(57)【要約】【課題】光源と光変調素子とを一体化したＬＥＤ表示装置と、ＬＥＤ表示装置を備える小型で低コストな投射表示装置、及び、投射機能と撮像カメラ機能とを一体にした小型で低コストな投射表示装置にすることができるようにする。【解決手段】第１の基板と、エピタキシャル成長法によって無機材料がｐｎ接合デバイスとして積層形成され、第１の基板の表面に分子間力によって固着された複数のＬＥＤ積層薄膜と、ＬＥＤ積層薄膜を駆動して発光させるアノードドライバＩＣ及びカソードドライバＩＣと、第１の基板のＬＥＤ積層薄膜が形成された表面に対向するように配設された透光性を備える第２の基板と、第２の基板の第１の基板と対向する表面のＬＥＤ積層薄膜と対向する位置に形成された蛍光体とを有する。【選択図】図１
2008205985.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）第１の基板と、
（ｂ）エピタキシャル成長法によって無機材料がｐｎ接合デバイスとして積層形成され、前記第１の基板の表面に分子間力によって行列方向に等間隔となるように固着された複数のＬＥＤ積層薄膜と、
（ｃ）該ＬＥＤ積層薄膜に形成されたアノード電極及びカソード電極と、
（ｄ）前記ＬＥＤ積層薄膜を駆動して発光させるアノードドライバＩＣ及びカソードドライバＩＣと、
（ｅ）前記第１の基板の表面に形成され、前記アノードドライバＩＣと各ＬＥＤ積層薄膜のアノード電極とを接続するアノード配線、及び、前記カソードドライバＩＣと各ＬＥＤ積層薄膜のカソード電極とを接続するカソード配線と、
（ｆ）前記第１の基板のＬＥＤ積層薄膜が形成された表面に対向するように配設された透光性を備える第２の基板と、
（ｇ）該第２の基板の前記第１の基板と対向する表面の前記ＬＥＤ積層薄膜と対向する位置に形成された蛍光体とを有することを特徴とするＬＥＤ表示装置。
【請求項２】
前記ＬＥＤ積層薄膜は、波長３００〜４５０ナノメートルである近紫外光又は紫外光を発光する請求項１に記載のＬＥＤ表示装置。
【請求項３】
前記蛍光体は、波長３００〜４５０ナノメートルである近紫外光又は紫外光が照射されると、波長６２０〜７１０ナノメートルの赤色光を発光する蛍光体、波長５００〜５８０ナノメートルの緑色光を発光する蛍光体、及び、波長４５０〜５００ナノメートルの青色光を発光する蛍光体を含み、各行毎又は各列毎に同色光を発光する蛍光体が配置され、かつ、隣接する行又は列に異色光を発光する蛍光体が配置される請求項１に記載のＬＥＤ表示装置。
【請求項４】
前記ＬＥＤ積層薄膜は、前記第１の基板とは異なる母材に積層された犠牲層上に積層され、該犠牲層をエッチング除去することによって前記母材から剥離され、前記第１の基板の表面に固着された後、エッチングによって複数に分割される請求項１に記載のＬＥＤ表示装置。
【請求項５】
前記第１の基板の表面は、有機絶縁膜又は無機絶縁膜が形成され、平坦化されている請求項１に記載のＬＥＤ表示装置。
【請求項６】
請求項１に記載のＬＥＤ表示装置と、該ＬＥＤ表示装置を冷却するヒートシンクと、投射レンズとを有する投射表示装置。
【請求項７】
（ａ）第１の基板と、
（ｂ）エピタキシャル成長法によって無機材料がｐｎ接合デバイスとして積層形成され、前記第１の基板の表面に分子間力によって行列方向に等間隔となるように固着された複数のＬＥＤ積層薄膜と、
（ｃ）該ＬＥＤ積層薄膜に形成されたアノード電極及びカソード電極と、
（ｄ）前記ＬＥＤ積層薄膜を駆動して発光させるアノードドライバＩＣ及びカソードドライバＩＣと、
（ｅ）前記第１の基板の表面に形成され、前記アノードドライバＩＣと各ＬＥＤ積層薄膜のアノード電極とを接続するアノード配線、及び、前記カソードドライバＩＣと各ＬＥＤ積層薄膜のカソード電極とを接続するカソード配線と、
（ｆ）前記第１の基板のＬＥＤ積層薄膜が形成された表面に対向するように配設された透光性を備える第２の基板と、
（ｇ）該第２の基板の前記第１の基板と対向する表面の前記ＬＥＤ積層薄膜と対向する位置に形成された蛍光体とを有し、
（ｈ）すべての蛍光体は、波長３００〜４５０ナノメートルである近紫外光又は紫外光が照射されると、同色光を発光することを特徴とするＬＥＤ表示装置。
【請求項８】
３つの異なる色の光を放射する請求項１に記載のＬＥＤ表示装置と、ハーフミラー機能を有するプリズムと、投射レンズとを有する投射表示装置。
【請求項９】
前記ＬＥＤ表示装置は、波長６２０〜７１０ナノメートルの赤色光を発光する蛍光体を有するＬＥＤ表示装置と、波長５００〜５８０ナノメートルの緑色光を発光する蛍光体を有するＬＥＤ表示装置と、波長４５０〜５００ナノメートルの青色光を発光する蛍光体を有するＬＥＤ表示装置とである請求項８に記載の投射表示装置。
【請求項１０】
請求項１に記載のＬＥＤ表示装置と、撮像装置と、ハーフミラー機能を有するプリズムと、投射レンズとを有し、前記プリズムはＬＥＤ表示装置が放射した光を投射レンズを通して投射させ、該投射レンズを通して入射された光を撮像装置に導く投射表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ表示装置及び投射表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、投射表示装置においては、液晶パネルやデジタルマイクロミラーデバイスのような光変調素子が使用されている。そして、光源装置と、該光源装置から出射された光を画像信号に基づき変調する光変調素子と、変調された光を投射する投射レンズとを有する投射表示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
