(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ軸と、前記Ｘ軸と直交するＹ軸と、前記Ｘ軸と前記Ｙ軸との平面に対し直交するＺ軸と、において、
台座と、
前記台座上に、Ｙ軸方向のピッチ間の距離よりもＸ軸方向のピッチ間の距離の方が狭くなるように、前記Ｘ軸方向と前記Ｙ軸方向に行列状に配置される複数の発光素子と、
前記発光素子を覆うバットウィング照度分布を持つレンズと、
前記Ｘ軸方向に沿って複数の第１溝を持つ第１レンチキュラーレンズシートと、
前記Ｙ軸方向に沿って複数の第２溝を持つ第２レンチキュラーレンズシートと、
の順にＺ軸方向に構成されており、
前記Ｙ軸方向から見て、隣り合う行の前記発光素子は、前記Ｘ軸方向の前記発光素子のピッチ間の中央に配置されており、
前記複数の発光素子は、一の発光素子の近傍に配置される他の発光素子が、前記一の発光素子を囲み、且つ前記Ｙ軸方向に広がる細長の六角形を構成するように配置されている面光源装置。
【請求項２】
前記面光源装置は、さらに、前記第２レンチキュラーレンズシートの上に蛍光体シートが配置されている請求項１に記載の面光源装置。
【請求項３】
前記蛍光体シートは、量子ドットが含有されている請求項２に記載の面光源装置。
【請求項４】
前記面光源装置は、さらに、前記第２レンチキュラーレンズシートの上、又は、前記蛍光体シートの上、にプリズムシートが配置されている請求項１乃至３のいずれか一項に記載の面光源装置。
【請求項５】
前記発光素子は、青色若しくは白色を発光する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の面光源装置。
【請求項６】
前記Ｘ軸方向の発光素子のピッチ間の距離に対し、前記Ｙ軸方向の発光素子のピッチ間の距離は、１．２〜５．０倍である請求項１乃至５のいずれか一項に記載の面光源装置。
【請求項７】
前記台座の上面から前記第１レンチキュラーレンズシートの下面までの距離は、前記Ｘ軸方向の発光素子のピッチ間の距離に対し、０．１〜０．６である請求項１乃至６のいずれか一項に記載の面光源装置。
【請求項８】
前記第１レンチキュラーレンズシートの隣り合う前記第１溝間の距離は１５０μｍ〜５５０μｍである請求項１乃至７のいずれか一項に記載の面光源装置。
【請求項９】
前記第１レンチキュラーレンズシートの厚み及び前記第２レンチキュラーレンズシートの厚みは、０．２５ｍｍ〜８．０ｍｍである請求項１乃至８のいずれか一項に記載の面光源装置。
【請求項１０】
前記第１レンチキュラーレンズシート、又は、前記第２レンチキュラーレンズシートは、光拡散材が２重量％〜２５重量％含有されている請求項１乃至９のいずれか一項に記載の面光源装置。
【請求項１１】
Ｘ軸と、前記Ｘ軸と直交するＹ軸と、前記Ｘ軸と前記Ｙ軸との平面に対し直交するＺ軸と、において、
台座と、
前記台座上に、Ｙ軸方向のピッチ間の距離よりもＸ軸方向のピッチ間の距離の方が狭くなるように、前記Ｘ軸方向と前記Ｙ軸方向にマトリックス状に配置される複数の発光素子と、
前記発光素子を覆うバットウィング照度分布を持つレンズと、
前記Ｘ軸方向に沿って複数の第１溝を持つ第１レンチキュラーレンズシートと、
前記Ｘ軸Ｙ軸平面において前記Ｘ軸方向に対し６０度回転される方向に複数の第２溝を持つ第２レンチキュラーレンズシートと、
前記Ｘ軸Ｙ軸平面において、前記第２レンチキュラーレンズシートと同一回転方向に前記Ｘ軸方向に対し１２０度回転される方向に複数の第３溝を持つ第３レンチキュラーレンズシートと、
の順にＺ軸方向に構成されており、
前記Ｙ軸方向から見て、隣り合う行の前記発光素子は、前記Ｘ軸方向の前記発光素子のピッチ間の中央に配置されており、
前記複数の発光素子は、一の発光素子の近傍に配置される他の発光素子が、前記一の発光素子を囲み、且つ前記Ｙ軸方向に広がる細長の六角形を構成するように配置されている面光源装置。
【請求項１２】
Ｘ軸と、前記Ｘ軸と直交するＹ軸と、前記Ｘ軸と前記Ｙ軸との平面に対し直交するＺ軸と、において、
台座と、
前記台座上に、Ｙ軸方向のピッチ間の距離よりもＸ軸方向のピッチ間の距離の方が狭くなるように、前記Ｘ軸方向と前記Ｙ軸方向にマトリックス状に配置される複数の発光素子と、
前記発光素子を覆うバットウィング照度分布を持つレンズと、
前記Ｘ軸方向に沿って複数の第１溝を持つ第１レンチキュラーレンズシートと、
前記Ｘ軸Ｙ軸平面において前記Ｘ軸方向に対し４５度回転される方向に複数の第２溝を持つ第２レンチキュラーレンズシートと、
前記Ｘ軸Ｙ軸平面において前記Ｘ軸方向に対し９０度回転される方向に複数の第３溝を持つ第３レンチキュラーレンズシートと、
前記Ｘ軸Ｙ軸平面において前記Ｘ軸方向に対し１３５度回転される方向に複数の第４溝を持つ第４レンチキュラーレンズシートと、
の順にＺ軸方向に構成されており、
前記Ｙ軸方向から見て、隣り合う行の前記発光素子は、前記Ｘ軸方向の前記発光素子のピッチ間の中央に配置されており、
前記複数の発光素子は、一の発光素子の近傍に配置される他の発光素子が、前記一の発光素子を囲み、且つ前記Ｙ軸方向に広がる細長の六角形を構成するように配置されている面光源装置。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２までのいずれか一項に記載の面光源装置を、表示用パネルのバックライト用として用いている透過型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、面光源装置、及び、透過型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ(Liquid Crystal Display)）表示パネルに用いられる照明は、ＬＣＤ表示パネルのサイドより陰極線管を用いて光を導入したり、背面より並列の陰極線管を用いて光を導入したりしている。陰極線管とＬＣＤパネルとは一定の距離をとり、その間に導光板や拡散板、それに光を収束させる為のシートを複数組み合わせて使用している。
