(57)【要約】【課題】  ＬＥＤの高輝度化を図る。【解決手段】  固体光源１２を基台１０上にフェースアップ実装し、この固体光源１２の基台１０と反対側の電極１３にボンディングパッド１４を設けた光源装置１において、固体光源１２の発光層と電極１３との間に絶縁層１５を設け、パッド下の発光層に電荷が注入されないようにする。これにより、電荷は照明に寄与する部分の発光層にのみ注入されることとなり、絶縁層１５を設けない従来のものに比べて、単位注入電荷当たりの取り出し光の光量は大きくなる。【選択図】  図１
2005079174.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体光源が基台上にフェースアップ実装され、この固体光源の基台と反対側の電極にボンディングパッドが設けられた光源装置であって、
上記パッドの形成領域において、固体光源の発光層と上記電極との間に絶縁層が設けられたことを特徴とする、光源装置。
【請求項２】
上記電極が透明電極からなり、この透明電極が固体光源の発光層の全面を覆うように設けられたことを特徴とする、請求項１記載の光源装置。
【請求項３】
上記ボンディングパッドが上記透明電極の周縁部に設けられたことを特徴とする、請求項２記載の光源装置。
【請求項４】
上記ボンディングパッドが上記固体光源の発光層の中心に対して対称に設けられたことを特徴とする、請求項２記載の光源装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかの項に記載の光源装置と、上記光源装置から出射された光を変調する光変調装置と、変調された光を投射する投射レンズとを備えたことを特徴とする、投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置と、この光源装置を備えた投射型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のプロジェクタ（投射型表示装置）では、その光源として、古くはハロゲンランプ、近年は高輝度高効率である高圧水銀ランプ（ＵＨＰ）が多く用いられてきた。放電型のランプであるＵＨＰを用いた光源は高圧の電源回路を要し、大型で重く、プロジェクタの小型軽量化の妨げになっていた。また、ハロゲンランプよりは寿命が長いものの依然短寿命である他、光源の制御（高速の点灯、消灯、変調）が略不可能で、また立ち上げに数分という長い時間を要していた。
そこで、近年、新しい光源としてＬＥＤが注目されている。ＬＥＤは超小型・超軽量、長寿命である。また、駆動電流の制御によって、点灯・消灯、出射光量の調整が自由にできる。この点でプロジェクタの光源としても有望であり、既に小型・携帯用の小画面プロジェクタへの応用開発が始まっている。
従来のＬＥＤとしては、例えば非特許文献１に開示されたような構造のものが知られている。
【非特許文献１】“ＩＴＯ膜付超高輝度ＬＥＤ用４元エピタキシャルウェーハ”、［online］、［平成１５年７月１１日検索］、インターネット<URL:http://www.nanoteco.com/pro_ser_ito.HTML>
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述のＬＥＤでは、ＧａＡｓ等の半導体基板上に発光層を形成し、この発光層の表面（発光面）側及び半導体基板の裏面側に電極を形成している。
しかし、この構造では、光は発光面側に配置された電極やボンディングワイヤによって一部遮蔽されるため、十分な輝度が得られなかった。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、高輝度な照明が可能な光源装置と、この光源装置を備えた投射型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】
【０００４】
上記の目的を達成するために、本発明の光源装置は、固体光源が基台上にフェースアップ実装され、この固体光源の基台と反対側の電極にボンディングパッドが設けられた光源装置であって、上記パッドの形成領域において、固体光源の発光層と上記電極との間に絶縁層が設けられたことを特徴とする。
本構成によれば、パッドの形成領域以外の領域の発光層にのみ電荷を注入できるため、効率的な照明が可能となる。つまり、絶縁膜が設けられない場合には、パッド下にも電荷が注入され、この領域の発光層からも光が出射される。しかし、この部分の光はパッドによって遮蔽されるため、ここに注入された電荷は実質的に損失となる。これに対して、本発明では、電荷は照明に寄与する部分の発光層にのみ注入されるため、従来のものに比べて、単位注入電荷当たりの取り出し光の光量は大きくなり、高輝度な照明が可能となる。
【０００５】