前記投射表示装置は、撮像装置としての機能と投射装置としての機能を備え、可動ミラーによって２つの機能の切り換えを行う。また、光源装置としては、赤、緑及び青の各原色成分を含む高出力ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）光源を使用し、該光源から出射された光を光学変調素子としてのマイクロディスプレイに照射し、該マイクロディスプレイからの反射光を撮像カメラの光学系を使用して投射するようになっている。
【特許文献１】特開２００２−３６９０５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の投射表示装置においては、光源装置と光変調素子とがそれぞれ個別に配設されているので、携帯性が悪化し、コストも高くなってしまう。もっとも、複数のＬＥＤチップを面上に配置し、光源装置と光変調素子とを一体化した２次元自発光デバイスを採用することも考えられる。しかし、この場合、ＬＥＤチップを機械的に２次元的にダイボンドし、金線等を使用して電気的な接続を取る必要があるので、高密度に集積することができず、表示装置として大型となってしまう。また、コストも非常に高くなってしまう。
【０００５】
本発明は前記従来の投射表示装置の問題点を解決して、光源と光変調素子とを一体化したＬＥＤ表示装置と、該ＬＥＤ表示装置を備える小型で低コストな投射表示装置、及び、投射機能と撮像カメラ機能とを一体にした小型で低コストな投射表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そのために、本発明のＬＥＤ表示装置においては、第１の基板と、エピタキシャル成長法によって無機材料がｐｎ接合デバイスとして積層形成され、前記第１の基板の表面に分子間力によって行列方向に等間隔となるように固着された複数のＬＥＤ積層薄膜と、該ＬＥＤ積層薄膜に形成されたアノード電極及びカソード電極と、前記ＬＥＤ積層薄膜を駆動して発光させるアノードドライバＩＣ及びカソードドライバＩＣと、前記第１の基板の表面に形成され、前記アノードドライバＩＣと各ＬＥＤ積層薄膜のアノード電極とを接続するアノード配線、及び、前記カソードドライバＩＣと各ＬＥＤ積層薄膜のカソード電極とを接続するカソード配線と、前記第１の基板のＬＥＤ積層薄膜が形成された表面に対向するように配設された透光性を備える第２の基板と、該第２の基板の前記第１の基板と対向する表面の前記ＬＥＤ積層薄膜と対向する位置に形成された蛍光体とを有する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ＬＥＤ表示装置においては、光源と光変調素子とが一体化されている。そのため、小型化することができ、また、コストを低くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【０００９】
図１は本発明の第１の実施の形態におけるＬＥＤ表示装置の側断面図、図２は本発明の第１の実施の形態における２次元ＬＥＤ素子の斜視図、図３は本発明の第１の実施の形態における蛍光体シートの斜視図である。
【００１０】
図において、１００は本実施の形態におけるＬＥＤ表示装置であり、２次元ＬＥＤ素子１１０と、該２次元ＬＥＤ素子１１０に対向して配設された蛍光体シート１２０とを有する。
【００１１】
そして、前記２次元ＬＥＤ素子１１０は、第１の基板としての平板状の基板１０と、該基板１０上に固着されたＬＥＤ積層薄膜としての複数のＬＥＤ１１とを有する。該ＬＥＤ１１は、すべて、近紫外又は紫外発光するものである。なお、該ＬＥＤ１１の数は、任意に設定することができ、通常は多数であるが、ここでは、図示の都合上、３６であるものとして説明する。また、ＬＥＤ１１の配列の仕方も任意に設定することができるが、ここでは、格子状に配列されたアレイとなっているものとして説明する。すなわち、図に示される例において、基板１０上のＬＥＤアレイは、６列６行の正方格子状に等間隔に配列されたＬＥＤ１１から構成されている。
【００１２】
また、前記基板１０上には、各ＬＥＤ１１を駆動するためのアノードドライバＩＣ１２及びカソードドライバＩＣ１３が配設されている。そして、アノードドライバＩＣ１２には、各ＬＥＤ１１のアノード電極１６に接続されるアノード配線１４−１〜１４−６の一端が接続され、カソードドライバＩＣ１３には、各ＬＥＤ１１のカソード電極１７に接続されるカソード配線１５−１〜１５−６の一端が接続されている。ここで、前記アノード配線１４−１〜１４−６は、それぞれ、ＬＥＤアレイにおける列方向に延在して第１列〜第６列のＬＥＤ１１のアノード電極１６に接続され、前記カソード配線１５−１〜１５−６は、それぞれ、ＬＥＤアレイにおける行方向に延在して第１行〜第６行のＬＥＤ１１のカソード電極１７に接続されている。なお、アノード配線１４−１〜１４−６及びカソード配線１５−１〜１５−６を統合的に説明する場合には、アノード配線１４及びカソード配線１５として説明する。
【００１３】
ここで、前記基板１０は、好ましくは、シリコン基板若しくは石英基板、又は、ガラス基板若しくはセラミック基板である。そして、基板１０の表面は、ポリイミド膜等の有機絶縁膜又は無機絶縁膜が形成され、表面精度が数十ナノメートル以下となるように平坦（たん）化されている。そして、ＬＥＤアレイ１１は、後述する工程によって別の基板から剥（はく）離され、前記基板１０上に水素結合等の分子間力によって固着され、一体化されている。
