(57)【要約】【課題】輝度むらが低減され、部分照明から全面照明まで対応可能な照明装置、およびこの照明装置を備えた表示装置を提供すること。【解決手段】照明装置１０は、断面形状が同じ多角形であって互いに対向する一方の端面４ａと他方の端面４ｂとを有する導光体４が空隙をおいて２次元配置された導光体ユニット５と、導光体４ごとの一方の端面４ａに対して間隔をおいて対向配置された少なくとも１つの発光素子２を含む光源ユニット３と、を備えた。【選択図】図４
2012009154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面形状が同じ多角形であって互いに対向する一方の端面と他方の端面とを有する導光体が空隙をおいて２次元配置された導光体ユニットと、
前記導光体ごとの前記一方の端面に対して間隔をおいて対向配置された少なくとも１つの発光素子を含む光源ユニットと、を備えたことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記他方の端面の面積が、前記一方の端面の面積と同じであ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】
前記他方の端面の面積が、前記一方の端面の面積に比べて大きいことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項４】
前記一方の端面と前記他方の端面のそれぞれの近傍における前記導光体の間に少なくとも配置された導光体支持部を備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項５】
前記導光体支持部が光吸収性または光反射性を有していることを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
【請求項６】
前記光源ユニットは、複数の前記発光素子が配置された支持基板を有し、
前記一方の端面側に位置する前記導光体支持部は、前記支持基板上に配設されていることを特徴とする請求項４または５に記載の照明装置。
【請求項７】
前記光源ユニットは、前記発光素子から放射される光の強度が前記発光素子の法線方向に対して少なくとも半分になる角度をθとしたとき、角度θで放射された光が前記導光体における前記一方の端面から入射し、前記一方の端面と交差する前記導光体の内壁で反射するように、前記導光体ユニットに対して配置されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項８】
前記発光素子が有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項９】
前記発光素子が発光ダイオードであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の照明装置と、
前記照明装置の前記導光体ユニットにおける前記他方の端面に対して間隔を置いて対向配置された受光型の表示デバイスと、を備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項１１】
前記照明装置と前記表示デバイスとを含む表示ユニットを複数備え、
複数の前記表示ユニットのそれぞれの表示光を合成して表示が行われることを特徴とする請求項１０に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置および表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記照明装置として、互いに対向する端面を備え、一方の端面から入射した光を他方の端面まで導き出射する導光機能を有する導光手段と、該導光手段の一方の端面において複数の点光源が面状に配置された点光源アレイと、を有する光源装置が知られている。点光源としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）が挙げられている。
【０００３】
同じく光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた例としては、光源の発光部面積と同等またはそれ以上の面積を持つ第一の面と、第一の面に対向する第二の面とを有し、その２つの面を底面とするロッドレンズが２次元配列したロッドレンズアレイと、各ロッドレンズの第一の面側に配置された複数色を一組とする半導体発光デバイスから構成される光源と、を備えた光学素子が知られている。
この光学素子におけるロッドレンズアレイは、複数のロッドレンズの第二の面が互いに接した状態で１つの出射面を構成するように、上記光源に対して複数のロッドレンズが２次元配列され構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−４１９７号公報
【特許文献２】特開２００７−２８８１６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１の光源装置では、面状に配置されたすべての点光源を点灯させた場合には、光が導光手段の他方の端面に導かれ、光の強度にむらがない状態で出射されるという効果を奏するものである。しかしながら、面状に配置された点光源の一部を点灯させて部分的な照明光を得ようとした場合には、導光手段の内部で光が拡散するため、光の強度むらがない状態での部分照明が困難であるという課題がある。
