JP5617332B2 - 照明装置および電子機器 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の第1〜第6実施形態に係る照明装置1〜6の構成を示す斜視図である。図1に示すように、照明装置1〜6の各々は、X方向(行方向)及びY方向(列方向)に延在する発光パネルと、Z方向(上下方向)において発光パネルと重なるレンズアレイと、後述の発光部に電流を供給する電源回路(図示省略)とを備える。具体的には、照明装置1は発光パネル10及びレンズアレイ50を、照明装置2は発光パネル10及びレンズアレイ60を、照明装置3は発光パネル10及びレンズアレイ70を、照明装置4は発光パネル20及びレンズアレイ80を、照明装置5は発光パネル30及びレンズアレイ80を、照明装置6は発光パネル40及びレンズアレイ90を備える。
まず、第1実施形態に係る照明装置1について説明する。
図2は、照明装置1〜3の構造を示す斜視図である。図2に示すように、照明装置1の発光パネル10は、矩形状の4枚の発光素子チップ(発光基板)12を備える。これらの発光素子チップ12は、図2に示すように、X及びY方向に沿って2行2列に配置されている。発光素子チップ12間の間隔D1は、できるだけ狭いことが好ましい。なお、発光素子チップ12の大きさは任意であり、発光素子チップ12の基材の形成材料としては、ガラス、シリコン、金属、プラスチック、セラミックスなどの各種の材料を採用可能である。また、発光素子チップ12はフレキシブル基板であってもよい。
従って、本願発明の第1目的に対応する効果として、一枚の発光素子チップ12によってより広い範囲を照射することが可能となる。
加えて本願発明の第2目的に対応する効果として、被照射面において、4つの発光素子チップ12のつなぎ目に相当する領域の全域を照らすことができる。この結果、被照射面において、発光基板のつなぎ目に相当する領域の全域の照度が上がり、この領域の照度と他の領域の照度との差分が小さくなるから、被照射面における照度の均一化も達成される。
次に第2実施形態に係る照明装置2について説明する。なお、第2実施形態において第1実施形態と共通する構成要素には、同一の符号を付してその説明を適宜省略する。
図6は、第2実施形態に係る照明装置2の一部の構造を示す斜視図である。照明装置2は、レンズアレイ50に代えてレンズアレイ60を備え、レンズアレイ60は、レンズアレイユニット52に代えてレンズアレイユニット62を備える。レンズアレイユニット62は、16個の第2レンズとして、マイクロレンズMA11〜MA16、MA21、MA26、MA31、MA36及びMA41〜MA46を備える。これら16個のマイクロレンズMは、いずれも非偏心レンズである。
次に第3実施形態に係る照明装置3について説明する。第3実施形態においても第1実施形態と共通する構成要素には、同一の符号を付してその説明を適宜省略する。
図8は、第3実施形態に係る照明装置3の一部の構造を示す斜視図である。照明装置3は、レンズアレイ50に代えてレンズアレイ70を備え、レンズアレイ70は、レンズアレイユニット52に代えてレンズアレイユニット72を備える。レンズアレイユニット72は、マイクロレンズM11〜M46に代えて、マイクロレンズMB11〜MB46を備える。マイクロレンズMB11〜MB46は、いずれも非偏心レンズである。
次に第4実施形態に係る照明装置4について説明する。本実施形態においても第1実施形態と共通する構成要素には、同一の符号を付してその説明を適宜省略する。
図11は、照明装置4及び5の構造を示す斜視図である。図11に示すように、照明装置4の発光パネル20は、矩形状の4枚の発光素子チップ(発光基板)22を備える。発光素子チップ22は、発光素子チップ12と同様に、X及びY方向に沿って2行2列に配置されている。また、各発光素子チップ22は、発光素子チップ12と同様に、X及びY方向に沿って4行6列に配列された24個の発光素子Eを備える。ただし、照明装置4が備える96個の発光素子Eのうち、64個の発光素子Eにおける光の出射方向は、Z軸に対して傾いている。
図12に示すように、各レンズアレイユニット82は、8個の第1レンズとしては、レンズアレイユニット52と同様にマイクロレンズM22〜M25及びM32〜M35を備えるが、16個の第2レンズとしては、マイクロレンズMC11〜MC16、MC21、MC26、MC31、MC36及びMC41〜MC46を備える。マイクロレンズM22〜M25及びM32〜M35が各々の光軸をZ方向に向けて配置されているのに対し、マイクロレンズMC11〜MC16、MC21、MC26、MC31、MC36及びMC41〜MC46は、各々の光軸をZ軸に対して角度θだけ傾斜させて配置されている。
