(57)【要約】      （修正有）【課題】画質の優れた表示装置を提供する。【解決手段】表示装置１００は、照明装置と光変調装置とを備える。光変調装置は、複数の開口部３７ｈを有するブラックマトリクス３７と、カラーフィルター３８と、を備える。照明装置は複数の発光素子群５２を備え、複数の発光素子群５２は第１発光素子群５２１と、第１発光素子群から水平方向に所定の間隔をおいた第２発光素子群５２２と、第１発光素子群５２１から垂直方向に所定の間隔をおいた第３発光素子群５２３と、を有する。各発光素子群の各々は、第１発光素子５３Ｒと第２発光素子５３Ｇと第３発光素子５３Ｂとを有する。第１発光素子群５２１と第２発光素子群５２２とのピッチをＰ１とし、開口部３７ｈの水平方向の寸法をＫ１とし、第１発光素子群５２１と第３発光素子群５２３とのピッチをＰ２とし、開口部３７ｈの垂直方向の寸法をＫ２としたとき、Ｐ１≦Ｋ１、Ｐ２≦Ｋ２の少なくとも一方を満たす。【選択図】図２
2020060736.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明装置と、
前記照明装置から射出された光を変調する表示領域を有する光変調装置と、
を備え、
前記光変調装置は、前記表示領域の水平方向および垂直方向に並んで設けられた複数の開口部を有するブラックマトリクスと、前記開口部に対応して設けられたカラーフィルターと、を備え、
前記照明装置は、前記表示領域の水平方向および垂直方向に設けられた複数の発光素子群を備え、
前記複数の発光素子群は、第１発光素子群と、前記第１発光素子群から前記水平方向に間隔をおいて設けられた第２発光素子群と、前記第１発光素子群から前記垂直方向に間隔をおいて設けられた第３発光素子群と、を有し、
前記第１発光素子群、前記第２発光素子群および前記第３発光素子群の各々は、第１の色の光を射出する第１発光素子と、前記第１の色と異なる第２の色の光を射出する第２発光素子と、前記第１の色および前記第２の色と異なる第３の色の光を射出する第３発光素子と、を有し、
前記第１発光素子群と前記第２発光素子群とのピッチをＰ１とし、前記開口部の前記水平方向の寸法をＫ１とし、前記第１発光素子群と前記第３発光素子群とのピッチをＰ２とし、前記開口部の前記垂直方向の寸法をＫ２としたとき、
下記の（１）式および（２）式の少なくとも一方を満たす、表示装置。
Ｐ１≦Ｋ１  …（１）
Ｐ２≦Ｋ２  …（２）
【請求項２】
前記第１発光素子群、前記第２発光素子群および前記第３発光素子群の各々は、
前記第１の色の光を射出する活性層を含む第１柱状結晶構造体と、前記第２の色の光を射出する活性層を含む第２柱状結晶構造体と、前記第３の色の光を射出する活性層を含む第３柱状結晶構造体と、
前記第１柱状結晶構造体、前記第２柱状結晶構造体および前記第３柱状結晶構造体を支持する基板と、
前記第１柱状結晶構造体、前記第２柱状結晶構造体および前記第３柱状結晶構造体に駆動電圧を供給する第１電極および第２電極と、を備える、請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記照明装置と前記光変調装置とを接着する接着層をさらに備えた、請求項１または請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記照明装置から射出された光を前記光変調装置に向けて透過させるレンズアレイをさらに備え、
前記レンズアレイは、前記第１発光素子群、前記第２発光素子群および前記第３発光素子群の各々に対応して設けられたレンズを有する、請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項５】
前記照明装置から射出された光を前記光変調装置に向けて反射させるミラーアレイをさらに備え、
前記ミラーアレイは、前記第１発光素子群、前記第２発光素子群および前記第３発光素子群の各々を囲んで設けられたミラーを有する、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の表示装置を備えた、電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ等の受光型表示装置のバックライトにおいては、従来、導光板の側面から光を導入するエッジライト型バックライトが採用されていた。これに対して、近年、液晶パネルの直下から光を導入する直下型バックライトが採用されることが多くなっている。直下型バックライトは、導光ロスが生じないため、高効率で明るい、という利点を有している。
【０００３】
下記の特許文献１に、液晶パネルと、直下型のバックライトユニットと、を備えた液晶表示装置が開示されている。この液晶表示装置においては、液晶パネルの一つの画素に対応して赤色発光ダイオード（ＬＥＤ）、緑色発光ダイオード、青色発光ダイオードのいずれか一つが配置され、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤは等間隔に配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２５８２２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の液晶表示装置においては、視角方向によってモアレのような縞模様が視認され、画質が著しく低下する、という課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明の一つの態様の表示装置は、照明装置と、前記照明装置から射出された光を変調する表示領域を有する光変調装置と、を備え、前記光変調装置は、前記表示領域の水平方向および垂直方向に並んで設けられた複数の開口部を有するブラックマトリクスを備え、前記照明装置は、第１発光素子群と、前記第１発光素子群から前記水平方向に所定の間隔をおいて設けられた第２発光素子群と、前記第１発光素子群から前記垂直方向に所定の間隔をおいて設けられた第３発光素子群と、を有し、前記第１発光素子群、前記第２発光素子群および前記第３発光素子群の各々は、第１の色の光を射出する第１発光素子と、前記第１の色と異なる第２の色の光を射出する第２発光素子と、前記第１の色および前記第２の色と異なる第３の色の光を射出する第３発光素子と、を有し、前記第１発光素子群と前記第２発光素子群とのピッチをＰ１とし、前記開口部の前記水平方向の寸法をＫ１とし、前記第１発光素子群と前記第３発光素子群とのピッチをＰ２とし、前記開口部の前記垂直方向の寸法をＫ２としたとき、下記の（１）式および（２）式の少なくとも一方を満たす。
