JP5617332B2 - 照明装置および電子機器 - Google Patents

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Description

本発明は、複数の発光部を備えた照明装置および電子機器に関する。
複数の発光部を備えた照明装置としては、特許文献1及び2に記載のように複数のLED(Light Emitting Diode)素子を備えたものの他、複数の有機発光ダイオード(Organic LED)素子を備えたものが知られている。これらの照明装置では、総ての発光部が1枚の基板(発光基板)に配列されており、この発光基板からの光が、集光光学系を経て被照射面に到達する。
特開2007−87792号公報 特開2007−171319号公報
本技術分野においては照明光の有効利用という観点から、より広い範囲を照らすことができる照明装置が求められている。したがって、複数の発光部を備えた照明装置によって広い範囲を照らすことができれば有益である。しかし、特許文献1及び2に記載の照明装置では、1枚の発光基板による照射範囲が、集光光学系によって狭く限定されてしまう。つまり、より広い範囲を照らす意味において適用できる技術ではない。そこで、本発明は、1枚の発光基板による照射範囲の広域化を第1目的としている。
一方、複数の発光部を備えた照明装置において照射範囲を拡げる方法としては、発光基板の面積を拡げる方法が挙げられる。しかし、発光基板の広面積化には限度がある。他の方法としては、複数枚の発光基板を配列して照明装置を構成する方法が考えられる。しかし、この場合、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照度が他の領域の照度よりも大幅に低くなってしまう。そこで、本発明は、発光基板のつなぎ目に相当する領域を照らすことを第2目的としている。
すなわち、本発明は、上述した第1目的及び第2目的のうち少なくとも一方を達成することができる照明装置、及びこれを用いた電子機器を提供することを課題とする。
以上の課題を解決するため、本発明の第1の態様に係る照明装置は、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。
この構成によれば、発光部からの出射光の進行方向を、その発光面から垂直に延びる直線に対して、複数の発光部の配列における中央から端への方向に傾けることが可能になる。つまり、第1の態様に係る照明装置によれば、発光基板からの光を外側に拡げること、すなわちより広い範囲を照らすことができる。したがって、発光基板を2次元に配列した場合には、被照射面のうち、発光基板のつなぎ目に相当する領域をも照らすことができる。つまり、第1の態様に係る照明装置によれば、被照射面において、複数の発光基板のつなぎ目に相当する領域の照度が他の領域の照度よりも大幅に低くなる事態を回避することができる。このように、第1の態様に係る照明装置によれば、第1目的及び第2目的を達成することができる。
また、本発明の第2の態様に係る照明装置は、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。
この構成によれば、発光基板からの光が外側に拡がる。したがって、第1の態様に係る照明装置と同様の効果を奏する。また、複数のレンズの各々が対向する発光部の出射光を屈折させる角度が、当該発光部の位置が当該複数の発光部の配列において基準位置から端になるにつれて大きくなることは、被照射面における照度の均一化に寄与する。
また、上記の各態様に係る照明装置において、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し、レンズアレイに配列されるレンズ一種類(光学中心と幾何学中心とが一致するレンズ)であるから、レンズアレイの製造が容易となる。
また、上記の各態様に係る照明装置は各種の電子機器に利用される。本発明に係る電子機器の典型例は、上記の各態様に係る照明装置をバックライトまたはフロントライトとして備えた液晶装置である。液晶装置は、上記の各態様に係る照明装置に他に、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。もちろん、本発明に係る照明装置の用途は、液晶装置のバックライトまたはフロントライトに限定されない。
本発明の各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。 照明装置1〜3の構造を示す斜視図である。 照明装置1の一部の構造を示す斜視図である。 発光素子E34とマイクロレンズM34との関係を示す断面図である。 発光素子E45とマイクロレンズM45との関係を示す断面図である。 照明装置2の一部の構造を示す斜視図である。 発光素子E45とマイクロレンズMA45との関係を示す断面図である。 照明装置3の一部の構造を示す斜視図である。 発光素子E34とマイクロレンズMB34との関係を示す断面図である。 発光素子E45とマイクロレンズMB45との関係を示す断面図である。 照明装置4及び5の構造を示す斜視図である。 照明装置4の一部の構造を示す斜視図である。 発光素子E34の構造を示す断面図である。 発光素子EC45の構造を示す断面図である。 照明装置5の一部の構造を示す斜視図である。 発光素子ED45の構造の一例を示す断面図である。 発光素子ED45の構造の別の例を示す断面図である。 照明装置6の構造を示す斜視図である。 照明装置6の一部の構造を示す斜視図である。 発光素子EE34の構造を示す断面図である。 発光素子EE45の構造を示す断面図である。 本発明に係る電子機器の一例を示す斜視図である。 本発明に係る電子機器の別の例を示す斜視図である。 本発明に係る電子機器のさらに別の例を示す斜視図である。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、図面において各部の寸法の比率は実際のものと適宜異なる。
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。