図13から明らかなように、照明装置4はトップエミッション型である。従って、発光素子チップ22の基材101として、ガラス等の光透過性を有する板材の他、セラミックスや金属のシート等の不透明な板材を採用することができるのである。基材101の表面には配線層102が形成される。配線層102には、発光素子E34の光量を制御する能動素子(トランジスタ)や各種の信号を伝送する配線が含まれる。また、配線層102の表面は下地層103によって覆われる。下地層103は、例えばアクリル系やエポキシ系といった樹脂材料、または酸化珪素(SiOx)や窒化珪素(SiNx)といった無機材料等、各種の絶縁材料で形成された膜体である。
図14に示すように、下地層103aの表面のうち絶縁層107の開口部に対応する部分には、湾曲した窪みが形成される。この窪みの図中右側の部分に一定の厚さを有する光反射層104aが形成される。光反射層104aは、湾曲した形状を有する点で、図13の光反射層104と異なる。光反射層104aの形状は、発光素子EA45における光の出射方向がZ軸をV方向へ角度θだけ傾けた方向となるように定められている。なお、図14においては、光反射層104a以外にもその上に積層される透光層105a、第1電極106a、発光層108aおよび第2電極109aについて、窪みに対応する部分の形状が図13の場合と異なる。
従って、本願発明の第1目的に対応する効果として、一枚の発光素子チップ22によってより広い範囲を照射することが可能となる。
加えて本願発明の第2目的に対応する効果として、被照射面において、4つの発光素子チップ22のつなぎ目に相当する領域の全域を照らすことができる。この結果、被照射面において、発光基板のつなぎ目に相当する領域の全域の照度が上がり、この領域の照度と他の領域の照度との差分が小さくなるから、被照射面における照度の均一化も達成される。
また、第4実施形態では、レンズアレイ80に配列されるマイクロレンズMが一種類(光学中心と幾何学中心とが一致する非偏心レンズ)に限られる。つまり、第4実施形態には、レンズアレイの製造が容易という利点がある。
次に第5実施形態に係る照明装置5について説明する。本実施形態においては、第4実施形態と共通する構成要素には、同一の符号を付してその説明を適宜省略する。
照明装置5が照明装置4と異なる点は、発光パネル20に代えて発光パネル30を備える点のみである。図11に示すように、発光パネル30は、矩形状の4枚の発光素子チップ(発光基板)32を備える。発光素子チップ32は、発光素子チップ22と同様に、X及びY方向に沿って2行2列に配置されている。発光素子チップ32が発光素子チップ22と異なる点は、第2発光部の構造のみである。
図15及び図12から明らかなように、照明装置5が備える4枚の発光素子チップ32の各々は、発光素子EA11〜EA16、EA21、EA26、EA31、EA36及びEA41〜EA46に代えて、発光素子EB11〜EB16、EB21、EB26、EB31、EB36及びEB41〜EB46を備える。
図16に示すように、下地層103bの表面のうち絶縁層107の開口部に対応する部分には、底面の傾斜角がθとなる窪みが形成される。この窪みに一定の厚さを有する平板状の光反射層104bが形成される。光反射層104bが図13の光反射層104と異なる点は、発光層108に対する角度のみである。すなわち、光反射層104bは、発光素子EB45における光の出射方向がZ軸をV方向へ角度θだけ傾けた方向となるように、発光層108に対して傾けて配置される。なお、図16においては、光反射層104b以外にもその上に積層される透光層105bについて、窪みに対応する部分の形状が図13の場合と異なる。
次に第6実施形態に係る照明装置6について説明する。本実施形態においては、第4実施形態と共通する構成要素には、同一の符号を付してその説明を適宜省略する。
図18は、照明装置6の構造を示す斜視図である。図18に示すように、照明装置6の発光パネル40は、矩形状の4枚の発光素子チップ(発光基板)42を備える。発光素子チップ42は、発光素子チップ22と同様に、X及びY方向に沿って2行2列に配置されている。また、各発光素子チップ42は、発光素子チップ22と同様に、X及びY方向に沿って4行6列に配列された24個の発光素子Eを備える。ただし、照明装置6が備える96個の発光素子Eの各々における光の出射方向は、Z軸に対して傾いている。
