JP2010257603A - 発光装置及びこの発光装置を用いた表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来のような大型の実装基板を用いることなく、少数の発光素子を利用してローカルディミング動作方式を行うことができる発光装置を提供する。
【解決手段】本発明の発光装置１は、発光面４Ａを有し、発光面４Ａを複数に分割した領域４ａ〜４ｄの領域毎に輝度を調整可能なものであって、それぞれ独立に駆動可能な複数の発光素子を有し、前記複数の発光素子からの光を出射する光源であるＬＤチップ２と、それぞれが前記複数の発光素子の少なくとも１つに結合され、かつその結合された少なくとも１つの発光素子からの光を伝送する複数のファイバ導波部３ａ〜３ｄと、それぞれが前記領域毎に設置され、対応するファイバ導波部を介して伝送された前記光を取り込み、取り込んだ光を出射する複数の微小波長変換部材５ａ〜５ｄとを有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光装置及びこの発光装置を用いた表示装置に関し、特に発光面を構成する複数の領域毎に輝度及び色度を調整可能な発光装置及びこの発光装置を用いた表示装置に関する。

近年、ＬＥＤ（発光ダイオード：Light Emitting Diode）等の固体発光素子からの出射光を用いる面照明装置が液晶ディスプレイ（LCD：Liquid Crystal Display）のバックライト装置（BLU：Back-Light Unit）等として採用され始めている。現行のバックライト装置の多くは、LEDではなく、水銀を使用する冷陰極管（ＣＣＦＬ：Cold Cathode Fluorescent Lamp）が用いられている。ＬＥＤを光源として用いる面照明装置は、ＬＥＤの効率向上による省エネルギ性、水銀等を含まない環境調和性、長寿命性、軽薄短小性の優位性があるので、バックライト装置として有効である。

液晶ディスプレイのバックライト装置では、複数の発光素子からの光を面状発光に変換する方式として、サイドに設置した一次元LEDアレイ（すなわちリニアアレイ）から導光板に入光させる導光板方式（サイドライト方式ともいう）か、もしくは二次元アレイ状（すなわちマトリックス状）に並べた複数のＬＥＤの上方に拡散板を設置して光を拡散させる直下方式が主流であった（例えば、特許文献１参照）。

図７は、導光板方式の面照明装置の例を示す斜視図であり、図８は、直下方式の面照明装置の例を示す斜視図であり、図９は、冷陰極管を用いた直下方式の面照明装置の例を示す斜視図である。

図７に示す導光板方式の面照明装置１００は、２つの側面部に、複数のＬＥＤパッケージ１０１からなるＬＥＤアレイ１０２を夫々設け、これら２つのＬＥＤアレイ１０２の間には導光板１０３と拡散板やレンズシートなどを含む光学シート１０４とを設置して構成されている。図7において、各側面部に配置されたＬＥＤアレイ１０２から出射された光は、導光板１０３に導入され、導光板１０３内で反射を繰り返して導光板１０３の面全体に拡がって、光学シート１０４を介して面発光が得られる。

図８に示す直下方式の面照明装置２００は、複数のＬＥＤパッケージ１０１を二次元アレイ状（すなわちマトリックス状）に並べて構成した二次元ＬＥＤアレイ１０５の上方に、光学シート１０４を設置して構成している。図８において、底面の基板上に設置された二次元ＬＥＤアレイ１０５から出射された光が、光学シート１０４を介して放射されることにより面発光が得られる。

また、図９に示す冷陰極管を用いた直下方式の面照明装置３００は、複数の長尺な冷陰極管１０６を横に並べて構成した冷陰極管アレイ１０７の上方に、光学シート１０４を設置して構成している。図９において、底面に設置された冷陰極管アレイ１０７から出射された光が、光学シート１０４を介して放射されることにより面発光が得られる。

小型の液晶ディスプレイでは、ＬＥＤ数が少なくて済むため、前記導光板方式が主流である。また、大面積のＴＶ用液晶ディスプレイでは、直下方式が主流である。
直下方式は、ローカルディミング（local dimming）方式の採用が容易であるため、画質と省エネが重視されるＴＶ用液晶ディスプレイのバックライト装置に適している。ローカルディミング方式とは、液晶ディスプレイに入力される映像信号に合わせて、バックライト装置の発光面の輝度を局所的に変調できる方式である。つまり、映像の中の暗い局所においては、それに合わせてバックライト装置の対応する局所も暗くし、明るい局所は明るくするように動作する。

従来のバックライト装置は、全点灯方式であり、常に全面にわたって一定の輝度で明るく点灯していたため、消費電力が大きかった。一方、上述のローカルディミング方式は、暗い映像部分については暗くするので、その分、消費電力を下げることができる利点がある。

また、液晶ディスプレイは、液晶自体の透過率が大きいため、全点灯すると、バックライト装置の光が黒信号でも透過してしまい、映像のコントラストが低くなってしまう。一方、ローカルディミング方式は、暗い映像部分については暗くするので、その分、コントラストも向上する利点がある。

