JP2008090298A

JP2008090298A - 発光装置

Info

Publication number: JP2008090298A
Application number: JP2007234738A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Kawamoto; 聡河本; Masayuki Ishikawa; 正行石川; Tadashi Umeji; 正梅地; Kuniaki Konno; 邦明紺野; Koichi Nitta; 康一新田; Haruhiko Okazaki; 治彦岡崎
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2007-09-10
Filing date: 2007-09-10
Publication date: 2008-04-17

Abstract

【課題】種々の用途に用いて好適な発光装置を提供する。
【解決手段】発光素子を備える光源部２０から放出された紫外線は、液晶層３６とそれを挟持する偏光板３１、３９を含む調光部３０ｅを透過した後、蛍光体４４ａ、４４ｂ、４４ｃを含む波長変換部４０ｂにおいてそれぞれ赤、緑、青の波長領域に波長変換される。また波長変換部の上部に積層された紫外線吸収フィルタ４６は発光素子から放出された紫外線の外部への漏出を防止する。
【選択図】図９

Description

本発明は、発光装置に関する。より詳しくは、本発明は、本発明は、種々の用途に用いて好適な発光装置に関する。

画像表示装置は、各種電子機器と人間とを視覚により結合するインターフェイスとしての役割を果たす。情報化社会の現在では、その役割はきわめて重要であり、各種テレビ受像器、コンピュータ、情報端末、ゲーム機、家庭電器製品などの、幅広い分野におけるキー・コンポーネントとなっている。そして、多様な応用分野において広範に使用されると同時に、刻々と進展し多様化する情報化社会のニーズに適合する高機能の新規な画像表示装置の開発が望まれている。

従来、このような画像表示を行う装置としては、ブラウン管や液晶表示装置が主流であった。ブラウン管は、真空に封じたガラス管の中で電子線を走査し、シャドウ・マスク上に配列された各蛍光体を励起することにより所定の画像を表示する装置である。ブラウン管は、比較的安価に製造することができ、高画質の画像を表示することができるために、テレビ受像器やデスク・トップ型コンピュータなどの画像表示装置として一般に広く用いられている。

一方、液晶表示装置は、２枚の基板の間に挟持した液晶層に所定の電界を印加することにより、液晶層の光学的性質を変化させ、透過光または反射光の強度の変化として所定の画像を表示する装置である。ブラウン管と比較すると、薄型で軽量という特徴を有するので、主としてノート型コンピュータや各種情報携帯端末などの電子機器において用いられている。

前述したような各種電子機器の発達と情報化の進展に伴って、画像表示装置に対しても、さらに、小型軽量化、高画質化、高信頼性化などが要求されている。しかし、ブラウン管は、その構造上の要請から、奥行き寸法が大きく、重量が重く、しかも、内部を真空状態としたガラス管であるために、振動や衝撃に対する耐久性が十分でないという問題がある。

一方、従来の液晶表示装置は、その光源として陰極蛍光管を用いる場合が多く、その光源の小型、薄型化或いは長寿命化には限界があり、また、画像の表示輝度にも限界があった。さらに、液晶表示装置は、ブラウン管と比較して視野角が狭く、斜め方向からの画像認識性が著しく悪いという問題があった。

本発明は、種々の用途に用いて好適な発光装置を提供することを目的とするものである。

本発明の一態様によれば、紫外線を放出する発光素子と、前記発光素子から放出された前記紫外線を波長変換する蛍光体と、前記発光素子から放出された前記紫外線の外部への漏出を防ぐ紫外線吸収フィルタと、を備えたことを特徴とする発光装置が提供される。

本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に説明する効果を奏する。

本発明による発光素子は、小型且つ薄型で、輝度が高く、高信頼性で、ＲＧＢ光のような複数の発光波長を同時に取り出すことができる。

このように、本発明によれば、簡易な構成により、小型で、高性能且つ高信頼性を有する発光素子が得られるようになり、産業上のメリットは多大である。

本発明は、小型で高輝度の発光装置を提供するものである。

図１は、本発明の第１の実施の形態による画像表示装置の概略構成を表す断面図である。すなわち、本発明による画像表示装置１０は、光源部２０と、調光部３０と、波長変換部または波長選択部４０とを備える。光源部２０には、半導体発光素子が適宜配置され、所定の波長、光量、輝度分布を有する光を調光部３０に入射する。

調光部３０は、光源部２０から入射された光の光量を画素毎に調節して、波長変換部４０に透過させる。波長変換部４０は、調光部３０を介して入射した光の波長を適宜変換して発光出力する。

本発明によれば、波長変換部または波長選択部４０から出力される光の空間的な強度分布は、波長変換部４０を光源とした点光源の集合体による強度分布として近似することができる。従って、通常の液晶表示装置と比較して視野角が極めて広く、画面を斜め方向から観察しても、映像を明瞭に認識することができる。また、本発明によれば、画像表示装置１０の前面に配置された波長変換部４０が波長変換した光は、調後部３０などを介さずに直接、発光出力される。従って、画像のにじみ或いはボケが生ずることがなく、鮮明な画像が得られる。

さらに、本発明によれば、光源部２０は半導体発光素子を光源として用いるので、光電変換効率が極めて高く、液晶表示装置などの従来の画像表示装置と比較して、消費電力を低減することができる。

図２は、本発明による画像表示装置１０の具体例の構成を表す概略断面図である。すなわち、同図に示した画像表示装置１０ａは、光源部２０と、調光部３０ａと、波長変換部４０ａとを備える。

光源部２０は、所定の発光スペクトルを有する半導体発光素子を光源として備える。

調光部３０ａは、液晶により光の透過率を調節する構成を有する。すなわち、調光部３０ａにおいては、偏光板３１及び３９の間に液晶層３６が挟持されている。液晶層３６は、画素電極３４と対向電極３８との間に所定の電圧を印加することによって、その分子の配向状態が制御され、上下の偏光板３１及び３９と共に作用して光の透過率を制御できるようにされている。各画素電極３６には、それぞれスイッチング素子３５を介して所定の電圧が供給される。スイッチング素子３５としては、例えば、金属・絶縁層・金属（ＭＩＭ）接合型素子や、水素化アモルファス・シリコン或いは多結晶化シリコンにより形成した薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などを用いることができる。

波長変換部４０ａは、透明性基板４２の下面に蛍光体４４が配置された構成を有する。蛍光体４４は、遮光性の材料により形成されたブラック・マトリクスによって、画素毎に仕切られるようにしても良い。また、蛍光体４４は、透明性基板４２の上面に配置するようにしても良い。

このような画像表示装置１０ａにおいては、光源部２０から出射した光は、調光部３０ａにおいて、液晶層３６に印加される電圧に応じて、画素毎に光量が調節され、それぞれ蛍光体４４に入射する。そして、蛍光体４４において画素毎に波長変換され、所定の映像を形成する。ここで、蛍光体４４は、長波長変換型蛍光体、すなわち、入射光を受けて、それよりも長い波長の光に変換して放射する蛍光体であっても良く、または、短波長変換型蛍光体、すなわち、入射光を短い波長の光に変換して放出する蛍光体であっても良い。

本発明によれば、光源に半導体発光素子を用いるので、従来の陰極蛍光管などと比較して光電変換効率が高く、消費電力を低減することができる。しかも、このような高効率である半導体発光素子からの光により蛍光体を励起させるという新規な構成を採用した結果、画像表示装置全体として消費電力の低減を図ることができる。一例として、従来の陰極蛍光管を光源とした１０．４インチ型ＴＦＴ液晶表示装置の場合の消費電力は、約９ワットであった。しかし、本発明による、紫外線ＬＥＤと蛍光体とを採用した画像表示装置の場合の消費電力は約４ワットであり、従来の液晶表示装置の半分以下に低減される。その結果として、ノート型コンピュータや各種情報携帯端末機器などの携帯型電子機器の電池寿命を延ばすことができる。

また、従来の陰極蛍光管などと比較して回路を簡略化し、駆動電圧を低減することができる。すなわち、陰極蛍光管では、安定化回路やインバータを介して高電圧を印加することが必要とされていた。しかし、本発明によれば、光源である半導体発光素子は、わずか２〜３．５ボルト程度の直流電圧で十分な発光強度を得ることができる。従って、安定化回路やインバータ回路が不要となり、光源の駆動回路が大幅に簡略化されると共に、駆動電圧を低減することができる。

また、本発明によれば、光源の寿命を従来よりも大幅に延ばすことができる。すなわち、従来の陰極蛍光管では、電極部でのスパッタリング現象などに起因して、所定の寿命期間の経過後は、輝度が急速に低下し、発光が停止する。しかし、本発明によれば、光源の半導体発光素子は、数万時間という極めて長時間の使用に対しても輝度の低下は殆ど見られず、その寿命は、半永久的ということもできる。従って、本発明による画像表示装置は、従来の装置と比べて、寿命が大幅に延びる。

さらに、本発明によれば、画像表示装置の動作立ち上がり時間が極めて短い。すなわち、電源を投入してから光源の照明輝度が定常状態に至るまでの時間は、従来の陰極蛍光管と比較して、きわめて短く、瞬時動作が可能である。

また、本発明によれば、信頼性も向上する。すなわち、従来の陰極蛍光管は、ガラス管に所定のガスを封入した構造を有する。従って、過度の衝撃や振動に対して破損することがあった。しかし、本発明によれば、光源として固体素子である半導体発光素子を用いるので、衝撃や振動に対する耐久性も顕著に向上する。この結果として、特に、本発明による画像表示装置を搭載した携帯用の各種電子機器の信頼性を格段に向上させることができる。

さらに、本発明によれば、有害な水銀を使用することがない。すなわち、従来の陰極蛍光管では、ガラス管の内部に所定量の水銀が封入されていることが多かった。しかし、本発明によれば、このような有害な水銀を用いる必要がない。

図３は、本発明による画像表示装置１０ａの具体例の構成を表す概略断面図である。すなわち、同図に示した画像表示装置１０ｂは、光源部２０と、調光部３０ａと、波長変換部４０ｂとを備える。

光源部２０は、紫外線領域において発光する半導体発光素子を光源として備える。その発光層の材料としては、例えば図４で説明する窒化ガリウムを用いることが望ましい。

図４は、画像表示装置１０ｂの光源部に用いて好適な半導体発光素子の具体例に関する説明図である。すなわち、同図においては、光の波長と、各波長に対応する色と、それぞれの波長帯において発光ピークを有する化合物半導体の材料とが示されている。ここで、図３に示した画像表示装置１０ｂは、波長変換部４０において、光源部２０からの光を波長変換して出力する。ここで、波長変換の手段として蛍光体を想定した場合には、長波長変換、すなわち、入射光の波長よりも長い波長を有する光を放出するものが多い。従って、フルカラー表示を実現するためには、半導体発光素子の波長は、可視光領域で最も波長の短い青色よりもさらに短いことが望ましい。また、同時に高い発光輝度を有することも必要とされる。

これらの条件を満たす半導体発光素子の材料としては、窒化ガリウムが挙げられる。特に、窒化ガリウムを発光層に用い、発光波長が３６０〜３８０ナノメータの波長領域であるような半導体発光素子は、発光効率が高い。従って、このような半導体発光素子を光源として用いることにより、輝度が高く、明瞭な画像を表示する画像表示装置を実現することができる。

図３に示した画像表示装置１０ｂの調光部３０ａは、図２に示した画像表示装置１０ａの調光部と同様とすることができる。従って、同一の部材には同一の符号を付して、説明を省略する。

