JP2013011716A

JP2013011716A - 映像表示装置

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Publication number: JP2013011716A
Application number: JP2011143914A
Authority: JP
Inventors: Hironobu Kawaguchi; 博信川口; Yoko Inoue; 陽子井上
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-06-29
Filing date: 2011-06-29
Publication date: 2013-01-17
Anticipated expiration: 2031-06-29
Also published as: JP5744646B2

Abstract

【課題】高画質の映像表示装置を提供する。
【解決手段】３ｉｎ１ＬＥＤ発光素子２の前面に配置されるマトリクスレンズ４のレンズ作用面部は、発光素子であるＬＥＤチップから発せられた光線が所定の軸に対して平行に入射する入射面部４ｂおよび光線が出射する出射面部４ａが、軸を中心に回転対称に形成され、入射面部４ｂは、軸を中心とした凹面部４ｂ１と、凹面部４ｂ１の外周から外側へ形成されたリング状凸面部４ｂ２を有し、出射面部４ａは軸を中心とした凸面部を有する。軸から逸れた配置のＬＥＤチップ２ａ、２ｃから発せられる光線（主光線）は、入射面部４ｂのリング状凸面部４ｂ２に入射し、入射面部４ｂと傾斜角度が近い出射面部４ａから、軸に対して略平行な方向へ出射し、光束の広がりも小さくなる。
【選択図】図３

Description

本発明は、多数のＲ（赤）・Ｇ（緑）・Ｂ（青）などの発光素子を発光させて表示を行うフルカラーの映像表示装置に関する。

一般に、映像表示装置は、発光素子等により構成される表示ユニットを平面上に多数配列することにより構成されている。発光素子として発光ダイオード（ＬＥＤ）が使用されるようになり、発光素子の配置や配列ピッチを任意に設計できることから、用途に応じて様々な解像度や輝度を持つ映像表示装置が構成できるようになった。一般的に映像表示装置の最小構成単位である表示ユニットには単色あるいは２色あるいは光の３原色であるＲ(赤)・Ｇ(緑)・Ｂ(青)の発光素子を多数配列した基板の前面に平面板あるいはシリンドリカルレンズあるいは凸レンズの集合板を配置したものが知られている。

図１２は従来の映像表示装置の最小構成単位である表示ユニット１００を示す図であり、図１２（ａ）は表示ユニット１００の概略正面図、図１２（ｂ）はＣ-Ｃ断面図、図１２（ｃ）はＤ-Ｄ断面図であり、一つの表示ユニット１００は、複数の固体光源が行列配置（マトリクス配置）された構成であり、一つの固体光源である1 in 1 ＬＥＤ（ワンインワンエルイーディー）発光素子７には、一つの発光素子であるＬＥＤチップが実装される。例えば、図１２、図１３に示すように、一つの表示ユニット１００は、固体光源に相当する1 in 1 ＬＥＤ発光素子７が、４行４列に素子配列されている。

図１３に示すように、固体光源である1 in 1 ＬＥＤ発光素子７には、一つの発光素子
である赤色のＬＥＤチップ７ａ、緑色のＬＥＤチップ７ｂ、青色のＬＥＤチップ７ｃのいずれかが実装され、Ｒ(赤)２個・Ｇ(緑)１個・Ｂ(青)１個の２行２列のブロックが絵素８で、絵素ピッチはＰＸ１及びＰＹ１であり、1 in 1 ＬＥＤ発光素子７の外形寸法は横方
向ＬＸ１、縦方向ＬＹ１であり、２行２列分の固体光源と、絵素間の間隙を足した寸法に相当する。

1 in 1 ＬＥＤ発光素子７を用いた映像表示装置において、より高解像度化を図る為に
は、絵素ピッチＰＸ１及びＰＹ１を小さくすればよいが、1 in 1 ＬＥＤ発光素子7の外形寸法ＬＸ１、ＬＹ１以下の絵素ピッチとすることは不可能であり、また、1 in 1 ＬＥＤ
発光素子7の外形寸法を小さくすることにも物理的寸法の限界がある。また、フルカラー
の表示を行うにＲ（赤）・Ｇ（緑）・Ｂ（青）の３原色が必要なため、最低でもＲＧＢ各１個の1 in 1ＬＥＤ発光素子７が必要となりコスト的にも高くなってしまう。
そのため、近年では一般的な映像表示装置において、一つのパッケージ内に３つのＬＥＤチップが配置された3 in 1 ＬＥＤ発光素子が広く採用され始めている。