照明装置1〜3の各々は、発光部の出射光の進行方向をレンズアレイで制御して課題を解決する。具体的には、照明装置1は、いわゆる偏心レンズの採用によって課題を解決し、照明装置2は、発光部の発光中心とレンズの光軸とをずらして配置することによって課題を解決し、照明装置3は、レンズの位置に応じた角度で光を屈折させることによって課題を解決する。一方、照明装置4〜6の各々は、発光部の出射光の進行方向を発光パネルで制御して課題を解決する。具体的には、照明装置4は、光反射層の形状が異なる複数の発光部を備えることによって課題を解決し、照明装置5は、発光層に対する光反射層の角度が異なる複数の発光部を備えることによって課題を解決し、照明装置6は、発光部における光の出射方向を発光部の位置に応じた角度だけ傾けることによって課題を解決する。
<A.第1実施形態>
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。
発光素子チップ12には、円形の発光面を有する24個の発光素子(発光部)Eが形成されている。各発光素子Eは、例えば、有機発光ダイオード素子であり、電流の供給によって発光する。また、図示を省略しているが、各発光素子Eは、有機EL(Electro Luminescent)材料で形成された発光層と、発光層を挟む一方の電極および他方の電極とを有する。また、各発光素子Eは封止層(図示省略)によって覆われており、各発光素子Eからの光は封止層を透過して出射される。このため封止層と封止層側の電極は、光透過率の高い材料で形成される。
また、各発光素子チップ12の端部には、元の基板から発光素子チップ12を切り出す際の公差余裕を確保するため、幅D3を有する額縁領域13が存在する。額縁領域13には発光素子Eを配置することができない。このため、24個の発光素子Eは、額縁領域13に囲まれた発光領域14において、X及びY方向に沿って4行6列に配列されている。発光素子E及び発光素子チップ12の配置は、計96個の発光面が同一平面を構成するように行われる。
一方、照明装置1のレンズアレイ50は、4個のレンズアレイユニット52を備える。図2に示すように、各レンズアレイユニット52は、発光素子チップ12と対向配置され、破線で示すように光透過性の材料(例えばガラス)で形成された平板状の基体を有する。また、基体のうち発光素子チップ12側の表面と反対側の表面とには、それぞれ24個の円形状のレンズ部が形成されており、基体を挟んで対向する2個のレンズ部と両者間に存在する基体とで1個のマイクロレンズ(レンズ)Mが構成される。つまり、レンズアレイユニット52は、24個の両凸レンズを備える。
レンズアレイユニット52では、24個のマイクロレンズMが、対向する発光素子チップ12に備わる24個の発光素子Eとそれぞれ対向する位置に設けられる。つまり、これらのマイクロレンズMは、X及びY方向に沿って4行6列に配列されており、各発光素子Eからの出射光は、対向するマイクロレンズMを通過(透過)する。
また、図示を省略しているが、発光素子チップ12とレンズアレイユニット52の間には、発光素子チップ12とレンズアレイユニット52との距離を一定に保つためのスペーサが配置されている。このスペーサには、各発光素子Eから出射された光を、対向するマイクロレンズMに入射させるための24個の貫通孔が形成されている。また、スペーサは、遮光性を有する部材で形成されており、発光素子Eからの光がこの発光素子Eに対向しないマイクロレンズMに入射されることを抑制する。
図3は、照明装置1の一部の構造を示す斜視図である。この図に示すように、発光素子チップ12に備わる24個の発光素子Eは、第1行第1列の発光素子E11、第1行第2列の発光素子E12、…、及び第4行第6列の発光素子E46を含む。これと同様に、レンズアレイユニット52に備わる24個のマイクロレンズMは、第1行第1列のマイクロレンズM11、第1行第2列のマイクロレンズM12、…、及び第4行第6列のマイクロレンズM46を含む。iを4以下の自然数、jを6以下の自然数としたとき、第i行第j列の発光素子Eijと第i行第j列のマイクロレンズMijとは互いに対向している。
発光素子E22〜E25及びE32〜E35は、発光領域14の中央部に配置された8個の第1発光部であり、発光素子E11〜E16、E21、E26、E31、E36及びE41〜E46は、発光素子チップ12の4つの端辺に沿って発光領域14の端部に配置された16個の第2発光部である。換言すれば、発光素子チップ12の端部から遠い位置に設けられた8個の発光部の各々が第1発光部であり、当該端部に近い位置に設けられた16個の発光部の各々が第2発光部である。
マイクロレンズM22〜M25及びM32〜M35は、第1発光部に対向する8個の第1レンズである。各第1レンズは、光学中心と幾何学中心が一致するレンズ(非偏心レンズ)であり、中心軸をZ方向に向けて配置されている。また、マイクロレンズM11〜M16、M21、M26、M31、M36及びM41〜M46は、第2発光部に対向する16個の第2レンズである。各第2レンズは、光学中心と幾何学中心が異なるレンズ(偏心レンズ)である。
仮想面7は、光の進行方向を分かり易く示すための仮想的な矩形面であり、X及びY方向に延在している。仮想面7の4つの角は、それぞれ、発光素子E11、E16、E41及びE46の発光中心と重なる。半直線Lは、照明装置1の断面を規定する直線であり、図3に示すように、発光領域14の中央(発光素子E11〜E46の配列の中央)αを始点としてV方向に延在し、発光素子E34の発光中心と発光素子E45の発光中心とを通る。
図4は、発光素子E34とマイクロレンズM34との関係を示す断面図であり、照明装置1をZ方向に平行で半直線Lを含む平面で分断した場合のものである。図4に示すように発光素子E34とマイクロレンズM34は、発光素子E34の発光中心とマイクロレンズM34の光軸とが一致するように対向配置される。マイクロレンズM34の光軸は、マイクロレンズM34を構成する2つのレンズ部の中心を結んだ直線である。マイクロレンズM34は、発光素子E34から出射されて図中下側のレンズ部に入射された光を図中上側のレンズ部から出射する。マイクロレンズM34は非偏心レンズであるから、発光素子E34からの出射光は進行方向を変えることなくマイクロレンズM34を通過して仮想面7を通過する。なお、一例として、マイクロレンズM34に代表される第1レンズは、円柱状の形状を有する屈折率分布型レンズであり、その横断面内では、中心軸(光軸)での屈折率が低く、中心軸から離れるほど屈折率が高いものであってもよい。