また、画像表示装置１０ｂの波長変換部４０ｂは、透明性基板４２の下面に蛍光体４４ａ、４４ｂ及び４４ｃが所定のパターンで配置された構成を有する。蛍光体４４ａ、４４ｂ及び４４ｃの材料としては、光源部２０の光源の発光特性と合致した励起特性を有する材料を用いることが望ましい。

図５は、画像表示装置１０ｂの波長変換部４０ｂに用いて好適な蛍光体の具体例に関する説明図である。すなわち、同図においては、蛍光体に対する入射光の波長に対する、蛍光体の相対的発光効率の関係の一例が示されている。

同図に示した蛍光体は、入射光の波長３４０〜３８０ナノメータにおいて、最大の発光効率を示している。すなわち、同図に示した蛍光体は、図４に関して説明したような発光素子の発光波長帯において励起ピークを有する。従って、図４に関して前述した半導体発光素子と、この蛍光体とを組み合わせることにより、極めて高い光電変換効率を実現することができる。また、蛍光体の発光波長は、所定の不純物を混入することにより適宜選択することができる。このようにして、画像表示装置１０ｂの表示輝度を向上させ、明るく、明瞭な画像を表示することができるようになる。

このような蛍光体としては、例えば、赤色の発光を生ずるものとしては、Ｙ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕ、青色の発光を生ずるものとしては、（Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｅｕ）₁₀（ＰＯ₄）₆・Ｃｌ₂、緑色の発光を生ずるものとしては、３（Ｂａ、Ｍｇ、Ｅｕ、Ｍｎ）Ｏ・８Ａｌ₂Ｏ₃などを挙げることができる。

このような蛍光体を用いることによって、光源部２０からの紫外領域の光を高い効率で波長変換することができる。蛍光体４４ａ、４４ｂ及び４４ｃは、光源部２０からの紫外領域の光を受けて、波長変換し、それぞれ赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の波長領域の光を出力し、所定のカラー画像を形成する。

また、蛍光体４４ａ、４４ｂ及び４４ｃは、遮光性の材料により形成されたブラック・マトリクスによって、画素毎に仕切られるようにしても良い。また、蛍光体４４ａ、４４ｂ及び４４ｃは、透明性基板４２の上面に配置するようにしても良い。このように上面に配置した場合には、透明性基板４２を介することによる画像をにじみ或いはボケを抑制することができる。

本発明による画像表示装置１０ｂは、前述した画像表示装置１０ａに関して前述した種々の効果に加えて、以下に述べる効果を有する。

すなわち、光源として紫外線領域で発光する半導体発光素子を用い、蛍光体として、同じ紫外線領域で高い変換効率を有する蛍光体を用いることにより、表示輝度が極めて高い画像表示装置を実現することができる。

図６は、本発明による画像表示装置１０ａの具体例の構成を表す概略断面図である。すなわち、同図に示した画像表示装置１０ｃは、光源部２０と、調光部３０ｂと、波長変換部４０ｂとを備える。

光源部２０は、前述した画像表示装置１０ｂと同様に、紫外線領域において発光する半導体発光素子を光源として備える。その発光層の材料としては、例えば前述した窒化ガリウムを用いることが望ましい。

調光部３０ｂも、前述した画像表示装置１０ｂと同様に、液晶により光の透過率を調節する構成を有する。すなわち、調光部３０ｂにおいては、偏光板３１及び３９の間に液晶層３６が挟持されている。

波長変換部４０ｂも、前述した画像表示装置１０ｂと同様に、透明性基板４２の下面に蛍光体４４ａ、４４ｂ及び４４ｃが所定のパターンで配置された構成を有し、蛍光体４４ａ、４４ｂ及び４４ｃの材料としては、図５に示したような発光特性を有する材料を用いることが望ましい。このような蛍光体を用いることによって、光源部２０からの紫外領域の光を高い効率で波長変換することができる。蛍光体４４ａ、４４ｂ及び４４ｃは、光源部２０からの紫外領域の光を受けて、波長変換し、それぞれ赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の波長領域の光を出力する。

ここで、画像表示装置１０ｃにおいては、調光部３０ｂの透明性基板３２ａが、アルカリ元素の含有率が低い、低アルカリ・ガラスにより構成されている。ここで、「低アルカリ・ガラス」とは、中性ホウケイ酸ガラスからなり、ソーダライム・ガラスからなるいわゆる「アルカリ・ガラス」に対して、アルカリ含有率が低いガラスをいう。そのアルカリ含有率は、アルカリ・ガラスの場合は、約１３．５重量％であるのに対して、低アルカリ・ガラスの場合は、約７重量％である。このような低アルカリ・ガラスを用いることにより、光源部２０からの紫外線の吸収を抑制し、表示輝度を向上することができる。

図７は、本発明による画像表示装置１０ａの具体例の構成を表す概略断面図である。すなわち、同図に示した画像表示装置１０ｄは、光源部２０と、調光部３０ｃと、波長変換部４０ｂとを備える。

調光部３０ｃも、前述した画像表示装置１０ｂと同様に、液晶により光の透過率を調節する構成を有する。すなわち、調光部３０ｃにおいては、偏光板３１及び３９の間に液晶層３６が挟持されている。

ここで、画像表示装置１０ｄにおいては、調光部３０ｃの透明性基板３２ｂが、実質的にアルカリ元素を含有しない、無アルカリ・ガラスにより構成されている。ここで、「無アルカリ・ガラス」とは、実質的にアルカリを含有しないガラスをいう。このような無アルカリ・ガラスを用いることにより、光源部２０からの紫外線の吸収をさらに抑制し、表示輝度を向上することができる。

図８は、本発明による画像表示装置１０ａの具体例の構成を表す概略断面図である。すなわち、同図に示した画像表示装置１０ｅは、光源部２０と、調光部３０ｄと、波長変換部４０ｂとを備える。

調光部３０ｄも、前述した画像表示装置１０ｂと同様に、液晶により光の透過率を調節する構成を有する。すなわち、調光部３０ｄにおいては、偏光板３１及び３９の間に液晶層３６が挟持されている。

ここで、画像表示装置１０ｅにおいては、調光部３０ｄの透明性基板３２ｃが、石英ガラスにより構成されている。石英ガラスは、アルカリ含有率が約２ｐｐｍ程度と低く、紫外線に対する吸収率が極めて低い。従って、光源部２０からの紫外線の吸収をさらに抑制し、表示輝度をさらに向上することができる。

図９は、本発明による画像表示装置１０ａの具体例の構成を表す概略断面図である。すなわち、同図に示した画像表示装置１０ｆは、光源部２０と、調光部３０ｅと、波長変換部４０ｂとを備える。
光源部２０は、前述した画像表示装置１０ｂと同様に、紫外線領域において発光する半導体発光素子を光源として備える。その発光層の材料としては、例えば前述した窒化ガリウムを用いることが望ましい。

調光部３０ｅも、前述した画像表示装置１０ｂと同様に、液晶により光の透過率を調節する構成を有する。すなわち、調光部３０ｄにおいては、偏光板３１及び３９の間に液晶層３６が挟持されている。また、透明性基板３２ｄは、前述した低アルカリ・ガラス、無アルカリ・ガラス或いは石英ガラスのいずれかにより構成することが望ましい。

ここで、画像表示装置１０ｆにおいては、波長変化部４０ｂの上に紫外線カット・フィルタ４６が積層されている。この紫外線カット・フィルタ４６は、可視光に対する吸収率は低く、紫外線に対する吸収率が高い特性を有するものが望ましい。このような紫外線カット・フィルタ４６を積層することにより、以下の効果が得られる。

まず、外乱光により、蛍光体４４ａ、４４ｂ及び４４ｃが励起され、発光することを抑制することができる。すなわち、画像表示装置１０ｆの外部から紫外線が入射すると、蛍光体４４ａ、４４ｂ及び４４ｃが励起され、不要な発光が生ずることとなる。しかし、紫外線カット・フィルタ４６を設けることにより、このような外部からの紫外線を吸収して、不要な発光を抑制することができる。

また、光源部２０からの紫外線が外部に漏出することを防ぐことができる。なお、紫外線カット・フィルタ４６は、波長変換部４０ｂの透明性基板４２と蛍光体４４ａ、４４ｂ及び４４ｃとの間に配置しても同様の効果を得ることができる。

図１０は、本発明による画像表示装置１０ａの具体例の構成を表す概略断面図である。すなわち、同図に示した画像表示装置１０ｇは、光源部２０と、調光部３０ｆと、波長変換部４０ｃとを備える。

ここで、光源部２０は、青色領域に発光ピークを有する半導体発光素子を光源として備える。例えば、窒化ガリウム系化合物半導体を用いた発光素子を用いることができる。

調光部３０ｆは、前述した画像表示装置１０ａと同様に、液晶により光の透過率を調節する構成を有する。すなわち、調光部３０ｆにおいては、偏光板３１及び３９の間に液晶層３６が挟持されている。

波長変換部４０ｂは、透明性基板４２の下面に赤（Ｒ）を発光する蛍光体４４ｄ、緑（Ｇ）を発光する蛍光体４４ｅ、及び青（Ｂ）を透過する窓部４４ｆを有する。すなわち、蛍光体４４ｄは、調光部３０ｆを介して入射した光源部２０からの青色光を受けて、波長変換し、赤色光を出力する。また、蛍光体４４ｅは、調光部３０ｆを介して入射した光源部２０からの青色光を受けて、波長変換し、緑色光を出力する。さらに、窓部４４ｆは、調光部３０ｆを介して入射した光源部２０からの青色光を受けて、透過し、青色光として出力する。

ここで、蛍光体４４ｄ及び４４ｅは、光源である青色領域において吸収励起ピークを有するような材料であることが望ましい。また、高い変換効率を実現するためには、有機材料からなる有機蛍光体を用いることが望ましい。このような有機蛍光体としては、例えば、赤色の発光を生ずるものとしては、ｒｈｏｄａｍｉｎｅＢ、緑色の発光を生ずるものとしては、ｂｒｉｌｌｉａｎｔｓｕｌｆｏｆｌａｖｉｎｅＦＦなどを挙げることができる。一方、窓部４４ｆは、無色透明でも良く、または、赤色及び緑色との輝度のバランスを調節するために、所定の吸収率を有する透明性の材料により形成しても良い。

図１０に示した画像表示装置１０ｇは、光源として青色の発光素子を用いるので、紫外線を用いた場合に生ずる液晶層などの部材の劣化を避けることができるという利点がある。また、表示する各色のうちで、青色光については波長変換せずにそのまま出力することができるので、波長変換のロスが少なく、画像の高輝度化が容易であるという利点も有する。

図１１は、本発明による画像表示装置１０ａの具体例の構成を表す概略断面図である。すなわち、同図に示した画像表示装置１０ｈは、光源部２０と、調光部３０ｇと、波長変換部４０ｄとを備える。

ここで、光源部２０は、前述した画像表示装置１０ｂのように、紫外線領域に発光ピークを有する半導体発光素子を光源とすることができる。また、前述した画像表示装置１０ｇのように、青色領域に発光ピークを有する半導体発光素子を光源とすることができる。さらに、その他の波長領域に発光ピークを有する半導体発光素子を光源としても良い。

調光部３０ｇも、前述した画像表示装置１０ａと同様に、液晶により光の透過率を調節する構成を有する。すなわち、調光部３０ｇにおいても、偏光板３１及び３９の間に液晶層３６が挟持されている。

波長変換部４０ｄは、前述した画像表示装置１０ｂのように、透明性基板４２の下面にそれぞれ赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の波長領域の光を出力する蛍光体４４ａ、４４ｂ及び４４ｃが所定のパターンで配置された構成とすることができる。また、光源が青色光の場合は、前述した画像表示装置１０ｇのように、赤（Ｒ）を発光する蛍光体４４ｄ、緑（Ｇ）を発光する蛍光体４４ｅ、及び青（Ｂ）を透過する窓部４４ｆを有する構成とすることができる。