【００１４】
また、前記ＬＥＤ１１は、近紫外又は紫外発光する薄膜ＬＥＤであって、窒化ガリウム若しくは窒化インジュウムガリウム、又は、窒化アルミガリウム若しくは窒化アルミ等の無機材料をエピタキシャル成長させて形成した、ヘテロ構造又はダブルヘテロ構造を備える積層薄膜である。なお、前記ＬＥＤ１１の材質は、近紫外又は紫外光の帯域、好ましくは、波長３００〜４５０ナノメートルに発光域を有するものであれば、いかなる種類のものであってもよく、前記材質に限定されるものではない。
【００１５】
さらに、アノード電極１６及びカソード電極１７は、金若しくはアルミニウム、又は、金若しくはアルミニウムとニッケル、チタン等の金属材料とを薄膜積層して形成された金属電極であり、各ＬＥＤ１１のアノード及びカソードにそれぞれ接続されている。
【００１６】
そして、アノード配線１４及びカソード配線１５は、金若しくはアルミニウム、又は、金若しくはアルミニウムとニッケル、チタン等の金属材料とを薄膜積層して形成された金属配線であり、各ＬＥＤ１１のアノード電極１６及びカソード電極１７にそれぞれ接続されている。なお、アノード配線１４は一端がアノードドライバＩＣ１２に接続され、カソード配線１５は一端がカソードドライバＩＣ１３に接続されているので、これにより、各ＬＥＤ１１のアノード電極１６及びカソード電極１７は、アノード配線１４及びカソード配線１５を介して、アノードドライバＩＣ１２及びカソードドライバＩＣ１３に接続される。
【００１７】
また、蛍光体シート１２０は、第２の基板としての平板状の透明基板２０と、該透明基板２０上に形成された複数の蛍光体２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂとを有する。ここで、蛍光体２１Ｒは、近紫外又は紫外線を照射することによって赤色光を発光する蛍光体であり、蛍光体２１Ｇは、近紫外又は紫外線を照射することによって緑色光を発光する蛍光体であり、蛍光体２１Ｂは、近紫外又は紫外線を照射することによって青色光を発光する蛍光体である。なお、蛍光体２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂを統合的に説明する場合には、蛍光体２１として説明する。
【００１８】
そして、該蛍光体２１の数は、任意に設定することができ、通常は多数であるが、ここでは、図示の都合上、ＬＥＤ１１と同様に、３６である場合について説明する。また、蛍光体２１の配列の仕方も任意に設定することができるが、ここでは、各々が各ＬＥＤ１１に対向するように、格子状に配列されたアレイとなっているものとして説明する。すなわち、図に示される例において、透明基板２０上の蛍光体アレイは、６列６行の正方格子状に等間隔に配列された蛍光体２１から構成されている。なお、各蛍光体２１の形状は、長方形、菱（ひし）形等、いかなる形状であってもよいが、図に示される例においては、正方形となっている。
【００１９】
また、図に示される例においては、蛍光体２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂが各々列を成すように配列され、蛍光体アレイの色配置がストライプ状となっているが、蛍光体アレイの色配置は、いかなる配置であってもよい。
【００２０】
なお、隣接する蛍光体２１同士の隙（すき）間には、コントラスト比を向上させるためのブラックマスク２２が形成されている。また、前記透明基板２０は、例えば、透明なプラスチックから成るものであるが、蛍光体２１が発生する光を透過するものであれば、いかなる材質から成るものであってもよい。
【００２１】
そして、赤色に発光する蛍光体２１Ｒは、Ｙ2 Ｏ3 ：Ｅｕ又は（Ｙ、Ｇｄ）ＢＯ3 ：Ｅｕを塗布形成したものであるが、波長３００〜４５０ナノメートルの近紫外又は紫外光を照射することによって波長６２０〜７１０ナノメートルの帯域の光を発光するものであれば、いかなる種類のものであってもよく、前記材質に限定されるものではない。
【００２２】
また、緑色に発光する蛍光体２１Ｇは、ＬａＰＯ4 ：Ｃｅ、Ｔｂ又はＺｎ2 ＳｉＯ：Ｍｎを塗布形成したものであるが、波長３００〜４５０ナノメートルの近紫外又は紫外光を照射することによって波長５００〜５８０ナノメートルの帯域の光を発光するものであれば、いかなる種類のものであってもよく、前記材質に限定されるものではない。
【００２３】
さらに、青色に発光する蛍光体２１Ｂは、（Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ）5 （ＰＯ4 ）3 Ｃｌ：Ｅｕ又はＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕを塗布形成したものであるが、波長３００〜４５０ナノメートルの近紫外又は紫外光を照射することによって波長４５０〜５００ナノメートルの帯域の光を発光するものであれば、いかなる種類のものであってもよく、前記材質に限定されるものではない。
【００２４】
そして、前記２次元ＬＥＤ素子１１０と蛍光体シート１２０とを、図１に示されるように、対向して配設することによって、ＬＥＤ表示装置１００を得ることができる。この場合、基板１０のＬＥＤ１１を形成した面と、透明基板２０の蛍光体２１を形成した面とを対向させる。そして、基板１０上のＬＥＤ１１の各々と、透明基板２０上の蛍光体２１の各々とが対外に対向するように、基板１０と透明基板２０とを位置合わせして固定する。