また、1 in 1 ＬＥＤ発光素子７や2 in 1 ＬＥＤ発光素子の前面にシリンドリカルレンズや凸レンズを配置し、正面輝度を高める技術について、従来の文献に記載されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）。

特開平６−１０４４８８号公報特開平６−１０４４８９号公報

従来の映像表示装置では、一つの固体光源に配置されるＬＥＤチップ数が一つの場合、発光素子の前面に配置するレンズの入射面が平坦面であるものを用いても、正面輝度を高く保つことが可能であった。また、2 in 1ＬＥＤ発光素子においても、ＬＥＤが並んだ方向に長いシリンドリカルレンズを用いることで正面輝度を確保することもできた。
しかし、一つ固体光源の前面に、表面形状が略半球状のレンズを配置する場合、ＬＥＤチップが３つ一列に配置された3 in 1ＬＥＤ発光素子では、それぞれのＬＥＤチップの光線が異なる進行方向となり、良好な画質を得ることができないという問題があった。
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、表面形状が略半球状のレンズを用いた映像表示装置であって、3 in 1ＬＥＤ発光素子など、複数のＬＥＤチップが固体光源に配置されたｎin 1ＬＥＤ発光素子を用いた、良好な画質の映像表示装置を得ることを目的とする。

この発明に係わる映像表示装置は、複数の発光素子が一つのパッケージ内に実装されてなる固体光源、複数の上記固体光源がマトリクス状に実装された基板、上記基板に対向し、上記固体光源の発光面部に近接して配置され、一つの上記固体光源に対応して一つのレンズ作用面部が設けられ、複数の上記レンズ作用面部がマトリクス状に配置されてなるマトリクスレンズを備え、上記マトリクスレンズの上記レンズ作用面部は、上記発光素子から発せられた光線が所定の軸に対して平行に入射する入射面部および上記光線が出射する出射面部が上記軸を中心に回転対称に形成され、上記入射面部は上記軸を中心とした凹面部と、上記凹面部の外周から外側にかけて形成されたリング状凸面部を有し、上記出射面部は上記軸を中心とした凸面部を有するものである。

この発明の映像表示装置によれば、マトリクスレンズの入射面部を、軸中心として円形に形成された凹面部と、凹面部の外周から外側にかけて形成されたリング状凸面部を形成した複合面形状とすることによって、複数の発光素子のうちのいずれかの光線がリング状凸面部に入射した場合に、マトリクスレンズ入射面部の複合面形状の効果によって、光線の光軸ずれを抑制するとともに発散角を小さくすることが可能となる。

本発明の映像表示装置に３in１ＬＥＤ発光素子を用いた場合の素子配列を示す図である。本発明の実施の形態１の映像表示装置の表示ユニットの正面図および断面図である。本発明の実施の形態１の映像表示装置の一つの固体光源およびレンズ作用面部の断面図と要部拡大断面図である。本発明の説明に必要な従来のレンズを備えた映像表示装置の表示ユニットの正面図および断面図である。本発明の説明に必要な従来のレンズを備えた一つの固体光源の断面図である。本発明の実施の形態１の３in１ＬＥＤ発光素子の配光特性を示す図である。本発明の説明に必要な、レンズを備えない３in１ＬＥＤ発光素子の配光特性を示す図である。本発明の説明に必要な、入射面が平坦なレンズを備えた３in１ＬＥＤ発光素子の配光特性を示す図である。本発明の実施の形態２の５in１ＬＥＤ発光素子のＬＥＤチップ配置例を示した平面図である。本発明の実施の形態３の光線透過率を調整するレンズを備えた映像表示装置の表示ユニットの正面図および断面図である。本発明の実施の形態４の光線透過率調整膜によった被覆されたレンズを備えた映像表示装置の表示ユニットの正面図および断面図である。従来の映像表示装置の表示ユニットの正面図および断面図である。従来の１in１ＬＥＤ発光素子を用いた場合の素子配列を示す図である。