発光素子E34以外の第1発光部(発光素子E22〜E25、E32、E33及びE35)の各々と、マイクロレンズM34以外の第1レンズ(マイクロレンズM22〜M25、M32、M33及びM35)の各々との配置関係は、発光素子E34とマイクロレンズM34との配置関係と同様である。したがって、8個の第1発光部(発光素子E22〜E25及びE32〜E35)から出射された光は、いずれも仮想面7を通過する。
図5は、発光素子E45とマイクロレンズM45との関係を示す断面図であり、照明装置1をZ方向に平行で半直線Lを含む平面で分断した場合のものである。図5に示すように、マイクロレンズM45は偏心レンズであり、その偏心度は、発光素子E45からの出射光の進行方向が、発光領域14における中央αから端への方向(発光素子E45の発光中心を通る方向)に屈折するように定められている。したがって、発光素子E45から出射されてマイクロレンズM45を通過した光は、仮想面7を通過せずに、仮想面7の外側を通過する。なお、発光領域14の中央αは、この発光領域14に設けられた24個の発光素子Eの配列の中央でもあり、発光領域14の端は、この発光領域14に設けられた24個の発光素子Eの配列の端でもある。
発光素子E45以外の第2発光部(発光素子E11〜E16、E21、E26、E31、E36、E41〜E44及びE46)の各々と、マイクロレンズM45以外の第2レンズ(マイクロレンズM11〜M16、M21、M26、M31、M36、M41〜M44及びM46)の各々との配置関係は、発光素子E45とマイクロレンズM45との配置関係と同様である。したがって、16個の第2発光部(発光素子E11〜E16、E21、E26、E31、E36、及びE41〜E46)から出射された光は、その進行方向が発光領域14における中央αから端への方向(当該第2発光部の発光中心を通る方向)に屈折するから、いずれも仮想面7を通過せずに、仮想面7の外側を通過する。
以上説明したように、第1実施形態によれば、各レンズアレイユニット52において、8個の第1レンズを取り巻く16個の第2レンズの各々に偏心レンズを採用しており、これによって、16個の第2レンズにそれぞれ対向する16個の第2発光部の各々からの出射光が、当該レンズアレイユニット52に対向する発光素子チップ12の発光領域14における中央αから端への方向(当該第2発光部の発光中心を通る方向)に屈折するから、各発光素子チップ12からの光を当該発光素子チップ12の外側へもれなく拡げることが可能となる。
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。
なお、図2の間隔D1及び幅D3を共にゼロに近づけるほど、第2レンズとして非偏心レンズを使用したとしても、被照射面における照度の均一化を達成することができるようになる。しかし、幅D3は、元の基板から発光素子チップ12を切り出す際の公差余裕を確保するために必須であるから、幅D3をゼロとすることは困難である。これに対して、第1実施形態では、幅D3を発光素子チップ12の切り出しに十分な長さだけ確保した場合であっても、被照射面における照度の均一化を達成することができる。
<B.第2実施形態>
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。
図7は、発光素子E45とマイクロレンズMA45との関係を示す断面図であり、照明装置2をZ方向に平行で半直線Lを含む平面で分断した場合のものである。図7に示すようにマイクロレンズMA45は、レンズの光軸を発光素子E45の発光中心とずらして配置されている。具体的には、マイクロレンズMA45の光軸は、発光素子E45の発光中心から、発光領域14における中央αから端への方向(発光素子E45の発光中心を通る方向)にずれている。このため、マイクロレンズMA45は、発光素子E45からの出射光の進行方向を上記の方向に屈折させることができる。したがって、発光素子E45から出射されてマイクロレンズMA45を通過した光は、仮想面7を通過せずに、仮想面7の外側を通過する。
発光素子E45以外の第2発光部(発光素子E11〜E16、E21、E26、E31、E36、E41〜E44及びE46)の各々と、マイクロレンズMA45以外の第2レンズ(マイクロレンズMA11〜MA16、MA21、MA26、MA31、MA36、MA41〜MA44及びMA46)の各々との配置関係は、発光素子E45とマイクロレンズMA45との配置関係と同様である。したがって、16個の第2発光部(発光素子E11〜E16、E21、E26、E31、E36、及びE41〜E46)から出射された光は、その進行方向が発光領域14における中央αから端への方向(当該第2発光部の発光中心を通る方向)に屈折するから、いずれも仮想面7を通過せずに、仮想面7の外側を通過する。
以上説明したように、第2実施形態によれば、各レンズアレイユニット62において、8個の第1レンズを取り巻く16個の第2レンズの各々が、当該レンズアレイユニット62に対向する発光素子チップ12の発光領域14における中央αから端への方向において当該第2レンズの光軸を当該第2レンズに対向する第2発光部の発光中心からずらして配置されており、これによって、16個の第2レンズにそれぞれ対向する16個の第2発光部の各々からの出射光が上記の方向に屈折するから、各発光素子チップ12からの光を当該発光素子チップ12の外側へもれなく拡げることが可能となる。したがって、第1実施形態と同様の効果を奏する。また、第2実施形態では、レンズアレイ60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2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。
<C.第3実施形態>