【０００３】
また、近年、陰極線管に代えて、光の三原色である赤、緑、青の３色を独立した点光源状の発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いたＬＣＤ表示パネルが知られている（例えば、特許文献１乃至３参照）。このＬＣＤ表示パネルは、テレビやモニタなどに使用され、薄型化の一途を辿っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−６６０８６号公報
【特許文献２】特開２０１１−１５９６３２号公報
【特許文献３】特開２０１１−２０４３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＬＣＤ表示パネルを薄型化すると、光源である陰極線管や発光ダイオードとの距離が近くなるため、光学シートの性能が十分に発揮されず、輝度ムラが生じやすくなる。特に発光ダイオードは点光源であるため、陰極線管に比べて輝度ムラが生じやすい。
【０００６】
本実施形態は、薄型で輝度ムラの少ない面光源装置、及び、透過型表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施形態に係る面光源装置及び透過型表示装置は、Ｘ軸と、前記Ｘ軸と直交するＹ軸と、前記Ｘ軸と前記Ｙ軸との平面に対し直交するＺ軸と、を用いて説明する。
【０００８】
本発明の実施形態に係る面光源装置及び透過型表示装置は、台座と、前記台座上に、Ｙ軸方向のピッチ間の距離よりもＸ軸方向のピッチ間の距離の方が狭くなるように、前記Ｘ軸方向と前記Ｙ軸方向に行列状に配置される複数の発光素子と、前記発光素子を覆うバットウィング照度分布を持つレンズと、前記Ｘ軸方向に沿って複数の第１溝を持つ第１レンチキュラーレンズシートと、前記Ｙ軸方向に沿って複数の第２溝を持つ第２レンチキュラーレンズシートと、の順にＺ軸方向に構成されている。
【０００９】
本発明の他の実施形態に係る面光源装置及び透過型表示装置は、台座と、前記台座上に、Ｙ軸方向のピッチ間の距離よりもＸ軸方向のピッチ間の距離の方が狭くなるように、前記Ｘ軸方向と前記Ｙ軸方向にマトリックス状に配置される複数の発光素子と、前記発光素子を覆うバットウィング照度分布を持つレンズと、前記Ｘ軸方向に沿って複数の第１溝を持つ第１レンチキュラーレンズシートと、前記Ｘ軸Ｙ軸平面において前記Ｘ軸方向に対し６０度回転される方向に複数の第２溝を持つ第２レンチキュラーレンズシートと、前記Ｘ軸Ｙ軸平面において、前記第２レンチキュラーレンズシートと同一回転方向に前記Ｘ軸方向に対し１２０度回転される方向に複数の第３溝を持つ第３レンチキュラーレンズシートと、の順にＺ軸方向に構成されている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る実施形態は、薄型で輝度ムラの少ない面光源装置、及び、透過型表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施の形態に係る面光源装置を示す概略斜視図である。
【図２】第１の実施の形態に係るレンズ付き発光素子の配置を示す概略平面図である。
【図３】第１の実施の形態に係るバットウィング照度分布を持つレンズを示す概略平面図である。
【図４Ａ】第１の実施の形態に係るバットウィング照度分布を持つレンズを示す概略断面図である。
【図４Ｂ】第１の実施の形態に係るバットウィング照度分布を持つレンズを示す概略断面図である。
【図４Ｃ】バットウィング照度分布を示す概略図である。
【図５】第１の実施の形態に係る第１レンチキュラーレンズシートを示す概略平面図である。
【図６】第１の実施の形態に係る第１レンチキュラーレンズシートを示す概略断面図である。
【図７】第１の実施の形態に係る第２レンチキュラーレンズシートを示す概略平面図である。
【図８】第１の実施の形態に係る第２レンチキュラーレンズシートを示す概略断面図である。
【図９】第１の実施の形態に係る発光素子から出射された光が第１レンチキュラーレンズシートを透過する光の経路を示す概略断面図である。
【図１０】第１の実施の形態に係る発光素子の発光状態を示す概略平面図である。
【図１１】第１の実施の形態に係るレンズを透過した後の発光状態を示す概略平面図である。
【図１２】第１の実施の形態に係る第１レンチキュラーレンズシートを透過した後の発光状態を示す概略平面図である。
【図１３】第１の実施の形態に係る第２レンチキュラーレンズシートを透過した後の発光状態を示す概略平面図である。
【図１４】第２の実施の形態に係る面光源装置を示す概略斜視図である。
【図１５】第２の実施の形態に係る第３レンチキュラーレンズシートを透過した後の発光状態を示す概略平面図である。
【図１６】第３の実施の形態に係る面光源装置を示す概略斜視図である。
【図１７】第３の実施の形態に係る第４レンチキュラーレンズシートを透過した後の発光状態を示す概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施形態に係る面光源装置、透過型表示装置及びそれらの製造方法を説明する。だたし、本発明は、この実施の形態及び実施例に限定されない。
【００１３】
＜第１の実施の形態＞
＜面光源装置＞
第１の実施の形態に係る面光源装置について図面を用いて説明する。図１は、第１の実施の形態に係る面光源装置を示す概略斜視図である。図１は、各構成要素の順番を示しており、各構成要素の間隔は図面に限定されない。図２は、第１の実施の形態に係るレンズ付き発光素子の配置を示す概略平面図である。
【００１４】