実施の形態１．
現在の高輝度化の要求に対し、従来の高輝度化の背景技術を組み合わせると下記のような構成を想起しうる。
図１２の1 in 1 ＬＥＤ発光素子７に、出射面が凸形状で背面が平坦な形状のレンズを配
置した従来の映像表示装置において、1 in 1 ＬＥＤ発光素子７を3 in 1 ＬＥＤ発光素子２（図１に示す。）に置き換え、高輝度化を図るものである。従来技術の組み合わせによる構成を図４に示す。また、図５は図４に示すＥ-Ｅ断面の一つの固体光源を拡大した断
面図であり、ＬＥＤチップ２ａ、２ｂより発せられた光線軌跡を追記している。

また、２in １ＬＥＤ発光素子や３in １ＬＥＤ発光素子に代表される、ｎin １ＬＥＤ
発光素子(ｎ：２以上の整数)の前面に平凸レンズ９００を配置すると、図５に示すように３in１ＬＥＤ発光素子２を構成するＲ(赤)・Ｇ(緑)・Ｂ(青)のＬＥＤチップ２ａ、２ｂ、２ｃより発せられた発散光線は、その各主光線が平凸レンズ９００の平面である入射面９ｂに対して垂直方向から入射するが、ＬＥＤチップ２ａ、２ｃより発せられた光線と平凸レンズ９００とは光軸を異にしているため、平凸レンズ９００の凸面（略半球）である出射面９ａを出射後は主光線が大きく曲げられて、正面からの逸れるものである。

結局、平凸レンズ９００を出射後は、ＬＥＤチップ２ａ、２ｂ、２ｃから出射した光線は互いに進行方向が異なって、遠方より鑑賞する際には色ずれ（カラーシフト）が生じ、映像表示装置の画質を損なうなどの問題があった。
そこで、本発明では、平凸レンズ９００に代えて、入射面が凹面部とその周囲を取り巻くリング状凸面部を持つレンズ４００を用いることで上記の問題を解決し、発光素子の高輝度化が可能で、また色ずれの小さい、解像度の高い高画質のフルカラー映像表示装置を提供する。

以下、この発明の実施の形態１について説明する。図１は本発明の映像表示装置である３in１ＬＥＤ発光素子を用いた場合の素子配列を示す図である。図２は、この発明の実施の形態１である映像表示装置の最小構成単位である表示ユニット１を示す図であり、図２（ａ）は表示ユニット１の概略正面図、図２（ｂ）は一つの固体光源に相当する３in１ＬＥＤ発光素子２のＬＥＤチップ（符号２ａ、２ｂ、２ｃで示す。）の配置ラインに沿った重力方向の断面図であるＡ-Ａ断面図、図２（ｃ）は、図２（ｂ）に直交する水平方向の
断面図であるＢ-Ｂ断面図である。
図２に示すように、表示ユニット１は、配線基板３上に複数の３in１ＬＥＤ発光素子２がマトリクス状に配列されてなる基板と、一つの固体光源に対応するレンズ作用面がマトリクス状に複数個配列された一体物のマトリクスレンズ４と、太陽光や照明等からの外光を遮光するルーバー５と、ハウジングケース６により主に構成されている。