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。
図9は、発光素子E34とマイクロレンズMB34との関係を示す断面図であり、図10は、発光素子E45とマイクロレンズMB45との関係を示す断面図であり、いずれも、照明装置3をZ方向に平行で半直線Lを含む平面で分断した場合のものである。図9(図10)に示すように、マイクロレンズMB34(MB45)は、レンズの光軸を発光素子E34(E45)の発光中心とずらして配置されている。具体的には、マイクロレンズMB34(MB45)の光軸は、発光素子E34(E45)の発光中心から、発光領域14における中央αから端への方向(発光素子E34(E45)の発光中心を通る方向)にずれている。このため、マイクロレンズMB34(MB45)は、発光素子E34(E45)からの出射光の進行方向を上記の方向に屈折させることができる。
また、マイクロレンズMB11〜MB46の各々は、対向する発光素子Eの出射光の進行方向を屈折させる角度が、対向する発光素子Eの位置が発光領域14において中央αから端になるにつれて大きくなるように配置されている。具体的には、マイクロレンズMB11〜MB46の各々は、対向する発光素子Eの発光中心とレンズの光軸とのずれ量が、対向する発光素子Eの位置が発光領域14において中央αから端になるにつれて大きくなるように配置されている。例えば、マイクロレンズMB45の光軸と発光素子E45の発光中心とのずれ量は、マイクロレンズMB34の光軸と発光素子E34の発光中心とのずれ量よりも大きい。
よって、各発光素子チップ12の発光領域14に設けられた24個の発光部(発光素子E)からの出射光は、当該発光素子チップ12に対向するレンズアレイユニット72によって外側に拡げられる。図8に示すように、拡げられる程度は、発光領域14の中央αと発光部との距離が長いほど大きくなる。また、最も外側の16個の第2発光部(発光素子E11〜E16、E21、E26、E31、E36、及びE41〜E46)から出射された光は、仮想面7を通過せずに、仮想面7の外側を通過する。
なお、本実施形態では、発光素子E11〜E16、E21、E26、E31、E36及びE41〜E46からの出射光が仮想面7を通過せず、発光素子E22〜E25及びE32〜E35からの出射光が仮想面7を通過するように、マイクロレンズMB11〜MB46が配置されているが、これに限るものではない。例えば、発光素子E11〜E16、E21、E22、E25、E26、E31、E32、E35、E36及びE41〜E46からの出射光が仮想面7を通過せず、発光素子E23、E24、E33及びE34からの出射光が仮想面7を通過するように、マイクロレンズMB11〜MB46を配置してもよい。
以上説明したように、第3実施形態によれば、各レンズアレイユニット72において、24個のマイクロレンズMの各々が、対向する発光素子Eからの出射光を、当該レンズアレイユニット72に対向する発光素子チップ12の発光領域14における中央αから端への方向に屈折させる角度は、当該マイクロレンズMの位置が当該発光領域14において中央αから端になるにつれて大きくなるから、各発光素子チップ12からの光を当該発光素子チップ12の外側へもれなく拡げることが可能となる。したがって、第1実施形態と同様の効果を奏する。また、各マイクロレンズMによる屈折角度が上記のように定められているから、被照射面における照度を、より均一とすることができる。また、第2実施形態と同様に、レンズアレイ70に配列されるマイクロレンズMが一種類に限られる。つまり、第3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。
なお、マイクロレンズMB11〜MB46として、偏心レンズを採用してもよい。この場合、各レンズの偏心度は、対向する発光部の位置が発光領域14において中央αから端になるにつれて大きくなる。この場合でも、各レンズアレイユニット72において、24個のレンズの各々が、対向する発光部からの出射光を、当該レンズアレイユニット72に対向する発光素子チップ12の発光領域14における中央αから端への方向に屈折させる角度は、当該レンズの位置が当該発光領域14において中央αから端になるにつれて大きくなるから、非偏心レンズを採用した場合と同様の効果を奏する。
<D.第4実施形態>
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。
一方、照明装置4のレンズアレイ80は、4個のレンズアレイユニット82を備える。図11に示すように、各レンズアレイユニット82は、発光素子チップ22と対向配置され、破線で示すように光透過性の材料(例えばガラス)で形成された平板状の基体を有する。レンズアレイユニット82は、レンズアレイユニット52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個のマイクロレンズMを備える。ただし、照明装置4が備える96個のマイクロレンズMは、いずれも非偏心レンズであり、これらのマイクロレンズMのうち、64個のマイクロレンズMの光軸はZ軸に対して傾いている。そして、各発光素子Eからの出射光は、対向するマイクロレンズMを通過する。
図12は、照明装置4の一部の構造を示す斜視図である。
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。
一方、各発光素子チップ22は、8個の第1発光部としては、発光素子チップ12と同様に発光素子E22〜E25及びE32〜E35を備えるが、16個の第2発光部としては、発光素子EA11〜EA16、EA21、EA26、EA31、EA36及びEA41〜EA46を備える。発光素子E22〜E25及びE32〜E35の各々における光の出射方向がZ方向であるのに対し、発光素子EA11〜EA16、EA21、EA26、EA31、EA36及びEA41〜EA46の各々における光の出射方向はZ軸に対してV方向へ角度θだけ傾斜している。
