表示装置および電子機器
【課題】省電力化を図りつつ、高輝度・高品位な画像を表示することができる表示装置、および、この表示装置を備える電子機器を提供すること。
【解決手段】本発明の表示装置は、複数の透光窓部を備える光変調素子と、光を出射する光源３１と、光源３１により励起される蛍光体３２とを備える光源装置３と、光源３１から光変調素子へ向け光を導く機能を有する筒状の反射面４１を備える導光部材４と、光変調素子の光源３１側近傍および／または光変調素子内にて、透光窓部以外の部分に対応して設けられ、導光部材４からの光を導光部材４側へ反射する反射部とを有し、筒状の反射面４１は、反射部で反射した光を蛍光体３２へ導くように、光変調素子側から光源装置３側へ向け収斂しており、筒状の反射面４１の軸線（光軸ＯＡ）に対する傾斜角度θが４°以下である。
【解決手段】本発明の表示装置は、複数の透光窓部を備える光変調素子と、光を出射する光源３１と、光源３１により励起される蛍光体３２とを備える光源装置３と、光源３１から光変調素子へ向け光を導く機能を有する筒状の反射面４１を備える導光部材４と、光変調素子の光源３１側近傍および／または光変調素子内にて、透光窓部以外の部分に対応して設けられ、導光部材４からの光を導光部材４側へ反射する反射部とを有し、筒状の反射面４１は、反射部で反射した光を蛍光体３２へ導くように、光変調素子側から光源装置３側へ向け収斂しており、筒状の反射面４１の軸線（光軸ＯＡ）に対する傾斜角度θが４°以下である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置および電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
投射型のプロジェクタやディスプレイ等の表示装置は、例えば、液晶ライトバルブ等の光変調素子と、光変調素子に光を照射するＬＥＤ（発光ダイオード）やＬＤ（レーザーダイオード）等の光源とを備えている（例えば、特許文献１参照）。
また、特許文献１にかかる表示装置では、光変調素子と光源との間にロッドインテグレータが設けられている。そして、光源からロッドインテクレータを介して光変調素子に光を照射する。このようにロッドインテグレータを用いることで、光源からの光を光変調素子の所望領域に均一に照射することができる。
【０００３】
ところで、液晶ライトバルブ等の光変調素子では、光を透過する部分と、光を透過しない部分とが必然的に形成されるが、光を透過する部分が光変調素子の全体（表示領域）に占める割合、いわゆる開口率が低い。
特許文献１にかかる表示装置では、光源からの光の一部は、前述した光を透過しない部分で反射され、使用されることなく無駄になっていた。そのため、所望の明るさの画像を表示するためには、高輝度の光源装置が必要となり、消費電力の増大を招いていた。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１４０８３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、省電力化を図りつつ、高輝度・高品位な画像を表示することができる表示装置、および、この表示装置を備える電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の表示装置は、複数の透光窓部を備える光変調素子と、
励起光を出射する光源と、前記光源の近傍に設けられ、前記励起光により励起される蛍光体とを備える光源装置と、
前記光源装置から前記光変調素子へ向け光を導く機能を有する筒状の反射面を備える導光部材と、
前記光変調素子の前記光源側近傍および／または前記光変調素子内にて、前記透光窓部以外の部分に対応して設けられ、前記導光部材からの光を前記導光部材側へ反射する反射部とを有し、
前記筒状の反射面は、前記反射部で反射した光を前記蛍光体へ導くように、前記光変調素子側から前記光源装置側へ向け収斂しており、前記筒状の反射面の軸線に対する傾斜角度θが４°以下であることを特徴とする。
これにより、反射部で反射した光が有効利用されるため、省電力化を図りつつ、高輝度・高品位な画像を表示することができる。
【０００７】
本発明の表示装置では、前記光源装置が前記筒状の反射面の一端の内側領域を覆うように設けられているとともに、前記光変調素子が前記筒状の反射面の他端の内側領域を覆うように設けられ、前記筒状の反射面と前記光源装置と前記光変調素子とで囲まれた領域が前記光源を内包する閉領域を形成していることが好ましい。
これにより、より確実に反射部で反射した光が有効利用されるため高輝度・高品位の画像を表示することができる。
