JP2009048838A - 面光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成でありながら光源の利用効率に優れた面光源装置を提供すること。
【解決手段】点光源１１が縦方向および横方向にマトリクス状に多数配置されて構成される点光源群ＴＫと、レンチキラーレンズＬＺが多数並べて配置された第１のレンチキラーシート１２と、レンチキラーレンズＬＺが第１のレンチキラーシート１２に対して直交する方向に延びるように配置され重ね合わされた第２のレンチキラーシート１３と、を有し、点光源群ＴＫに対し、第１および第２のレンチキラーシート１２，１３が所定の距離Ｌ１だけ離して配置され、かつ、それぞれのレンチキラーレンズＬＺが縦方向または横方向に沿うように配置され、それぞれの点光源１１からの光が第１のレンチキラーシート１２および第２のレンチキラーシート１３によって縦方向および横方向に拡大されて矩形状となっており、点光源群ＴＫによる矩形状の光ＫＧが全体として面状となっている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、多数の点光源を用いて面光源を実現した面光源装置に関する。本発明は、例えば液晶表示パネルのバックライト用光源として用いられる。

従来より、液晶表示パネルのバックライト用光源として、冷陰極管が多く用いられている。また、冷陰極管に代えて、発光ダイオード（ＬＥＤ）もしばしば用いられている。

例えば、特許文献１には、光源、偏光制御パネル、レンチキラーレンズ、および位相差板を組み合わせた面光源装置が開示されている。

また、特許文献２には、点光源である発光源が２次元方向に多数配列された光源部と、１種類又は複数種類の略楕円筒の一部である単位レンズを出射側に多数並べて配置したレンチキュラーレンズシートとを備えた面光源装置が提案されている。
特開２００７−１６４１１６ 特開２００７−１２５１７

しかし、従来において、光源の利用効率は必ずしも優れたものではなかった。

例えば、特許文献１においては、光源からの光が偏光制御パネルおよび位相差板を通過するので、これによって光の減衰が起こる可能性がある。また、光源として面光源を用いる必要がある。

特許文献２においては、レンチキラーレンズを用いているものの、光源からの光が必ずしも効果的に用いられているとは言い切れない。また、光源として、赤、青、緑の各色の発光ダイオードを用いるため、白色の面光源装置とするためにはその配置および輝度などの調整が容易ではないという問題もある。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成でありながら光源の利用効率に優れた面光源装置を提供することを目的とする。

本発明に係る面光源装置は、点光源が縦方向および横方向にマトリクス状に多数配置されて構成される点光源群と、レンチキラーレンズが多数並べて配置された第１のレンチキラーシートと、レンチキラーレンズが前記第１のレンチキラーシートに対して直交する方向に延びるように多数並べて配置されかつ前記第１のレンチキラーシートに重ね合わされた第２のレンチキラーシートと、を有し、前記点光源群に対し、前記第１のレンチキラーシートおよび第２のレンチキラーシートが所定の距離だけ離して配置され、かつ、それぞれのレンチキラーレンズが前記縦方向または前記横方向に沿うように配置され、これによって、それぞれの前記点光源からの光が前記第１のレンチキラーシートおよび前記第２のレンチキラーシートによって縦方向および横方向に拡大されて矩形状となっており、しかも前記点光源群による矩形状の光が全体として面状となっている。

好ましくは、前記第１のレンチキラーシートおよび前記第２のレンチキラーシートは、１つのレンチキラーシートに一体に形成される。

また、好ましくは、前記第１のレンチキラーシートまたは前記第２のレンチキラーシートの外側の表面に、乳白色の半透明のフィルムシートが配置される。

好ましくは、前記点光源は、白色の発光ダイオードである。また、電球でもよい。つまり、点光源は厳密な意味での点光源である必要はなく、所定の面積を持っている現実的な光源でよい。

本発明によると、簡単な構成でありながら光源の利用効率に優れた面光源装置を提供することができる。

図１は本発明に係る面光源装置１を分解して示す斜視図、図２はレンチキラーシートの構成の例を示す側面図、図３は矩形状の光が配置される様子を示す図、図４は矩形状の光が全体として面状となった様子を示す図、図５は光源の光がレンチキラーシートによって拡大される様子を示す図、図６は点光源の光がレンチキラーシートによって拡大されて線状になる様子を示す図、図７はレンチキラーレンズの光学特性を説明する図である。

図１において、面光源装置１は、多数の点光源１１，１１，１１…からなる点光源群ＴＫ、レンチキラーシート（第１のレンチキラーシート）１２、およびレンチキラーシート（第２のレンチキラーシート）１３を有して構成される。