なお、効率的な電荷注入を行なうために、上記光源装置としては、上記電極が透明電極からなり、この透明電極が固体光源の発光層の全面を覆うように設けられたものを用いることができる。
この場合、上記ボンディングパッドは上記透明電極の周縁部に設けられることが望ましい。この構成では、ボンディングワイヤによって上記パッドと外部端子とを接続する際に、ワイヤが発光面を横切ることがない。このため、ワイヤ自身の遮光による光のロスを防止し、均一な照明が可能となる。
また、上記ボンディングパッドは上記固体光源の発光層の中心に対して対称に設けられることが好ましい。これにより、電荷の注入ムラを極力少なくすることができる。
【０００６】
また、本発明の投射型表示装置は、上述の光源装置と、上記光源装置から出射された光を変調する光変調装置と、変調された光を投射する投射レンズとを備えたことを特徴とする。この構成によれば、上述の光源装置を備えたことで、明るい表示が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る光源装置の一例である半導体発光素子（ＬＥＤ）１について説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。
【０００８】
図１に示すように、本実施形態の光源装置１は、固体光源としてのＬＥＤチップ１２を、ヒートシンクである基台１０の上にフェースアップ実装したものである。
基台１０には、チップ側の主面にリード配線１１ａ，１１ｂが設けられており、各リード電極１１ａ，１１ｂは、それぞれ基台１０を厚み方向に貫通する貫通孔１０ａ，１０ｂを介して、チップ１２と反対側の主面に設けられたＬＥＤ端子１５ａ，１５ｂに接続されている。
【０００９】
チップ１２は、例えばＡｌＧａＩｎＰからなる発光層をｎ型クラッド層及びｐ型クラッド層（いずれも図示略）によって挟んだ構造の半導体チップであり、このチップ１２はｎ型クラッド層上に設けられたｎ側電極（図示略）を下にして、基台１０のリード電極１１ｂの上にマウントされている。また、チップ１２のｐ型クラッド層には、発光層の全面を覆うようにＩＴＯ等からなる略矩形の透明電極（ｐ側電極）１３が設けられており、この透明電極１３を介して発光層全面に電荷が注入されるようになっている。
【００１０】
この透明電極１３には、Ａｌ等からなるボンディングパッド１４が設けられており、このパッド１４と基台１０のリード電極１１ａとがボンディングワイヤ１６によって接続されている。また、このパッド１４の形成領域において、チップ１２の発光層と透明電極１３との間に、パッド１４と略同じ大きさのＳｉＯ２等からなる絶縁層１５が設けられており、パッド下の発光層に対して電荷が注入されないようになっている。
【００１１】
このパッド１４の形成位置は透明電極１３上の任意の位置に設定することができるが、これに接続されるワイヤ１６によって発光が遮られないように、パッド１４は電極１３の周縁部に設けられることが好ましい。例えば本実施形態では光源装置として、パッド１４を電極１３の隅角部や端辺に設けたもの（図２〜図４参照）、或いは、パッド１４を電極１３の周縁部を囲むように設けたもの（図５，図６参照）を採用することができる。なお、図４のように、パッド１４が複数箇所に分離して設けられた場合には、それぞれに対応してボンディングワイヤ１６を設ける。また、電荷の注入ムラを少なくする観点からは、パッド１４は、チップ１２の発光層の中心に対して対称に設けられることが好ましい。
【００１２】
したがって、本実施形態によれば、パッド１４の形成領域以外の領域の発光層にのみ電荷を注入できるため、効率的な照明が可能となる。つまり、絶縁膜１５が設けられない場合には、パッド下にも電荷が注入され、この領域の発光層からも光が出射される。しかし、この部分の光はパッド１２によって遮蔽されるため、ここに注入された電荷は実質的に損失となる。これに対して、本実施形態では、電荷は照明に寄与する部分の発光層にのみ注入されるため、従来のものに比べて、単位注入電荷当たりの取り出し光の光量は大きくなり、高輝度な照明が可能となる。
【００１３】
また、本実施形態では、パッド１４を透明電極１３の周縁部に設けたため、ボンディングワイヤ１６によってパッド１４とリード電極１１ａとを接続する際に、ワイヤ１６が発光面（チップ１２の基台１０と反対側の主面）を横切ることがない。このため、ワイヤ自身の遮光による光のロスを防止し、均一な照明が可能となる。
【００１４】
［投射型表示装置］
次に、図７を参照しながら、本発明の投射型表示装置について説明する。
本実施の形態の投射型表示装置は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の異なる色毎に透過型液晶ライトバルブを備えた３板式の投射型カラー液晶表示装置である。図７はこの投射型液晶表示装置を示す概略構成図であって、図中、符号１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂは照明装置、１１１，１１２はフライアイレンズ、２００Ｒ，２００Ｇ，２００Ｂは液晶ライトバルブ（光変調装置）、３００はクロスダイクロイックプリズム（色合成手段）、４００は投射レンズを示している。