マイクロレンズMC11〜MC16、MC21、MC26、MC31、MC36及びMC41〜MC46の光軸は、それぞれ、発光素子EA11〜EA16、EA21、EA26、EA31、EA36及びEA41〜EA46における光の出射方向と一致する。すなわち、照明装置4において、各第2レンズの光軸は、当該第2レンズに対向する第2発光部における光の出射方向と一致する。また、照明装置4において、互いに対向する第2レンズと第2発光部は、第2レンズの光軸を延長した位置に第2発光部の発光中心が位置するように配置される。
図13は、発光素子E34の構造を示す断面図であり、照明装置4をZ方向に平行で半直線Lを含む平面で分断した場合のものである。
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。
下地層103の表面には発光素子E34用の光反射層104が形成される。光反射層104は、平板状の形状を有し、例えばアルミニウムや銀等の単体金属、またはアルミニウムや銀を主成分とする合金等、光反射性を有する材料で形成される。光反射層104は、発光層108が発した光を図中上方に反射する。光反射層104が形成された下地層103の表面は、透光層105によって被覆される。透光層105は、光反射層104の保護に利用される膜体であり、例えば酸化珪素や窒化珪素といった光透過性を有する絶縁材料で形成される。
透光層105の表面には、発光素子E34の陽極として機能する第1電極106が形成される。第1電極106は、例えばITO(indium tin oxide)、ZnO(酸化亜鉛)、IZO(indium zinc oxide)といった透明の導電材料で形成される。また、第1電極106の一部が、透光層105と下地層103を貫通するコンタクトホールを介して配線層102と電気的に接続される。これにより第1電極106は、発光層108に対して所定の電流を供給することができる。第1電極106が形成された透光層105の表面には、絶縁層107が形成される。絶縁層107は、Z方向からみて第1電極106と重なり合う領域に開口部(絶縁層107を厚さ方向に貫通する孔)が形成された絶縁性の膜体である。
第1電極106および絶縁層107は、発光層108によって覆われる。発光層108は、少なくとも有機発光層を含み、有機発光層は正孔と電子が結合して発光する有機EL物質から構成される。発光層108は、例えばスピンコート法等の成膜技術によって複数の発光素子Eにわたって連続に形成される。このように発光層108は複数の発光素子Eにわたって連続するが、第1電極106が発光素子Eごとに独立して形成されるから、第1電極106から供給される電流に応じて発光素子Eごとに個別に光量が制御される。もっとも、液滴吐出法(インクジェット法)等によって発光層108を発光素子Eごとに独立して形成してもよい。また、発光層108を構成する他の層として、電子ブロック層、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層および正孔ブロック層の一部または全部を備えてもよい。
発光層108の表面は、発光素子E34の陰極として機能する第2電極109で覆われる。第2電極109は、例えばITO等の光透過性を有する導電材料で形成される。また、第2電極109は、複数の発光素子Eにわたって連続に形成される。第2電極109の表面は封止層110によって覆われる。発光層108は、第1電極106から第2電極109に流れる駆動電流に応じた強度で発光する。なお、第1電極106と第2電極109の間のうち絶縁層107が介在する領域には電流が流れないから、発光層108のうち絶縁層107と重なり合う部分は発光しない。従って、第1電極106と絶縁層107と発光層108と第2電極109との積層のうち、絶縁層107の開口部の内側に位置する部分が発光素子E34として機能する。
発光層108から第2電極109側に出射された光は、第2電極109と封止層110を透過して被照射面側に出射される。また、発光層108から第1電極106側に出射された光は、図中矢印で示すように、第1電極106と透光層105を透過して光反射層104に到達すると、光反射層104によって図中上方に反射され、透光層105,第1電極106,発光層108,第2電極109,封止層110を透過して被照射面側に出射される。したがって、発光素子E34からの出射光は、Z方向に進行し、マイクロレンズM34を通過し、仮想面7を通過する。
なお、発光素子E22〜E25、E32〜E33及びE35も発光素子E34と同様の構造を有する。従って、図12に示すように、発光素子E22〜E25及びE32〜E35の各々からの出射光は、Z方向に進行し、仮想面7を通過する。
図14は、発光素子EA45の構造を示す断面図であり、照明装置4をZ方向に平行で半直線Lを含む平面で分断した場合のものである。図14において図13と共通の構成要素には同じ符号を付している。
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。
また、図示を省略しているが発光素子チップ22とレンズアレイユニット82の間には、遮光性を有する材料で形成されたスペーサが配置されている。このスペーサには、各発光素子Eから出射された光を、対応するマイクロレンズMLに入射させるための24個の貫通孔が形成されているが、発光素子EA45とマイクロレンズMC45を結ぶ貫通孔の中心軸は、発光素子EA45(光反射層104a)における光の反射方向と一致する。したがって、発光素子EA45からの出射光は、Z軸をV方向へ角度θだけ傾けた方向へ進行し、マイクロレンズMC45を通過し、仮想面7を通過せずに仮想面7の外側を通過する。
なお、発光素子EA11〜EA16、EA21、EA26、EA31、EA36、EA41〜EA44及びEA46も、発光素子EA45と同様の構造を有する。従って、図12に示すように、発光素子EA11〜EA16、EA21、EA26、EA31、EA36及びEA41〜EA46の各々からの出射光は、Z軸を発光領域14の中央αから端への方向へ角度θだけ傾けた方向へ進行し、仮想面7を通過せずに仮想面7の外側を通過する。