図１０はこのようなローカルディミング方式を説明する図である。
図１０において、バックライト装置が、例えば対角５２インチのＴＶ用液晶ディスプレイのバックライト装置１０００であるとすると、このバックライト装置１０００の面は、１６×３２＝５１２の領域１００１、１００２、…１５１２に分割される。

分割された各領域が個別に制御可能な局所に相当するローカル領域であり、各領域１００１、１００２、…１５１２には、４個のＬＥＤが実装されている。つまり、バックライト装置１０００全体におけるＬＥＤの総数は、４×５１２＝２０４８個である。この領域毎の４個のＬＥＤを映像に合わせて制御することによりローカルディミングが行われる。

このようなローカルディミング方式には、ＲＧＢ色信号に合わせてＲＧＢ−ＬＥＤを夫々制御するカラーローカルディミング方式もある。その場合は、さらに消費電力が下がり画質も向上する利点がある。

このカラーローカルディミング方式におけるＬＥＤの構成を説明すると、図１０に示すように、１つのＬＥＤパッケージ１０１の中にＲＧＢ夫々の色のＬＥＤチップ１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃが実装されている、いわゆる“Three-in-one”のＬＥＤパッケージ１０１が用いられている。ＲＧＢ方式の場合は、使用されるＬＥＤチップの数は、２０４８×３＝６１４４個となる。

このように、直下方式のバックライト装置は、膨大な数のＬＥＤチップを必要とするので、実装が煩雑で手間もかかるとともに、コストが高くなってしまう問題がある。

さらに、画質を上げるために領域の分割数を増やすと、その分、ＬＥＤ数が増加する。つまり、ローカルディミング方式は、領域１つに対してＬＥＤが少なくとも１つ必要であるので、領域数が増えれば、ＬＥＤ数も増加する。

また、このようなローカルディミング方式に限らず、液晶モジュールを用いずにＬＥＤだけで映像ディスプレイを構成しようとすると、フルハイビジョンでは２００万画素以上であり、個別半導体であるＬＥＤを用いる映像ディスプレイの実現には、さらに困難が伴う。しかし、ＬＥＤ映像ディスプレイは実現できれば、上述したように、液晶ディスプレイよりも消費電力とコントラストの点で優位性が高い。

また、直下方式は、発光面全域にわたって配線等のための実装基板が必要であり、発光面の面積が大きくなるほど装置全体が重くなりコストも高くなってしまう。また、発光装置全体を薄くすることも困難である。

また、ローカルディミング方式は、導光板方式又は冷陰極管方式では領域を構成できない。そのため、これら導光板方式又は冷陰極管方式はローカルディミング方式への適用が困難である。従って、ローカルディミング方式は、前記したような直下型方式に限られているのが現状である。

特開２００５−３１６３３７号公報

従来のＬＥＤを用いたバックライト装置等の発光装置では、消費電力とコントラストの点で優位性が高い直下方式のローカルディミング方式が有効であるが、膨大な数の発光素子（ＬＥＤ）を基板上に実装する手間が掛かるので、コストが高くなってしまうといった問題があった。

また、上述したように、直下方式のローカルディミング方式の場合、面内全域に対応する実装基板が必要となるため、重量が増大し、コストも高くなってしまうといった問題もあった。

従って、直下方式で、重量及びコストをより低減した発光装置、及びこの発光装置を用いた映像ディスプレイ等の表示装置を実現することが困難であった。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、従来のような大型の実装基板を用いることなくローカルディミング動作方式を行うことができる発光装置及びこの発光装置を用いた表示装置を提供することを目的とする。

本発明の発光装置は、発光面を有し、前記発光面を複数に分割した領域(area)の領域毎に輝度もしくは色度を調整可能な発光装置であって、独立に駆動可能な複数の発光素子(light emitting element)を有し、前記複数の発光素子をモノリシックに集積した光源(monolithically integrated light source)と、
前記分割したそれぞれの領域に前記集積光源(said integrated light source)のそれぞれの発光素子の光出力を配分する複数の光学伝送路(light transmission line)と
を具備したことを特徴とする。

本発明の表示装置は、入力される映像信号に基づいて映像を表示する表示装置であって、前記発明の発光装置をバックライト装置として備え、入力される映像信号に対応して、前記領域毎に光の輝度もしくは色度が調整されることを特徴とする。