同様にして上記特許文献２の光学素子において、複数の半導体発光デバイスのうちの一部を点灯させて部分的な照明光を得ようとした場合にも、ロッドレンズアレイにおける第二の面が互いに接しているので、接している部分から光漏れが発生して、光の強度むらがない状態での部分照明がやはり困難であるという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］本適用例の照明装置は、断面形状が同じ多角形であって互いに対向する一方の端面と他方の端面とを有する導光体が空隙をおいて２次元配置された導光体ユニットと、前記導光体ごとの前記一方の端面に対して間隔をおいて対向配置された少なくとも１つの発光素子を含む光源ユニットとを備えたことを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、光源ユニットの発光素子から発した光は、導光体間に空隙が設けられているので、隣り合う導光体に光漏れが生ずることなく、発光素子に対向した一方の端面から入射して導光体中を伝播し他方の端面から効率よく射出される。それゆえ、光源ユニットにおいて発光素子を独立して発光制御すれば、輝度むらが低減された状態で部分照明から全面照明まで可能な照明装置を提供できる。
【０００９】
［適用例２］上記適用例の照明装置において、前記他方の端面の面積が、前記一方の端面の面積と同じであることが好ましい。
この構成によれば、光源ユニットにおける発光素子の配置に応じた部分照明が可能である。
【００１０】
［適用例３］上記適用例の照明装置において、前記他方の端面の面積が、前記一方の端面の面積に比べて大きいとしてもよい。
この構成によれば、一方の端面に入射した光の角度に対して、他方の端面から射出する光の角度が法線方向に近づくことになるので、導光体ごとに指向性が高い照明光を取り出すことができる。すなわち、部分照明を行ったときには、より選択的な部分照明を可能とする。
【００１１】
［適用例４］上記適用例の照明装置において、前記一方の端面と前記他方の端面のそれぞれの近傍における前記導光体の間に少なくとも配置された導光体支持部を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、導光体の一方の端面側と他方の端面側とにおいて導光体間の空隙をそれぞれ一定に保つことができる。つまり、光の入射側では、隣り合う導光体間における発光素子からの無駄な光の入射を防ぎ、光の射出側では、隣り合う導光体間における光漏れを防ぐことができる。
【００１２】
［適用例５］上記適用例の照明装置において、前記導光体支持部が光吸収性または光反射性を有していることが好ましい。
この構成によれば、隣り合う導光体間において一方の導光体から導光体支持部に光が入射したとしても、他方の導光体に光が漏れることを防ぐことができる。つまり、導光体間の輝度むらを低減できる。
【００１３】
［適用例６］上記適用例の照明装置において、前記光源ユニットは、複数の前記発光素子が配置された支持基板を有し、前記一方の端面側に位置する前記導光体支持部は、前記支持基板上に配設されていることを特徴とする。
この構成によれば、導光体支持部を用いて支持基板上に配置された発光素子と導光体とを精度よく位置決めすることが可能となる。
【００１４】
［適用例７］上記適用例の照明装置において、前記光源ユニットは、前記発光素子から放射される光の強度が前記発光素子の法線方向に対して少なくとも半分になる角度をθとしたとき、角度θで放射された光が前記導光体における前記一方の端面から入射し、前記一方の端面と交差する前記導光体の内壁で反射するように、前記導光体ユニットに対して配置されていることが好ましい。
この構成によれば、発光素子からの放熱を図ると共に放射される光を効率よく利用して、安定した輝度（明るさ）が得られる照明装置を提供できる。
【００１５】
［適用例８］上記適用例の照明装置において、前記発光素子が有機エレクトロルミネッセンス素子であることが好ましい。
【００１６】
［適用例９］上記適用例の照明装置において、前記発光素子が発光ダイオードであるとしてもよい。
【００１７】
［適用例１０］本適用例の表示装置は、上記適用例の照明装置と、前記照明装置の前記導光体ユニットにおける前記他方の端面に対して間隔を置いて対向配置された受光型の表示デバイスと、を備えたことを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、光源ユニットからの光を導光体ユニットを経由して効率よく伝えて表示デバイスを照明可能であると共に、表示デバイスの表示状態に対応して発光素子を独立して発光制御すれば、高いコントラストで見栄えがよい表示を実現可能な表示装置を提供することができる。
【００１９】
［適用例１１］上記適用例の表示装置において、前記照明装置と前記表示デバイスとを含む表示ユニットを複数備え、複数の前記表示ユニットのそれぞれの表示光を合成して表示が行われることを特徴とする。
この構成によれば、１つの表示ユニットで表示を行う場合に比べて、より表現豊かな表示を行わせることができる。例えば、表示ユニットを光の三原色に対応させた構成とすれば、表示光の合成後に見栄えがよいフルカラー表示を実現することができる。また、例えば、表示ユニットを左目用画像と右目用画像とに対応した構成とすれば、立体画像を表示可能な表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態の照明装置の構成を示す概略斜視図。
【図２】導光体を示す概略斜視図。
【図３】（ａ）は光源ユニットの構成を示す概略平面図、（ｂ）は側面図。
【図４】（ａ）は導光体ユニットに対する光源ユニットの配置を示す概略断面図、（ｂ）は導光体に対する発光素子の配置を示す拡大図。
【図５】第２実施形態の表示装置の構成を示す概略図。