以上説明したように、第4実施形態によれば、各発光素子チップ22において、8個の第1発光部を取り巻く16個の第2発光部として、形状が光反射層104と異なる光反射層104aを有する発光素子EA11〜EA16、EA21、EA26、EA31、EA36及びEA41〜EA46が採用されており、これによって、各第2発光部における光の出射方向がZ軸を発光領域14の中央αから端への方向へ角度θだけ傾けた方向となるから、各発光素子チップ22からの光を当該発光素子チップ22の外側へもれなく拡げることが可能となる。
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。
なお、図11の間隔D1及び幅D3を共にゼロに近づけるほど、第2発光部としてZ方向に光を出射する発光素子Eを使用したとしても、被照射面における照度の均一化を達成することができるようになる。しかし、第1実施形態について前述したように、幅D3をゼロとすることは困難である。これに対して、第4実施形態では、第1実施形態と同様に、幅D3を発光素子チップ22の切り出しに十分な長さだけ確保した場合であっても、被照射面における照度の均一化を達成することができる。
<E.第5実施形態>
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は、照明装置5の一部の構造を示す斜視図である。
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は、発光素子EB45の構造の一例を示す断面図であり、照明装置5をZ方向に平行で半直線Lを含む平面で分断した場合のものである。図16において図13と共通の構成要素には同じ符号を付している。
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。
よって、発光素子EB45からの出射光は、Z軸をV方向へ角度θだけ傾けた方向へ進行し、マイクロレンズMC45を通過し、仮想面7を通過せずに仮想面7の外側を通過する。なお、発光素子EB11〜EB16、EB21、EB26、EB31、EB36、EB41〜EB44及びEB46も、発光素子EB45と同様の構造を有する。従って、図15に示すように、発光素子EB11〜EB16、EB21、EB26、EB31、EB36及びEB41〜EB46の各々からの出射光は、Z軸を発光領域14の中央αから端への方向へ角度θだけ傾けた方向へ進行し、仮想面7を通過せずに仮想面7の外側を通過する。
以上説明したように、第5実施形態によれば、各発光素子チップ32において、8個の第1発光部を取り巻く16個の第2発光部として、発光層108に対する角度が光反射層104と異なる光反射層104bを有する発光素子EB11〜EB16、EB21、EB26、EB31、EB36及びEB41〜EB46が採用されており、これによって、各第2発光部における光の出射方向がZ軸を発光領域14の中央αから端への方向へ角度θだけ傾くから、各発光素子チップ32からの光を当該発光素子チップ32の外側へもれなく拡げることが可能となる。したがって、第4実施形態と同様の効果を奏する。
なお、本実施形態における第2発光部の構造は、図16に示すものに限らず、例えば図17に示す構造であってもよい。図17は、発光素子EB45の構造例の別の例を示す図であり、照明装置5をZ方向に平行で半直線Lを含む平面で分断した場合のものである。図17において図16と共通の構成要素には同じ符号を付している。図17に示す構造が図16に示す構造と大きく異なる点は、下地層103の表面に、窪みが形成されずに、上面の傾斜角がθとなる光反射層104cが形成される点である。つまり、下地層103b、光反射層104b及び透光層105bに代えて、下地層103、光反射層104c及び透光層105cを備える。
<F.第6実施形態>
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。
一方、照明装置6のレンズアレイ90は、4個のレンズアレイユニット92を備える。図18に示すように、各レンズアレイユニット92は、発光素子チップ42と対向配置され、破線で示すように光透過性の材料(例えばガラス)で形成された平板状の基体を有する。レンズアレイユニット92は、レンズアレイユニット82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個のマイクロレンズ(非偏心レンズ)Mを備える。ただし、照明装置6が備える96個のマイクロレンズMの各々の光軸は、Z軸に対して、発光領域14の中央αから端への方向へ傾いている。また、第i行第j列のマイクロレンズM(マイクロレンズMDij)の光軸は、第i行第j列の発光素子E(発光素子ECij)の発光中心を通る。
図19は、照明装置6の一部の構造を示す斜視図である。
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。
図20は発光素子EC34の、図21は発光素子EC45の構造の一例を示す断面図であり、いずれも、照明装置6をZ方向に平行で半直線Lを含む平面で分断した場合のものである。これらの図において図14と共通の構成要素には同じ符号を付している。これらの図に示すように、下地層103d(103e)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104d(104e)が形成される。ただし、光反射層104d(104e)の形状は、発光素子EC34(EC45)における光の出射方向がZ軸をV方向へ角度θ=θ1(θ2)だけ傾けた方向となるように定められている。なお、光反射層104dと光反射層104eのみならず、透光層105dと透光層105eも、互いに形状が異なる。
半直線Lが発光中心を通る発光素子EC34と発光素子EC45との間の角度θの大小関係は、発光領域14の中央αを始点とする他の半直線が発光中心を通る複数の発光素子E間でも同様に成立する。つまり、発光素子Eにおける光の出射方向がZ軸に対して発光領域14の中央αから端への方向へ傾く角度θは、発光素子Eの位置が発光領域14の中央αから端になるほど大きくなる。
