JP2006319149A - 光源装置およびその製造方法並びに光源装置を用いた表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数枚の光源モジュール53が積層された光源モジュール部50における何れか1つの色に着目して、同一色の全ての発光素子ベアチップ522を平面上に投影して示したときに、その同一色の発光素子ベアチップ522が整列して配列される状態になるように、発光素子ベアチップ522を透明基板520上に載置した光源モジュールを用意し、色別の光源モジュール53R,53G,53Bを所定順に積層して光源モジュール部50を構成する。発光素子ベアチップ522と対向する面が放物面をなし、発光素子ベアチップ522がその焦点位置に配されるように透明樹脂524で封止し、その表面の素子側が反射機能を有するように金属反射膜526やダイクロイック膜527を形成する。透明基板520としては、熱伝導性の良好な硝材を使用する。
【選択図】図1
Description
図1〜図4は、本発明に係る光源装置の第1実施形態を示す図である。ここで、図1(A)は、光源装置5の全体概要を示す概略断面図であり、図1(B)はその平面図であり、図1(C)は、その一部分を示した概略断面図であり、図1(D)はその平面図である。図2〜図4は、発光部の配列形態の変形例を説明する図である。
発光素子ベアチップ522の数や配置(配列形態)は目的に合わせて任意に設定することができる。たとえば、光源モジュール53の平面図が図1(B),(D)に示されているが、発光素子ベアチップ522は、凹面鏡525の曲面底部の法線上に位置している。ここで、発光素子ベアチップ522の大きさは、たとえば0.3mm角であり、図示するように発光部521を正方格子状に隙間なく配置したときの隣接する発光素子ベアチップ522との距離、つまり各発光部521のピッチは、たとえば2.5mmである。
また、図1(A)に示すように、各光源モジュール53は、図示しない支持部材により透明基板520の辺縁部が支持され、各層の発光部521の中心軸が一致するように位置決めがなされて固定される。したがって、各層の対応する発光素子ベアチップ522R,522G,522Bは、中心軸C上に配置される。
なお、図1に示した各光源モジュール53における発光素子ベアチップ522の平面配列形態や、光源モジュール部50の積層配列形態は、波長別の発光部521をそれぞれ異なる層に配置しつつ、平面的に密に配置する際の一例に過ぎず、様々な変形態様を採ることができる。積層構造の光源モジュール部50において、1つの波長に注目して発光部521(つまり発光素子ベアチップ522)を平面上に投影して示したとき、同一波長の各発光部521が所定の配置パターンで整列して配列されることで、発光部521ができるだけ密に充填配置されればよいのである。同一波長用の発光部521を平面状に複数個配した光源モジュール53を用意し、この波長別の光源モジュール53を、各層の発光部521の中心軸Cが一致するように積層するということは必須ではない。
なお、各層の光源モジュール53に配列された発光素子ベアチップ522を駆動するに当たっては、当然のごとく、光源駆動制御部から各発光素子ベアチップ522に電流を供給する必要があり、そのための配線パターン530も必要になる。この配線パターン530は、その発光素子ベアチップ522の配列形態や発光素子ベアチップ522の特性などによって、波長の区別なく共通の電流で駆動することができる場合もあれば、波長別に最適な動作電流を供給するべく波長別に配線パターン530を設ける場合もある。波長別に最適な動作電流を供給するという点においては、波長別の光源モジュール53を積層配置する図1に示した構成をとると、配線パターン530のレイアウトが簡易になる。
図5は、本発明に係る光源装置の第2実施形態の概要を示す図である。この第2実施形態は、第1実施形態の光源モジュール部50の出射端面520a側にマルチレンズアレイを設けた変形構造にする(光源モジュール部50aという)とともに、偏光を利用して出射光の偏光を揃えるPS合成素子(PS偏光変換素子)も一体化した点に特徴を有する。