点光源１１として、白色の発光ダイオードまたは電球などが用いられる。しかし、特定の色光源としたい場合には、その色の発光ダイオードまたは電球などを用いればよい。これら点光源１１は、基板２１の表面に、縦方向および横方向にマトリクス状に多数配置されている。マトリクス状に配置された多数の点光源１１の集合が点光源群ＴＫである。

レンチキラーシート１２，１３は、いずれも、ピッチなどが同じサイズのレンチキラーレンズＬＺが多数並べて配置されることによって構成される。レンチキラーシート１２，１３は、透明な合成樹脂またはガラスを材料として製作される。

図７に示すように、レンチキラーシート１２，１３のレンチキラーレンズＬＺは、それぞれ焦点ｆ０を有し、焦点ｆ０を通過する光はレンチキラーレンズＬＺの表面を屈折することなくそのまま真っ直ぐに通過する。レンチキラーシート１２は、通常、その裏面ＲＧに、各レンチキラーレンズＬＺの幅に対応して複数の圧縮画像を配置することにより、表面側における視点位置に応じて見える圧縮画像が異なるものである。つまり、裏面ＲＧのある一点から出た光は、レンチキラーシート１２の中を通った後、１つのレンチキラーレンズＬＺからはほぼ平行な光となって射出する。

これらレンチキラーシート１２，１３それ自体の構造および製作方法は、公知のものを用いることが可能である。

これらレンチキラーシート１２，１３は、それぞれに形成されたレンチキラーレンズＬＺが互いに直交する方向に延びるように配置され、かつ、これらレンチキラーシート１２，１３の表面が互いに接するように重ね合わせて配置される。

そして、これらレンチキラーシート１２，１３は、点光源群ＴＫに対し、所定の距離Ｌ１だけ離して配置され、かつ、それぞれのレンチキラーレンズＬＺが縦方向または横方向に沿うように、つまり点光源群ＴＫにおける点光源１１の配置の方向とそれぞれ一致するように配置される。これによって、それぞれの点光源１１からの光がレンチキラーシート１２，１３によって縦方向および横方向に拡大されて矩形状となり、しかも点光源群ＴＫによる矩形状の光が全体として面状となる。

すなわち、図５に示すように、レンチキラーシート１２が点光源１１から距離Ｌ１だけ離れて配置されている状態で、点光源１１からの光は、レンチキラーシート１２の裏面から入射して表面から出射するが、ユーザの視点ＳＴから見ると、レンチキラーシート１２におけるレンチキラーレンズＬＺの幅方向に沿った方向のある範囲Ｌ２に入射した光が線状に拡大されて見える。つまり、１つのレンチキラーシート１２によって、点光源１１の光は一次元方向に拡大される。

したがって、図６に示すように、点光源１１からの点状の光ＫＧ０は、第１のレンチキラーシート１２によって一次元方向に拡大されて線状の光ＫＧ１となり、これが第２のレンチキラーシート１３によってさらに他の一次元方向に拡大されて面状の光ＫＧ２となる。結局、２つのレンチキラーシート１２，１３によって２次元方向に拡大され、点光源１１は矩形状の光ＫＧ２に拡大される。

図３に示すように、隣合う点光源１１によって、それぞれ矩形状の光ＫＧ２が形成されるが、これら隣合う矩形状の光ＫＧ２は、互いに接するか、または若干の間隙を有し、または若干の重なりを有する。このようにして、点光源群ＴＫからの光は、レンチキラーシート１２，１３により、図４に示すように全体として面状の光となる。

ところで、図１に示す面光源装置１では、２つのレンチキラーシート１２，１３は、それぞれのレンチキラーレンズＬＺが上面となるように配置される。つまり、図２（Ａ）に示すように、第１のレンチキラーシート１２のレンチキラーレンズＬＺが、第２のレンチキラーシート１３の裏面（下面）に接する。

しかし、２つのレンチキラーシート１２，１３の表裏の配置はこれ以外であってもよい。例えば、図２（Ｂ）に示すように、第１のレンチキラーシート１２のレンチキラーレンズＬＺが下面となり、レンチキラーレンズＬＺが形成されていない面同士が接するようにしてもよい。また、レンチキラーレンズＬＺが形成されている面同士が接するように配置してもよい。

また、図には示していないが、２つのレンチキラーシート１２，１３のそれぞれのレンチキラーレンズＬＺが下面となるように配置してもよい。

図２（Ａ）（Ｂ）に示した例では、２つのレンチキラーシート１２，１３を別体で製作し、それらを重ね合わせ、透明な粘着剤または接着剤などを用いて固定したが、２つのレンチキラーシート１２，１３を当初から一体となるように製作してもよい。