Ｐ１≦Ｋ１  …（１）
Ｐ２≦Ｋ２  …（２）
【０００７】
本発明の一つの態様の表示装置において、前記第１発光素子群、前記第２発光素子群および前記第３発光素子群の各々は、前記第１の色の光を射出する活性層を含む第１柱状結晶構造体と、前記第２の色の光を射出する活性層を含む第２柱状結晶構造体と、前記第３の色の光を射出する活性層を含む第３柱状結晶構造体と、前記第１柱状結晶構造体、前記第２柱状結晶構造体および前記第３柱状結晶構造体を支持する基板と、前記第１柱状結晶構造体、前記第２柱状結晶構造体および前記第３柱状結晶構造体に駆動電圧を供給する第１電極および第２電極と、を備えていてもよい。
【０００８】
本発明の一つの態様の表示装置は、前記照明装置と前記光変調装置とを接着する接着層をさらに備えていてもよい。
【０００９】
本発明の一つの態様の表示装置は、前記照明装置から射出された光を前記光変調装置に向けて透過させるレンズアレイをさらに備え、前記レンズアレイは、前記第１発光素子群に対応して設けられた第１レンズと、前記第２発光素子群に対応して設けられた第２レンズと、前記第３発光素子群に対応して設けられた第３レンズと、を有していてもよい。
【００１０】
本発明の一つの態様の表示装置は、前記照明装置から射出された光を前記光変調装置に向けて反射させるミラーアレイをさらに備え、前記ミラーアレイは、前記第１発光素子群を囲んで設けられた第１ミラーと、前記第２発光素子群を囲んで設けられた第２ミラーと、前記第３発光素子群を囲んで設けられた第３ミラーと、を有していてもよい。
【００１１】
本発明の一つの態様の電子機器は、本発明の一つの態様の表示装置を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態の表示装置を示す平面図である。
【図２】表示装置の表示領域の一部を拡大視した平面図である。
【図３】表示装置の断面図である。
【図４】一つのＬＥＤクラスターを示す斜視図である。
【図５】一つのＬＥＤを示す断面図である。
【図６】表示装置の作用および効果を説明するための図である。
【図７】第２実施形態の表示装置において表示領域の一部を拡大視した平面図である。
【図８】第３実施形態の表示装置の断面図である。
【図９】第４実施形態の表示装置の断面図である。
【図１０】第５実施形態の表示装置の断面図である。
【図１１】電子機器の一例を示す図である。
【図１２】電子機器の他の例を示す図である。
【図１３】比較例の表示装置の問題点を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図６を用いて説明する。
本実施形態では、表示装置の一例として、バックライトを備えた液晶表示装置を挙げる。
図１は、本実施形態の表示装置を示す平面図である。図２は、表示装置の表示領域を拡大視した平面図である。図３は、表示装置の断面図である。
以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
【００１４】
図３に示すように、表示装置１００は、光変調装置３０と、バックライト５０（照明装置）と、を備えている。使用者から見て、バックライト５０は、光変調装置３０の背面側に配置されている。本実施形態のバックライト５０は、光変調装置３０の直下に発光素子が設けられた形態のバックライト、いわゆる直下型バックライトである。光変調装置３０とバックライト５０とは、表示装置１００の額縁として機能するフレーム等の支持部材（図示略）によって所定の間隔をおいて支持されている。
【００１５】
図１に示すように、光変調装置３０は、バックライト５０から射出された光を変調する表示領域Ｅを有している。表示領域Ｅにおいては、赤色光が射出される赤色サブ画素２０Ｒ（第１サブ画素）と、緑色光が射出される緑色サブ画素２０Ｇ（第２サブ画素）と、青色光が射出される青色サブ画素２０Ｂ（第３サブ画素）と、がマトリクス状に配列されている。
【００１６】
光変調装置３０において、表示の最小単位である一つの画素２１は、赤色サブ画素２０Ｒと緑色サブ画素２０Ｇと青色サブ画素２０Ｂとによって構成されている。これにより、フルカラーの画像が形成される。なお、以降の説明では、赤色サブ画素２０Ｒ、緑色サブ画素２０Ｇおよび青色サブ画素２０Ｂを総称して、サブ画素２０と称する場合がある。
【００１７】
図３に示すように、光変調装置３０は、第１偏光板３１と、液晶パネル３３と、第２偏光板３２と、を備えている。第１偏光板３１は、液晶パネル３３の背面側に配置されている。第２偏光板３２は、液晶パネル３３の前面側に配置されている。
【００１８】
液晶パネル３３は、一般的な構成のため、詳細な説明を省略するが、互いに対向する第１基板３５および第２基板３６と、第１基板３５と第２基板３６との間に挟持された液晶層３４と、を備えている。第１基板３５および第２基板３６には、走査線、データ線等の配線、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、透明電極、配向膜等が設けられている。また、第２基板３６の第１基板３５と対向する側の面に、ブラックマトリクス３７と、カラーフィルター３８と、が設けられている。液晶パネル３３の動作方式は、例えばＴＮ方式、ＶＡ方式、ＩＰＳ方式、ＦＦＳ方式、ＯＣＢ方式等のいずれでもよく、特に限定されない。