図19に示すように、各レンズアレイユニット92は、24個のマイクロレンズMとしてマイクロレンズMD11〜MD46を備える。各マイクロレンズMの光軸がZ軸に対して傾く角度θは、当該マイクロレンズMの位置が発光領域14の中央αから端になるにつれて大きくなる。例えば、マイクロレンズMD34の光軸はZ軸に対して角度θ=θ1だけ傾斜し、マイクロレンズMD45の光軸はZ軸に対して角度θ=θ2だけ傾斜する。ただし、θ1<θ2である。また、各発光素子チップ42は、24個の発光素子Eとして発光素子EC11〜EC46を備える。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、例えば以下の変形が可能である。また、上述した実施形態と以下に示す変形例のうち任意の2以上の形態を適宜組み合わせることもできる。ただし、以降の説明において、m及びnは自然数である。
例えば、第1実施形態において、図2の左上のレンズアレイユニット52の第1行及び第1列の9個、右上のレンズアレイユニット52の第1行及び第6列の9個、左下のレンズアレイユニット52の第4行及び第1列の9個、右下のレンズアレイユニット52の第4行及び第6列の9個の計36個のマイクロレンズMとして、非偏心レンズを採用する。この場合、第2レンズの配列パターンが発光素子チップ12間で異なるが、発光素子チップ12のつなぎ目に相当する領域の全域が照らされることに変わりはない。
すなわち、複数の発光基板の各々において、複数の第2発光部を、当該発光基板の総ての端辺のうち、少なくとも、隣の発光基板側の端辺に沿って配置してもよい。第2発光部に対向するレンズが第2レンズであるから、この場合、複数のレンズアレイユニットの各々において、複数の第2レンズが、対向する発光基板の総ての端辺のうち、少なくとも、当該発光基板の隣の発光基板側の端辺に沿って配置されることになる。この構成によれば、各発光基板からの出射光が、少なくとも、当該発光基板の隣の発光基板側へ拡げられるから、被照射面のうち、発光素子チップのつなぎ目に相当する領域の全域を照らすことができる。ただし、この構成では、複数の発光基板に対向する複数のレンズアレイユニットが、第2レンズが第1パターンで配列されたレンズアレイユニットと、第2レンズが第1パターンとは異なる第2パターンで配列されたレンズアレイユニットとを含むことになる。
これに対して、上述した第1及び第2実施形態では、各発光素子チップ12において、当該発光素子チップ12の総ての端辺に沿って配列された16個の発光素子E(E11〜E16、E21、E26、E31、E36及びE41〜E46)の各々が第2発光部となり、これら16個の第2発光部の各々に対向する第2レンズが、対向する第2発光部からの出射光の進行方向を屈折させるから、第2レンズの配列パターンが発光素子チップ12間で共通であるにも関わらず、発光素子チップ12のつなぎ目の全域に相当する領域を照らすことができる。
すなわち、複数の発光基板の各々において、複数の第2発光部を、当該発光基板の総ての端辺に沿って配置してもよい。第2発光部に対向するレンズが第2レンズであるから、この場合、複数のレンズアレイユニットの各々において、複数の第2レンズが、対向する発光基板の総ての端辺に沿って配置されることになる。この構成によれば、各発光基板からの出射光が当該発光基板の外側にもれなく拡がるから、第2レンズの配列パターンがレンズユニット間で共通であっても、発光基板のつなぎ目に相当する領域の全域を照らすことができる。つまり、レンズアレイの製造を容易としつつ、発光基板のつなぎ目に相当する領域の全域を照らすことができる。なお、第3実施形態でも、マイクロレンズMの配列パターンは発光素子チップ12間で共通である。したがって、この効果は、第3実施形態の効果でもある。
さらに言えば、発光基板の総ての端辺のうち、いずれの端辺にも沿わないように第2発光部を配置してもよい。ただし、発光基板が有する複数の発光部が、当該発光基板に設けられた第1発光部と、第1発光部よりも当該発光基板の端部に近い位置に設けられた第2発光部とを含む必要がある。この構成でも、発光基板からの光を当該発光基板の外側へ拡げることができる。