また、図19において、発光素子チップ42とレンズアレイユニット92の間には、遮光性を有する材料で形成されたスペーサ(図示略)が配置されている。このスペーサには、各発光素子Eから出射された光を、対応するマイクロレンズMに入射させるための24個の貫通孔が形成されているが、第i行第j列の発光素子ECijと第i行第j列のマイクロレンズMDijを結ぶ貫通孔の中心軸は、発光素子ECijにおける光の反射方向と一致する。例えば、発光素子EC34とマイクロレンズMD34とを結ぶ貫通孔の中心軸は、Z軸からV方向へ角度θ=θ1だけ傾いており、発光素子EC45とマイクロレンズMD45とを結ぶ貫通孔の中心軸は、Z軸からV方向へ角度θ=θ2だけ傾いている。
したがって、発光素子EC22〜EC25及びEC32〜EC35の各々からの出射光は、Z軸を発光領域14の中央αから端への方向へ傾けた方向へ進行して仮想面7を通過し、発光素子EC11〜EC16、EC21、EC26、EC31、EC36及びEC41〜EC46の各々からの出射光は、Z軸を発光領域14の中央αから端への方向へ傾けた方向へ進行し、仮想面7を通過せずに仮想面7の外側を通過する。
以上説明したように、第3実施形態によれば、発光素子Eにおける光の出射方向がZ軸に対して発光領域14の中央αから端への方向へ傾く角度θは、発光素子Eの位置が発光領域14の中央αから端になるほど大きくなるから、各発光素子チップ42からの光を当該発光素子チップ42の外側へもれなく拡げることが可能となる。したがって、第4実施形態と同様の効果を奏する。また、発光素子Eにおける光の出射方向が上記のように定められているから、被照射面における照度を、より均一とすることができる。
なお、本実施形態における発光部の構造は、図20や図21に示すものに限らず、例えば図16や図17に示す構造であってもよい。すなわち、96個の発光部として、本実施形態のように、発光部の位置が発光領域14の中央αから端になるにつれ、Z軸に対する、中央αから端への方向への傾きが大きくなるように、光反射層の形状が定められたものを採用してもよいし、本実施形態とは異なり、発光部の位置が中央αから端になるにつれ、発光層に対する光反射層の角度が大きくなるものを採用してもよい。
<G.変形例>
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。
(変形例1)第1及び第2実施形態において、発光素子チップ12の4つの端辺のうち1つ、2つ又は3つの端辺に沿って配列された発光素子Eに対向するマイクロレンズMとして、対向する発光素子Eからの出射光の進行方向を屈折させないマイクロレンズMを採用してもよい。この場合、発光素子チップ12の4つ端辺のうち1つ以上3つ以下の端辺に沿って配置された複数の発光素子Eの各々が第2発光部となり、上記の1つ以上3つ以下の端辺に沿わずに配置された複数の発光素子Eの各々が第1発光部となる。つまり、発光素子チップ12の4つ端辺のうち、上記の1つ以上3つ以下の端辺を除いた端辺に沿って配置された発光素子Eを第1発光部として扱ってもよい。
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。
(変形例2)第4及び第5実施形態において、変形例1と同様の変形を行ってもよい。
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。
(変形例3)第1実施形態では、第2レンズとして偏心レンズを採用したが、これに限らず、対向する第2発光部からの出射光を元々の出射方向とは異なる方向に進ませる機能を有する任意のレンズを採用可能である。これと同様に、上述した第2実施形態では、互いに対向する第2レンズ(非偏心レンズ)と第2発光部とを、第2レンズの光軸と第2発光部の発光中心とをずらして配置することにより、第2発光部からの出射光を元々の出射方向とは異なる方向に進ませるようにしたが、これとは異なる配置によって、第2発光部からの出射光を元々の出射方向とは異なる方向に進ませるようにしてもよい。また、上述した第3実施形態では、非偏心レンズ又は偏心レンズを採用したが、これらのレンズについても、上述と同様のことがあてはまる。
(変形例4)第2発光部として、第4実施形態では第1発光部の光反射層とは形状の異なる光反射層を有する発光部を採用し、第5実施形態では発光層に対して傾いた光反射層を有する発光部を採用しているが、これに限らず、光の出射方向が発光面から垂直に延びる直線(Z軸)に対して傾く任意の発光部を採用可能である。これと同様ことが、第6実施形態にもあてはまる。
(変形例5)第3実施形態では、各レンズアレイユニット72において、24個のマイクロレンズMの各々が、対向する発光素子Eからの出射光を、当該発光素子Eが設けられた発光領域14における中央αから端への方向に屈折させる角度は、対向する発光素子Eの位置が当該発光領域14において中央αから端になるにつれて大きくなるが、これを一般化し、24個のマイクロレンズMの各々が、対向する発光素子Eからの出射光を、当該発光素子Eが設けられた発光領域14における基準位置から端への方向に屈折させる角度を、対向する発光素子Eの位置が当該発光領域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。
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。
(変形例6)第6実施形態では、各発光素子チップ42において、24個の発光素子Eの各々において、光の出射方向が、Z軸に対して傾く角度は、発光素子Eの位置が発光領域14において中央αから端になるにつれて大きくなるが、これを一般化し、24個の発光素子Eの各々における光の出射方向がZ軸に対して傾く角度を、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。すなわち、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Z軸に対する傾きが大きくなるように発光素子Eを配置してもよい。
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。
(変形例7)第1実施形態において、第1レンズと第2レンズは、レンズ部の曲率半径が同じであってもよいし異なっていてもよい。なお、第2レンズのレンズ部の曲率半径を大きくすると、対向する第2発光部からの出射光をより大きく屈折させることができる。これは第2実施形態についても同様である。