さらに、画像表示装置１０ｈにおいては、波長変換部４０ｄの蛍光体４４の上部に光拡散板４７が設けられている。この光拡散板４７は、蛍光体４４から入射した光の方向を拡散して出力する。このような光拡散板４７を設けたことにより、視野角を広げ、画像を滑らかにすることができる。

図１２は、本発明による画像表示装置１０ａの具体例の構成を表す概略断面図である。すなわち、同図に示した画像表示装置１０ｉは、光源部２０と、調光部３０ｇと、波長変換部４０ｅとを備える。

ここで、画像表示装置１０ｉにおいては、前述した光拡散板４７が蛍光体４４の下層に配置されている。このように光拡散板４７を配置することにより、蛍光体４４に入射する光の輝度ムラを抑制して、各蛍光体を均一に発光させることができる。

次に、本発明における第２の実施の形態による画像表示装置について説明する。図１３は、本発明の第２の実施の形態による画像表示装置の概略構成を表す断面図である。すなわち、本発明による画像表示装置５０は、光源部２０と、波長変換部または波長選択部４０と、調光部３０とを備える。

光源部２０には、半導体発光素子が適宜配置され、所定の波長、光量、輝度分布を有する光を波長変換部４０に入射する。
波長変換部または波長選択部４０は、光源部２０から入射した光の波長を適宜変換し、あるいは選択して調光部３０に出力する。調光部３０は、波長変換部４０から入射された光の光量を画素毎に調節して、所定の画像を形成し、画像表示装置５０の観察面から出力する。

本発明によれば、光源部２０と調光部３０との間に波長変換部４０が設けられているので、光源部２０からの光が調光部３０に直接、入射することがない。従って、光源部２０からの直接光による調光部３０の劣化や機能不全などの問題が生ずることがない。特に、調光部３０における液晶層やスイッチング素子などは、紫外線の照射により劣化が生じやすい。しかし、画像表示装置５０においては、このような劣化が生ずることがない。

また、本発明によれば、調光部３０の構成を、従来の液晶表示装置と同様にすることができる。すなわち、調光部３０への入射光を可視光に変換してしまうことにより、調光部３０を既存の構成と同一にすることができる。

図１４は、本発明による画像表示装置５０の具体例の構成を表す概略断面図である。すなわち、同図に示した画像表示装置５０ａは、光源部２０と、波長変換部４０ａと、調光部３０ｈとを備える。

また、波長変換部４０ａは、光源部２０と調光部３０ｈとの間に設けられている。その材料としては、蛍光体４４を用いることができる。その吸収励起ピーク波長は、光源部２０において用いられている発光素子の発光ピーク波長と合致させることが望ましい。例えば、光源部２０において、図４に関して前述したような窒化ガリウムの発光素子が用いられている場合には、波長変換部４０ａの蛍光体としては、図５に示したような吸収励起ピークを有する蛍光体を用いることが望ましい。

また、光源部の下に第２の波長変換部４０ｂを設け、さらにその下に反射板６８を設けても良い。このようにすれば、光源部２０から下方に出射した光が波長変換され、反射されて調光部３０ｈに入射されるので、光を有効利用することができる。

調光部３０ｈは、液晶により光の透過率を調節する構成を有する。すなわち、調光部３０ｈにおいては、偏光板３１及び３９の間に液晶層３６が挟持されている。液晶層３６は、画素電極３４と対向電極との間に所定の電圧を印加することによって、その分子の配向状態が制御され、上下の偏光板３１及び３９と共に作用して光の透過率を制御できるようにされている。各画素電極３４には、それぞれスイッチング素子３５を介して所定の電圧が供給される。スイッチング素子３５としては、例えば、金属・絶縁層・金属（ＭＩＭ）接合型素子や、水素化アモルファス・シリコン或いは多結晶化シリコンによる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などを用いることができる。

図１５は、本発明による画像表示装置５０ａの変形例の構成を表す概略断面図である。すなわち、同図に示した画像表示装置５０ｂは、光源部２０と、波長変換部４０ｇと、調光部３０ｉとを備える。

ここで、例えば、画像表示装置５０ａに関して前述したように、波長変換部４０ｇと調光部３０ｉとの間には、透明性基板３２ａが設けられる。画像表示装置５０ｂにおいては、透明性基板３２ａの光学的性質が画素毎に変調される構成を有する。このような画素毎の変調は、例えば、画素毎に基板３２ａ内に屈折率が変化した領域を設けることにより達成される。または、基板３２ａ内に画素毎に遮光性の仕切を設けても良い。また、基板３２ａの両面或いは片面に遮光性のパターンを形成しても良い。

このように、透明性基板３２ａの光学的性質を画素毎に変調することにより、波長変換部４０ｇから透明性基板３２ａを通して調光部３０ｉに至るまでの間に光漏れが生じ、画素がぼけることを防ぐことができる。

図１６は、本発明による画像表示装置５０の変形例の構成を表す概略断面図である。すなわち、同図に示した画像表示装置５０ｃは、光源部２０と、波長変換部４０ｈと、調光部３０ｊとを備える。

しかし、画像表示装置５０ｃでは、波長変換部４０ｈは、光源部２０の導光板２６と光源２２との間に配置されている。すなわち、光源２２からの光は、波長変換部４０ｈにおいて所定の波長に変換された後に、導光板２６を介して調光部３０ｊに入射する。

波長変換部４０ｈの材料としては、画像表示装置５０ａの場合と同様に、蛍光体を用いることができる。その吸収励起ピーク波長は、光源２２において用いられている発光素子の発光ピーク波長と合致させることが望ましい。例えば、光源部２２において、図４に関して前述したような窒化ガリウムの発光素子が用いられている場合には、波長変換部４０ｈの蛍光体としては、図５に示したような吸収励起ピークを有する蛍光体を用いることが望ましい。

また、蛍光体としては、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の各波長領域にそれぞれ発光ピークを有するような３種類の蛍光体を混合して用いることが望ましい。さらに詳しくは、蛍光体の発光ピーク波長は、調光部３０ｊのカラー・フィルタ６０の透過スペクトル特性と合致するように選択することが望ましい。

次に、本発明による画像表示装置１０或いは５０に用いて好適な調光部に関して説明する。図１７は、本発明において用いることのできる調光部３０ｋを用いた透過型画像表示装置の構成を例示する概略断面図である。ここでは、便宜的に、光源部２０と調光部３０ｋのみを示した。図示しない波長変換部は、図１〜図１６に関して前述した画像表示装置のいずれかと同様にして配置することができる。図１７においては、光源部２０から出射された光は、調光部３０ｋを介して、出射される。

ここで、調光部３０ｋの液晶３６ａとして、ゲスト・ホスト型液晶或いは、高分子分散型液晶を用いる。ここで、ゲスト・ホスト型液晶とは、分子の長軸方向と短軸方向で可視光の吸収に異方性を有する２色性染料（ゲスト）を一定の分子配列の液晶（ホスト）に溶解した液晶をいう。ゲスト・ホスト型液晶を用いた場合は、偏光板が１枚で済むために、光の透過率が高く、画像表示装置の輝度を向上させることができる。

また、高分子分散型液晶とは、ネマチック液晶と高分子とから構成される複合体の光散乱効果を利用するものである。この複合体の種類により、ＮＣＡＰ（ｎｅｍａｔｉｃｃｕｒｖｉｌｉｎｅａｒａｌｉｇｎｅｄｐｈａｓｅ）型と、ＰＮ（ｐｏｌｙｍｅｒｎｅｔｗｏｒｋ）型とに大別される。高分子分散型液晶の場合には、偏光板が全く必要とされないために、さらに明るく視野角が広い画像表示ができる。

図１８は、前述したような調光部３０ｋを用いた反射型画像表示装置の構成を例示する概略構成図である。すなわち、同図に示した画像表示装置においては、反射板２８の上に調光部３０ｋが積層され、さらにその上に光源部２０が積層されている。そして、光源部２０を出射した光は、調光部３０ｋを介して、反射板２８で反射され、再び調光部３０ｋを通過し、光源部２０を介して観察者に到達する。

同図に示した画像表示装置においても、調光部３０ｋにおいて、液晶３６ａとして、ゲスト・ホスト型液晶或いは、高分子分散型液晶が用いられる。従って、偏光板が不要となり、光の透過率を向上させて、明るい画面表示が可能となる。図１９は、本発明による画像表示装置における各画素の面積を最適化した１例を表す概略説明図である。すなわち、図１〜図１８に関して前述したいずれの画像表示装置においても、カラー表示をする場合に、例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）のような各画素ごとの輝度は、同一とは限らない。このような各画素毎の輝度の相違を調節するために、図１９に示したように、それぞれの画素の面積を適当な比率とすることにより、画素毎の輝度の調節ができる。従って、例えば、ＲＧＢの各色を最適なバランスで表示することができ、中間色も正確に再現した画像を表示することができる。

次に、本発明による画像表示装置に用いて好適な光源部について説明する。図２０は、本発明による画像表示装置１０或いは５０の光源部２０の具体例の構成を表す概略構成図である。すなわち、同図（ａ）は、画像表示装置の観察面に平行方向の概略断面図であり、同図（ｂ）は、観察面に垂直方向の概略断面図である。同図に表した光源部２０ａは、光源が取り付けられた取り付け部２５ａと導光板２６とを備える。取り付け部２５ａにおいては、光源としての発光ダイオード（ＬＥＤ）チップ２２ａが配置されている。ＬＥＤチップ２２ａは、例えば基板２４ａ上に実装され所定の配線が施されることにより、駆動電流を供給して発光させることができる。ＬＥＤチップ２２ａから放射された発光は、導光板２６の内部で拡がって、図示しない調光部３０或いは波長変換部４０に入射する。また、光の取り出し効率を向上するために、導光板２６の下に反射板２８を配置して、導光板２６から下方に出射した光を戻すこともできる。さらに、光の輝度ムラを低減するために、導光板２６の上方に拡散板２９を積層しても良い。

本発明による光源部２０ａを用いた画像表示装置は、図１から図２２に関して前述した種々の効果に加えて、以下の効果を有する。

すなわち、光源として、いわゆるベア・チップ状態の小型のＬＥＤチップ２２ａを用いるので、取り付け部２５ａの幅Ｗを小さくすることができる。この取り付け部２５ａは、通常は、画像表示装置の表示領域の外側に配置されることが多いので、取り付け部２５ａの幅Ｗを小さくすることにより、画像表示装置の額縁部、すなわち非表示領域を小型化することができる。

また、ベア・チップ状態のＬＥＤチップ２２ａは、小型であるために高密度に実装して光源の輝度を上げることができる。その結果として、明るく鮮明な映像を表示することができる。

図２１は、本発明による画像表示装置の光源部の第２の具体例の構成を表す概略構成図である。すなわち、同図（ａ）は、画像表示装置の観察面に平行方向の概略断面図であり、同図（ｂ）は、観察面に垂直方向の概略断面図である。同図に表した光源部２０ｂは、光源が取り付けられた取り付け部２５ｂと導光板２６とを備える。取り付け部２５ｂにおいては、ＬＥＤランプ２２ｂが配置されている。ＬＥＤランプ２２ｂは、リード線を有するリードフレーム或いはステム上にＬＥＤチップが実装され、樹脂によりモールドされたものである。このＬＥＤランプ２２ｂは、例えば基板２４ｂ上に実装することができる。また、反射板２８や拡散板２９をそれぞれ設けても良い。