面光源装置１００は、台座１０と、台座１０上にＸ軸方向とＹ軸方向に行列状に配置される複数の発光素子２０と、発光素子２０を覆うバットウィング照度分布を持つレンズ３０と、Ｘ軸方向に沿って複数の第１溝４１を持つ第１レンチキュラーレンズシート４０と、Ｙ軸方向に沿って複数の第２溝５１を持つ第２レンチキュラーレンズシート５０と、の順にＺ軸方向に構成されている。面光源装置１００は、第２レンチキュラーレンズシート５０に続いて、さらに、蛍光体シート６０と、第１プリズムシート７０と、第２プリズムシート８０と、をこの順に配置してもよい。また、これらの部材間に光透過シート、光拡散シート等を配置してもよい。点光源である発光素子２０が、台座１０上にＸ軸方向、Ｙ軸方向の平面に対し二次元状に多数配置されている。Ｘ軸方向とＹ軸方向に行列状に配置される複数の発光素子２０は、Ｙ軸方向のピッチ間の距離よりもＸ軸方向のピッチ間の距離の方が狭くなるように配置されている。このように配置することで輝度ムラを低減することができる。
【００１５】
Ｘ軸方向の発光素子２０のピッチ間の距離に対し、Ｙ軸方向の発光素子２０のピッチ間の距離は、１．２〜５．０倍が好ましく、さらに１．３５倍〜３．５倍、特に、１．５倍〜２倍が好ましい。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に配置される発光素子２０のピッチ間を所定の範囲にすることにより隣り合う発光素子２０が３個であれば略三角形であり、一の発光素子を囲むように正六角形等に配置することができるからである。また、一の発光素子２０の近傍に配置される他の発光素子２０を二等辺三角形、菱形、矩形、Ｙ軸方向に広がる細長の六角形などの配置を採ることもできる。このような配置にすることで、発光素子２０の数を減らし、かつ、さらに輝度ムラを低減することができる。
【００１６】
また、発光素子２０のピッチ間の距離は特に限定されないが、例えば、Ｘ軸方向の発光素子２０のピッチ間の距離は５ｍｍ〜１００ｍｍであり、Ｙ軸方向の発光素子のピッチ間の距離は６ｍｍ〜５００ｍｍとすることもできる。また、Ｘ軸方向の発光素子２０のピッチ間の距離は５ｍｍ〜８０ｍｍであり、Ｙ軸方向の発光素子のピッチ間の距離は６．５ｍｍ〜１２０ｍｍとすることが好ましく、さらにＸ軸方向の発光素子２０のピッチ間の距離は５ｍｍ〜５０ｍｍであり、Ｙ軸方向の発光素子のピッチ間の距離は６．５ｍｍ〜１００ｍｍとすることが好ましい。
【００１７】
Ｘ軸方向に複数行、発光素子２０が配置されており、Ｙ軸方向から見て、隣り合う行の発光素子２０は重なっていないことが好ましい。また、Ｘ軸方向に複数行、発光素子２０が配置されており、Ｙ軸方向から見て、隣り合う行の発光素子２０は、Ｘ軸方向の発光素子２０のピッチ間の中央に配置されていることが特に好ましい。
【００１８】
Ｙ軸方向に複数列、発光素子２０が配置されており、Ｘ軸方向から見て、隣り合う列の発光素子２０は重なっていないことが好ましい。また、Ｙ軸方向に複数列、発光素子２０が配置されており、Ｘ軸方向から見て、隣り合う列の発光素子２０は、Ｙ軸方向の発光素子２０のピッチ間の中央に配置されていることが特に好ましい。
【００１９】
このようにＸ軸方向、Ｙ軸方向に行列で配置される発光素子２０を千鳥配置することで発光素子２０の数を減らしつつ、輝度ムラを低減することができる。
【００２０】
台座１０から発光素子２０の上面までの高さは薄型化のため低い方が好ましい。台座１０に対して発光素子２０はフェイスダウン実装が好ましいが、フェイスアップ実装してもよい。
【００２１】
発光素子２０とレンズ３０とは別々の部材としてもよいが、発光素子２０を樹脂やガラスにて一体的に覆うレンズ３０とすることが好ましい。
【００２２】
Ｚ軸方向における台座１０と第１レンチキュラーレンズシートとの距離は特に限定されないが、２ｍｍ〜３０ｍｍが好ましく、さらに５ｍｍ〜２５ｍｍが好ましく、特に１０ｍｍ〜２０ｍｍが好ましい。面光源装置１００の薄型化を図ることができる。
【００２３】
Ｚ軸方向におけるレンズ３０の上面から第１レンチキュラーレンズシート４０の下面までの距離は、Ｘ軸方向の発光素子２０のピッチ間の距離に対し、０．１〜０．６であることが好ましく、さらに０．１〜０．４が好ましく、特に０．１〜０．３が好ましい。面光源装置１００の薄型化を図ることができる。
【００２４】
第１レンチキュラーレンズシート４０の隣り合う第１溝４１間の距離は１５０μｍ〜５５０μｍが好ましく、さらに２００μｍ〜４５０μｍが好ましく、特に２５０μｍ〜３５０μｍが好ましい。
【００２５】
Ｚ軸方向における第１レンチキュラーレンズシート４０の上端と第２レンチキュラーレンズシート５０の下面との距離は特に限定されないが、５ｍｍ以下が好ましく、さらに２ｍｍ以下が好ましく、特に１ｍｍ以下が好ましい。また、第１レンチキュラーレンズシート４０と第２レンチキュラーレンズシート５０とは接触していてもよい。面光源装置１００の薄型化を図ることができる。
【００２６】
Ｚ軸方向における第２レンチキュラーレンズシート５０の上端と蛍光体シート６０の下面との距離は特に限定されないが、５ｍｍ以下が好ましく、さらに２ｍｍ以下が好ましく、特に１ｍｍ以下が好ましい。また、第２レンチキュラーレンズシート５０と蛍光体シート６０とは接触していてもよい。面光源装置１００の薄型化を図ることができる。
【００２７】
Ｚ軸方向における蛍光体シート６０と第１プリズムシート７０の下面との距離は特に限定されないが、５ｍｍ以下が好ましく、さらに２ｍｍ以下が好ましく、特に１ｍｍが好ましい。また、蛍光体シート６０と第１プリズムシート７０とは接触していてもよい。面光源装置１００の薄型化を図ることができる。
【００２８】
Ｚ軸方向における第１プリズムシート７０と第２プリズムシート８０との距離は特に限定されないが、５ｍｍ以下が好ましく、さらに２ｍｍ以下が好ましく、特に１ｍｍ以下が好ましい。また、第１プリズムシート７０と第２プリズムシート８０とは接触していてもよい。面光源装置１００の薄型化を図ることができる。
【００２９】
以下、各構成部材について詳述する。
【００３０】
＜台座＞
台座１０は、基板や可撓性のシートを用いることができる。基板にはアルミ基板、ガラスエポキシ基板などを用いることができる。これらの基板上に白色のレジスト等で反射膜を配置することが好ましい。また基板に反射シートを載置するものでもよい。発光素子２０からの光をＺ軸方向（観測者方向）に向けることができるからである。基板は所定の強度を持つものだけでなくフレキシブル基板とすることもできる。可撓性のシートは厚みが０．０２５ｍｍ〜１０ｍｍの樹脂性、金属製、ハイブリッドのものを使用することができる。