３in１ＬＥＤ発光素子２は、図１に示すように、３原色であるＲ(赤)・Ｇ(緑)・Ｂ(青)３色のＬＥＤチップ２ａ、２ｂ、２ｃが1つのパッケージの中に一列に実装された表面実
装型３in１ＬＥＤ発光素子である。表示ユニット１の固体光源として、3 in 1 ＬＥＤ発
光素子２を用いることにより、図１に示すような表示ユニット１の素子配列が可能であり、図１の場合、１個の3 in 1 ＬＥＤ発光素子２が絵素８となるので、絵素ピッチはＰＸ２及びＰＹ２であり、3 in 1 ＬＥＤ発光素子２の外形寸法は横方向ＬＸ２、縦方向ＬＹ２となり、一つの固体光源（絵素８）と絵素間の間隙を足した寸法に相当する。
例えば、1 in 1 ＬＥＤ発光素子７と3 in 1 ＬＥＤ発光素子２の外形寸法が同じと仮定した場合、3 in 1 ＬＥＤ発光素子２の絵素ピッチＰＸ２及びＰＹ２は、1 in 1 ＬＥＤ発光素子７の絵素ピッチＰＸ１及びＰＹ１の半分にすることができ、容易にかつ低コストで高解像度化を図ることが可能となる。
また、発光素子（ＬＥＤチップ）は、発光ダイオードにより構成される。
ここで、マトリクスレンズ４は、例えばポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂、エポキシ樹脂等に代表される透明樹脂によって形成されている。
また、ルーバー５は、外光遮光性の高い黒色樹脂によって形成した黒色ルーバーである。

次に本発明の実施の形態１による映像表示装置の動作、効果について説明する。
実施の形態１による映像表示装置の固体光源として３in１ＬＥＤ発光素子２を用いた場合に、図２のＡ-Ａ断面でＬＥＤチップから発光する光線の軌跡がわかるように拡大した
図を図３（ａ）に、レンズの拡大断面図を図３（ｂ）に示す。なお、固体光源の発光面部は、ＬＥＤチップの実装面である。
図３（ａ）に示すように、本発明の実施の形態１による映像表示装置では、n in 1ＬＥＤ発光素子（ｎ：２以上の整数）の前方に近接して、入射面出射面の両面にレンズ構造を持ったレンズ４００が配置されている。レンズ４００は、出射面（出射面部）４ａ、入射面（入射面部）４ｂともに回転対称の構造が設けられており、その回転対称軸を通る断面において、出射面４ａは凸形状、入射面４ｂは、出射面４ａと光軸を同じくした光源側に凹形状の凹面部４ｂ１と、その凹面部４ｂ１の外周端部から外側にかけて光源側に突出して形成されたリング状凸面部４ｂ２とを持つ複合面形状である。

レンズ４００の入射面４ｂの複合面形状についてより詳しく説明すると、図３（ｂ）に示すように、凹面部４ｂ１が、軸中心に、半径がＬＥＤチップ２ａ-２ｂ（または２ｂ-２ｃ）間の間隔未満である円形に形成され、その凹面部４ｂ１の外周から外側に向かって所定の幅を持って広がるリング状凸面部４ｂ２が形成されている。凹面部４ｂ１では、凹面部４ｂ１の軸と外周とを結ぶ破線よりも、レンズ４００の表面が凹んだ形状である。リング状凸面部４ｂ２では、凹面部４ｂ１の外周とリング状凸面部４ｂ２の外周とを結ぶ破線よりも、レンズ４００の表面が光源側に突出した状態となっている。
ここで、リング状凸面部４ｂ２は、凹面部４ｂ１の外周から外側に向かうにつれて、固体光源側に近づくように突出するとともに、表面の傾斜が軸に対して垂直な方向に近づくような傾斜面に形成されている。
なお、入射面４ｂの複合面形状や、出射面４ａの傾き等については、映像表示装置の特性に応じて最適化がなされることは言うまでもない。

光軸（軸、レンズの回転対称軸に同じ。）に配置されたＬＥＤチップ２ｂから出射した発散光線は、光軸に沿って主光線２０ｂ０が出光し、入射面４ｂの凹面部４ｂ１若しくはリング状凸面部４ｂ２に入射するが、凹面部４ｂ１に入射する光線（図３（ａ）に実線で示す。）は、凹面部４ｂ１と出射面４ａのレンズ作用を受け、ＬＥＤチップ２ｂ出射時よりも発散角を狭められた発散光線２０ｂ（符号２０ｂ０で示す主光線を中心として、上下の符号２０ｂ１、２０ｂ２で示す光線を含む広がりを持つ光線。）となって光軸を中心としてレンズ４００から出光する。ＬＥＤチップ２ｂの光線のうち、ＬＥＤチップ２ｂから出射し、レンズ４００のリング状凸面部４ｂ２に入射する光線（図示しない。）は、入射面４ｂ２と出射面４ａからなる光学面ではレンズ作用が小さく光軸から大きく発散している光線となり、映像表示装置の想定視野角内に入らなくなるため、ここでは説明しない。

