(57)【要約】【課題】発光装置の光の利用効率を向上させる。【解決手段】発光装置１は、第１面１０ａと、第１面１０ａと対向する第２面１０ｂとからなる発光面を有する照明装置１０と、第１面側に設けられた表示装置２０と、第２面側に設けられた集光装置３０とを備える。表示装置２０は、第１面１０ａより照射された光を用いて画像を表示する。集光装置３０は、第２面１０ｂより照射された光を、点状または線状に集光することで、点光源または線光源として所定方向に照射する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面と、前記第１面と対向する第２面とからなる発光面を有する照明装置と、
前記第１面側に設けられた表示装置と、
前記第２面側に設けられた集光装置とを備え、
前記表示装置は、前記第１面より照射された光を用いて画像を表示し、
前記集光装置は、前記第２面より照射された光を、点状または線状に集光することで、点光源または線光源として所定方向に照射する、
ことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記照明装置は、分散して配置された複数の点光源を備え、
前記集光装置は、前記複数の点光源と１対１に対応する複数のレンズを備え、
前記複数の点光源の各々は、前記複数のレンズの各々の焦点位置に配置される、
ことを特徴とする、請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記表示装置は、前記照明装置をバックライトとして用いる液晶装置であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記集光装置により集光された光を用いて光通信を行う通信手段を備えることを特徴とする、請求項１乃至３のうちいずれかの１項に記載の発光装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の発光装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置及びこれを用いた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ等の表示装置は、外光の得られない暗い場所においても高い視認性を確保するため、表示装置を照明するためのバックライト等の照明装置を備えるのが一般的である。
このような表示装置を、ノートパソコンや携帯電話のような小型化、薄型化が必要な電子機器に適用する場合には、照明装置についても小型化、薄型化することが必要になる。このため、陰極管と比較して体積の小さい有機ＥＬ素子などの自発光素子を照明装置に用いることがある。
【０００３】
一方、ノートパソコンや携帯電話等の携帯型電子機器は、電池の容量に限界があり、長時間の連続駆動が要求されるため、電子機器に具備される表示装置と、その照明手段である照明装置についても低消費電力化が必要となる。
【０００４】
例えば、特許文献１には、液晶パネルの背面に、有機ＥＬ素子を備えたバックライトが開示されている。このバックライトは、液晶パネルの画素列毎に領域分割された複数の光出射分割部が形成されており、各光出射分割部の発光輝度を表示画像に応じて制御すること消費電力を削減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１７５４３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、有機ＥＬ素子は、一般に、一方向に光を発光するのではなく、あらゆる方向に向けて発光する。このため、従来の有機ＥＬ素子を備えたバックライトでは、液晶パネルの方向に照射された光だけが利用され、液晶パネルと反対側の方向に照射された光は無駄になっていた。即ち、従来の技術には、光の利用効率が悪いといった問題があった。
【０００７】
