WO2023007804A1 - 発光装置及び画像表示装置 - Google Patents
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- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
Definitions
- the present disclosure relates to light emitting devices and image display devices.
- Patent Document 1 listed below discloses a display element and a display device.
- the display element has a plurality of micro light emitting elements arranged on a driving circuit board.
- a wavelength converting section and a converging section (lens) are sequentially arranged on the light emitting side of the micro light emitting element.
- the micro light emitting elements constitute pixels.
- the converging section converges the light to display the pixels.
- a display device is constructed with the above display element.
- a display element and a display device configured in this manner are attracting attention as next-generation high-brightness compact displays. For example, applications to head mounted displays (HMDs) such as augmented reality (AR) glasses and virtual reality (VR) goggles are expected.
- HMDs head mounted displays
- AR augmented reality
- VR virtual reality
- a self-luminous device as a surface light source that isotropically scatters light is used as the micro light-emitting element.
- the diameter of the wavelength converting portion on the side of the exit surface is substantially equal to the diameter of the converging portion. Therefore, it is difficult to sufficiently converge the light in the emission direction by the converging portion.
- a light-emitting device includes a light-emitting element having a light-emitting surface, and a light-emitting element disposed on the side opposite to the light-emitting surface and on the side surface of the light-emitting element to reflect light emitted from the light-emitting surface.
- An image display device includes a plurality of light emitting devices arranged, and the light emitting device includes a light emitting element having a light emitting surface, a side opposite to the light emitting surface of the light emitting element, and a side surface of the light emitting element. a light reflecting part arranged in the light emitting surface to reflect the light emitted from the light emitting surface; a lens arranged on the light emitting surface side to collect the light emitted from the light emitting surface; and a lens arranged between the light emitting surface and the lens and a light shielding portion that has an opening penetrating in the thickness direction to allow light to pass through and that shields light emitted from the light emitting surface.
- FIG. 1 is a cross-sectional view of main parts of a light emitting device and an image display device according to a first embodiment of the present disclosure
- FIG. FIG. 2 is a plan view of essential parts of the light emitting device and the image display device shown in FIG. 1
- FIG. 3 is a model diagram illustrating the detailed structure of the light emitting device shown in FIGS. 1 and 2
- FIG. 4 is a graph showing the relationship between the aperture diameter of an aperture provided in the light emitting device shown in FIG. 3 and the light intake angle.
- 1 is a cross-sectional view of a main part of a light-emitting device according to a first embodiment, which is an object of luminance measurement;
- FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part of a light-emitting device according to a first comparative example, which is an object of luminance measurement
- FIG. 10 is a cross-sectional view of a main part of a light-emitting device according to a second comparative example, which is an object of luminance measurement
- 7 is a graph showing results of luminance measurement of the light emitting device according to the first embodiment, the light emitting device according to the first comparative example, and the light emitting device according to the second comparative example.
- FIG. 2 is a cross-sectional view of the first process corresponding to FIG. 1, explaining the method of manufacturing the light-emitting device and the image display device according to the first embodiment; It is a 2nd process sectional drawing.
- FIG. 11 is a cross-sectional view of a main part corresponding to FIG. 1 of a light emitting device according to a third embodiment of the present disclosure
- FIG. 11 is a cross-sectional view of a main part corresponding to FIG. 1 of a light emitting device according to a fourth embodiment of the present disclosure
- FIG. 11 is a cross-sectional view of a main part corresponding to FIG. 1 of a light emitting device according to a fifth embodiment of the present disclosure
- FIG. 11 is a cross-sectional view of a main part corresponding to FIG.
- FIG. 20 is a cross-sectional view of a main part corresponding to FIG. 1 of a light emitting device according to a seventh embodiment of the present disclosure
- FIG. 20 is a cross-sectional view of a main part corresponding to FIG. 1 of a light emitting device according to an eighth embodiment of the present disclosure
- FIG. 21 is a plan view of a main part corresponding to FIG. 2 of a light emitting device according to a ninth embodiment of the present disclosure
- FIG. 16B is a plan view of a main part corresponding to FIG. 16A of the light emitting device according to the first modified example of the ninth embodiment
- FIG. 16B is a plan view of a main part corresponding to FIG.
- FIG. 16B is a plan view of a main part corresponding to FIG. 16A of a light emitting device according to a third modified example of the ninth embodiment
- FIG. 20 is a main part cross-sectional view corresponding to FIG. 1 of a light emitting device and an image display device according to a tenth embodiment of the present disclosure
- FIG. 20 is a cross-sectional view of a main part corresponding to FIG. 1 of a light-emitting device and an image display device according to an eleventh embodiment of the present disclosure
- FIG. 20 is a plan view of a main part of a light emitting device and an image display device according to an eleventh embodiment, corresponding to FIG.
- FIG. 20 is a main part cross-sectional view corresponding to FIG. 1 of a light emitting device and an image display device according to a twelfth embodiment of the present disclosure
- FIG. 30 is a schematic cross-sectional view of a main part of a light emitting device according to a thirteenth embodiment of the present disclosure
- First Embodiment A first embodiment describes an example in which the present technology is applied to a light emitting device and an image display device. Here, basic structures and manufacturing methods of the light-emitting device and the image display device will be described. 2.
- Second Embodiment A second embodiment describes a modification of the method for manufacturing the light emitting device and the image display device according to the first embodiment.
- Third Embodiment A third embodiment describes a first modified example of the light reflecting section in the light emitting device and the image display device according to the first embodiment. 4.
- Fourth Embodiment A fourth embodiment will explain a second modification of the light reflecting section in the light emitting device and the image display device according to the first embodiment.
- Fifth Embodiment A fifth embodiment describes a first modification of the light control section in the light emitting device and the image display device according to the first embodiment.
- Sixth Embodiment A sixth embodiment describes a first modification of the light shielding portion in the light emitting device and the image display device according to the first embodiment.
- Seventh Embodiment A seventh embodiment describes a second modification of the light shielding portion in the light emitting device and the image display device according to the first embodiment.
- Eighth Embodiment The eighth embodiment describes a second modification of the light control section in the light emitting device and the image display device according to the first embodiment. 9.
- Ninth Embodiment A ninth embodiment describes a third modification of the light shielding portion in the light emitting device and the image display device according to the first embodiment.
- a plurality of variations of the third modified example will be described.
- Tenth Embodiment A tenth embodiment describes a third modification of the light control section in the light emitting device and the image display device according to the first embodiment.
- Eleventh Embodiment An eleventh embodiment describes a fourth modification of the light shielding portion in the light emitting device and the image display device according to the first embodiment.
- Twelfth Embodiment A twelfth embodiment describes a first modified example of the lens in the light emitting device and the image display device according to the first embodiment.
- Thirteenth Embodiment A thirteenth embodiment describes a second modification of the lens in the light emitting device and the image display device according to the first embodiment.
- a plurality of variations of the second modified example will be described. 14.
- the arrow X direction shown as appropriate indicates one plane direction of the light emitting device 1 and the image display device 100 placed on a plane for convenience.
- the arrow Y direction indicates another planar direction perpendicular to the arrow X direction.
- the arrow Z direction indicates an upward direction orthogonal to the arrow X direction and the arrow Y direction. That is, the arrow X direction, the arrow Y direction, and the arrow Z direction exactly match the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction of the three-dimensional coordinate system, respectively. It should be noted that each of these directions is shown to aid understanding of the description and is not intended to limit the direction of the present technology.
- FIG. 2 shows an example of a planar configuration of the light emitting device 1 and the image display device 100.
- the cross-sectional configuration shown in FIG. 1 is a cross-sectional configuration cut along the AA cutting line shown in FIG.
- FIG. 2 some of the components shown in FIG. 1, specifically the lens 5, are omitted.
- the image display device 100 includes a plurality of light emitting devices 1 arranged.
- a plurality of light emitting devices 1 are arranged in each of the arrow X direction and the arrow Y direction.
- the light-emitting devices 1 arranged in the arrow X direction have an arrangement pitch that is half the arrangement pitch of the light-emitting devices 1 with respect to the other light-emitting devices 1 arranged in the arrow X direction adjacent to the arrow Y direction. , are staggered.
- the light emitting device 1 is arranged on the substrate 10 .
- the light emitting device 1 includes a light emitting element 2, a light reflecting portion 3, a light controlling portion 4, a lens 5, and a light shielding portion 6 as main components.
- the substrate 10 is a substrate common to the plurality of light emitting devices 1 arranged, and is also a substrate of the image display device 100 .
- a drive circuit (not shown) for driving the light emitting device 1 is arranged on the substrate 10 .
- the substrate 10 is formed of, for example, a semiconductor substrate such as a silicon substrate, a glass substrate, or a glass epoxy substrate.
- a self-luminous light source is used for the light-emitting element 2 .
- the light emitting element 2 is formed in a circular shape when viewed in the direction of arrow Z (hereinafter simply referred to as “plan view”), and is formed in layers when viewed in the direction of arrow Y (hereinafter simply referred to as “side view”).
- the upper surface of the light emitting element 2 in the direction of the arrow Z (hereinafter simply referred to as "upward direction”) is a light emitting surface 2A.
- light emitting element 2 light is emitted isotropically upward from the light emitting surface 2A.
- the light emission diameter D (see FIGS. 1 and 3) of the light emission surface 2A is the area where light is effectively emitted. is the diameter dimension of
- the light emitting element 2 is formed by, for example, an LED (Light Emitting Diode) here. LEDs are made of III-V compound semiconductors (inorganic compound semiconductors).
- the light emitting element 2 may also be a LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) made of a compound semiconductor.
- the light emitting element 2 may be an organic EL (Electro-Luminescence) made of an organic semiconductor.
- the light reflecting section 3 includes at least a first light reflecting section 3A and a second light reflecting section 3B.
- the first light reflecting portion 3A is provided on the opposite side of the light emitting element 2 from the light emitting surface 2A, facing the lower surface of the light emitting element 2 and spreading flat. Light emitted from the light emitting surface 2A is reflected upward by the first light reflecting portion 3A.
- the second light reflecting portion 3B surrounds the periphery of the side surface of the light emitting element 2, and extends from the first light reflecting portion 3A beyond the light emitting element 2. As shown in FIG. Light emitted from the light emitting surface 2A is reflected upward by the second light reflecting portion 3B.
- the second light reflecting portion 3B is vertically erected with respect to the first light reflecting portion 3A. Since the second light reflecting portion 3B only needs to have a function of reflecting light upward, for example, the portions facing in the plane direction diverge upward from the first light reflecting portion 3A. It may also be formed by an inclined surface (which is enlarged in diameter).
- the light reflecting section 3 further includes a third light reflecting section 3C.
- the third light reflecting portion 3C is arranged on the light emitting surface 2A side of the light shielding portion 6 arranged to face the light emitting surface 2A of the light emitting element 2 .
- the third light reflecting portion 3C is formed flat. In the third light reflecting portion 3C, the light emitted from the light emitting surface 2A is reflected toward the light emitting surface 2A.
- the first light reflecting portion 3A, the second light reflecting portion 3B, and the third light reflecting portion 3C of the light reflecting portion 3 may be connected to each other, or may be partially or wholly separated. Further, for example, a portion of the second light reflecting portion 3B, specifically, the boundary portion between the light emitting element 2 and the light control portion 4 may be separated.
- Each of the first light reflecting portion 3A, the second light reflecting portion 3B, and the third light reflecting portion 3C is made of a metal having excellent light reflecting properties, such as aluminum (Al). Further, each of the first light reflecting portion 3A, the second light reflecting portion 3B, and the third light reflecting portion 3C may be all formed of a metal body, but the base portion is formed of a resin body, and the resin body A metal body may be formed on the surface. Furthermore, Ag, Au, Pt, Cu, Ti, etc. can also be practically used as a metal body having excellent light reflecting properties.
- the light control unit 4 operates within a region surrounded by the first light reflection unit 3A, the second light reflection unit 3B, and the third light reflection unit 3C of the light reflection unit 3. , are disposed on the light emitting surface 2A side of the light emitting element 2.
- the light control section 4 is made of a light wavelength conversion material that controls (converts) the wavelength of light. That is, the light controller 4 absorbs the light emitted from the light emitting surface 2A and converts the wavelength of the absorbed light.
- the light control unit 4 converts blue light emitted from the light emitting surface 2A into green light, blue light into red light, or blue light into blue light.
- the light emitted from the light emitting surface 2A of the light emitting element 2 is indicated by a "solid line”. Further, the light whose wavelength is controlled by the light control unit 4, that is, the fluorescence excitation light is indicated by "broken line with arrow”. Furthermore, a “star symbol” indicating conversion from light to fluorescence excitation light is shown for convenience at the connection point between the "solid line” and the "broken line with an arrow”. Inorganic phosphors, organic phosphors, or quantum dots, for example, can be used as light wavelength conversion materials.
- the lens 5 is arranged on the opposite side of the light control section 4 from the light emitting element 2 .
- the lens 5 is centered on the optical axis Lc of the light emitted from the light emitting surface 2A.
- the lens 5 is an optical spherical lens projecting upward.
- the lens 5 is made of, for example, a silicon oxide film (SiO 2 ).
- the lens 5 converges the light emitted from the light emitting surface 2 ⁇ /b>A and whose wavelength is controlled through the light control section 4 .
- the lens 5 may be made of an inorganic material such as a silicon nitride film (SiN), an organic material such as a transparent resin, or the like.
- a lens diameter Ld on the plane of the lens 5 having a radius of curvature R is equal to or larger than the light emitting diameter D of the light emitting element 2 (see FIG. 3).
- the lens diameter Ld of the lens 5 is formed to be larger than the light emission diameter D by the thickness of the second light reflecting portion 3B facing the light reflecting portion 3 in the plane direction.
- the light shielding part 6 is arranged between the light control part 4 and the lens 5 and formed in a plate shape.
- the light shielding portion 6 is provided with an opening 6 ⁇ /b>A that passes through the light shielding portion 6 in the thickness direction and allows the wavelength-controlled light from the light control portion 4 to pass therethrough.
- the light shielding portion 6 is formed in the plane direction over the entire upper surface of the light control portion 4 except for the opening 6A, and shields light from the light control portion 4 toward the lens 5 .
- the third light reflecting portion 3C is arranged on the light emitting element 2 side of the light shielding portion 6, so the light directed toward the light shielding portion 6 is reflected toward the light emitting surface 2A side by the third light reflecting portion 3C. be done.