本発明の発光装置及びこの発光装置を用いた表示装置によれば、従来のような大型の実装基板を用いることなくローカルディミング動作方式を行うことができるため、重量及びコストを大幅に低減することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る発光装置を説明するための図。 図１の発光装置の光源としてのＬＤチップの構成を説明するための斜視図。 本発明の第１の実施の形態に係る発光装置の一部破断した斜視図。 本発明の第２の実施の形態に係る発光装置の一部破断した斜視図。 本発明の第３の実施の形態に係る発光装置の一部破断した斜視図 本発明の第４の実施の形態に係る発光装置のＬＤチップを示す斜視図。 従来の導光板方式の面照明装置の例を示す斜視図。 従来の直下方式の面照明装置の例を示す斜視図。 従来の冷陰極管を用いた直下方式の面照明装置の例を示す斜視図。 ローカルディミング方式を説明する説明図。 従来の光源としてのＬＥＤチップの構成及び配光特性説明する図。 従来の光源としてのＬＤチップの構成を示す斜視図。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る発光装置を説明するための図である。図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る発光装置の一部破断した斜視図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図２は、本発明の第１の実施の形態に係る発光装置の光源としてのレーザダイオード（ＬＤ：Laser Diode）チップの構成を説明するための斜視図である。

図１の発光装置１は、平面状の発光面(planar illuminant surface)４Ａを有している。発光面４Ａは、複数の領域に分割されており、図１では、４つの領域４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄだけを示している。従って、以下の説明では、説明を簡単にするために、その４つの領域４ａ〜４ｄについての発光について説明する。
発光装置１は、光源２と、伝送路としての導波部(waveguide)３と、バックライト装置本体４と、光学部材としての複数の微小波長変換部材５とを有して構成される。

光源２は、発光装置１のバックライト装置本体４の側面に近接した位置、あるいはこのバックライト装置本体４の側面から離間する位置に配置されている。

発光装置１のバックライト装置本体４は、薄い箱状の外形の筺体である。拡散板(diffusion plate)４Ｂから構成される光学シートが微小波長変換部材５に対向して設けられており、拡散板４Ｂの上面の発光面４Ａを介して光が拡散放射されることによって面発光する。

光源２は、複数の(ここでは４つの)、半導体レーザ共振器(semiconductor laser cavity or diode laser cavity)有する集積型レーザダイオードチップであり、各共振器(cavity)から光を出射する。具体的には、光源２は、互いに独立に駆動可能な複数の半導体レーザ共振器(semiconductor laser cavity or diode laser cavity)７ａ〜７ｄを集積して構成された集積光源であり、それぞれのレーザ共振器は狭角配光特性を有する光を出射する。

ここで、従来のＬＥＤチップとＬＤチップとの構成及び光学特性等の違いについて図１１、図１２を用いて説明する。
図１１（ａ）は、従来の光源としてのＬＥＤチップの構成を示す斜視図である。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＬＥＤチップの配光特性を示す図である。図１２は、従来の光源としてのＬＤチップの構成を示す斜視図である。

図１１のＬＥＤチップ１０１Ａは、一般に面発光型のＬＥＤチップであり、ＬＥＤチップ１０１Ａの略表面全体から光を出射する。このＬＥＤチップ１０１Ａは、発光する活性層１２０と、この活性層１２０を上下方向から挟むように積層されるp型クラッド層１２１、n型クラッド層１２２と、ボンディングパット９０と、金ワイヤ９０Ａとを有して構成されている。ＬＥＤチップ１０１Ａは、この金ワイヤ９０Ａを介して給電を行うようになっている。

このＬＥＤチップ１０１Ａにおける配光特性は、図１１（ｂ）に示すように、基本的にＬａｍｂｅｒｔｉａｎ分布（ランベルトの余弦則、完全拡散面）の配光特性を有し、その半値全角は１２０゜となっている。

このような１つのＬＥＤチップ１０１Ａを独立駆動可能な複数の領域に分けると、独立駆動のための分離電極や、ボンディングパット等の電極スペースが追加で必要になる。さらに、指向性の悪いＬａｍｂｅｒｔｉａｎ分布の配光出力を、導波路や導光体に領域別に結合させて、バックライト装置の所定位置に伝送させることも困難である。

これに対して、図１２のＬＤチップ２０１は、端面放射型であり、数ミクロン幅で導波路メサストライプ２２４Ａを形成する。つまり、前側劈開端面(front cleaved facet)２０１Ａと後側劈開端面(rear cleaved facet)２０１Ｂをミラー反射面とするストライプ状光共振器(optical cavity stripe)２２４を形成することになる。

このＬＤチップ２０１の層構造は、発光する活性層(active layer)２２０と、この活性層２２０を上下方向から挟むように積層されるp型クラッド層(cladding layer)２２１、n型クラッド層２２２と、絶縁膜２２３とで構成されている。

このようなＬＤチップ２０１では、ストライプ状光共振器２２４の活性層２０のみに給電される。この場合、絶縁膜２２３が設けられているので、活性層２２０以外に電流が流れない。この給電により、ストライプ状光共振器２４の活性層２２０のみに利得（ｇａｉｎ）が生じ、レーザ発振する。