同図に示した光源部２０ｂを用いた画像表示装置は、画像表示装置１０ａに関して前述した種々の効果に加えて、以下の効果を有する。

すなわち、ＬＥＤランプ２２ｂを用いるために、そのモールド樹脂のレンズ効果により集光性を向上し、光の利用効率を向上することができる。また、ＬＥＤランプ２２ｂのリード線を基板２４ｂに対して挿入し、半田付けするだけで実装ができるので、組立工程を簡略化することができる。

図２２は、本発明による画像表示装置の光源部の第３の具体例の構成を表す概略構成図である。すなわち、同図（ａ）は、画像表示装置の観察面に平行方向の概略断面図であり、同図（ｂ）は、観察面に垂直方向の概略断面図である。同図に表した光源部２０ｃは、光源が取り付けられた取り付け部２５ｃと導光板２６とを備える。取り付け部２５ｃにおいては、表面実装型（ＳＭＤ）ランプ２２ｃが配置されている。ＳＭＤランプ２２ｃは、小型の実装基板上にＬＥＤチップが実装され、樹脂によりモールドされたものである。ＳＭＤランプ２２ｃは、例えば基板２４ｃ上に実装することができる。また、反射板２８や拡散板２９をそれぞれ設けても良い。

同図に示した光源部２０ｃを用いた画像表示装置は、画像表示装置１０ａに関して前述した種々の効果に加えて、以下の効果を有する。

まず、ＳＭＤランプ２２ｃを用いるために、組立工程を簡略化することができる。すなわち、基板２４ｃ上に、チップ型抵抗やチップ型コンデンサなどの他の実装部品と同時に、いわゆる半田リフロー法などの方法により、簡易に実装することができる。また、実装工程の自動化も容易に実現することができる。

また、ＳＭＤランプ２２ｃは、その高さ寸法が小さいので、光源部２０ｃの取り付け部２５ｃの幅Ｗを小さくすることができる。その結果として、画像表示装置の額縁部、すなわち非表示領域を小型化することができる。

図２３は、本発明による画像表示装置の光源部の第４の具体例の構成を表す概略構成図である。すなわち、同図（ａ）は、画像表示装置の観察面に平行方向の概略断面図であり、同図（ｂ）は、観察面に垂直方向の概略断面図である。同図に表した光源部２０ｄは、光源が取り付けられた取り付け部２５ｄと導光板２６とを備える。取り付け部２５ｄにおいては、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青色（Ｂ）の波長帯に発光ピークを有するＬＥＤランプ２２ｄ、２２ｅ及び２２ｆが配置されている。

このように、ＲＧＢ各色のＬＥＤランプ２２ｄ〜２２ｆが配置されることにより、既存の画像標示装置の照明部を置き換えることができる。すなわち、従来の液晶表示装置においては、照明として、陰極蛍光管或いは、エレクトロルミセッセンス素子が用いられていた。しかし、本発明による光源部２０ｄを用いることにより、消費電力が低く、寿命が長く、信頼性も良好で動作時間も速い画像表示装置を実現することができる。

図２４は、本発明による画像表示装置の光源部の第５の具体例の構成を表す概略構成図である。すなわち、同図（ａ）は、画像表示装置の観察面に平行方向の概略断面図であり、同図（ｂ）は、観察面に垂直方向の概略断面図である。同図に表した光源部２０ｅは、光源として、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青色（Ｂ）の波長帯に発光ピークを有するＳＭＤランプ２２ｇ、２２ｈ及び２２ｉが配置されている。このように、ＳＭＤランプを用いることにより、前述した光源部２０ｄと同様の効果に加えて、取り付け部２５ｅの幅Ｗをさらに小さくして、画像標示装置を小型化することができる。

また、ＳＭＤランプ２２ｇ、２２ｈ及び２２ｉの代わりに、それぞれＬＥＤチップを用いることにより、取り付け部２５ｅの幅Ｗをさらに小さくして、画像標示装置を小型化することができる。

図２５は、本発明による画像表示装置の光源部の第６の具体例の構成を表す概略構成図である。すなわち、同図（ａ）は、画像表示装置の観察面に平行方向の概略断面図であり、同図（ｂ）は、観察面に垂直方向の概略断面図である。同図に表した光源部２０ｆは、前述した光源部２０ｄ或いは２０ｅのように、光源として、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青色（Ｂ）の波長帯に発光ピークを有する半導体発光素子２２が取り付け部２５ｆに配置されている。

そして、取り付け部２５と導光板２６との間には、光拡散板２８が設けられている。このように、光源２２の近傍に光拡散板２８を配置することにより、ＲＧＢ各色の光源からの発光を混色して色ムラの発生を抑制することができる。

図２６は、本発明による画像表示装置の光源部の第７の具体例の構成を表す概略構成図である。すなわち、同図（ａ）は、画像表示装置の観察面に平行方向の概略断面図であり、同図（ｂ）は、観察面に垂直方向の概略断面図である。同図に表した光源部２０ｇは、導光板２６を挟んで左右両側に取り付け部２５ｇが配置され、それぞれの取り付け部２５ｇ、２５ｇには、ＬＥＤランプ２２ｂが配置されている。このように、ＬＥＤランプ２２ｂを導光板２６の両側に配置することにより、光源の数を増やして、輝度をさらに向上させることができる。

図２７は、本発明による画像表示装置の光源部の第８の具体例の構成を表す概略構成図である。すなわち、同図（ａ）は、画像表示装置の観察面に平行方向の概略断面図であり、同図（ｂ）は、観察面に垂直方向の概略断面図である。同図に表した光源部２０ｈは、導光板２６を挟んで左右両側に取り付け部２５ｈが配置され、それぞれの取り付け部２５ｈ、２５ｈには、ＳＭＤランプ２２ｃが配置されている。このように、ＬＥＤランプ２２ｃを導光板２６の両側に配置することにより、光源の数を増やして、輝度をさらに向上させることができる。また、ＬＥＤランプ２２ｂと比較して取り付け部２５ｈの幅Ｗを小さくすることができ、画像標示装置を小型化することができる。さらに、ＳＭＤランプ２２ｃの代わりにＬＥＤチップ２２ａを用いれば、取り付け部２５の幅Ｗをさらに小さくすることができ、画像標示装置をさらに小型化することができる。

図２８は、本発明による画像表示装置の光源部の第９の具体例の構成を表す概略構成図である。すなわち、同図は、画像表示装置の観察面に平行方向の概略断面図である。同図に表した光源部２０ｉは、導光板２６の４辺に取り付け部２５ｉが配置され、それぞれの取り付け部２５ｉ、２５ｉ、２５ｉ、２５ｉには、ＬＥＤランプ２２ｂが配置されている。このように、ＬＥＤランプ２２ｂを導光板２６の４辺に配置することにより、光源の数をさらに増やして、輝度をさらに向上させることができる。

図２９は、本発明による画像表示装置の光源部の第１０の具体例の構成を表す概略構成図である。すなわち、同図は、画像表示装置の観察面に平行方向の概略断面図である。同図に表した光源部２０ｊは、導光板２６の４辺に取り付け部２５ｊが配置され、それぞれの取り付け部２５ｊ、２５ｊ、２５ｊ、２５ｊには、ＳＭＤランプ２２ｃが配置されている。このように、ＳＭＤランプ２２ｃを導光板２６の４辺に配置することにより、光源の数をさらに増やして、輝度をさらに向上させることができる。また、ＬＥＤランプ２２ｂと比較して取り付け部２５の幅Ｗを小さくすることができ、画像標示装置を小型化することができる。さらに、ＳＭＤランプ２２ｃの代わりにＬＥＤチップ２２ａを用いれば、取り付け部２５の幅Ｗをさらに小さくすることができ、画像標示装置をさらに小型化することができる。図３０は、本発明による画像表示装置の光源部の第１１の具体例の構成を表す概略構成図である。すなわち、同図は、画像表示装置の観察面に平行方向の概略断面図である。同図に表した光源部２０ｋは、導光板２６の３辺に取り付け部２５ｋが配置され、それぞれの取り付け部２５ｋ、２５ｋ、２５ｋには、それぞれ赤色ＬＥＤランプ２２ｄ、緑色ＬＥＤランプ２２ｅ、青色ＬＥＤランプ２２ｆが配置されている。このように、３色のＬＥＤランプを導光板２６の３辺に分けて配置することにより、局所的な色ムラの発生を抑制して、画面全体に渡って均一な中間色を得ることができる。

図３１は、本発明による画像表示装置の光源部の第１２の具体例の構成を表す概略構成図である。すなわち、同図は、画像表示装置の観察面に平行方向の概略断面図である。同図に表した光源部２０ｌは、導光板２６の３辺に取り付け部２５ｌが配置され、それぞれの取り付け部２５ｌ、２５ｌ、２５ｌには、それぞれ赤色ＳＭＤランプ２２ｇ、緑色ＳＭＤランプ２２ｈ、青色ＳＭＤランプ２２ｉが配置されている。このように、３色のＳＭＤランプを導光板２６の３辺に分けて配置することにより、局所的な色ムラの発生を抑制して、画面全体に渡って均一な中間色を得ることができる。また、ＬＥＤランプ２２ｂと比較して取り付け部２５の幅Ｗを小さくすることができ、画像標示装置を小型化することができる。さらに、ＳＭＤランプ２２ｃの代わりにＬＥＤチップ２２ａを用いれば、取り付け部２５の幅Ｗをさらに小さくすることができ、画像標示装置をさらに小型化することができる。

図３２は、本発明による画像表示装置の光源部の第１３の具体例の構成を表す概略構成図である。すなわち、同図（ａ）は、画像表示装置の観察面に平行方向の概略断面図であり、同図（ｂ）は、観察面に垂直方向の概略断面図である。同図に表した光源部２０ｍは、導光板２６の１辺に、ＬＥＤアレイ・ユニット２５ｍが取り付けられている。このＬＥＤアレイ・ユニット２５ｍ、は、所定の間隔で配置されたＬＥＤチップ２２ａと、ロッド・レンズ２３とを有する一体化された部品である。このロッド・レンズ２３は、細長い円柱状の形状を有し、ＬＥＤアレイ・ユニット２５ｍの長手方向に沿って配置されている。このようなＬＥＤアレイ・ユニット２５ｍを用いることにより、ロッド・レンズの長手方向に均一な発光強度分布を得ることができる。また、導光板２６とＬＥＤアレイ・ユニット２５ｍとを結合するだけで光源部２０ｍが構成されるので組立工程が簡略化される。

図３３は、本発明による画像表示装置の光源部の第１４の具体例を説明する概略断面図である。すなわち、同図に表した画像表示装置は、光源部２０ｎと波長変換部４０とを有する。ここで、光源部２０ｎは、導光部６６の一端に取り付け部２５を備え、他端に可動ミラー７０を備える。可動ミラー７０は、図示した矢印方向に動き、傾斜角度が変化するようにされている。その可動機構は、例えば、図示しないモータや電磁石によるものでも良く、または、圧電素子を用いたものでも良い。また、可動ミラー７０は、列方向に一体とされた細長いミラーでも良く、または、各画素に対応した独立の小さなミラーが列方向に配置されているようなものでも良い。

取り付け部２５は光源２２を備える。ここで、光源２２としては、発光ダイオードでも良く、レーザ・ダイオードでも良い。光源２２から出射された光は、可動ミラー７０によって反射され、波長変換部４０の所定の画素位置に照射される。従って、光源２２の光量を変調し、それに同期させて可動ミラー７０を動かすことにより、波長変換部４０の各画素にそれぞれ所定の強度の光を入射させることができる。このようにして、所定の画像を表示することができる。

このような光源部２０ｎを用いた場合には、液晶などを用いた調光部が不要となる。従って、構成が簡略化される。また、液晶を用いる必要がないので、使用できる温度範囲が広く、画像表示の応答性が良好で、耐候性も向上する。