【図６】（ａ）は表示デバイスとしての液晶パネルの構成を示す概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＨ−Ｈ’線で切った概略断面図。
【図７】表示装置における部分照明の例を示す概略分解斜視図。
【図８】第３実施形態の表示装置の構成を示す概略図。
【図９】第４実施形態の表示装置の構成を示す概略図。
【図１０】第５実施形態の表示装置の構成を示す概略図。
【図１１】（ａ）は第５実施形態の液晶パネルの構成を示す概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＪ−Ｊ’線で切った概略断面図。
【図１２】変形例の導光体を示す斜視図。
【図１３】変形例の導光体を備えた照明装置を示す概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大または縮小して表示している。
【００２２】
なお、以下の形態において、例えば「基板上に」と記載された場合、基板の上に接するように配置される場合、または基板の上に他の構成物を介して配置される場合、または基板の上に一部が接するように配置され、一部が他の構成物を介して配置される場合を表すものとする。
【００２３】
（第１実施形態）
＜照明装置＞
まず、本実施形態の照明装置について、図１〜図４を参照して説明する。図１は第１実施形態の照明装置の構成を示す概略斜視図、図２は導光体を示す概略斜視図、図３（ａ）は光源ユニットの構成を示す概略平面図、同図（ｂ）は側面図、図４（ａ）は導光体ユニットに対する光源ユニットの配置を示す概略断面図、同図（ｂ）は導光体に対する発光素子の配置を示す拡大図である。詳しくは、図４（ｂ）は同図（ａ）の円で示した領域を拡大した断面図である。
【００２４】
図１に示すように、本実施形態の照明装置１０は、支持基板１と支持基板１上に間隔をおいて２次元配置された複数の発光素子２とを有する光源ユニット３と、光源ユニット３における複数の発光素子２のそれぞれに対応して同じく２次元配置された複数の導光体４を有する導光体ユニット５とを備えている。また、複数の導光体４を互いに空隙（間隔）を置いて２次元配置するように、複数の導光体４を支持する一対の導光体支持部６，７を有している。つまり、照明装置１０は、光源ユニット３における発光素子２からの発光を導光体４を経由して射出させ、導光体ユニット５によって面状の照明を実現するものである。
【００２５】
発光素子２は、発光ダイオード（ＬＥＤ）であって、所望の照明色に応じて白色、赤色、緑色、青色などを選択できる。また、異なる発光色が得られる発光ダイオードを組み合わせて支持基板１上に２次元配置してもよい。
【００２６】
支持基板１は、例えば、リジットで温度（熱）に対して形状安定性や耐熱性を有するセラミックなどを基体とする回路基板を用いることが好ましい。このような支持基板１には、各発光素子２を独立して発光制御可能とする配線などが形成されており、電源などを供給する外部駆動回路（図示省略）と接続される。
【００２７】
なお、発光素子２は、発光ダイオード（ＬＥＤ）であることに限定されず、例えば、支持基板１として透明なガラス基板や不透明なシリコンなどの半導体基板上に複数の有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子と、該有機ＥＬ素子を独立して発光制御可能な配線および駆動回路とが形成されたものも採用することができる。発光素子２としての有機ＥＬ素子は、公知の構成を採用することができ、高い輝度が得られる点で蛍光よりも燐光を発するものが好ましい。また、発光色も発光ダイオードと同様に白色、赤色、緑色、青色などが得られるように形成することも可能である。さらには、支持基板１上に複数の発光ダイオードを平面実装して光源ユニット３を構成する場合に比べて、発光素子２としての有機ＥＬ素子を高精細に配置可能である。また、有機ＥＬ素子は高さを発光ダイオードに比べて低く形成することができるので、薄型な光源ユニット３を実現できるという利点がある。
【００２８】
発光素子２としての発光ダイオードや有機ＥＬ素子を独立して発光制御する駆動方法としては、単純マトリックス駆動やそれぞれの発光素子２に対応してスイッチング素子を設けたアクティブマトリックス駆動を採用することができる。
【００２９】
導光体ユニット５は、複数の導光体４が互いに空隙（間隔）をおいて２次元配置されたものである。導光体４における光の入射側と射出側とにおいて、該空隙を一定に保持するための導光体支持部６，７が設けられている。
【００３０】
図２に示すように、導光体４は、例えば、光学的に等方で屈折率ｎが１よりも大きなガラスや樹脂などの透明部材からなり、断面形状が同じ四角形で互いに対向する一方の端面４ａと他方の端面４ｂを有している。一方の端面４ａにおける短辺部の長さをａとし、長辺部の長さをｂとすると、一方の端面４ａと他方の端面４ｂとの距離つまり四角柱の導光体４における光路の長さＬは、上記長辺部の長さｂに対して少なくとも３倍以上の長さとなっている。
一方の端面４ａと他方の端面４ｂのどちらからでも光を入射させることが可能であるが、以降説明上、一方の端面４ａを入射側の面として入射面４ａと呼ぶ、したがって、一方の端面４ａに対応する他方の端面４ｂを光の射出面４ｂと呼ぶこととする。
【００３１】
次に、導光体支持部６について、図３を参照して説明する。
図３（ａ）および（ｂ）に示すように、導光体支持部６は、発光素子２が設けられた支持基板１上に配設されている。導光体支持部６は、支持基板１上における発光素子２の配置に対応して設けられた開口部６ａを有している。開口部６ａは平面視で導光体４の入射面４ａと同じ形状の四角形で、面積は入射面４ａと同じかやや大きく形成されている。そして、導光体支持部６の厚み方向（支持基板１上の高さ方向）において、段差部６ｃを介して開口面積が開口部６ａに対して一回り小さい開口部６ｂに接している。