また、ＬＤチップ２０１の幅は、例えば３００μｍ程度に構成され、ストライプ状光共振器２２４以外の部分は、発光に寄与しない。また、このようなＬＤチップ２０１において、前側端面２０１Ａからの光出力は、その半値全角が、活性層２２０の面に対して平行な水平方向で１０°程度、また活性層２２０の面に対して垂直な垂直方向で３０°程度の配光特性を有している。従って、ＬＤチップ２０１は、図１１に示すＬＥＤチップ１０１Ａよりも極めて狭い配光特性を有している。

本実施の形態に係る発光装置１は、このような狭角配光特性を有するＬＤチップを光源２として用いている。
次に、本実施の形態の発光装置１の光源として用いられるＬＤチップ２の構成について図２を用いて説明する。
図２に示すように、光源を構成するＬＤチップ２は、例えば４０５ｎｍの青紫の光で発振するＩｎＧａＮ(インジウム・ガリウム・ナイトライド)系ＬＤチップとして構成される。

このＬＤチップ２は、発光する活性層２０と、この活性層２０を上下方向から挟むように積層されるp型クラッド層２１、n型クラッド層２２と、複数の絶縁膜２３とで形成される。ただし、前記ストライプ状光共振器２２４（図１２参照）と略同様の複数のレーザ共振器７と、反射膜８と、複数のボンディングパット９と、複数の金ワイヤ９Ａとを有して構成されている。複数のレーザ共振器７は、ここでは、４つのレーザ共振器７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄである。すなわち、本実施の形態のＬＤチップ２は、合計４つの発光素子を含む。ＬＤチップ２の幅は、例えば４００μｍとなるように構成されている。また、各レーザ共振器７ａ〜７ｄの間隔は、例えば１００μｍとなるように構成されている。

このように、ＬＤチップ２の幅、及び各レーザ共振器７ａ〜７ｄの間隔は、各レーザ共振器７ａ〜７ｄを独立に駆動変調するのに必要なボンディングパット９及び金ワイヤ９Ａを設置することが可能な範囲に収まる。しかし、ＬＤチップ２の幅、及び各レーザ共振器７ａ〜７ｄの間隔は、これに限定されることはなく、必要に応じて変更しても良い。

反射膜８は、ＬＤチップ２の後側端面２Ｂにコーティングして設けられている。この反射膜８は、発振した光を反射することにより前側端面２Ａから効率良く出射する特性を有している高反射率の多層膜材料(multi-layered material)からなる。

ＬＤチップ２の前側端面２Ａには、上述したように４つのレーザ共振器７ａ〜７ｄが配置されている。これら４つのレーザ共振器７ａ〜７ｄには、それぞれ導波部３のファイバ導波部３ａ〜３ｄのそれぞれの一方の端部が結合されている。このファイバ導波部３ａ〜３ｄは、レーザ共振器７ａ〜７ｄからの光を、後述するバックライト装置本体４の各領域４ａ〜４ｂにそれぞれ配置された微小波長変換部材５ａ〜５ｄ（図１（ａ）参照）へと伝送する。

バックライト装置本体４は、図１（ａ）に示すように、発光面４Ａを複数に分割した複数の領域を有している。上述したように、図１（ａ）では、その内の４つの領域、ここでは、４つの領域４ａ〜４ｄが示されている。この４つの領域４ａ〜４ｄには、それぞれ光学部材としての微小波長変換部材５ａ〜５ｄが設置されている。

４つの領域４ａ〜４ｄには、前記ファイバ導波部３ａ〜３ｄの一方の端部がそれぞれ配設されている。各ファイバ導波部３ａ〜３ｄの他方の端部である先端部が、図１（ｂ）に示すように、各領域４ａ〜４ｄの微小波長変換部材５ａ〜５ｄの設置位置に対応して、固定されている。かかる構成にすることで、図１（ｂ）において矢印で示したように、レーザ共振器７からの光を各領域４ａ〜４ｄの微小波長変換部材５に導くことができる。

これら微小波長変換部材５ａ〜５ｄは、各領域４ａ〜４ｄにおけるファイバ導波部３ａ〜３ｄの先端からの４０５ｎｍの青紫光出力を、バックライト装置に適した色度／色温度を有する白色光に変換するため蛍光体がブレンドされて構成されている。

従って、このような構成によれば、４つのレーザ共振器７ａ〜７ｄを有するＩｎＧａＮ系の一つのＬＤチップ２で、バックライト装置本体４の４つの領域４ａ〜４ｄに光を伝送することができ、それぞれ独立に変調駆動することによって、ローカルディミング動作の実現が可能となる。

なお、図１（ａ）に示すように、ＬＤチップ２を駆動させる駆動部１０と、レーザ共振器７の光出力を検出する検出部１１と、この検出部１１の検出結果に基づいて駆動部１０を制御することでＬＤチップ２に流れる電流を調整してＬＤチップ２の光出力を制御する制御部１２とを含むようにして発光装置１を構成しても良い。