図３４は、本発明による画像表示装置の光源部の第１５の具体例を説明する概略断面図である。すなわち、同図に表した画像表示装置は、光源部２０ｐと波長変換部４０とを有する。ここで、光源部２０ｐは、導光部６６の一端に取り付け部２５を備える。取り付け部２５は光源２２を備える。ここで、光源２２としては、発光ダイオードでも良く、レーザ・ダイオードでも良い。

また、導光部６６はその内部に、画素列ごとに配置された複数の可動ミラー７２、７２、・・・を備える。可動ミラー７２、７２、・・・は、図示した矢印方向に動き、それぞれ対応する画素に光源部２２からの光を反射するようにされている。その可動機構は、例えば、図示しないモータや電磁石によるものでも良く、または、圧電素子を用いたものでも良い。また、可動ミラー７２、７２、・・・は、画素の列方向に一体とされた細長いミラーでも良く、または、各画素毎に独立した小さなミラーが列方向に配置されているようなものでも良い。

光源２２から出射された光は、可動ミラー７２、７２、・・・のいずれかによって反射され、波長変換部４０の所定の画素位置に照射される。従って、光源２２の光量を変調し、それに同期させて可動ミラー７２、７２、・・・のいずれかを動かして反射させることにより、波長変換部４０の各画素にそれぞれ所定の強度の光を入射させることができる。このようにして、所定の画像を表示することができる。

このような光源部２０ｐを用いた場合にも、液晶などを用いた調光部が不要となる。従って、構成が簡略化される。また、液晶を用いる必要がないので、使用できる温度範囲が広く、画像表示の応答性が良好で、耐候性も向上する。

図３５は、本発明による画像表示装置の光源部の第１６の具体例を説明する概略断面図である。すなわち、同図に表した画像表示装置は、光源部２０ｑと波長変換部４０とを有する。ここで、光源部２０ｑは、導光部６６の下端に光源２２を備える。光源２２としては、発光ダイオードでも良く、レーザ・ダイオードでも良い。

また、光源２２の前面には、可動レンズ７４が配置されている。可動レンズ７４は、傾斜及び水平移動が可能であり、光源２２からの光を波長変換部４０の所定の画素位置に入射させる。その可動機構は、例えば、図示しないモータや電磁石によるものでも良く、または、圧電素子を用いたものでも良い。また、レンズ７４を固定して、光源２２を可動とし、光源２２からの光を波長変換部４０の所定の画素位置に入射させるようにしても良い。

光源２２から出射された光は、可動レンズ７４によって集光され、波長変換部４０の所定の画素位置に照射される。従って、光源２２の光量を変調し、それに同期させて可動レンズ７４を動かして走査させることにより、波長変換部４０の各画素にそれぞれ所定の強度の光を入射させることができる。このようにして、所定の画像を表示することができる。

このような光源部２０ｑを用いた場合にも、液晶などを用いた調光部が不要となる。従って、構成が簡略化される。また、液晶を用いる必要がないので、使用できる温度範囲が広く、画像表示の応答性が良好で、耐候性も向上する。

図３６は、本発明による画像表示装置の光源部の第１７の具体例の構成を表す概略断面図である。すなわち、同図に表した画像表示装置は、導光部と調光部と波長変換部とを備える。導光部は、その内部に画素毎、あるいは列毎にハーフミラーを備える。光源からの光はそれぞれのハーフミラーにより反射され、調光部を経て、波長変換部に到達する。

このようにハーフミラーを用いることによって、従来の反射シートやドット印刷面を用いた光源部と比較して、光が散乱されることが少なくなり、光源からの光を効率良く調光部へ導くことができる。このような効果は、ＬＥＤや半導体レーザなどの集光性の高い光源を用いた場合に特に顕著となる。また、ミラーの反射面の大きさを調節して画素よりも若干狭い範囲に反射光を通すようにすれば、画素間の光漏れが抑制され、画素毎の「にじみ」あるいは「ぼけ」を防ぐことができるという効果も得ることができる。

図３７は、本発明による画像表示装置の光源部の第１８の具体例の構成を表す概略断面図である。すなわち、同図に表した画像表示装置は、導光部の内部に、各画素に反射光を送出するような反射面を有するフレネル型反射板を有する。また、その導光部の側部には、光源と可動レンズとが配置され、それぞれの反射鏡に順次、光を供給するようにされている。

光源から出射された光は、可動レンズによって集光され、導光部において走査され、それぞれのフレネル型反射鏡により波長変換部の所定の画素位置に順次照射される。従って、光源の光量を変調し、それに同期させて可動レンズを動かして走査させることにより、波長変換部の各画素にそれぞれ所定の強度の光を入射させることができる。このようにして、所定の画像を表示することができる。

このような光源部を用いた場合にも、液晶などを用いた調光部が不要となる。従って、構成が簡略化される。また、液晶を用いる必要がないので、使用できる温度範囲が広く、画像表示の応答性が良好で、耐候性も向上するという効果を得ることができる。

図３８は、本発明による画像表示装置の光源部の第１９の具体例の構成を表す概略断面図である。すなわち、同図に表した画像表示装置も、導光部の内部に、各画素に反射光を送出するような反射面を有するフレネル型反射板を有する。また、その導光部の側部には、可動光源が配置され、それぞれの反射鏡に順次、光を供給するようにされている。すなわち、可動光源は、例えば、ＬＥＤや半導体レーザなどの発光素子自体を機械的に可動としたものでも良く、または、これらの発光素子の前面に光の偏向手段を設けたものでもよい。

可動光源から出射された光は、導光部において走査され、それぞれのフレネル型反射鏡により波長変換部の所定の画素位置に順次照射される。従って、光源の光量を変調し、それに同期させて可動光源を動かして走査させることにより、波長変換部の各画素にそれぞれ所定の強度の光を入射させることができる。このようにして、所定の画像を表示することができる。

図３９は、本発明による画像表示装置の光源部の第２０の具体例の構成を表す概略断面図である。すなわち、同図に表した画像表示装置も、導光部の内部に、各画素に反射光を送出するような反射面を有するフレネル型反射板を有する。しかし、同図に示した装置においては、フレネル型ミラーの反射面に波長変換部が形成されている。例えば、ミラーの反射面上に波長変換部としての蛍光体材料が堆積されている。

また、その導光部の側部には、可動光源が配置され、それぞれの反射鏡に順次、光を供給するようにされている。すなわち、可動光源は、例えば、ＬＥＤや半導体レーザなどの発光素子自体を機械的に可動としたものでも良く、または、これらの発光素子の前面に光の偏向手段を設けたものでもよい。

可動光源から出射された光は、導光部において走査され、それぞれのフレネル型反射鏡の反射面上に堆積された波長変換部に順次照射される。そして、波長が変換されて、各画素に対応する画像情報として、観察面から出射される。

従って、光源の光量を変調し、それに同期させて可動光源を動かして走査させることにより、各画素に対応する反射面上の波長変換部にそれぞれ所定の強度の光を入射させることができる。このようにして、所定の画像を表示することができる。

このような光源部を用いた場合には、液晶などを用いた調光部が不要となるばかりでなく、波長変換部を別途設ける必要もなくなる。従って、構成が極めて簡略化且つ小型薄型化される。また、液晶を用いる必要がないので、使用できる温度範囲が広く、画像表示の応答性が良好で、耐候性も向上するという効果を得ることができる。

図４０は、本発明による画像表示装置の光源部の第２１の具体例の構成を表す概略構成図である。すなわち、同図（ａ）は、画像表示装置の観察面に平行方向の概略断面図であり、同図（ｂ）は、観察面に垂直方向の概略断面図である。同図に表した光源部２０ｒは、導光板２６の一端に取り付け部２５ｒが配置され、取り付け部２５ｒには、光源としてレーザ・ダイオード２２ｊが配置されている。

このように、光源としてレーザ・ダイオード２２ｊを用いることにより、集光性が向上する。また、光をビーム状に絞ることが容易であるので、図３３や図３４に関して前述したようなミラーによる光走査を行う場合に、特に有効である。図４１は、本発明による画像表示装置の光源部の第２２の具体例の構成を表す概略構成図である。すなわち、同図（ａ）は、画像表示装置の観察面に平行方向の概略断面図であり、同図（ｂ）は、観察面に垂直方向の概略断面図である。同図に表した光源部２０ｓは、導光部２６の下面にＬＥＤランプ２２ｂが所定の間隔で配置されている。このように、ＬＥＤランプ２２ｂにより下方から照明することにより、画像表示装置の額縁部分、すなわち表示領域の周辺部の幅を顕著に短くすることが可能となり、装置の小型化が実現される。

また、ＬＥＤランプ２２ｂを高密度に配置することにより、輝度を容易に上げることができ、明るい画像を得ることができる。

図４２は、本発明による画像表示装置の光源部の第２３の具体例の構成を表す概略構成図である。すなわち、同図（ａ）は、画像表示装置の観察面に平行方向の概略断面図であり、同図（ｂ）は、観察面に垂直方向の概略断面図である。同図に表した光源部２０ｔは、導光部２６の下面にＳＭＤランプ２２ｃが所定の間隔で配置されている。このように、ＳＭＤランプ２２ｃにより下方から照明することにより、画像表示装置の額縁部分、すなわち表示領域の周辺部の幅を顕著に短くすることが可能となり、装置の小型化が実現される。

また、ＳＭＤランプ２２ｃを高密度に配置することにより、輝度を容易に上げることができ、明るい画像を得ることができる。さらに、ＳＭＤランプ２２ｃは、高さ寸法がＬＥＤランプよりも小さいので、光源部２０ｔの厚さを薄くすることができる。また、ＳＭＤランプ２２ｃの代わりにＬＥＤチップを配置することにより、さらに高密度実装が可能となり輝度を上げることができるとともに、光源部２０ｔの厚さをさらに薄くすることができる。

図４３は、本発明による画像表示装置の光源部の第２４の具体例の構成を説明する概略断面図である。同図に表した光源部２０ｕは、導光部２６の下面に基板２４ｕが配置され、基板２４ｕ上にＬＥＤランプ２２ｂが所定の間隔で配置されている。さらに、それぞれのＬＥＤランプ２２ｂの周囲には反射板７６が設けられている。このように、反射板７６を設けることにより、ＬＥＤランプ２２ｂから側面方向や下方向に逃げる光を前面に取り出すことが可能となり、光の利用効率が改善される。

図４４は、本発明による画像表示装置の光源部の第２５の具体例の構成を説明する概略断面図である。同図に表した光源部２０ｖは、導光部２６の下面に基板２４ｖが配置され、基板２４ｖ上にＳＭＤランプ２２ｃが所定の間隔で配置されている。さらに、それぞれのＳＭＤランプ２２ｃの周囲には反射板７６が設けられている。このように、反射板７６を設けることにより、ＳＭＤランプ２２ｃから側面方向や下方向に逃げる光を前面に取り出すことが可能となり、光の利用効率が改善される。また、ＳＭＤランプ２２ｃの代わりにＬＥＤチップを配置しても同様の効果が得られる。

図４５は、本発明による画像表示装置の光源部の第２６の具体例の構成を説明する概略断面図である。同図に表した画像表示装置は、いわゆるプロジェクション方式の画像表示装置であり、光源部２０ｗと液晶パネル３０と投写レンズ８０とを備える。光源部２０ｗは、集光レンズ７８と光源２２とリフレクタ７７とを備える。光源２２としては、発光ダイオードを用いる。

光源２２から放射された光は、リフレクタ７７で反射され、集光レンズ７８により収束されて液晶パネル３０に入射する。そして、投写レンズ８０を介してスクリーン９０上に所定の画像を表示する。