【００３２】
開口部６ａに導光体４を挿入することにより、隣り合う導光体４は、入射面４ａ側において空隙（間隔）を置いて支持される。導光体支持部６の厚み方向における段差部６ｃの位置によって、発光素子２に対向する導光体４の入射面４ａの位置を規定することができる。言い換えれば、発光素子２と入射面４ａとの間の距離が一定になるように、各開口部６ａにおける段差部６ｃの位置が決められている。
【００３３】
導光体４の射出面４ｂ側は、図１に示したようにもう一方の導光体支持部７によって支持されている。導光体支持部７は、発光素子２の２次元配置に対応した複数の開口部７ａを有している。開口部７ａは、導光体４の断面形状に対して形状や大きさがほぼ同じ四角形である。導光体４の射出面４ｂ側が開口部７ａに挿入されることにより、射出面４ｂが全面に亘って露出すると共に、隣り合う導光体４が射出面４ｂ側において空隙（間隔）を置いて支持される。
【００３４】
図４（ａ）に示すように、光源ユニット３と導光体ユニット５とは、発光素子２ごとに導光体４が一定の距離を置いて対向配置されている。導光体４の長手方向に対して直交する方向において、導光体４の間には、空隙（空気層）が存在している。
【００３５】
略点光源としての発光素子２の中心から放射状に発する光を導光体４の入射面４ａに入射させると、入射した光は導光体４内を伝播する。具体的には、導光体４間は空気層となっているため、導光体４に入射した光は空気層との界面すなわち導光体４の内壁での全反射を繰り返して射出面４ｂから射出される。
【００３６】
入射面４ａおよび射出面４ｂの形状（導光体４の断面形状）は、図２に示した四角形に限定されず、五角形や六角形などの多角形としてもよい。当該形状を円形とすると、導光体４内を全反射して伝播する光が導光体４の光軸（断面が円形の中心を通る軸）上において集中し、射出面４ｂから射出された光が射出面４ｂの中心部で輝度が高い状態となって、平面的に輝度むらとなるおそれがある。当該形状が多角形であれば、導光体４の内壁において全反射する光の角度が変化して全反射した光が導光体４内を様々な方向に拡散しつつ伝播し、射出面４ｂから輝度むらが低減された状態で光を取り出せる。
【００３７】
隣り合う導光体４間に空隙を置いて複数の導光体４を支持する導光体支持部６，７は、導光体４を支持する部分において導光体４の側面に接することになるため、接した部分から光が外部あるいは隣り合う導光体４へと漏れることがないように、光吸収性または光反射性を有していることが望ましい。
【００３８】
また、図４（ｂ）に示すように、発光素子２から放射状に発する光は、法線方向に対する放射角度θによって必ずしも強度が一定しているわけではない。放射角度θが大きくなるに連れて放射される光の強度は弱くなる。そこで、放射状に発する光を有効に利用するため、発光素子２と導光体４との間の距離をできるだけ近くして、放射状に発した光をより多く入射面４ａに入射させることが望ましい。その一方で発光素子２は発光に伴って発熱する。照明装置１０としての利用ならびに発光素子２の発光寿命を考慮すると、発光素子２からの発熱を放熱させることが必要であり、発光素子２と導光体４とをある程度間隔をおいて配置することにより、効率的に上記放熱を促すことができる。
【００３９】
前述したように光源ユニット３の支持基板１上に導光体支持部６を設ける場合には、上記放熱を考慮すると、導光体支持部６は、光吸収性または光反射性を有することに加えて、熱伝導性を有する材料を選定することが望ましい。
このような導光体支持部６に適した材料としては、光吸収性と熱伝導性を有する炭素繊維などを含んだ樹脂や、光反射性と熱伝導性を有するアルミニウムなどの金属材料やその合金あるいは酸化物などが挙げられる。
【００４０】
本実施形態では、発光素子２から放射される光の有効利用と放熱とを考慮して、光強度が少なくとも半分になる放射角度θで発した光が、入射面４ａに確実に入射して導光体４の内壁で反射するように、発光素子２と導光体４との距離を設定している。このように設定された当該距離以上に発光素子２と入射面４ａとを離間させると、放熱の点では有利だが、光強度を稼ぐ点では不利となることは言うまでもない。
【００４１】
なお、導光体４の長手方向の長さ（光路の長さ）Ｌは、上述した発光素子２と導光体４との距離（言い換えれば、入射面４ａに対する光の入射角度）、入射面４ａにおける長辺部の長さｂ、導光体４の屈折率ｎなどを考慮して、射出面４ｂにおける輝度むらが少なくなるように、例えば光学的なシミュレーションを実施して決定することができる。光学的なシミュレーションによって導かれた照明装置１０の実施例について、以下に示す。
【００４２】
（実施例１）
・発光素子２は、白色発光が得られる発光ダイオードもしくは有機ＥＬ素子。
・発光素子２からの発光における光強度が半分になる放射角度θは３０度。
・導光体４は、屈折率ｎがおよそ１．５、入射面４ａの形状が正方形で１辺の長さが１ｍｍ、導光体４間の空隙（間隔）は、およそ０．１ｍｍである。このような導光体４の材料としては、アクリルやホウ珪酸ガラスなどが挙げられる。
このような条件で光学的なシミュレーションを実施すると、射出面４ｂにおける輝度むらが目立たなくなる導光体４の長さＬは、２．７ｍｍ以上となる。すなわち、導光体４の長さＬが入射面４ａの辺部の長さの３倍程度以上となれば、輝度むらが低減された状態の照明が可能である。
【００４３】
以上に述べた前記第１実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）上記第１実施形態の照明装置１０によれば、光源ユニット３のそれぞれの発光素子２から放射された光は、互いに空隙を置いて２次元配置された導光体４を伝播して射出面４ｂから効率よく取り出すことができる。