【００３１】
台座１０の表面は平坦だけでなく、凹凸を施してもよい。
【００３２】
＜発光素子＞
発光素子２０は青色を発光するものが好ましい。発光素子２０を単色のみとすることで複数の発光素子２０間の色バラツキを低減することができ、輝度ムラを低減することができる。また発光素子２０を単色のみとすることで選別作業が不要となり台座１０への実装の手間を省くことができる。青色の発光素子２０を使用する場合、発光素子２０からの光によって励起発光される蛍光体が含有された蛍光体シート６０を用いることが好ましい。蛍光体シート６０は発光素子２０からの光により黄色若しくは橙色に発光するものを使用することができる。これにより白色に発光する面光源装置１００を製造することができる。蛍光体シート６０の発光色は黄色、橙色に限定されず、青緑色、緑色、黄緑、赤色などの原色、若しくはこれらの中間色のものを使用することもできる。
【００３３】
発光素子２０は白色を発光するものが好ましい。白色発光の発光素子２０を使用することで蛍光体シート６０を不要とすることができるからである。ただし、白色発光の発光素子２０を用い、青緑色、緑色、黄緑、黄色、橙色、赤色などの原色、若しくはこれらの中間色のものを補色として使用することもできる。
【００３４】
発光素子２０は青色、緑色、赤色に発光するものを用いることもできる。光の三原色となる発光素子２０を用い、それぞれ異なる発光色の発光素子２０を規則正しく三角形に配置してもよい。これにより蛍光体シート６０を不要とすることができる。
【００３５】
発光素子２０はダイスであってもよく、ダイスがパッケージや基板等に実装されたものでもよい。
【００３６】
発光素子２０に使用されるダイスは、発光ダイオード、レーザダイオード等の半導体発光素子を好適に用いることができる。このような半導体発光素子は、液相成長法、ＨＤＶＰＥ法やＭＯＣＶＤ法により基板上にＺｎＳ、ＳｉＣ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＺｎＳｅ、ＧａＡｓＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＮ、ＧａＡｌＮ、ＡｌＩｎＧａＰ、ＡｌＩｎＧａＮ等の半導体を積層して形成したものが好適に用いられる。半導体材料としては、混晶度の選択により、紫外光から赤外光までの発光波長を種々選択することができるため、ＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）で表される窒化ガリウム系の半導体をより好適に用いることができる。
【００３７】
＜レンズ＞
図３は、第１の実施の形態に係るバットウィング照度分布を持つレンズを示す概略平面図である。図４Ａ、図４Ｂは、第１の実施の形態に係るバットウィング照度分布を持つレンズを示す概略断面図である。図４Ｃは、バットウィング照度分布を示す概略図である。図４Ａにおいてレンズ３０は光拡散材３５の配合によりバットウィング照度分布を持つ。図４Ｂにおいてレンズ３０の形状によりバットウィング照度分布を持つ。光拡散材３５の濃度が多くなると発光素子２０が視認できない場合もある。
【００３８】
レンズ３０はバットウィング照度分布を持つ。ランバーシャン配光に比べてバットウィング配光は発光素子２０からの光を効率良くＸ軸Ｙ軸の２次元方向に拡げることができる。つまり発光素子２０の直上に出る強い光をＸ軸Ｙ軸の２次元方向に拡げることができる。これにより輝度ムラを低減しやすくすることができる。
【００３９】
レンズ３０の材質は特に限定されず、発光素子２０からの光を効率良く透過する材料であればよい。例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、ガラスなどである。例えば、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、エポキシ樹脂、エポキシ変性樹脂、ユリア樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、ポリノルボルネン樹脂、ポリフタルアミン樹脂、ポリフタルアミド樹脂、液晶ポリマー又はこれらの樹脂を１種類以上含むハイブリッド樹脂などを用いることもできる。特に、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂が量産性の観点から好ましい。
【００４０】
レンズ３０の大きさは特に限定されないが、台座１０からレンズ３０までの上端までの高さが０．０５ｍｍ〜１０ｍｍのものを使用することができ、さらに０．１ｍｍ〜５ｍｍが好ましく、特に０．２ｍｍ〜３ｍｍが好ましい。
【００４１】
レンズ３０に含有される光拡散材３５の材料はＴｉＯ２（酸化チタン）、ＺｒＯ２（酸化ジルコニウム）、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）、ＭｇＣＯ３（炭酸マグネシウム）、Ｍｇ（ＯＨ）２（水酸化マグネシウム）、ＣａＣＯ３（炭酸カルシウム）、Ｃａ（ＯＨ）２（水酸化カルシウム）、ＣａＳｉＯ３（珪酸カルシウム）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＢａＴｉＯ３（チタン酸バリウム）、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）、樹脂フィラーなどの白色顔料の粒子を用いることができる。
【００４２】
＜第１レンチキュラーレンズシート、第２レンチキュラーレンズシート＞
図５は、第１の実施の形態に係る第１レンチキュラーレンズシートを示す概略平面図である。図６は、第１の実施の形態に係る第１レンチキュラーレンズシートを示す概略断面図である。図６は図５のＸＩ−ＸＩ線で切断した概略断面の一部を拡大したものである。図７は、第１の実施の形態に係る第２レンチキュラーレンズシートを示す概略平面図である。図８は、第１の実施の形態に係る第２レンチキュラーレンズシートを示す概略断面図である。図８は図７のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線で切断した概略断面の一部を拡大したものである。
