(57)【要約】【課題】複数の固体発光素子を配列した光源を備えながら、均一な照明光が得られる照明装置を提供する。【解決手段】本発明の照明装置１０は、所定形状に配列された複数の固体発光素子１３ａ〜１３ｅを備え、各前記固体発光素子１３ａ〜１３ｅに、ボリューム（出力調整手段）１５ａ〜１５ｅが備えられ、前記固体発光素子１３ａ〜１３ｅの出力を独立に調整できるようになっている。【選択図】        図１
2004311239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定形状に配列された複数の固体発光素子を備えた照明装置であって、
１つ又は複数の前記固体発光素子が出力調整手段を備えており、該出力調整手段を備えた固体発光素子が、他の固体光源と独立してその出力を調整可能とされていることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記複数の固体発光素子が、１つ又は複数の発光素子群を形成しており、
前記出力調整手段が、前記発光素子群の出力を一体的に調整可能とされていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記固体発光素子が、平面的に配列されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記固体発光素子が、略線状に配列されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の照明装置と、該照明装置の照明光を空間的に変調する空間光変調装置とを備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項６】
前記空間光変調装置が、液晶装置であることを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
【請求項７】
前記空間光変調装置により変調された光を投射する投射装置を備えたことを特徴とする請求項５又は６に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照明装置、及び表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、表示装置に配設される照明装置として、ＬＥＤ（発光ダイオード）素子等の固体発光素子を光源として用いたものが提案されており、携帯用電子機器等の表示部として用いられる表示装置では、既に一般的なものとなっている。そして、このような照明装置では、単一のＬＥＤ素子では光量が不足する場合に、複数個のＬＥＤ素子を並べて配置して必要な光量を得るようになっているものもある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭６３−１５５７８２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、複数個のＬＥＤ素子を並べて配置した照明装置では、所望の光量を容易に得ることができるが、ＬＥＤ素子の配置密度や、被照明領域（表示装置では表示領域）における輝度の不均一が生じやすいという問題がある。特に、ＬＥＤ素子の被照明領域に対してＬＥＤ素子の配置密度が小さい場合には、ＬＥＤ素子の周辺で特に輝度の不均一が顕著になる。また、ＬＥＤ素子は比較的個体差が大きく、適切に配置したとしても個々の素子の発光量の差異により照明光に不均一を生じる場合がある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するために成されたものであって、複数の固体発光素子を配列した光源を備えながら、均一な照明光が得られる照明装置を提供することを目的としている。
また本発明は、上記照明装置を備え、輝度の均一性に優れ、高画質の表示が得られる表示装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の照明装置は、上記課題を解決するために、所定形状に配列された複数の固体発光素子を備えた照明装置であって、１つ又は複数の前記固体発光素子が出力調整手段を備えており、前記出力調整手段を備えた固体発光素子が、他の固体光源と独立してその出力を調整可能とされていることを特徴とする。
この構成によれば、前記固体発光素子が他と独立して出力制御されるので、より高精度に照明光の輝度分布を調整することができ、輝度分布の均一性に優れる照明装置を提供することができる。そして、複数の固体発光素子を配列した照明装置で問題となっている照明光の輝度分布の不均一を解消することができる。
【０００７】
本発明の照明装置は、前記複数の固体発光素子が、１つ又は複数の発光素子群を形成しており、前記出力調整手段が、前記発光素子群の出力を一体的に調整可能とされていることを特徴とする。
この構成によれば、複数の固体発光素子により発光素子群を構成し、その出力を一体的に調整するので、各固体発光素子に出力調整手段を配設する場合に比して出力調整手段の数を削減でき、低コストで輝度分布の均一性に優れる照明装置を提供可能になる。
【０００８】
本発明の照明装置では、前記出力調整手段と接続された固体発光素子又は発光素子群が、前記固体発光素子の配列中に散在されていてもよい。この構成によれば、固体発光素子の全てに対して出力調整手段を設けなくとも、出力調整手段を備えた固体発光素子又は発光素子群により全体の輝度分布を良好に均一化することができる。