なお、発光素子であるレーザ共振器７ａ〜７ｄのそれぞれは、本実施の形態のようにストライプ状の導波部(waveguide)をベースにしたものが一般的であるが、ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）のように、チップ面に垂直に構成されたものであっても良い。また、発光素子は、レーザ発振していなくても、導波路型の共振器で弱い光増幅を行うエッジエミッション型ＬＥＤ（ＥＥ-ＬＥＤ）であっても良い。

また、本実施の形態において、レーザ（Laser：Light Amplification by Stimulated Emission Radiation）という用語は、光の発振の有無に拘わらず、誘導放出による光増幅を意味するものである。よって、発振前の前記ＶＣＳＥＬについても、ＲＣ−ＬＥＤ（Resonant-Cavity LED）と呼ばれることもあり、同様の理由でレーザ共振器に含まれる。

次に、このような構成の発光装置１の動作を説明する。図１に示す発光装置１は、１つのＬＤチップ２で、バックライト装置本体４の４つの領域４ａ〜４ｄに光を伝送することができ、それぞれ独立に変調駆動することによって、図１０により説明したローカルディミング方式と略同様のローカルディミング動作が可能となる。

すなわち、このバックライト装置本体４を用いて表示装置を構成した場合に、この表示装置に入力される映像信号の内、暗い映像部分については暗くするので、その分、消費電力を下げ、また、コントラストも向上できる。

また、図１に示す発光装置１は、直下方式においてローカルディミング動作を実行するのに必要な従来のような実装基板が不要となり、また、１つのＬＤチップ２が複数の共振器を含むようにしたので、使用する発光素子の数を少なくすることができる。

また、発光面の側面に近接して光源を配置してもよいし、発光面から離れた位置に配置することもできるので、設計の自由度が高まる。また、ファイバ端が微小であるため、配光を広げるレンズも小さくできる。したがって、従来の直下方式のバックライト装置に比べて表示装置自体の薄型化にも寄与できる。

図３は、図１に示した本実施の形態に係る発光装置の全体を説明するための一部破断した斜視図である。

図３に示すように、発光面４Ａの全体が複数に分割され、分割された各領域に対応して、上述した光源２及びファイバ導波部３が複数設けられている。なお、図３は、説明を簡単にするために、横方向に一列に並んだ複数の領域だけを示している。
すなわち、発光装置１は、複数の光源として任意の数のＬＤチップ２、２ａ、２ｂ、…、２’を設けて構成される。なお、説明の便宜上符号「２’」を用いるが、図示省略する。
そして、発光面４Ａの各領域に各レーザ共振器からの光が導光される。

従って、本実施の形態によれば、導光板方式のように、ディスプレイの表示面直下には光学素子だけを配置し、ＬＤ等の発光素子を側面部にまとめることができる新しいローカルディミング方式の発光装置が提供される。さらに、大型の実装基板が不要なため、重量及びコストを大幅に低減することが可能となる。

（第２の実施の形態）
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る発光装置の一部破断した斜視図である。なお、図４は、第１の実施の形態の装置と同様の構成要素については同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分のみを説明する。

第２の実施の形態の発光装置１Ａは、例えば対角５２インチのＴＶ用液晶ディスプレイに対応するローカルディミング方式のバックライト装置（図１０参照）として構成するための改良がなされている。

具体的には、図４に示すように、発光装置１Ａは、発光面の領域が５１２分割されるローカルディミング方式のバックライト装置を構成するために、ＬＤチップ２に１６個のレーザ共振器７ａ〜７ｐを有するＬＤチップ２を、複数設けて構成する。

すなわち、任意の数（以下、本実施形態では一例として３２個の場合を説明する。）のＬＤチップ２、２ａ、…、２’（説明の便宜上符号「２’」を用いるが、図示省略する。）のそれぞれに、１６個のレーザ共振器７ａ〜７ｐを設けて構成することで、１つのＬＤチップ(モノリシック集積光源)が、横３２×縦１６＝５１２分割であるローカルディミング方式のバックライト装置の縦方向全ての領域に対応することができる。そして、バックライト装置の横方向全ての領域に対応するため、そのようなＬＤチップを３２個横方向に設けて構成すれば、発光面の全体について前記ローカルディミング方式が可能なバックライト装置として構成できる。

これら複数のＬＤチップ２ａ、２ｂ、…、２’は、アレイ基板１９上に設置される。このアレイ基板１９は、バックライト装置本体４の一つの側面部に配置される。

また、この複数のＬＤチップ２、２ａ、…、２’に合わせて、バックライト装置本体４の発光面４Ａにおいて、夫々１６個ずつの領域１００１〜１０１６、１０１７〜１０３２等が、バックライト装置本体４の縦方向に配置される。この場合、各領域には、第１の実施の形態と同様に微小波長変換部材５がそれぞれ設置される。

また、ＬＤチップ２、２ａ、２ｂ、…、２’と各領域１００１〜１５１２との結合、すなわち、各ＬＤチップの１６個のレーザ共振器７ａ〜７ｐと各領域１００１〜１５１２とは、複数のファイバ導波部３ａ〜３ｐによって形成されるファイバ束３０によって夫々光学的に結合される(optically coupled)。