【００４３】
第１レンチキュラーレンズシート４０は、Ｘ軸方向に沿って複数の第１溝４１が形成されている。第１溝４１が形成されているのは第１レンチキュラーレンズシート４０の上面である。Ｘ軸方向に沿ってとはＸ軸方向に平行であることを意味するが、Ｘ軸Ｙ軸の平面方向において、Ｘ軸方向に対して所定の角度、例えば２０度以下の範囲で、回転させたものでもよい。複数の発光素子２０がＸ軸方向、Ｙ軸方向に行列となっており、それに合わせて第１レンチキュラーレンズシート４０をＸ軸方向に沿って配置されていることが好ましいが、輝度ムラの効果を損なわない範囲で所定の角度回転させたものでもよい。
【００４４】
第２レンチキュラーレンズシート４０は、Ｙ軸方向に沿って複数の第２溝５１が形成されている。第２溝５１が形成されているのは第２レンチキュラーレンズシート５０の上面である。Ｙ軸方向に沿ってとはＹ軸方向に平行であることを意味するが、Ｘ軸Ｙ軸の平面方向において、Ｙ軸方向に対して所定の角度、例えば２０度以下の範囲で、回転させたものでもよい。複数の発光素子２０がＸ軸方向、Ｙ軸方向に行列となっており、それに合わせて第２レンチキュラーレンズシート５０をＹ軸方向に沿って配置されていることが好ましいが、輝度ムラの効果を損なわない範囲で所定の角度回転させたものでもよい。
【００４５】
第１レンチキュラーレンズシート４０の厚み、及び、第２レンチキュラーレンズシート５０の厚みは０．２５ｍｍ〜８．０ｍｍであることが好ましく、さらに０．５ｍｍ〜４．０ｍｍであることが好ましく、特に１．０〜２．０ｍｍであることが好ましい。所定の強度を保持しつつ、面光源装置１００の薄型化を図ることができる。
【００４６】
第１レンチキュラーレンズシート４０をＹ軸Ｚ軸方向に切断した断面における第１溝４１の形状は角部が丸みを帯びていたり、凸部の形状が湾曲していたりする。
【００４７】
第２レンチキュラーレンズシート５０をＸ軸Ｚ軸方向に切断した断面における第２溝５１の形状は角部が丸みを帯びていたり、凸部の形状が湾曲していたりする。
【００４８】
第１レンチキュラーレンズシート４０の第１溝４１間の距離、及び、第２レンチキュラーレンズシート５０の第２溝５１間の距離は１５０μｍ〜５５０μｍであることが好ましく、さらに２００μｍ〜４５０μｍであることが好ましく、特に２５０μｍ〜３５０μｍであることが好ましい。第１レンチキュラーレンズシート４０の第１溝４１間の距離とは、隣り合う第１溝４１間のＸ軸方向距離を意味する。
【００４９】
第１レンチキュラーレンズシート４０の第１溝４１の深さ、及び、第２レンチキュラーレンズシート５０の第２溝５１の深さは１２０μｍ〜４４０μｍであることが好ましく、さらに１６０μｍ〜３６０μｍであることが好ましく、特に２００μｍ〜２８０μｍであることが好ましい。
【００５０】
第１レンチキュラーレンズシート４０の第１溝４１間の距離に対し第１溝４１の深さは、０．５〜１．１倍であることが好ましく、さらに０．６〜１．０倍であることが好ましく、特に０．７〜０．９倍であることが好ましい。
【００５１】
第２レンチキュラーレンズシート５０の第２溝５１間の距離に対し第２溝５１の深さは、０．５〜１．１倍であることが好ましく、さらに０．６〜１．０倍であることが好ましく、特に０．７〜０．９倍であることが好ましい。
【００５２】
第１レンチキュラーレンズシート４０及び第２レンチキュラーレンズシート５０の材質は特に限定されず。発光素子２０からの光を効率良く透過する材料であればよい。例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、ガラスなどである。例えば、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、エポキシ樹脂、エポキシ変性樹脂、ユリア樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、ポリノルボルネン樹脂、ポリフタルアミン樹脂、ポリフタルアミド樹脂、液晶ポリマー又はこれらの樹脂を１種類以上含むハイブリッド樹脂などを用いることもできる。特に、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂が量産性の観点から好ましい。
【００５３】
第１レンチキュラーレンズシート４０及び第２レンチキュラーレンズシート５０は、光拡散材が２重量％〜２５重量％含有されていることが好ましく、さらに３重量％〜１５重量％が好ましく、特に５重量％〜１０重量％が好ましい。第１レンチキュラーレンズシート４０及び第２レンチキュラーレンズシート５０に光拡散材を含有することにより発光素子２０からＺ軸方向に最短距離で出射される光を拡散することができ、輝度ムラを低減することができる。
【００５４】
光拡散材の材料はＴｉＯ２（酸化チタン）、ＺｒＯ２（酸化ジルコニウム）、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）、ＭｇＣＯ３（炭酸マグネシウム）、Ｍｇ（ＯＨ）２（水酸化マグネシウム）、ＣａＣＯ３（炭酸カルシウム）、Ｃａ（ＯＨ）２（水酸化カルシウム）、ＣａＳｉＯ３（珪酸カルシウム）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＢａＴｉＯ３（チタン酸バリウム）、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）などの白色顔料の粒子を用いることができる。
【００５５】
＜蛍光体シート＞
面光源装置１００は、第２レンチキュラーレンズシート５０の上に蛍光体シート６０を配置してもよい。
【００５６】
蛍光体シート６０は、量子ドットが含有されていることが好ましい。