このように光源に発光ダイオードを用いることにより、従来のアーク・ランプを光源とする装置と比べて、寿命が極めて長くなる。また、発光動作の立ち上がり時間が短いために、瞬時動作が可能となる。

次に、本発明による画像表示装置の光源の具体例について説明する。図４６は、本発明による画像表示装置の光源の第１の具体例を表す概略断面図である。同図に示した光源２２Ａは、発光素子１１０とその表面に堆積された波長変換材料１１２とを備える。また、発光素子１１０の電極部１１４は、ワイア・ボンディングを施すために、波長変換材料１１２が堆積されていない領域を有する。

発光素子１１０は、所定の発光波長ピークを有する半導体素子である。また、その構造は、いわゆる発光ダイオードでも、半導体レーザでも良い。発光素子１１０の材料は、必要とされる発光波長帯に応じて適宜決定される。例えば、ＲＧＢ各色の発光を実現するためには、図４に関して説明したような窒化ガリウムを発光層に有し、紫外線領域の発光波長を有する発光ダイオードであることが望ましい。

また、波長変換材料１１２は、発光素子１１０の発光波長と合致した吸収励起ピークを有するものであることが望ましい。例えば、発光素子が窒化ガリウムを用いた素子である場合は、波長変換材料１１２は、図５に示したような吸収ピークを有するものであることが望ましい。

また、波長変換材料１１２としては、蛍光物質を用いることが望ましく、蛍光物質であれば、蛍光染料、蛍光顔料或いは蛍光体など、発光素子からの光を他の波長に変化できる材料であればどのようなものを使用しても良い。また、この波長変換材料１１２は、発光素子１１０の表面のうちの少なくとも一部に堆積されていれば良い。

さらに、波長変換材料１１２の発光波長は、用途に応じて適宜選択することができる。例えば、フル・カラー表示を行う画像表示装置の光源として用いるためには、図４に関して説明した紫外線の発光を吸収してＲＧＢのそれぞれの波長の発光を生ずるような蛍光体の混合体を用いることが望ましい。また、発光素子１１０が青色の発光を生ずる場合には、その発光を吸収して緑および赤の発光を生ずるような蛍光体を用いることもできる。このような蛍光体としては、例えば、赤色の発光を生ずるものとしては、Ｙ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕ、青色の発光を生ずるものとしては、（Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｅｕ）₁₀（ＰＯ₄）₆・Ｃｌ₂、緑色の発光を生ずるものとしては、３（Ｂａ、Ｍｇ、Ｅｕ、Ｍｎ）Ｏ・８Ａｌ₂Ｏ₃などを挙げることができる。

発光素子は、電流が注入されると半導体結晶内部で電子と正孔との再結合により発光が生ずる。従来の発光素子では、その発光のうちの一部は、半導体と空気或いは図示しないモールド樹脂との屈折率の差により、反射されて内部に閉じこめられる。その結果として発光素子から外部に取り出すことのできる光は、全体のうちのわずか２％に過ぎなかった。しかし、本発明による光源２２Ａでは、発光素子１１０の表面に達した光は、波長変換材料１１２に吸収され、波長が変換されて外部に取り出すことができる。

図４６に示した光源２２Ａは、例えば、発光素子１１０の製造工程において、発光素子の素子分離工程の後に波長変換材料１１２をスパッタ法により素子の表面に堆積することにより製造することができる。或いは、発光素子１１０の製造工程のいずれかの段階において、波長変換材料１１２を塗布或いはコーティングすれば良い。

また、本発明による光源２２Ａの用途は、画像表示装置の光源に限定されるものではない。すなわち、インジケータやパネルなどの各種表示装置、光ディスクの読みとり・書き込み用光源など、広範な分野において新規かつ高性能な光源として利用することができる。

図４７は、光源２２Ａの具体例を表す概略断面図である。すなわち、同図に示した光源２２Ａ1は、発光素子１１０とその表面に堆積された波長変換材料１１２と実装部材１２０とを備える。発光素子１１０としては、例えば、窒化ガリウム系化合物半導体からなる発光ダイオード或いは半導体レーザを用いることができる。波長変換材料１１２は、発光素子１１０のほぼ全面に堆積されている。波長変換材料１１２としては、例えば、発光素子１１０からの発光を吸収して、ＲＧＢの発光を生ずる蛍光体を用いることができる。

発光素子１１０は、実装部材１２０のカップ部１２１の底面上に実装されている。また、発光素子１１０には、ワイア１１６、１１６がボンディングされ、駆動電流が供給される。

同図に示した光源は、１つの発光素子を用いて、例えばＲＧＢのような複数の波長の発光を得ることができる。従って、光源と構成が簡易で小型軽量であり、しかも駆動回路も簡略化することができる。

図４８は、光源２２Ａの具体例を表す概略断面図である。すなわち、同図に示した光源２２Ａ2においては、発光素子１１０の表面のうちの一部に波長変換材料１１２が堆積されている。従って、発光素子１１０から生ずる発光のうちで波長変換材料１１２に吸収された光は、その波長が変換されて出力され、残りの光は、発光素子１１０の発光波長のまま放出される。例えば、発光素子１１０が青色の発光を生じ、波長変換材料１１２が青色の光を吸収して赤及び緑の発光を生ずる材料である場合には、ＲＧＢの各波長の発光が得られる。

また、波長変換材料１１２を堆積する面積を調節することにより、このようなＲＧＢなどのそれぞれの波長成分の光の強度のバランスを制御することができる。例えば、Ｒ成分の強度を上げる場合には、波長変換材料１１２のＲ発光成分を増加し、且つその堆積する面積を増加すれば良い。

すなわち、本発明によれば、複数の発光波長を実現できるのみならず、それぞれの強度のバランスも容易に制御することが可能となる。

図４９は、光源２２Ａの具体例を表す概略断面図である。すなわち、同図に示した光源２２Ａ3においては、表面に波長変換材料１１２が堆積された発光素子１１０が実装部材１２２上にマウントされ、樹脂１３０でモールドされている。実装部材としては、リード・フレームあるいはステムを用いることができる。

発光素子としては、例えば、図４に関して前述した窒化ガリウムを発光層に用いた発光素子を用いることができる。また、その構造は、発光ダイオードでも良く、半導体レーザでも良い。

波長変換材料１１２は、発光素子１１０の表面の少なくとも一部に堆積され、その材質としては、例えば、発光素子１１０からの紫外線を吸収して、ＲＧＢのそれぞれの波長の発光を生ずる蛍光体とすることができる。その吸収励起ピークは、発光素子１１０の発光波長と合致していることが望ましい。

また、樹脂１３０は、その光放出面がレンズ上に形成されている。このレンズ効果により、発光素子１１０及び堆積された波長変換材料１１２からの発光を収束し、出力することができる。本発明によれば、波長変換された光の集光効率が極めて高いという利点を有する。

図５０は、本発明との比較のために示した従来の光源の概略断面図である。同図に示した光源においては、発光素子２１０が実装部材２２２上にマウントされ、樹脂２３０でモールドされている。また、樹脂２３０は、発光素子２１０からの発光を収束して出力するように、その光取り出し面がレンズ状とされている。さらに、樹脂２３０中には、発光素子２１０からの発光波長を変換するため、或いは発光色を補色する目的のために、樹脂２３０の中に、発光素子の発光を他の波長に変換する蛍光物質或いは発光素子の発光波長の一部を吸収するフィルタ物質２５０が混入されている。これらの波長変換物質２５０は、樹脂２３０中に均一な分布で混入されることが多い。

しかし、このように波長変換物質２５０を樹脂２３０中に混入すると、図５０に示したように、樹脂中に均一に分布する波長変換物質２５０のそれぞれから発光が生ずることとなる。すなわち、同図に示した矢印は、発光素子からの光が波長変換物質２５０にあたり、波長変換された光が散乱する様子を模式的に示したものである。これらの発光は、樹脂２３０の全面に形成されているレンズからの位置関係がまちまちであり、レンズにより収束されない。従って、集光効率が極端に低下し、輝度が低下することとなる。しかも、樹脂２３０中に波長変換物質２５０を均一に分布させると波長変換物質２５０の隙間を透過する光の割合が増加し、波長変換効率が極めて低い。

このような従来の光源と比較して、図４９に示したような本発明による光源２２Ａ3は、発光素子１１０の表面に波長変換材料１１２が堆積されているので、波長変換された光も、樹脂１３０の前面のレンズにより効果的に集光される。また、波長変換材料１１２は、発光素子１１０の表面に直接、堆積されているので、波長変換効率は極めて高く、また、その堆積する面積に応じて、波長変換される発光の割合を容易に制御することができる。

このように、本発明によれば、発光素子１１０からの発光が波長変換材料と高い効率で結合でき、輝度が飛躍的に向上する。

例えば、発光素子１１０として窒化ガリウム系の発光素子を用い、波長変換材料１１２として発光素子１１０からの紫外線を吸収して、ＲＧＢのそれぞれの波長の発光を生ずる蛍光体を用いると、高輝度の白色光源を実現することができる。このような白色光源は、高輝度の光源として、既存の陰極蛍光管と置き換えて使用することができる。

図５１は、光源２２Ａの具体例を表す概略断面図である。すなわち、同図に示した光源２２Ａ4においては、表面に波長変換材料１１２が堆積された発光素子１１０が、リード・フレームやステムなどの実装部材１２２上にマウントされ、樹脂１３０でモールドされている。

発光素子としては、例えば、青色の発光を生ずる窒化ガリウムを発光層に用いた発光素子を用いることができる。また、その構造は、発光ダイオードでも良く、半導体レーザでも良い。

波長変換材料１１２は、発光素子１１０の表面の少なくとも一部に堆積され、その材質としては、例えば、発光素子１１０からの青色光を吸収して、ＲＧのそれぞれの波長の発光を生ずる蛍光体とすることができる。そのような蛍光体としては、高い波長変換効率を有する点で有機蛍光体を用いることが望ましい。

光源２２Ａ4は、発光素子１１０からの青色光と、波長変換材料１１２からの赤及び緑色光とを同時に得ることができる。従って、既存の白色光源を置き換えることができる。

図５２は、光源２２Ａの具体例を表す概略断面図である。すなわち、同図には、光源２２Ａ5として、表面に波長変換材料１１２が堆積された発光素子１１０が実装部材１２２上にマウントされ、樹脂１３０でモールドされたＳＭＤランプが示されている。実装部材１２２としては、例えば基板やリード・フレームを用いることができる。

発光素子１１０としては、図４に関して前述したような紫外線の発光を生ずる窒化ガリウムを発光層に用いた発光素子が用いられる。また、その構造は、発光ダイオードでも良く、半導体レーザでも良い。

波長変換材料１１２は、発光素子１１０の表面の少なくとも一部に堆積され、その材質としては、発光素子１１０からの紫外線光を吸収して、ＲＧＢのそれぞれの波長の発光を生ずる蛍光体とされる。そのような蛍光体としては、高い波長変換効率を有する点で、図５に示したように吸収特性を有する蛍光体を用いることが望ましい。

また、発光素子１１０として、青色の発光を生ずる発光素子を用い、波長変換材料１１２として、青色光を吸収してＲ及びＧの波長領域の発光を生ずる有機蛍光体を用いるようにしても良い。光源２２Ａ５は、小型であり、高輝度のＲＧＢ光を得ることができる。従って、既存の白色光源を置き換えることができる。

図５３は、光源２２Ａの具体例を表す概略断面図である。すなわち、同図には、光源２２Ａ6として、表面に波長変換材料１１２が堆積されたＬＥＤランプが示されている。このＬＥＤランプは、発光素子１１０がリード・フレームやステムなどの実装部材１２２上にマウントされ、樹脂１３０でモールドされた構成を有する。