本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、有機ＥＬ素子から照射される光を有効活用することで、複数用途に光を利用する電子機器について、低消費電力な照明装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するため、本発明に係る発光装置は、第１面と、前記第１面と対向する第２面とからなる発光面を有する照明装置と、前記第１面側に設けられ、前記第１面より照射された光を用いて画像を表示するための表示装置と、前記第２面側に設けられ、前記第２面より照射された光を、点状または線状に集光することで、点光源または線光源として所定方向に照射するための集光装置と、を備える。
【０００９】
この発光装置によれば、照明装置の第１面より照射された光と、第２面より照射された光との双方の光を有効に利用することができるため、光の有効利用が可能になる。
また、この発光装置は、表示装置を照明する光の他に、集光した光を所定方向に照射することができるので、光を複数の用途に利用する電子機器に有用である。この場合、照明装置を用途にあわせて複数個設けることなく、単一の照明装置により複数の用途に対応した光源を提供することができるため、消費電力の低減化と、装置の小型化とが可能になる。
また、照明装置により第２面より照射された光は、集光装置により集光されて点光源または線光源とされる。すなわち、第２面に照射された光は、画像を照明する面光源として画像を照明するための用途に限定されることなく、光通信や光センサ等の多様な用途に活用することが可能になる。
【００１０】
また、上述した発光装置において、前記照明装置は、分散して配置された複数の点光源を備え、前記集光装置は、前記複数の点光源と１対１に対応する複数のレンズを備え、前記複数の点光源の各々は、前記複数のレンズの各々の焦点位置に配置される構成としてもよい。
【００１１】
この場合、第２面より照射された光は、前記複数のレンズにより略平行光線化されたうえで集光装置に入射する。仮に、集光装置に入射する光が、平行光線ではなく様々な方向を向いた拡散光線である場合、その全ての光線を所定方向に集光させるよう、集光装置を設計することは困難である。そのため、第２面より照射された光は、集光装置に入射する際や、集光装置において集光される際に、予定していない方向に反射、屈折、散乱することは避けられず、第２面より照射された光の利用効率が低いものとなる。
しかし、集光装置に入射する光が平行光線の場合には、当該光線を所定方向に集光するように集光装置を構成する光学機器の設計をすることが可能となり、光の利用効率を大幅に向上させることが可能となる。
【００１２】
また、上述した発光装置において、表示装置は、照明装置をバックライトとして用いる液晶装置とすることができる。この場合には、液晶装置を照明するともに、照明装置において液晶装置と反対側の面に照射した光を集光して所定方向の光とするので、光の利用効率を向上させることができる。なお、表示装置は、固定的に画像が描画された半透過性の表示面を備えるものであってもよい。
【００１３】
また、上述した発光装置において、前記集光装置により集光された光を用いて光通信を行う通信手段を備えることが好ましい。この場合には、照明装置からの光を表示装置の照明としてのみでなく、通信にも利用することが可能となる。
【００１４】
本発明に係る電子機器は、上述した発光装置を備える。このような電子機器として、本発明に係る発光装置を備えた表示装置を適用したバーコードリーダ、通信機能付きカード、携帯情報端末などが該当する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る発光装置の構造を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る発光装置の構造を示す分解斜視図である。
【図３】照明装置の構造を示す断面図である。
【図４】表示装置の構造を示す断面図である。
【図５】集光装置の構造を示す断面図である。
【図６】変形例２に係る表示装置の構造を示す断面図である。
【図７】変形例３に係る集光装置の構造を示す断面図である。
【図８】応用例に係るバーコードリーダの構成を示す斜視図である。
【図９】応用例に係る通信機能付きの押しボタンの構成を示す斜視図である。
【図１０】応用例に係るカードの構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜１．実施形態＞