この場合、ファイバ束３０のファイバ導波部の一本ずつは、例えばそれぞれの領域１００１、１００２、…、１０１６の位置で出力光を上方に出射できるようになっている（図１（ｂ）参照）。

このようなＬＤチップとファイバ束３０との組が、バックライト装置本体４の横方向に３２列並設されており、このため、横３２×縦１６＝５１２の領域１００１〜１５１２に光を伝送することができる。また、このような発光装置１Ａはそれぞれ独立に変調駆動することによって、ローカルディミング動作の実現が可能となる。

従って、本実施の形態の発光装置１Ａにおいては、バックライト装置本体４の発光面４Ａ直下に自発光素子はなく、電気系統と放熱系統は全てバックライト装置本体４の外周部等に収納できる。

また、各ＬＤチップ２、２ａ、２ｂ、…、２’の横幅は、第１の実施の形態に比べて広くはなるものの、アレイ基板１９上に設置されるＬＤチップ２、２ａ、２ｂ、…、２’は、３２個で済むので、図１０に示す直下方式のローカルディミング動作が可能なバックライト装置１０００よりも、大幅にコストを下げることができる。

さらに、本実施の形態の発光装置１Ａは、複数の発光素子を外周部に収納できるとともに、使用する発光素子の数を減らすことが可能である。また、第１の実施の形態と同様に、実装基板が不要で、且つ発光面４Ａの直下に光学素子等を配置するのみで構成できるので、バックライト装置の薄型化にも大きく寄与し、そのため、このバックライト装置を搭載する表示装置自体の薄型化にも寄与できる。

なお、本実施の形態においては、図４に示すように、ＬＤチップ２、２ａ、…、２’を駆動させる駆動部１０と、ＬＤチップ２、２ａ、２ｂ、…、２’のそれぞれのレーザ共振器７ａ〜７ｐの光出力を検出する光検出部としての検出部１１と、この検出部１１の検出結果に基づいて駆動部１０を制御することでＬＤチップ２、２ａ、２ｂ、…、２’に流れる電流を調整してＬＤチップ２、２ａ、…、２’の光出力を制御する制御部１２とを設けて発光装置１Ａを有するように構成してもよい。

この場合、検出部１１の検出結果は、制御部１２によってモニタされ、そのモニタ結果に基づき駆動部１０に駆動信号を送出することによって、発光素子の経時劣化や温度変化に起因する特性のバラツキを考慮した調整制御が可能である。

具体的な構成としては、各ＬＤチップ２、２ａ、…、２’の後ろ側には、光検出部としてのフォトダイオード４０、４０ａ、…、４０’が設置されており、１６個のレーザ共振器７ａ〜７ｐからの出力を一括して検出してモニタすることができる。

各ＬＤチップ２、２ａ、…２’において、一個のレーザ共振器の出力のみを検出しモニタするときには、制御部１２によって瞬間的に他のレーザ共振器をオフするように制御される。レーザ素子は人間の眼の応答速度よりはるかに速いため、映像信号を変調する合間のタイミングで１６個のレーザ共振器７ａ〜７ｐ毎の出力を検出しモニタすることができる。

また、一個のフォトダイオード４０で１６個のレーザ共振器７ａ〜７ｐを検出してモニタすることができるので、フォトダイオード４０の数も３２個で構成でき、安価となる。

また、本実施の形態の発光装置１Ａは、上記したような構成により、各ＬＤチップ２、２ａ、…、２’のレーザ共振器７ａ〜７ｐをＬＤチップ２の端から順番に点灯し、横方向の同じ列の領域を縦方向に順次点灯していくスキャン方式の点灯を行うことができる。このスキャン方式の点灯制御は、制御部１２（図１参照）によって行われる。

この場合、各ＬＤチップ２、２ａ、…、２’のレーザ共振器７ａ〜７ｐは、時間的には各瞬間では一個ずつしか動作しないので、１６個のレーザ共振器７ａ〜７ｐを全て動作させた場合と比べて発熱量を大幅に抑えることができる。この他に、本実施の形態の発光装置１Ｂは、黒挿入など、様々な変調を自在に行うことも可能である。

従って、第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得る他に、簡単な構成で且つ低コストで、例えば５１２領域からなる多数の分割領域からなる発光面を有するローカルディミング方式のバックライト装置として構成することが可能となる。

なお、本実施の形態では、発光装置１Ａは、一例として５１２領域に分割されるローカルディミング方式のバックライト装置として構成するために、ＬＤチップの数や大きさ、レーザ共振器の数、分割領域の数、及び微小波長変換部材の形態や数を具体的に説明したが、本発明はかかる特定の形態に限定されるものではなく、必要に応じた領域に合わせて前記数値を設定し構成すれば良い。

（第３の実施の形態）
図５は、本発明の第３の実施の形態に係る発光装置の一部破断した斜視図である。なお、本形態において第１の実施の形態の装置と同様の構成要素については同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分のみを説明する。

