JP2017117531A - 照明装置及び表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】消費電力を低減することが可能な照明装置及び表示装置を提供する。【解決手段】光源と、上面を有し、前記光源からの光を導光する導光体と、前記上面の上に位置し、前記光源からの光によって発光する発光層と、前記上面の上に位置する第1反射体と、前記第1反射体及び前記発光層の上に間隔をおいて位置する第2反射体と、前記上面の上に位置し、前記第1反射体よりも前記発光層から離間した第3反射体と、を備え、前記第1反射体と前記第2反射体との間隔は、前記発光層に近接した第1位置よりも前記発光層から離間した第2位置の方が大きく、前記導光体と前記第3反射体との間隔は、前記第1反射体に近接した第3位置よりも前記第1反射体から離間した第4位置の方が大きく、前記第2反射体と前記第3反射体との間に、前記発光層から発光された光が出射される出射部が形成されている、照明装置。【選択図】 図4
Description
本発明の実施形態は、照明装置及び表示装置に関する。
現在、主流の液晶表示装置は、白色光源及びカラーフィルタを備え、カラーフィルタを透過した光でカラー表示を実現している。このような液晶表示装置においては、カラーフィルタが光源からの光の約7割を吸収するため、光の利用効率の改善、光源の消費電力の低減が要求されている。
近年、カラーフィルタを用いずに、励起光によって発生する蛍光を表示に利用する蛍光体基板及び表示装置が提案されている。この表示装置は、一例では、光源と、蛍光体基板と、光源及び蛍光体基板の間に配置された表示パネルと、を備えている。蛍光体基板は、光透過性の基板の一面に順に重ねて積層された蛍光体層及び蛍光反射層と、基板及び蛍光反射層の間で蛍光体層を区画する隔壁を備えている。
本実施形態の課題は、消費電力を低減することが可能な薄型の照明装置及び表示装置を提供することにある。
本実施形態によれば、
光源と、上面を有し、前記光源からの光を導光する導光体と、前記上面の上に位置し、前記光源からの光によって発光する発光層と、前記上面の上に位置する第1反射体と、前記第1反射体及び前記発光層の上に間隔をおいて位置する第2反射体と、前記上面の上に位置し、前記第1反射体よりも前記発光層から離間した第3反射体と、を備え、前記第1反射体と前記第2反射体との間隔は、前記発光層に近接した第1位置よりも前記発光層から離間した第2位置の方が大きく、前記導光体と前記第3反射体との間隔は、前記第1反射体に近接した第3位置よりも前記第1反射体から離間した第4位置の方が大きく、前記第2反射体と前記第3反射体との間に、前記発光層から発光された光が出射される出射部が形成されている、照明装置が提供される。
光源と、上面を有し、前記光源からの光を導光する導光体と、前記上面の上に位置し、前記光源からの光によって発光する発光層と、前記上面の上に位置する第1反射体と、前記第1反射体及び前記発光層の上に間隔をおいて位置する第2反射体と、前記上面の上に位置し、前記第1反射体よりも前記発光層から離間した第3反射体と、を備え、前記第1反射体と前記第2反射体との間隔は、前記発光層に近接した第1位置よりも前記発光層から離間した第2位置の方が大きく、前記導光体と前記第3反射体との間隔は、前記第1反射体に近接した第3位置よりも前記第1反射体から離間した第4位置の方が大きく、前記第2反射体と前記第3反射体との間に、前記発光層から発光された光が出射される出射部が形成されている、照明装置が提供される。
本実施形態によれば、
絶縁膜と、前記絶縁膜の上に位置する発光素子と、前記絶縁膜の上に位置する第1反射体と、前記第1反射体及び前記発光素子の上に間隔をおいて位置する第2反射体と、前記絶縁膜の上に位置し、前記第1反射体よりも前記発光素子から離間した第3反射体と、を備え、前記第1反射体と前記第2反射体との間隔は、前記発光素子に近接した第1位置よりも前記発光素子から離間した第2位置の方が大きく、前記絶縁膜と前記第3反射体との間隔は、前記第1反射体に近接した第3位置よりも前記第1反射体から離間した第4位置の方が大きく、前記第2反射体と前記第3反射体との間に、前記発光素子から発光された光が出射される出射部が形成されている、表示装置が提供される。
絶縁膜と、前記絶縁膜の上に位置する発光素子と、前記絶縁膜の上に位置する第1反射体と、前記第1反射体及び前記発光素子の上に間隔をおいて位置する第2反射体と、前記絶縁膜の上に位置し、前記第1反射体よりも前記発光素子から離間した第3反射体と、を備え、前記第1反射体と前記第2反射体との間隔は、前記発光素子に近接した第1位置よりも前記発光素子から離間した第2位置の方が大きく、前記絶縁膜と前記第3反射体との間隔は、前記第1反射体に近接した第3位置よりも前記第1反射体から離間した第4位置の方が大きく、前記第2反射体と前記第3反射体との間に、前記発光素子から発光された光が出射される出射部が形成されている、表示装置が提供される。
本実施形態によれば、
光源と、上面を有し前記光源からの光を導光する導光体と、前記上面の上に位置し前記光源からの光によって発光する発光層と、前記上面の上に位置する第1反射体と、前記第1反射体及び前記発光層の上に間隔をおいて位置する第2反射体と、前記上面の上に位置し前記第1反射体よりも前記発光層から離間した第3反射体と、を備えた第1基板と、前記第1基板の上に位置する液晶層と、前記液晶層の上に位置する第2基板と、を備え、前記第1反射体と前記第2反射体との間隔は、前記発光層に近接した第1位置よりも前記発光層から離間した第2位置の方が大きく、前記導光体と前記第3反射体との間隔は、前記第1反射体に近接した第3位置よりも前記第1反射体から離間した第4位置の方が大きく、前記第2反射体と前記第3反射体との間に、前記発光層から発光された光が出射される出射部が形成されている、表示装置が提供される。
光源と、上面を有し前記光源からの光を導光する導光体と、前記上面の上に位置し前記光源からの光によって発光する発光層と、前記上面の上に位置する第1反射体と、前記第1反射体及び前記発光層の上に間隔をおいて位置する第2反射体と、前記上面の上に位置し前記第1反射体よりも前記発光層から離間した第3反射体と、を備えた第1基板と、前記第1基板の上に位置する液晶層と、前記液晶層の上に位置する第2基板と、を備え、前記第1反射体と前記第2反射体との間隔は、前記発光層に近接した第1位置よりも前記発光層から離間した第2位置の方が大きく、前記導光体と前記第3反射体との間隔は、前記第1反射体に近接した第3位置よりも前記第1反射体から離間した第4位置の方が大きく、前記第2反射体と前記第3反射体との間に、前記発光層から発光された光が出射される出射部が形成されている、表示装置が提供される。
以下、本実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。
図1は、照明装置ILの外観の一構成例を示す斜視図である。なお、図中において、第1方向X及び第2方向Yは、互いに直交する方向であり、第3方向Zは、第1方向X及び第2方向Yと直交する方向である。本明細書において、第3方向Zを示す矢印の先端に向かう方向を上方(あるいは、単に上)と称し、矢印の先端から逆に向かう方向を下方(あるいは、単に下)と称する。また、第3方向Zを示す矢印の先端から、第1方向X及び第2方向Yで規定されるX−Y平面に向かって見ることを平面視という。
照明装置ILは、光源LSと、導光体LGと、光取出部LPと、を備えている。光源LSは、後に詳述する励起光を出射する励起光源であり、一例では発光ダイオードであるが、半導体レーザーなどの他の発光素子であっても良い。光源LSから出射される光は、単色光、あるいは、単一波長にピーク強度を有する光であり、一例では青色光であるが、紫外線であっても良い。