- the light shielding portion 6 includes the third light reflecting portion 3C, it is made of Al.
- the light shielding portion 6 may be formed of a resin body that does not transmit light, for example, a resin body containing black ink.
- the light shielding part 6 may be formed on a base of a metal body having a lower reflectance than Al, for example, and a metal body having a high reflectance may be formed on the surface of this metal body.
- One opening 6A is arranged for one light emitting element 2 .
- the opening 6A is formed in a circular shape in plan view, similar to the shape of the light emitting surface 2A.
- the aperture 6A is formed with an aperture diameter A smaller than the lens diameter Ld and the light emission diameter D (see FIG. 3).
- the aperture diameter A is formed to have the same size over the thickness direction of the light shielding portion 6 . Therefore, the opening end face of the opening 6A is formed in a vertical plane.
- the aperture diameter A is formed to have a dimension equal to or larger than the condensing diameter (spot diameter) Ls of the lens 5 when the lens 5 is irradiated with light from above.
- the aperture diameter A is formed to have a dimension larger than 10 nm.
- the central position of the aperture 6A is aligned with the optical axis Lc.
- the opening 6A allows the light emitted from the light emitting surface 2A and controlled by the light control section 4 to pass therethrough. Furthermore, the opening 6A allows the light emitted from the light emitting surface 2A, reflected by the light reflecting section 3, and controlled by the light control section 4 to pass therethrough.
- the light collection efficiency from the light emitting device 1 to the projection surface 7 can be improved, and a low-profile structure that reduces the height of the light emitting device 1 in the direction of arrow Z can be realized.
- the portion where the light set at the take-in angle ⁇ is condensed on the surface of the light control section 4 through the lens 5 (the portion where the condensed diameter Ls is generated) is defined as the light emission position.
- a height T is defined from the light emitting position to the vertex of the lens 5 .
- FIG. 4 shows the relationship between the capture angle ⁇ and the magnification.
- the horizontal axis is the take-in angle ⁇
- the vertical axis is the magnification.
- Magnification is represented by the following formula.
- Aperture diameter A magnification x emission diameter D
- “R” is the radius of curvature of lens 5 .
- “D” is the light emitting diameter of the light emitting surface 2A.
- the magnification tends to decrease as the radius of curvature R increases.
- the take-in angle ⁇ tends to decrease.
- the opening diameter A of the opening 6A of the light shielding portion 6 decreases, the take-in angle ⁇ tends to decrease.
- FIG. 5A shows a vertical cross-sectional configuration of the light emitting device 1 according to the first embodiment.
- FIG. 5B shows a vertical cross-sectional configuration of a light emitting device 1A according to the first comparative example.
- the light emitting device 1A does not include the light shielding portion 6 (and the third light reflecting portion 3C), the opening 6A and the lens 5 of the light emitting device 1.
- FIG. FIG. 5C shows a vertical cross-sectional configuration of a light emitting device 1B according to a second comparative example.
- the light-emitting device 1B includes the components of the lens 5 of the light-emitting device 1, but does not include the components of the light shielding portion 6 (and the third light reflecting portion 3C) and the opening 6A.
- FIG. 6 shows luminance of each of the light emitting device 1 according to the first embodiment, the light emitting device 1A according to the first comparative example, and the light emitting device 1B according to the second comparative example.
- the vertical axis is luminance.
- Ray tracing is used to measure luminance.
- FIG. 6 shows the measurement results when the take-in angle ⁇ is set to approximately ⁇ 10°.
- Data D5 is the luminance of the light emitting device 1A according to the first comparative example. Here, the luminance of the light emitting device 1A is set to the reference value of "100%”.
- Data D6 is the luminance of the light emitting device 1B according to the second comparative example. Although the lens 5 is provided, the luminance of the light emitting device 1B hardly changes with respect to the luminance of the light emitting device 1A.
- Data D4 is the luminance of the light emitting device 1 according to the first embodiment. The luminance of the light-emitting device 1 is significantly higher than the luminance of the light-emitting device 1A and the luminance of the light-emitting device 1B. The increase in brightness reaches about 50%.
- the light reflecting portion 3 including the first light reflecting portion 3A and the second light reflecting portion 3B is formed (see FIG. 7).
- the light emitting element 2 and the light control section 4 are sequentially formed in the light reflecting section 3 (see FIG. 7).
- a light shielding portion 6 is formed on the light control portion 4, and an opening 6A is formed in the light shielding portion 6 (see FIG. 7).
- a lens forming layer 5A is formed on the light shielding portion 6 including the opening 6A (see FIG. 7).
- the lens forming layer 5A is made of SiO2 , for example.
- the surface portion of the lens forming layer 5A is removed in the region between the light emitting devices 1. Then, as shown in FIG. This removal creates a groove 5B in the surface portion of the lens forming layer 5A.
- a photo-photolithographic technique and an etching technique are used for the removal.
- the lens forming layer 5A is subjected to reflow, and the lens 5 having a spherical shape is formed from the lens forming layer 5A.
- the light-emitting device 1 and the image display device 100 in which a plurality of light-emitting devices 1 are arranged are completed.
- the light emitting device 1 includes a light emitting element 2, a light reflecting section 3, a light controlling section 4, a lens 5, and a light shielding section 6.
- the light emitting element 2 has a light emitting surface 2A.
- the light reflecting portion 3 is arranged on the side opposite to the light emitting surface 2A of the light emitting element 2 and on the side surface side of the light emitting element 2, and reflects the light emitted from the light emitting surface 2A.
- the light control section 4 is arranged on the side of the light emitting surface 2A within the area surrounded by the light reflecting section 3, and controls the wavelength of light.
- the lens 5 is arranged on the opposite side of the light control section 4 from the light emitting element 2, and collects the light emitted from the light emitting surface 2A.
- the light shielding portion 6 is disposed between the light control portion 4 and the lens 5, has an opening 6A passing through in the thickness direction, and shields the light emitted from the light emitting surface 2A. .
- the light emitted from the light-emitting surface 2A of the light-emitting element 2 is emitted from the opening 6A via the light control section 4, reflected by the light reflecting section 3, and passed through the light control section 4 to the opening 6A. emitted from Therefore, as shown in FIG. 6, it is possible to achieve high brightness in the emission direction.
- the light emitting device 1 it is possible to achieve high brightness in the emission direction. can be formed to equivalent dimensions. Therefore, the pitch of the light emitting device 1 can be narrowed. Therefore, in the light-emitting device 1 and the image display device 100 including the light-emitting device 1, it is possible to achieve both high brightness in the emission direction and reduction in pixel pitch.
- the light emitting device 1 can achieve high luminance, low power consumption operation is possible.
- the light emitting device 1 has a light control section 4 as shown in FIG. Therefore, the fluorescence excitation light can also be confined in the light control section 4 to control the wavelength of the light, so that the color mixture of the final emitted light can be reduced.
- the light control section 4 is surrounded by the light reflecting section 3, so that the effective length of the optical path can be lengthened by reflection. Therefore, in the light emitting device 1 and the image display device 100, the height of the light control section 4 can be reduced.
- the aperture diameter A of the aperture 6A is smaller than the lens diameter Ld of the lens 5 and the light emitting diameter D of the light emitting surface 2A. It is larger than the focused light diameter Ls. Therefore, as shown in FIG. 4, the take-in angle .theta. can be reduced.
- the light emitting diameter D of the light emitting surface 2A is the same as or smaller than the lens diameter Ld of the lens 5, as shown in FIGS. Therefore, the arrangement pitch of the light emitting elements 2 can be matched or approximated to the arrangement pitch of the lenses 5, so that the pitch of the light emitting device 1 can be narrowed.
- the light reflecting portion 3 includes a third light reflecting portion 3C that reflects light.
- the third light reflecting portion 3C is arranged on the light shielding portion 6 on the side of the light emitting surface 2A. Therefore, in the light emitting device 1, the light reflected by the third light reflecting portion 3C and emitted from the opening 6A via the light control portion 4 is added, so that it is possible to further increase the brightness in the emitting direction. can.
- the effects obtained by the light-emitting device 1 are obtained as similar effects by the image display device 100 as well.
- Second Embodiment> a light-emitting device 1 and an image display device 100 according to a second embodiment of the present disclosure will be described.
- the same reference numerals are used for the same or substantially the same components as those of the light emitting device 1 and the image display device 100 according to the first embodiment. , and overlapping explanations are omitted.
- the second embodiment describes a modification of the method for manufacturing the light emitting device 1 and the image display device 100 according to the first embodiment.
- FIG. 9 shows cross sections of steps for explaining a method of manufacturing the light emitting device 1 and the image display device 100 according to the second embodiment.
- the light shielding portion 6 and the second light reflecting portion 3B of the light reflecting portion 3 are formed on the previously manufactured light controlling portion 4 and the second light reflecting portion 3B.
- a lens 5 is attached.
- the lens 5 is prefabricated on the light shielding portion 6 by glass molding or resin molding.
- An opening 6 ⁇ /b>A is formed in the light shielding portion 6 .
- Adhesive 6B is used for attachment.
- manufacturing up to the light control unit 4 of the light-emitting device 1 and manufacturing the light shielding unit 6 and the lens 5 are performed under optimum conditions. , can be produced independently. Therefore, manufacturing yield can be improved.
- the lens 5 is formed by imprint lithography technology for transferring the lens shape of the mold to the lens forming layer made of glass, resin, or the like. can be produced.
- the lens 5 is attached after the lens 5 is manufactured.
- FIG. 10 shows the vertical cross-sectional configuration of the light emitting device 1 according to the third embodiment.
- one light-emitting device 1 will be described, and the description of the image display device 100 will be omitted.
- the light emitting device 1 according to the third embodiment includes a third light reflecting portion 3D instead of the third light reflecting portion 3C of the light emitting device 1 according to the first embodiment.
- the third light reflecting portion 3D is arranged on the light shielding portion 6 on the light emitting element 2 side, similarly to the third light reflecting portion 3C.
- the third light reflecting portion 3D is formed as a scattering surface.
- Components other than the above are the same as those of the light emitting device 1 according to the first embodiment.
- the third light reflecting portion 3D can be expected to have the same optical effect as when the light control portion 4 contains a scatterer, the effective optical path length in the light control portion 4 can be increased. Therefore, the height of the light control section 4 can be reduced. Furthermore, color mixture can be reduced. Further, when the light control section 4 contains scatterers, the content of the scatterers in the light control section 4 can be reduced. Therefore, it is possible to reduce variations in the optical characteristics of the light control section 4 and improve optical reliability.
- FIG. 11 shows the vertical cross-sectional configuration of the light emitting device 1 according to the fourth embodiment.
- the light emitting device 1 according to the fourth embodiment includes a third light reflecting portion 3E in the light reflecting portion 3 instead of the third light reflecting portion 3C of the light emitting device 1 according to the first embodiment.
- the third light reflecting portion 3E is arranged on the light shielding portion 6 on the side of the light emitting element 2, like the third light reflecting portion 3C.
- the third light reflecting portion 3E is formed on a curved surface recessed toward the lens 5 side.
- Components other than the above are the same as those of the light emitting device 1 according to the first embodiment.
- the light emitting device 1 according to the fourth embodiment it is possible to obtain the same effects as those obtained by the light emitting device 1 according to the third embodiment. Further, since the light emitting device 1 is provided with the third light reflecting portion 3E, the light not directed to the opening 6A can be reflected by the third light reflecting portion 3E and efficiently focused on the opening 6A. For this reason, it is possible to realize a further increase in luminance in the emission direction.
- FIG. 12 shows the vertical cross-sectional configuration of the light emitting device 1 according to the fifth embodiment.
- the light-emitting device 1 according to the fifth embodiment includes a second lens 8 between the light-emitting surface 2A of the light-emitting element 2 and the light control section 4. As shown in FIG.
- the second lens 8 has a curved surface recessed toward the light emitting surface 2A, and collects light emitted from the light emitting surface 2A.
- the second lens 8 can be formed using the same material as the lens 5, for example.
- Components other than the above are the same as those of the light emitting device 1 according to the first embodiment.
- the light emitting device 1 according to the fifth embodiment it is possible to obtain the same effects as those obtained by the light emitting device 1 according to the third embodiment. Furthermore, since the light emitting device 1 according to the fifth embodiment includes the second lens 8, the light emitted from the light emitting surface 2A can be efficiently condensed toward the opening 6A. For this reason, it is possible to realize a further increase in luminance in the emission direction.
- FIG. 13 shows the vertical cross-sectional configuration of the light emitting device 1 according to the sixth embodiment.
- the light-emitting device 1 according to the sixth embodiment has an opening 6C in the light shielding portion 6 instead of the opening 6A of the light-emitting device 1 according to the first embodiment.
- the aperture 6 ⁇ /b>C is formed on an inclined surface with an aperture diameter A increasing from the light control section 4 toward the lens 5 . That is, the opening end surface of the opening 6C is formed as an inclined surface.
- a fourth light reflecting portion 3F is provided on the inclined surface of the opening 6C.
- the inclined surface of the opening 6C is formed as the fourth light reflecting portion 3F.
- a fourth light reflection portion 3F having a high reflectance is separately formed on the inclined surface of the opening 6C.
- Components other than the above are the same as those of the light emitting device 1 according to the first embodiment.
- the light emitting device 1 according to the sixth embodiment it is possible to obtain the same effects as those obtained by the light emitting device 1 according to the first embodiment. Furthermore, the light-emitting device 1 according to the sixth embodiment has an opening 6C whose diameter is enlarged toward the lens 5 side. A fourth light reflecting portion 3F is arranged in the opening 6C. Therefore, the fourth light reflecting portion 3F of the opening 6C can converge high-angle light to the front in the emission direction. Therefore, it is possible to further improve the brightness of the front surface.
- FIG. 14 shows the vertical cross-sectional configuration of the light emitting device 1 according to the seventh embodiment.
- the light emitting device 1 according to the seventh embodiment has a wavelength cut filter 9A between the light shielding portion 6 and the lens 5 in the light emitting device 1 according to the first embodiment. Note that the wavelength cut filter 9A may be located below the light shielding portion 6.
- the wavelength cut filter 9A is formed as a long-pass edge filter. Although illustration of the detailed configuration is omitted, the wavelength cut filter 9A is, for example, a multilayer film (for example, a multilayer film ( For example, it is formed by (0.5L, 1H, 0.5L) ⁇ 10 layers).
- the wavelength cut filter 9A can reflect only the excitation light whose wavelength is not controlled by the light controller 4 .