【００２５】
これにより、各ＬＥＤ１１が、矢印１９で示されるように、波長３００〜４５０ナノメートルの近紫外又は紫外光を発光すると、前記ＬＥＤ１１に対応する蛍光体２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂの各々は、矢印２９Ｒ、２９Ｇ、２９Ｂで示されるように、赤、緑、青の光を発光する。
【００２６】
前記アノードドライバＩＣ１２は、表示データ信号に応じて各ＬＥＤ１１に電流を供給する機能を有し、例えば、シフトレジスタ回路、ラッチ回路、定電流回路、増幅回路等の回路が集積されている。そして、ＬＥＤ１１のアノード電極１６に接続されたアノード配線１４は、アノードドライバＩＣ１２の各駆動素子に接続されている。図に示される例においては、アノードドライバＩＣ１２が基板１０上に実装されているが、アノードドライバＩＣ１２は、必ずしも基板１０上に実装される必要はなく、図示されない他の配線基板等の上に配設されていてもよい。
【００２７】
また、前記カソードドライバＩＣ１３は、各ＬＥＤ１１を走査する機能を有し、セレクト回路等の回路が集積されている。そして、ＬＥＤ１１のカソード電極１７に接続されたカソード配線１５がカソードドライバＩＣ１３の各駆動素子に接続されている。図に示される例においては、カソードドライバＩＣ１３が基板１０上に実装されているが、カソードドライバＩＣ１３は、必ずしも基板１０上に実装される必要はなく、図示されない他の配線基板等の上に配設されていてもよい。
【００２８】
次に基板１０上のＬＥＤ１１を形成する工程について説明する。
【００２９】
図４は本発明の第１の実施の形態におけるＬＥＤの積層薄膜を剥離する工程を示す図、図５は本発明の第１の実施の形態における基板にＬＥＤの積層薄膜を一体化する工程を示す図である。
【００３０】
図において、３１はＬＥＤ積層薄膜であり、細長い帯状又は短冊状の形状を備え、後述されるように、基板１０上に一体的に付着された後、複数に分割されてＬＥＤ１１となる。そして、前記ＬＥＤ積層薄膜３１は、近紫外又は紫外発光する薄膜であり、窒化ガリウム若しくは窒化インジュウムガリウム、又は、窒化アルミガリウム若しくは窒化アルミ等の複数層から成り、ヘテロ構造又はダブルヘテロ構造を備える積層薄膜である。
【００３１】
また、３２は犠牲層であり、前記ＬＥＤ積層薄膜３１を母材３３から剥離させるため、後述する剥離エッチング液にエッチングされやすい膜、例えば、アルミ砒（ひ）素層の膜であり、母材３３とＬＥＤ積層簿膜３１との間に形成される。
【００３２】
さらに、母材３３は、例えば、ガリウム砒素若しくは窒化ガリウム、又は、サファイヤ等の材質から成り、前記母材３３上に、ＭＯＣＶＤ法等の気相成長法によって、ＬＥＤ積層薄膜３１を構成する材質をエピタキシャル成長させる。
【００３３】
次に、エピタキシャル成長させたＬＥＤ積層薄膜３１を母材３３から剥離する工程について説明する。
【００３４】
例えば、各ＬＥＤ１１の形状が一辺の長さが２０マイクロメータの正方形であるとすると、２０マイクロメータ以上の幅を備え、かつ、ＬＥＤアレイの１列分の長さ、すなわち、６個のＬＥＤ１１から成る１列の長さ以上の長さを備える短冊状のＬＥＤ積層簿膜３１を形成する。この場合、半導体プロセスで広く用いられているホトリソエッチング技術を用い、エッチング液としては燐（りん）酸過水等を用いて、母材３３上のＬＥＤ積層簿膜３１を短冊形に形成する。
【００３５】
その後、弗（ふっ）化水素液、塩酸液等の剥離エッチング液に、前記ＬＥＤ積層薄膜３１が形成された母材３３を浸漬させる。これにより、犠牲層３２がエッチングされ、ＬＥＤ積層薄膜３１が母材３３から剥離する。
【００３６】
そして、剥離されたＬＥＤ積層薄膜３１を表面が平坦化された基板１０上に押し付け、水素結合等の分子間力によって、基板１０とＬＥＤ積層薄膜３１とを固着して一体化する。
【００３７】
ここで、前記基板１０の最表面は、ポリイミド膜等の有機絶縁膜又は酸化シリコン膜等の無機絶縁膜が形成され、好ましくは、表面精度が数十ナノメートル以下の凹凸のない平坦化された表面となっている。このように、基板１０の最表面を凹凸のない平坦化された面とすることによって、前記ＬＥＤ積層薄膜３１との水素結合等の分子間力による結合が容易となる。
【００３８】
このような工程を、各色に対応するＬＥＤ積層薄膜３１に対して、繰り返し行う。これにより、図５に示されるように、複数列、例えば、６列のＬＥＤ積層薄膜３１が基板１０上に固着されて一体化される。
【００３９】
続いて、基板１０上に一体化された各ＬＥＤ積層薄膜３１を、例えば、エッチング液として燐酸過水を用いたホトリソエッチング法によって複数に分割し、ＬＥＤ素子１１を形成する。本実施の形態においては、各ＬＥＤ積層薄膜３１を６ずつのＬＥＤ素子１１に分割するものとする。
【００４０】
続いて、各ＬＥＤ１１のアノード及びカソードに接続されるアノード電極１６及びカソード電極１７、並びに、各アノード電極１６及びカソード電極１７に接続されるアノード配線１４及びカソード配線１５を、蒸着、ホトリソエッチング法又はリフトオフ法によって形成する。さらに、基板１０上にアノードドライバＩＣ１２及びカソードドライバＩＣ１３を実装し、アノード配線１４及びカソード配線１５をアノードドライバＩＣ１２及びカソードドライバＩＣ１３に接続する。
【００４１】