導光体LGは、光源LSから出射された光を導光するものであって、平板状に形成されている。より具体的には、導光体LGは、X−Y平面と平行な上面LGA及び下面LGBと、X−Z平面と平行な側面LGCと、を備えている。一例では、上面LGA及び下面LGBは、第1方向Xに平行な一対の短辺と、第2方向Yに平行な一対の長辺とを有する長方形状に形成されている。側面LGCは、第1方向Xに平行な一対の長辺と、第3方向Zに平行な一対の短辺とを有する長方形状に形成されている。なお、上面LGA及び下面LGB、及び、側面LGCの形状については、図示した例に限らず、他の多角形状であっても良いし、円形、楕円形などであっても良い。複数の光源LSは、第1方向Xに並び、側面LGCに配置されている。
光取出部LPは、上面LGAに設けられている。後述するが、光取出部LPは、複数の構造体によって構成されている。照明装置ILにおいて、光取出部LPが設けられた面が発光面となる。なお、図1に示した例では、光取出部LPは、導光体LGの上面LGAのみに設けられているが、導光体LGの上面LGA及び下面LGBの双方に設けることもでき、これにより、両面発光の照明装置ILを提供することができる。
図2は、図1に示した光取出部LPを構成する構造体STの一構成例を示す平面図である。
複数の構造体STは、X−Y平面内に並んでいる。図示した例では、構造体STの各々は、X−Y平面において六角形状に形成されている。構造体STは、第1反射体R1と、第2反射体R2と、第3反射体R3と、発光層FLと、を備えている。第1反射体R1は、六角形の第1端部E1を有するとともに、その中央部に開口部OPを有している。図示した例では、開口部OPは、円形状に形成されている。発光層FLは、開口部OPに位置している。図示した例では、発光層FLは、構造体STの略中央部に位置している。第2反射体R2は、六角形の第2端部E2を有し、平面視で、第1反射体R1及び発光層FLに重なっている。第2端部E2は、第1端部E1よりも外側、つまり、発光層FLから離間する側に位置している。第3反射体R3は、第1反射体R1の外側に位置し、六角形の第3端部E3を有している。第3反射体R3のうち、第1端部E1に近接する部分は、第2反射体R2と重なっている。第3端部E3は、第2端部E2よりもさらに外側に位置している。第2端部E2と第3端部E3との間には、出射部LEが形成される。
複数の構造体STは、X−Y平面内に並んでいる。図示した例では、構造体STの各々は、X−Y平面において六角形状に形成されている。構造体STは、第1反射体R1と、第2反射体R2と、第3反射体R3と、発光層FLと、を備えている。第1反射体R1は、六角形の第1端部E1を有するとともに、その中央部に開口部OPを有している。図示した例では、開口部OPは、円形状に形成されている。発光層FLは、開口部OPに位置している。図示した例では、発光層FLは、構造体STの略中央部に位置している。第2反射体R2は、六角形の第2端部E2を有し、平面視で、第1反射体R1及び発光層FLに重なっている。第2端部E2は、第1端部E1よりも外側、つまり、発光層FLから離間する側に位置している。第3反射体R3は、第1反射体R1の外側に位置し、六角形の第3端部E3を有している。第3反射体R3のうち、第1端部E1に近接する部分は、第2反射体R2と重なっている。第3端部E3は、第2端部E2よりもさらに外側に位置している。第2端部E2と第3端部E3との間には、出射部LEが形成される。
図3は、図2に示した構造体STをA−B線で切断した一構成例を示す断面図である。
構造体STは、さらに、凸部PT及び光伝播層MRを備えている。第1反射体R1、発光層FL、及び、凸部PTは、いずれも導光体LGの上面LGAの上に位置している。図示した例では、第1反射体R1、発光層FL、及び、凸部PTは、いずれも上面LGAに接しているが、上面LGAとの間に他の層が配置されていても良い。発光層FLは、光源LSからの光によって発光するものであって、開口部OPを塞ぐように配置されている。凸部PTは、概略台形の断面を有している。第2反射体R2は、第1反射体R1及び発光層FLの上に間隔をおいて位置している。第3反射体R3は、上面LGAの上に位置し、第1反射体R1に繋がっている。光伝播層MRは、構造体STにおいてその中央部(発光層FLに近接する領域)からその周辺部(凸部PTに近接する領域)に亘って配置され、第1反射体R1、発光層FL、第3反射体R3のぞれぞれの上に位置し、第2反射体R2の下に位置している。また、光伝播層MRは、第2反射体R2及び第3反射体R3の間の出射部LEにも配置されている。第1反射体R1は、上面LGAと平行である。第2反射体R2及び第3反射体R3は、いずれも上面LGAに対して非平行である。
構造体STは、さらに、凸部PT及び光伝播層MRを備えている。第1反射体R1、発光層FL、及び、凸部PTは、いずれも導光体LGの上面LGAの上に位置している。図示した例では、第1反射体R1、発光層FL、及び、凸部PTは、いずれも上面LGAに接しているが、上面LGAとの間に他の層が配置されていても良い。発光層FLは、光源LSからの光によって発光するものであって、開口部OPを塞ぐように配置されている。凸部PTは、概略台形の断面を有している。第2反射体R2は、第1反射体R1及び発光層FLの上に間隔をおいて位置している。第3反射体R3は、上面LGAの上に位置し、第1反射体R1に繋がっている。光伝播層MRは、構造体STにおいてその中央部(発光層FLに近接する領域)からその周辺部(凸部PTに近接する領域)に亘って配置され、第1反射体R1、発光層FL、第3反射体R3のぞれぞれの上に位置し、第2反射体R2の下に位置している。また、光伝播層MRは、第2反射体R2及び第3反射体R3の間の出射部LEにも配置されている。第1反射体R1は、上面LGAと平行である。第2反射体R2及び第3反射体R3は、いずれも上面LGAに対して非平行である。
導光体LGは、ホウケイ酸ガラス等のガラス製、あるいは、プラスチック等の樹脂製である。
第1反射体R1、第2反射体R2、及び、第3反射体R3は、アルミニウム、銀、チタン等の金属製であり、一例では、約100nmの膜厚を有している。
凸部PT及び光伝播層MRは、アクリル樹脂などの透明な樹脂製である。発光層FLは、発光材料を混合した樹脂製である。ここでの発光材料とは、例えば、蛍光体、量子ドット、量子ロッドなどの波長変換材料である。凸部PT、光伝播層MR、及び、発光層FLには、ポジ型及びネガ型のホトレジストが使用可能であるが、ここでは形状加工性を重視してポジ型のホトレジストを使用した。
第1反射体R1、第2反射体R2、及び、第3反射体R3は、アルミニウム、銀、チタン等の金属製であり、一例では、約100nmの膜厚を有している。
凸部PT及び光伝播層MRは、アクリル樹脂などの透明な樹脂製である。発光層FLは、発光材料を混合した樹脂製である。ここでの発光材料とは、例えば、蛍光体、量子ドット、量子ロッドなどの波長変換材料である。凸部PT、光伝播層MR、及び、発光層FLには、ポジ型及びネガ型のホトレジストが使用可能であるが、ここでは形状加工性を重視してポジ型のホトレジストを使用した。
なお、光源LSは、側面LGCと向かい合うように配置されているが、光源LSから出射された光が側面LGCに入射するように構成されていれば、この例に限らない。
図4は、図3に示した構造体STの一部を拡大した断面図である。