以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る様々な実施の形態を説明する。図面においては、各部の寸法の比率は実際のものとは適宜に異ならせてある。
図１は、本発明の第１実施形態に係る発光装置１の構造を示す断面図であり、図２は発光装置１の分解斜視図である。発光装置１は、照明装置１０、照明装置１０からの光を用いて画像を表示する表示装置２０、および集光装置３０を備える。照明装置１０は、第１面１０ａと、第１面１０ａに対向する第２面１０ｂを有する。表示装置２０は、第１面１０ａに固着され、集光装置３０は、第２面１０ｂに固着される。観察者Ｕは、図１の上側、すなわち、発光装置１を表示装置２０側より眺める位置に存在する。
【００１７】
図３に、照明装置１０の断面図を示す。照明装置１０は、ガラスなどを材料とする透明基板１１ａおよび１１ｂと、透明基板１１ａ上に形成された電極１２ａと、透明基板１１ｂ上に形成された電極１２ｂと、電極１２ａと１２ｂとの間に設けられた発光機能層１３と、を備える。
照明装置１０は、透明基板１１ａの電極１２ａが形成された面とは逆側の面である第１面１０ａと、透明基板１１ｂの電極１２ｂが形成された面とは逆側の面である第２面１０ｂとの両面より面発光する。
【００１８】
電極１２ａおよび１２ｂのうち一方は、透明な陽極であり、例えば、ＩＴＯ（indium  tin  oxide）、ＩＺＯ（indium  zinc  oxide）、またはＺｎＯ２のような透明酸化物導電材料から形成される。電極１２ａおよび電極１２ｂのうち他方は、透明な陰極であり、例えば、アルミニウムや銀のような金属薄膜から形成される。
透明基板１１ａ、基板１１ｂ上には、電極１２ａ、電極１２ｂを介して発光機能層１３に給電して発光させるための配線がそれぞれ形成されているが、配線の図示は省略する。
【００１９】
発光機能層１３は、少なくとも発光層を含み、発光層は正孔と電子が結合して発光する有機ＥＬ物質を材料とする。この実施の形態では、有機ＥＬ物質は低分子材料である。
発光機能層１３を構成する他の層として、電子ブロック層、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層および正孔ブロック層の一部または全部を備えていてもよい。
発光機能層１３は、図２の上方向への光線１３ａと、下方向への光線１３ｂとの両方向の光を照射する。
【００２０】
なお、本実施形態では、照明装置１０は単一の発光機能層１３より形成されているが、複数の発光機能層１３より形成されてもよい。照明装置１０が複数の発光機能層１３を備える場合には、図示は省略するが、電極１２ａおよび１２ｂのうち陽極となる電極は、互いに隔壁により区分される。隔壁によって各陽極は互いに電気的に分離される。各発光機能層の面積が微小な場合、照明装置１０は点光源の集合として形成されることになる。
【００２１】
図４に、表示装置２０の断面図を示す。表示装置２０は、透明基板２２ａおよび２２ｂと、透明基板２２ａの一方の面上に形成された偏光板２１ａと、透明基板２２ａの他方の面上に形成されたカラーフィルター２３と、カラーフィルター２３上に形成された透明な対向電極２４ａと、対向電極２４ａ上に形成された配向膜２５ａと、透明基板２２ｂの一方の面上に形成された偏光板２１ｂと、透明基板２２ｂの他方の面上に形成された透明な画素電極２４ｂと、画素電極２４ｂ上に形成された配向膜２５ｂと、配向膜２５ａおよび２５ｂとの間に設けられた液晶２６と、を備える。
【００２２】
図示は省略するが、透明基板２２ｂには、複数の走査線と、複数のデータ線とが形成され、さらに、走査線とデータ線との交差に対応して複数の画素回路がマトリクス状に形成される。複数の画素回路の各々は、選択トランジスタおよび保持容量を備える。選択トランジスタは、画素電極２４ｂに接続されており、走査線を介して供給される走査信号がアクティブになると、選択トランジスタがオンとなり、データ線を介して供給されるデータ信号が画素電極２４ｂに印加される。
【００２３】