なお、ここでは、短冊状の形状のＬＥＤ積層薄膜３１を分割して正方形のＬＥＤ１１を形成する場合について説明したが、各ＬＥＤ１１の形状は、長方形、菱形等、いかなる形状であってもよい。また、平面状に各ＬＥＤ１１を配置したが、ＬＥＤ積層薄膜３１を基板１０に接合し、アノード配線１４及びカソード配線１５を形成した後に、ポリイミド樹脂等で平坦化し、異なる色のＬＥＤ積層薄膜３１を、基板１０に水素結合等の分子間力によって接合されたＬＥＤ積層薄膜３１の上面の平坦化された面に接合一体化して提供してもよい。
【００４２】
次に、前記構成のＬＥＤ表示装置１００の動作について説明する。
【００４３】
まず、図示されないパーソナルコンピュータ等の上位装置から送信された表示データ信号がアノードドライバＩＣ１２に入力されると、第１番目のカソードライン、すなわち、図２における上から１番目に配設された第１行のＬＥＤ１１の各々について、発光する又は発光しないを示す発光データが、アノードドライバＩＣ１２のシフトレジスタ回路に順次格納される。
【００４４】
なお、前記発光データは、シフトレジスタ回路に格納された後、ラッチ回路に格納される。そして、該ラッチ回路に格納された発光データによって増幅回路から定電流が供給される。前記増幅回路から供給された定電流は、各行に対応するアノード配線１４−１〜１４−６を通って第１行の各ＬＥＤ１１のアノード電極１６に供給される。
【００４５】
一方、カソードドライバＩＣ１３にはフレーム信号が入力される。なお、ＬＥＤ表示装置１００のライン選択周期は、ＬＥＤ表示装置１００の画素数に応じて設定され、例えば、画素数が６４０ドット×４８０ドットのＶＧＡディスプレイの場合、ライン選択周期は５０〔ＫＨｚ〕である。
【００４６】
そして、設定されたライン選択周期で第１番目のカソードライン、すなわち、第１行が選択されると、カソードドライバＩＣ１３から第１行に対応するカソード配線１５−１を通って第１行の各ＬＥＤ１１のカソード電極１７に供給される。すると、第１行の各ＬＥＤ１１は、発光データによって増幅回路からの定電流がアノード電極１６に供給されているので、前記発光データに応じて発光する。そして、第１行の各ＬＥＤ１１が、図１における矢印１９で示されるように、波長３００〜４５０ナノメートルの近紫外又は紫外光を発光すると、各ＬＥＤ１１に対応する第１行の蛍光体２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂの各々は、前記近紫外又は紫外光によって励起され、図１における矢印２９Ｒ、２９Ｇ、２９Ｂで示されるように、赤、緑、青の光を放射する。
【００４７】
以上のような動作を繰り返すことで、１画面分の表示が行われる。
【００４８】
このように、本実施の形態において、ＬＥＤ表示装置１００は、光源と光変調素子とを一体化したものとして機能する２次元ＬＥＤ素子１１０を使用する。そして、該２次元ＬＥＤ素子１１０が備えるＬＥＤ１１、アノード配線１４、カソード配線１５、アノード電極１６、カソード電極１７等を半導体プロセスによって形成することができ、非常に高密度にＬＥＤ１１を集積することができる。
【００４９】
また、該ＬＥＤ１１は周知のものであり、このように、実績のある高輝度なＬＥＤ１１をそのままディスプレイとして用いることができるので、従来の有機ＥＬのような発光デバイスでは達成することができない明るさを期待することができる。
【００５０】
さらに、前記ＬＥＤ表示装置１００は、カソードライン毎に発光動作を行うので、ディスプレイとしての消費電流が小さくて済む。また、各ＬＥＤ１１及び蛍光体２１の配置及び形状を適宜選択することができるので、ＬＥＤ表示装置１００の用途に応じてＬＥＤ１１及び蛍光体２１の配置及び形状を容易に変更することができる。
【００５１】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第１の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。
【００５２】
図６は本発明の第２の実施の形態における投射表示装置の構成を示す第１の例を示す図、図７は本発明の第２の実施の形態における投射表示装置の構成を示す第２の例を示す図、図８は本発明の第２の実施の形態におけるＬＥＤ表示装置と光学系の配置の例を示す図である。
【００５３】
本実施の形態において、ＬＥＤ表示装置１００は、図６に示されるような投射表示装置２００に使用される。該投射表示装置２００は、箱状の筐（きょう）体２０１を有し、該筐体２０１の一方の面は開放され、該面にスクリーン４５が取り付けられている。また、前記筐体２０１内におけるスクリーン４５と対向する壁面にはＬＥＤ表示装置１００が配設されている。
【００５４】
さらに、投射表示装置２００は、制御部２０２を有する。該制御部２０２は、図示されないＤＶＤプレーヤ等の動画再生装置のような外部装置から受信した画像信号を受信すると、該画像信号に対応した表示データ信号をＬＥＤ表示装置１００に送信する。これにより、該ＬＥＤ表示装置１００は、前記表示データ信号に応じて赤、緑、青の光を放射し、前記画像信号に対応した表示を行う。
【００５５】
また、前記筐体２０１内のＬＥＤ表示装置１００とスクリーン４５との間には、光学系としての投射レンズ４３が配設されている。なお、該投射レンズ４３は、単数のレンズから成るものであってもよいし、複数のレンズが組み合わされたものであってもよい。
【００５６】