凸部PTは、上面LGAに接する下面PTBと、第3反射体R3が配置される側面PTCとを有している。側面PTCは、傾斜面である。下面PTBと側面PTCとのなす角度θ0は、90度未満の鋭角であり、一例では、約45度である。
第1反射体R1、第2反射体R2、第3反射体R3は、それぞれ光伝播層MRに接する反射面M1、M2、M3を有している。出射部LEは、反射面M3の直上に位置している。
凸部PTは、上面LGAに接する下面PTBと、第3反射体R3が配置される側面PTCとを有している。側面PTCは、傾斜面である。下面PTBと側面PTCとのなす角度θ0は、90度未満の鋭角であり、一例では、約45度である。
第1反射体R1、第2反射体R2、第3反射体R3は、それぞれ光伝播層MRに接する反射面M1、M2、M3を有している。出射部LEは、反射面M3の直上に位置している。
まず、第1反射体R1と第2反射体R2との間隔について説明する。第1反射体R1及び第2反射体R2が光伝播層MRを介して向かい合う領域のうち、発光層FLに近接した第1位置P1において第1間隔D1が形成され、発光層FLから離間した第2位置P2において第2間隔D2が形成される。第2間隔D2は、第1間隔D1よりも大きい。ここでの第1間隔D1及び第2間隔D2は、反射面M1及びM2の間の第3方向Zに沿った距離に相当する。第1反射体R1と第2反射体R2との間に位置する光伝播層MRの膜厚は、発光層FLに近接する側から凸部PTに近接する側に向かって次第に厚くなる。
続いて、導光体LGと第3反射体R3との間隔について説明する。導光体LG及び第3反射体R3が凸部PTを介して向かい合う領域のうち、第1反射体R1に近接した第3位置P3において第3間隔D3が形成され、第1反射体R1から離間した第4位置P4において第4間隔D4が形成される。第4間隔D4は、第3間隔D3よりも大きい。ここでの第3間隔D3及び第4間隔D4は、上面LGA及び反射面M3の間の第3方向Zに沿った距離に相当する。
続いて、第1端部E1及び第2端部E2の位置関係について説明する。第2端部E2は、第1端部E1の直上、または、第1端部E1の直上よりも外側に位置している。図示した例では、第2端部E2は、第1端部E1よりも外側に位置している。
続いて、光伝播層MR及び第3反射体R3の高さの関係について説明する。導光体LGと光伝播層MRとの間の最大間隔Dmax1は、導光体LGと第3反射体R3との間の最大間隔Dmax2と同等以下である。ここでの最大間隔Dmax1及びDmax2は、上面LGAからの第3方向Zに沿った距離に相当する。図示した例は、最大間隔Dmax1及びDmax2が同等であり、いずれも間隔D5である場合に相当する。
続いて、導光体LGと第2反射体R2との間隔について説明する。発光層FLと第2反射体R2とが光伝播層MRを介して向かい合う領域内において、導光体LGと第2反射体R2との間隔D6が最小となる位置P6が存在する。ここでの間隔D6は、上面LGA及び反射面M2の間の第3方向Zに沿った距離に相当する。
図5は、図4に示した断面図において第2反射体R2及び第3反射体R3の傾斜角を説明するための図である。
第2反射体R2及び第3反射体R3は、上面LGAに対して傾斜している。第2反射体R2の上面LGAに対する第1傾斜角θ1は、第3反射体R3の上面LGAに対する第2傾斜角θ2より小さい。第1傾斜角θ1及び第2傾斜角θ2は、いずれも90度未満の鋭角である。ここでの第1傾斜角θ1は、反射面M2と上面LGAとのなす角度であり、反射面M2の断面が曲線である場合には、図4に示した第1位置P1または第2位置P2における反射面M2の接線と上面LGAとのなす角度に相当する。また、第2傾斜角θ2は、反射面M3と上面LGAとのなす角度であり、反射面M3の断面が曲線である場合には、図4に示した第3位置P3または第4位置P4における反射面M3の接線と上面LGAとのなす角度に相当する。
第2反射体R2及び第3反射体R3は、上面LGAに対して傾斜している。第2反射体R2の上面LGAに対する第1傾斜角θ1は、第3反射体R3の上面LGAに対する第2傾斜角θ2より小さい。第1傾斜角θ1及び第2傾斜角θ2は、いずれも90度未満の鋭角である。ここでの第1傾斜角θ1は、反射面M2と上面LGAとのなす角度であり、反射面M2の断面が曲線である場合には、図4に示した第1位置P1または第2位置P2における反射面M2の接線と上面LGAとのなす角度に相当する。また、第2傾斜角θ2は、反射面M3と上面LGAとのなす角度であり、反射面M3の断面が曲線である場合には、図4に示した第3位置P3または第4位置P4における反射面M3の接線と上面LGAとのなす角度に相当する。
図6は、図4に示した断面図において導光体LGに対する第2反射体R2の第1傾斜角の一例を説明するための図である。
図示した例は、第2反射体R2の上面LGAに対する第1傾斜角θ1について、第2位置P2における角度θ12が、第1位置P1における角度θ11よりも大きい場合に相当する。第1傾斜角θ1は、発光層FLに近接する位置から凸部PTに近接する位置に近づくにつれて増大している。
図示した例は、第2反射体R2の上面LGAに対する第1傾斜角θ1について、第2位置P2における角度θ12が、第1位置P1における角度θ11よりも大きい場合に相当する。第1傾斜角θ1は、発光層FLに近接する位置から凸部PTに近接する位置に近づくにつれて増大している。
図7は、図4に示した断面図において導光体LGに対する第2反射体R2の第1傾斜角の他の例を説明するための図である。
図示した例は、第2反射体R2の上面LGAに対する第1傾斜角θ1について、第2位置P2における角度θ12が、第1位置P1における角度θ11よりも小さい場合に相当する。第1傾斜角θ1は、発光層FLに近接する位置から凸部PTに近接する位置に近づくにつれて減少している。
図示した例は、第2反射体R2の上面LGAに対する第1傾斜角θ1について、第2位置P2における角度θ12が、第1位置P1における角度θ11よりも小さい場合に相当する。第1傾斜角θ1は、発光層FLに近接する位置から凸部PTに近接する位置に近づくにつれて減少している。
次に、図3を参照しながら、照明装置ILの動作について説明する。
光源LSから出射された光は、側面LGCから入射し、導光体LGの上面LGA及び下面LGBでの反射によって導光体LGの内部を導光される。導光体LGの上面LGAに到達した光のうち、開口部OPに入射した光は、発光層FLの発光材料を励起し、波長変換される。発光層FLは、入射した光とは異なる波長の光を発光する。発光層FLは、等方的に発光するため、その一部は開口部OPを通って導光体LGに戻るが、大部分は第1反射体R1と第2反射体R2との間で多重反射される。上記の通り、第1反射体R1及び第2反射体R2が非平行であり、なおかつ凸部PT側に向かって両者の間隔が次第に増大する。このため、発光層FLから発せられた光は、多重反射を繰り返すうちに凸部PT側に向かい、なおかつその進行方向は第1反射体R1と第2反射体R2に挟まれた方向に収束する。その後、第1反射体R1または第2反射体R2によって反射された光は、第3反射体R3において、第3方向Zと略平行な方向に反射され、出射部LEを通って光取出部の構造体STの外部に出射される。
