JPH09167513A - 面光源素子 - Google Patents
面光源素子Info
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- JPH09167513A JPH09167513A JP7326799A JP32679995A JPH09167513A JP H09167513 A JPH09167513 A JP H09167513A JP 7326799 A JP7326799 A JP 7326799A JP 32679995 A JP32679995 A JP 32679995A JP H09167513 A JPH09167513 A JP H09167513A
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- pinhole
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光の出射方向をコントロールし、所定の拡が
り角を容易に得ること。 【解決手段】 面状に光を出射する導光体５および当該
出射面と対向する面に設けられた反射部材６を備えた第
１エレメント３と、第１エレメント３の出射光が入射す
る入射面および当該入射光を所定の方向に出射する出射
面を備えた第２エレメント４とで構成されており、第２
エレメントの上記入射面にはピンホール群８が形成さ
れ、第２エレメントの入射面におけるピンホール群８を
除く遮光部は鏡面９であり、また第２エレメントの上記
出射面にはマイクロレンズアレイ７が形成されているこ
とを特徴とする。上記のレンズアレイを構成する各レン
ズとピンホール群の各ピンホールとが１対１に対応して
いることが好ましい。
り角を容易に得ること。 【解決手段】 面状に光を出射する導光体５および当該
出射面と対向する面に設けられた反射部材６を備えた第
１エレメント３と、第１エレメント３の出射光が入射す
る入射面および当該入射光を所定の方向に出射する出射
面を備えた第２エレメント４とで構成されており、第２
エレメントの上記入射面にはピンホール群８が形成さ
れ、第２エレメントの入射面におけるピンホール群８を
除く遮光部は鏡面９であり、また第２エレメントの上記
出射面にはマイクロレンズアレイ７が形成されているこ
とを特徴とする。上記のレンズアレイを構成する各レン
ズとピンホール群の各ピンホールとが１対１に対応して
いることが好ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は面光源素子に関す
る。
る。
【０００２】
【従来の技術】透過型液晶パネルを用いた液晶表示装置
はバックライトとドット状に画素が配された液晶パネル
とで構成され、各画素の光の透過率をコントロールする
ことで文字や映像の表示を可能にしている。バックライ
トとしては、ハロゲンランプ、反射板、レンズ等の組み
合わせにより光の出射分布を制御するもの、冷陰極管を
導光体の端面に設け、冷陰極管を発した光を端面と垂直
な面（主面）から出射させるものなどが挙げられる。前
者は主に高輝度を必要とする液晶プロジェクタに用いら
れ、後者は薄型化が可能なため直視型の液晶ＴＶやノー
トパソコンのディスプレイとして用いられている。液晶
ＴＶやノートパソコンなどでは消費電力の軽減や高輝度
化が要求されている。高輝度化を実現するには冷陰極管
などの光源を増やすことで可能であるが、消費電力の増
加につながるため実用的ではない。従来のバックライト
の一例を図４に示す。図４に示すバックライトは、光源
（冷陰極管など）１５とそのリフレクター１６、導光体
１７とその一つの面に設けられた反射面１８とで構成さ
れている。
はバックライトとドット状に画素が配された液晶パネル
とで構成され、各画素の光の透過率をコントロールする
ことで文字や映像の表示を可能にしている。バックライ
トとしては、ハロゲンランプ、反射板、レンズ等の組み
合わせにより光の出射分布を制御するもの、冷陰極管を
導光体の端面に設け、冷陰極管を発した光を端面と垂直
な面（主面）から出射させるものなどが挙げられる。前
者は主に高輝度を必要とする液晶プロジェクタに用いら
れ、後者は薄型化が可能なため直視型の液晶ＴＶやノー
トパソコンのディスプレイとして用いられている。液晶
ＴＶやノートパソコンなどでは消費電力の軽減や高輝度
化が要求されている。高輝度化を実現するには冷陰極管
などの光源を増やすことで可能であるが、消費電力の増
加につながるため実用的ではない。従来のバックライト
の一例を図４に示す。図４に示すバックライトは、光源
（冷陰極管など）１５とそのリフレクター１６、導光体
１７とその一つの面に設けられた反射面１８とで構成さ
れている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】バックライトの出射光
は散乱光であり、様々な角度方向に拡がって出射してい
る。液晶パネルの視野角は非常に狭く、液晶パネル表示