第３の実施の形態の発光装置１Ｂは、蛍光体等の波長変換を伴わないＲＧＢタイプのＬＤチップ２Ａ１、２Ａ２、２Ａ３を用いて構成される。つまり、これらのＬＤチップ２Ａ１、２Ａ２、２Ａ３は、光の三原色であるＲ、Ｇ、Ｂのそれぞれの波長で発振する複数のレーザ共振器７０ａ〜７０ｄをそれぞれ有して構成される。そのため、本形態の発光装置１Bにおいては前述した形態における微小波長変換部材を用いる必要がない。

なお、本実施の形態では、１つのＬＤチップに４個のレーザ共振器７０ａ〜７０ｄを設けた構成について説明したが、これに限定されるものではなく、４個以上のレーザ共振器を設けて構成しても良い。

ＬＤチップ２Ａ１の構成について説明すると、例えば赤色の光を出射するＬＤチップ２Ａ１において、レーザ共振器７０ａに結合したファイバ導波部３ａは、領域４ａの出光部７２ａに光を伝送する。レーザ共振器７０ｂに結合したファイバ導波部３ｂは、領域４ｂの出光部７２ｂに光を伝送する。レーザ共振器７０ｃに結合したファイバ導波部３ｃは、領域４ｃの出光部７２ｃに光を伝送する。レーザ共振器７０ｄに結合したファイバ導波部３ｄは、領域４ｄの出光部７２ｄに光を伝送する。このように各レーザ共振器７０ａ〜７０ｄに結合するファイバ導波部３ａ〜３ｄは、各領域４ａ〜４ｂに光を配分するようになっている。

緑色の光を出射するＬＤチップ２Ａ２、Ｂの光を出射するＬＤチップ２Ａ３においても、ＬＤチップ２Ａ１と同様に、各レーザ共振器７０ａ〜７０ｄにそれぞれ結合されるファイバ導波部３ａ〜３ｄによって、各領域４ａ〜４ｂに光が配分される。
つまり、ファイバ導波部３ａ〜３ｄの結合した光出力は、ＲＧＢの各色の光を一箇所の領域にまとめる形で、各領域４ａ〜４ｄに配分される。

すなわち、上記構成により、発光装置１Ｂは、各領域５ａ〜５ｂでＲＧＢの映像信号に応じて、ＲＧＢの光出力を混ぜて混色ができるので、カラーローカルディミング動作を行うことができる。

従って、第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果が得られる他に、従来の直下方式であるカラーローカルディミング方式のように、膨大なＬＥＤチップを必要とせず、また、実装基板を設けることなく、ＬＤチップを用いたカラーローディングディミング方式の発光装置１Ｂを実現することが可能となる。

なお、本実施の形態において、３つのＬＤチップ２Ａ１、２Ａ２、２Ａ３、３つのレーザ共振器７０ａ〜７０ｄ、及び４つの領域４ａ〜４ｄを設けて構成したが、これに限定されるものではなく、図３に示すように必要に応じてそれぞれ増やして構成しても良い。

なお、上述した本実施の形態の発光装置は、バックライト装置として利用されるものを例として説明したが、液晶モジュール等を用いない表示装置そのものとしても利用可能であり、その場合は、各発光素子には、映像信号等に応じた駆動信号が供給される。

（第４の実施の形態）
図６は、本発明の第４の実施の形態に係る発光装置のＬＤチップを示す斜視図である。なお、本実施の形態において、第１の実施の形態の装置と同様の構成要素については同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分のみを説明する。

第４の実施の形態の発光装置１において、光源であるＬＤチップ２Ｘは、複数のレーザ共振器７ａ、７ａ１，７ｂ、７ｂ１の内、少なくとも１つが、故障の時のバックアップ、又は特別に高い輝度が必要である時のブースタとして用いるように構成される。

図６に示すように、ＬＤチップ２Ｘには、２本のファイバ導波部３ａ、３ｂのそれぞれの一方の端部が結合される。
このＬＤチップ２Ｘは、４つのレーザ共振器７ａ、７ａ１、７ｂ、７ｂ１を有しているが、その中の２本、例えばレーザ共振器７ａとレーザ共振器７ａ１の間隔と、レーザ共振器７ｂとレーザ共振器７ｂ１の間隔を、それぞれ２０μｍの間隔までに近づけて配置することで、２つのレーザ共振器がひとつのまとまりとして形成されている。また、その他の間隔、つまり、レーザ共振器７ａ１と、レーザ共振器７ｂとの間隔２Ｙは、１００μｍとしている。

このような構成によれば、ひとまとめにした２本のレーザ共振器７ａ、７ａ１と、レーザ共振器７ｂ、７ｂ１のそれぞれの光出力を、共通のファイバ導波部３ａと３ｂにそれぞれ結合することができる。