光源LSから出射された光は、側面LGCから入射し、導光体LGの上面LGA及び下面LGBでの反射によって導光体LGの内部を導光される。導光体LGの上面LGAに到達した光のうち、開口部OPに入射した光は、発光層FLの発光材料を励起し、波長変換される。発光層FLは、入射した光とは異なる波長の光を発光する。発光層FLは、等方的に発光するため、その一部は開口部OPを通って導光体LGに戻るが、大部分は第1反射体R1と第2反射体R2との間で多重反射される。上記の通り、第1反射体R1及び第2反射体R2が非平行であり、なおかつ凸部PT側に向かって両者の間隔が次第に増大する。このため、発光層FLから発せられた光は、多重反射を繰り返すうちに凸部PT側に向かい、なおかつその進行方向は第1反射体R1と第2反射体R2に挟まれた方向に収束する。その後、第1反射体R1または第2反射体R2によって反射された光は、第3反射体R3において、第3方向Zと略平行な方向に反射され、出射部LEを通って光取出部の構造体STの外部に出射される。
このように、本実施形態によれば、発光層FLから発せられた光は、非平行な第1反射体R1と第2反射体R2との間で多重反射されることにより、その進行方向を等方的な分布から、所定の角度範囲内の分布に変換することができる。所定の角度範囲内の光が第3反射体R3によって反射されることにより、その進行方向は第3方向Zと略平行になり、そのほとんどの光が第3反射体R3の反射面M3の直上に位置する出射部LEから外部に出射される。このため、光取出効率を向上することができる。したがって、所定の輝度を得るのに光源LSの消費電力を低減することが可能となる。また、本実施形態によれば、光源LSからの出射光を導光体LGの側面LGCから入射させる構成としたため、導光体LGの下面LGBと向かい合う側に光源LSを配置する構成と比較して、薄型化が可能となる。
より高い光取出効率を得るためには、第3反射体R3に入射する光がより小さな角度範囲内に分布することが望ましい。これを実現するためには、第1反射体R1と第2反射体R2とが非平行でありながら、その間のなす角度を小さくすることで多重反射回数を増やすことが必要となる。一方で、第1反射体R1及び第2反射体R2は、例えばアルミニウム製であり、その反射率は85〜90%程度であるため、高い光取出効率を得るには反射回数は少ない方が好ましい。
発明者が種々検討したところによると、高い光取出効率を得るための第1反射体R1と第2反射体R2となす角度は、例えば10度から40度の範囲であり、20度から30度の範囲がより好ましいことが確認された。なお、ここでのなす角度とは、第1反射体R1の反射面M1と第2反射体R2の反射面M2とのなす角度に相当し、反射面M1が上面LGAと平行であると仮定すると、図5に示した第1傾斜角θ1に等しい。
図7に示した例は、図6に示した例と比較した場合、コリメート性及び光取出効率を両立する効果が得られた。すなわち、図7に示した例では、発光層FLに近い部分では第1傾斜角θ1が比較的大きいため、発光層FLから発せられた光は、より少ない反射回数で反射され、反射による減衰が抑制される。その後、反射された光は、発光層FLから離れた部分に到達するが、この部分の第1傾斜角θ1が比較的小さいため、第3反射体R3に入射する光の角度分布を小さくすることができる。したがって、図7に示した例は、図6に示した例よりも有利である。
図8は、本実施形態の照明装置ILにおける発光強度の角度分布を示す図である。
ここでは、第1反射体R1と第2反射体R2となす角度を平均で約20度とし、第1反射体R1と第2反射体R2の平均間隔を5μmとし、平面視した時の光取出部LPの構造体STのサイズを第1反射体R1と第2反射体R2の平均間隔の5倍とした。第3方向Zを0度として極角を定義すると、発光強度の極大は極角2度にあって、角度分布はほぼ左右対称であり、半値幅は23度であった。このように、第3方向Zの近傍の方向に大部分の光が出射されていることを確認できた。
また、積分球を用いて光取出効率を評価した。まず初めに積分球中に光源LSのみを設置して点灯し、積分球壁面の輝度を測定してこれを100%とした。次に、光源LSを導光体LGの側面に配置して、上記の照明装置ILを構成し、これを積分球中に配置し、点灯して積分球壁面の輝度を測定したところ、光源LSのみを設置して点灯した場合の41%であった。発光層FLに含まれる蛍光体の内部量子効率は80%なので、これで割り算すると、光取出効率は51%であった。以上のようにして、コリメート性及び光取出効率に優れた面状の照明装置ILを得ることができた。
ここでは、第1反射体R1と第2反射体R2となす角度を平均で約20度とし、第1反射体R1と第2反射体R2の平均間隔を5μmとし、平面視した時の光取出部LPの構造体STのサイズを第1反射体R1と第2反射体R2の平均間隔の5倍とした。第3方向Zを0度として極角を定義すると、発光強度の極大は極角2度にあって、角度分布はほぼ左右対称であり、半値幅は23度であった。このように、第3方向Zの近傍の方向に大部分の光が出射されていることを確認できた。
また、積分球を用いて光取出効率を評価した。まず初めに積分球中に光源LSのみを設置して点灯し、積分球壁面の輝度を測定してこれを100%とした。次に、光源LSを導光体LGの側面に配置して、上記の照明装置ILを構成し、これを積分球中に配置し、点灯して積分球壁面の輝度を測定したところ、光源LSのみを設置して点灯した場合の41%であった。発光層FLに含まれる蛍光体の内部量子効率は80%なので、これで割り算すると、光取出効率は51%であった。以上のようにして、コリメート性及び光取出効率に優れた面状の照明装置ILを得ることができた。
図9は、比較例の構造体STを示す断面図である。
図中の(A)に示した比較例は、図3及び図4に示した構成例と比較して、第2反射体R2のサイズが第1反射体R1のサイズよりも小さく、第2端部E2が第1端部E1の直上よりも内側に位置している点で相違している。図中の(B)に示した比較例は、図3及び図4に示した構成例と比較して、光伝播層MRが凸部PTの上を超えて隣り合う構造体STに跨って配置されている点で相違している。これらの比較例においては、第1反射体R1によって反射された反射光が第3反射体R3に入射することなく出射部LEから出射される成分が生じる。このため、第3方向Zの近傍の方向に大部分の光が出射されるようにするためには、第2反射体R2の第2端部E2が第1反射体R1の第1端部E1の直上の位置、または、直上の位置よりも外側に位置していること、また、光伝播層MRが凸部PTを超えないことが望ましい。
図中の(A)に示した比較例は、図3及び図4に示した構成例と比較して、第2反射体R2のサイズが第1反射体R1のサイズよりも小さく、第2端部E2が第1端部E1の直上よりも内側に位置している点で相違している。図中の(B)に示した比較例は、図3及び図4に示した構成例と比較して、光伝播層MRが凸部PTの上を超えて隣り合う構造体STに跨って配置されている点で相違している。これらの比較例においては、第1反射体R1によって反射された反射光が第3反射体R3に入射することなく出射部LEから出射される成分が生じる。このため、第3方向Zの近傍の方向に大部分の光が出射されるようにするためには、第2反射体R2の第2端部E2が第1反射体R1の第1端部E1の直上の位置、または、直上の位置よりも外側に位置していること、また、光伝播層MRが凸部PTを超えないことが望ましい。
図10及び図11は、図1に示した光取出部LPに適用可能な構造体STの他の構成例を示す平面図である。なお、図2に示した構成例と同一構成要素については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