- Components other than the above are the same as those of the light emitting device 1 according to the first embodiment.
- the light emitting device 1 according to the seventh embodiment includes the wavelength cut filter 9A, only the excitation light whose wavelength is not controlled by the light control section 4 is reflected, and color mixture can be reduced.
- the effective optical path length in the light control section 4 can be lengthened, the height of the light control section 4 can be reduced.
- FIG. 15 shows the vertical cross-sectional configuration of the light emitting device 1 according to the eighth embodiment.
- the light emitting device 1 according to the eighth embodiment has a wavelength cut filter 9B between the light emitting element 2 and the light controller 4 in the light emitting device 1 according to the first embodiment.
- the wavelength cut filter 9B is formed as a short-pass edge filter.
- the configuration of the wavelength cut filter 9B is the same as the configuration of the wavelength cut filter 9A of the light emitting device 1 according to the seventh embodiment.
- the wavelength cut filter 9B can reflect only fluorescence excitation light in the light control section 4 .
- Components other than the above are the same as those of the light emitting device 1 according to the first embodiment.
- the light emitting device 1 according to the eighth embodiment includes the wavelength cut filter 9B, only the fluorescence excitation light is reflected in the light control section 4, and the optical path length of the light control section 4 can be lengthened. . Therefore, the height of the light control section 4 can be reduced.
- FIG. 16A shows a planar configuration of the light emitting device 1 according to the ninth embodiment.
- the light shielding portion 6 is provided with the opening 6D.
- the opening 6D is formed in an elliptical shape with the arrow X direction as the major axis in plan view. That is, the opening 6D is configured to expand the emission range in the arrow X direction and reduce the emission range in the arrow Y direction.
- the shape of the emitted light on the projection plane 7 (see FIG. 3) is elliptical.
- Components other than the above are the same as those of the light emitting device 1 according to the first embodiment.
- the light emitting device 1 is provided with the elliptical opening 6D, the emission range in the arrow X direction can be expanded and the brightness can be increased.
- the emission range in the arrow Y direction can be reduced to limit the emission range. Therefore, by changing the shape of the opening 6D, it is possible to easily realize a function equivalent to a display system that limits the viewing angle in a certain direction, for example, a peep prevention filter.
- FIG. 16B shows a planar configuration of the light emitting device 1 according to the first modification of the ninth embodiment.
- the light shielding portion 6 is provided with the opening 6E.
- the opening 6E is formed in a square shape in which the lengths of the sides in the arrow X direction and the arrow Y direction are the same in plan view.
- the shape of the emitted light on the projection plane 7 (see FIG. 3) is square.
- a cylindrical lens may be combined as the lens 5 and disposed. preferable.
- Components other than the above are the same as those of the light emitting device 1 according to the first embodiment.
- FIG. 16C shows a planar configuration of a light-emitting device 1 according to a second modification of the ninth embodiment.
- the light shielding portion 6 is provided with the opening 6F.
- the opening 6F is formed in a rectangular shape with long sides in the arrow X direction and short sides in the arrow Y direction in plan view.
- the shape of the emitted light on the projection plane 7 is rectangular.
- Components other than the above are the same as those of the light emitting device 1 according to the first embodiment.
- FIG. 16D shows a planar configuration of the light emitting device 1 according to the third modification of the ninth embodiment.
- the light shielding portion 6 is provided with an opening 6G.
- the opening 6G is formed in a polygonal shape in plan view.
- the opening 6G is formed in a regular hexagonal shape.
- the shape of the emitted light on the projection plane 7 is polygonal.
- the polygonal shape includes a triangular shape, a pentagonal shape, a heptagonal shape, and other polygonal shapes.
- the length of each side may or may not be the same.
- a cylindrical lens can be combined as in the light emitting device 1 according to the first modified example.
- Components other than the above are the same as those of the light emitting device 1 according to the first embodiment.
- FIG. 17 shows a vertical cross-sectional configuration of the light emitting device 1 and the image display device 100 according to the tenth embodiment.
- a light control section 40 is arranged instead of the light control section 4 of the light emitting device 1 according to the first embodiment.
- the light control section 40 is formed of a light scatterer that controls scattering of light.
- the light scatterer is made of a color conversion material. Specifically, red conversion materials, green conversion materials or blue conversion materials are used.
- Components other than the above are the same as those of the light emitting device 1 according to the first embodiment.
- FIG. 18 shows a longitudinal sectional configuration of the light emitting device 1 and the image display device 100 according to the eleventh embodiment.
- FIG. 19 shows a planar configuration of the light emitting device 1 and the image display device 100 shown in FIG.
- the light control section 4 is arranged in one light reflecting section 3 composed of the first light reflecting section 3A and the second light reflecting section 3B, and the light shielding section 6
- a plurality of openings 6A are provided.
- One light emitting element 2 is provided for one opening 6A.
- the number of arrangement is not limited, in the eleventh embodiment, six openings 6A are arranged in one light reflecting section 3, and six light emitting elements 2 are arranged.
- a fine microlens array 50 is arranged on the light shielding portion 6 . In the microlens array 50, lenses are arranged corresponding to the positions where the apertures 6A are arranged.
- Components other than the above are the same as those of the light emitting device 1 according to the first embodiment.
- FIG. 20 shows a vertical cross-sectional configuration of the light emitting device 1 and the image display device 100 according to the twelfth embodiment.
- the opposing lens 51 is arranged above the light shielding portion 6 with the gap 11 interposed therebetween.
- the light exit side of the opposing lens 51 is a flat surface.
- Components other than the above are the same as those of the light emitting device 1 according to the first embodiment.
- the light emitting device 1 according to the twelfth embodiment can obtain the same effects as those obtained by the light emitting device 1 according to the first embodiment. Further, in the light emitting device 1, the light emitting surface side of the opposed lens 51 is configured to be flat. For this reason, it is possible to obtain mechanical merits, for example, a filter or a film can be attached to the opposing lens 51 .
- FIG. 21 shows the vertical cross-sectional configuration of the light-emitting device 1 and the lens 5 of the image display device 100 according to the thirteenth embodiment.
- the lens 5 is formed in a trapezoidal shape or a trapezoidal shape approximated to a spherical shape in a side view.
- Components other than the above are the same as those of the light emitting device 1 according to the first embodiment.
- the light emitting device 1 and the image display device 100 according to the thirteenth embodiment can obtain the same effects as those obtained by the light emitting device 1 and the image display device 100 according to the first embodiment.
- the lens 5 formed in a trapezoidal shape can reduce the shape variation in manufacturing to be smaller than the shape variation of the lens 5 formed in a spherical shape. Therefore, luminance can be made uniform in all the light emitting devices 1 of the image display device 100 .
- the lens 5 can be provided with a Fresnel surface. Also, the lens 5 may be formed by a diffractive lens. When the lens 5 configured in this way is used, the light gathering effect can be improved. Also, the height of the lens 5 can be reduced.
- a light-emitting device includes a light-emitting element, a light reflector, a light controller, a lens, and a light shield.
- the light emitting element has a light emitting surface.
- the light reflecting portion is disposed on the side opposite to the light emitting surface of the light emitting element and on the side surface of the light emitting element, and reflects light emitted from the light emitting surface.
- the light control section is arranged on the light emitting surface side within a region surrounded by the light reflecting section, and controls the wavelength of light.
- the lens is disposed on the opposite side of the light controller from the light emitting element, and collects light emitted from the light emitting surface.
- the light shielding part is disposed between the light control part and the lens, has an opening that penetrates in the thickness direction and allows light to pass through, and shields the light emitted from the light emitting surface.
- the light emitting device light emitted from the light emitting surface of the light emitting element is emitted from the opening via the light control section, reflected by the light reflecting section, and emitted from the opening via the light control section. Therefore, it is possible to achieve high brightness in the emission direction.
- the light emitting diameter of the light emitting surface of the light emitting element and the lens diameter of the lens can be formed to have the same size. Therefore, it is possible to realize a narrower pitch of the light emitting device. Therefore, in the light-emitting device and the image display device including the light-emitting device, it is possible to achieve both high brightness in the emission direction and reduction in pixel pitch.
- the present technology has the following configuration. According to the present technology having the following configuration, it is possible to provide a light-emitting device and an image display device that are capable of achieving both high luminance in the emission direction and reduction in pixel pitch.
- a light-emitting element having a light-emitting surface; a light reflecting part disposed on the side opposite to the light emitting surface of the light emitting element and on the side surface of the light emitting element and reflecting light emitted from the light emitting surface; a lens disposed on the light emitting surface side and condensing light emitted from the light emitting surface; A light-shielding part disposed between the light-emitting surface and the lens, having an opening penetrating in a thickness direction and allowing light to pass therethrough, and shielding the light emitted from the light-emitting surface.
- the aperture diameter of the aperture is smaller than the lens diameter and the light emitting diameter of the light emitting surface and greater than 10 nm;
- the light reflecting part is a first light reflecting portion disposed on the side opposite to the light emitting surface of the light emitting element; A second light reflecting portion disposed on the side surface of the light emitting element,
- the light-emitting device according to 1. (7)
- the opening end surface of the opening is formed on a surface perpendicular to the light emitting surface or on an inclined surface where the opening diameter increases toward the lens.
- a light emitting device according to any one of the above.
- (8) The light emitting device according to (7), wherein a fourth light reflecting portion that reflects light is provided on the opening end face.
- (9) The light emitting device according to any one of (1) to (8), wherein a wavelength cut filter is provided between the light shielding portion and the lens.
- a wavelength cut filter is provided between the light emitting surface and the light control section.
- the light emitting device according to any one of (2) to (10), wherein the light control section is made of a light wavelength conversion material.
- the light control section is formed of a light scatterer.
- the light-emitting device according to claim 1.
- the light emitting device according to any one of (1) to (13), wherein the center of the opening is aligned with the optical axis of the light emitted from the light emitting surface.
- the light emitting device according to any one of (1) to (14), wherein a plurality of the openings are provided in the light shielding portion.
- the light-emitting element is made of an inorganic compound semiconductor or an organic semiconductor.
- the light emitting device a light-emitting element having a light-emitting surface; a light reflecting part disposed on the side opposite to the light emitting surface of the light emitting element and on the side surface of the light emitting element and reflecting light emitted from the light emitting surface; a lens disposed on the light emitting surface side and condensing light emitted from the light emitting surface; a light shielding part disposed between the light emitting surface and the lens, having an opening penetrating in a thickness direction and allowing light to pass therethrough, and shielding the light emitted from the light emitting surface.
- Device (20) The image display device according to (19), wherein in each of the plurality of light emitting devices, the arrangement pitch of the light emitting elements is the same as the arrangement pitch of the lenses.