図6は、本発明に係る光源装置の第3実施形態を示す図である。この第3実施形態は、第2実施形態の光源モジュール部51に加えて、さらにPS合成素子560の出射側に配する集光光学部材の全部もしくは一部をも一体化した点に特徴を有する。
図7は、光源モジュール53の製法を説明する図である。先ず、透明基板520上に発光素子ベアチップ522を駆動するための光源駆動制御部54と接続される配線パターン530や端子532をパターン形成する(S10)。
図8は、図7の手順にて構成された光源モジュール53を用いて光源モジュール部50〜52を製造する方法を説明する図である。
図9は、平板状の光源モジュール53を備えた光源装置5と透過型の液晶表示装置(液晶表示部76)を被照射対として利用して構成された投影型の表示装置の一例である液晶プロジェクタにおける光学系の第1実施形態の概略構成を示した図である。
図10は、平板状の光源モジュール53を備えた光源装置5と透過型の液晶表示装置を利用して構成された投影型の表示装置の一例である液晶プロジェクタにおける光学系の第2実施形態の概略構成を示した図である。
図11は、平板状の光源モジュール53を備えた光源装置5と透過型の液晶表示装置を利用して構成された投影型の表示装置の一例である液晶プロジェクタにおける光学系の第3実施形態の概略構成を示した図である。
Claims (20)
- 所定波長領域の光を出力する光源装置であって、
所定波長領域の光を発する発光素子を光透過性の基板上に具備した発光部を所定の配置パターン状に複数備えてなる複数の光源モジュールが積層配置されており、
ある波長領域に着目して、それら全ての発光部を平面上に投影して示したとき、同一波長領域の発光部が、所定の配置パターンで整列して配列される
ことを特徴とする光源装置。 - 各光源モジュールには、前記発光素子が2次元状に配列されており、かつ、
少なくとも同列上の発光素子は、同一波長領域のものである
ことを特徴とする請求項1に記載の光源装置。 - 光源モジュールごとに、全ての前記発光素子は、同一波長領域のものであり、かつ、
各層の光源モジュールは、それぞれ異なる波長領域のものである
ことを特徴とする請求項2に記載の光源装置。 - 各発光部は、前記発光素子の発光面に対向するように設けられた前記発光素子が発した光を反射する放物面状の光学面を持つ反射光学部材を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の光源装置。 - 前記発光素子は、前記光透過性の基板上における前記反射光学部材の焦点位置に配されている
ことを特徴とする請求項4に記載の光源装置。 - 前記反射光学部材の内、前記光透過性の基板における光出射面に対して内層となる層のものに関しては、背後から入射した光を透過するものである
ことを特徴とする請求項4に記載の光源装置。 - 前記光透過性の基板における光出射面上に、前記発光部から発せられた光を集光する集光部材を備えている
ことを特徴とする請求項1に記載の光源装置。 - 光入射側に光を集光する集光部材を具備し、かつ、前記光透過性の基板における光出射面から発せられ前記集光部材を透過した円偏光成分の光について、所定の偏光成分の光のみを外部へ透過させる偏光光学部材を備え、
当該偏光光学部材の前記集光部材は、前記光透過性の基板における光出射面上に設けられた前記集光部材と同数でかつ同一光軸となるように一体的に構成されている
ことを特徴とする請求項7に記載の光源装置。 - 前記偏光光学部材から出射された光を集光する集光部材と、当該集光部材を透過した光を所定の結像面に結像させる集光部材とを具備した集光光学部を備え、
当該集光光学部の前記集光部材は、前記偏光光学部材に設けられた前記集光部材と同数でかつ同一光軸となるように一体的に構成されている
ことを特徴とする請求項8に記載の光源装置。 - 前記光透過性の基板は、前記発光素子からの熱を放熱可能なサファイアや石英やYAGなどの熱伝導性のよい硝材で形成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の光源装置。 - 所定波長領域用の発光素子を具備した複数種類の光源モジュールが積層されてなる光源装置の製造方法であって、