図10の(a)は、各構造体STが第1方向X及び第2方向Yに隣り合うように並んだ構成例に相当する。図10の(b)は、各構造体STが千鳥配置された構成例に相当する。いずれの構成例においても、構造体STの各々は、正方形状に形成されている。また、第1反射体R1、第2反射体R2、及び、第3反射体R3は、それぞれ正方形に形成されている。図10の(c)は、各構造体STが第1方向X及び第2方向Yに隣り合うように並んだ構成例に相当し、構造体STの各々は、第1方向Xよりも第2方向Yに拡張された長方形状に形成されている。図11の(d)は、各構造体STが三角形状に形成された構成例に相当する。図11の(e)は、構造体STが第2方向Yに延びたストライプ状に形成された構成例に相当する。図11の(f)は、構造体STが円形上に形成された構成例に相当する。図中の(a)乃至(f)に示した各構成例において、いずれも開口部OPは各構造体STの略中央部に位置し、発光層FLは開口部OPと重なっている。
X−Y平面において、より多くの出射部LEで占めることが要求される場合には、図中の(d)に示した三角形状の構造体STを適用することが好ましい。また、開口部OPと出射部LE間との距離を一定にして最適な光取出効率とコリメート性を得ることが要求される場合には、図2に示した六角形状の構造体STを適用することが好ましい。また、開口部OPと出射部LEとの距離を更に均一にすることが要求される場合には、図中の(f)に示した円形状の構造体STを適用することが好ましい。なお、図示した各構成例は適宜組み合わせることが可能であり、例えば、図2に示した六角形状の構造体STと、(d)に示した三角形状の構造体ST、または、(f)に示した円形状の構造体STと組み合わせても良い。
なお、本実施形態において、発光層FLは、有機蛍光体及び無機蛍光体の何れも適用可能である。有機蛍光体は透明であるため、平面視で発光層FLに第1反射体R1及び第2反射体R2が重畳している部分で多重反射が可能となり、光取出しに有利である。この他にも、発光層FLは、量子ドットや量子ロッドも適用可能であり、これらは透明である上に蛍光波長の制御が容易で、尚且つ蛍光の半値幅が狭く高色純度化に有利である。特に、量子ロッドは、ストークスシフトが大きく、再吸収が少ないという特長を有し、高密度化しても内部量子効率の低下が生じにくい。そのため、量子ロッドを発光層FLに用いれば、発光層FLを薄膜化できるので、光取出部LP全体を薄型化及び小型化することができる。
次に、本実施形態の他の構成例について説明する。
図12は、図2に示した構造体STをA−B線で切断した他の構成例を示す断面図である。
図12に示した構成例は、図3に示した構成例と比較して、出射部LEの上に拡散層DLを備えた点で相違している。図示した例では、拡散層DLは、第2反射体R2の上にも配置されているが、構造体STからの出射光を拡散するためには、少なくとも出射部LEの上に配置されていれば良い。拡散層DLは、例えば、屈折率の異なる2種類以上の材料を組み合わせて構成され、例えばシリカゲル粒子を分散したアクリル樹脂であっても良く、高屈折率の微粒子を分散した低屈折率の透明樹脂によって構成されている。このような拡散層DLは、出射部LEから出射された光の角度分布を拡大する作用がある。このため、光取出部LPの出射光の平面分布の規則性を緩和することができ、たとえ規則的なパターンを有する素子と重畳された場合であってもモアレの発生を軽減することができる。
図12に示した構成例は、図3に示した構成例と比較して、出射部LEの上に拡散層DLを備えた点で相違している。図示した例では、拡散層DLは、第2反射体R2の上にも配置されているが、構造体STからの出射光を拡散するためには、少なくとも出射部LEの上に配置されていれば良い。拡散層DLは、例えば、屈折率の異なる2種類以上の材料を組み合わせて構成され、例えばシリカゲル粒子を分散したアクリル樹脂であっても良く、高屈折率の微粒子を分散した低屈折率の透明樹脂によって構成されている。このような拡散層DLは、出射部LEから出射された光の角度分布を拡大する作用がある。このため、光取出部LPの出射光の平面分布の規則性を緩和することができ、たとえ規則的なパターンを有する素子と重畳された場合であってもモアレの発生を軽減することができる。
図13は、図2に示した構造体STをA−B線で切断した他の構成例を示す断面図である。
図13に示した構成例は、図3に示した構成例と比較して、導光体LGと凸部PTとの間に第4反射体R4を備えた点で相違している。第4反射体R4は、上面LGAの上に位置し、図示した例では、第1反射体R1と繋がっている。このため、上面LGAは、開口部OPを除いて、第1反射体R1及び第4反射体R4によって覆われている。第4反射体R4は、第1反射体R1などと同一材料によって形成可能である。
光源LSからの光は、導光体LGの内部を多重反射されながら伝播するが、この際、凸部PTの内部に入射することが抑制される。このため、導光体LGの内部における光の伝播効率を向上することができる。これにより、開口部OPを通じて発光層FLに入射する光量を増大できるので、照明装置の輝度を増大する効果が得られる。
図13に示した構成例は、図3に示した構成例と比較して、導光体LGと凸部PTとの間に第4反射体R4を備えた点で相違している。第4反射体R4は、上面LGAの上に位置し、図示した例では、第1反射体R1と繋がっている。このため、上面LGAは、開口部OPを除いて、第1反射体R1及び第4反射体R4によって覆われている。第4反射体R4は、第1反射体R1などと同一材料によって形成可能である。
光源LSからの光は、導光体LGの内部を多重反射されながら伝播するが、この際、凸部PTの内部に入射することが抑制される。このため、導光体LGの内部における光の伝播効率を向上することができる。これにより、開口部OPを通じて発光層FLに入射する光量を増大できるので、照明装置の輝度を増大する効果が得られる。
図14は、図2に示した構造体STをA−B線で切断した他の構成例を示す断面図である。
図14に示した構成例は、図3に示した構成例と比較して、導光体LGと発光層FLとの間に配向膜ARを備えた点で相違している。図中の拡大図に示したように、発光層FL中の蛍光体FMは法線方向に配列されている。図14において、発光層FLの平均的な双極子DPの分布方向を両端に矢印の付いた太線で示してある。具体的には、開口部OPを含む面上に配向膜ARを塗布して配向処理し、更にその上に、液晶と光反応性液晶と蛍光体FMとの混合物を塗布して、その後、開口部OP上、若しくはこれを含む部分に選択的に光照射して光反応性液晶を高分子MMにした。その後、溶剤等で洗浄して未反応の液晶と光反応性液晶と蛍光体FMの混合物を除き、発光層FLをパターンニングした。多くの場合、蛍光体の双極子DPは、分子長軸方向を向き、蛍光体FMは液晶層の配向方向に対して分子長軸が平行になるように配向する。そのため、配向膜ARに垂直配向膜を用いれば、蛍光体FMの双極子DPが法線方向に配列した発光層FLが得られる。また、配向膜ARを垂直配向膜とすれば、特段の配向処理が不要となる。配向膜ARは、発光層FLの下層のみにあるが、液晶層は空気界面で垂直配向になる傾向にあるので、発光層FLの上方における垂直配向はこのような空気界面での配向特性を利用して実現できる。
なお、配向膜ARは、少なくとも発光層FLの下層に配置されていれば良く、図中において、第1反射体R1及び第3反射体R3と光伝播層MRとの間に位置する配向膜ARは省略しても良い。
蛍光体FMが液晶中で配向するには低分子で形状に異方性があれば良いので、蛍光体FMには有機蛍光体や量子ロッドが好適である。また、光反応性液晶はアクリル系液晶が好適で、分子末端の少なくとも一部にアクリル基を有し、光によりアクリル基同士が結合して高分子MMになる。光反応性液晶が室温で液晶性を示すならば、液晶と光反応性液晶と蛍光体の混合物を光反応性液晶と蛍光体の混合物にしても良い。あるいはまた光反応性液晶が室温で個体層であっても適当な溶媒との混合物中で液晶性を示すならば、液晶と光反応性液晶と蛍光体の混合物を溶媒と光反応性液晶と蛍光体の混合物にしても良い。