透明基板２２ａ上に形成された、対向電極２４ａは、複数の画素回路に共通に形成されている。そして、画素電極２４ｂ、対向電極２４ａ、およびこれらの間に設けられた液晶２６によって、液晶容量が構成される。走査信号が非アクティブとなり、選択トランジスタがオフとなっても、画素電極２４ｂに書き込まれたデータ信号は、液晶容量および保持容量によって保持される。なお、透明基板２２ｂにデータ線や走査線を駆動する駆動回路を形成してもよい。
【００２４】
本実施形態では、表示装置２０は、透過型または半透過反射型の液晶装置であり、照明装置１０は表示装置２０のバックライトとして機能する。すなわち、照明装置１０より上方向に発せられた光線１３ａは、表示装置２０を透過した後、図の上部に位置する観察者Ｕに至ることになる。
【００２５】
図５に、集光装置３０の断面図を示す。集光装置３０は、光線取込部３１、導光板３２、および光線集約部３３を備える。光線取込部３１は、表面に微細な傾斜面を有するプリズムを複数配置した平面状のプリズムシートより形成される。光線取込部３１は、導光板３２と、照明装置１０の第２面１０ｂとの間に介在し、第２面１０ｂより照射された光線１３ｂは、光線取込部３１を透過したのち、導光板３２に取り込まれる。
【００２６】
光線１３ｂは、光線取込部３１を透過する際、光線取込部３１を構成するプリズムにより屈折される。これにより、光線１３ｂが導光板３２に入射する前に反射し散乱してしまうことを極力防止し、光線１３ｂが導光板３２に入射した後に所定方向に集光することを容易化する。
本実施形態では、光線取込部３１は単一のプリズムシートより構成されるが、複数枚のプリズムシートより構成してもよい。
【００２７】
導光板３２は、導光部３２ａと、導光部３２ａを両側から挟む底面３２ｂ、上面３２ｃの両面と、光線集約部３３に接する側面３２ｄと、光線集約部３３には接しない残りの側面３２ｅとを備える。導光部３２ａ、上面３２ｃ、および側面３２ｄは、光透過性材料より形成され、底面３２ｂと、側面３２ｅとは反射性材料より形成される。光線取込部３１より入射した光線１３ｂは、上面３２ｃおよび導光部３２ａを透過したのち、底面３２ｂで反射される。
【００２８】
底面３２ｂには、光を集光方向Ｌ側（図中左向き）に反射するように多数の微細な傾斜面が形成されており、底面３２ｂに入射した光のうち多くの割合の光を集光方向Ｌ側に反射する。底面３２ｂで反射された光のうち一部の光は、導光部３２ａを集光方向Ｌに直進し、底面３２ｂや上面３２ｃで反射することなく、直接、側面３２ｄに入射する。
底面３２ｂで反射された光のうち他の光は、導光部３２ａを集光方向Ｌに直進したのち、上面３２ｃに入射する。上面３２ｃは、光透過性材料より形成されているが、臨界角を超える角度で入射した光は、上面３２ｃにより反射され、再び導光部３２ａを集光方向Ｌに進み、側面３２ｄに入射する。
底面３２ｂに入射し、集光方向Ｌとは逆側に反射された光のうち、側面３２ｅに到達した光は、側面３２ｅにより集光方向Ｌ側に反射される。
【００２９】
このように、導光板３２に取り込まれた光線１３ｂは、導光板３２内で直進もしくは反射を繰り返しつつ集光方向Ｌに進み、側面３２ｄへと入射し、側面３２ｄを透過した後、光線集約部３３へと出射する。
なお、図２に示されるように、本実施形態において集光方向Ｌは、第２面１０ｂ（を含む平面）と平行で、かつ、側面３２ｄと垂直な方向である。ただし、集光方向Ｌを、第２面１０ｂと平行でない方向とすることも可能である。
【００３０】
次に、光線集約部３３は、導光板接続部３３ａ、導光部３３ｂ、側面３３ｃ、および光線照射部３３ｄを備える。導光板接続部３３ａ、導光部３３ｂ、および光線照射部３３ｄは、光透過性素材より形成され、側面３３ｃは、反射性素材より形成される。導光板３２の側面３２ｄより出射された光線１３ｂは、導光板接続部３３ａを透過した後、導光部３３ｂを直進し、一部の光は側面３３ｃで反射した後に、光線照射部３３ｄへと集光される。光線照射部３３ｄは、プリズムシート、レンズシートなどの光学部材により形成され、入射した光を屈折させ略平行光線化したうえで、所定の照射方向Ｌ´に照射する。
【００３１】
なお、照射方向Ｌ´は、集光方向Ｌと同一の方向でもよいが、異なる方向でもよい。また、光線照射部３３ｄの形状は、スリット状でも円でもよい。光線照射部３３ｄの形状がスリット状である場合、集光装置３０は線光源として機能する。一方、光線照射部３３ｄの形状が円である場合、集光装置３０は点光源として機能する。