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Abstract
発光装置(1)は、発光面(2A)を有する発光素子(2)と、発光素子(2)の発光面(2A)とは反対側及び発光素子(2)の側面側に配設され、発光面(2A)から発せられる光を反射する光反射部(3)と、発光面(2A)側に配設され、発光面(2A)から発せられる光を集光するレンズ(5)と、発光面(2A)とレンズ(5)との間に配設され、厚さ方向に貫通されて光を通過させる開口(6A)を有し、発光面(2A)から発せられる光を遮蔽する光遮蔽部(6)とを備えている。
Description
本開示は、発光装置及び画像表示装置に関する。
下記特許文献1には、表示素子及び表示装置が開示されている。表示素子は、駆動回路基板上に複数のマイクロ発光素子を配列している。マイクロ発光素子の光出射側には、波長変換部、収束部(レンズ)のそれぞれが順次配設されている。マイクロ発光素子は画素を構成している。収束部は、光を収束させ、画素を表示する。表示装置は、上記表示素子を備えて構築されている。
このように構成される表示素子及び表示装置は、次世代の高輝度な小型ディスプレイとして着目されている。例えば、拡張現実(AR:Augmented Reality)グラスや仮想現実(VR:Virtual Reality)ゴーグル等のヘッドマウントディスプレイ(HMD:Head Mounted Display)への応用が期待されている。
このように構成される表示素子及び表示装置は、次世代の高輝度な小型ディスプレイとして着目されている。例えば、拡張現実(AR:Augmented Reality)グラスや仮想現実(VR:Virtual Reality)ゴーグル等のヘッドマウントディスプレイ(HMD:Head Mounted Display)への応用が期待されている。
上記特許文献1に開示されている表示素子及び表示装置では、マイクロ発光素子に、光を等方的に散乱させる面光源としての自発光型デバイスが使用されている。そして、発光素子において波長変換部の出射面側の径と収束部の径とがほぼ等しい構成とされている。このため、収束部により出射方向へ光を十分に集光させることが難しい。
一方、出射方向の輝度を高めるには、画素ピッチを拡張するか、波長変換部の出射面積を小さくするか、若しくは収束部の径を大きくしなくてはならない。
一方、出射方向の輝度を高めるには、画素ピッチを拡張するか、波長変換部の出射面積を小さくするか、若しくは収束部の径を大きくしなくてはならない。
このため、発光装置及び画像表示装置では、出射方向の高輝度化と画素ピッチの小型化とを両立させることが望まれている。
本開示の第1実施態様に係る発光装置は、発光面を有する発光素子と、発光素子の発光面とは反対側及び発光素子の側面側に配設され、発光面から発せられる光を反射する光反射部と、発光面側に配設され、発光面から発せられる光を集光するレンズと、発光面とレンズとの間に配設され、厚さ方向に貫通されて光を通過させる開口を有し、発光面から発せられる光を遮蔽する光遮蔽部とを備えている。
本開示の第2実施態様に係る画像表示装置は、複数配列された発光装置を備え、発光装置は、発光面を有する発光素子と、発光素子の発光面とは反対側及び発光素子の側面側に配設され、発光面から発せられる光を反射する光反射部と、発光面側に配設され、発光面から発せられる光を集光するレンズと、発光面とレンズとの間に配設され、厚さ方向に貫通されて光を通過させる開口を有し、発光面から発せられる光を遮蔽する光遮蔽部とを備えている。
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
1.第1実施の形態
第1実施の形態は、発光装置及び画像表示装置に、本技術を適用した例を説明する。ここでは、発光装置及び画像表示装置の基本的な構造並びに製造方法について説明する。
2.第2実施の形態
第2実施の形態は、第1実施の形態に係る発光装置及び画像表示装置の製造方法の変形例を説明する。
3.第3実施の形態
第3実施の形態は、第1実施の形態に係る発光装置及び画像表示装置において、光反射部の第1変形例を説明する。
4.第4実施の形態
第4実施の形態は、第1実施の形態に係る発光装置及び画像表示装置において、光反射部の第2変形例を説明する。
5.第5実施の形態
第5実施の形態は、第1実施の形態に係る発光装置及び画像表示装置において、光制御部の第1変形例を説明する。
6.第6実施の形態
第6実施の形態は、第1実施の形態に係る発光装置及び画像表示装置において、光遮蔽部の第1変形例を説明する。
7.第7実施の形態
第7実施の形態は、第1実施の形態に係る発光装置及び画像表示装置において、光遮蔽部の第2変形例を説明する。
8.第8実施の形態
第8実施の形態は、第1実施の形態に係る発光装置及び画像表示装置において、光制御部の第2変形例を説明する。
9.第9実施の形態
第9実施の形態は、第1実施の形態に係る発光装置及び画像表示装置において、光遮蔽部の第3変形例を説明する。ここでは、第3変形例の複数のバリエーションについて説明する。
10.第10実施の形態
第10実施の形態は、第1実施の形態に係る発光装置及び画像表示装置において、光制御部の第3変形例を説明する。
11.第11実施の形態
第11実施の形態は、第1実施の形態に係る発光装置及び画像表示装置において、光遮蔽部の第4変形例を説明する。
12.第12実施の形態
第12実施の形態は、第1実施の形態に係る発光装置及び画像表示装置において、レンズの第1変形例を説明する。
13.第13実施の形態
第13実施の形態は、第1実施の形態に係る発光装置及び画像表示装置において、レンズの第2変形例を説明する。ここでは、第2変形例の複数のバリエーションについて説明する。
14.その他の実施の形態
1.第1実施の形態
第1実施の形態は、発光装置及び画像表示装置に、本技術を適用した例を説明する。ここでは、発光装置及び画像表示装置の基本的な構造並びに製造方法について説明する。
2.第2実施の形態
第2実施の形態は、第1実施の形態に係る発光装置及び画像表示装置の製造方法の変形例を説明する。
3.第3実施の形態
第3実施の形態は、第1実施の形態に係る発光装置及び画像表示装置において、光反射部の第1変形例を説明する。
4.第4実施の形態
第4実施の形態は、第1実施の形態に係る発光装置及び画像表示装置において、光反射部の第2変形例を説明する。
5.第5実施の形態
第5実施の形態は、第1実施の形態に係る発光装置及び画像表示装置において、光制御部の第1変形例を説明する。
6.第6実施の形態
第6実施の形態は、第1実施の形態に係る発光装置及び画像表示装置において、光遮蔽部の第1変形例を説明する。
7.第7実施の形態
第7実施の形態は、第1実施の形態に係る発光装置及び画像表示装置において、光遮蔽部の第2変形例を説明する。
8.第8実施の形態
第8実施の形態は、第1実施の形態に係る発光装置及び画像表示装置において、光制御部の第2変形例を説明する。
9.第9実施の形態
第9実施の形態は、第1実施の形態に係る発光装置及び画像表示装置において、光遮蔽部の第3変形例を説明する。ここでは、第3変形例の複数のバリエーションについて説明する。
10.第10実施の形態
第10実施の形態は、第1実施の形態に係る発光装置及び画像表示装置において、光制御部の第3変形例を説明する。
11.第11実施の形態
第11実施の形態は、第1実施の形態に係る発光装置及び画像表示装置において、光遮蔽部の第4変形例を説明する。
12.第12実施の形態
第12実施の形態は、第1実施の形態に係る発光装置及び画像表示装置において、レンズの第1変形例を説明する。
13.第13実施の形態
第13実施の形態は、第1実施の形態に係る発光装置及び画像表示装置において、レンズの第2変形例を説明する。ここでは、第2変形例の複数のバリエーションについて説明する。
14.その他の実施の形態
<1.第1実施の形態>
図1~図8を用いて、本開示の第1実施の形態に係る発光装置1及び画像表示装置100を説明する。
図1~図8を用いて、本開示の第1実施の形態に係る発光装置1及び画像表示装置100を説明する。
ここで、図中、適宜、示されている矢印X方向は、便宜的に平面上に載置された発光装置1及び画像表示装置100の1つの平面方向を示している。矢印Y方向は、矢印X方向に対して直交する他の1つの平面方向を示している。また、矢印Z方向は、矢印X方向及び矢印Y方向に対して直交する上方向を示している。つまり、矢印X方向、矢印Y方向、矢印Z方向は、丁度、三次元座標系のX軸方向、Y軸方向、Z軸方向に各々一致している。
なお、これらの各方向は、説明の理解を助けるために示されており、本技術の方向を限定するものではない。
なお、これらの各方向は、説明の理解を助けるために示されており、本技術の方向を限定するものではない。
[発光装置1及び画像表示装置100の構成]
(1)発光装置1及び画像表示装置100の概略全体構成
図1は、発光装置1及び画像表示装置100の縦断面構成の一例を表している。図2は、発光装置1及び画像表示装置100の平面構成の一例を表している。なお、図1に示されている断面構成は、図2に示されているA-A切断線において切断された断面構成である。また、図2では、図1に示されている構成要素の一部、具体的にはレンズ5が省略されている。
(1)発光装置1及び画像表示装置100の概略全体構成
図1は、発光装置1及び画像表示装置100の縦断面構成の一例を表している。図2は、発光装置1及び画像表示装置100の平面構成の一例を表している。なお、図1に示されている断面構成は、図2に示されているA-A切断線において切断された断面構成である。また、図2では、図1に示されている構成要素の一部、具体的にはレンズ5が省略されている。
第1実施の形態に係る画像表示装置100は、複数配列された発光装置1を備えている。ここでは、発光装置1は、矢印X方向、矢印Y方向のそれぞれに複数配列されている。また、矢印X方向に配列された発光装置1は、矢印Y方向に隣接する他の矢印X方向に配列された発光装置1に対して、発光装置1の配列ピッチの1/2の配列ピッチ分、ずれて配設されている。
発光装置1は基板10上に配設されている。発光装置1は、発光素子2と、光反射部3と、光制御部4と、レンズ5と、光遮蔽部6とを主要な構成要素として備えている。
(2)基板10の構成
基板10は、複数配列された発光装置1に共通の基板であり、又画像表示装置100の基板でもある。基板10には、発光装置1を駆動する、図示省略の駆動回路が配設されている。
基板10は、例えばシリコン基板等の半導体基板、ガラス基板又はガラスエポキシ基板により形成されている。
基板10は、複数配列された発光装置1に共通の基板であり、又画像表示装置100の基板でもある。基板10には、発光装置1を駆動する、図示省略の駆動回路が配設されている。
基板10は、例えばシリコン基板等の半導体基板、ガラス基板又はガラスエポキシ基板により形成されている。
(3)発光素子2の構成
発光素子2には自発光型光源が使用されている。発光素子2は、矢印Z方向から見て(以下、単に「平面視」という。)円形状に形成され、矢印Y方向から見て(以下、単に「側面視」という。)層状に形成されている。発光素子2の矢印Z方向(以下、単に「上方向」という。)の上面は発光面2Aである。発光素子2では、発光面2Aから上方向へ向かって等方的に光が発せられる。ここで、矢印X方向又は矢印Y方向に広がる平面(以下、単に「平面」という。)において、発光面2Aの発光径D(図1及び図3参照)は、実効的に光が発せられる領域の直径寸法である。
発光素子2には自発光型光源が使用されている。発光素子2は、矢印Z方向から見て(以下、単に「平面視」という。)円形状に形成され、矢印Y方向から見て(以下、単に「側面視」という。)層状に形成されている。発光素子2の矢印Z方向(以下、単に「上方向」という。)の上面は発光面2Aである。発光素子2では、発光面2Aから上方向へ向かって等方的に光が発せられる。ここで、矢印X方向又は矢印Y方向に広がる平面(以下、単に「平面」という。)において、発光面2Aの発光径D(図1及び図3参照)は、実効的に光が発せられる領域の直径寸法である。
発光素子2は、ここでは、例えばLED(Light Emitting Diode)により形成されている。LEDは、III-V族化合物半導体(無機化合物半導体)により形成されている。
なお、発光素子2は、同様に化合物半導体により形成されるLASER(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)であってもよい。また、発光素子2は、有機半導体により形成される有機EL(Electro-Luminescence)であってもよい。
なお、発光素子2は、同様に化合物半導体により形成されるLASER(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)であってもよい。また、発光素子2は、有機半導体により形成される有機EL(Electro-Luminescence)であってもよい。
(4)光反射部3の構成
光反射部3は、少なくとも第1光反射部3Aと、第2光反射部3Bとを備えている。
第1光反射部3Aは、発光素子2の発光面2Aとは反対側において、発光素子2の下面に対向し、平面に広がって配設されている。第1光反射部3Aでは、発光面2Aから発せられる光等が上方向へ向かって反射される。
第2光反射部3Bは、発光素子2の側面側の周囲を取り囲み、第1光反射部3Aから発光素子2を超えて立設されている。第2光反射部3Bでは、発光面2Aから発せられる光等が上方向へ向かって反射される。
ここで、第1実施の形態では、第2光反射部3Bは、第1光反射部3Aに対して垂直に立設されている。第2光反射部3Bは、上方向へ光を反射させる機能を有していればよいので、例えば、平面方向に対向する部位を第1光反射部3Aからその上方向へ向かって末広がりとなる(拡径される)傾斜面により形成してもよい。
光反射部3は、少なくとも第1光反射部3Aと、第2光反射部3Bとを備えている。
第1光反射部3Aは、発光素子2の発光面2Aとは反対側において、発光素子2の下面に対向し、平面に広がって配設されている。第1光反射部3Aでは、発光面2Aから発せられる光等が上方向へ向かって反射される。
第2光反射部3Bは、発光素子2の側面側の周囲を取り囲み、第1光反射部3Aから発光素子2を超えて立設されている。第2光反射部3Bでは、発光面2Aから発せられる光等が上方向へ向かって反射される。
ここで、第1実施の形態では、第2光反射部3Bは、第1光反射部3Aに対して垂直に立設されている。第2光反射部3Bは、上方向へ光を反射させる機能を有していればよいので、例えば、平面方向に対向する部位を第1光反射部3Aからその上方向へ向かって末広がりとなる(拡径される)傾斜面により形成してもよい。
第1実施の形態では、光反射部3は更に第3光反射部3Cを備えている。第3光反射部3Cは、発光素子2の発光面2Aに対向して配設される光遮蔽部6の発光面2A側に配設されている。第3光反射部3Cは平面に形成されている。第3光反射部3Cでは、発光面2Aから発せられる光等が発光面2A側へ向かって反射される。
光反射部3の第1光反射部3A、第2光反射部3B、第3光反射部3Cのそれぞれは、相互に連結されていてもよいし、一部又は全部を分離させてもよい。また、例えば、第2光反射部3Bの一部、具体的には発光素子2と光制御部4との境界部位が分離されていてもよい。
第1光反射部3A、第2光反射部3B、第3光反射部3Cのそれぞれは、光の反射特性に優れた金属体、例えばアルミニウム(Al)により形成されている。
また、第1光反射部3A、第2光反射部3B、第3光反射部3Cのそれぞれは、すべて金属体により形成されていてもよいが、ベース部位を樹脂体により形成し、樹脂体の表面に金属体を形成してもよい。
さらに、光の反射特性に優れた金属体として、Ag、Au、Pt、Cu、Ti等も実用的に使用することができる。