蛍光は双極子DPの垂直方向に発する傾向があるため、この構成例によれば、双極子DPを第1反射体R1の法線方向に配列させたことにより、基板平面方向に向かう蛍光成分が増大する。その結果、より少ない反射回数で出射する蛍光成分が増大し、コリメート性と光取出し効率の両方が向上する効果が得られる。
図14に示した構成例は、図3に示した構成例と比較して、導光体LGと発光層FLとの間に配向膜ARを備えた点で相違している。図中の拡大図に示したように、発光層FL中の蛍光体FMは法線方向に配列されている。図14において、発光層FLの平均的な双極子DPの分布方向を両端に矢印の付いた太線で示してある。具体的には、開口部OPを含む面上に配向膜ARを塗布して配向処理し、更にその上に、液晶と光反応性液晶と蛍光体FMとの混合物を塗布して、その後、開口部OP上、若しくはこれを含む部分に選択的に光照射して光反応性液晶を高分子MMにした。その後、溶剤等で洗浄して未反応の液晶と光反応性液晶と蛍光体FMの混合物を除き、発光層FLをパターンニングした。多くの場合、蛍光体の双極子DPは、分子長軸方向を向き、蛍光体FMは液晶層の配向方向に対して分子長軸が平行になるように配向する。そのため、配向膜ARに垂直配向膜を用いれば、蛍光体FMの双極子DPが法線方向に配列した発光層FLが得られる。また、配向膜ARを垂直配向膜とすれば、特段の配向処理が不要となる。配向膜ARは、発光層FLの下層のみにあるが、液晶層は空気界面で垂直配向になる傾向にあるので、発光層FLの上方における垂直配向はこのような空気界面での配向特性を利用して実現できる。
なお、配向膜ARは、少なくとも発光層FLの下層に配置されていれば良く、図中において、第1反射体R1及び第3反射体R3と光伝播層MRとの間に位置する配向膜ARは省略しても良い。
蛍光体FMが液晶中で配向するには低分子で形状に異方性があれば良いので、蛍光体FMには有機蛍光体や量子ロッドが好適である。また、光反応性液晶はアクリル系液晶が好適で、分子末端の少なくとも一部にアクリル基を有し、光によりアクリル基同士が結合して高分子MMになる。光反応性液晶が室温で液晶性を示すならば、液晶と光反応性液晶と蛍光体の混合物を光反応性液晶と蛍光体の混合物にしても良い。あるいはまた光反応性液晶が室温で個体層であっても適当な溶媒との混合物中で液晶性を示すならば、液晶と光反応性液晶と蛍光体の混合物を溶媒と光反応性液晶と蛍光体の混合物にしても良い。
蛍光は双極子DPの垂直方向に発する傾向があるため、この構成例によれば、双極子DPを第1反射体R1の法線方向に配列させたことにより、基板平面方向に向かう蛍光成分が増大する。その結果、より少ない反射回数で出射する蛍光成分が増大し、コリメート性と光取出し効率の両方が向上する効果が得られる。
図15は、図2に示した構造体STをA−B線で切断した他の構成例を示す断面図である。
図15に示した構成例は、図3に示した構成例と比較して、第3反射体R3の頂部と第2反射体R2上に光吸収層ABを備えた点で相違している。このため、出射部LEを除いた全面が光吸収層ABによって覆われている。光吸収層ABは、顔料若しくは染料を含む樹脂であっても良く、あるいはまた窒化チタンや窒化マンガンなどの無機膜でも良い。光吸収層ABは、第3反射体R3の頂部と第2反射体R2上に入射した外部からの光を吸収する。これにより、第3反射体R3の頂部、及び、第2反射体R2における不所望な反射を低減することができる。
図15に示した構成例は、図3に示した構成例と比較して、第3反射体R3の頂部と第2反射体R2上に光吸収層ABを備えた点で相違している。このため、出射部LEを除いた全面が光吸収層ABによって覆われている。光吸収層ABは、顔料若しくは染料を含む樹脂であっても良く、あるいはまた窒化チタンや窒化マンガンなどの無機膜でも良い。光吸収層ABは、第3反射体R3の頂部と第2反射体R2上に入射した外部からの光を吸収する。これにより、第3反射体R3の頂部、及び、第2反射体R2における不所望な反射を低減することができる。
図16は、本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス装置OLEDの一構成例を示す断面図である。
有機エレクトロルミネッセンス(EL)装置OLEDは、第1基板SUB1及び第2基板SUB2を備えている。
第1基板SUB1は、第1絶縁基板10、第1絶縁膜11、第2絶縁膜12、第3絶縁膜13、第4絶縁膜14、スイッチング素子SW、発光素子LD、第1反射体R1、第3反射体R3、凸部PT1などを備えている。第1絶縁膜11は第1絶縁基板10の上に位置し、第2絶縁膜12は第1絶縁膜11の上に位置し、第3絶縁膜13は第2絶縁膜12の上に位置している。
スイッチング素子SWは、半導体層SC、ゲート電極WG、ソース電極WS、及び、ドレイン電極WDを備えている。半導体層SCは第1絶縁基板10と第1絶縁膜11との間に位置し、ゲート電極WGは第1絶縁膜11と第2絶縁膜12との間に位置し、ソース電極WS及びドレイン電極WDは第2絶縁膜12と第3絶縁膜13との間に位置している。
有機エレクトロルミネッセンス(EL)装置OLEDは、第1基板SUB1及び第2基板SUB2を備えている。
第1基板SUB1は、第1絶縁基板10、第1絶縁膜11、第2絶縁膜12、第3絶縁膜13、第4絶縁膜14、スイッチング素子SW、発光素子LD、第1反射体R1、第3反射体R3、凸部PT1などを備えている。第1絶縁膜11は第1絶縁基板10の上に位置し、第2絶縁膜12は第1絶縁膜11の上に位置し、第3絶縁膜13は第2絶縁膜12の上に位置している。
スイッチング素子SWは、半導体層SC、ゲート電極WG、ソース電極WS、及び、ドレイン電極WDを備えている。半導体層SCは第1絶縁基板10と第1絶縁膜11との間に位置し、ゲート電極WGは第1絶縁膜11と第2絶縁膜12との間に位置し、ソース電極WS及びドレイン電極WDは第2絶縁膜12と第3絶縁膜13との間に位置している。
発光素子LDは、有機エレクトロルミネッセンス発光素子であり、第3絶縁膜13の上に位置している。この発光素子LDは、第1電極EL1、発光層FL、及び、第2電極EL2を備えている。第1電極EL1は、第3絶縁膜13の上に位置し、スイッチング素子SWと電気的に接続されている。発光層FLは、第1電極EL1の上に位置している。発光層FLは、電子輸送層、電子注入層、正孔輸送層、正孔注入層などを含んでいても良い。第2電極EL2は、発光層FLの上に位置している。第2電極EL2は、ITO(Indium Tin Oxide)やIZO(Indium Zinc Oxide)等の透明な導電材料製である。なお、ここでは、発光素子LDから発せられる光の色は、白色でもよいし、赤色、緑色、青色などであっても良い。
第1反射体R1、第3反射体、及び、凸部PT1は、第3絶縁膜13の上に位置している。第1反射体R1は、第1電極EL1と同一層に位置しているが、第1電極EL1から離間している。第4絶縁膜14は、第1反射体R1及び第3反射体R3の上に位置している。発光素子LDの第2電極EL2は、第4絶縁膜14の上にも位置している。
第2基板SUB2は、第2絶縁基板20、絶縁膜21、凸部PT2、第2反射体R2などを備えている。第1絶縁基板10及び第2絶縁基板20は、ホウケイ酸ガラス等のガラス製、あるいは、プラスチック等の樹脂製である。絶縁膜21及び凸部PT2は、第2絶縁基板20の下、つまり、第1基板SUB1と向かい合う側に位置している。絶縁膜21は、透明でも良いし、カラーフィルタであっても良い。第2反射体R2は、絶縁膜21及び凸部PT2の下に位置し、発光素子LD、第1反射体R1、及び、第3反射体R3の上に位置している。これらの第1基板SUB1及び第2基板SUB2の間隙には、光伝播層MRが位置している。