【００３２】
このように、本実施形態は、発光装置１に集光装置３０を具備したことにより、照明装置１０より両面に照射される光の双方の有効利用を可能とした。すなわち、本実施形態は、照明装置１０の第１面１０ａから照射された光線１３ａのみを表示装置２０の照明として利用するだけでなく、照明装置１０の第２面１０ｂから照射された光線１３ｂについても表示装置２０の照明とは異なる用途に活用可能とし、光の有効利用が可能になるという利点を有する。
【００３３】
また、本実施形態では、上述のとおり、第２面１０ｂから照射された光線１３ｂは、一点への集光も、一直線上への集光も可能であり、さらに、光線照射部３３ｄから照射される光の照射方向Ｌ´は、自由な方向に設定することが可能である。すなわち、本実施形態は、第２面１０ｂから照射された光線１３ｂを、発光装置に垂直な向きに発光する面光源としての利用のみではなく、任意の方向を向いた線光源又は点光源として多岐にわたる用途において利用することを可能とするという利点を有する。
【００３４】
さらに、本実施形態では、単一の照明装置１０から照射される光を、表示装置２０の照明と、表示装置２０の照明以外の用途での利用との、二つの用途で利用を可能としている。すなわち、本実施形態は、照明装置１０の消費電力量を、従来のような表示装置の照明のためのみ具備された照明装置の消費電力と同等に抑えることを可能としており、複数用途のための照明装置の低消費電力化を可能とするという利点を有する。
【００３５】
＜２．変形例＞
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下の変形が可能である。
（１）変形例１
上述した実施形態においては、表示装置２０は透過型または半透過反射型の液晶装置である。しかし、本発明はこのような方式に限定されるものではなく、図６に示されるように、表示装置２０に液晶を含まない構成とすることも可能である。
この場合、表示装置２０は、拡散板２７と、画像面２８とを備える。拡散板２７は、光透過性材料より形成され、少なくともその一面は微細な凹凸を有する梨地面であり、照明装置１０より照射された光線１３ｂを拡散し輝度むらを低減させる。画像面２８は、半透過型のプラスチック等より形成される。画像面２８には静止画が描画されていてもよい。その場合、描画された静止画は、光線１３ｂにより背後より照明される。
【００３６】
（２）変形例２
上述した実施形態においては、照明装置１０からの光は、第１面１０ａおよび第２面１０ｂの両面より面光源として照射される。しかし、本発明はこのような方式に限定されるものではなく、照明装置１０を複数の点光源の集合として構成することも可能である。
【００３７】
（３）変形例３
上述した実施形態においては、第２面１０ｂと導光板３２との間には、プリズムシートである光線取込部３１が介在している。しかし、本発明はこのような方式に限定されるものではなく、第２面１０ｂと光線取込部３１との間にレンズシート３４を介在させてもよい。
図７に、変形例３に係る集光装置３０の断面図を示す。変形例３の構成は、変形例２のような照明装置１０が複数の点光源で構成されている場合に特に有効である。すなわち、レンズシート３４を構成する各レンズの焦点の位置に、照明装置１０を構成する各点光源が配置されるように、各レンズを配置することで、光線１３ｂはレンズシート３４により略平行光線化される。
【００３８】
このような構成を採用することによって、光線取込部３１、導光板３２、および光線集約部３３における、光線１３ｂの屈折角や反射角の計算が容易となる。すなわち、光線取込部３１の入射点Ｐ１および導光板３２の入射点Ｐ２において、光線１３ｂが極力反射せずに導光板３２に入射できるように、光線取込部３１の表面のプリズム傾斜角を設計することができる。
また、導光板３２の底面３２ｂにおける反射点Ｐ３において、光線１３ｂが集光方向Ｌ側に反射し、導光板３２の上面３２ｃにおける反射点Ｐ４において、光線１３ｂが全反射し、導光板３２の側面３２ｄの入射点Ｐ５において、光線１３ｂの反射を極力抑え多くの光が光線集約部３３に入射できるように、底面３２ｂの傾斜角を設計することができる。