【０００９】
本発明の照明装置は、前記固体発光素子が、平面的に配列されていることを特徴とする。
この構成によれば、容易に所望の光量が得られるとともに、照明光の輝度分布の均一性にも優れた面発光型の照明装置を提供することができる。
【００１０】
本発明の照明装置は、前記固体発光素子が、略線状に配列されていることを特徴とする。
このような構成とした場合にも、上記略線状の形状に沿う輝度分布を、前記出力調整手段を用いた出力調整により均一化することが可能である。
【００１１】
次に、本発明の表示装置は、先に記載の本発明の照明装置と、該照明装置の照明光を空間的に変調する空間光変調装置とを備えたことを特徴とする。
この構成によれば、本発明の照明装置から空間光変調装置に対して照射される照明光が均一化されているので、表示輝度に不均一を生じるのを防止でき、もって高画質の表示が可能な表示装置を提供することができる。
【００１２】
本発明の表示装置は、前記空間光変調装置が、液晶装置であることを特徴とする。
この構成によれば、表示輝度の均一性に優れ、高画質の表示を得ることができる液晶表示装置を提供することができる。
【００１３】
本発明の表示装置は、前記空間光変調装置により変調された光を投射する投射装置を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、表示輝度の均一性に優れ、高画質の投射表示を得ることができる投射型表示装置を提供することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明に係る照明装置を備えた液晶表示装置の斜視構成図である。この図に示す液晶表示装置は、液晶パネル（空間光変調装置）２０と、この液晶パネル２０の背面側に配設された照明装置１０とを備えて構成されている。照明装置１０は、導光板１２と、導光板１２の対向する側端面１２ａ、１２ｂにそれぞれ所定の間隔で２個ないし３個が配置された固体発光素子１３ａ〜１３ｅとを主体として構成されている。本実施形態に係る固体発光素子１３ａ〜１３ｅには、それぞれに出力調整用のボリューム（出力調整手段）１５ａ〜１５ｅが設けられている。
液晶パネル２０は、対向して配置された一対の基板２１，２２間に図示略の液晶層を挟持して構成された透過型の液晶パネルであり、基板２２側から入射した照明光を画像情報に基づき変調して基板２１外面側へ出力するようになっている。
【００１５】
上記固体発光素子１３ａ〜１３ｅとしては、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）素子や、ＥＬ（エレクトロルミネセンス）素子、ＦＥＤ（電界効果ダイオード）素子等を用いることができる。
また、本実施形態に係る液晶パネル２０としては、照明光を透過して表示を行う液晶装置であれば、その駆動方式等に限定はなく、カラー表示／モノクロ表示、アクティブマトリクス型／パッシブマトリクス型等、種々の方式の液晶パネルを適用することが可能である。
【００１６】
上記構成の本実施形態の液晶表示装置では、個々の固体発光素子１３ａ〜１３ｅに対してそれぞれボリューム１５ａ〜１５ｅが接続されていることで、導光板１２から液晶パネル２０に対して照射される照明光の輝度分布を導光板１２面内で均一化することができ、視認性に優れた表示が得られるようになっている。
【００１７】
図２及び図３は、上記液晶表示装置の照明装置１０を点灯させた状態における、図１に示すＡ−Ａ’線に沿う表示輝度の分布を示すグラフであり、図２は、上記ボリューム１５ａ〜１５ｅによる固体発光素子１３ａ〜１３ｅの出力調整を行わない場合の輝度分布、図３は、同、出力調整を行った場合の輝度分布を示している。
図２と図３との比較から明らかなように、本実施形態の液晶表示装置では、ボリューム１５ａ〜１５ｅによる固体発光素子１３ａ〜１３ｅの出力調整を行うことで、表示輝度の面内分布を均一化することが可能である。
【００１８】
図４は、上記照明装置１０の回路構成図である。この図に示すように、本実施形態の照明装置では、電源１６に対して固体発光素子１３ａ〜１３ｅが並列に接続され、それぞれの固体発光素子１３ａ〜１３ｅに対してボリューム１５ａ〜１５ｅが接続されている。従って、固体発光素子１３ａ〜１３ｅは、互いに独立にその出力をボリューム１５ａ〜１５ｅにより調整可能になっており、細やかに出力を調整して導光板１２から射出される光の均一性を高めることができるようになっている。これに対して、図５に示す従来の回路構成では、電源５６に対して３個の固体発光素子５３が直列に接続されており、ボリューム５５による調整を行ったとしても３個の固体発光素子５３の出力が一体に上下するため、照明光の均一性を調整することはできない。
【００１９】
尚、上記実施の形態では、照明装置１０の前面側に透過型の液晶パネル２０が配設された液晶表示装置を例示して説明したが、本発明の技術範囲は係る実施の形態に限定されず、例えば反射型の液晶パネルの前面側に、本発明に係る照明装置をフロントライトとして配設した液晶表示装置についても上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００２０】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施形態を、図６ないし図８を参照して説明する。図６は、本発明に係る照明装置の一実施形態の平面構成図である。この図に示す照明装置３０は、平面視略矩形状の基体３２上に、１２個の固体発光素子３３が離散的に所定の間隔で配列されている。また、固体発光素子３３は、詳細な配線は図示を省略しているが、それらの出力を調整するために設けられたボリューム３５と各々電気的に接続されている。