なお、ここでは詳細な説明を省略するが、第1反射体R1、第2反射体R2、及び、第3反射体R3の構成は、図3などを参照して説明した上記構成を適用可能であり、第2反射体R2と第3反射体R3との間に出射部LEが形成される。
このような有機EL装置OLEDは、照明装置あるいは表示装置として適用可能である。表示装置として適用される場合には、第2基板SUB2の上に位相差板QW及び偏光板PLを配置することが望ましい。図示した例では、位相差板QWは、四分の一波長板であり、第2絶縁基板20の上に位置している。偏光板PLは、位相差板QWの上に位置している。このような位相差板QW及び偏光板PLの積層体は、外部から第2基板SUB2に向かって入射した外光のうち第2反射体R2及び第3反射体R3で反射された外光を吸収する。これにより、周囲が明るい環境下で有機EL装置OLEDを使用しても、外光反射によるコントラスト比の低下を抑制することができ、表示品位の劣化を抑制することが可能となる。
有機EL装置OLEDが表示装置として適用される場合、図示した発光素子LDが赤色発光画素RP、緑色発光画素GP、及び、青色発光画素BPに配置され、それぞれの発光素子LDの発光色が赤、緑、及び、青となるように変更される。一例では、赤色発光画素RP、緑色発光画素GP、及び、青色発光画素BPの各々は、上記した構造体STに個別に配置される。また、図17に示したように、一つの構造体STの中に発光色の異なる3つの発光画素RP、GP、BPを配置しても良い。この場合、構造体STのより中心付近に3つの発光画素RP、GP、BPを配置することにより、各発光画素と第3反射体R3との距離を同一に近づけることができ、なおかつ各発光画素と第3反射体R3との距離の方位角依存性も均一に近づけることができる。これにより、各色の視角特性を揃えることができ、例えば全色を点灯して白表示とした際の色度の視角依存性を解消できる。
図18は、本実施形態の液晶装置LCDの一構成例を示す斜視図である。図中の(a)は液晶装置LCDの斜視図であり、(b)は第2基板SUB2の第1基板SUB1と向かい合う側を見た斜視図であり、(c)は第1基板SUB1の第2基板SUB2と向かい合う側を見た斜視図である。
液晶装置LCDは、光源LS、第1基板SUB1、第2基板SUB2、図示しない液晶層LCなどを備えている。第1基板SUB1は、上記の導光体LGとしての機能を兼ね備えており、光取出部LPを備えている。表示領域DAは、画像を表示する領域であり、光取出部LPと向かい合う領域である。第2基板SUB2は、表示領域DAの周辺の非表示領域NDAにおいて、周辺駆動回路PS及び接続部CNを備えている。接続部CNは、フレキシブルプリント配線基板やICチップなどの信号供給源を接続するための端子を備えている。
図19は、図18に示した液晶装置LCDの一構成例を示す断面図である。
第1基板SUB1は、導光体LG、構造体STR、STG、STB、第1絶縁膜11、第1偏光板PL1、第2絶縁膜12、共通電極CE、第1配向膜AL1などを備えている。第1絶縁膜11は構造体STR、STG、STBの上に位置し、偏光板PL1は第1絶縁膜11の上に位置し、第2絶縁膜12は第1偏光板PL1の上に位置し、共通電極CEは第2絶縁膜12の上に位置し、第1配向膜AL1は共通電極CEの上に位置している。構造体STR、STG、STBは、それぞれ赤色、緑色、青色を出射する素子である。構造体STR、STG、STBは、それぞれ、発光層FLR、FLG、FLBと、出射部LER、LEG、LEBと、を備えており、その他の構成要素は同一である。ここでは、構造体STGを例に、その構造について具体的に説明する。構造体STGは、導光体LGの上に、光吸収層FA、発光層FLG、第1反射体R1、第2反射体R2、第3反射体R3、光伝播層MR、凸部PTなどを備えている。光吸収層FAは、導光体LGと発光層FLGとの間に位置している。光吸収層FAは、光源LSからの光を透過し、発光層FLGから発光された光を吸収する。一例では、光吸収層FAは、青色のカラーフィルタである。この光吸収層FAは、発光層FLで発光した光のうち導光体LGに向かう成分を吸収する。このため、ある色の発光層で発光した光の、他の色を発光する構造体への侵入を抑制することができ、混色による色純度の低下を抑制することができる。
第1基板SUB1は、導光体LG、構造体STR、STG、STB、第1絶縁膜11、第1偏光板PL1、第2絶縁膜12、共通電極CE、第1配向膜AL1などを備えている。第1絶縁膜11は構造体STR、STG、STBの上に位置し、偏光板PL1は第1絶縁膜11の上に位置し、第2絶縁膜12は第1偏光板PL1の上に位置し、共通電極CEは第2絶縁膜12の上に位置し、第1配向膜AL1は共通電極CEの上に位置している。構造体STR、STG、STBは、それぞれ赤色、緑色、青色を出射する素子である。構造体STR、STG、STBは、それぞれ、発光層FLR、FLG、FLBと、出射部LER、LEG、LEBと、を備えており、その他の構成要素は同一である。ここでは、構造体STGを例に、その構造について具体的に説明する。構造体STGは、導光体LGの上に、光吸収層FA、発光層FLG、第1反射体R1、第2反射体R2、第3反射体R3、光伝播層MR、凸部PTなどを備えている。光吸収層FAは、導光体LGと発光層FLGとの間に位置している。光吸収層FAは、光源LSからの光を透過し、発光層FLGから発光された光を吸収する。一例では、光吸収層FAは、青色のカラーフィルタである。この光吸収層FAは、発光層FLで発光した光のうち導光体LGに向かう成分を吸収する。このため、ある色の発光層で発光した光の、他の色を発光する構造体への侵入を抑制することができ、混色による色純度の低下を抑制することができる。
第1反射体R1、第2反射体R2、及び、第3反射体R3の構成は、図3などを参照して説明した上記構成を適用可能である。但し、ここに示した例の構造体STR、STG、STBの各々は、光伝播層MRの形状が図3に示した構成例とは異なる。すなわち、発光層FL及び光吸収層FAは一方の凸部PTに近接しており、光伝播層MRは隣り合う凸部PTの間において非対称な膜厚分布となっている。具体的には、光伝播層MRの膜厚は、一方の凸部PTに近接する発光層FL上で膜厚が最も薄く、他方の凸部PTに向かって単調増加する。出射部LEは、他方の凸部PTの近傍のみに位置しており、これにより異なる色の光の混合を抑制することができる。
第1絶縁膜11は構造体STR、STG、STBの上に位置し、偏光板PL1は第1絶縁膜11の上に位置し、第2絶縁膜12は第1偏光板PL1の上に位置し、共通電極CEは第2絶縁膜12の上に位置し、第1配向膜AL1は共通電極CEの上に位置している。共通電極は、ITO等の透明な導電材料製である。
第2基板SUB2は、絶縁基板20、遮光層BM、第3絶縁膜22、第4絶縁膜23、スイッチング素子SW、画素電極PE、第2配向膜AL2などを備えている。遮光層BM及び第3絶縁膜22は絶縁基板20の下に位置し、第4絶縁膜23は第3絶縁膜22の下に位置し、第2配向膜AL2は第4絶縁膜23の下に位置し、スイッチング素子SWは遮光層BMの直下に位置し、画素電極PEは第4絶縁膜23と第2配向膜AL2との間に位置している。遮光層BMは、外部から第2基板SUB2に向かって入射した外光のうち、スイッチング素子SWあるいはスイッチング素子SWと電気的に接続された配線などに向かう外光を遮光する。これにより、スイッチング素子SWでの光リークを抑制することができるとともに、配線での不所望な散乱や反射を抑制することができる。