【００１９】
図２に示すように、ブラックマトリクス３７は、表示領域Ｅの水平方向Ｈおよび垂直方向Ｖに並んで設けられた複数の開口部３７ｈを有している。複数の開口部３７ｈの各々が一つのサブ画素２０に対応する。なお、表示領域Ｅの水平方向Ｈは、走査線が延在する方向であって、使用者が表示装置１００の画面を見たときの横方向に対応する。表示領域Ｅの垂直方向Ｖは、データ線が延在する方向であって、使用者が表示装置１００の画面を見たときの縦方向に対応する。
【００２０】
本実施形態では、同じ色の光を射出するサブ画素２０が表示領域Ｅの垂直方向Ｖに配列され、互いに異なる色の光を射出するサブ画素２０が表示領域Ｅの水平方向Ｈに配列されている。上記のサブ画素２０の配列に応じて、図２において、左端の列の開口部３７ｈに対応して赤色カラーフィルター３８Ｒが設けられ、左から２番目の列の開口部３７ｈに対応して緑色カラーフィルター３８Ｇが設けられ、左から３番目の列の開口部３７ｈに対応して青色カラーフィルター３８Ｂが設けられている。このように、カラーフィルター３８の色配置は、いわゆる縦ストライプ配置となっている。なお、カラーフィルター３８の色配置は、縦ストライプ配置に限定されず、横ストライプ配置、モザイク配置、デルタ配置などであってもよい。
【００２１】
図１に示すように、第１基板３５における表示領域Ｅの外側には、外部接続用端子１０３が配列された周辺領域Ｆが設けられている。周辺領域Ｆには、第１基板３５の長辺側の一辺に沿って、複数の外部接続用端子１０３が配列されている。また、複数の外部接続用端子１０３と表示領域Ｅとの間には、データ線駆動回路１０１が設けられている。第１基板３５の短辺側の２辺と表示領域Ｅとの間には、走査線駆動回路１０２がそれぞれ設けられている。
【００２２】
第２基板３６の寸法は、複数の外部接続用端子１０３等が設けられた第１基板３５の寸法よりも小さい。したがって、第２基板３６は、複数の外部接続用端子１０３が第２基板３６の縁から露出するように第１基板３５と対向して配置されている。複数の外部接続用端子１０３には、ＦＰＣ基板１０４が接続されている。
【００２３】
図２および図３に示すように、バックライト５０は、基板５１と、基板５１に設けられた複数のＬＥＤクラスター５２（発光素子群）と、を備えている。複数のＬＥＤクラスター５２は、基板５１の光変調装置３０と対向する側の面に設けられている。複数のＬＥＤクラスター５２は、水平方向Ｈおよび垂直方向Ｖに所定の間隔をおいてマトリクス状に配置されている。本実施形態の場合、複数のＬＥＤクラスター５２は、水平方向Ｈ、垂直方向Ｖともに等間隔で配置されている。
【００２４】
ＬＥＤクラスター５２は、赤色光（第１の色の光）を射出する赤色ＬＥＤ５３Ｒ（第１発光素子）と、緑色光（第２の色の光）を射出する緑色ＬＥＤ５３Ｇ（第２発光素子）と、青色光（第３の色の光）を射出する青色ＬＥＤ５３Ｂ（第３発光素子）と、を備えている。本実施形態では、赤色ＬＥＤ５３Ｒと、緑色ＬＥＤ５３Ｇと、青色ＬＥＤ５３Ｂとは、水平方向Ｈに直線状に並んで配置されている。
【００２５】
図４は、一つのＬＥＤクラスター５２を示す斜視図である。
図４に示すように、ＬＥＤクラスター５２は、基板６１と、ｎ型導電層６２と、ｎ電極６３（第１電極）と、赤色ＬＥＤ５３Ｒと、緑色ＬＥＤ５３Ｇと、青色ＬＥＤ５３Ｂと、透明電極６４と、ｐ電極６５（第２電極）と、を備えている。
【００２６】
赤色ＬＥＤ５３Ｒは、複数の赤色発光ナノコラム６７Ｒ（第１柱状結晶構造体）を有する。緑色ＬＥＤ５３Ｇは、複数の緑色発光ナノコラム６７Ｇ（第２柱状結晶構造体）を有する。青色ＬＥＤ５３Ｂは、複数の青色発光ナノコラム６７Ｂ（第３柱状結晶構造体）を有する。赤色発光ナノコラム６７Ｒは赤色光ＬＲを発し、緑色発光ナノコラム６７Ｇは緑色光ＬＧを発し、青色発光ナノコラム６７Ｂは青色光ＬＢを発する。ナノコラムは、例えば半導体結晶を柱状に成長させた微細な構造体であり、構造体の径はｎｍオーダーである。後述するように、ナノコラムは、各色の光を射出する活性層を含んでいる。
【００２７】
基板６１の一部には、ｎ型導電層６２が形成されている。ｎ型導電層６２上に、複数の赤色発光ナノコラム６７Ｒ、複数の緑色発光ナノコラム６７Ｇ、複数の青色発光ナノコラム６７Ｂおよびｎ電極６３が形成されている。全てのナノコラム６７Ｒ，６７Ｇ，６７Ｂの下端はｎ型導電層６２に接続され、全てのナノコラム６７Ｒ，６７Ｇ，６７Ｂの上端は透明電極６４に接続されている。ｎ電極６３はｎ型導電層６２に接続され、ｐ電極６５は透明電極６４に接続されている。基板６１は、複数の赤色発光ナノコラム６７Ｒ、複数の緑色発光ナノコラム６７Ｇ、複数の青色発光ナノコラム６７Ｂを支持する。ｎ電極６３およびｐ電極６５は、赤色発光ナノコラム６７Ｒ、緑色発光ナノコラム６７Ｇおよび青色発光ナノコラム６７Ｂに駆動電圧を供給する。
【００２８】
本実施形態のＬＥＤクラスター５２は、発光色に応じてナノコラム６７Ｒ，６７Ｇ，６７Ｂの径が異なっている。例えば赤色発光ナノコラム６７Ｒの径は２７０ｎｍであり、緑色発光ナノコラム６７Ｇの径は１７０ｎｍであり、青色発光ナノコラム６７Ｂの径は１４０ｎｍである。ＧａＮ系ＬＥＤの発光効率は発光波長が長い程低いため、赤色ＬＥＤ５３Ｒの面積＞緑色ＬＥＤ５３Ｇの面積＞青色ＬＥＤ５３Ｂの面積となるように、各ＬＥＤ５３Ｒ，５３Ｇ，５３Ｂの面積を調整することによってホワイトバランスを調整することができる。すなわち、ナノコラム６７Ｒ，６７Ｇ，６７Ｂの径を変えるだけで発光色を異ならせることができ、各ＬＥＤ５３Ｒ，５３Ｇ，５３Ｂの構成および材料は同一である。さらに、ナノコラム６７Ｒ，６７Ｇ，６７Ｂの径によっては、赤、緑および青以外の色の光を射出させることも可能であり、本実施形態のバックライト５０にこの種の色のＬＥＤを用いてもよい。