面の法線方向から大きくずれると明暗の反転や白化が生
じ、実用性のない映像となる。つまり、液晶パネル表示
面の法線方向から大きくずれた方向へ出射してくる光は
実際には利用されていない。
は散乱光であり、様々な角度方向に拡がって出射してい
る。液晶パネルの視野角は非常に狭く、液晶パネル表示
面の法線方向から大きくずれると明暗の反転や白化が生
じ、実用性のない映像となる。つまり、液晶パネル表示
面の法線方向から大きくずれた方向へ出射してくる光は
実際には利用されていない。
【０００４】そこで、このバックライトの散乱光の拡が
りを制御することで、光出射面に垂直な方向等の特定方
向の輝度を増加させる技術が開発されている。例えば、
プリズムアレイを用いるもの（特開平２−１７号公報参
照）が挙げられる。しかし、この方法では目的とする方
向以外にも輝度のピークが現れるため光利用率の点で問
題がある。また、出射光の拡がり角度と出射方向とを独
立にコントロールすることはできない。
りを制御することで、光出射面に垂直な方向等の特定方
向の輝度を増加させる技術が開発されている。例えば、
プリズムアレイを用いるもの（特開平２−１７号公報参
照）が挙げられる。しかし、この方法では目的とする方
向以外にも輝度のピークが現れるため光利用率の点で問
題がある。また、出射光の拡がり角度と出射方向とを独
立にコントロールすることはできない。
【０００５】また、レンズの焦点距離の位置にピンホー
ルを設けることによって散乱光から平行光を得る技術も
知られている。しかし、この方法で得られる平行光はピ
ンホールを通過した光に限られ、ピンホール以外の遮光
部に入射する光は遮光部で吸収や反射されるため、光の
利用率の点で大きく劣ってしまう。
ルを設けることによって散乱光から平行光を得る技術も
知られている。しかし、この方法で得られる平行光はピ
ンホールを通過した光に限られ、ピンホール以外の遮光
部に入射する光は遮光部で吸収や反射されるため、光の
利用率の点で大きく劣ってしまう。
【０００６】本発明の目的は上記の問題点を鑑み、所定
の拡がり角を容易に得ることができる面光源素子を提供
することにある。
の拡がり角を容易に得ることができる面光源素子を提供
することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決する本
発明の面光源素子は、面状に光を出射する出射面および
該出射面と対向する面に設けられた反射部材を備えた第
１エレメントと、第１エレメントの出射光が入射する入
射面および当該入射光を所定の方向に出射する出射面を
備えた第２エレメントとで構成されており、第２エレメ
ントの上記入射面にはピンホール群が形成され、第２エ
レメントの入射面におけるピンホール群を除く遮光部は
鏡面であり、また第２エレメントの上記出射面にはマイ
クロレンズアレイが形成されていることを特徴とする。
発明の面光源素子は、面状に光を出射する出射面および
該出射面と対向する面に設けられた反射部材を備えた第
１エレメントと、第１エレメントの出射光が入射する入
射面および当該入射光を所定の方向に出射する出射面を
備えた第２エレメントとで構成されており、第２エレメ
ントの上記入射面にはピンホール群が形成され、第２エ
レメントの入射面におけるピンホール群を除く遮光部は
鏡面であり、また第２エレメントの上記出射面にはマイ
クロレンズアレイが形成されていることを特徴とする。
【０００８】本発明の面光源素子においては、レンズア
レイを構成する各レンズとピンホール群の各ピンホール
とが１対１に対応していることが好ましく、この場合に
おいては、ピンホールがレンズアレイを構成する各レン
ズの焦点位置または焦点位置より短い距離に位置するこ
とが好ましい。なお、レンズアレイを構成する各レンズ
の曲率半径が水平方向と垂直方向とで異なっていても良
い。
レイを構成する各レンズとピンホール群の各ピンホール
とが１対１に対応していることが好ましく、この場合に
おいては、ピンホールがレンズアレイを構成する各レン
ズの焦点位置または焦点位置より短い距離に位置するこ
とが好ましい。なお、レンズアレイを構成する各レンズ
の曲率半径が水平方向と垂直方向とで異なっていても良
い。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明によれば、第１エレメント
を出射した拡散光は第２エレメントのピンホールを通過
し、各ピンホールに対応するマイクロレンズにより出射
方向が制御され、特定の拡がり角をもつ発散光として第
２エレメントを出射する。
を出射した拡散光は第２エレメントのピンホールを通過
し、各ピンホールに対応するマイクロレンズにより出射
方向が制御され、特定の拡がり角をもつ発散光として第
２エレメントを出射する。
【００１０】図１に本発明の面光源素子を用いた装置の
概略構成図を示す。同図において１は冷陰極管等の光
源、２はそのリフレクター、３は第１エレメント、４は
第２エレメントであり、第１エレメント３は、導光体５