波長変換材料１１２は、樹脂１３０の表面の少なくとも一部に堆積され、その材質としては、発光素子１１０からの紫外線光を吸収して、ＲＧＢのそれぞれの波長の発光を生ずる蛍光体とされる。そのような蛍光体としては、高い波長変換効率を有する点で、図５に示したように吸収特性を有する蛍光体を用いることが望ましい。

また、発光素子１１０として、青色の発光を生ずる発光素子を用い、波長変換材料１１２として、青色光を吸収してＲ及びＧの波長領域の発光を生ずる有機蛍光体を用いるようにしても良い。光源２２Ａ６は、簡易に製造でき、小型であり、高輝度のＲＧＢ光を得ることができる。従って、既存の白色光源を置き換えることができる。

図５４は、光源２２Ａの具体例を表す概略断面図である。すなわち、同図には、光源２２Ａ7として、表面に波長変換材料１１２が堆積されたＳＭＤランプが示されている。このＳＭＤランプは、発光素子１１０が、基板などの実装部材１２２上にマウントされ、樹脂１３０でモールドされた構成を有する。

また、発光素子１１０として、青色の発光を生ずる発光素子を用い、波長変換材料１１２として、青色光を吸収してＲ及びＧの波長領域の発光を生ずる有機蛍光体を用いるようにしても良い。光源２２Ａ7は、簡易に製造でき、小型であり、高輝度のＲＧＢ光を得ることができる。従って、既存の白色光源を置き換えることができる。図５５は、光源２２Ａの具体例を表す概略断面図である。すなわち、同図には、光源２２Ａ8として、リード・フレーム１２２の反射板１２４の表面に波長変換材料１１２が堆積されたＬＥＤランプが示されている。すなわち、このＬＥＤランプは、発光素子１１０がリード・フレーム１２２上にマウントされ、樹脂１３０でモールドされた構成を有する。

波長変換材料１１２は、リード・フレーム１２２の反射板１２４の表面の少なくとも一部に堆積され、その材質としては、発光素子１１０からの紫外線光を吸収して、ＲＧＢのそれぞれの波長の発光を生ずる蛍光体とされる。そのような蛍光体としては、高い波長変換効率を有する点で、図５に示したように吸収特性を有する蛍光体を用いることが望ましい。

また、発光素子１１０として、青色の発光を生ずる発光素子を用い、波長変換材料１１２として、青色光を吸収してＲ及びＧの波長領域の発光を生ずる有機蛍光体を用いるようにしても良い。光源２２Ａ8も、簡易に製造でき、小型であり、高輝度のＲＧＢ光を得ることができる。従って、既存の白色光源を置き換えることができる。

図５６は、光源２２Ａの具体例を表す概略断面図である。すなわち、同図には、透光性基板１２２上に波長変換材料１１２が堆積され、さらに、その上に発光素子１１０が実装された光源２２Ａ9が示されている。ここで、透光性基板１２２には、例えば所定の配線パターンが形成され、ワイア１１６を配線するようにしても良い。

波長変換材料１１２は、発光素子１１０と透光性基板１２２との対向領域の少なくとも一部に堆積され、その材質としては、発光素子１１０からの紫外線光を吸収して、ＲＧＢのそれぞれの波長の発光を生ずる蛍光体とされる。そのような蛍光体としては、高い波長変換効率を有する点で、図５に示したように吸収特性を有する蛍光体を用いることが望ましい。

また、発光素子１１０として、青色の発光を生ずる発光素子を用い、波長変換材料１１２として、青色光を吸収してＲ及びＧの波長領域の発光を生ずる有機蛍光体を用いるようにしても良い。光源２２Ａ9においては、発光素子１１０からの発光は、波長変換材料１１２において所定の波長に変換され、透光性基板１２２を透過して外部に取り出される。

光源２２Ａ9も、簡易に製造でき、小型であり、且つ特にその厚さを薄くすることができ、しかも高輝度のＲＧＢ光を得ることができる。従って、既存の白色光源を置き換えることができる。

図５７は、本発明による画像表示装置の光源の具体例を表す概略断面図である。同図に示した光源２２Ｂは、窒化ガリウム系化合物半導体を用いた発光素子２２Ｂを表す。発光素子２２Ｂは、基板３１２上に積層されたｐｎ接合を含む半導体の多層構造を有する。基板３１２上には、バッファ層３１４、ｎ型コンタクト層３１６、ｎ型クラッド層３１８、活性層３２０、ｐ型クラッド層３２２およびｐ型コンタクト層３２４がこの順序で形成されている。ｐ型の各層とｎ型の各層とは、逆の順序で基板上に積層しても良い。ｐ型コンタクト層３２４の上には、透明電極層３２６が堆積されている。また、ｎ型コンタクト層３１８の上には、ｎ側電極層３３４が堆積されている。

このような構造の発光素子２２Ｂに電流を注入すると、活性層３２０を中心とした青色領域または紫外線領域の波長を有する発光が得られる。

ここで、本発明においては、前述した基板３１２、バッファ層３１４、ｎ型コンタクト層３１６、ｎ型クラッド層３１８、活性層３２０、ｐ型クラッド層３２２、ｐ型コンタクト層３２４或いは透明電極層３２６のうちの少なくともいずれかの層に波長変換材料が混合されていることを特徴とする。このような波長変換材料としては、例えば、蛍光体を挙げることができる。

また、その混合は、例えば、各層の結晶成長時に波長変換材料を不純物として添加することにより、実現することができる。すなわち、一例としては、結晶成長時に蛍光体材料を気化して混入させることができる。また、例えば基板３１２に蛍光体をイオン注入しても良い。

さらに、絶縁膜３２８や保護膜３３０として蛍光体をスパッタ法または電子ビーム蒸着法により堆積しても良い。また、これらの絶縁膜３２８や保護膜３３０と半導体層との間の蛍光体膜をスパッタ法や電子ビーム蒸着法などにより堆積しても良い。また、絶縁膜３２８や保護膜３３０に蛍光体を添加しても良い。さらに、絶縁膜３２８や保護膜３３０の表面上に蛍光体を堆積しても良い。

用いる蛍光体としては、特に、活性層３２０からの発光が紫外線領域の波長の発光の場合は、その紫外線光を吸収してＲＧＢ光をそれぞれ発光するような蛍光体であることが望ましい。一方、活性層３２０からの発光が青色領域の波長の発光の場合は、その青色光を吸収してＲＧ光をそれぞれ発光するような蛍光体であることが望ましい。特に、有機蛍光体は、青色光に対する波長変換効率が高いために、混合する波長変換材料として用いることが望ましい。このような有機蛍光体としては、例えば、赤色の発光を生ずるものとしては、ｒｈｏｄａｍｉｎｅＢ、緑色の発光を生ずるものとしては、ｂｒｉｌｌｉａｎｔｓｕｌｆｏｆｌａｖｉｎｅＦＦなどを挙げることができる。

このように、半導体発光素子を構成するいずれかの箇所に、波長変換材料を配置することにより、ベア・チップ状態で高い効率の波長変換を実現することができる。

図５８は、本発明による画像表示装置の光源の具体例を表す概略断面図である。同図に示した光源２２Ｃにおいては、インジウム・ガリウム・アルミニウムりん系化合物半導体を用いた発光素子４００が実装部材４５０上に実装されている。発光素子４００は、ガリウム砒素基板４１２上に積層されたｐｎ接合を含む半導体の多層構造を有する。基板４１２上には、バッファ層４１４、ｎ型クラッド層４１８、活性層４２０、ｐ型クラッド層４２２およびｐ型コンタクト層４２４がこの順序で形成されている。ｐ型の各層とｎ型の各層とは、逆の順序で基板上に積層しても良い。ｐ型コンタクト層４２４の上には、ｐ側電極層４２６が堆積されている。

このような構造の発光素子４００に電流を注入すると、活性層４２０を中心とした緑色領域の発光が素子の上面から放出される。また、同時に素子の側面からは、赤色領域の波長を有する発光が放出される。

ここで、本発明においては、実装部材４５０が反射板４６０を備える。そして、発光素子４００の側面から放出される赤色光を上方に反射して、緑色光とともに取り出すことができるようにされている。このように、側面から放出される赤色光を利用することにより、ＲＧ光源として用いることができる。従って、青色の発光素子と組み合わせることにより、２個の発光素子でＲＧＢの３色の発光を得ることもできる。

図５９は、本発明による画像表示装置の光源の具体例を表す概略断面図である。同図に示した光源２２Ｄは、異なる発光波長を有する発光素子を積層することにより、小型の多波長型光源を構成した場合の一例を示したものである。

すなわち、同図に示した光源２２Ｄにおいては、青色発光素子５００の上に接続手段５０５を介して赤色発光素子５１０が積層され、さらに接続手段５１５を介して緑色発光素子５２０が積層されている。ここで、接続手段としては、例えば、金或いはインジウムのような金属を用いることができる。また、絶縁性の材料で接続し、電気的な配線を別途施しても良い。

このような積層された発光素子に電流を供給すると、青色発光素子５００からの青色光は、同図中に矢印で示したように、他の発光素子に遮蔽されずに上方に取り出すことができる。また、赤色発光素子５１０からの赤色光は、緑色発光素子５２０を透過して上方に取り出すことができる。そして、緑色発光素子５２０からの緑色光は、他の発光素子に遮蔽されることなく、上方に取り出すことができる。

このように各色の発光素子を積層することにより、小型で高輝度の光源を実現することができる。

図６０は、本発明による画像表示装置の光源の具体例を表す概略断面図である。同図に示した光源２２Ｅは、異なる発光波長を有する発光素子を積層することにより、小型の多波長型光源を構成した場合の他の一例を示したものである。

すなわち、同図に示した光源２２Ｅにおいては、青色発光素子６００の上に接続手段６０５を介して緑色発光素子６１０が積層され、さらに接続手段６１５を介して赤色発光素子６２０が積層されている。接続手段としては、例えば、金或いはインジウムのような金属を用いることができる。また、絶縁性の材料で接続し電気的な配線を別途施しても良い。

ここで、光源２２Ｅにおいては、各発光素子からの発光を遮蔽することなく上方に取り出すことができるように、それぞれ、発光部の位置をずらして積層されている。

このように積層された発光素子に電流を供給すると、各発光素子からの発光は、同図中に矢印で示したように、いずれも遮蔽されることなく上方に取り出すことができる。

図６１は、本発明による画像表示装置の光源の具体例を表す概略断面図である。同図に示した光源２２Ｆは、異なる発光波長を有する発光素子を積層することにより、小型の多波長型光源を構成した場合の他の一例を示したものである。

すなわち、同図に示した光源２２Ｆにおいては、赤色発光素子７００の上に接続手段７０５を介して緑色発光素子７１０が積層され、さらに接続手段７１５を介して青色発光素子７２０が積層されている。接続手段としては、例えば、金或いはインジウムのような金属を用いることができる。また、絶縁性の材料で接続し、別途、電気的な配線を施しても良い。青色発光素子７２０として窒化ガリウム系半導体素子を用いる場合には、基板として絶縁性のサファイアが選択される場合が多い。従って、このような窒化ガリウム系半導体素子を用いる場合は、基板に接続孔を設けて下層の発光素子７１０と電気的に接続するか、または、別途、電気的な配線を形成することが望ましい。また、青色発光素子７２０として例えば炭化シリコン系の材料を用いた素子を採用する場合には、基板が導電性を有するので、下層の発光素子７１０との間で、接続手段７１５により電気的な接続を確保することができる。