【００２９】
以下、ＬＥＤ５３の構成をさらに詳細に説明する。
図５は、一つのＬＥＤ５３を示す断面図である。
図５に示すように、ＬＥＤ５３は、基板６１と、ｎ型導電層６２と、ｎ電極６３と、選択成長層６９と、選択成長層６９の孔６９ｈから柱状に成長したナノコラム６７と、埋込層７０と、透明電極６４と、を有している。ナノコラム６７は、活性層７２に電子を供給するｎ型導電層７１と、発光中心を有する活性層７２と、電子注入効率を高めるための電子ブロック層７３と、活性層７２にホールを供給するｐ型導電層７４と、から構成されている。
【００３０】
各構成要素の材料の例を挙げると、基板６１は、例えばｃ面サファイア基板から構成されている。ｎ型導電層６２は、例えばｎ−ＧａＮから構成されている。ｎ電極６３は、例えば金属から構成されている。選択成長層６９は、例えばＳｉＯ２から構成されている。埋込層７０は、例えばＴｉＯ２から構成されている。透明電極６４は、例えばＩＴＯから構成されている。ナノコラム６７のｎ型導電層７１は、例えばｎ−ＧａＮから構成されている。活性層７２は、例えばＩｎＧａＮ／ＧａＮの多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有している。電子ブロック層７３は、例えばｐ−ＡｌＧａＮから構成されている。ｐ型導電層７４は、例えばｐ−ＧａＮから構成されている。
【００３１】
以下、上記のＬＥＤ５３の製造方法を説明する。
まず、透明なｃ面サファイア基板に、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの薄いバッファ層（図示せず）を介して、ｎ型導電層６２としてＳｉをドープしたＧａＮであるｎ−ＧａＮをエピタキシャル成長させる。
【００３２】
次に、ＳｉＯ２等の非極性膜を成膜し、フォトリソグラフィー技術により複数の孔６９ｈを形成することにより、選択成長層６９を形成する。このとき、孔の径を制御することにより、孔の内側に成長させるナノコラム６７の太さ（径）を制御する。
【００３３】
次に、ｎ−ＧａＮからなるｎ型導電層７１を成長させた後、活性層７２を形成する。活性層７２は、例えば厚さ２．５ｎｍのＩｎＧａＮと厚さ１２ｎｍのＧａＮとを交互に５層ずつ積層したＭＱＷ構造を有する。次に、ｐ−ＡｌＧａＮからなる電子ブロック層７３、ＭｇをドープしたＧａＮからなるｐ型導電層７４を順次積層し、ナノコラム６７を形成する。その後、ＩＴＯを全面に成膜し、透明電極６４を形成する。
【００３４】
このようにして作製した隣り合うナノコラム６７の間には、ナノコラム６７の端面の非発光再結合を抑制するとともに、光を閉じ込めることを目的に、ＴｉＯ２などの高屈折率層を形成し、埋込層７０を形成する。なお、図示していないが、活性層７２よりも下部に、光を反射するＤＢＲ （Distributed Bragg Reflector）を設けることにより、光を効率良く取り出すことができる。ＤＢＲは、ＡｌＧａＮとＧａＮ、あるいはＡｌＩｎＮとＧａＮ、などの交互積層膜で構成される。
【００３５】
例えばヘッドマウントディスプレイ用の小型ディスプレイの場合、最初から、図４に示すＬＥＤクラスター５２を基板５１上に必要なピッチに並べて形成し、バックライト５０を作製すればよい。これに対して、デジタルサイネージ用の大型ディスプレイの場合、隣り合うＬＥＤクラスター５２のピッチが広いため、製造プロセス上の無駄が多くなる。そこで、ダイシングによってＬＥＤクラスター５２の単位で個片に切り出し、別の大型の基板に規則正しく配列して接着した後、ｎ電極６３、ｐ電極６５を結線して外に取り出す。このような移載工程を実施することにより、バックライト５０を効率良く作製することができる。
【００３６】
以上のようにして作製したＬＥＤクラスター５２は、ＧａＮ結晶特有の結晶欠陥がナノコラム構造によって取り除かれるため、極めて高い効率で発光する。また、ＩｎＧａＮはＩｎの含有量によって発光色が変化する性質を有し、ナノコラム径が大きい程、Ｉｎの含有量が自然に多くなるため、長波長で発光する性質を有する。そこで、領域によってナノコラム径を変化させることにより、赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ発する３色のＬＥＤを同一基板上に作り込み、ＬＥＤクラスター５２を作製することが可能になる。
【００３７】
以下、説明の便宜上、図２に示す複数のＬＥＤクラスター５２のうち、任意の１つのＬＥＤクラスター５２を第１ＬＥＤクラスター５２１（第１発光素子群）と称し、第１ＬＥＤクラスター５２１から水平方向Ｈに所定の間隔をおいて設けられたＬＥＤクラスター５２を第２ＬＥＤクラスター５２２（第２発光素子群）と称し、第１ＬＥＤクラスター５２１から垂直方向Ｖに所定の間隔をおいて設けられたＬＥＤクラスター５２を第３ＬＥＤクラスター５２３（第３発光素子群）と称する。
【００３８】
本実施形態の表示装置１００においては、水平方向Ｈに互いに隣り合う第１ＬＥＤクラスター５２１と第２ＬＥＤクラスター５２２とのピッチをＰ１とし、ブラックマトリクス３７の開口部３７ｈの水平方向の寸法をＫ１とし、垂直方向Ｖに互いに隣り合う第１ＬＥＤクラスター５２１と第３ＬＥＤクラスター５２３とのピッチをＰ２とし、ブラックマトリクス３７の開口部３７ｈの垂直方向Ｖの寸法をＫ２としたとき、下記の（１）式および（２）式の双方の条件を満たしている。
Ｐ１≦Ｋ１  …（１）
Ｐ２≦Ｋ２  …（２）
【００３９】
すなわち、ＬＥＤクラスター水平ピッチＰ１は開口水平寸法Ｋ１以下であり、かつ、ＬＥＤクラスター垂直ピッチＰ２は開口垂直寸法Ｋ２以下である。