と導光体５の光出射面と反対側に設けた反射部材６とで
構成される。また第２エレメント４にはレンズアレイ
７、ピンホール群８とが設けられており、ピンホールの
遮光部９は導光体５側に対して鏡面状態となっている。
なお、第１エレメント３の導光体５の光出射面と第２エ
レメント４との間には拡散板を配置しても良い（図示し
ていない）。また、反射部材６は導光体５の光出射面と
反対側の面にアルミニウム等を蒸着して導光体５と一体
化しても良い。
概略構成図を示す。同図において１は冷陰極管等の光
源、２はそのリフレクター、３は第１エレメント、４は
第２エレメントであり、第１エレメント３は、導光体５
と導光体５の光出射面と反対側に設けた反射部材６とで
構成される。また第２エレメント４にはレンズアレイ
７、ピンホール群８とが設けられており、ピンホールの
遮光部９は導光体５側に対して鏡面状態となっている。
なお、第１エレメント３の導光体５の光出射面と第２エ
レメント４との間には拡散板を配置しても良い（図示し
ていない）。また、反射部材６は導光体５の光出射面と
反対側の面にアルミニウム等を蒸着して導光体５と一体
化しても良い。
【００１１】図１の一部分を拡大した拡大図を図２に示
す。図２により本発明の詳細な説明をする。第２エレメ
ントの光入射側の遮光部（ピンホール以外の部分）を鏡
面９とすることで、遮光部に入射した光１０は反射光１
１となり再度導光体５に入射し、図示していない屈折作
用を受け導光体５の光出射面とは反対側に設けられた反
射部材６の反射面に達し、この面で反射され反射光１２
となる。この反射光１２は屈折作用を受け、再び導光体
から出射し、ピンホール８に入射し透過光１３となる。
最後にレンズと空気面との屈折作用を受けて出射光１４
となる。ピンホール８がマイクロレンズ７の焦点の位置
にあれば出射光１４は平行光となる。もし、反射光１２
がピンホール８に入射しない場合でも、ピンホール遮光
部の鏡面９と導光体５の反射部材６との間で反射を繰り
返し何れかの時点でピンホール８を通過することにな
る。反射での光の損失は少なく、また導光体５は光の吸
収が少ない材料を用いて作製するのが通常であるため、
本発明では光の利用率を低下することなく平行な出射光
１４を得ることができる。
す。図２により本発明の詳細な説明をする。第２エレメ
ントの光入射側の遮光部（ピンホール以外の部分）を鏡
面９とすることで、遮光部に入射した光１０は反射光１
１となり再度導光体５に入射し、図示していない屈折作
用を受け導光体５の光出射面とは反対側に設けられた反
射部材６の反射面に達し、この面で反射され反射光１２
となる。この反射光１２は屈折作用を受け、再び導光体
から出射し、ピンホール８に入射し透過光１３となる。
最後にレンズと空気面との屈折作用を受けて出射光１４
となる。ピンホール８がマイクロレンズ７の焦点の位置
にあれば出射光１４は平行光となる。もし、反射光１２
がピンホール８に入射しない場合でも、ピンホール遮光
部の鏡面９と導光体５の反射部材６との間で反射を繰り
返し何れかの時点でピンホール８を通過することにな
る。反射での光の損失は少なく、また導光体５は光の吸
収が少ない材料を用いて作製するのが通常であるため、
本発明では光の利用率を低下することなく平行な出射光
１４を得ることができる。
【００１２】図３に光の出射角度と拡がり角度とをコン
トロールする方法を示す。図３（ａ）は前述した方法で
あり、出射面に対して垂直な方向に平行な出射光を出射
させるマイクロレンズ７とピンホール８との配置であ
る。図３（ｂ）に示すようにピンホール８を各マイクロ
レンズの焦点距離よりも短い位置に設けることで、マイ
クロレンズアレイ７からは平行光ではなくある拡り角を
有する出射光が得られる。この拡がりの角度はピンホー
ル８の位置および各マイクロレンズの焦点距離により容
易にコントロールすることができる。さらに、図３
（ｃ）で示すように、ピンホールの位置を各マイクロレ
ンズの中心からずらすことで特定方向に対して平行な出
射光または発散光を得ることができる。また図３（ｂ）
の方法と図３（ｃ）の方法の組み合わせにより出射方向
と拡がり角との両方を独立にコントロールすることがで
きる。さらに、マイクロレンズの曲率半径を水平方向お
よび垂直方向でそれぞれ異ならせることにより、水平方
向と垂直方向とで出射光の拡がり角度を異なるようにす
ることもできる。
トロールする方法を示す。図３（ａ）は前述した方法で
あり、出射面に対して垂直な方向に平行な出射光を出射
させるマイクロレンズ７とピンホール８との配置であ
る。図３（ｂ）に示すようにピンホール８を各マイクロ
レンズの焦点距離よりも短い位置に設けることで、マイ
クロレンズアレイ７からは平行光ではなくある拡り角を
有する出射光が得られる。この拡がりの角度はピンホー
ル８の位置および各マイクロレンズの焦点距離により容
易にコントロールすることができる。さらに、図３
（ｃ）で示すように、ピンホールの位置を各マイクロレ