光軸から所定のピッチを隔てた位置に配置されたＬＥＤチップ２ａから出射した発散光線は、同様に入射面４ｂの凹面部４ｂ１若しくはリング状凸面部４ｂ２に入射する。図３
（ａ）に破線でＬＥＤチップ２ａの光線軌跡を示す。ここで、入射面４ｂの凹面部４ｂ１の半径は、ＬＥＤチップ間隔２ａ-２ｂ（２ｂ-２ｃ）未満の大きさとなっている。

ここで、入射面４ｂのリング状凸面部４ｂ２に入射する光線は、最も光強度の高い主光線２０ａ０（ＬＥＤチップ２ａから光軸に平行に出射した光線。）を含んでいる。入射面４ｂのリング状凸面部４ｂ２は、凹面部４ｂ１の外周から外側にかけてＬＥＤに近づく方向の傾斜面になっているため、ＬＥＤチップ２ａから出射した発散光線の主光線２０ａ０が通過する入射面であるリング状凸面部４ｂ２と出射面４ａの面の傾きの方向が近く、ＬＥＤチップ２ａから出射した発散光線の主光線２０ａ０は大きく方向を変えられることなく出射面4aを光軸に平行に近い角度で出光する。また、入射面４ｂのリング状凸面部４ｂ２は、その傾きが凹面部４ｂ１の外周を始点としてレンズ外側に向かうに従い小さくなり、光軸に垂直となるため、ＬＥＤチップ２ａから主光線よりもレンズ外側の方向に発散して出射した光２０ａ２は、ＬＥＤチップ出射時よりも発散角が小さくなって進行する。

一つの発光素子であるＬＥＤチップ２ａの光線のうち、入射面４ｂの凹面部４ｂ１に入射する光線は、凹面に対して偏芯して入射し、図３（ａ）の符号２０ａ１に示すように、主に大きく発散して出射した光の発散角が小さくなるように屈折して出光する。
ＬＥＤチップ２ｃから出射した発散光線は、ＬＥＤチップ２ａから出射した発散光線と同様の振る舞いをする。

ここで、仮に、レンズ４００の入射面が全面にわたって凹部で形成され、リング状凸面部を持たない形状である場合は、レンズ作用が小さくなり、光束の広がりが大きくなって高輝度化が図れないという問題が生じてくる。本願では、入射面にもうけたリング状凸面部４ｂ２によって、主光線が基板に対して垂直に出射し、その光束は広がりが小さく、高輝度化が図れる。

以上のように、レンズ４００を通過した3 in 1 ＬＥＤ発光素子２の配光特性を図６に
示す。比較のために、レンズ４００を備えない場合の配光特性を図７に、図５に示した平凸レンズ９００を備えた場合の配光特性を図８に示す。このように、本発明の実施の形態１によれば、レンズ４００を備えることによって、レンズを備えない場合に比較してレンズ作用により発散角を狭めて正面輝度をあげることができ、明るい映像表示装置を得ることができる。また、正面輝度を上げる平凸レンズ９００を備えた例と比較しても、3 in 1
ＬＥＤ発光素子２から出射する３つの発散光線がレンズ４００を通過後に生じる主光線
の光軸ずれを抑制し、３色の配光特性が揃って色ずれの少ない映像表示装置を得ることができる。

なお、前述したＬＥＤチップ２ｂから出射した発散光線で、入射面４ｂのリング状凸面部４ｂ２に入射した光線や、上述した光路を取らない光線は視野角内に入らないため映像表示装置全体の明るさには寄与しないが、本願のレンズ４００を備えた場合の方が必要な視野角内での輝度は高めることができた。
また、レンズ４００の出射面４ａは球面でも可だが、非球面の方が望ましい。入射面４ｂのリング状凸面部４ｂ２は回転対称軸を通る断面形状を見た場合に、光源側に凸形状であればよく、ポリゴンラインや曲線と直線の複合からなる断面形状でもよい。なお、レンズ作用面部は、平滑な曲面が望ましいが、近似的に多数の平面の連続体で構成しても良い。
さらに、上記の例では、レンズ４００が一つの固体光源に対応した一つのレンズ作用面部であり、このレンズ４００が多数行列配置されたマトリクスレンズ４が一体形成されている場合を示したが、レンズ４００とレンズ間に位置するフレーム部分とを別体として作成し、フレーム部分の穴部にレンズ４００を嵌合させて一体化させることも可能である。