【００５７】
蛍光体シート６０の厚みは特に限定されないが、発光素子２０からの光を効率よく励起、発光できる程度の厚みであればよく、例えば１０μｍ〜３００μｍの厚みのものを使用することができる。さらに、蛍光体シート６０の厚みは５０μｍ〜２５０μｍのものが好ましく、特に、１００μｍ〜２００μｍのものが好ましい。
【００５８】
蛍光体シート６０に含有される蛍光体は、発光素子２０からの光により励起され発光されるものである。蛍光体は、緑〜黄色に発光するセリウムで賦活されたＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体、緑色に発光するセリウムで賦活されたＬＡＧ（ルテチウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体、緑〜赤色に発光するユーロピウム及び／又はクロムで賦活された窒素含有アルミノ珪酸カルシウム（ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２）系蛍光体、青〜赤色に発光するユーロピウムで賦活されたシリケート（（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４）系蛍光体、緑色に発光するβサイアロン蛍光体、赤色に発光するＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕで表されるＣＡＳＮ系又は（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕで表されるＳＣＡＳＮ系蛍光体などの窒化物系蛍光体、赤色に発光するＫＳＦ（Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ）系蛍光体、赤色に発光する硫化物系蛍光体などが挙げられる。
【００５９】
＜プリズムシート、その他＞
面光源装置１００は、さらに、第２レンチキュラーレンズシート５０の上、又は、蛍光体シート６０の上、に第１プリズムシート７０、第２プリズムシート８０を配置してもよい。蛍光体シート６０の上に第１プリズムシート７０を配置することで、第１プリズムシート７０で反射され、発光素子２０側に戻ろうとする光を再度、蛍光体シート６０で吸収、若しくは反射して、第１プリズムシート７０側に戻すことができる。
【００６０】
プリズムシートは複数枚であっても良いが、１枚のプリズムシートの両面に凹凸を施したものを使用してもよい。プリズムシートは発光素子２０からの光をＺ軸方向（観測者方向）に効率良く取り出すために用いられる。つまり、第１レンチキュラーレンズシート３０、第２レンチキュラーレンズシート４０が発光素子２０からの光をＸ軸Ｙ軸の平面方向に拡げる役割を有するのに対し、第１プリズムシート７０、第２プリズムシート８０はＸ軸Ｙ軸の平面方向に拡がった光をＺ軸方向に集光する役割を有する。
【００６１】
第１プリズムシート７０、第２プリズムシート８０は、その表面に凹凸がランダム若しくは規則正しく多数形成されているものを使用することができる。凸部の大きさは０．１μｍ〜５μｍのものを使用することができる。
【００６２】
また、Ｘ軸方向に溝を持つ第１プリズムシート７０と、Ｙ軸方向に溝を持つ第２プリズムシート８０と、を用いることもできる。第１プリズムシート７０と第２プリズムシート８０とを直交することにより正面輝度を高めることができる。この溝間の距離、溝の深さは特に限定されない。
【００６３】
第１プリズムシート７０、第２プリズムシート８０の材質は公知のものを使用することができる。また、第１プリズムシート７０、第２プリズムシート８０に光拡散材を含有させることもできる。
【００６４】
図示していないが、台座１０と第１レンチキュラーレンズシート４０との間にスペーサを設けることもでき、台座１０と第１レンチキュラーレンズシート４０との間隙を制御することができる。例えば、無色透明のシートないしフィルムが挙げられる。
【００６５】
また、第１プリズムシート７０、第２プリズムシート８０の上に、さらに偏光シートや光拡散シートを設けることもできる。
【００６６】
＜面光源装置の発光状態＞
図９は、第１の実施の形態に係る発光素子から出射された光が第１レンチキュラーレンズシートを透過する光の経路を示す概略断面図である。図１０は、第１の実施の形態に係る発光素子の発光状態を示す概略平面図である。図１１は、第１の実施の形態に係るレンズを透過した後の発光状態を示す概略平面図である。図１２は、第１の実施の形態に係る第１レンチキュラーレンズシートを透過した後の発光状態を示す概略平面図である。図１３は、第１の実施の形態に係る第２レンチキュラーレンズシートを透過した後の発光状態を示す概略平面図である。
【００６７】
第１レンチキュラーレンズシート４０のＹ軸Ｚ軸断面での光の進み方と輝度ムラについて説明する。なお、説明を簡単にするため、光拡散材を省略して示している。
【００６８】
面光源装置１００における輝度ムラは、発光源である発光素子２０の真上付近が明るく、発光源である発光素子２０から最も遠い位置、すなわち隣り合う発光素子２０の中間位置の真上付近が暗くなることが多い。
【００６９】
まず、発光素子２０から出射された光はレンズ３０を透過する。レンズ３０はバットウィング照度分布になるように形成されている。これによりバットウィング照度分布を持つレンズ３０は発光素子２０の真上付近の光をＸ軸Ｙ軸平面方向に拡散し、発光素子２０の真上付近が明るくなることを抑えている。
【００７０】
第１レンチキュラーレンズシート４０の第１溝４１及び線状凸部は、さらに、レンズ３０を透過した光を主にＹ軸方向に拡散し、発光素子２０の真上付近が明るくなることを抑えている。Ｘ軸方向に沿って形成される第１レンチキュラーレンズシート４０の第１溝４１及び線状凸部が、Ｙ軸方向に配向を拡げる役割に寄与している。
【００７１】