例えば、第4実施形態において、図11の左上の発光素子チップ22の第1行及び第1列の9個、右上の発光素子チップ22の第1行及び第6列の9個、左下の発光素子チップ22の第4行及び第1列の9個、右下の発光素子チップ22の第4行及び第6列の9個の計36個の発光素子Eとして、光の出射方向がZ軸に沿う発光素子Eを採用する。ただし、この場合、マイクロレンズユニットは、これらの発光素子Eの各々に対向するマイクロレンズMの光軸がZ軸に平行で当該発光素子Eを通るように構成される。したがって、第2レンズの配列パターンは、発光素子チップ22間で異なる。しかし、発光素子チップ22のつなぎ目に相当する領域の全域が照らされることに変わりはない。
このように、第4及び第5実施形態において、複数の第2発光部を、これらの第2発光部が設けられた発光基板の総ての端辺のうち、少なくとも、隣の発光基板側の端辺に沿って配置してもよい。この構成によれば、各発光基板からの出射光が、少なくとも、当該発光基板の隣の発光基板側へ拡げられるから、被照射面のうち、発光素子チップのつなぎ目に相当する領域の全域を照らすことができる。ただし、この構成では、複数の発光基板が、第2発光部が第1パターンで配列された発光基板と、第2発光部が第1パターンとは異なる第2パターンで配列された発光基板とを含むことになる。
これに対して、第4及び第5実施形態では、各発光素子チップにおいて、当該発光素子チップの総ての端辺に沿って配列された16個の発光素子Eの各々が第2発光部となり、これら16個の第2発光部における光の出射方向はZ軸から傾くから、第2発光部の配列パターンが発光素子チップ間で共通であるにも関わらず、発光素子チップのつなぎ目の全域に相当する領域を照らすことができる。
すなわち、複数の発光基板の各々において、複数の第2発光部を、当該発光基板の総ての端辺に沿って配置してもよい。この構成によれば、各発光基板からの出射光が当該発光基板の外側にもれなく拡がるから、第2発光部の配列パターンが発光基板間で共通であっても、発光基板のつなぎ目に相当する領域の全域を照らすことができる。つまり、発光基板およびレンズアレイの製造を容易としつつ、発光基板のつなぎ目に相当する領域の全域を照らすことができる。なお、第6実施形態でも、発光部の配列パターンは発光素子チップ42間で共通である。したがって、この効果は、第6実施形態の効果でもある。
さらに言えば、発光基板の総ての端辺のうち、いずれの端辺にも沿わないように第2発光部を配置してもよい。ただし、発光基板が有する複数の発光部が、当該発光基板に設けられた第1発光部と、第1発光部よりも当該発光基板の端部に近い位置に設けられた第2発光部とを含む必要がある。この構成でも、発光基板からの光を当該発光基板の外側へ拡げることができる。
すなわち、マイクロレンズMとして非偏心レンズを採用し、対向する発光素子Eの位置が発光領域14において基準位置から端になるにつれて屈折角度が大きくなるようにマイクロレンズMを配置してもよいし、マイクロレンズMとして偏心レンズを採用し、マイクロレンズMの偏心度を、対向する発光素子Eの位置が発光領域14において基準位置から端になるにつれて大きくなるようにしてもよい。
なお、基準位置は、発光領域14内の任意の位置であり、発光素子チップ12間で共通でなくてもよい。例えば、図2において、左上のレンズアレイユニット52に対向する発光領域14の左上の角、右上のレンズアレイユニット52に対向する発光領域14の右上の角、左下のレンズアレイユニット52に対向する発光領域14の左下の角、右下のレンズアレイユニット52に対向する発光領域14の右下の角を、それぞれ、基準位置としてもよい。
なお、基準位置は、発光領域14内の任意の位置であり、発光素子チップ42間で共通でなくてもよい。例えば、図18において、左上の発光素子チップ42の発光領域14の左上の角、右上の発光素子チップ42の発光領域14の右上の角、左下の発光素子チップ42の発光領域14の左下の角、右下の発光素子チップ42の発光領域14の右下の角を、それぞれ、基準位置としてもよい。
また、第3実施形態において、レンズ部の曲率半径は、マイクロレンズM間で同じであってもよいし異なっていてもよい。レンズ部の曲率半径が大きいほど、対向する発光部からの出射光を大きく屈折させることができるから、各レンズアレイユニット72において、各マイクロレンズMのレンズ部の曲率半径を、対向する発光素子Eの位置が発光領域14の中央αから端になるにつれて大きくするとよい。