【００４４】
（２）導光体支持部６，７は、２次元配置された導光体４間の空隙を一定に保持する。これにより、複数の導光体４からなる導光体ユニット５は、輝度むらが低減された状態で面状の照明を実現できる。また、それぞれの発光素子２を独立して発光制御することで平面的に輝度むらが少ない状態で部分照明と全面照明とを実現できる。
【００４５】
（３）導光体支持部６，７は、光吸収性または光反射性を有しているので、導光体４を支持した部分における光漏れを防ぐことができる。
【００４６】
（４）導光体支持部６は、さらに熱伝導性を有しているので、発光素子２の発光に伴う発熱を放熱して、長い発光寿命が得られる照明装置１０を提供できる。
【００４７】
（第２実施形態）
＜表示装置＞
次に本実施形態の表示装置について、図５〜図７を参照して説明する。図５は第２実施形態の表示装置の構成を示す概略図、図６（ａ）は表示デバイスとしての液晶パネルの構成を示す概略平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＨ−Ｈ’線で切った概略断面図、図７は表示装置における部分照明の例を示す概略分解斜視図である。
【００４８】
図５に示すように、本実施形態の表示装置１００は、表示デバイスとしての受光型且つ透過型の液晶パネル１１０と、液晶パネル１１０を照明する上記第１実施形態の照明装置１０とを備えている。このような表示装置１００は、例えば直視型のヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）に適用でき、観察者Ｍの左右の目線上にそれぞれ配置され、例えば観察用レンズ１６０を介して液晶パネル１１０に表示された文字や画像などの情報を確認できる構成を備えているものである。
【００４９】
図６（ａ）および（ｂ）に示すように、表示デバイスとしての液晶パネル１１０は、互いに対向して配置された素子基板１１１と素子基板１１１よりも平面的に一回り小さいサイズの対向基板１２１とを備えている。
【００５０】
シール材１４０により接合された素子基板１１１と対向基板１２１との隙間（ギャップ）に、正の誘電異方性を有する液晶が充填され液晶層１５０を構成している。すなわち、素子基板１１１と対向基板１２１とにより液晶層１５０を挟持している。
【００５１】
素子基板１１１は、例えば、透明な石英などからなり、シール材１４０の外側は周辺回路領域であって、素子基板１１１の長手方向（Ｘ方向）の一辺に沿ってデータ線駆動回路１１３および外部回路と接続するための複数の実装端子１１７とが設けられている。また、素子基板１１１の短手方向（Ｙ方向）の他の二辺に沿って、それぞれ走査線駆動回路１１４が設けられている。素子基板１１１の残る一辺に沿って、２つの走査線駆動回路１１４を接続する複数の配線１１５が設けられている。
【００５２】
素子基板１１１上におけるシール材１４０の内側には、Ｘ方向およびＹ方向にマトリックス状に配列した複数の画素電極１１２を有している。また、データ線駆動回路１１３と走査線駆動回路１１４とに電気的に接続すると共に画素電極１１２をスイッチング制御するスイッチング素子としてのＴＦＴ（Thin  Film  Transistor；図示省略）が設けられている。
【００５３】
対向基板１２１は、例えば同じく透明な石英などからなり、液晶層１５０側には画素電極１１２に対向する位置にカラーフィルター１２２とカラーフィルター１２２を画定する遮光膜１２３と、カラーフィルター１２２および遮光膜１２３を覆う共通電極１２４とが設けられている。
対向基板１２１に設けられた共通電極１２４は、図６（ａ）に示すように対向基板１２１の四隅に設けられた上下導通部１１６により素子基板１１１側の配線に電気的に接続している。
【００５４】
図６（ａ）に示すように、１つの画素は、３色のカラーフィルター１２２Ｒ（赤），１２２Ｇ（緑），１２２Ｂ（青）に対応した３つのサブ画素から構成されている。画素電極１１２はサブ画素ごとに設けられている。
３色のカラーフィルター１２２Ｒ，１２２Ｇ，１２２Ｂは、同色のカラーフィルター１２２がＹ方向に連続するように対向基板１２１側に設けられている。
【００５５】
本実施形態では、実際に表示に寄与する複数の画素の領域を表示領域１１０ａとし、遮光膜１２３は、各サブ画素を区画すると共に、表示領域１１０ａを囲んで額縁状に対向基板１２１側に設けられている。
【００５６】
また、素子基板１１１と対向基板１２１の外側の表面（液晶層１５０に対して反対側の表面）にそれぞれ偏光素子としての偏光板１１８，１２６が貼り付けられている。
【００５７】
すなわち、液晶パネル１１０は、ストライプ方式のカラーフィルター１２２を備え、カラー表示を可能としたアクティブ型の液晶パネルである。
【００５８】
例えば、液晶パネル１１０における表示領域１１０ａの大きさが対角０．７インチとすると、図６（ａ）における表示領域１１０ａのＸ方向（長手方向）の長さはおよそ１４．２２ｍｍ、Ｙ方向（短手方向）の長さはおよそ１０．６７ｍｍとなる。このときの照明装置１０における導光体ユニット５の構成例は、次の通りである。
【００５９】
すなわち、導光体４の入射面４ａを１辺が１．１ｍｍの正方形とし、前述した実施例１のように、導光体４間の空隙（間隔）を０．１ｍｍとして、長さＬがおよそ３ｍｍ以上の導光体４をＸ方向に１２本、Ｙ方向に９本、合計１０８本、２次元配置して導光体ユニット５とする。光源ユニット３における発光素子２の配置は、対向する導光体４の配置に準ずることは言うまでもない。これによって、液晶パネル１１０の表示領域１１０ａの形状と大きさに相当する横（Ｘ方向）１４．４ｍｍ、縦（Ｙ方向）１０．８ｍｍの領域を照明することができる。
