態に係るエリア制御可能なバックライトでは、各光ファイバ発光ユニットにおける導光部に少なくとも１つの照明灯を設置することで、エリア制御をする際に、一部の照明灯を点滅させることによって１つの光ファイバ発光ユニットにおける発光部の輝度を変化させ、エリアバックライトの区分をより精密にし、消費電力をより低減することができる。

図５は本発明に係るエリア制御可能なバックライトの第３実施形態の構造の概略図である。本実施形態は上記実施形態に基づいてさらに改善されたものである。同図に示すように、該光ファイバ発光パネル１０の底面には、光ファイバ発光パネル１０から底面へ射出する光を上面に反射して光線の利用率を向上させるための反射膜５０を更に設置することができる。

また、前記光ファイバ発光パネル１０の上面には、光ファイバ発光パネル１０からの光を拡散するための拡散膜３０をさらに設置することができる。これによって、拡散膜３０からの光がより均一になり、画面の品質が改善される。また、前記拡散膜３０の上面には、拡散膜３０からの光を可視範囲内に集積するためのプリズム膜４０をさらに設置することができる。これによって、光ファイバ発光ユニットの可視範囲内の輝度が向上する。

本発明の他の実施形態では、液晶パネルとバックライトとを備える液晶ディスプレイが設計される。該バックライトは上述のようなエリア制御可能なバックライトの実施形態の１つである。このような液晶ディスプレイは、例えばノートパソコンなどの装置に用いることができる。

以上の実施形態は本発明の技術案を説明するものに過ぎず、それを限定するものではない。上述のように実施形態を参照して本発明を詳しく説明したが、上述した各実施形態に記載された技術案を修正し、または一部の技術的特徴を均等的に変更することができる。この修正や変更によって技術案の趣旨が、本発明の精神及び範囲から逸脱することはない。

１ 光ファイバ発光ユニット
１００ バックライト
１０ 光ファイバ発光パネル
１１ 発光部
１２ 導光部
１３ 光錐
１４ 透明テープ
１５ 拡散粒子
２０ 照明灯
２１ ストリップ部材
３０ 拡散膜
４０ プリズム膜
５０ 反射膜
１１１ コア
１１２ 外壁
１２１ コア
１２２ 外壁
１３１ コア
１３２ 外壁

Claims (11)

1. バックライトであって、
   少なくとも１つの光ファイバ発光ユニットを有する光ファイバ発光パネルと、少なくとも１つの照明灯とを備え、
   各前記光ファイバ発光ユニットは、接続されている発光部と導光部とを有し、前記発光部が面形状の発光領域を形成し、前記導光部が前記光ファイバ発光パネルの一側の縁部まで延び、前記照明灯が前記導光部の端面に設けられ、
   前記発光部は、交互に螺旋状にループし、且つ首尾対向している２本の光ファイバを含むことを特徴とするバックライト。
2. 前記少なくとも１つの照明灯はストリップ部材に設けられ、前記ストリップ部材は、前記光ファイバ発光パネルの前記一側の縁部に設けられることを特徴とする請求項１に記載のバックライト。
3. 前記発光部は側面発光光ファイバであることを特徴とする請求項１〜２のいずれか一項に記載のバックライト。
4. 前記側面発光光ファイバの内部材料に拡散粒子が散布されていることを特徴とする請求項３に記載のバックライト。
5. 前記導光部の端面において、前記照明灯からの光を前記導光部までカップリングする光錐が設けられており、
   前記光錐は、外壁と前記外壁に囲まれるコアとを有し、前記照明灯からの光が前記光錐に入った後、全反射原理によって前記導光部に入り、光カップリングを実現するように、前記光錐の前記外壁の材料の屈折率は、内部の前記コアの材料の屈折率よりも小さいことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のバックライト。
6. 各前記光ファイバ発光ユニットの導光部の端面において、複数の前記照明灯が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のバックライト。
7. 前記光ファイバ発光パネルの底面に設けられた反射膜をさらに備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のバックライト。
8. 前記光ファイバ発光パネルの上面に設けられた拡散膜をさらに備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のバックライト。
9. 前記拡散膜の上面に設けられたプリズム膜をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載のバックライト。
10. 前記照明灯は、発光ダイオードまたは蛍光灯であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のバックライト。
11. 液晶ディスプレイであって、
    液晶パネルと、
    バックライトと、
    を備え、
    前記バックライトは、
    少なくとも１つの光ファイバ発光ユニットを有する光ファイバ発光パネルと、
    少なくとも１つの照明灯と、
    を有し、
    各前記光ファイバ発光ユニットが、接続されている発光部と導光部とを有し、前記発光部が面形状の発光領域を形成し、前記導光部が前記光ファイバ発光パネルの一側の縁部まで延び、前記照明灯が前記導光部の端面に設けられ、
    前記発光部は、交互に螺旋状にループし、且つ首尾対向している２本の光ファイバを含むことを特徴とする液晶ディスプレイ。

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