各実施形態や各変形例に係る照明装置の用途としては、一般的な屋内用あるいは屋外用の照明の他に、液晶装置のバックライトやフロントライト、電気泳動装置のフロントライト等を例示することができる。ここでは、照明装置1〜6のうち任意の一つをバックライト又はフロントライトとして採用した液晶装置9を利用した電子機器について説明する。なお、液晶装置9は、照明装置の他に、照明装置の被照射面に配列された複数の液晶素子を備える。
Claims (3)
- 複数の発光部が配列された発光領域を備える発光基板と、
前記発光基板と対向するように設けられたレンズアレイと、
を備え、
前記レンズアレイは、
前記複数の発光部の各々と対向し、対向する前記発光部からの出射光が通過する複数のレンズを備え、
前記複数のレンズの各々は、
光学中心と幾何学中心とが一致する同一種類の非偏心レンズであり、
前記複数の発光部の各々は、
前記発光基板の基材である板材と、
前記板材の有する面のうち前記レンズアレイ側の面上に形成された配線層と、
前記配線層よりも前記レンズアレイ側に設けられ、光を発する発光層と、
前記配線層と前記発光層との間に設けられ、前記発光層が発した光を反射する光反射層と、
少なくとも一部が前記光反射層及び前記発光層の間に設けられ、前記配線層と電気的に接続された第1電極と、
前記発光層よりも前記レンズアレイ側に設けられた第2電極と、
前記光反射層の反射光を出射させる発光面を含み、前記レンズアレイから見て前記第2電極を覆うように設けられた封止層と、
を備え、
前記光反射層は、
当該光反射層を有する発光部からの光の出射方向が、当該発光部の発光面に垂直な直線に対して、前記発光領域の基準位置から前記発光基板の端部に向かう方向に傾くように、当該発光部の発光面に対して傾斜を有して設けられ、
前記光反射層の前記発光面に対する傾斜の大きさは、
当該光反射層を有する発光部の前記発光領域における位置が前記基準位置から前記発光基板の端部に向かうにつれて、当該発光部からの光の出射方向の前記直線に対する傾きが大きくなるように、定められる、
ことを特徴とする照明装置。 - 複数の発光基板を具備する発光パネルと、
前記発光パネルと対向するように設けられたレンズアレイと、
を備え、
前記発光パネルが具備する前記複数の発光基板は、
第1の発光基板と、
第1の方向において前記第1の発光基板と隣り合う第2の発光基板と、
前記第1の方向と交差する第2の方向において前記第1の発光基板と隣り合う第3の発光基板と、
前記第2の方向において前記第2の発光基板と隣り合う第4の発光基板と、
から構成され、
前記複数の発光基板の各々は、
前記レンズアレイから見て、前記第1の方向に延在する2つの端辺と前記第2の方向に延在する2つの端辺とで区画される四角形の形状を有し、
複数の発光部が配列された発光領域を備え、
前記レンズアレイは、
前記複数の発光部の各々と対向し、対向する前記発光部からの出射光が通過する複数のレンズを備え、
前記複数のレンズの各々は、
光学中心と幾何学中心とが一致する同一種類の非偏心レンズであり、
前記複数の発光部の各々は、
前記発光基板の基材である板材と、
前記板材の有する面のうち前記レンズアレイ側の面上に形成された配線層と、
前記配線層よりも前記レンズアレイ側に設けられ、光を発する発光層と、
前記配線層と前記発光層との間に設けられ、前記発光層が発した光を反射する光反射層と、
少なくとも一部が前記光反射層及び前記発光層の間に設けられ、前記配線層と電気的に接続された第1電極と、
前記発光層よりも前記レンズアレイ側に設けられた第2電極と、
前記光反射層の反射光を出射させる発光面を含み、前記レンズアレイから見て前記第2電極を覆うように設けられた封止層と、
を備え、
前記発光領域の中で、当該発光領域を備える発光基板が有する2つの端辺の交点であって、当該発光基板以外の発光基板と隣り合う2つの端辺の交点から最も離れた位置を、当該発光基板の基準位置としたとき、
前記光反射層は、
当該光反射層を有する発光部からの光の出射方向が、当該発光部の発光面に垂直な直線に対して、前記発光領域の基準位置から前記発光基板の端部に向かう方向に傾くように、当該発光部の発光面に対して傾斜を有して設けられ、
前記光反射層の前記発光面に対する傾斜の大きさは、
当該光反射層を有する発光部の前記発光領域における位置が前記基準位置から前記発光基板の端部に向かうにつれて、当該発光部からの光の出射方向の前記直線に対する傾きが大きくなるように、定められる、
ことを特徴とする照明装置。 - 請求項1または2に記載の照明装置を備えた電子機器。
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