JP2013064941A - レンズ光学素子及び表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】柱状部の頭頂部分に凸面14Sが形成されたオンチップレンズ14と、発光面12Sとを備え、発光面12Sが、オンチップレンズの柱状部の底部に被覆された状態に配置されているレンズ光学素子である。発光面から凸面の頂点Pまでの高さとして定義されるレンズ高Hと、柱状部の太さD(=2r)と、オンチップレンズの構成素材の屈折率nとの関係が、H < 3r/(n2-1)1/2を満足するように設定されている。
【選択図】図3
Description
H < 3r/(n2-1)1/2 (1)
を満たすのがよい。
H < 3(r1+r2)/2(n2-1)1/2 (2)
を満たす条件に設定する。
この発明のレンズ光学素子及び表示装置の特徴の理解に資するために、上述の特許文献3に開示されている表示装置の概略を、図1及び図2を参照して説明する。なお、発光面はLEDチップの光出力面である。この発明のレンズ光学素子及び表示装置の構成要素である発光面は、LEDチップ、あるいは有機EL(organic electroluminescence)チップ等の光出力面であって、この光出力面がオンチップレンズの凸面を照射するのに十分な配光特性を持つ発光面であれば利用できる。すなわち、液晶チップ等の非発光チップの光出力面であっても、この光出力面がオンチップレンズの凸面を照射するのに十分な配光特性を持っていれば同様に利用できる。
図3を参照して、この発明の実施形態のレンズ光学素子の構成について説明する。図3は、この発明のレンズ光学素子をこの装置が具えるオンチップレンズの光軸を含む面で切断して概略的に示してある。
オンチップレンズ14の柱状部14Gが円柱であって、柱状部14Gの頭頂部分に凸面14Sが形成されている。発光面12Sから凸面の頂点Pまでの高さとして定義されるレンズ高Hと、柱状部14Gの太さD(=2r、ただしrは柱状部14Gの半径)と、オンチップレンズの構成素材の屈折率nとが、発光面12Sが発光すると、オンチップレンズ14の凸面14Sが均一の明るさで視認される状態となるように設定される。
θc=arcsin(1/n)
H < 3r tanθc = 3r/(n2-1)1/2 (1)
オンチップレンズ14の柱状部14Gが四角柱であって、柱状部14Gの頭頂部分に凸面14Sが形成されている例について説明する。発光面12Sから凸面の頂点Pまでの高さとして定義されるレンズ高Hと、柱状部14Gの太さDと、オンチップレンズの構成素材の屈折率nとの関係が、発光面12Sが発光すると、オンチップレンズ14の凸面14Sが均一の明るさで視認される状態となるように設定される。
θc=arcsin(1/n)
H < 3(r1+r2)/2 tanθc = 3(r1+r2)/2(n2-1)1/2 (2)
以上説明したこの発明のレンズ光学素子を用いれば、図1を参照して説明した特許文献3に開示されている表示装置と類似の表示装置を形成することができる。図1に示したオンチップレンズ14を、上述のレンズ面が均一に明るく見える状態を実現できる臨界条件を与える条件式(1)あるいは(2)を満足するように形成すれば、輝いている画素のレンズ面全体が均一に明るく見える表示装置を実現することができる。
12:LEDチップ
14:オンチップレンズ
14G: 柱状部
14L: 柱状部の側壁面
14S: 柱状部の頭頂部分の凸面
20:レンズ光学素子
Claims (6)
- 柱状部の頭頂部分に凸面が形成されたオンチップレンズと、前記オンチップレンズの柱状部の底部に被覆された状態に配置される発光面とを備え、
前記発光面から前記凸面の頂点までの高さとして定義されるレンズ高と、前記柱状部の太さと、前記オンチップレンズの構成素材の屈折率との関係が、
前記発光面が発光すると、前記オンチップレンズの凸面が均一の明るさで視認される状態となるように設定されている
ことを特徴とするレンズ光学素子。 - 前記オンチップレンズの柱状部が円柱であって、
前記レンズ高Hと、前記柱状部の底面の半径rと、前記オンチップレンズの構成素材の屈折率nが、次式(1)を満たすことを特徴とする請求項1に記載のレンズ光学素子。
H < 3r/(n2-1)1/2 (1) - 前記オンチップレンズの柱状部が正多角柱であって、
前記正多角柱の底面の正多角形に内接する円の半径r1と、外接する円の半径r2と、前記レンズ高Hと、前記オンチップレンズの構成素材の屈折率nとが、次式(2)を満たすことを特徴とする請求項1に記載のレンズ光学素子。
H < 3(r1+r2)/2(n2-1)1/2 (2) - 前記オンチップレンズの頭頂部分に構成された凸面が球面であることを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載のレンズ光学素子。
- 前記オンチップレンズの頭頂部分に構成された凸面が非球面であることを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載のレンズ光学素子。
- 請求項1〜5のいずれか一項記載のレンズ光学素子が、1次元状あるいは2次元状で配列されて構成される表示装置であって、
前記凸面の頂点が等間隔に配列されていることを特徴とする表示装置。
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