つまり、図２（Ｃ）に示すように、透明なシート状体の表裏に、それぞれレンチキラーレンズＬＺが互いに直交方向に延びるように形成することによって、２つのレンチキラーシート１２，１３を１つのレンチキラーシートとして一体に形成する。

また、２つのレンチキラーシート１２，１３を別体とした場合であっても、枠材などで機械的に固定する場合には接着剤などで固定しなくてもよい。

また、図２（Ｄ）に示すように、レンチキラーシート１２，１３の外側の表面に、合成樹脂からなる乳白色の半透明のフィルムシート１４を配置してもよい。フィルムシート１４を配置することにより、光源の輝度むらがより一層一様化される。なお、この場合に、フィルムシート１４を配置する側は、２つのレンチキラーシート１２，１３で構成されるレンチキラーシートの外側の２つの表面のうち点光源１１から遠い側であってもよくまた近い側であってもよい。

なお、レンチキラーシート１２と点光源１１との距離Ｌ１は、レンチキラーレンズＬＺのサイズおよびピッチ、および点光源１１のピッチＰ１などに応じて、図４または図３に示す面状の光ＫＧ２が得られるように決定される。

上に述べた本実施形態の面光源装置１によると、点光源１１からの光を拡大するために２つのレンチキラーシート１２，１３を用いているだけであり、これらレンチキラーシート１２，１３の光透過率は高く、吸収されまたは反射される光は極めて僅かであるから、点光源１１の光の利用効率が極めて高い。また、２つのレンチキラーシート１２，１３と点光源１１とを一定の関係となるように配置するだけであるから、構成が簡単である。

上に述べた実施形態において、面光源装置１を実際に用いる際には、基板２１に配置された点光源群ＴＫ、および２つのレンチキラーシート１２，１３を、適当なケ−スに収納して一体化すればよい。

上に述べた実施形態においては、レンチキラーシート１２，１３の各レンチキラーレンズＬＺはピッチなどが互いに同じであるが、レンチキラーシート１２のレンチキラーレンズＬＺとレンチキラーシート１３のレンチキラーレンズＬＺとが異なるサイズ（ピッチなど）のものを用いてもよい。これにより、面状の光ＫＧ２の形状を、正方形または長方形とすることが可能であり、また、点光源１１の縦横の配置ピッチが異なる場合や、点光源１１が厳密な点光源でなく所定の有為な面形状を持っている場合などにも対応することが可能である。

その他、点光源１１、２つのレンチキラーシート１２，１３、または面光源装置１の全体または各部の構造、構成、形状、寸法、個数、材質などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。

本発明に係る面光源装置を分解して示す斜視図である。 レンチキラーシートの構成の例を示す側面図である。 矩形状の光が配置される様子を示す図である。 矩形状の光が全体として面状となった様子を示す図である。 光源の光がレンチキラーシートによって拡大される様子を示す図である。 点光源がレンチキラーシートにより線状に拡大される様子を示す図である。 レンチキラーレンズの光学特性を説明する図である。

符号の説明

１ 面光源装置
１１ 点光源
１２ レンチキラーシート（第１のレンチキラーシート）
１３ レンチキラーシート（第２のレンチキラーシート）
１４ フィルムシート
ＴＫ 点光源群
ＬＺ レンチキラーレンズ
Ｋ 光

Claims (4)

1. 点光源が縦方向および横方向にマトリクス状に多数配置されて構成される点光源群と、
   レンチキラーレンズが多数並べて配置された第１のレンチキラーシートと、
   レンチキラーレンズが前記第１のレンチキラーシートに対して直交する方向に延びるように多数並べて配置されかつ前記第１のレンチキラーシートに重ね合わされた第２のレンチキラーシートと、を有し、
   前記点光源群に対し、前記第１のレンチキラーシートおよび第２のレンチキラーシートが所定の距離だけ離して配置され、かつ、それぞれのレンチキラーレンズが前記縦方向または前記横方向に沿うように配置され、これによって、それぞれの前記点光源からの光が前記第１のレンチキラーシートおよび前記第２のレンチキラーシートによって縦方向および横方向に拡大されて矩形状となっており、しかも前記点光源群による矩形状の光が全体として面状となっている、
   ことを特徴とする面光源装置。
2. 前記第１のレンチキラーシートおよび前記第２のレンチキラーシートは、１つのレンチキラーシートに一体に形成されている、
   請求項１記載の面光源装置。
3. 前記第１のレンチキラーシートまたは前記第２のレンチキラーシートの外側の表面に、乳白色の半透明のフィルムシートが配置されている、
   請求項１または２記載の面光源装置。
4. 前記点光源は、白色の発光ダイオードである、
   請求項１ないし３のいずれかに記載の面光源装置。

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