前記複数種類の光源モジュールにおける何れか1つの波長領域用の発光素子に着目して、当該複数種類の光源モジュール上の同一波長領域用の全ての発光素子を平面上に投影して示したときに、その同一波長領域用の発光素子が所定の配置パターンで整列して配列される状態になるように、前記所定波長領域の光を発する発光素子を光透過性の基板上に載置することで前記光源モジュールを生成するモジュール生成工程と、
各波長領域用の前記発光素子がそれぞれ異なる態様で配置された前記複数種類の光源モジュールを所定の順に積層して光源モジュール部を生成するモジュール積層工程と
を有することを特徴とする光源装置の製造方法。 - 前記モジュール生成工程で生成された前記光源モジュールに対して、前記発光素子と対向する面が放物面をなすように所定の樹脂で前記発光素子を封止するモールド工程と、
前記樹脂の表面における前記発光素子側が反射機能を有するように反射膜を形成する反射膜形成工程と
を有することを特徴とする請求項11に記載の製造方法。 - 前記モールド工程は、前記放物面の焦点が前記発光素子に位置するように前記発光素子を封止することを特徴とする請求項12に記載の製造方法。
- 前記モジュール積層工程で生成された前記光源モジュール部の前記基板の出射端面上に当該光源モジュール部から出射される光を集光する複数のレンズセルが配されてなる集光部材を形成する集光部材形成工程
をさらに有することを特徴とする請求項11に記載の製造方法。 - 前記集光部材形成工程で生成された前記光源モジュール部の光出射側に、光を集光する複数のレンズセルが配されてなる集光部材を具備するとともに、一方の偏光成分はそのまま透過させ、かつ他方の偏光成分は前記一方の偏光成分の光へ変換させて透過させる光学部材を、それぞれの前記集光部材の光軸が一致するように配置して一体的に固定する偏光光学部材合体工程
をさらに有することを特徴とする請求項14に記載の製造方法。 - 前記偏光光学部材合体工程で生成された前記光源モジュール部の光出射側に、光を集光する複数のレンズセルが配されてなる集光部材を具備するとともに、所定の像面上に光学像を結像させる光学部材を、それぞれの前記集光部材の光軸が一致するように配置して一体的に固定する集光結像部材合体工程
をさらに有することを特徴とする請求項15に記載の製造方法。 - 前記光透過性の基板として、前記発光素子からの熱を放熱可能なサファイアや石英やYAGなどの熱伝導性のよい硝材を使用する
ことを特徴とする請求項11に記載の製造方法。 - 光を発する光源装置と、光透過性を制御する光スイッチング素子を有し前記光源装置から発せられた光が照射される被照射体と、前記光源装置から発せられた光を前記被照射体に導く光学系とを備え、前記被照射体から出射された光をスクリーン上に投影結像することにより画像を表示する投影型の表示装置であって、
前記光源装置は、
所定波長領域の光を発する発光素子を光透過性の基板上に具備した発光部を所定の配置パターン状に複数備えてなる複数の光源モジュールが積層配置された光源モジュール部を具備しており、
ある波長領域に着目して、それら全ての発光部を平面上に投影して示したとき、同一波長領域の発光部が、所定の配置パターンで整列して配列されている
ことを特徴とする表示装置。 - 前記光源装置は、前記光源モジュール部の前記基板の出射端面上に当該光源モジュール部から出射される光を集光する複数のレンズセルが配されてなる集光部材が形成されており、
前記光源モジュール部の光出射側に、光を集光する複数のレンズセルが配されてなる集光部材を具備するとともに、一方の偏光成分はそのまま透過させ、かつ他方の偏光成分は前記一方の偏光成分の光へ変換させて透過させる偏光光学部材が、それぞれの前記集光部材の光軸が一致するように所定の支持部材で固定されている
ことを特徴とする請求項18に記載の表示装置。 - 前記偏光光学部材の光出射側に、光を集光する複数のレンズセルが配されてなる集光部材を具備するとともに前記被照射体の像面上に光学像を結像させる光学部材が、それぞれの前記集光部材の光軸が一致するように所定の支持部材で固定されている
ことを特徴とする請求項19に記載の表示装置。
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