【００１５】
色合成手段としてのダイクロイッククロスプリズム３００の３つの光入射面には、それぞれ光変調装置としてのライトバルブ２００Ｒ，２００Ｇ，２００Ｂが対向して配置され、各ライトバルブの背面側（クロスダイクロイックプリズム３００と反対側）にはそれぞれＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の色光を出射可能な照明装置１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂが配置されている。これらの照明装置は、上述の光源装置が基板上に複数並置されてなるものである。
【００１６】
照明装置１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂとこれに対応するライトバルブ２００Ｒ，２００Ｇ，２００Ｂとの間には、照明光の照度分布をライトバルブ上で均一化させるための照度均一化手段１１０として、照明装置側から第１のフライアイレンズ１１１、第２のフライアイレンズ１１２が順次設置されている。第１のフライアイレンズ１１１は複数の２次光源像を形成し、第２のフライアイレンズ１１２は被照明領域であるライトバルブの設置位置においてそれらを重畳する重畳レンズとしての機能を有する。これにより、照明装置から出射された光を、その光の密度分布に関係なくライトバルブ全面に均一な密度で照射することができる。
【００１７】
ダイクロイッククロスプリズム３００は、４つの直角プリズムが貼り合わされた構造を有し、その貼り合わせ面３００ａ，３００ｂには誘電体多層膜からなる光反射膜（図示略）が十字状に形成されている。具体的には、貼り合わせ面３００ａには、光変調装置２００Ｒで形成された赤色の画像光を反射し、それぞれ光変調装置２００Ｇ，２００Ｂで形成された緑色及び青色の画像光を透過する光反射膜が設けられ、貼り合わせ面３００ｂには、光変調装置２００Ｂで形成された青色の画像光を反射し、それぞれ光変調装置２００Ｒ，２００Ｇで形成された赤色及び緑色の画像光を透過する光反射膜が設けられている。そして、これらの光反射膜によって導光された各色の画像光は投射レンズ４００によってスクリーン５００に投射される。
このように、本実施形態の投射型表示装置は上述の光源装置を照明装置として備えているため、明るい表示が可能となる。
【００１８】
なお、本発明は上述の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で種々変形して実施することができる。
例えば、上記実施形態では光源装置を半導体発光素子とした例について説明したが、この光源装置は有機ＥＬ素子であってもよい。
また、上記実施形態で示した光源装置の構成はほんの一例に過ぎず、これ以外の構成を採用することも可能である。例えば上記実施形態では、ｐ側電極１３を発光層全面を覆う形で設けたが、この代わりに、発光層全面に電荷拡散層を設け、この電荷拡散層上の一部の領域にパッドとしてのｐ側電極を設けた構成であってもよい。この場合、この電極の形成された領域において、発光層と電極との間に絶縁層が設けられればよい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光源装置の概略構成を示す断面図。
【図２】同、光源装置の概略構成を示す平面図。
【図３】同、光源装置の他の構成例を示す概略平面図。
【図４】同、光源装置の他の構成例を示す概略平面図。
【図５】同、光源装置の他の構成例を示す概略平面図。
【図６】同、光源装置の他の構成例を示す概略平面図。
【図７】本発明の投射型表示装置の概略構成を示す図。
【符号の説明】
【００２０】
１…ＬＥＤ（光源装置）、１０・・・基台、１２…ＬＥＤチップ（固体光源）、１３・・・透明電極、１４・・・ボンディングパッド、１５・・・絶縁層、１６・・・ボンディングワイヤ、１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂ…照明装置、２００Ｒ，２００Ｇ，２００Ｂ…液晶ライトバルブ（光変調装置）、４００…投射レンズ
【図１】
2005079174.tif 000003
【図２】
2005079174.tif 000004
【図３】
2005079174.tif 000005
【図４】
2005079174.tif 000006
【図５】
2005079174.tif 000007
【図６】
2005079174.tif 000008
【図７】
2005079174.tif 000009