次に、第２レンチキュラーレンズシート５０の第２溝５１及び線状凸部は、さらに、第１レンチキュラーレンズシート４０を透過した光を主にＸ軸方向に拡散し、発光素子２０の真上付近が明るくなることを抑えている。Ｙ軸方向に沿って形成される第２レンチキュラーレンズシート５０の第２溝５１及び線状凸部が、Ｘ軸方向に配向を拡げる役割に寄与している。
【００７２】
このように、発光素子２０から出射された光を、レンズ３０、第１レンチキュラーレンズシート４０、第２レンチキュラーレンズシート５０の順に透過させることにより、発光素子２０の真上の光を抑制し発光素子２０の配向を拡げることができる。これにより輝度ムラを低減することができる。
【００７３】
また、隣り合う発光素子２０を千鳥配置に配置することで輝度ムラを低減することができる。
【００７４】
さらに、隣り合う発光素子２０が３個であれば略三角形であり、一の発光素子を囲むように正六角形の位置に配置することにより面光源装置１００の輝度ムラを低減することができる。
【００７５】
ただし、第１レンチキュラーレンズシート４０は第２レンチキュラーレンズシート５０よりも発光素子２０側に配置されているため、第１レンチキュラーレンズシート４０のＹ軸方向への光の拡散の効果が、第２レンチキュラーレンズシート５０のＸ軸方向への光の拡散の効果よりも強く表れる。第１レンチキュラーレンズシート４０、第２レンチキュラーレンズシート５０の厚みや距離等により、この効果が顕著に表れることもある。このとき、Ｙ軸方向のピッチ間の距離よりもＸ軸方向のピッチ間の距離の方が狭くなるように発光素子２０を配置しているため、輝度ムラを低減することができる。
【００７６】
＜透過型表示装置＞
透過型表示装置は、面光源装置１００を表示用パネルのバックライト用として用いている。面光源装置１００にＬＣＤ表示パネルを組み合わせることもできる。
【００７７】
＜第２の実施の形態＞
図１４は、第２の実施の形態に係る面光源装置を示す概略斜視図である。図１５は、第２の実施の形態に係る第３レンチキュラーレンズシートを透過した後の発光状態を示す概略平面図である。ただし、説明のため、簡略化している。
【００７８】
第２の実施形態に係る面光源装置２００は、台座１１０と、台座１１０上にＸ軸方向とＹ軸方向にマトリックス状に配置される複数の発光素子１２０と、発光素子１２０を覆うバットウィング照度分布を持つレンズ１３０と、Ｘ軸方向に沿って複数の第１溝１４１を持つ第１レンチキュラーレンズシート１４０と、Ｘ軸Ｙ軸平面においてＸ軸方向に対し６０度回転される方向に複数の第２溝１４６を持つ第２レンチキュラーレンズシート１４５と、Ｘ軸Ｙ軸平面において、第２レンチキュラーレンズシート１４５と同一回転方向にＸ軸方向に対し１２０度回転される方向に複数の第３溝１５１を持つ第３レンチキュラーレンズシート１５０と、の順にＺ軸方向に構成されている。台座１１０上にＸ軸方向とＹ軸方向にマトリックス状に配置される複数の発光素子１２０は、Ｙ軸方向のピッチ間の距離よりもＸ軸方向のピッチ間の距離の方が狭くなるように配置されている。第１の実施の形態に係る面光源装置１００に対し、第２の実施の形態に係る面光源装置２００は、レンチキュラーレンズシートが１枚多く、かつ、第２レンチキュラーレンズシート１４５と第３レンチキュラーレンズシート１５０の配置角度が異なっている。
【００７９】
まず、第１の実施の形態と同様、発光素子１２０から出射された光はレンズ１３０を透過する。
【００８０】
第１レンチキュラーレンズシート１４０の第１溝１４１及び線状凸部は、さらに、レンズ１３０を透過した光を主にＹ軸方向に拡散し、発光素子１２０の真上付近が明るくなることを抑えている。
【００８１】
次に、第２レンチキュラーレンズシート１４５の第２溝１４６及び線状凸部は、さらに、第１レンチキュラーレンズシート１４０を透過した光を主にＸ軸に対し１５０度回転させた方向に拡散し、発光素子１２０の真上付近が明るくなることを抑えている。
【００８２】
次に第３レンチキュラーレンズシート１５０の第３溝１５１及び線状凸部は、さらに、第２レンチキュラーレンズシート１４５を透過した光を主にＸ軸に対し２１０度回転させた方向に拡散し、発光素子１２０の真上付近が明るくなることを抑えている。
【００８３】
このように、発光素子１２０から出射された光を、レンズ１３０、第１レンチキュラーレンズシート１４０、第２レンチキュラーレンズシート１４５、第３レンチキュラーレンズシート１５０の順に透過させることにより、発光素子１２０の真上の光を抑制し、輝度ムラを低減することができる。１個の発光素子から出射された光は六角形に発光するイメージである。
【００８４】
＜第３の実施の形態＞
図１６は、第３の実施の形態に係る面光源装置を示す概略斜視図である。図１７は、第３の実施の形態に係る第４レンチキュラーレンズシートを透過した後の発光状態を示す概略平面図である。ただし、説明のため、簡略化している。
【００８５】
第３の実施形態に係る面光源装置３００は、台座２１０と、台座２１０上にＸ軸方向とＹ軸方向にマトリックス状に配置される複数の発光素子２２０と、発光素子２２０を覆うバットウィング照度分布を持つレンズ２３０と、Ｘ軸方向に沿って複数の第１溝２４１を持つ第１レンチキュラーレンズシート２４０と、Ｘ軸Ｙ軸平面においてＸ軸方向に対し４５度回転される方向に複数の第２溝を持つ第２レンチキュラーレンズシート２４５と、Ｘ軸Ｙ軸平面においてＸ軸方向に対し９０度回転される方向に複数の第３溝２５１を持つ第３レンチキュラーレンズシート２５０と、Ｘ軸Ｙ軸平面においてＸ軸方向に対し１３５度回転される方向に複数の第４溝２５６を持つ第４レンチキュラーレンズシート２５５と、の順にＺ軸方向に構成されている。台座２１０上にＸ軸方向とＹ軸方向にマトリックス状に配置される複数の発光素子２２０は、Ｙ軸方向のピッチ間の距離よりもＸ軸方向のピッチ間の距離の方が狭くなるように配置されている。第１の実施の形態に係る面光源装置１００に対し、第３の実施の形態に係る面光源装置３００は、レンチキュラーレンズシートが２枚多く、かつ、第２レンチキュラーレンズシート２４５、第３レンチキュラーレンズシート２５０、第３レンチキュラーレンズシート２５５の配置角度が異なっている。