本実施の形態１においては固体光源として3 in 1ＬＥＤ発光素子２を用いる場合について説明をしたが、2 in 1 ＬＥＤ発光素子を用いる場合においては、図３に示した符号２
ａ、２ｂ、２ｃで示す３つのＬＥＤチップ（発光素子）のうちのいずれか２つが発光点となるようにレンズ４００と2 in 1 LEDの位置関係を調整すればよい。

なお、実施の形態１では、３原色であるＲ(赤)・Ｇ(緑)・Ｂ(青)３色のＬＥＤチップ（２ａ、２ｂ、２ｃ）が実装された３in１ＬＥＤ発光素子２を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、ｎin１ＬＥＤ発光素子（n：２以上の整数）を採用してもよく、例えば、３原色であるＲ（赤）・Ｇ（緑）・Ｂ（青）にＣ（シアン）、Ｙ（黄色）、Ｗ（白）など多色のＬＥＤチップを追加しても同様の効果を得ることができる。また、同色の発光素子の場合でも正面輝度を向上させることができる。

また、この実施の形態１では、表面実装型のＬＥＤ発光素子を例に説明したが、本発明はこれに限らずＤＩＰ型のＬＥＤ発光素子を採用しても同様の効果を得ることができる。
また、この実施の形態１では、図１および図２にて固体光源である3 in 1ＬＥＤ発光素子２が縦４個×横４個の計１６個配列された表示ユニット１を例示して説明したが、本発明はこれに限らず縦横共任意の数の固体光源を配列しても同様の効果を得ることができる。

なお、上述した例ではルーバー５として、固体光源の上側に、水平方向かつ前方へ突き出すように形成された横庇が、各行毎に配置されたものを示したが、この横庇に加え、または横庇に代えて、縦庇を設けても良い。ルーバー５の縦庇は、例えば上下方向に並んだ固体光源の列の左右に、上下方向に伸びるように、各列毎に配置し、横方向からの外光を遮断することにより、映像表示装置の表示特性を向上させることができる。また、設置状況に応じて、ルーバー５として、横庇および縦庇の無い、平坦な部材を配置することもできる。

実施の形態２.
本実施の形態２では、実施の形態１において示したレンズ４００を用いて、４個以上のＬＥＤチップを持つn in 1 ＬＥＤ発光素子を一つの固体光源として用いる場合について
、まず説明する。
３原色であるＲ、Ｇ、Ｂの他、Ｃ（シアン）、Ｙ（黄）、Ｗ（白）など多色の光源を用いて色再現性を高めたり明るさを向上させたりする高画質の映像表示装置が期待されている。
図９は本発明の実施の形態２におけるレンズ４００とレンズ４００を有効に機能させる5 in 1ＬＥＤ発光素子２１のＬＥＤチップ配列を示したものである。図示したように実施の形態１で示した3 in 1 ＬＥＤ発光素子２のＬＥＤチップ２ａ−２ｂ間、若しくは２ｂ
−２ｃ間の素子間隔を半径とした仮想のピッチ円の円周上に、ＬＥＤチップ２ａ、２ｄ、２ｃ、２ｅを９０度の等間隔（９０度間隔）で配列すれば、光軸上に配置されたＬＥＤチップ２ｂと合わせて計５個のＬＥＤチップを配置した5 in 1ＬＥＤ発光素子２１が得られる。ここで、ピッチ円の半径は、入射面４ｂの凹面部４ｂ１の半径よりも大きくなり、ＬＥＤチップ２ａ、２ｄ、２ｃ、２ｅは、入射面部４ｂのリング状凸面部４ｂ２に対向しているため、各ＬＥＤチップから出射した発散光線は実施の形態１で説明した場合と同様の軌跡をたどり、ＬＥＤチップの数が増えたとしても各ＬＥＤチップから出射しレンズ４００を通過した光の配光特性は揃い、良好な画質の映像表示装置を得ることができる。