【００４０】
本実施形態の場合、各ＬＥＤクラスター５２は、互いに異なる色の３個のＬＥＤ５３Ｒ，５３Ｇ，５３Ｂが水平方向に並んだ構成を有するが、ＬＥＤクラスター５２の水平方向ＨのピッチＰ１は、同じ色のＬＥＤ同士のピッチと定義する。
【００４１】
また、水平方向Ｈに互いに隣り合うサブ画素２０のピッチをＳ１とし、ブラックマトリクス３７の水平方向Ｈの幅をＢ１としたとき、開口部３７ｈの水平方向Ｈの寸法Ｋ１は、Ｋ１＝Ｓ１−Ｂ１である。同様に、垂直方向Ｖに互いに隣り合うサブ画素２０のピッチをＳ２とし、ブラックマトリクス３７の垂直方向Ｖの幅をＢ２としたとき、開口部３７ｈの垂直方向Ｖの寸法Ｋ２は、Ｋ２＝Ｓ２−Ｂ２である。
【００４２】
なお、本実施形態の場合、複数のＬＥＤクラスター５２は、水平方向Ｈにも垂直方向Ｖにも等間隔に配置されているため、どのＬＥＤクラスター５２を第１ＬＥＤクラスター５２１に選んだとしても、ＬＥＤクラスター水平ピッチＰ１およびＬＥＤクラスター垂直ピッチＰ２は変わらない。ところが、複数のＬＥＤクラスター５２が等間隔に配置されていなくてもよく、その場合、どのＬＥＤクラスター５２を第１ＬＥＤクラスター５２１に選ぶかによって、ＬＥＤクラスター水平ピッチＰ１およびＬＥＤクラスター垂直ピッチＰ２が異なる場合がある。その場合であっても、全てのＬＥＤクラスター５２を第１ＬＥＤクラスター５２１に選んだ場合において、上記の（１）式および（２）式の双方の条件を満たせばよい。
【００４３】
一般的に、直視型の液晶パネルのサブ画素は長方形であり、サブ画素のピッチは水平方向と垂直方向とで異なる。本実施形態の場合も同様である。したがって、ＬＥＤクラスター５２のピッチも水平方向Ｈと垂直方向Ｖとで異ならせる。ただし、サブ画素が正方形であり、サブ画素ピッチおよびＬＥＤクラスターピッチが水平方向Ｈと垂直方向Ｖとで等しくてもよい。
【００４４】
各部の寸法の一例を示すと、例えば表示装置１００がヘッドマウントディスプレイ用の小型ディスプレイである場合、ＬＥＤクラスター水平ピッチＰ１＝１．２μｍ、ＬＥＤクラスター垂直ピッチＰ２＝３．６μｍ、開口水平寸法Ｋ１＝１．５μｍ、開口垂直寸法Ｋ２＝４．５μｍ、サブ画素水平ピッチＳ１＝２．５μｍ、サブ画素垂直ピッチＳ２＝７．５μｍ、ブラックマトリクス水平幅Ｂ１＝１．０μｍ、ブラックマトリクス垂直幅Ｂ２＝３．０μｍ、である。
【００４５】
また、表示装置１００がデジタルサイネージ用の大型ディスプレイである場合、ＬＥＤクラスター水平ピッチＰ１＝１００μｍ、ＬＥＤクラスター垂直ピッチＰ２＝３００μｍ、開口水平寸法Ｋ１＝１４０μｍ、開口垂直寸法Ｋ２＝４３０μｍ、サブ画素水平ピッチＳ１＝１５０μｍ、サブ画素垂直ピッチＳ２＝４５０μｍ、ブラックマトリクス水平幅Ｂ１＝１０μｍ、ブラックマトリクス垂直幅Ｂ２＝２０μｍ、である。
【００４６】
本実施形態の表示装置１００によれば、以下に示す効果が得られる。
図６は、表示装置１００の作用および効果を説明するための図である。なお、図６は、表示装置１００を水平方向Ｈに沿った平面で切断した断面図であり、ＬＥＤクラスター水平ピッチＰ１が開口水平寸法Ｋ１と等しい場合の図である。
【００４７】
図６においては、水平方向Ｈに並んだ３個のＬＥＤクラスター５２４，５２５，５２６の緑色ＬＥＤ５３Ｇから射出された緑色光が液晶パネル３３の緑色サブ画素２０Ｇを透過する様子を示している。緑色光は、実際には図６にハッチングで示す範囲よりも広い範囲に射出されるが、図６では一つの緑色サブ画素２０Ｇを通過する光線の範囲のみを示している。ＬＥＤクラスター５２４から射出され、一つの緑色サブ画素２０Ｇを通過する光線の範囲の最も外側の光線を光線Ｌ１ａ，Ｌ１ｂとし、ＬＥＤクラスター５２５から射出され、一つの緑色サブ画素２０Ｇを通過する光線の範囲の最も外側の光線を光線Ｌ２ａ，Ｌ２ｂとし、ＬＥＤクラスター５２６から射出され、一つの緑色サブ画素２０Ｇを通過する光線の範囲の最も外側の光線を光線Ｌ３ａ，Ｌ３ｂとする。
【００４８】
ＬＥＤクラスター水平ピッチＰ１が開口水平寸法Ｋ１と等しいため、ＬＥＤクラスター５２４から射出された光線Ｌ１ｂは、ＬＥＤクラスター５２５から射出された光線Ｌ２ａと平行になる。同様に、ＬＥＤクラスター５２５から射出された光線Ｌ２ｂは、ＬＥＤクラスター５２６を発した光線Ｌ３ａと平行になる。このように、一つのＬＥＤクラスター５２から射出された光の一端側の光線が当該ＬＥＤクラスター５２に隣り合うＬＥＤクラスター５２から射出された光の他端側の光線と平行になるという関係は、全ての隣り合うＬＥＤクラスター５２について成り立つ。また、ここでは緑色ＬＥＤ５３Ｇで代表して説明したが、他の色のＬＥＤ５３Ｒ，５３Ｂについても同様である。
【００４９】
そのため、同じ開口部３７ｈを通過する隣り合うＬＥＤクラスター５２の光は重なり合い、表示装置１００から離れた遠方でも光が途切れる角度が存在しない。したがって、本実施形態の表示装置１００によれば、視角方向によってモアレ状の縞模様が視認されることがなく、これによる画質の低下を抑えることができる。
【００５０】
なお、図６に示した光線同士の関係は、ＬＥＤクラスター５２と開口部３７ｈの位置関係に依らずに成立する。そのため、バックライト５０と光変調装置３０とは、例えばアライメントマークを用いるような高精度の位置合わせを必要としない。
【００５１】
これに対して、図１３に示すように、ＬＥＤクラスターピッチＰ１１が開口寸法Ｋ１１よりも大きい、比較例の表示装置３００を想定する。
図１３は、比較例の表示装置３００の問題点を説明するための図である。
【００５２】