第2偏光板PL2は、第2基板SUB2の外側に位置し、2色性色素を含む高分子を延伸して形成された膜を含むものである。第1偏光板PL1は、微細なスリットを有する金属膜によって形成されたワイヤグリッド型であり、スリットの繰返し周期は例えば50nmである。この他にも、第1偏光板PL1としては塗布型の偏光板を適用可能である。第1偏光板PL1及び第2偏光板PL2のそれぞれ透過軸は、例えばX−Y平面において直交する位置関係にある。
図20は、図18に示した液晶装置LCDの一構成例を示す平面図である。
構造体STR、STG、STBは、図示したようなストライプ状の平面構造を有して繰返し配置されている。発光層FLR、FLG、FLBは、それぞれストライプ状の開口部OPと重なるように配置されている。構造体STR、STG、STBの各々において、第2反射体R2と第3反射体R3との間に、ストライプ状の出射部LER、LEG、LEBが形成されている。
構造体STR、STG、STBは、図示したようなストライプ状の平面構造を有して繰返し配置されている。発光層FLR、FLG、FLBは、それぞれストライプ状の開口部OPと重なるように配置されている。構造体STR、STG、STBの各々において、第2反射体R2と第3反射体R3との間に、ストライプ状の出射部LER、LEG、LEBが形成されている。
上記構成の液晶装置LCDによれば、カラーフィルタによる吸収がないため、光源LSからの光の利用効率が改善されるとともに、低消費電力で高輝度化が可能となり、しかも、各発光層の発光色を直接観察するため、高色純度化が可能となる。
なお、上記の液晶装置LCDにおいては、光源LSと、光取出部LPを備えた第1基板SUB1は面状発光装置として機能し、第1偏光板PL1、第2偏光板PL2、液晶層LC、及び、第2基板SUB2は面状発光装置の光を通過若しくは遮断する光シャッターとして機能する。光シャッターとしては、上記の例の他にもMEMS(Micro Mechanical Electro System)などの非発光型表示素子を用いることができる。また、光源LSには青色の発光ダイオードを用いたが、この他にも発光層FLの励起波長域を調整すれば紫外発光光源も使用可能である。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
IL…照明装置 OLED…有機EL装置 LCD…液晶装置
LS…光源 LG…導光体 FL…発光層
R1…第1反射体 R2…第2反射体 R3…第3反射体 R4…第4反射体
MR…光伝播層 PT…凸部
LS…光源 LG…導光体 FL…発光層
R1…第1反射体 R2…第2反射体 R3…第3反射体 R4…第4反射体
MR…光伝播層 PT…凸部
Claims (14)
- 光源と、
上面を有し、前記光源からの光を導光する導光体と、
前記上面の上に位置し、前記光源からの光によって発光する発光層と、
前記上面の上に位置する第1反射体と、
前記第1反射体及び前記発光層の上に間隔をおいて位置する第2反射体と、
前記上面の上に位置し、前記第1反射体よりも前記発光層から離間した第3反射体と、を備え、
前記第1反射体と前記第2反射体との間隔は、前記発光層に近接した第1位置よりも前記発光層から離間した第2位置の方が大きく、
前記導光体と前記第3反射体との間隔は、前記第1反射体に近接した第3位置よりも前記第1反射体から離間した第4位置の方が大きく、
前記第2反射体と前記第3反射体との間に、前記発光層から発光された光が出射される出射部が形成されている、照明装置。 - 前記第1反射体は、前記発光層から離間した側に位置する第1端部を有し、
前記第2反射体は、前記第1端部の直上、または、前記第1端部の直上よりも外側に位置する第2端部を有する、請求項1に記載の照明装置。 - さらに、前記第1乃至第3反射体の間に位置する光伝播層を備え、
前記導光体と前記光伝播層との間の最大間隔は、前記導光体と前記第3反射体との間の最大間隔と同等以下である、請求項1または2に記載の照明装置。 - 前記発光層と前記第2反射体とが向かい合う領域内に、前記導光体と前記第2反射体との間隔が最小となる位置が存在する、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の照明装置。
- 前記第2及び第3反射体は、前記上面に対して傾斜し、
前記第2反射体の前記上面に対する第1傾斜角は、前記第3反射体の前記上面に対する第2傾斜角より小さい、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の照明装置。 - 前記第1傾斜角は、前記第1位置よりも前記第2位置の方が大きい、請求項5に記載の照明装置。
- 前記第1傾斜角は、前記第1位置よりも前記第2位置の方が小さい、請求項5に記載の照明装置。
- さらに、前記出射部の上に拡散層を備えた、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の照明装置。
- さらに、前記導光体の上面の上に位置する第4反射体と、前記第4反射体の上に位置する凸部と、を備えた、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の照明装置。
- 絶縁膜と、
前記絶縁膜の上に位置する発光素子と、
前記絶縁膜の上に位置する第1反射体と、
前記第1反射体及び前記発光素子の上に間隔をおいて位置する第2反射体と、
前記絶縁膜の上に位置し、前記第1反射体よりも前記発光素子から離間した第3反射体と、を備え、
前記第1反射体と前記第2反射体との間隔は、前記発光素子に近接した第1位置よりも前記発光素子から離間した第2位置の方が大きく、
前記絶縁膜と前記第3反射体との間隔は、前記第1反射体に近接した第3位置よりも前記第1反射体から離間した第4位置の方が大きく、
前記第2反射体と前記第3反射体との間に、前記発光素子から発光された光が出射される出射部が形成されている、表示装置。 - さらに、スイッチング素子を備え、
前記発光素子は、
前記絶縁膜の上に位置し、前記スイッチング素子と電気的に接続された第1電極と、
前記第1電極の上に位置する発光層と、
前記発光層の上に位置する第2電極と、を備えた、請求項10に記載の表示装置。 - 光源と、
上面を有し前記光源からの光を導光する導光体と、前記上面の上に位置し前記光源からの光によって発光する発光層と、前記上面の上に位置する第1反射体と、前記第1反射体及び前記発光層の上に間隔をおいて位置する第2反射体と、前記上面の上に位置し前記第1反射体よりも前記発光層から離間した第3反射体と、を備えた第1基板と、
前記第1基板の上に位置する液晶層と、
前記液晶層の上に位置する第2基板と、を備え、
前記第1反射体と前記第2反射体との間隔は、前記発光層に近接した第1位置よりも前記発光層から離間した第2位置の方が大きく、
前記導光体と前記第3反射体との間隔は、前記第1反射体に近接した第3位置よりも前記第1反射体から離間した第4位置の方が大きく、
前記第2反射体と前記第3反射体との間に、前記発光層から発光された光が出射される出射部が形成されている、表示装置。 - 前記第2基板は、さらに、スイッチング素子と、前記スイッチング素子と電気的に接続された画素電極と、を備えた、請求項12に記載の表示装置。
- さらに、前記第1基板は、前記導光体と前記発光層との間に光吸収層を備え、
前記光吸収層は、前記光源からの光を透過し、前記発光層から発光された光を吸収する、請求項12または13に記載の表示装置。
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