そして、ＬＥＤ表示装置１００から放射された赤、緑、青の光は、投射レンズ４３を通してスクリーン４５に投射される。これにより、ユーザは、ＬＥＤ表示装置１００の外側から、すなわち、図６において、スクリーン４５の右側から、該スクリーン４５に投射された表示を視認することができる。
【００５７】
なお、前記投射表示装置２００は、外部スクリーンに投射するものであってもよい。この場合、図７に示されるように、スクリーン４５に代えて、光学系としてのズームレンズ４４が配設されている。なお、該ズームレンズ４４は、単数のレンズから成るものであってもよいし、複数のレンズが組み合わされたものであってもよい。
【００５８】
そして、ＬＥＤ表示装置１００から放射された赤、緑、青の光は、投射レンズ４３及びズームレンズ４４を通して投射表示装置２００の外側（図７に示される例においては、投射表示装置２００の右側）に配設される図示されない外部スクリーンに投射される。これにより、ユーザは、外部スクリーンに投射された表示を視認することができる。
【００５９】
また、ＬＥＤ表示装置１００の背面には、図８に示されるように、ヒートシンク４２が取り付けられている。該ヒートシンク４２は、ＬＥＤ表示装置１００を効果的に冷却することができるものであれば、いかなる構造のものであってもよい。
【００６０】
次に、本実施の形態における投射表示装置２００の動作について説明する。
【００６１】
前記第１の実施の形態と同様に、表示データ信号がアノードドライバＩＣ１２に入力されると、図２における上から１番目に配設された第１行のＬＥＤ１１の各々について、発光する又は発光しないを示す発光データが、アノードドライバＩＣ１２のシフトレジスタ回路に順次格納される。前記発光データは、シフトレジスタ回路に格納された後、ラッチ回路に格納される。そして、該ラッチ回路に格納された発光データによって増幅回路から定電流が供給される。該増幅回路から供給された定電流は、各行に対応するアノード配線１４−１〜１４−６を通って第１行の各ＬＥＤ１１のアノード電極１６に供給される。
【００６２】
一方、カソードドライバＩＣ１３にはフレーム信号が入力される。なお、ＬＥＤ表示装置１００のライン選択周期は、ＬＥＤ表示装置１００の画素数に応じて設定され、例えば、画素数が６４０ドット×４８０ドットのＶＧＡディスプレイの場合、ライン選択周期は５０〔ＫＨｚ〕である。
【００６３】
そして、設定されたライン選択周期で第１行が選択されると、カソードドライバＩＣ１３から第１行に対応するカソード配線１５−１を通って第１行の各ＬＥＤ１１のカソード電極１７に供給されると、第１行の各ＬＥＤ１１は、前記発光データに応じて発光する。そして、第１行の各ＬＥＤ１１が波長３００〜４５０ナノメートルの近紫外又は紫外光を発光すると、各ＬＥＤ１１に対応する第１行の蛍光体２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂの各々は、前記近紫外又は紫外光によって励起され、赤、緑、青の光を放射する。
【００６４】
以上のような動作を繰り返すことで、ＬＥＤ表示装置１００による１画面分の赤、緑、青の光の放射が行われる。
【００６５】
そして、投射表示装置２００が図６に示されるような構造のものである場合、ＬＥＤ表示装置１００から放射された光は、投射レンズ４３を通してスクリーン４５に投射される。また、投射表示装置２００が図７に示されるような構造のものである場合、ＬＥＤ表示装置１００から放射された光は、投射レンズ４３及びズームレンズ４４を通して図示されない外部スクリーンに投射される。この場合、ズームレンズ４４によって、画像の一部を適宜拡大することもできる。
【００６６】
また、前記筐体２０１内は密封された空間となるので、ＬＥＤ表示装置１００が発生した熱をヒートシンク４２によって奪うことにより、ＬＥＤ表示装置１００を冷却することが望ましい。
【００６７】
このように、本実施の形態において、投射表示装置２００は、光源と光変調素子とを一体化したＬＥＤ表示装置１００を使用するので、小型化することでき、コストを低くすることができる。また、非常に高密度にＬＥＤ１１を集積したＬＥＤ表示装置１００からの光を投射するので、非常に高精細な投射表示が可能となる。
【００６８】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、第１及び第２の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第１及び第２の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。
【００６９】
図９は本発明の第３の実施の形態におけるＬＥＤ表示装置と光学系の配置の例を示す図である。
【００７０】
本実施の形態において、投射表示装置２００は、光源と光変調素子とを一体化したＬＥＤ表示装置１００として、赤色の光を放射するＬＥＤ表示装置１００Ｒ、緑色の光を放射するＬＥＤ表示装置１００Ｇ、及び、青色の光を放射するＬＥＤ表示装置１００Ｂを使用する。なお、前記ＬＥＤ表示装置１００Ｒ、ＬＥＤ表示装置１００Ｇ及びＬＥＤ表示装置１００Ｂの背面には、ヒートシンク４２が取り付けられている。また、投射表示装置２００の筐体２０１内には、前記ＬＥＤ表示装置１００Ｒから放射された赤色の光、ＬＥＤ表示装置１００Ｇから放射された緑色の光及びＬＥＤ表示装置１００Ｂから放射された青色の光を合成して、表示画像を得るために、ハーフミラーで構成されたプリズム４６が配設されている。