【００６０】
図７に示すように、例えば、液晶パネル１１０の表示領域１１０ａにおいて、四隅の領域が明るくなる表示情報に基づいて液晶パネル１１０が駆動されるとき、該表示情報に対応させて、照明装置１０の光源ユニット３における上記四隅の領域に対応する発光素子２を他の領域に対応する発光素子２に比べて輝度が上昇するように発光制御すれば、照明したい領域において輝度むらがない状態で部分照明を行うことができる。言い換えれば、暗くなる表示情報に基づいて、対応する発光素子２の輝度を他の発光素子２に比べて低下させてもよい。その結果、液晶パネル１１０の表示領域１１０ａの全面に亘ってほぼ同じ輝度で照明する場合にくらべて、観察者Ｍが見たときの表示コントラストを高めることができる。このように、表示デバイスの明るさを規定する表示情報に応じて、表示デバイスを照明する照明装置の平面的な輝度を部分的に変化させて照明することは、ローカルデミングと呼ばれている。
本実施形態の表示装置１００によれば、照明装置１０を備え、ローカルデミングにより見栄えのよい表示品質を有するＨＭＤを提供することができる。また、常に発光素子２を点灯させた状態とする必要がないので、消費電力を低減することができ、電源として主に電池が採用されるＨＭＤに適している。
【００６１】
（第３実施形態）
＜表示装置＞
次に、表示装置の他の実施形態について、図８を参照して説明する。図８は第３実施形態の表示装置の構成を示す概略図である。第３実施形態の表示装置は、表示デバイスに表示された画像などの情報を直視するものではなく、間接的に見るヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）である。なお、第２実施形態の表示装置１００と同じ構成については、同じ符号を付し、詳細の説明は省略する。
【００６２】
図８に示すように、本実施形態の表示装置１００は、第２実施形態と同様に、表示デバイスとしての受光型且つ透過型の液晶パネル１１０と、液晶パネル１１０を照明する照明装置１０とを備えている。液晶パネル１１０の法線方向には、観察用レンズ１６０とハーフミラー１７０とが設けられている。
【００６３】
照明装置１０における光源ユニット３から発した光は、導光体ユニット５を経由して液晶パネル１１０の背面側から入射する。入射した光（照明光）は、液晶パネル１１０の表示情報に基づいて変調され、表示光として射出される。表示光は液晶パネル１１０の拡大虚像を生成するための観察用レンズ１６０を透過した後にハーフミラー１７０で反射され、観察者Ｍはハーフミラー１７０越しに文字や画像などの映像を虚像１８０として観察することができる。また、観察者Ｍは、ハーフミラー１７０越しに、映し出された虚像１８０だけでなく、前方の景色などを見ることができる。
【００６４】
このような表示装置１００を含む表示システムは、例えば車載用のＨＵＤとして適用され、観察者Ｍであるドライバーに車のスピード（速度）や道路情報などをドライバーの視線を前方に向けたまま伝えることができる。また、例えば商品ディスプレイ用のＨＵＤとして適用され、観察者Ｍすなわちお客様に商品を見せるだけでなく、価格などの商品情報を知らせることができる。
輝度むらが低減され部分照明や全面照明も可能な照明装置１０を備えているので、液晶パネル１１０に表示された文字や画像などの情報を間接的であっても観察者Ｍに分かり易く伝えることができる。
【００６５】
なお、ＨＵＤとして用いる場合、表示装置１００における液晶パネル１１０は透過型であることに限定されず、反射型であってもよい。観察用レンズ１６０の光軸に対して反射型の液晶パネルを交差するように配置し、導光体ユニット５から射出される照明光が液晶パネルの表示面（反射面）に入射するように照明装置１０を配置する。反射型の液晶パネルにより変調され反射した光は観察用レンズ１６０を介してハーフミラー１７０で反射される。
【００６６】
（第４実施形態）
＜表示装置＞
次に、第４実施形態の表示装置について、図９を参照して説明する。図９は第４実施形態の表示装置の構成を示す概略図である。第４実施形態の表示装置は、表示デバイスに表示された画像などの情報を直視するものではなく、表示デバイスの表示を投影するものである。なお、第２実施形態の表示装置１００と同じ構成については、同じ符号を付し、詳細の説明は省略する。
【００６７】
図９に示すように、第４実施形態の表示装置２００は、第２実施形態と同様に、表示デバイスとしての受光型且つ透過型の液晶パネル１１０と、液晶パネル１１０を照明する照明装置１０と、投射用レンズ２１０とを備えている。
【００６８】
照明装置１０における光源ユニット３から発した光は、導光体ユニット５を経由して液晶パネル１１０の背面側から入射する。入射した光（照明光）は、液晶パネル１１０の表示情報に基づいて変調され、表示光として射出される。表示光は投射用レンズ２１０を透過することにより、前方に設けられたスクリーン２５０上に投射され、拡大表示される。
【００６９】
このような表示装置２００によれば、輝度むらが低減され部分照明や全面照明も可能な照明装置１０を備えているので、液晶パネル１１０に表示された文字や画像などの情報をスクリーン２５０上に高いコントラストで拡大投影して、観察者に対して視認し易い状態で情報を伝達することができる。
【００７０】
（第５実施形態）
＜表示装置＞