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。
(変形例8)第2実施形態における第2レンズは、入射側のレンズ部と出射側のレンズ部で曲率半径が異なってもよい。例えば、出射側のレンズ部の曲率半径を入射側のレンズ部の曲率半径より小さくすることができる。これは、第3実施形態において非偏心レンズを使用する場合についても同様である。
(変形例9)各実施形態において、レンズアレイは、レンズアレイユニットごとに基体が分かれていなくてもよい。つまり、レンズアレイは、4枚の発光素子チップと対向する位置に設けられた1つの基体を有し、この基体のうち4枚の発光素子チップの各々と対向する各領域に24個のマイクロレンズMが設けられていてもよい。また、レンズアレイは、マイクロレンズMが配列された部分以外の間隙に遮光性を有する樹脂等が充填された構成であってもよい。
(変形例10)各実施形態において、1枚の発光素子チップに備わる発光素子Eの数を24個以外の任意の複数個としてもよい。これは、各発光素子チップにおける発光素子Eの配列が4行6列に限定されないことをも意味する。1枚の発光素子チップがm行n列のm×n個の発光素子Eを備える場合、この発光素子チップに対向するレンズアレイユニットは、m行n列のm×n個のマイクロレンズMを備えることになる。なお、ここでは、m=1の場合にはn>1であり、n=1の場合にはm>1である。つまり、1枚の発光素子チップに備わる発光素子Eの数は複数である。
(変形例11)各実施形態において、発光パネルに備わる発光素子チップの枚数を4枚以外の任意の枚数としてもよい。これは、発光パネルにおける発光素子チップの配列が2行2列に限定されないことをも意味する。例えば、発光パネルに備わる発光素子チップの枚数を1枚としてもよく、この場合でも、発光素子チップからの光を当該発光素子チップの外側へもれなく拡げることができる。なお、発光パネルがm行n列に配列されたm×n個の発光素子チップを備える場合、レンズアレイは、m行n列に配列されたm×n個のレンズアレイユニットを備えることになる。
(変形例12)各実施形態において、発光素子Eは、有機発光ダイオード素子に限らず、LED素子、無機EL素子、プラズマ発光素子等であってもよい。また、発光素子Eは、電圧の印加によって駆動される電圧駆動型の素子であってもよい。なお、発光素子Eの発光面の形状を円形以外にする場合は、その重心を発光素子Eの発光中心とすればよい。また、発光素子チップ間の間隔D1や発光素子Eの配置間隔は、必ずしも一定(等間隔)でなくてよい。また、発光パネルは、トップエミッション型でなくボトムエミッション型であってもよい。
(変形例13)各実施形態において、1つのマイクロレンズMに対向する位置に複数の発光素子Eが設けられ、複数の発光素子Eによって1つの発光部が構成されるようにしてもよい。この場合、1つの発光部を構成する複数の発光素子Eの中心(重心)を発光部の発光中心とすればよい。
<H:応用例>
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。
図22は、液晶装置9を表示装置として採用したモバイル型のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。パーソナルコンピュータ2000は、表示装置としての液晶装置9と本体部2010とを備える。本体部2010には、電源スイッチ2001およびキーボード2002が設けられている。
図23に、液晶装置9を表示装置として採用した携帯電話機の構成を示す。携帯電話機3000は、複数の操作ボタン3001およびスクロールボタン3002、ならびに表示装置としての液晶装置9を備える。スクロールボタン3002を操作することによって、液晶装置9に表示される画面がスクロールされる。
図24に、液晶装置9を表示装置として採用した携帯情報端末(PDA:Personal Digital Assistants)の構成を示す。情報携帯端末4000は、複数の操作ボタン4001および電源スイッチ4002、ならびに表示装置としての液晶装置9を備える。電源スイッチ4002を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が液晶装置9に表示される。
なお、本発明に係る液晶装置が適用される電子機器としては、図22から図24に示したもののほか、デジタルスチルカメラ、テレビ、ビデオカメラ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電子ペーパー、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、プリンタ、スキャナ、複写機、ビデオプレーヤ、タッチパネルを備えた機器等などが挙げられる。
1〜6…照明装置、10,20,30,40…発光パネル、12,22,32,42…発光素子チップ、14…発光領域、50,60,70,80,90…レンズアレイ、52,62,72,82,92…レンズアレイユニット、108,108a…発光層、104,104a,104b,104c,104d,104e…光反射層、E,E11〜E46,EA11〜EA16,EA21,EA26,EA31,EA36,EA41〜EA46,EB11〜EB16,EB21,EB26,EB31,EB36,EB41〜EB46,EC11〜EC46…発光素子、M,M11〜M46,MA11〜MA16,MA21,MA26,MA31,MA36,MA41〜MA46,MB11〜MB46,MC11〜MC16,MC21,MC26,MC31,MC36,MC41〜MC46,MD11〜MD46…マイクロレンズ。

Claims (3)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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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