【００８６】
まず、第１の実施の形態と同様、発光素子２２０から出射された光はレンズ２３０を透過する。
【００８７】
第１レンチキュラーレンズシート２４０の第１溝２４１及び線状凸部は、さらに、レンズ２３０を透過した光を主にＹ軸方向に拡散し、発光素子２２０の真上付近が明るくなることを抑えている。
【００８８】
次に、第２レンチキュラーレンズシート２４５の第２溝２４６及び線状凸部は、さらに、第１レンチキュラーレンズシート２４０を透過した光を主にＸ軸に対し１３５度回転させた方向に拡散し、発光素子２２０の真上付近が明るくなることを抑えている。
【００８９】
次に第３レンチキュラーレンズシート２５０の第３溝２５１及び線状凸部は、さらに、第２レンチキュラーレンズシート２４５を透過した光を主にＸ軸に対し１８０度回転させた方向に拡散し、発光素子２２０の真上付近が明るくなることを抑えている。
【００９０】
次に第４レンチキュラーレンズシート２５５の第４溝２５１及び線状凸部は、さらに、第３レンチキュラーレンズシート２５０を透過した光を主にＸ軸に対し２２５度回転させた方向に拡散し、発光素子２２０の真上付近が明るくなることを抑えている。
【００９１】
このように、発光素子２２０から出射された光を、レンズ２３０、第１レンチキュラーレンズシート２４０、第２レンチキュラーレンズシート２４５、第３レンチキュラーレンズシート２５０、第４レンチキュラーレンズシート２５５の順に透過させることにより、発光素子２２０の真上の光を抑制し、輝度ムラを低減することができる。１個の発光素子から出射された光は八角形に発光するイメージである。
【実施例】
【００９２】
＜実施例１＞
実施例１は、第１の実施の形態と同様な部分は説明を省略することもある。
【００９３】
台座１０と、台座１０上にＸ軸方向とＹ軸方向に行列状に配置される複数の発光素子２０と、発光素子２０を覆うバットウィング照度分布を持つレンズ３０と、Ｘ軸方向に沿って複数の第１溝４１を持つ第１レンチキュラーレンズシート４０と、Ｙ軸方向に沿って複数の第２溝５１を持つ第２レンチキュラーレンズシート５０と、蛍光体シート６０と、第１プリズムシートと、第２プリズムシート８０と、とがこの順に配置されている。
【００９４】
台座１０はガラスエポキシ基板を用いる。
【００９５】
台座１０上にＸ軸方向とＹ軸方向に行列状に複数の発光素子２０を配置する。発光素子２０は千鳥配置であり、隣り合う発光素子２０が３個であれば略三角形であり、一の発光素子を囲むように略六角形となるように配置されている。隣り合う発光素子２０のピッチ間は３５ｍｍであり、Ｘ軸方向の発光素子２０のピッチ間は３５ｍｍ、Ｙ軸方向の発光素子２０のピッチ間は６０．６ｍｍである。
【００９６】
発光素子２０は４５０ｎｍ〜４６０ｎｍ付近に発光ピークを持つ青色発光素子を使用する。発光素子２０は窒化ガリウム系化合物半導体である。発光素子２０は光拡散材が含有されたバットウィング照度分布を持つレンズ３０が配置されている。レンズ３０の材質はシリコーン樹脂である。
【００９７】
第１レンチキュラーレンズシート４０の上面は、Ｘ軸方向に沿って複数の第１溝４１を持つ。第２レンチキュラーレンズシート５０の上面は、Ｙ軸方向に沿って複数の第２溝５１を持つ。第１レンチキュラーレンズシート４０の厚み及び第２レンチキュラーレンズシート５０の厚みは１．５ｍｍである。隣り合う第１溝４１の距離、及び、第２溝５１は２８０μｍであり、第１溝４１の深さ、及び、第２溝５１の深さは約２２０μｍである。Ｙ軸Ｚ軸断面において第１レンチキュラーレンズシート４０の凸部は湾曲しており、Ｘ軸Ｚ軸断面において第２レンチキュラーレンズシート５０の凸部は湾曲している。
【００９８】
台座１０の上面と第１レンチキュラーレンズシート４０の下面との距離は、１４ｍｍである。第１レンチキュラーレンズシート４０、第２レンチキュラーレンズシート５０、蛍光体シート６０、第１プリズムシート７０、第２プリズムシート８０はそれぞれ直接接している。
【００９９】
このような構成にすることで輝度ムラを抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本実施形態に係る面光源装置は、テレビ受像機やパーソナルコンピュータ等に用いられる液晶ディスプレイのバックライトユニットに利用することができる。また、小型の液晶ディスプレイや携帯電話、車載のヘッドアップディスプレイ、照明光源などにも利用することができる。
【符号の説明】
【０１０１】
１０  台座
２０  発光素子
３０  レンズ
３５  光拡散材
４０  第１レンチキュラーレンズシート
４１  第１溝
５０  第２レンチキュラーレンズシート
５１  第２溝
６０  蛍光体シート
７０  第１プリズムシート
８０  第２プリズムシート
１００  面光源装置
【図１】
0006315034.tif 000002
【図２】
0006315034.tif 000003
【図３】
0006315034.tif 000004
【図４Ａ】
0006315034.tif 000005
【図４Ｂ】
0006315034.tif 000006
【図４Ｃ】
0006315034.tif 000007
【図５】
0006315034.tif 000008
【図６】
0006315034.tif 000009
【図７】
0006315034.tif 000010
【図８】
0006315034.tif 000011
【図９】
0006315034.tif 000012
【図１０】
0006315034.tif 000013
【図１１】
0006315034.tif 000014
【図１２】
0006315034.tif 000015
【図１３】
0006315034.tif 000016
【図１４】
0006315034.tif 000017
【図１５】
0006315034.tif 000018
【図１６】
0006315034.tif 000019
【図１７】
0006315034.tif 000020