また、第1光反射部3A、第2光反射部3B、第3光反射部3Cのそれぞれは、すべて金属体により形成されていてもよいが、ベース部位を樹脂体により形成し、樹脂体の表面に金属体を形成してもよい。
さらに、光の反射特性に優れた金属体として、Ag、Au、Pt、Cu、Ti等も実用的に使用することができる。
(5)光制御部4の構成
光制御部4は、光反射部3の第1光反射部3A及び第2光反射部3B、更に第3光反射部3Cに周囲が囲まれた領域内において、発光素子2の発光面2A側に配設されている。第1実施の形態において、光制御部4は、光の波長を制御(変換)する光波長変換材料により形成されている。つまり、光制御部4では、発光面2Aから発せられる光が吸収され、吸収された光の波長が変換される。例えば、光制御部4は、発光面2Aから発せられる青色光を緑色光に、青色光を赤色光に、又は青色光を青色光に変換する。
ここで、図1において、発光素子2の発光面2Aから発せられた光は「実線」により示されている。また、光制御部4により光の波長が制御された光、つまり蛍光励起光は、「矢印付き破線」により示されている。さらに、「実線」と「矢印付き破線」との接続箇所には光から蛍光励起光に変換されたことを示す「星型記号」が便宜的に示されている。
光波長変換材料としては、例えば無機蛍光体、有機蛍光体又は量子ドットを使用することができる。
光制御部4は、光反射部3の第1光反射部3A及び第2光反射部3B、更に第3光反射部3Cに周囲が囲まれた領域内において、発光素子2の発光面2A側に配設されている。第1実施の形態において、光制御部4は、光の波長を制御(変換)する光波長変換材料により形成されている。つまり、光制御部4では、発光面2Aから発せられる光が吸収され、吸収された光の波長が変換される。例えば、光制御部4は、発光面2Aから発せられる青色光を緑色光に、青色光を赤色光に、又は青色光を青色光に変換する。
ここで、図1において、発光素子2の発光面2Aから発せられた光は「実線」により示されている。また、光制御部4により光の波長が制御された光、つまり蛍光励起光は、「矢印付き破線」により示されている。さらに、「実線」と「矢印付き破線」との接続箇所には光から蛍光励起光に変換されたことを示す「星型記号」が便宜的に示されている。
光波長変換材料としては、例えば無機蛍光体、有機蛍光体又は量子ドットを使用することができる。
(6)レンズ5の構成
レンズ5は、光制御部4の発光素子2とは反対側に配設されている。レンズ5は、発光面2Aから発せられる光の光軸Lc上に中心位置を一致させている。レンズ5には、上方向を突出させた光学球面レンズが使用されている。レンズ5は、例えばシリコン酸化膜(SiO2)により形成されている。レンズ5では、発光面2Aから発せられ、光制御部4を通して波長が制御された光が集光される。
なお、レンズ5は、シリコン窒化膜(SiN)等の無機材料、透明樹脂等の有機材料等により形成してもよい。
レンズ5は、光制御部4の発光素子2とは反対側に配設されている。レンズ5は、発光面2Aから発せられる光の光軸Lc上に中心位置を一致させている。レンズ5には、上方向を突出させた光学球面レンズが使用されている。レンズ5は、例えばシリコン酸化膜(SiO2)により形成されている。レンズ5では、発光面2Aから発せられ、光制御部4を通して波長が制御された光が集光される。
なお、レンズ5は、シリコン窒化膜(SiN)等の無機材料、透明樹脂等の有機材料等により形成してもよい。
曲率半径Rを有するレンズ5の平面におけるレンズ径Ldは、発光素子2の発光径Dに対して、同一又は大きい寸法に形成されている(図3参照)。例えば、レンズ5のレンズ径Ldは、光反射部3の平面方向において対向する第2光反射部3Bの厚さ分、発光径Dよりも大きい寸法に形成されている。この構成により、画像表示装置100では、発光装置1の配列ピッチとレンズ5の配列ピッチとを一致させることができる。
(7)光遮蔽部6の構成
光遮蔽部6は、光制御部4とレンズ5との間に配設され、板状に形成されている。光遮蔽部6には、厚さ方向に貫通され、光制御部4から波長が制御された光を通過させる開口6Aが配設されている。
光遮蔽部6は、光制御部4とレンズ5との間に配設され、板状に形成されている。光遮蔽部6には、厚さ方向に貫通され、光制御部4から波長が制御された光を通過させる開口6Aが配設されている。
光遮蔽部6は、開口6Aを除いて、光制御部4の上面の全域にわたって平面方向に形成され、光制御部4からレンズ5へ向かう光を遮蔽する。前述の通り、光遮蔽部6の発光素子2側には第3光反射部3Cが配設されているので、光遮蔽部6へ向かう光は第3光反射部3Cにより発光面2A側へ反射される。
光遮蔽部6は、第3光反射部3Cを備えているので、Alにより形成されている。また、光遮蔽部6は、光を透過しない樹脂体、例えば黒色インクが含まれた樹脂体により形成されてもよい。さらに、光遮蔽部6は、例えばAlよりも反射率が低い金属体をベースに形成し、この金属体の表面に反射率が高い金属体を形成してもよい。
光遮蔽部6は、第3光反射部3Cを備えているので、Alにより形成されている。また、光遮蔽部6は、光を透過しない樹脂体、例えば黒色インクが含まれた樹脂体により形成されてもよい。さらに、光遮蔽部6は、例えばAlよりも反射率が低い金属体をベースに形成し、この金属体の表面に反射率が高い金属体を形成してもよい。
開口6Aは、1つの発光素子2に対して1つ配設されている。第1実施の形態では、開口6Aは、平面視において、発光面2Aの形状と同様に、円形状に形成されている。開口6Aは、レンズ径Ld及び発光径Dよりも小さい開口径Aに形成されている(図3参照)。開口径Aは、光遮蔽部6の厚さ方向にわたって、同一の寸法に形成されている。このため、開口6Aの開口端面は垂直面に形成されている。
また、開口径Aは、レンズ5の上方から光を照射した際のレンズ5の集光径(スポット径)Ls以上の寸法に形成されている。例えば、開口径Aは、10nmよりも大きい寸法に形成されている。
開口6Aの中心位置は光軸Lc上に一致させている。
開口6Aは、発光面2Aから発せられ、光制御部4により制御された光を通過させる。さらに、開口6Aは、発光面2Aから発せられ、光反射部3により反射され、光制御部4により制御された光を通過させる。
また、開口径Aは、レンズ5の上方から光を照射した際のレンズ5の集光径(スポット径)Ls以上の寸法に形成されている。例えば、開口径Aは、10nmよりも大きい寸法に形成されている。
開口6Aの中心位置は光軸Lc上に一致させている。
開口6Aは、発光面2Aから発せられ、光制御部4により制御された光を通過させる。さらに、開口6Aは、発光面2Aから発せられ、光反射部3により反射され、光制御部4により制御された光を通過させる。
(8)開口径Aと取り込み角度θとの関係
図3は、発光装置1の詳細な縦断面構成を説明するモデルを表している。
発光装置1から光学系の投影面7に光を照射した際の取り込み角度θを基準としたとき、レンズ5の曲率半径Rを発光素子2の発光径Dの半値(R=D/2)に設定することが望ましい。取り込み角度θは、投影面7からの垂線に対する出射光の広がりの角度である。また、レンズ径Ldは発光径Dと同一の寸法(Ls=D)に設定されている。
図3では、便宜的に、光制御部4のレンズ5側の端面径が発光径Dとして示されている。このような構成により、発光装置1から投影面7への光集光効率を向上させることができ、発光装置1の矢印Z方向の高さを低くする低背構造を実現することができる。
また、取込み角度θに設定された光がレンズ5を通して光制御部4の表面上に集光する部分(集光径Lsが生成される部分)は発光位置とされる。発光位置からレンズ5の頂点までは高さTとされる。
図3は、発光装置1の詳細な縦断面構成を説明するモデルを表している。
発光装置1から光学系の投影面7に光を照射した際の取り込み角度θを基準としたとき、レンズ5の曲率半径Rを発光素子2の発光径Dの半値(R=D/2)に設定することが望ましい。取り込み角度θは、投影面7からの垂線に対する出射光の広がりの角度である。また、レンズ径Ldは発光径Dと同一の寸法(Ls=D)に設定されている。
図3では、便宜的に、光制御部4のレンズ5側の端面径が発光径Dとして示されている。このような構成により、発光装置1から投影面7への光集光効率を向上させることができ、発光装置1の矢印Z方向の高さを低くする低背構造を実現することができる。
また、取込み角度θに設定された光がレンズ5を通して光制御部4の表面上に集光する部分(集光径Lsが生成される部分)は発光位置とされる。発光位置からレンズ5の頂点までは高さTとされる。
図4は、取り込み角度θと倍率との関係を表している。横軸は取り込み角度θ、縦軸は倍率である。倍率は下記式により表される。
開口径A=倍率×発光径D
図4に示されているデータD1は「R=D/2」である。前述の通り、「R」はレンズ5の曲率半径である。「D」は発光面2Aの発光径である。データD2は「R=D/2×1.2」である。データD3は「R=D/2×1.6」である。図4から明らかなように、曲率半径Rが大きくなるに従って、倍率は減少する傾向にある。また、倍率が減少するに従って、取り込み角度θは小さくなる傾向にある。そして、光遮蔽部6の開口6Aの開口径Aが小さくなるに従って、取り込み角度θは小さくなる傾向にある。
開口径A=倍率×発光径D
図4に示されているデータD1は「R=D/2」である。前述の通り、「R」はレンズ5の曲率半径である。「D」は発光面2Aの発光径である。データD2は「R=D/2×1.2」である。データD3は「R=D/2×1.6」である。図4から明らかなように、曲率半径Rが大きくなるに従って、倍率は減少する傾向にある。また、倍率が減少するに従って、取り込み角度θは小さくなる傾向にある。そして、光遮蔽部6の開口6Aの開口径Aが小さくなるに従って、取り込み角度θは小さくなる傾向にある。
(9)発光装置1の輝度に関して
図5Aは、第1実施の形態に係る発光装置1の縦断面構成を表している。
図5Bは、第1比較例に係る発光装置1Aの縦断面構成を表している。発光装置1Aは、発光装置1の光遮蔽部6(及び第3光反射部3C)、開口6A及びレンズ5の構成要素を備えていない。
図5Cは、第2比較例に係る発光装置1Bの縦断面構成を表している。発光装置1Bは、発光装置1のレンズ5の構成要素を備えるものの、光遮蔽部6(及び第3光反射部3C)及び開口6Aの構成要素を備えていない。
図5Aは、第1実施の形態に係る発光装置1の縦断面構成を表している。
図5Bは、第1比較例に係る発光装置1Aの縦断面構成を表している。発光装置1Aは、発光装置1の光遮蔽部6(及び第3光反射部3C)、開口6A及びレンズ5の構成要素を備えていない。
図5Cは、第2比較例に係る発光装置1Bの縦断面構成を表している。発光装置1Bは、発光装置1のレンズ5の構成要素を備えるものの、光遮蔽部6(及び第3光反射部3C)及び開口6Aの構成要素を備えていない。
図6は、第1実施の形態に係る発光装置1、第1比較例に係る発光装置1A、第2比較例に係る発光装置1Bのそれぞれの輝度を表している。縦軸は輝度である。輝度の測定には光線追跡法(Ray Tracing)が使用されている。
図6では、取込み角度θを約±10°に設定したときの測定結果が示されている。データD5は第1比較例に係る発光装置1Aの輝度である。ここでは、発光装置1Aの輝度が「100%」の基準値に設定されている。データD6は第2比較例に係る発光装置1Bの輝度である。レンズ5を備えているが、発光装置1Aの輝度に対して、発光装置1Bの輝度の変化は殆ど見られない。
データD4は第1実施の形態に係る発光装置1の輝度である。発光装置1の輝度は、発光装置1Aの輝度、発光装置1Bの輝度のそれぞれに対して大幅に増加している。輝度の増加は約50%に達する。
データD4は第1実施の形態に係る発光装置1の輝度である。発光装置1の輝度は、発光装置1Aの輝度、発光装置1Bの輝度のそれぞれに対して大幅に増加している。輝度の増加は約50%に達する。
[発光装置1及び画像表示装置100の製造方法]
次に、発光装置1及び画像表示装置100の製造方法を簡単に説明する。図7及び図8は、第1実施の形態に係る発光装置1及び画像表示装置100の製造方法を説明する工程断面を表している。
次に、発光装置1及び画像表示装置100の製造方法を簡単に説明する。図7及び図8は、第1実施の形態に係る発光装置1及び画像表示装置100の製造方法を説明する工程断面を表している。
まず、第1光反射部3A及び第2光反射部3Bを含む光反射部3が形成される(図7参照)。光反射部3内に発光素子2、光制御部4のそれぞれが順次形成される(図7参照)。
次に、光制御部4上に光遮蔽部6が形成され、光遮蔽部6に開口6Aが形成される(図7参照)。
開口6Aを含む光遮蔽部6上にレンズ形成層5Aが形成される(図7参照)。レンズ形成層5Aは例えばSiO2により形成される。
図7に示されるように、発光装置1間となる領域において、レンズ形成層5Aの表面部位を除去する。この除去により、レンズ形成層5Aの表面部位に溝5Bが生成される。除去には、フォトフォトリソグラフィ技術及びエッチング技術が使用される。
次に、光制御部4上に光遮蔽部6が形成され、光遮蔽部6に開口6Aが形成される(図7参照)。
開口6Aを含む光遮蔽部6上にレンズ形成層5Aが形成される(図7参照)。レンズ形成層5Aは例えばSiO2により形成される。
図7に示されるように、発光装置1間となる領域において、レンズ形成層5Aの表面部位を除去する。この除去により、レンズ形成層5Aの表面部位に溝5Bが生成される。除去には、フォトフォトリソグラフィ技術及びエッチング技術が使用される。
図8に示されるように、レンズ形成層5Aにリフローが施され、レンズ形成層5Aから球面形状を有するレンズ5が形成される。
これら一連の製造工程が終了すると、発光装置1及びこの発光装置1を複数配列した画像表示装置100が完成する。
これら一連の製造工程が終了すると、発光装置1及びこの発光装置1を複数配列した画像表示装置100が完成する。
第1実施の形態に係る発光装置1及び画像表示装置100の製造方法では、一度に多量のレンズ5を製作することができる。このため、製作費用を削減することができる。
[作用効果]
第1実施の形態に係る発光装置1は、図1及び図2に示されるように、発光素子2と、光反射部3と、光制御部4と、レンズ5と、光遮蔽部6とを備える。
発光素子2は発光面2Aを有する。光反射部3は、発光素子2の発光面2Aとは反対側及び発光素子2の側面側に配設され、発光面2Aから発せられる光を反射する。光制御部4は、光反射部3に周囲が囲まれた領域内において発光面2A側に配設され、光の波長を制御する。レンズ5は、光制御部4の発光素子2とは反対側に配設され、発光面2Aから発せられる光を集光する。
そして、光遮蔽部6は、光制御部4とレンズ5との間に配設され、厚さ方向に貫通されて光を通過させる開口6Aを有し、発光面2Aから発せられる光を遮蔽する。
発光装置1では、発光素子2の発光面2Aから発せられた光は、光制御部4を介して開口6Aから出射され、更に光反射部3により反射され、光制御部4を介して開口6Aから出射される。このため、図6に示されるように、出射方向の高輝度化を実現することができる。
加えて、発光装置1では、出射方向の高輝度化を実現することができるので、発光素子2の発光面2Aの発光径D(光制御部4の端面寸法)とレンズ5のレンズ径Ldとが同等の寸法に形成可能である。このため、発光装置1の狭ピッチ化を実現することができる。
従って、発光装置1及び発光装置1を備えた画像表示装置100では、出射方向の高輝度化と画素ピッチの小型化とを両立させることができる。
第1実施の形態に係る発光装置1は、図1及び図2に示されるように、発光素子2と、光反射部3と、光制御部4と、レンズ5と、光遮蔽部6とを備える。
発光素子2は発光面2Aを有する。光反射部3は、発光素子2の発光面2Aとは反対側及び発光素子2の側面側に配設され、発光面2Aから発せられる光を反射する。光制御部4は、光反射部3に周囲が囲まれた領域内において発光面2A側に配設され、光の波長を制御する。レンズ5は、光制御部4の発光素子2とは反対側に配設され、発光面2Aから発せられる光を集光する。