上記固体発光素子３３は、先の第１実施形態と同様に、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）素子や、ＥＬ（エレクトロルミネセンス）素子、ＦＥＤ（電界効果ダイオード）素子等を好適に用いることができる。
【００２１】
上記構成の本実施形態の照明装置は、個々の固体発光素子３３に対してそれぞれボリューム３５が接続されていることで、基体３２の固体発光素子３３配設面における照明光の輝度分布を均一化することができ、良好な面発光特性を得ることができる。
【００２２】
図７及び図８は、上記照明装置３０を点灯させた状態における、図６に示すＢ−Ｂ’線に沿う表示輝度の分布を示すグラフであり、図７は、上記ボリューム３５によって固体発光素子３３の出力調整を行わない場合の輝度分布、図８は、同、出力調整を行った場合の輝度分布を示している。
図７と図８の比較から明らかなように、本実施形態の照明装置３０では、ボリューム３５による固体発光素子３３の出力調整を行うことで、照明光の面内分布を均一化することが可能である。
【００２３】
図６には、各々の固体発光素子３３に対してボリューム３５を設けた構成を示したが、本発明に係る照明装置としては、図９に示すような構成も適用できる。
図９に示す照明装置４０は、基体４２上に１２個の固体発光素子４３ａ〜４３ｃが離散的に所定の間隔で配列された構成とされている点は図６に示す照明装置３０と同様であるが、基体４２上において、それぞれ複数の固体発光素子からなる３つの発光素子群に分割されており、図示中央部に配置された４個の固体発光素子４３ａからなる第１発光素子群と、図示上下端部に配置された４個の固体発光素子４３ｂからなる第２発光素子群と、図示左右端部に配置された４個の固体発光素子４３ｃからなる第３発光素子群とが形成されている。
【００２４】
そして、詳細な配線構造は省略しているが、上記第１発光素子群の４個の固体発光素子４３ａは、ボリューム（出力調整手段）４５ａと電気的に接続され、第２発光素子群の４個の固体発光素子４３ｂは、ボリューム４５ｂと電気的に接続され、第３発光素子群の４個の固体発光素子４３ｃは、ボリューム４５ｃと電気的に接続されている。これらのボリューム４５ａ〜４５ｃは、それぞれの発光素子群の固体発光素子４３ａ〜４３ｃの出力を発光素子群毎に一体的に昇降させるようになっている。
【００２５】
上記構成の照明装置４０は、複数の固体発光素子からなる第１〜第３発光素子群を形成し、これらの発光素子群に対して３個のボリューム４５ａ〜４５ｃを設ける構成を採用したことで、配設するボリュームの数が削減され、照明装置を低コストで提供する場合に有利である。
尚、図９に示す構成とした場合にも、図６に示す照明装置３０ほどは細かく照明光量を調整することはできないが、照明装置３０と同様にボリューム４５ａ〜４５ｃによる出力の調整を行うことで、照明光の面内分布を均一化することができる。
【００２６】
本実施形態の照明装置３０，４０によれば、図１０又は図１１に平面構成を示す本発明の投射型の表示装置を構成することができる。
図１０に示す投射型表示装置は、上記実施形態の照明装置３０と、集光レンズ１０２と、液晶ライトバルブ１２０と、投射装置１２６とを主体として構成されており、照明装置３０を構成する各固体発光素子３３に接続されたボリューム３５を含む出力調整部１３５と、この出力調整部１３５を介して照明装置３０に接続された電源１３６とを備えている。
【００２７】
図１０に示す投射型表示装置は、照明装置３０から射出された照明光を、集光レンズ１０２により集光して液晶ライトバルブ１２０に入射させ、この液晶ライトバルブ１２０により画像情報に基づき変調された光を、投射装置１２６によりスクリーン１５０に投射するようになっている。
【００２８】
本実施形態に係る液晶ライトバルブ１２０には、モノクロ又はカラー表示の液晶装置が用いられる。
まず、モノクロ表示の液晶装置を液晶ライトバルブ１２０として用いる場合には、図１０に示す投射型表示装置は、いわゆるカラーシーケンシャル方式の投射型表示装置として構成される。この構成において照明装置３０は、複数の原色光を放射可能に構成され、図６に示す固体発光素子３３として、複数の発光色を切替可能に構成された発光素子を用いるか、あるいは発光色の異なる複数種の固体発光素子３３を基体３２上に混在させて照明装置３０を構成する。このような構成において、照明装置３０は複数の発光色を順次間欠的に照明光として射出し、液晶ライトバルブ１２０は、照明装置３０から照射される照明光の色に応じて画像情報を切り替えて変調を行う。
【００２９】
一方、液晶ライトバルブ１２０としてカラー液晶装置を用いる場合には、照明装置３０は白色の照明光を射出するように構成される。この場合には、図６に示す固体発光素子３３として、白色光を発する発光素子を用いるか、あるいは、発光色の異なる複数種の固体発光素子３３を基体３２上で混在させ、全体として白色の照明光となるように照明装置３０を構成する。