図１３に示すように、比較例の表示装置３００においては、本実施形態の表示装置１００と異なり、ＬＥＤクラスター５２７から射出された光線Ｌ１ｂは、ＬＥＤクラスター５２８から射出された光線Ｌ２ａと平行にならず、交差している。そのため、光線Ｌ１ｂと光線Ｌ２ａとが交差した後の表示装置３００から離れた位置には光が存在しない。したがって、比較例の表示装置３００を離れて見ると、視角方向によって見える画素と見えない画素とがモアレ縞のように分布することになり、画質が著しく低下する。
【００５３】
また、本実施形態の表示装置１００においては、赤色ＬＥＤ５３Ｒ、緑色ＬＥＤ５３Ｇおよび青色ＬＥＤ５３Ｂに同じＧａＮ系材料が用いられているため、ｎ電極６３およびｐ電極６５を３色のＬＥＤ５３Ｒ，５３Ｇ，５３Ｂで共通にして、同じ電圧で駆動させることができる。これにより、ＬＥＤ駆動回路の構成を簡略化することができる。仮に赤色ＬＥＤに現在主流となっているＡｌＩｎＧａＰ系材料のＬＥＤを用いたとすると、駆動電圧は２Ｖ台であり、青色ＬＥＤや緑色ＬＥＤに用いられるＧａＮ系ＬＥＤの駆動電圧である３Ｖ台に比べて著しく低い。そのため、３色のＬＥＤを同じ電圧で駆動することはできない。
【００５４】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について、図７を用いて説明する。
第２実施形態の表示装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、１つのＬＥＤクラスター内のＬＥＤの配置が第１実施形態と異なる。そのため、表示装置の全体構成の説明は省略する。
図７は、表示領域の一部を拡大視した平面図である。
図７において、第１実施形態で用いた図２と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００５５】
図７に示すように、第２実施形態の表示装置１１０において、一つのＬＥＤクラスター７７を構成する赤色ＬＥＤ７８Ｒと、緑色ＬＥＤ７８Ｇと、青色ＬＥＤ７８Ｂとは、全体として正方形状に配置されている。緑色ＬＥＤ７８Ｇと青色ＬＥＤ７８Ｂとは、ともに長方形状の形状を有し、水平方向Ｈに並んで配置されている。赤色ＬＥＤ７８Ｒは、長方形状の形状を有し、緑色ＬＥＤ７８Ｇおよび青色ＬＥＤ７８Ｂに対して垂直方向Ｖに隣り合う位置に配置されている。各ＬＥＤの面積は、青色ＬＥＤ７８Ｂ、緑色ＬＥＤ７８Ｇ、赤色ＬＥＤ７８Ｒの順に大きくなっている。
表示装置１１０のその他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００５６】
本実施形態の表示装置１１０においても、モアレ状の縞模様による画質の低下を抑えることができる、ＬＥＤ駆動回路の構成を簡略化できる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００５７】
上述したように、ＧａＮ系ＬＥＤの発光効率は、発光波長が長い程低くなる。この観点からすると、本実施形態の場合、各ＬＥＤの面積が青色ＬＥＤ７８Ｂ、緑色ＬＥＤ７８Ｇ、赤色ＬＥＤ７８Ｒの順に大きくなっているため、各ＬＥＤクラスター７７から射出される光のホワイトバランスを調整しやすい。
【００５８】
また、本実施形態の場合、一つのＬＥＤクラスター７７を構成する赤色ＬＥＤ７８Ｒ、緑色ＬＥＤ７８Ｇおよび青色ＬＥＤ７８Ｂが略正方形状に配置されているため、３色のＬＥＤが細長く並べられた第１実施形態に比べて、バックライトの製造プロセスの一工程である移載工程でのハンドリングを容易に行うことができる。
【００５９】
［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について、図８を用いて説明する。
第３実施形態の表示装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、液晶パネルとバックライトとの支持形態が第１実施形態と異なる。そのため、表示装置の全体構成の説明は省略する。
図８は、第３実施形態の表示装置１２０の断面図である。
図８において、第１実施形態で用いた図６と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００６０】
図８に示すように、本実施形態の表示装置１２０において、バックライト５０は、光変調装置３０の背面側に接着層８０によって固定されている。すなわち、本実施形態の表示装置１２０は、バックライト５０と、光変調装置３０と、バックライト５０と光変調装置３０とを接着する接着層８０と、を備えている。
表示装置１２０のその他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００６１】
本実施形態の表示装置１２０においても、モアレ状の縞模様による画質の低下を抑えることができる、ＬＥＤ駆動回路の構成を簡略化できる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００６２】
一つのＬＥＤクラスター５２から射出された光の一端側の光線が当該ＬＥＤクラスター５２に隣り合うＬＥＤクラスター５２から射出された光の他端側の光線と平行になるという関係、例えば図８に示す光線Ｌ１ｂと光線Ｌ２ａとが平行になるという関係は、液晶パネル３３とバックライト５０との間の距離に依らずに成立する。そのため、光変調装置３０とバックライト５０とは、第１実施形態のように間隔をおいて配置してもよいし、本実施形態のように密着させて配置してもよい。本実施形態のように、光変調装置３０とバックライト５０とが接着層８０を介して接着されていることにより、表示装置１２０の組み立て工程でのハンドリングが容易になるとともに、表示装置１２０の薄型化を図ることができる。
【００６３】
［第４実施形態］
以下、本発明の第４実施形態について、図９を用いて説明する。
第４実施形態の表示装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、レンズアレイが設けられた点が第１実施形態と異なる。そのため、表示装置の全体構成の説明は省略する。