次に、第５実施形態の表示装置について、図１０および図１１を参照して説明する。図１０は第５実施形態の表示装置の構成を示す概略図、図１１（ａ）は第５実施形態の液晶パネルの構成を示す概略平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＪ−Ｊ’線で切った概略断面図である。第５実施形態の表示装置は、表示デバイスに表示された画像などの情報を直視するものではなく、表示デバイスの表示を投影するものである。なお、第２実施形態の表示装置１００と同じ構成については、同じ符号を付し、詳細の説明は省略する。
【００７１】
図１０に示すように、本実施形態の表示装置３００は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、３色の表示光のそれぞれに対応して設けられた表示ユニット３０１Ｒ，３０１Ｇ，３０１Ｂと、ダイクロイックプリズム３６０と、投射用レンズ３７０とを備えている。
【００７２】
表示ユニット３０１Ｒは、表示デバイスとしての液晶パネル３１０と、液晶パネル３１０を照明する照明装置１０Ｒとを備えている。照明装置１０Ｒは、赤色の発光が得られる発光素子を複数備えた光源ユニット３Ｒと、導光体ユニット５とを有している。
他の表示ユニット３０１Ｇ，３０１Ｂも同様であり、表示ユニット３０１Ｇは、表示デバイスとしての液晶パネル３１０と、液晶パネル３１０を照明する照明装置１０Ｇとを備えている。照明装置１０Ｇは、緑色の発光が得られる発光素子を複数備えた光源ユニット３Ｇと、導光体ユニット５とを有している。表示ユニット３０１Ｂは、表示デバイスとしての液晶パネル３１０と、液晶パネル３１０を照明する照明装置１０Ｂとを備えている。照明装置１０Ｂは、青色の発光が得られる発光素子を複数備えた光源ユニット３Ｂと、導光体ユニット５とを有している。
【００７３】
ダイクロイックプリズム３６０の３つの入射面のうちの１つに表示ユニット３０１Ｒが対向配置され、表示ユニット３０１Ｒが対向配置された入射面に対向する入射面に表示ユニット３０１Ｂが対向配置されている。残りの入射面に表示ユニット３０１Ｇが対向配置されている。つまり、表示ユニット３０１Ｒ，３０１Ｇ，３０１Ｂは、ダイクロイックプリズム３６０の色光ごとの入射面に対して対向配置されている。
【００７４】
ダイクロイックプリズム３６０は、４つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されている。表示ユニット３０１Ｒ，３０１Ｇ，３０１Ｂから射出され、表示情報に基づいて変調された３つの色光は、これらの誘電体多層膜によってカラー画像を表す表示光として合成される。合成された表示光は、投射光学系である投射用レンズ３７０によってスクリーン４００上に投射され、カラー画像が拡大されて表示される。
【００７５】
図１１（ａ）および（ｂ）に示すように、表示ユニット３０１Ｒ，３０１Ｇ，３０１Ｂのそれぞれに設けられた液晶パネル３１０は、一対の基板としての素子基板３１１および対向基板３２１と、これら一対の基板によって挟持された液晶層３５０とを有する。
素子基板３１１は対向基板３２１よりも一回り大きく、両基板は、シール材３４０を介して接合され、その隙間に負の誘電異方性を有する液晶が封入されて液晶層３５０を構成している。
【００７６】
同図（ａ）に示すように、素子基板３１１の１辺部に沿って（Ｘ方向に）データ線駆動回路３１３が設けられ、これに電気的に接続された複数の端子部３１７が配列している。該１辺部と直交し互いに対向する他の２辺部には、該２辺部に沿って（Ｙ方向に）走査線駆動回路３１４が設けられている。対向基板３２１を挟んで該１辺部と対向する他の１辺部には、２つの走査線駆動回路３１４を繋ぐ複数の配線３１５が設けられている。
【００７７】
額縁状に配置されたシール材３４０の内側には、同じく額縁状に見切り部３２３が設けられている。見切り部３２３は、遮光性を有する金属材料あるいは樹脂材料からなり、見切り部３２３の内側が複数の画素を有する表示領域３１０ａとなっている。
【００７８】
同図（ｂ）に示すように、素子基板３１１の液晶層３５０側の表面には、画素ごとに設けられた光透過性を有する画素電極３１２および画素電極３１２をスイッチング制御するスイッチング素子としての薄膜トランジスター（図示省略）と、信号配線（図示省略）と、これらを覆う配向膜３１８とが形成されている。
【００７９】
対向基板３２１の液晶層３５０側の表面には、見切り部３２３と、これを覆うように成膜された共通電極３２４と、共通電極３２４を覆う配向膜３２６とが形成されている。
【００８０】
これらの配向膜３１８および配向膜３２６は、無機材料からなる無機配向膜であって、無機材料としてのＳｉＯ2（酸化シリコン）を斜方蒸着して得られたものである。このような配向膜３１８，３２６により挟まれた液晶層３５０における液晶分子は、配向膜面に対して略垂直に配向している。なお、液晶層３５０における液晶分子の配向状態はこれに限定されるものではなく、略水平配向としてもよい。
【００８１】
対向基板３２１に設けられた共通電極３２４は、同図（ａ）に示すように対向基板３２１の四隅に設けられた上下導通部３１６により素子基板３１１側の配線に電気的に接続している。
【００８２】
なお、液晶パネル３１０は、各表示ユニット３１０Ｒ，３０１Ｇ，３０１Ｂにおいて、光の入射側と射出側とに偏光素子を光学的にノーマリーブラックとなるように配置して用いられるが、図１０および図１１では図示省略している。
【００８３】
各表示ユニット３０１Ｒ，３０１Ｇ，３０１Ｂは、それぞれ色光に対応した発光素子を有する光源ユニット３Ｒ，３Ｇ，３Ｂを備えているので、照明される液晶パネル３１０は、第２実施形態の液晶パネル１１０に対してカラーフィルター１２２が不要な構成となっている。
【００８４】