このように積層された発光素子に電流を供給すると、赤色発光素子７００からの発光は、同図中に矢印で示したように、緑色発光素子７１０及び青色発光素子７２０を透過して上方に取り出すことができる。これは、緑色発光素子７１０及び青色発光素子７２０を構成する材料は、いずれもバンドギャップが大きいために、赤色光に対する吸収係数が極めて小さいからである。同様の理由で、緑色発光素子７１０からの緑色光も、青色発光素子７２０を透過して上方に取り出すことができる。また、青色発光素子７２０からの青色光は、遮蔽されることなく上方に取り出すことができる。このようにして、光源２２Ｆの上方において、ＲＧＢ光を取り出すことができる。

図６２は、本発明による画像表示装置の光源の具体例を表す概略断面図である。同図に示した光源は、青色発光素子の上にそれぞれ緑色発光素子と赤色発光素子とを積層することにより、小型の多波長型光源を構成した場合の他の一例を示したものである。

すなわち、同図に示した光源においては、青色発光素子の陽極側の上に緑色発光素子が積層され、また、青色発光素子の陰極側の上に赤色発光素子が積層されている。そして、それぞれの発光素子から出射した光は、図中の上方に向かって、互いに干渉されることなく取り出すことができる。

このような光源では、素子の実装密度を上げることができると共に、３段重ねにする必要もないので実装を比較的容易に行うことができる。また、青色発光素子の陰極側に、例えばガリウム・アルミニウム砒素系などのいわゆるｎアップ型高輝度赤色発光ダイオードを用いることができるために、輝度も向上させることができる。

図６３は、本発明による画像表示装置の光源の具体例を表す概略断面図である。同図に示した光源は、緑色発光素子と赤色発光素子との上に青色発光素子を積層することにより、小型の多波長型光源を構成した場合の他の一例を示したものである。

すなわち、同図に示した光源においては、赤色発光素子の上に青色発光素子の陽極側が積層され、緑色発光素子の上に青色発光素子の陰極側が積層されている。そして、それぞれの発光素子から出射した光は、図中の上方に向かって、青色発光素子の基板を透過して取り出すことができる。

また、ボンディング用のワイアを使用する必要がないために、組立工程が簡略化され、信頼性の点でも有利となる。さらに、光取り出し面が、青色発光素子の基板側になるために、青色発光素子の光取り出し効率が向上する。また、バンドギャップの比較的小さい赤色あるいは緑色発光素子の光がバンドギャップの大きい青色発光素子を透過するので、吸収されることなく効率良く取り出すことができる。

図６４は、本発明による画像表示装置の光源の具体例を表す概略断面図である。すなわち、同図には、光源２２Ｇとして、複数の発光素子が実装されたＬＥＤランプが示されている。すなわち、このＬＥＤランプは、例えば、ＲＧＢの各波長で発光する発光素子８１０ａ、８１０ｂ、・・・がそれぞれ実装部材８２０上に実装され、樹脂８３０でモールドされた構成を有する。

同図に示した例では、赤色発光素子８１０ａと、青色発光素子８１０ｂと、緑色発光素子８１０ｃ及び８１０ｄがリード・フレーム８２０の上にマウントされているＬＥＤランプが示されている。

このように、複数色の発光素子を１つのパッケージにまとめることにより、小型で高信頼性かつ高輝度の光源を実現することができる。
さらに、高輝度のＲＧＢ光を得ることにより、既存の白色光源を置き換えることができる。

図６５は、本発明による画像表示装置の光源の具体例を表す概略断面図である。すなわち、同図には、光源２２Ｈとして、複数の発光素子が実装されたＳＭＤランプが示されている。すなわち、このＳＭＤランプは、例えば、ＲＧＢの各波長で発光する発光素子９１０ａ、９１０ｂ、・・・がそれぞれ実装部材９２０上に実装され、樹脂９３０でモールドされた構成を有する。

同図に示した例では、赤色発光素子９１０ａと、青色発光素子９１０ｂと、緑色発光素子９１０ｃ及び９１０ｄが実装基板９２０の上にマウントされているＳＭＤランプが示されている。

このように、複数色の発光素子を１つのパッケージにまとめることにより、小型、薄型、高信頼性かつ高輝度の光源を実現することができる。

さらに、高輝度のＲＧＢ光を得ることにより、既存の白色光源を置き換えることができる。

本発明の第１の実施の形態による画像表示装置の概略構成を表す断面図である。本発明による画像表示装置１０の具体例の構成を表す概略断面図である。本発明による画像表示装置１０ａの具体例の構成を表す概略断面図である。画像表示装置１０ｂの光源部に用いて好適な半導体発光素子の具体例に関する説明図である。画像表示装置１０ｂの波長変換部４０ｂに用いて好適な蛍光体の具体例に関する説明図である。本発明による画像表示装置１０ａの具体例の構成を表す概略断面図である。本発明による画像表示装置１０ａの具体例の構成を表す概略断面図である。本発明による画像表示装置１０ａの具体例の構成を表す概略断面図である。本発明による画像表示装置１０ａの具体例の構成を表す概略断面図である。本発明による画像表示装置１０ａの具体例の構成を表す概略断面図である。本発明による画像表示装置１０ａの具体例の構成を表す概略断面図である。本発明による画像表示装置１０ａの具体例の構成を表す概略断面図である。本発明の第２の実施の形態による画像表示装置の概略構成を表す断面図である。本発明による画像表示装置５０の具体例の構成を表す概略断面図である。本発明による画像表示装置５０ａの変形例の構成を表す概略断面図である。本発明による画像表示装置５０の変形例の構成を表す概略断面図である。本発明において用いることのできる調光部３０ｋを用いた透過型画像表示装置の構成を例示する概略断面図である。調光部３０ｋを用いた反射型画像表示装置の構成を例示する概略構成図である。本発明による画像表示装置における各画素の面積を最適化した１例を表す概略説明図である。本発明による画像表示装置１０或いは５０の光源部２０の具体例の構成を表す概略構成図である。本発明による画像表示装置の光源部の第２の具体例の構成を表す概略構成図である。本発明による画像表示装置の光源部の第３の具体例の構成を表す概略構成図である。本発明による画像表示装置の光源部の第４の具体例の構成を表す概略構成図である。本発明による画像表示装置の光源部の第５の具体例の構成を表す概略構成図である。本発明による画像表示装置の光源部の第６の具体例の構成を表す概略構成図である。本発明による画像表示装置の光源部の第７の具体例の構成を表す概略構成図である。本発明による画像表示装置の光源部の第８の具体例の構成を表す概略構成図である。本発明による画像表示装置の光源部の第９の具体例の構成を表す概略構成図である。本発明による画像表示装置の光源部の第１０の具体例の構成を表す概略構成図である。本発明による画像表示装置の光源部の第１１の具体例の構成を表す概略構成図である。本発明による画像表示装置の光源部の第１２の具体例の構成を表す概略構成図である。本発明による画像表示装置の光源部の第１３の具体例の構成を表す概略構成図である。本発明による画像表示装置の光源部の第１４の具体例を説明する概略断面図である。本発明による画像表示装置の光源部の第１５の具体例を説明する概略断面図である。本発明による画像表示装置の光源部の第１６の具体例を説明する概略断面図である。本発明による画像表示装置の光源部の第１７の具体例の構成を表す概略構成図である。本発明による画像表示装置の光源部の第１８の具体例の構成を表す概略構成図である。本発明による画像表示装置の光源部の第１９の具体例の構成を表す概略構成図である。本発明による画像表示装置の光源部の第２０の具体例の構成を説明する概略断面図である。本発明による画像表示装置の光源部の第２１の具体例の構成を説明する概略断面図である。本発明による画像表示装置の光源部の第２２の具体例の構成を説明する概略断面図である。本発明による画像表示装置の光源部の第２３の具体例の構成を説明する概略断面図である。本発明による画像表示装置の光源部の第２４の具体例の構成を説明する概略断面図である。本発明による画像表示装置の光源部の第２５の具体例の構成を説明する概略断面図である。本発明による画像表示装置の光源部の第２６の具体例の構成を説明する概略断面図である。本発明による画像表示装置の光源の第１の具体例を表す概略断面図である。光源２２Ａの具体例を表す概略断面図である。光源２２Ａの具体例を表す概略断面図である。光源２２Ａの具体例を表す概略断面図である。本発明との比較のために示した従来の光源の概略断面図である。光源２２Ａの具体例を表す概略断面図である。光源２２Ａの具体例を表す概略断面図である。光源２２Ａの具体例を表す概略断面図である。光源２２Ａの具体例を表す概略断面図である。光源２２Ａの具体例を表す概略断面図である。光源２２Ａの具体例を表す概略断面図である。本発明による画像表示装置の光源の具体例を表す概略断面図である。光源２２Ａの具体例を表す概略断面図である。光源２２Ａの具体例を表す概略断面図である。本発明による画像表示装置の光源の具体例を表す概略断面図である。本発明による画像表示装置の光源の具体例を表す概略断面図である。本発明による画像表示装置の光源の具体例を表す概略断面図である。本発明による画像表示装置の光源の具体例を表す概略断面図である。本発明による画像表示装置の光源の具体例を表す概略断面図である。本発明による画像表示装置の光源の具体例を表す概略断面図である。

符号の説明

１０画像表示装置
２０光源部
２２光源
２３ロッド・レンズ
２４基板
２５取り付け部
２６導光板または導光部
２８反射板
２９拡散板
３０調光部
４０波長変換部または波長選択部
３１偏光板
３２基板
３４透明電極
３５スイッチング素子
３６液晶
３８共通電極
３９偏光板
４２基板
４４蛍光体、透過窓
６０フィルタ
６２遮光材
６６導光部
７０可動鏡
７２可動鏡
７４可動レンズ
７６反射鏡
７７リフレクタ
７８集光レンズ
８０投写レンズ
９０スクリーン
１１０発光素子
１１２波長変換材
１１４電極
１１６ワイア
１２０実装部材
１２４反射板
１２２実装部材
１３０樹脂
２１０発光素子
２２２、４５０実装部材
２３０、８３０樹脂
２５０波長変換物質
３１２、４１２基板
３１４、４１４バッファ層
３１６ｎ型コンタクト層
３１８、４１８ｎ型クラッド層
３２０、４２０活性層
３２２、４２２ｐ型クラッド層
３２４、４２６ｐ型コンタクト層
３２６ｐ側電極
３３４ｎ側電極
５００、５１０、５２０、６００、６１０発光素子
６２０、７００、７１０、７２０、８１０、９１０発光素子
９２０実装部材
９３０樹脂

Claims

紫外線を放出する発光素子と、
前記発光素子から放出された前記紫外線を波長変換する蛍光体と、
前記発光素子から放出された前記紫外線の外部への漏出を防ぐ紫外線吸収フィルタと、
を備えたことを特徴とする発光装置。
前記発光素子は、窒化ガリウム系半導体を発光層として有し、発光スペクトルのピーク波長は、３６０ナノメータ以上３８０ナノメータ以下であることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
前記蛍光体は、所定の画素パターンに従って配置された３種類の蛍光体を有し、
前記３種類の蛍光体は、それぞれ、前記透過光を赤、緑或いは青の波長帯の可視光に変換する蛍光体であることを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
入射した光の強度を調節して透過光として透過させ、もしくは遮蔽する調光部をさらに備えたことを特徴とする請求項３記載の発光装置。
前記調光部は、透光性基板の上に前記画素毎に形成されたスイッチング素子を有する液晶セルを有し、前記画素毎に前記液晶セルに印加する電圧を制御することにより前記透過光の強度を調節するものとして構成されたことを特徴とする請求項４記載の発光装置。