【００７１】
ここで、ＬＥＤ表示装置１００Ｒは、前記第１の実施の形態で説明したＬＥＤ表示装置１００と同様の構成を有するものであるが、透明基板２０上の蛍光体２１がすべて、近紫外又は紫外線を照射することによって赤色に発光する蛍光体となっている。また、ＬＥＤ表示装置１００Ｇは、前記第１の実施の形態で説明したＬＥＤ表示装置１００と同様の構成を有するものであるが、透明基板２０上の蛍光体２１がすべて、近紫外又は紫外線を照射することによって緑色に発光する蛍光体となっている。さらに、ＬＥＤ表示装置１００Ｂは、前記第１の実施の形態で説明したＬＥＤ表示装置１００と同様の構成を有するものであるが、透明基板２０上の蛍光体２１がすべて、近紫外又は紫外線を照射することによって青色に発光する蛍光体となっている。
【００７２】
なお、その他の点の構成については、前記第２の実施の形態と同様なので、説明を省略する。
【００７３】
次に、本実施の形態における投射表示装置２００の動作について説明する。
【００７４】
本実施の形態においては、ＬＥＤ表示装置１００ＲのアノードドライバＩＣ１２に赤色の表示データ信号が入力され、ＬＥＤ表示装置１００ＧのアノードドライバＩＣ１２に緑色の表示データ信号が入力され、ＬＥＤ表示装置１００ＢのアノードドライバＩＣ１２に青色の表示データ信号が入力されるようになっている。そして、ＬＥＤ表示装置１００Ｒは、赤色の表示データ信号に応じて発光し、赤の光を放射する。また、ＬＥＤ表示装置１００Ｇは、緑色の表示データ信号に応じて発光し、緑の光を放射する。さらに、ＬＥＤ表示装置１００Ｂは、青色の表示データ信号に応じて発光し、青の光を放射する。
【００７５】
そして、前記ＬＥＤ表示装置１００Ｒ、ＬＥＤ表示装置１００Ｇ及びＬＥＤ表示装置１００Ｂから放射された光は、プリズム４６を通過することによって合成され、投射レンズ４３及びズームレンズ４４を通して投射される。
【００７６】
このように、本実施の形態において、投射表示装置２００は、それぞれ単色の光を放射するＬＥＤ表示装置１００Ｒ、ＬＥＤ表示装置１００Ｇ及びＬＥＤ表示装置１００Ｂを使用するので、ＬＥＤ表示装置１００Ｒ、ＬＥＤ表示装置１００Ｇ及びＬＥＤ表示装置１００Ｂの各々を、前記第２の実施の形態におけるＬＥＤ表示装置１００よりも小型化することができる。そのため、投射表示装置２００を前記第２の実施の形態よりも小型化することができる。
【００７７】
また、ＬＥＤ表示装置１００Ｒ、ＬＥＤ表示装置１００Ｇ及びＬＥＤ表示装置１００Ｂの各々を、前記第２の実施の形態におけるＬＥＤ表示装置１００と同様の大きさとした場合には、総計して３倍のＬＥＤ表示装置１００を使用したのと同等となるので、より明るい投射画像を得ることができる。
【００７８】
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。なお、第１〜第３の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第１〜第３の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。
【００７９】
図１０は本発明の第４の実施の形態におけるＬＥＤ表示装置と光学系の配置の例を示す図である。
【００８０】
本実施の形態において、投射表示装置２００は、光源と光変調素子とを一体化したＬＥＤ表示装置１００に加えて、撮像装置４８を有する。これにより、投射表示装置２００は、投射機能とともに撮像機能を発揮することができる。また、投射表示装置２００の筐体２０１内には、前記ＬＥＤ表示装置１００から放射された光を、投射レンズ４３及びズームレンズ４４に導いて投射するとともに、投射表示装置２００の外部からズームレンズ４４及び投射レンズ４３を通して入射された光を撮像装置４８に導くために、ハーフミラーで構成されたプリズム４７が配設されている。
【００８１】
ここで、前記ＬＥＤ表示装置１００は、前記第１及び第２の実施の形態におけるＬＥＤ表示装置１００と同様の構造を備える。
【００８２】
また、前記撮像装置４８は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ：電荷結合素子）、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等の受像素子デバイスを備えるとともに、図示されない記憶手段に接続され、受像素子デバイスによって撮像した画像を前記記憶手段に記憶させる。
【００８３】
なお、その他の点の構成については、前記第２の実施の形態と同様なので、説明を省略する。
【００８４】
次に、本実施の形態における投射表示装置２００の動作について説明する。
【００８５】
まず、投射機能を発揮する場合、撮像機能を発揮することによって撮像され、前記記憶手段に記憶された画像の表示信号が前記記憶手段からアノードドライバＩＣ１２に入力される。そして、前記第１の実施の形態と同様に、表示データ信号がアノードドライバＩＣ１２に入力されると、図２における上から１番目に配設された第１行のＬＥＤ１１の各々について、発光する又は発光しないを示す発光データが、アノードドライバＩＣ１２のシフトレジスタ回路に順次格納される。前記発光データは、シフトレジスタ回路に格納された後、ラッチ回路に格納される。そして、該ラッチ回路に格納された発光データによって増幅回路から定電流が供給される。該増幅回路から供給された定電流は、各行に対応するアノード配線１４−１〜１４−６を通って第１行の各ＬＥＤ１１のアノード電極１６に供給される。