図９は、第４実施形態の表示装置１３０の断面図である。
図９において、第１実施形態で用いた図６と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００６４】
図９に示すように、本実施形態の表示装置１３０において、光変調装置３０とバックライト５０との間に、レンズアレイ８２が設けられている。レンズアレイ８２は、バックライト５０から射出された光を光変調装置３０に向けて透過させる。すなわち、本実施形態の表示装置１３０は、バックライト５０と、光変調装置３０と、バックライト５０から射出された光を光変調装置３０に向けて透過させるレンズアレイ８２と、を備えている。
【００６５】
レンズアレイ８２は、複数のレンズ８３がマトリクス状に配置された構成を有する。各レンズ８３は、各ＬＥＤクラスター５２の直上に、各ＬＥＤクラスター５２に対応して設けられている。すなわち、レンズアレイ８２は、第１ＬＥＤクラスター５２４に対応して設けられたレンズ８３１と、第２ＬＥＤクラスター５２５に対応して設けられたレンズ８３１と、を有する。また、第３ＬＥＤクラスターは第１ＬＥＤクラスター５２４と垂直方向Ｖで隣り合っているため、図９には図示されないが、レンズアレイ８２は、第３ＬＥＤクラスターに対応して設けられたレンズも有している。
表示装置１３０のその他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００６６】
本実施形態の表示装置１３０においても、モアレ状の縞模様による画質の低下を抑えることができる、ＬＥＤ駆動回路の構成を簡略化できる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００６７】
本実施形態の表示装置１３０においては、１個のＬＥＤクラスター５２に対して１個のレンズ８３を対応させたレンズアレイ８２が設けられたことにより、各ＬＥＤクラスター５２から射出された光の放射角がレンズアレイ８２によって狭められる。これにより、観察者が表示装置１３０を画面の正面に近い方向から見たときに明るい表示が得られる。ただし、この場合、光線Ｌ１ｂと光線Ｌ２ａ、および光線Ｌ２ｂと光線Ｌ３ａが互いに交差しないように、ＬＥＤクラスターピッチＰ１を開口寸法Ｋ１に対してさらに小さくする必要がある。
【００６８】
上記の点は、次のように理解することができる。
例えばレンズ８３から射出された光線Ｌ１ａとＬ１ｂとをバックライト５０の側に延長すると、これらの光線Ｌ１ａ、Ｌ１ｂは第１ＬＥＤクラスター５２４よりも下の位置で交差する。この交差点Ｑ１の位置は、第１ＬＥＤクラスター５２４の虚像位置である。同様にして、ＬＥＤクラスター５２５の虚像位置（交差点Ｑ２）、およびＬＥＤクラスター５２６の虚像位置（交差点Ｑ３）を求めることができる。この場合、隣り合う２つの虚像位置のピッチＲ１は、ＬＥＤクラスターピッチＰ１よりも大きい。
【００６９】
ここで、第１実施形態で説明した「ＬＥＤクラスターピッチが開口寸法以下」という条件は、あくまでもレンズアレイ８２が存在しない場合であって、本実施形態の場合には「ＬＥＤクラスターの虚像ピッチが開口寸法以下」と置き換えて考えることができる。したがって、本実施形態の場合、ＬＥＤクラスターピッチは、開口寸法と同じであっては条件を満足することができず、さらに小さくする必要がある。すなわち、各部の寸法の関係は、ＬＥＤクラスターピッチ＜ＬＥＤクラスターの虚像ピッチ≦開口寸法、となる。
【００７０】
［第５実施形態］
以下、本発明の第５実施形態について、図１０を用いて説明する。
第５実施形態の表示装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、ミラーアレイが設けられた点が第１実施形態と異なる。そのため、表示装置の全体構成の説明は省略する。
図１０は、第５実施形態の表示装置１４０の断面図である。
図１０において、第１実施形態で用いた図６と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００７１】
図１０に示すように、本実施形態の表示装置１４０においては、バックライト５０に、ミラーアレイ８５が設けられている。ミラーアレイ８５は、バックライト５０から射出された光を光変調装置３０に向けて反射させる。すなわち、本実施形態の表示装置１４０は、バックライト５０と、光変調装置３０と、バックライト５０から射出された光を光変調装置３０に向けて反射させるミラーアレイ８５と、を備えている。
【００７２】
ミラーアレイ８５は、複数のミラー８６がマトリクス状に配置された構成を有する。ただし、ミラーアレイ８５は、バックライト５０とは別個の部材ではなく、バックライト５０の基板５１上に個々のミラー８６が作り込まれた構成を有する。各ミラー８６は、各ＬＥＤクラスター５２の周囲に、各ＬＥＤクラスター５２を囲んで設けられている。すなわち、ミラーアレイ８５は、第１ＬＥＤクラスター５２４を囲んで設けられたミラー８６１と、第２ＬＥＤクラスター５２５を囲んで設けられたミラー８６１と、を有する。また、第３ＬＥＤクラスターは第１ＬＥＤクラスター５２４と垂直方向Ｖで隣り合っているため、図１０には図示されないが、ミラーアレイ８５は、第３ＬＥＤクラスターに対応して設けられたミラーも有している。
表示装置１４０のその他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００７３】
本実施形態の表示装置１４０においても、モアレ状の縞模様による画質の低下を抑えることができる、ＬＥＤ駆動回路の構成を簡略化できる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００７４】