レーザ素子自体は寿命もあり、ＥＳＤ静電気放電（Electrostatic Discharge）などにより故障する虞もある。しかし、本実施の形態の発光装置１では、片方のレーザ共振器７ａ１，７ｂ１は、通常は使わずに予備として利用することが可能である。

このような発光装置１を表示装置のバックライト装置として構成した場合、入力される映像によっては、場所によって明るさを強調したい場合がある。このような場合には、本実施の形態では予備の輝度ブースタとして利用することが可能である。

なお、本実施の形態では、２つのレーザ共振器７ａ１、７ｂ１を、他のレーザ共振器７ａ、７ｂにそれぞれ近接して構成したが、より近接させることで、レーザ共振器の数を増やして構成しても良い。この場合、近接してレーザ共振器の数を増やすことは、ＬＤチップ２Ｘ内のマスクパターンだけを変更することで対応が可能であり、また、ＬＤチップ２Ｘの表面積も増えないため、ＬＤチップ自体のコスト上昇には影響しないといった利点がある。

従って、第４の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果が得られる他に、ＬＤチップ２Ｘの複数のレーザ共振器７ａ、７ａ１，７ｂ、７Ｂ１の内、少なくとも１つが、故障の時のバックアップ、又は特別に高い輝度が必要である時のブースタとして用いることができ、機能性の高い発光装置の実現が可能となる。

以上のように、本発明の上述した第１〜第４の実施の形態においては、表示装置の液晶ディスプレイに用いられるローカルディミング方式のバックライト装置あるいは表示装置として構成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で他の面照明装置としての応用も可能である。すなわち、上述した各実施の形態の発光装置は、液晶ディスプレイのバックライト装置への応用ではなく、発光装置自体を表示装置として構成したり、面照明装置として応用することも可能である。

以上の実施の形態に記載した発明は、その実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、前記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、本発明は、実施例として本明細書で説明した各形態における構成要素の特定の組合せに限らず、本発明が解決しようとする課題に照らして構成要件を付加、削除または転換など適宜行うことも可能である。

１…発光装置、
２…光源（集積ＬＤチップ）、
２Ａ…前側端面、
２Ｂ…後側端面、
３、３ａ〜３ｄ…ファイバ導波部、
４…バックライト装置本体、
４Ａ…発光面、
４ａ〜４ｄ…領域、
５、５ａ〜５ｄ…微小波長変換部材（光学部材）、
７、７ａ-７ｄ…レーザ共振器、
８…反射膜、
２０…活性層
２１…ｐ型クラッド層
２２…ｎ型クラッド層
２３…絶縁膜
９…ボンディングパット、
９Ａ…金ワイヤ、
１０…駆動部、
１１…検出部、
１２…制御部、
４０…フォトダイオード（光検出部）。

Claims (10)

1. 発光面を有し、前記発光面を複数に分割した領域の領域毎に輝度もしくは色度を調整可能な発光装置であって、
   独立に駆動可能な複数の発光素子を有し、前記複数の発光素子をモノリシックに集積した光源と、
   前記分割したそれぞれの領域に前記集積光源のそれぞれの発光素子の光出力を配分する複数の光学伝送路と、
   を具備したことを特徴とする発光装置。
2. 前記分割したそれぞれの領域に対応する前記集積光源のそれぞれの発光素子の光出力を配分する複数の光学伝送路の前記それぞれの領域に出力する出力端に波長変換材料を具備したことを特徴とする発光装置。
3. 前記発光素子が半導体レーザ共振器により構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発光装置。
4. 前記発光素子がエッジエミッション型ＬＥＤにより構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発光装置。
5. 前記発光面は平面に形成され、前記集積光源は、前記発光面の側面に近接した位置、又は前記発光面から離間した位置に設置されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の発光装置。
6. 各伝送路に２以上の発光素子が結合されており、前記各伝送路において結合されている前記集積光源の複数の発光素子の少なくとも１つは、故障の時のバックアップ、または特別に高い輝度が必要である時のブースタとして用いられるものであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の発光装置。
7. 前記複数の発光素子の光出力を検出する少なくとも１つの光検出部と、
   この光検出部の検出結果に基づいて前記発光素子に流れる電流を調整して、前記発光素子の光出力を制御する制御部とを有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の発光装置。
8. 前記光源の複数の発光素子は、それぞれ少なくとも光の３原色に相当する波長を有し独立に変調可能なレーザ共振器を含み、このレーザ共振器の３原色の出力が各領域に伝送されることで混色されることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
9. 入力される映像信号に基づいて映像を表示する表示装置であって、
   請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の発光装置をバックライト装置として備え、入力される映像信号に対応して、前記領域毎に光の輝度が調整されることを特徴とする表示装置。
10. 入力される映像信号に基づいて映像を表示する表示装置であって、
    請求項８に記載の発光装置と、
    映像信号に応答して各色のレーザ共振器を前記領域毎に独立制御する制御部とを有することを特徴とする表示装置。

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