【００８６】
一方、カソードドライバＩＣ１３にはフレーム信号が入力される。なお、ＬＥＤ表示装置１００のライン選択周期は、ＬＥＤ表示装置１００の画素数に応じて設定され、例えば、画素数が６４０ドット×４８０ドットのＶＧＡディスプレイの場合、ライン選択周期は５０〔ＫＨｚ〕である。
【００８７】
そして、設定されたライン選択周期で第１行が選択されると、カソードドライバＩＣ１３から第１行に対応するカソード配線１５−１を通って第１行の各ＬＥＤ１１のカソード電極１７に供給されると、第１行の各ＬＥＤ１１は、前記発光データに応じて発光する。そして、第１行の各ＬＥＤ１１が近紫外又は紫外光を発光すると、各ＬＥＤ１１に対応する第１行の蛍光体２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂの各々は、前記近紫外又は紫外光によって励起され、赤、緑、青の光を放射する。
【００８８】
以上のような動作を繰り返すことで、ＬＥＤ表示装置１００による１画面分の赤、緑、青の光の放射が行われる。なお、ここでは、記憶手段に記憶された画像の表示信号がアノードドライバＩＣ１２に入力される例について説明したが、ＤＶＤプレーヤ等の動画再生装置のような外部装置から受信した画像信号に対応する表示データ信号をアノードドライバＩＣ１２に入力することもできる。
【００８９】
そして、プリズム４７は、ＬＥＤ表示装置１００から放射された光を光学系に一致させる。これにより、ＬＥＤ表示装置１００から放射された光は、光学系としての投射レンズ４３及びズームレンズ４４を通して図示されない外部スクリーンに投射される。
【００９０】
また、撮像機能を発揮する場合、ＬＥＤ表示装置１００の作動を停止させる。そして、投射表示装置２００の外部からズームレンズ４４及び投射レンズ４３を通して入射された光は、プリズム４７を介して、撮像装置４８に導かれる。該撮像装置４８の受像素子デバイスによって撮像された画像は、前記記憶手段に記憶される。なお、受像素子デバイスによって画像を撮像する技術は周知であるので、その詳細な説明は省略する。
【００９１】
このように、本実施の形態において、投射表示装置２００は、ＬＥＤ表示装置１００及び撮像装置４８を有し、投射機能とともに撮像機能を発揮することができるようになっている。これにより、小型でコストの低い、投射機能と撮像機能とを兼ね備えた装置を提供することができる。
【００９２】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるＬＥＤ表示装置の側断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における２次元ＬＥＤ素子の斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における蛍光体シートの斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態におけるＬＥＤの積層薄膜を剥離する工程を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態における基板にＬＥＤの積層薄膜を一体化する工程を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態における投射表示装置の構成を示す第１の例を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態における投射表示装置の構成を示す第２の例を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態におけるＬＥＤ表示装置と光学系の配置の例を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態におけるＬＥＤ表示装置と光学系の配置の例を示す図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態におけるＬＥＤ表示装置と光学系の配置の例を示す図である。
【符号の説明】
【００９４】
１０    基板
１１    ＬＥＤ
１２    アノードドライバＩＣ
１３    カソードドライバＩＣ
１４−１、１４−２、１４−３、１４−４、１４−５、１４−６    アノード配線
１５−１、１５−２、１５−３、１５−４、１５−５、１５−６    カソード配線
１６    アノード電極
１７    カソード電極
２０    透明基板
２１Ｂ、２１Ｇ、２１Ｒ    蛍光体
３１    ＬＥＤ積層薄膜
３２    犠牲層
３３    母材
４２    ヒートシンク
４３    投射レンズ
４６、４７    プリズム
４８    撮像装置
１００    ＬＥＤ表示装置
２００    投射表示装置
【図１】
2008205985.tif 000003
【図２】
2008205985.tif 000004
【図３】
2008205985.tif 000005
【図４】
2008205985.tif 000006
【図５】
2008205985.tif 000007
【図６】
2008205985.tif 000008
【図７】
2008205985.tif 000009
【図８】
2008205985.tif 000010
【図９】
2008205985.tif 000011
【図１０】
2008205985.tif 000012