なお、ピッチ円の円周上に２つのＬＥＤチップが１８０度間隔で等間隔に１個づつ配置されると、軸上の１個のＬＥＤチップとあわせて、ＬＥＤチップ３個が一列に並んだ実施の形態１の３in １ＬＥＤのチップ配列となる。ピッチ円の円周上に配置されるＬＥＤチ
ップの間隔は、ＬＥＤの個数に合わせて変更できることは言うまでもなく、１２０度間隔
で等間隔に配置すれば、ピッチ円の円周上に配置される３つのＬＥＤチップと光軸上の１個のＬＥＤチップとで４in １ＬＥＤのチップ配置を得られる。このように、ｎ in 1 Ｌ
ＥＤ発光素子を、光軸上にＬＥＤチップ１個を配置した上で、さらに、ピッチ円の円周上に等間隔でｎ−１個のＬＥＤチップを配置して得ることができる。
なお、光軸上にはＬＥＤチップを配置せず、ピッチ円の円周上に等間隔でｎ個（ｎは２以上の整数。）のＬＥＤチップ（発光素子）を配置したｎ in １ＬＥＤ発光素子であっても同様に、上述した効果を得ることができる。

実施の形態３．
次に、本願の実施の形態３の映像表示装置について図１０を用いて説明する。上述の実施の形態１では、マトリクスレンズ４は、透明樹脂であることを示したが、この実施の形態３における表示ユニット１は、マトリクスレンズ４を形成している透明樹脂材料に黒色の顔料を混合させて黒色のスモーク色としている。
透明樹脂材料と黒色の顔料の混合比を調整することによりマトリクスレンズ４の光線透過率を調整することが可能である。光線透過率を小さく設定すると、映像表示装置のコントラストを高くすることができるが、輝度が低くなる。一方、光線透過率を大きく設定すると、映像表示装置のコントラストが低くなるが、輝度が高くなるという特性を持っている。ＬＥＤ発光素子の輝度実力や仕様によって、本手法を用いて光線透過率を自由に設定することができる。なお、光線透過率は、３０〜９０％の範囲で調整するものとする。

次に、実施の形態３による表示ユニット１の動作、効果について説明する。実施の形態１のマトリクスレンズ４を黒色のスモーク色とすることにより、黒表示時（非点灯時）の暗輝度を下げる効果があり、コントラストを向上させることができる。
また、映像表示装置の設置環境や観察者の視認角度の仕様毎に、黒色スモーク樹脂材料の光線透過率と、レンズの形状を調整することにより、輝度、視認角度及びコントラストを任意に調整することが可能である。例えば、レンズゲインが３倍となるようなレンズを設計し、透過率０.５の黒色のスモーク材料を組み合わせることによって、３×０.５＝１.５倍の正面輝度となると共にコントラストも１／０.５＝２倍に向上することになる。

実施の形態４.
図１１に示す実施の形態４における表示ユニット１は、上述の実施の形態１の表示ユニット１の構成に加え、さらにマトリクスレンズ４の出射面４ａ側の表面に黒色スモーク塗装あるいは黒色スモークコーティングを施し、レンズ４００の表面を覆い、光線透過率を３０〜９０％に調整する光線透過率調整膜４ｃを設けている。
黒色スモーク塗料あるいは黒色スモークコーティング材に含まれる黒色顔料の混合比を調整することにより光線透過率調整膜４ｃの光線透過率を調整することが可能となる。
また、光線透過率調整膜４ｃの膜厚を調整することによっても光線透過率を調整することが可能である。また、塗装あるいはコーティングをマトリクスレンズ４の背面に施しても同様の効果を得ることができる。