さらには、光線照射部３３ｄからの照射光が、照射方向Ｌ´を向いた平行光線となるように、光線照射部３３ｄを設計することができる。
よって、変形例３は、光線１３ｂのうちより多くの光線を光線集約部３３へ集光し、光線集約部３３から照射方向Ｌ´を向いた平行光線を照射することが可能となるという利点を有する。
【００３９】
＜３．応用例＞
次に、以上の各態様に係る発光装置１を利用した電子機器について説明する。
図８は、上記実施形態、変形例２、および変形例３に係る発光装置１を適用したバーコードリーダ１０００の構成を示す斜視図である。バーコードリーダ１０００は、表示装置２０、センサ部１００１、および操作部１００２を備える。
表示装置２０には、バーコードリーダの操作画面やバーコード読取結果等が表示される。センサ部１００１には、発光装置１の光線照射部３３ｄと、光線照射部３３ｄよりバーコード１００４に向けて照射された光線１００３の反射光を感知する光センサが設けられている。
バーコードリーダ１０００の内部には、照明装置１０と集光装置３０とが設けられている。照明装置１０の照射した光が、表示装置２０を照明するとともに、光線照射部３３ｄから出射される光線１００３の光源となる。操作部１００２には、各種操作ボタンが設けられる。利用者は当該ボタンを利用することで、表示装置２０の表示する表示画面の操作や、機器のオンオフ操作等を行う。
【００４０】
図９は、以上の各態様に係る発光装置１を適用した通信機能付きの押しボタン２０００の構成を示す斜視図である。ボタン２０００は、押下部２００１、台座部２００２、および通信インタフェース部２００３を備える。
押下部２００１は、表示装置２０を具備し、通信インタフェース部２００３は、光線照射部３３ｄを具備する。ボタン２０００の内部には、照明装置１０と、集光装置３０とを備え、照明装置１０の照射した光が、表示装置２０を照明するとともに、光線照射部３３ｄから照射される光線２００４の光源となる。
表示装置２０には、ボタンの情報などが表示される。表示装置２０は、変形例（１）のように、液晶を備えない半透過性のプラスチック等を適用してもよい。
光線２００４は、通信インタフェース部２００３により、オンオフや強度等が制御され、対向する外部装置２００５と光通信を行う。なお、通信インタフェース部２００３と、外部装置２００５との間は、光ファイバ等の通信ケーブルにより接続してもよい。
【００４１】
図１０は、以上の各態様に係る発光装置１を適用したカード３０００の構成を示す斜視図である。カード３０００は、その券面に表示装置２０を配置し、その側面に光線照射部３３ｄを配置する。
カード３０００の内部には、照明装置１０と、集光装置３０とを備え、照明装置１０の照射した光が、表示装置２０を照明するとともに、光線照射部３３ｄから出射される光線３００３の光源となる。
表示装置２０には、カードのＩＤ等のカード券面情報が表示される。表示装置２０は、変形例１のように、液晶を備えない半透過性のプラスチック等を適用してもよい。光線照射部３３ｄは、通信インタフェース機能３００２を付随し、光線照射部３３ｄより照射される光線３００３のオンオフや強度等を制御し、対向する外部装置３００４と光通信を行う。
カード３０００は、光通信や、カード券面の発光のオンオフ制御するためのボタン３００５を有する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１…発光装置、１０…照明装置、１０ａ…第１面、１０ｂ…第２面、２０…表示装置、３０…集光装置、３４…レンズシート。
【図１】
2012014852.tif 000003
【図２】
2012014852.tif 000004
【図３】
2012014852.tif 000005
【図４】
2012014852.tif 000006
【図５】
2012014852.tif 000007
【図６】
2012014852.tif 000008
【図７】
2012014852.tif 000009
【図８】
2012014852.tif 000010
【図９】
2012014852.tif 000011
【図１０】
2012014852.tif 000012