ンズの中心からずらすことで特定方向に対して平行な出
射光または発散光を得ることができる。また図３（ｂ）
の方法と図３（ｃ）の方法の組み合わせにより出射方向
と拡がり角との両方を独立にコントロールすることがで
きる。さらに、マイクロレンズの曲率半径を水平方向お
よび垂直方向でそれぞれ異ならせることにより、水平方
向と垂直方向とで出射光の拡がり角度を異なるようにす
ることもできる。
【００１３】
【実施例】マイクロレンズアレイの表面形状を反転した
表面形状を有する雌金型を作製し、射出成形法により片
側が鏡面であり、マイクロレンズアレイを有する第２エ
レメントを得た。得られた第２エレメントの厚さは１ｍ
ｍである。マイクロレンズの曲率半径は１６４μｍと
し、マイクロレンズアレイの周期は１００μｍである。
なお、機械工法により上記の雌金型を作製した。また、
第２エレメントの材料には光透過性の優れるアクリル樹
脂（屈折率１．４９）を用いた。得られた第２エレメン
トのマイクロレンズアレイと対向する面に、アルミニウ
ムを部分的に蒸着することでピンホールと鏡面とを形成
した。上記の第２エレメントを、反射面を有する導光体
からなる第１エレメントと組み合わせで評価し、第２エ
レメントの出射光が平行性に優れることを確認した。
表面形状を有する雌金型を作製し、射出成形法により片
側が鏡面であり、マイクロレンズアレイを有する第２エ
レメントを得た。得られた第２エレメントの厚さは１ｍ
ｍである。マイクロレンズの曲率半径は１６４μｍと
し、マイクロレンズアレイの周期は１００μｍである。
なお、機械工法により上記の雌金型を作製した。また、
第２エレメントの材料には光透過性の優れるアクリル樹
脂（屈折率１．４９）を用いた。得られた第２エレメン
トのマイクロレンズアレイと対向する面に、アルミニウ
ムを部分的に蒸着することでピンホールと鏡面とを形成
した。上記の第２エレメントを、反射面を有する導光体
からなる第１エレメントと組み合わせで評価し、第２エ
レメントの出射光が平行性に優れることを確認した。
【００１４】マイクロレンズアレイを備えた第２エレメ
ントは、透明シートに透明樹脂を塗布し雌金型内で紫外
線硬化または熱硬化させることでも作製できる。また、
材料としてはアクリル樹脂の他にポリカーボネート樹脂
など透明性の優れるものであれば利用できる。
ントは、透明シートに透明樹脂を塗布し雌金型内で紫外
線硬化または熱硬化させることでも作製できる。また、
材料としてはアクリル樹脂の他にポリカーボネート樹脂
など透明性の優れるものであれば利用できる。
【００１５】なお、本発明においては、光源の種類やそ
の形態などは任意である。また、マイクロレンズアレイ
の作製方法、材料、マイクロレンズアレイの周期、曲率
半径およびピンホール群の作製方法も任意である。さら
に、本発明は液晶ディスプレイに限らず、光の出射方向
と拡がり角のコントロールが要求される種々の用途に利
用できる。
の形態などは任意である。また、マイクロレンズアレイ
の作製方法、材料、マイクロレンズアレイの周期、曲率
半径およびピンホール群の作製方法も任意である。さら
に、本発明は液晶ディスプレイに限らず、光の出射方向
と拡がり角のコントロールが要求される種々の用途に利
用できる。
【００１６】
【発明の効果】本発明の面光源素子によれば、光の出射
方向および出射光の拡がり角度を容易にコントロールす
ることができる。
方向および出射光の拡がり角度を容易にコントロールす
ることができる。
【図１】本発明の面光源素子を用いた装置の概略構成図
である。
である。
【図２】本発明の面光源素子の部分拡大図である。
【図３】本発明において出射光をコントロールする方法
の説明図である。
の説明図である。
【図４】従来のバックライトの概略構成図である。
３ 第１エレメント ４ 第２エレメント ５ 導光体 ６ 反射部材 ７ マイクロレンズアレイ ８ ピンホール群 ９ 鏡面
Claims (4)
- 【請求項１】 面状に光を出射する出射面および該出射
面と対向する面に設けられた反射部材を備えた第１エレ
メントと、第１エレメントの出射光が入射する入射面お
よび当該入射光を所定の方向に出射する出射面を備えた
第２エレメントとで構成されており、第２エレメントの
上記入射面にはピンホール群が形成され、第２エレメン
トの入射面におけるピンホール群を除く遮光部は鏡面で
あり、また第２エレメントの上記出射面にはマイクロレ
ンズアレイが形成されていることを特徴とする面光源素
子。 - 【請求項２】 レンズアレイを構成する各レンズとピン
ホール群の各ピンホールとが１対１に対応していること
を特徴とする請求項１記載の面光源素子。 - 【請求項３】 ピンホールがレンズアレイを構成する各
レンズの焦点位置または焦点位置より短い距離に位置す
ることを特徴とする請求項２記載の面光源素子。 - 【請求項４】 レンズアレイを構成する各レンズの曲率
半径が水平方向と垂直方向とで異なることを特徴とする
