JP7845368B2 - 発光装置及び画像表示装置 - Google Patents
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Description
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。
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。
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
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、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。
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。
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。
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。
Claims (18)
- 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、
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と
を備え、
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光反射部とを有し、
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光反射部を有し、
前記光遮蔽部は、前記開口を除いて、前記光制御部の上面の全域にわたって平面方向に形成され、前記光制御部から前記レンズへ向かう光を遮蔽する
発光装置。 - 前記開口の開口径は、前記レンズの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1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5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1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1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1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、
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と
を有し
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光反射部とを有し、
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光反射部を有し、
前記光遮蔽部は、前記開口を除いて、前記光制御部の上面の全域にわたって平面方向に形成され、前記光制御部から前記レンズへ向かう光を遮蔽する
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17に記載の画像表示装置。
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