そして、光遮蔽部6は、光制御部4とレンズ5との間に配設され、厚さ方向に貫通されて光を通過させる開口6Aを有し、発光面2Aから発せられる光を遮蔽する。
発光装置1では、発光素子2の発光面2Aから発せられた光は、光制御部4を介して開口6Aから出射され、更に光反射部3により反射され、光制御部4を介して開口6Aから出射される。このため、図6に示されるように、出射方向の高輝度化を実現することができる。
加えて、発光装置1では、出射方向の高輝度化を実現することができるので、発光素子2の発光面2Aの発光径D(光制御部4の端面寸法)とレンズ5のレンズ径Ldとが同等の寸法に形成可能である。このため、発光装置1の狭ピッチ化を実現することができる。
従って、発光装置1及び発光装置1を備えた画像表示装置100では、出射方向の高輝度化と画素ピッチの小型化とを両立させることができる。
さらに、発光装置1では、高輝度化を実現することができるので、低消費電力動作が可能になる。
加えて、発光装置1は、図1に示されるように、光制御部4を備えている。このため、蛍光励起光も光制御部4に閉じ込めて光の波長を制御することができるので、最終的な出射光の混色を減少させることができる。
さらに加えて、発光装置1では、光制御部4の周囲が光反射部3に取り囲まれているので、反射により実効的な光路長を長くすることができる。このため、発光装置1及び画像表示装置100では、光制御部4の低背化を実現することができる。
加えて、発光装置1は、図1に示されるように、光制御部4を備えている。このため、蛍光励起光も光制御部4に閉じ込めて光の波長を制御することができるので、最終的な出射光の混色を減少させることができる。
さらに加えて、発光装置1では、光制御部4の周囲が光反射部3に取り囲まれているので、反射により実効的な光路長を長くすることができる。このため、発光装置1及び画像表示装置100では、光制御部4の低背化を実現することができる。
また、発光装置1では、図1及び図3に示されるように、開口6Aの開口径Aは、レンズ5のレンズ径Ld及び発光面2Aの発光径Dよりも小さく、発光位置におけるレンズ5の集光径Lsよりも大きい。このため、図4に示されるように、取り込み角度θを小さくすることができる。
また、発光装置1では、図1及び図3に示されるように、発光面2Aの発光径Dは、レンズ5のレンズ径Ldに対して同一又は小さい。このため、レンズ5の配列ピッチに対して、発光素子2の配列ピッチを一致又は近似させることができるので、発光装置1の狭ピッチ化を実現することができる。
また、発光装置1では、図1に示されるように、光反射部3は、光を反射する第3光反射部3Cを備えている。第3光反射部3Cは、光遮蔽部6の発光面2A側に配設される。このため、発光装置1では、第3光反射部3Cにより反射され、光制御部4を介して開口6Aから出射させる光が加算されるので、出射方向の更なる高輝度化を実現することができる。
さらに、上記発光装置1により得られる作用効果は、画像表示装置100においても同様の作用効果として得られる。
<2.第2実施の形態>
次に、本開示の第2実施の形態に係る発光装置1及び画像表示装置100を説明する。第2実施の形態並びにそれ以降の実施の形態において、第1実施の形態に係る発光装置1及び画像表示装置100の構成要素と同一の構成要素又は実質的に同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
次に、本開示の第2実施の形態に係る発光装置1及び画像表示装置100を説明する。第2実施の形態並びにそれ以降の実施の形態において、第1実施の形態に係る発光装置1及び画像表示装置100の構成要素と同一の構成要素又は実質的に同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
[発光装置1及び画像表示装置100の製造方法]
第2実施の形態は、第1実施の形態に係る発光装置1及び画像表示装置100の製造方法の変形例を説明する。図9は、第2実施の形態に係る発光装置1及び画像表示装置100の製造方法を説明する工程断面を表している。
第2実施の形態は、第1実施の形態に係る発光装置1及び画像表示装置100の製造方法の変形例を説明する。図9は、第2実施の形態に係る発光装置1及び画像表示装置100の製造方法を説明する工程断面を表している。
図9に示されるように、発光装置1及び画像表示装置100の製造方法では、予め製作された光制御部4上及び光反射部3の第2光反射部3B上に、光遮蔽部6及びレンズ5が貼り付けられる。レンズ5は、光遮蔽部6上にガラス成形又は樹脂成形により予め製作される。光遮蔽部6には開口6Aが形成されている。貼り付けには接着剤6Bが使用される。
第2実施の形態に係る発光装置1及び画像表示装置100の製造方法では、発光装置1の光制御部4までの製作と、光遮蔽部6及びレンズ5の製作とを、最適な条件下において、独立に製作することができる。このため、製造上の歩留まりを向上させることができる。
[変形例]
なお、第2実施の形態に係る発光装置1及び画像表示装置100の製造方法では、ガラス、樹脂等のレンズ形成層に、金型のレンズ形状を転写するインプリントリソグラフィ技術を使用してレンズ5を製作することができる。この場合、第2実施の形態に係る発光装置1及び画像表示装置100の製造方法と同様に、レンズ5の製作後にレンズ5は貼り付けられる。
なお、第2実施の形態に係る発光装置1及び画像表示装置100の製造方法では、ガラス、樹脂等のレンズ形成層に、金型のレンズ形状を転写するインプリントリソグラフィ技術を使用してレンズ5を製作することができる。この場合、第2実施の形態に係る発光装置1及び画像表示装置100の製造方法と同様に、レンズ5の製作後にレンズ5は貼り付けられる。
<3.第3実施の形態>
次に、本開示の第3実施の形態に係る発光装置1及び画像表示装置100を説明する。
図10は、第3実施の形態に係る発光装置1の縦断面構成を表している。なお、第3実施の形態から第9実施の形態では、1つの発光装置1について説明し、画像表示装置100の説明は省略する。
次に、本開示の第3実施の形態に係る発光装置1及び画像表示装置100を説明する。
図10は、第3実施の形態に係る発光装置1の縦断面構成を表している。なお、第3実施の形態から第9実施の形態では、1つの発光装置1について説明し、画像表示装置100の説明は省略する。
[発光装置1の構成]
第3実施の形態に係る発光装置1は、第1実施の形態に係る発光装置1の第3光反射部3Cに代えて、第3光反射部3Dを備えている。第3光反射部3Dは、第3光反射部3Cと同様に、光遮蔽部6の発光素子2側に配設されている。第3光反射部3Dは散乱面として形成されている。
第3実施の形態に係る発光装置1は、第1実施の形態に係る発光装置1の第3光反射部3Cに代えて、第3光反射部3Dを備えている。第3光反射部3Dは、第3光反射部3Cと同様に、光遮蔽部6の発光素子2側に配設されている。第3光反射部3Dは散乱面として形成されている。
上記以外の構成要素は、第1実施の形態に係る発光装置1の構成要素と同一である。
[作用効果]
第3実施の形態に係る発光装置1では、光反射部3に第3光反射部3Dを備えたので、開口6Aに向かわなかった光を散乱させ、効率的に開口6Aに集光させることができる。このため、出射方向の更なる高輝度化を実現することができる。
第3実施の形態に係る発光装置1では、光反射部3に第3光反射部3Dを備えたので、開口6Aに向かわなかった光を散乱させ、効率的に開口6Aに集光させることができる。このため、出射方向の更なる高輝度化を実現することができる。
また、第3光反射部3Dでは、光制御部4に散乱体を含有させた場合と同様の光学的効果が期待できるので、光制御部4における実効的な光路長を長くすることができる。このため、光制御部4の低背化を実現することができる。さらに、混色を低減することができる。
また、光制御部4に散乱体を含有させた場合には、光制御部4において散乱体の含有量を減少させることができる。このため、光制御部4の光学的特性のばらつきを減少させ、光学的信頼性を向上させることができる。
また、光制御部4に散乱体を含有させた場合には、光制御部4において散乱体の含有量を減少させることができる。このため、光制御部4の光学的特性のばらつきを減少させ、光学的信頼性を向上させることができる。
<4.第4実施の形態>
次に、本開示の第4実施の形態に係る発光装置1を説明する。
[発光装置1の構成]
図11は、第4実施の形態に係る発光装置1の縦断面構成を表している。
第4実施の形態に係る発光装置1は、第1実施の形態に係る発光装置1の第3光反射部3Cに代えて、光反射部3に第3光反射部3Eを備えている。第3光反射部3Eは、第3光反射部3Cと同様に、光遮蔽部6の発光素子2側に配設されている。第3光反射部3Eは、レンズ5側にへこむ湾曲面に形成されている。
次に、本開示の第4実施の形態に係る発光装置1を説明する。
[発光装置1の構成]
図11は、第4実施の形態に係る発光装置1の縦断面構成を表している。
第4実施の形態に係る発光装置1は、第1実施の形態に係る発光装置1の第3光反射部3Cに代えて、光反射部3に第3光反射部3Eを備えている。第3光反射部3Eは、第3光反射部3Cと同様に、光遮蔽部6の発光素子2側に配設されている。第3光反射部3Eは、レンズ5側にへこむ湾曲面に形成されている。
上記以外の構成要素は、第1実施の形態に係る発光装置1の構成要素と同一である。
[作用効果]
第4実施の形態に係る発光装置1では、第3実施の形態に係る発光装置1により得られる作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
また、発光装置1では、第3光反射部3Eを備えたので、開口6Aに向かわなかった光を第3光反射部3Eにより反射し、効率的に開口6Aに集光させることができる。このため、出射方向の更なる高輝度化を実現することができる。
第4実施の形態に係る発光装置1では、第3実施の形態に係る発光装置1により得られる作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
また、発光装置1では、第3光反射部3Eを備えたので、開口6Aに向かわなかった光を第3光反射部3Eにより反射し、効率的に開口6Aに集光させることができる。このため、出射方向の更なる高輝度化を実現することができる。
<5.第5実施の形態>
次に、本開示の第5実施の形態に係る発光装置1を説明する。
[発光装置1の構成]
図12は、第5実施の形態に係る発光装置1の縦断面構成を表している。
第5実施の形態に係る発光装置1は、発光素子2の発光面2Aと光制御部4との間に第2レンズ8を備えている。第2レンズ8は、発光面2A側にへこむ湾曲面を有し、発光面2Aから発せられる光を集光する。第2レンズ8は、例えばレンズ5と同様の材料を用いて形成可能である。
次に、本開示の第5実施の形態に係る発光装置1を説明する。
[発光装置1の構成]
図12は、第5実施の形態に係る発光装置1の縦断面構成を表している。
第5実施の形態に係る発光装置1は、発光素子2の発光面2Aと光制御部4との間に第2レンズ8を備えている。第2レンズ8は、発光面2A側にへこむ湾曲面を有し、発光面2Aから発せられる光を集光する。第2レンズ8は、例えばレンズ5と同様の材料を用いて形成可能である。
上記以外の構成要素は、第1実施の形態に係る発光装置1の構成要素と同一である。
[作用効果]
第5実施の形態に係る発光装置1では、第3実施の形態に係る発光装置1により得られる作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
さらに、第5実施の形態に係る発光装置1では、第2レンズ8を備えたので、発光面2Aから発せられた光を開口6Aに向けて効率的に集光することができる。このため、出射方向の更なる高輝度化を実現することができる。
第5実施の形態に係る発光装置1では、第3実施の形態に係る発光装置1により得られる作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
さらに、第5実施の形態に係る発光装置1では、第2レンズ8を備えたので、発光面2Aから発せられた光を開口6Aに向けて効率的に集光することができる。このため、出射方向の更なる高輝度化を実現することができる。
<6.第6実施の形態>
次に、本開示の第6実施の形態に係る発光装置1を説明する。
[発光装置1の構成]
図13は、第6実施の形態に係る発光装置1の縦断面構成を表している。
第6実施の形態に係る発光装置1は、第1実施の形態に係る発光装置1の開口6Aに代えて、光遮蔽部6に開口6Cを備えている。開口6Cは、光制御部4からレンズ5に向かって開口径Aが拡径される傾斜面に形成されている。つまり、開口6Cの開口端面は傾斜面に形成されている。
この開口6Cの傾斜面には第4光反射部3Fが配設されている。光遮蔽部6に反射率が高い金属体が使用される場合には、開口6Cの傾斜面は第4光反射部3Fとして形成される。光遮蔽部6に反射率が低い材料が使用される場合には、開口6Cの傾斜面に反射率が高い第4光反射部3Fが別途形成される。
次に、本開示の第6実施の形態に係る発光装置1を説明する。
[発光装置1の構成]
図13は、第6実施の形態に係る発光装置1の縦断面構成を表している。
第6実施の形態に係る発光装置1は、第1実施の形態に係る発光装置1の開口6Aに代えて、光遮蔽部6に開口6Cを備えている。開口6Cは、光制御部4からレンズ5に向かって開口径Aが拡径される傾斜面に形成されている。つまり、開口6Cの開口端面は傾斜面に形成されている。
この開口6Cの傾斜面には第4光反射部3Fが配設されている。光遮蔽部6に反射率が高い金属体が使用される場合には、開口6Cの傾斜面は第4光反射部3Fとして形成される。光遮蔽部6に反射率が低い材料が使用される場合には、開口6Cの傾斜面に反射率が高い第4光反射部3Fが別途形成される。
上記以外の構成要素は、第1実施の形態に係る発光装置1の構成要素と同一である。
[作用効果]
第6実施の形態に係る発光装置1では、第1実施の形態に係る発光装置1により得られる作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
さらに、第6実施の形態に係る発光装置1は、レンズ5側に向かって拡径された開口6Cを備える。そして、開口6Cには第4光反射部3Fが配設されている。このため、開口6Cの第4光反射部3Fにより、高角度の光を出射方向の正面に集光させることができる。従って、正面の高輝度化を更に改善することができる。
第6実施の形態に係る発光装置1では、第1実施の形態に係る発光装置1により得られる作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
さらに、第6実施の形態に係る発光装置1は、レンズ5側に向かって拡径された開口6Cを備える。そして、開口6Cには第4光反射部3Fが配設されている。このため、開口6Cの第4光反射部3Fにより、高角度の光を出射方向の正面に集光させることができる。従って、正面の高輝度化を更に改善することができる。
<7.第7実施の形態>
次に、本開示の第7実施の形態に係る発光装置1を説明する。
[発光装置1の構成]
図14は、第7実施の形態に係る発光装置1の縦断面構成を表している。
第7実施の形態に係る発光装置1は、第1実施の形態に係る発光装置1において、光遮蔽部6とレンズ5との間に波長カットフィルタ9Aを備えている。なお、波長カットフィルタ9Aは、光遮蔽部6の下側にある場合も含まれる。
次に、本開示の第7実施の形態に係る発光装置1を説明する。
[発光装置1の構成]
図14は、第7実施の形態に係る発光装置1の縦断面構成を表している。
第7実施の形態に係る発光装置1は、第1実施の形態に係る発光装置1において、光遮蔽部6とレンズ5との間に波長カットフィルタ9Aを備えている。なお、波長カットフィルタ9Aは、光遮蔽部6の下側にある場合も含まれる。