請求項２または請求項３記載の面光源素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7326799A JPH09167513A (ja) | 1995-12-15 | 1995-12-15 | 面光源素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7326799A JPH09167513A (ja) | 1995-12-15 | 1995-12-15 | 面光源素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09167513A true JPH09167513A (ja) | 1997-06-24 |
Family
ID=18191842
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7326799A Pending JPH09167513A (ja) | 1995-12-15 | 1995-12-15 | 面光源素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09167513A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6643067B2 (en) | 2000-11-22 | 2003-11-04 | Seiko Epson Corporation | Electro-optical device and electronic apparatus |
| US6788467B2 (en) | 2000-12-15 | 2004-09-07 | Seiko Epson Corporation | Electro-optical device having reduced size and improved light utilization efficiency and electronic using the same |
| JP2008096547A (ja) * | 2006-10-10 | 2008-04-24 | Hitachi Displays Ltd | 液晶表示装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04281441A (ja) * | 1991-03-11 | 1992-10-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 照明装置 |
| JPH0668563B2 (ja) * | 1985-11-08 | 1994-08-31 | 日東工器株式会社 | 面光源変換用導光体 |
| JPH077162B2 (ja) * | 1988-12-07 | 1995-01-30 | ゼネラル エレクトリツク カンパニイ | 表示装置用の照明装置 |
| JPH08190095A (ja) * | 1994-11-08 | 1996-07-23 | Dainippon Printing Co Ltd | 液晶表示装置用平行光源及びそれを用いた液晶表示装置 |
-
1995
- 1995-12-15 JP JP7326799A patent/JPH09167513A/ja active Pending
Patent Citations (4)
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| JPH0668563B2 (ja) * | 1985-11-08 | 1994-08-31 | 日東工器株式会社 | 面光源変換用導光体 |
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| JPH08190095A (ja) * | 1994-11-08 | 1996-07-23 | Dainippon Printing Co Ltd | 液晶表示装置用平行光源及びそれを用いた液晶表示装置 |
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| US6788467B2 (en) | 2000-12-15 | 2004-09-07 | Seiko Epson Corporation | Electro-optical device having reduced size and improved light utilization efficiency and electronic using the same |
| JP2008096547A (ja) * | 2006-10-10 | 2008-04-24 | Hitachi Displays Ltd | 液晶表示装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050419 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050913 |