１、１００表示ユニット
２３in１ＬＥＤ発光素子（固体光源）
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、７ａ、７ｂ、７ｃＬＥＤチップ（発光素子）
３配線基板（基板）
４、９マトリクスレンズ
４ａ、９ａ出射面（出射面部）
４ｂ、９ｂ入射面（入射面部）
４ｂ１凹面部
４ｂ２リング状凸面部
４ｃ光線透過率調整膜
５ルーバー
６ハウジングケース
７１in１ＬＥＤ発光素子（固体光源）
８絵素
２０ａ０、２０ａ１、２０ａ２、２０ｂ０、２０ｂ１、２０ｂ２光線軌跡
２１５in１ＬＥＤ発光素子（固体光源）。

Claims

複数の発光素子が一つのパッケージ内に実装されてなる固体光源、複数の上記固体光源がマトリクス状に実装された基板、上記基板に対向し、上記固体光源の発光面部に近接して配置され、一つの上記固体光源に対応して一つのレンズ作用面部が設けられ、複数の上記レンズ作用面部がマトリクス状に配置されてなるマトリクスレンズを備え、上記マトリクスレンズの上記レンズ作用面部は、上記発光素子から発せられた光線が所定の軸に対して平行に入射する入射面部および上記光線が出射する出射面部が上記軸を中心に回転対称に形成され、上記入射面部は上記軸を中心とした凹面部と、上記凹面部の外周から外側にかけて形成されたリング状凸面部を有し、上記出射面部は上記軸を中心とした凸面部を有することを特徴とする映像表示装置。
上記レンズ作用面部の上記入射面部に形成される上記リング状凸面部は、上記凹面部の外周から外側に向かうにつれて、上記固体光源側に近づくように突出するとともに、表面の傾斜が上記軸に対して垂直な方向に近づくように形成されたことを特徴とする請求項１記載の映像表示装置。
一つの上記パッケージ内に実装される複数の上記発光素子は、上記レンズ作用面部の中心となる上記軸を中心とした一つの円周上に互いに離間して配置され、上記円周は、上記入射面部の上記リング状凸面部に対向していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の映像表示装置。
一つの上記パッケージ内に実装される複数の上記発光素子は、上記レンズ作用面部の中心となる上記軸上および上記軸を中心とした一つの円周上に配置され、上記円周上に配置される上記発光素子は、上記入射面部の上記リング状凸面部に対向していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の映像表示装置。
上記レンズ作用面部の上記入射面部の上記軸を中心とした上記凹面部の半径は、上記発光素子が配置されている円周の半径未満となるように形成されたことを特徴とする請求項３または請求項４記載の映像表示装置。
上記発光素子は、一つの上記パッケージ内に、上記円周上に１８０度間隔で１個ずつ配置されたことを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項記載の映像表示装置。
上記発光素子は、一つの上記パッケージ内に、上記円周上に１２０度間隔で１個ずつ配置されたことを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項記載の映像表示装置。
上記発光素子は、一つの上記パッケージ内に、上記円周上に９０度間隔で１個ずつ配置されたことを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項記載の映像表示装置。
上記発光素子は、発光ダイオードであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項記載の映像表示装置。
一つの上記パッケージに実装される上記発光素子の色が、赤、緑、青の３原色であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項記載の映像表示装置。
上記マトリクスレンズの前面に、外光を遮断する黒色ルーバーが配置されたことを特徴とする請求項１記載の映像表示装置。
上記マトリクスレンズは、黒色顔料を混合した材料によって製作され、光線透過率が３
０〜９０％に調整されたことを特徴とする請求項１記載の映像表示装置。
上記マトリクスレンズは、表面に光線透過率調整膜が設けられ、光線透過率が３０〜９０％に調整されたことを特徴とする請求項１記載の映像表示装置。
複数の発光素子が一つのパッケージ内に実装されてなる固体光源、上記固体光源の発光面部に対向するとともに近接して配置されたレンズ作用面部を備え、上記レンズ作用面部は、上記発光素子から発せられた光線が所定の軸に対して平行に入射する入射面部および上記光線が出射する出射面部が上記軸を中心に回転対称に形成され、上記入射面部は上記軸を中心とした凹面部と、上記凹面部の外周から外側にかけて形成されたリング状凸面部を有し、上記出射面部は上記軸を中心とした凸面部を有することを特徴とする映像表示装置。