波長カットフィルタ9Aは、ロングパス型エッジフィルタとして形成されている。詳細な構成の図示は省略するが、波長カットフィルタ9Aは、例えば、高屈折率材(例えば、TiO2)と低屈折率材(例えば、SiO2)とを積層して構成される多層膜(例えば、(0.5L、1H、0.5L)×10層)により形成されている。波長カットフィルタ9Aでは、光制御部4において波長が制御されていない励起光のみを反射することができる。
上記以外の構成要素は、第1実施の形態に係る発光装置1の構成要素と同一である。
[作用効果]
第7実施の形態に係る発光装置1では、第1実施の形態に係る発光装置1により得られる作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
第7実施の形態に係る発光装置1では、第1実施の形態に係る発光装置1により得られる作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
さらに、第7実施の形態に係る発光装置1では、波長カットフィルタ9Aを備えているので、光制御部4において波長が制御されていない励起光のみを反射し、混色を低減させることができる。また、光制御部4において実効的な光路長を長くすることができるので、光制御部4の低背化を実現することができる。
<8.第8実施の形態>
次に、本開示の第8実施の形態に係る発光装置1を説明する。
[発光装置1の構成]
図15は、第8実施の形態に係る発光装置1の縦断面構成を表している。
第8実施の形態に係る発光装置1は、第1実施の形態に係る発光装置1において、発光素子2と光制御部4との間に波長カットフィルタ9Bを備えている。
次に、本開示の第8実施の形態に係る発光装置1を説明する。
[発光装置1の構成]
図15は、第8実施の形態に係る発光装置1の縦断面構成を表している。
第8実施の形態に係る発光装置1は、第1実施の形態に係る発光装置1において、発光素子2と光制御部4との間に波長カットフィルタ9Bを備えている。
波長カットフィルタ9Bは、ショートパス型エッジフィルタとして形成されている。波長カットフィルタ9Bの構成は、第7実施の形態に係る発光装置1の波長カットフィルタ9Aの構成と同様である。波長カットフィルタ9Bでは、光制御部4において蛍光励起光のみを反射することができる。
上記以外の構成要素は、第1実施の形態に係る発光装置1の構成要素と同一である。
[作用効果]
第8実施の形態に係る発光装置1では、第1実施の形態に係る発光装置1により得られる作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
第8実施の形態に係る発光装置1では、第1実施の形態に係る発光装置1により得られる作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
さらに、第8実施の形態に係る発光装置1では、波長カットフィルタ9Bを備えているので、光制御部4において蛍光励起光のみを反射し、光制御部4の光路長を長くすることができる。このため、光制御部4の低背化を実現することができる。
<9.第9実施の形態>
次に、本開示の第9実施の形態に係る発光装置1を説明する。
[発光装置1の構成]
図16Aは、第9実施の形態に係る発光装置1の平面構成を表している。
第9実施の形態に係る発光装置1では、光遮蔽部6に開口6Dが配設されている。開口6Dは、平面視において、矢印X方向を長軸とする楕円形状に形成されている。つまり、開口6Dは、矢印X方向の出射範囲を拡張し、矢印Y方向の出射範囲を縮小する構成とされている。投影面7(図3参照)での出射光の形状は楕円形状となる。
次に、本開示の第9実施の形態に係る発光装置1を説明する。
[発光装置1の構成]
図16Aは、第9実施の形態に係る発光装置1の平面構成を表している。
第9実施の形態に係る発光装置1では、光遮蔽部6に開口6Dが配設されている。開口6Dは、平面視において、矢印X方向を長軸とする楕円形状に形成されている。つまり、開口6Dは、矢印X方向の出射範囲を拡張し、矢印Y方向の出射範囲を縮小する構成とされている。投影面7(図3参照)での出射光の形状は楕円形状となる。
上記以外の構成要素は、第1実施の形態に係る発光装置1の構成要素と同一である。
[作用効果]
第9実施の形態に係る発光装置1では、第1実施の形態に係る発光装置1により得られる作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
第9実施の形態に係る発光装置1では、第1実施の形態に係る発光装置1により得られる作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
さらに、発光装置1では、楕円形状に形成された開口6Dを備えているので、矢印X方向の出射範囲を拡張し、かつ、輝度を高めることができる。一方、矢印Y方向の出射範囲を縮小し、出射範囲を制限することができる。このため、一定の方向の視野角を制限する表示方式、例えば覗き見防止フィルタ等に匹敵する機能を、開口6Dの形状を変化させることにより、簡易に実現することができる。
[第1変形例]
図16Bは、第9実施の形態の第1変形例に係る発光装置1の平面構成を表している。
第1変形例に係る発光装置1では、光遮蔽部6に開口6Eが配設されている。開口6Eは、平面視において、矢印X方向、矢印Y方向のそれぞれの辺の長さを同一とする正方形状に形成されている。投影面7(図3参照)での出射光の形状は正方形状となる。
第9実施の形態に係る発光装置1と同様に、特定の範囲の出射の輝度を高め、特定の範囲の出射を制限する場合には、例えばレンズ5としてシリンドリカルレンズを組み合わせて配設することが好ましい。
図16Bは、第9実施の形態の第1変形例に係る発光装置1の平面構成を表している。
第1変形例に係る発光装置1では、光遮蔽部6に開口6Eが配設されている。開口6Eは、平面視において、矢印X方向、矢印Y方向のそれぞれの辺の長さを同一とする正方形状に形成されている。投影面7(図3参照)での出射光の形状は正方形状となる。
第9実施の形態に係る発光装置1と同様に、特定の範囲の出射の輝度を高め、特定の範囲の出射を制限する場合には、例えばレンズ5としてシリンドリカルレンズを組み合わせて配設することが好ましい。
上記以外の構成要素は、第1実施の形態に係る発光装置1の構成要素と同一である。
第1変形例に係る発光装置1では、第9実施の形態に係る発光装置1により得られる作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
[第2変形例]
図16Cは、第9実施の形態の第2変形例に係る発光装置1の平面構成を表している。
第2変形例に係る発光装置1では、光遮蔽部6に開口6Fが配設されている。開口6Fは、平面視において、矢印X方向の辺が長く、矢印Y方向の辺が短い長方形状に形成されている。投影面7(図3参照)での出射光の形状は長方形状となる。
図16Cは、第9実施の形態の第2変形例に係る発光装置1の平面構成を表している。
第2変形例に係る発光装置1では、光遮蔽部6に開口6Fが配設されている。開口6Fは、平面視において、矢印X方向の辺が長く、矢印Y方向の辺が短い長方形状に形成されている。投影面7(図3参照)での出射光の形状は長方形状となる。
上記以外の構成要素は、第1実施の形態に係る発光装置1の構成要素と同一である。
第2変形例に係る発光装置1では、第9実施の形態に係る発光装置1により得られる作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
[第3変形例]
図16Dは、第9実施の形態の第3変形例に係る発光装置1の平面構成を表している。
第3変形例に係る発光装置1では、光遮蔽部6に開口6Gが配設されている。開口6Gは、平面視において、多角形状に形成されている。ここでは、開口6Gは正六角形状に形成されている。投影面7(図3参照)での出射光の形状は多角形状となる。
ここで、多角形状には、三角形状、五角形状、七角形状及びそれ以上の多角形状が含まれる。多角形状では、各辺の長さが同一であっても同一でなくてもよい。また、第1変形例に係る発光装置1と同様に、シリンドリカルレンズを組み合わせることができる。
図16Dは、第9実施の形態の第3変形例に係る発光装置1の平面構成を表している。
第3変形例に係る発光装置1では、光遮蔽部6に開口6Gが配設されている。開口6Gは、平面視において、多角形状に形成されている。ここでは、開口6Gは正六角形状に形成されている。投影面7(図3参照)での出射光の形状は多角形状となる。
ここで、多角形状には、三角形状、五角形状、七角形状及びそれ以上の多角形状が含まれる。多角形状では、各辺の長さが同一であっても同一でなくてもよい。また、第1変形例に係る発光装置1と同様に、シリンドリカルレンズを組み合わせることができる。
上記以外の構成要素は、第1実施の形態に係る発光装置1の構成要素と同一である。
第3変形例に係る発光装置1では、第9実施の形態に係る発光装置1により得られる作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
<10.第10実施の形態>
次に、本開示の第10実施の形態に係る発光装置1及び画像表示装置100を説明する。
[発光装置1の構成]
図17は、第10実施の形態に係る発光装置1及び画像表示装置100の縦断面構成を表している。
第10実施の形態に係る発光装置1では、第1実施の形態に係る発光装置1の光制御部4に代えて、光制御部40か配設されている。光制御部40は、光の散乱を制御する光散乱体により形成されている。光散乱体は色変換材料により形成されている。具体的には、赤色変換材料、緑色変換材料又は青色変換材料が使用されている。
次に、本開示の第10実施の形態に係る発光装置1及び画像表示装置100を説明する。
[発光装置1の構成]
図17は、第10実施の形態に係る発光装置1及び画像表示装置100の縦断面構成を表している。
第10実施の形態に係る発光装置1では、第1実施の形態に係る発光装置1の光制御部4に代えて、光制御部40か配設されている。光制御部40は、光の散乱を制御する光散乱体により形成されている。光散乱体は色変換材料により形成されている。具体的には、赤色変換材料、緑色変換材料又は青色変換材料が使用されている。
上記以外の構成要素は、第1実施の形態に係る発光装置1の構成要素と同一である。
[作用効果]
第10実施の形態に係る発光装置1では、第1実施の形態に係る発光装置1により得られる作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
第10実施の形態に係る発光装置1では、第1実施の形態に係る発光装置1により得られる作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
<11.第11実施の形態>
次に、本開示の第11実施の形態に係る発光装置1及び画像表示装置100を説明する。
[発光装置1の構成]
図18は、第11実施の形態に係る発光装置1及び画像表示装置100の縦断面構成を表している。図19は、図18に示される発光装置1及び画像表示装置100の平面構成を表している。
次に、本開示の第11実施の形態に係る発光装置1及び画像表示装置100を説明する。
[発光装置1の構成]
図18は、第11実施の形態に係る発光装置1及び画像表示装置100の縦断面構成を表している。図19は、図18に示される発光装置1及び画像表示装置100の平面構成を表している。
第11実施の形態に係る発光装置1では、第1光反射部3A及び第2光反射部3Bにより構成された1つの光反射部3に光制御部4が配設され、光遮蔽部6に複数の開口6Aが配設されている。1つの開口6Aに対して1つの発光素子2が配設されている。配設個数を限定するものではないが、第11実施の形態では、1つの光反射部3に6つの開口6Aが配設され、かつ、6つの発光素子2が配設されている。
光遮光部6上には微細なマイクロレンズアレイ50が配設されている。マイクロレンズアレイ50は、開口6Aが配設された位置に対応してレンズが配設されている。
光遮光部6上には微細なマイクロレンズアレイ50が配設されている。マイクロレンズアレイ50は、開口6Aが配設された位置に対応してレンズが配設されている。
上記以外の構成要素は、第1実施の形態に係る発光装置1の構成要素と同一である。
[作用効果]
第11実施の形態に係る発光装置1では、第1実施の形態に係る発光装置1により得られる作用効果と同様に、出射方向の高輝度を実現することができるという作用効果を得ることができる。
第11実施の形態に係る発光装置1では、第1実施の形態に係る発光装置1により得られる作用効果と同様に、出射方向の高輝度を実現することができるという作用効果を得ることができる。
<12.第12実施の形態>
次に、本開示の第12実施の形態に係る発光装置1及び画像表示装置100を説明する。
[発光装置1の構成]
図20は、第12実施の形態に係る発光装置1及び画像表示装置100の縦断面構成を表している。
次に、本開示の第12実施の形態に係る発光装置1及び画像表示装置100を説明する。
[発光装置1の構成]
図20は、第12実施の形態に係る発光装置1及び画像表示装置100の縦断面構成を表している。
第12実施の形態に係る発光装置1では、光遮蔽部6上にギャップ11を介して対向レンズ51が配設されている。対向レンズ51の光出射側は平坦面とされている。
上記以外の構成要素は、第1実施の形態に係る発光装置1の構成要素と同一である。
[作用効果]
第12実施の形態に係る発光装置1では、第1実施の形態に係る発光装置1により得られる作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
また、発光装置1では、対向レンズ51の光出射面側が平坦な構成とされている。このため、例えば対向レンズ51にフィルタやフィルムが装着可能となる等の機構的なメリットを得ることができる。
第12実施の形態に係る発光装置1では、第1実施の形態に係る発光装置1により得られる作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
また、発光装置1では、対向レンズ51の光出射面側が平坦な構成とされている。このため、例えば対向レンズ51にフィルタやフィルムが装着可能となる等の機構的なメリットを得ることができる。
<13.第13実施の形態>
次に、本開示の第13実施の形態に係る発光装置1及び画像表示装置100を説明する。
[発光装置1の構成]
図21は、第13実施の形態に係る発光装置1及び画像表示装置100のレンズ5の縦断面構成を表している。
次に、本開示の第13実施の形態に係る発光装置1及び画像表示装置100を説明する。
[発光装置1の構成]
図21は、第13実施の形態に係る発光装置1及び画像表示装置100のレンズ5の縦断面構成を表している。
第13実施の形態に係る発光装置1では、側面視において、レンズ5は、台形状、又は球面形状に近似された台形状に形成されている。
上記以外の構成要素は、第1実施の形態に係る発光装置1の構成要素と同一である。
[作用効果]
第13実施の形態に係る発光装置1及び画像表示装置100では、第1実施の形態に係る発光装置1及び画像表示装置100により得られる作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
また、発光装置1及び画像表示装置100では、台形状に形成されたレンズ5は、製造上の形状ばらつきを球面形状に形成されたレンズ5の形状ばらつきよりも小さくすることができる。このため、画像表示装置100のすべての発光装置1において、輝度を均一にすることができる。
第13実施の形態に係る発光装置1及び画像表示装置100では、第1実施の形態に係る発光装置1及び画像表示装置100により得られる作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
また、発光装置1及び画像表示装置100では、台形状に形成されたレンズ5は、製造上の形状ばらつきを球面形状に形成されたレンズ5の形状ばらつきよりも小さくすることができる。このため、画像表示装置100のすべての発光装置1において、輝度を均一にすることができる。