ミラー８６は、ＬＥＤクラスター５２から射出された光の放射角を狭める効果とともに、大きい放射角で射出された光を面法線方向に集める効果を有する。これにより、本実施形態のバックライト５０によれば、より高い照明効率が得られる。本実施形態の場合、第４実施形態のレンズアレイ８２とは異なり、ＬＥＤクラスター５２の虚像位置が変わるわけではなく、発光点がミラー８６の位置まで拡がる効果がある。しかしながら、拡がった発光領域の中で光の強度が不均一であるため、観察者にモアレ縞を視認させないためには、やはり前述の「ＬＥＤクラスターピッチが開口寸法以下」という条件を維持する必要がある。
【００７５】
［電子機器］
以下、本発明の電子機器の実施形態について、図１１および図１２を用いて説明する。
【００７６】
図１１は、電子機器の実施形態である液晶ディスプレイ６００を示す図である。
図１１に示すように、本実施形態の液晶ディスプレイ６００は、上記第１〜第５実施形態の表示装置を有する表示部６０１と、表示部６０１を収容する筐体６０２と、を備えている。液晶ディスプレイ６００は、例えばデジタルサイネージとして利用される。
【００７７】
本実施形態の液晶ディスプレイ６００は、上記第１〜第５実施形態の表示装置を備えているため、モアレ縞の発生が抑えられ、画質に優れる。
【００７８】
図１２は、電子機器の他の実施形態であるヘッドマウントディスプレイ７００を示す図である。
図１２に示すように、本実施形態のヘッドマウントディスプレイ７００は、上記第１〜第５実施形態の表示装置を有する表示部を用いて拡大した虚像を生成する領域７０１と、フレーム７０２と、を備えている。使用者Ｍは、ヘッドマウントディスプレイ７００を眼鏡のように頭部に装着して使用することができる。
【００７９】
本実施形態のヘッドマウントディスプレイ７００は、上記第１〜第５実施形態の表示装置を備えているため、モアレ縞の発生が抑えられ、画質に優れる。
【００８０】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば上記実施形態では、上記の（１）式および（２）式の双方の条件を満たしている表示装置の例を挙げたが、表示装置は、（１）式および（２）式のいずれか一方の条件のみを満たしていてもよい。すなわち、ＬＥＤクラスターピッチが開口寸法以下であるという条件は、水平方向および垂直方向の少なくとも一方で満足していればよい。その場合であっても、（１）式および（２）式を全く満足しない場合に比べてモアレ縞を軽減することができる。
【００８１】
上記実施形態では、一つのＬＥＤクラスターが赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤの３色のＬＥＤで構成されている例を挙げたが、一つのＬＥＤクラスターが４色以上のＬＥＤで構成されていてもよい。同様に、サブ画素についても、１つの画素が４色以上のサブ画素で構成されていてもよい。
【００８２】
本発明の一つの形態の照明装置は、受光型表示装置のバックライトとして好適である。受光型表示装置として、現時点では液晶ディスプレイが最適であるが、将来的には光シャッター型もしくはエタロン型の微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）、エレクトロウェッティング、電気泳動等の原理を利用したディスプレイにも利用できる。どのようなディスプレイであっても、赤、緑、青等の原色のサブ画素を並置して画素を構成する方式であって、透過型表示を行う表示装置であれば、本発明の効果を発揮することができる。
【符号の説明】
【００８３】
３０…光変調装置、３７…ブラックマトリクス、３７ｈ…開口部、３８…カラーフィルター、３８Ｒ…赤色カラーフィルター、３８Ｇ…緑色カラーフィルター、３８Ｂ…青色カラーフィルター、５０…バックライト（照明装置）、５３Ｒ…赤色ＬＥＤ（第１発光素子）、５３Ｇ…緑色ＬＥＤ（第２発光素子）、５３Ｂ…青色ＬＥＤ（第３発光素子）、６１…基板、６３…ｎ電極（第１電極）、６５…ｐ電極（第２電極）、６７Ｒ…赤色発光ナノコラム（第１柱状結晶構造体）、６７Ｇ…緑色発光ナノコラム（第２柱状結晶構造体）、６７Ｂ…青色発光ナノコラム（第３柱状結晶構造体）、７２…活性層、８０…接着層、８２…レンズアレイ、８５…ミラーアレイ、１００，１１０，１２０，１３０，１４０…表示装置、５２１，５２４…第１ＬＥＤクラスター（第１発光素子群）、５２２，５２５…第２ＬＥＤクラスター（第２発光素子群）、５２３…第３ＬＥＤクラスター（第３発光素子群）、６００…液晶ディスプレイ（電子機器）、７００…ヘッドマウントディスプレイ（電子機器）、８３１…第１レンズ、８３２…第２レンズ、８６１…第１ミラー、８６２…第２ミラー、Ｅ…表示領域、Ｈ…水平方向、Ｖ…垂直方向、Ｋ１…開口水平寸法、Ｋ２…開口垂直寸法、Ｐ１…ＬＥＤクラスター水平ピッチ、Ｐ２…ＬＥＤクラスター垂直ピッチ、ＬＲ…赤色光（第１の色の光）、ＬＧ…緑色光（第２の色の光）、ＬＢ…青色光（第３の色の光）。
【図１】
2020060736.tif 000003
【図２】
2020060736.tif 000004
【図３】
2020060736.tif 000005
【図４】
2020060736.tif 000006
【図５】
2020060736.tif 000007
【図６】
2020060736.tif 000008
【図７】
2020060736.tif 000009
【図８】
2020060736.tif 000010
【図９】
2020060736.tif 000011
【図１０】
2020060736.tif 000012
【図１１】
2020060736.tif 000013
【図１２】
2020060736.tif 000014
【図１３】
2020060736.tif 000015