このような表示装置３００によれば、白色光源を色光に分離して照明光とする例えばダイクロイックミラーのような光学系を必要とせず、個々の色光に対応した照明装置１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを備えているので、ローカルデミングの駆動方法を用いれば、明るく且つコントラストが高い映像を投射表示できる。
【００８５】
上記実施形態以外にも様々な変形例が考えられる。以下、変形例を挙げて説明する。
【００８６】
（変形例１）上記第１実施形態の照明装置１０において、導光体４の構成は、これに限定されない。図１２は変形例の導光体を示す斜視図、図１３は変形例の導光体を備えた照明装置を示す概略断面図である。例えば、図１２に示すように、変形例の導光体４１は、四角形（正方形）の入射面４２と、入射面４２に対向する同じく四角形（正方形）の射出面４３とを有する。射出面４３の面積は入射面４２の面積よりも大きい、すなわち、それぞれの辺部の長さは、ａ＜ａ’、ｂ＜ｂ’となっている。導光体４１の光路の長さＬは、入射面４２の辺部のうち長い方の長さのおよそ３倍以上となっている。すなわち、この変形例では、Ｌ≧３ｂとなっている。
図１３に示すように、照明装置５０は、支持基板１上に２次元配置された複数の発光素子２と、支持基板１上に配置された一方の導光体支持部６と、発光素子２のそれぞれに入射面４２が対向配置された複数の導光体４１を有する導光体ユニット４５と、導光体ユニット４５の射出面４３側において、複数の導光体４１を空隙（間隔）をおいて支持する他方の導光体支持部７とを備えている。
導光体４１の入射面４２に入射した光は、導光体４１の内壁で全反射して伝播する。射出面４３は、前述したように入射面４２に比べて面積が大きいので、導光体４１の内壁で全反射するときの角度が第１実施形態の導光体４に比べて小さくなる。したがって、導光体４１の射出面４３から射出する光は、導光体４に比べて射出面４３の法線方向（光軸）に近づいた状態となり、射出面４３から指向性が高い光が取り出される。それゆえに、射出面４３側に液晶パネル１１０を対向配置すれば、液晶パネル１１０の表示領域に対してより選択的な照明が可能となる。言い換えれば、選択された領域以外に照明光があたることを抑えて、より効果的に部分照明することができる。
【００８７】
（変形例２）上記第１実施形態の照明装置１０では、複数の発光素子２を支持基板１の辺部に沿って縦方向と横方向とに２次元配置し、これに対応して複数の導光体４も空隙（間隔）を置いて２次元配置したが、これに限定されない。例えば、発光素子２を有機ＥＬ素子として支持基板１上において上記縦方向または横方向に線状に形成して線光源とする。導光体４は、上記線光源から発した光が効率的に入射するように、上記線光源と同様に上記縦方向または上記横方向に連続する入射面４ａ（射出面４ｂ）を有する構成とする。このような導光体４は、線光源の方向と直交する方向において空隙（間隔）を置いて配置される。これによれば、部分照明が可能な領域が上記第１実施形態に比べて疎な状態となるものの、ローカルデミングにおける発光素子２の発光制御を液晶パネル１１０の表示領域１１０ａにおける行方向または列方向の表示情報に対応させて簡略化できる。
【００８８】
（変形例３）上記第１実施形態における照明装置１０において、一方の導光体支持部６の構成は、これに限定されない。例えば、導光体４を互いに空隙（間隔）を置いて支持可能であれば、導光体４の入射面４ａ側を収納する開口部６ａを有した一体構造である必要はない。つまり、導光体４間に位置して支持基板１上に立設された複数の独立した構造物でもよい。このような構成にすれば、支持基板１上において構造物間に空間が生まれ、発光素子２からの熱を効率よく放熱できる。また、該構造物が必ずしも熱伝導体である必要がなくなるので、材料選択の余地が広がる。
【００８９】
（変形例４）上記第２実施形態において観察者Ｍの左右の目線上に配置される表示装置１００において、液晶パネル１１０に表示される画像情報を左目用と右目用とに対応させた表示とすれば、観察者Ｍは立体表示を楽しむことができる。つまり、立体表示が可能なＨＭＤとしての表示装置１００を提供できる。
【００９０】
（変形例５）上記第１実施形態の照明装置１０によって照明される表示デバイスは、液晶パネル１１０（液晶パネル３１０）に限定されず、背面から照明される受光型の表示デバイスであれば良い。
【符号の説明】
【００９１】
１…支持基板、２…発光素子、３…光源ユニット、４…導光体、４ａ…一方の端面あるいは入射面、４ｂ…他方の端面あるいは射出面、５…導光体ユニット、６，７…導光体支持部、１０，１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ…照明装置、４１…導光体、４２…入射面、４３…射出面、４５…導光体ユニット、５０…照明装置、１００，２００，３００…表示装置、１１０，３１０…表示デバイスとしての液晶パネル、３０１Ｒ，３０１Ｇ，３０１Ｂ…表示ユニット。
【図１】
2012009154.tif 000003
【図２】
2012009154.tif 000004
【図３】
2012009154.tif 000005
【図４】
2012009154.tif 000006
【図５】
2012009154.tif 000007
【図６】
2012009154.tif 000008
【図７】
2012009154.tif 000009
【図８】
2012009154.tif 000010
【図９】
2012009154.tif 000011
【図１０】
2012009154.tif 000012
【図１１】
2012009154.tif 000013
【図１２】
2012009154.tif 000014
【図１３】
2012009154.tif 000015