[変形例]
第13実施の形態に係る発光装置1では、レンズ5にフレネル面を配設することができる。また、レンズ5は回折レンズにより形成してもよい。
このように構成されるレンズ5が使用されると、集光効果を向上させることができる。また、レンズ5の高さを低くすることができる。
第13実施の形態に係る発光装置1では、レンズ5にフレネル面を配設することができる。また、レンズ5は回折レンズにより形成してもよい。
このように構成されるレンズ5が使用されると、集光効果を向上させることができる。また、レンズ5の高さを低くすることができる。
<14.その他の実施の形態>
本技術は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更可能である。
例えば、本技術では、上記複数の実施の形態又は複数の変形例に係る発光装置1及び画像表示装置100を2以上組み合わせることができる。
本技術は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更可能である。
例えば、本技術では、上記複数の実施の形態又は複数の変形例に係る発光装置1及び画像表示装置100を2以上組み合わせることができる。
本開示では、発光装置は、発光素子と、光反射部と、光制御部と、レンズと、光遮蔽部とを備える。発光素子は発光面を有する。光反射部は、発光素子の発光面とは反対側及び発光素子の側面側に配設され、発光面から発せられる光を反射する。光制御部は、光反射部に周囲が囲まれた領域内において発光面側に配設され、光の波長を制御する。レンズは、光制御部の発光素子とは反対側に配設され、発光面から発せられる光を集光する。そして、光遮蔽部は、光制御部とレンズとの間に配設され、厚さ方向に貫通されて光を通過させる開口を有し、発光面から発せられる光を遮蔽する。
発光装置では、発光素子の発光面から発せられた光は、光制御部を介して開口から出射され、更に光反射部により反射され、光制御部を介して開口から出射される。このため、出射方向の高輝度化を実現することができる。
加えて、発光装置では、出射方向の高輝度化を実現することができるので、発光素子の発光面の発光径とレンズのレンズ径とが同等の寸法に形成可能である。このため、発光装置の狭ピッチ化を実現することができる。
従って、発光装置及び発光装置を備えた画像表示装置では、出射方向の高輝度化と画素ピッチの小型化とを両立させることができる。
発光装置では、発光素子の発光面から発せられた光は、光制御部を介して開口から出射され、更に光反射部により反射され、光制御部を介して開口から出射される。このため、出射方向の高輝度化を実現することができる。
加えて、発光装置では、出射方向の高輝度化を実現することができるので、発光素子の発光面の発光径とレンズのレンズ径とが同等の寸法に形成可能である。このため、発光装置の狭ピッチ化を実現することができる。
従って、発光装置及び発光装置を備えた画像表示装置では、出射方向の高輝度化と画素ピッチの小型化とを両立させることができる。
<本技術の構成>
本技術は、以下の構成を備えている。以下の構成の本技術によれば、出射方向の高輝度化と画素ピッチの小型化とを両立させることができる発光装置及び画像表示装置を提供することができる。
(1)発光面を有する発光素子と、
前記発光素子の前記発光面とは反対側及び前記発光素子の側面側に配設され、前記発光面から発せられる光を反射する光反射部と、
前記発光面側に配設され、前記発光面から発せられる光を集光するレンズと、
前記発光面と前記レンズとの間に配設され、厚さ方向に貫通されて光を通過させる開口を有し、前記発光面から発せられる光を遮蔽する光遮蔽部と
を備えている発光装置。
(2)前記光反射部に周囲が囲まれた領域内において前記発光面側に配設され、光の波長、光の散乱及び光の方向の少なくとも1つを制御する光制御部を更に備えている
前記(1)に記載の発光装置。
(3)前記開口の開口径は、前記レンズ径及び前記発光面の発光径よりも小さく、10nmよりも大きく、
前記発光径は、前記レンズ径に対して同一又は小さい
前記(1)又は(2)に記載の発光装置。
(4)前記光反射部は、
前記発光素子の前記発光面とは反対側に配設された第1光反射部と、
前記発光素子の側面側に配設された第2光反射部とを備え、
更に、前記光遮蔽部の前記発光面側に配設され、光を反射する第3光反射部を備えている
前記(1)から(3)のいずれか1つに記載の発光装置。
(5)前記第3光反射部は、平面、散乱面又は湾曲面に形成されている
前記(4)に記載の発光装置。
(6)前記発光面と前記光遮蔽部との間に配設され、前記発光面から発せられる光を集光する第2レンズを更に備えている
前記(1)から(5)のいずれか1つに記載の発光装置。
(7)前記開口の開口端面は、前記発光面に対して垂直面に、又は前記レンズに向かって前記開口径が拡径される傾斜面に形成されている
前記(1)から(6)のいずれか1つに記載の発光装置。
(8)前記開口端面には、光を反射する第4光反射部が配設されている
前記(7)に記載の発光装置。
(9)前記光遮蔽部と前記レンズとの間に、波長カットフィルタが配設されている
前記(1)から(8)のいずれか1つに記載の発光装置。
(10)前記発光面と前記光制御部との間に、波長カットフィルタが配設されている
前記(2)から(9)のいずれか1つに記載の発光装置。
(11)前記光制御部は、光波長変換材料により形成されている
前記(2)から(10)のいずれか1つに記載の発光装置。
(12)前記光制御部は、光散乱体により形成されている
前記(2)から(10)のいずれか1つに記載の発光装置。
(13)前記開口の開口形状は、前記レンズ側から見て、円形状、楕円形状、正方形状、長方形状、三角形状、又は五角形以上の多角形状である
前記(1)から(11)のいずれか1つに記載の発光装置。
(14)前記発光面から発せられる光の光軸に、前記開口の開口中心が一致している
前記(1)から(13)のいずれか1つに記載の発光装置。
(15)前記開口は、前記光遮蔽部に複数配設されている
前記(1)から(14)のいずれか1つに記載の発光装置。
(16)1つの前記開口に対して、1つの前記レンズが配設されている
前記(1)から(15)のいずれか1つに記載の発光装置。
(17)前記レンズは、球面レンズ、フレネルレンズ、台形レンズ又は回折レンズである
前記(1)から(16)のいずれか1つに記載の発光装置。
(18)前記発光素子は、無機化合物半導体、又は有機半導体により形成されている
前記(1)から(17)のいずれか1つに記載の発光装置。
(19)複数配列された発光装置を備え、
前記発光装置は、
発光面を有する発光素子と、
前記発光素子の前記発光面とは反対側及び前記発光素子の側面側に配設され、前記発光面から発せられる光を反射する光反射部と、
前記発光面側に配設され、前記発光面から発せられる光を集光するレンズと、
前記発光面と前記レンズとの間に配設され、厚さ方向に貫通されて光を通過させる開口を有し、前記発光面から発せられる光を遮蔽する光遮蔽部と
を備えている画像表示装置。
(20)複数の前記発光装置のそれぞれにおいて、前記発光素子の配列ピッチは、前記レンズの配列ピッチと同一である
前記(19)に記載の画像表示装置。
本技術は、以下の構成を備えている。以下の構成の本技術によれば、出射方向の高輝度化と画素ピッチの小型化とを両立させることができる発光装置及び画像表示装置を提供することができる。
(1)発光面を有する発光素子と、
前記発光素子の前記発光面とは反対側及び前記発光素子の側面側に配設され、前記発光面から発せられる光を反射する光反射部と、
前記発光面側に配設され、前記発光面から発せられる光を集光するレンズと、
前記発光面と前記レンズとの間に配設され、厚さ方向に貫通されて光を通過させる開口を有し、前記発光面から発せられる光を遮蔽する光遮蔽部と
を備えている発光装置。
(2)前記光反射部に周囲が囲まれた領域内において前記発光面側に配設され、光の波長、光の散乱及び光の方向の少なくとも1つを制御する光制御部を更に備えている
前記(1)に記載の発光装置。
(3)前記開口の開口径は、前記レンズ径及び前記発光面の発光径よりも小さく、10nmよりも大きく、
前記発光径は、前記レンズ径に対して同一又は小さい
前記(1)又は(2)に記載の発光装置。
(4)前記光反射部は、
前記発光素子の前記発光面とは反対側に配設された第1光反射部と、
前記発光素子の側面側に配設された第2光反射部とを備え、
更に、前記光遮蔽部の前記発光面側に配設され、光を反射する第3光反射部を備えている
前記(1)から(3)のいずれか1つに記載の発光装置。
(5)前記第3光反射部は、平面、散乱面又は湾曲面に形成されている
前記(4)に記載の発光装置。
(6)前記発光面と前記光遮蔽部との間に配設され、前記発光面から発せられる光を集光する第2レンズを更に備えている
前記(1)から(5)のいずれか1つに記載の発光装置。
(7)前記開口の開口端面は、前記発光面に対して垂直面に、又は前記レンズに向かって前記開口径が拡径される傾斜面に形成されている
前記(1)から(6)のいずれか1つに記載の発光装置。
(8)前記開口端面には、光を反射する第4光反射部が配設されている
前記(7)に記載の発光装置。
(9)前記光遮蔽部と前記レンズとの間に、波長カットフィルタが配設されている
前記(1)から(8)のいずれか1つに記載の発光装置。
(10)前記発光面と前記光制御部との間に、波長カットフィルタが配設されている
前記(2)から(9)のいずれか1つに記載の発光装置。
(11)前記光制御部は、光波長変換材料により形成されている
前記(2)から(10)のいずれか1つに記載の発光装置。
(12)前記光制御部は、光散乱体により形成されている
前記(2)から(10)のいずれか1つに記載の発光装置。
(13)前記開口の開口形状は、前記レンズ側から見て、円形状、楕円形状、正方形状、長方形状、三角形状、又は五角形以上の多角形状である
前記(1)から(11)のいずれか1つに記載の発光装置。
(14)前記発光面から発せられる光の光軸に、前記開口の開口中心が一致している
前記(1)から(13)のいずれか1つに記載の発光装置。
(15)前記開口は、前記光遮蔽部に複数配設されている
前記(1)から(14)のいずれか1つに記載の発光装置。
(16)1つの前記開口に対して、1つの前記レンズが配設されている
前記(1)から(15)のいずれか1つに記載の発光装置。
(17)前記レンズは、球面レンズ、フレネルレンズ、台形レンズ又は回折レンズである
前記(1)から(16)のいずれか1つに記載の発光装置。
(18)前記発光素子は、無機化合物半導体、又は有機半導体により形成されている
前記(1)から(17)のいずれか1つに記載の発光装置。
(19)複数配列された発光装置を備え、
前記発光装置は、
発光面を有する発光素子と、
前記発光素子の前記発光面とは反対側及び前記発光素子の側面側に配設され、前記発光面から発せられる光を反射する光反射部と、
前記発光面側に配設され、前記発光面から発せられる光を集光するレンズと、
前記発光面と前記レンズとの間に配設され、厚さ方向に貫通されて光を通過させる開口を有し、前記発光面から発せられる光を遮蔽する光遮蔽部と
を備えている画像表示装置。
(20)複数の前記発光装置のそれぞれにおいて、前記発光素子の配列ピッチは、前記レンズの配列ピッチと同一である
前記(19)に記載の画像表示装置。
本出願は、日本国特許庁において2020年7月30日に出願された日本特許出願番号2021-125300号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願のすべての内容を参照によって本出願に援用する。
当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。
Claims (20)
- 発光面を有する発光素子と、
前記発光素子の前記発光面とは反対側及び前記発光素子の側面側に配設され、前記発光面から発せられる光を反射する光反射部と、
前記発光面側に配設され、前記発光面から発せられる光を集光するレンズと、
前記発光面と前記レンズとの間に配設され、厚さ方向に貫通されて光を通過させる開口を有し、前記発光面から発せられる光を遮蔽する光遮蔽部と
を備えている発光装置。 - 前記光反射部に周囲が囲まれた領域内において前記発光面側に配設され、光の波長、光の散乱及び光の方向の少なくとも1つを制御する光制御部を更に備えている
請求項1に記載の発光装置。 - 前記開口の開口径は、前記レンズ径及び前記発光面の発光径よりも小さく、10nmよりも大きく、
前記発光径は、前記レンズ径に対して同一又は小さい
請求項1に記載の発光装置。 - 前記光反射部は、
前記発光素子の前記発光面とは反対側に配設された第1光反射部と、
前記発光素子の側面側に配設された第2光反射部とを備え、
更に、前記光遮蔽部の前記発光面側に配設され、光を反射する第3光反射部を備えている
請求項1に記載の発光装置。 - 前記第3光反射部は、平面、散乱面又は湾曲面に形成されている
請求項4に記載の発光装置。 - 前記発光面と前記光遮蔽部との間に配設され、前記発光面から発せられる光を集光する第2レンズを更に備えている
請求項1に記載の発光装置。 - 前記開口の開口端面は、前記発光面に対して垂直面に、又は前記レンズに向かって前記開口径が拡径される傾斜面に形成されている
請求項1に記載の発光装置。 - 前記開口端面には、光を反射する第4光反射部が配設されている
請求項7に記載の発光装置。 - 前記光遮蔽部と前記レンズとの間に、波長カットフィルタが配設されている
請求項1に記載の発光装置。 - 前記発光面と前記光制御部との間に、波長カットフィルタが配設されている
請求項2に記載の発光装置。 - 前記光制御部は、光波長変換材料により形成されている
請求項2に記載の発光装置。 - 前記光制御部は、光散乱体により形成されている
請求項2に記載の発光装置。 - 前記開口の開口形状は、前記レンズ側から見て、円形状、楕円形状、正方形状、長方形状、三角形状、又は五角形以上の多角形状である
請求項1に記載の発光装置。 - 前記発光面から発せられる光の光軸に、前記開口の開口中心が一致している
請求項1に記載の発光装置。 - 前記開口は、前記光遮蔽部に複数配設されている
請求項1に記載の発光装置。 - 1つの前記開口に対して、1つの前記レンズが配設されている
請求項1に記載の発光装置。 - 前記レンズは、球面レンズ、フレネルレンズ、台形レンズ又は回折レンズである
請求項1に記載の発光装置。 - 前記発光素子は、無機化合物半導体、又は有機半導体により形成されている
請求項1に記載の発光装置。 - 複数配列された発光装置を備え、
前記発光装置は、
発光面を有する発光素子と、
前記発光素子の前記発光面とは反対側及び前記発光素子の側面側に配設され、前記発光面から発せられる光を反射する光反射部と、
前記発光面側に配設され、前記発光面から発せられる光を集光するレンズと、
前記発光面と前記レンズとの間に配設され、厚さ方向に貫通されて光を通過させる開口を有し、前記発光面から発せられる光を遮蔽する光遮蔽部と
を備えている画像表示装置。 - 複数の前記発光装置のそれぞれにおいて、前記発光素子の配列ピッチは、前記レンズの配列ピッチと同一である
請求項19に記載の画像表示装置。
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Publication Number | Publication Date |
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- 2022-03-03 WO PCT/JP2022/009155 patent/WO2023007804A1/ja active Application Filing
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