【００３０】
上記構成の投射型表示装置は、液晶ライトバルブ１２０に対して、本発明に係る照明装置３０を用いて照明光を照射するようになっているので、液晶ライトバルブ１２０の表示領域（光変調領域）に均一な照明光を照射でき、これにより輝度の均一な投射表示が得られるようになっている。
【００３１】
次に、図１１に示す投射型表示装置は、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）のそれぞれの原色光を発する照明装置３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂと、それぞれの照明装置の前面側に配設された集光レンズ１０２〜１０４と、これらの集光レンズ１０２〜１０４を介して照射された前記原色光を変調する液晶ライトバルブ１２２〜１２４と、液晶ライトバルブ１２２〜１２４により変調された光を重畳して表示画像を生成するクロスダイクロイックプリズム１２５と、クロスダイクロイックプリズム１２５から出力された表示画像を投射する投射装置１２６とを備えて構成されている。
【００３２】
図１１に示す照明装置３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂは、図６に示す照明装置３０と同様の基本構成を備えており、基体３２上に配列された固体発光素子３３の発光する原色光が、それぞれ赤色光、緑色光、青色光とされたものである。また、照明装置３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂのそれぞれには、各固体発光素子３３に接続された複数のボリューム３５を含む出力調整部１３５ａ〜１３５ｃが接続されており、この出力調整部１３５ａ〜１３５ｃを介して電源１３６が各照明装置３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂと接続されている。そして、前記出力調整部１３５ａ〜１３５ｃにより、各照明装置の固体発光素子３３の出力を調整し、照明光を均一化して液晶ライトバルブ１２２〜１２４に照射できるようになっている。
【００３３】
上記構成の投射型表示装置は、液晶ライトバルブ１２２〜１２４に対して、本発明の構成を備えた照明装置３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂを用いて照明光を照射するようになっているので、液晶ライトバルブ１２２〜１２４の表示領域（光変調領域）に均一な照明光を照射でき、これにより輝度の均一な投射表示が得られるようになっている。
尚、上記では、図１０及び図１１に示した投射型表示装置の光源として本発明に係る照明装置３０（３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂ）を用いた場合について説明したが、照明装置３０に代えて、図９に示した照明装置４０を用いても上記と同様の効果を得られるのは勿論である。
【００３４】
また、上記実施の形態では、空間光変調装置として液晶ライトバルブを備えた投射型表示装置について説明したが、上記空間光変調装置としては、ＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）等の光変調装置も適用できるのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係る照明装置を備えた液晶表示装置の斜視構成図。
【図２】図２は、出力調整手段による出力調整を行わない場合の、図１のＡ−Ａ’線に沿う輝度分布を示すグラフ。
【図３】図３は、出力調整手段による出力調整を行った場合の、図１のＡ−Ａ’線に沿う輝度分布を示すグラフ。
【図４】図４は、図１に示す照明装置の回路構成図。
【図５】図５は、従来の照明装置の回路構成図。
【図６】図６は、本発明に係る照明装置の他の形態を示す平面構成図。
【図７】図７は、出力調整手段による出力調整を行わない場合の、図６のＢ−Ｂ’線に沿う輝度分布を示すグラフ。
【図８】図８は、出力調整手段による出力調整を行った場合の、図６のＢ−Ｂ’線に沿う輝度分布を示すグラフ。
【図９】図９は、本発明に係る照明装置の他の形態を示す平面構成図。
【図１０】図１０は、本発明に係る投射型の表示装置の平面構成図。
【図１１】図１１は、本発明に係る投射型の表示装置の平面構成図。
【符号の説明】
１０  照明装置、１２  導光板、１３ａ〜１３ｅ  固体発光素子、
１５ａ〜１５ｅ  ボリューム（出力調整手段）、
２０  液晶パネル（空間光変調装置）
【図１】
2004311239.tif 000003
【図２】
2004311239.tif 000004
【図３】
2004311239.tif 000005
【図４】
2004311239.tif 000006
【図５】
2004311239.tif 000007
【図６】
2004311239.tif 000008
【図７】
2004311239.tif 000009
【図８】
2004311239.tif 000010
【図９】
2004311239.tif 000011
【図１０】
2004311239.tif 000012
【図１１】
2004311239.tif 000013