本発明の表示装置では、前記傾斜角度θは、前記筒状の反射面の軸線方向におけるほぼ全域で一定であることが好ましい。
これにより、簡単かつ確実に、光源装置から光変調素子に照射される光の均一性を優れたものとし、高品位な画像を表示することができる。
【０００８】
本発明の表示装置では、前記光変調素子と前記光源装置との間には、所定方向の偏光を透過させ、当該所定方向に直交する方向の偏光を反射する偏光分離素子が設けられていることが好ましい。
これにより、偏光分離素子を透過しない光を有効利用することができる。
本発明の表示装置では、前記偏光分離素子と前記光源装置の間には、偏光の状態を制御する位相差板が設けられていることが好ましい。
これにより、偏光分離素子を透過しない光の位相をずらして導光部材から戻ってきた際に偏光分離素子を通過する比率を高めて光を有効利用することができる。
【０００９】
本発明の表示装置では、前記光変調素子の近傍には、複数の波長選択部を有するカラーフィルタが設けられており、その波長選択部の少なくとも１つが不透過波長帯域の光を反射する特性を有することが好ましい。
これにより、カラーフィルタの波長選択部を通過しない光を有効利用することができる。
【００１０】
本発明の表示装置では、前記複数の波長選択部は、互いに異なる複数の波長帯域の波長選択部で構成されていることが好ましい。
複数色の波長選択部を用いて画像を表示する場合（例えば、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の３色の波長選択部を用いてフルカラー画像を表示する場合）、光変調素子の開口率が極めて小さくなる。そのため、本発明を適用することにより効果が顕著となる。
【００１１】
本発明の表示装置では、前記光変調素子は、配線を備えており、前記反射部は、前記配線に対応して設けられ、前記配線を遮光する遮光層を兼ねていることが好ましい。
複数色の波長選択部を用いて画像を表示する場合（例えば、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の３色の波長選択部を用いてフルカラー画像を表示する場合）、光変調素子の開口率が極めて小さくなる。そのため、本発明を適用することにより遮光層で遮光される光を有効利用することができその効果が顕著となる。
【００１２】
本発明の表示装置では、前記光変調素子に照射される光が略白色光となるように構成されていることが好ましい。
これにより、例えば、カラーフィルタと組み合わせて容易にフルカラー画像を実現することができる。
本発明の表示装置では、前記光源装置が発する略白色光の色温度が６５００Ｋ以上となるように構成されていることが好ましい。
これにより、反射部で反射した光を蛍光体の励起に利用した結果において、励起光と蛍光のバランスをとり良好な色バランスを保つことができる。
本発明の電子機器は、本発明の表示装置を有することを特徴とする。
これにより、省電力化を図りつつ、高輝度・高品位な画像を表示する電子機器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の表示装置および電子機器の好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明にかかる表示装置の第１実施形態の概略構成を示す斜視図、図２は、図１に示す表示装置の縦断面図（図１中のＡ−Ａ線断面図）、図３は、図２に示す光変調素子の概略構成を示す断面図、図４は、図２に示す光源装置の概略構成を示す断面図、図５は、図２に示す導光部材を説明するための模式図（（ａ）は、図１中のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は、図１中のＢ−Ｂ線断面図）である。なお、図２および図５では、それぞれ、説明の便宜上、寸法等を誇張して示している。
【００１４】
図１に示す表示装置１は、スクリーンＳに像光を投射して画像をするものである。このような表示装置１は、図１および図２に示すように、光変調（空間変調）機能を有する光変調装置２と、この光変調装置２に光を照射する光源装置３と、光源装置３から光変調装置２へ光を導く機能を有する導光部材４と、光変調装置２で変調された光（像光）をスクリーンＳに投射する投射レンズ５とを有している。
【００１５】
以下、表示装置１を構成する各部を順次説明する。
（光変調装置）
光変調装置２は、照射された光Ｌを２次元的に輝度変調する機能を有する。このような光変調装置２は、図３に示すように、カラーフィルタ２１と、このカラーフィルタ２１に接合された液晶パネル（光変調素子）２２と、これらを狭持するように設けられた１対の偏光層２３、２４とを有している。
【００１６】
カラーフィルタ２１は、基板２１１と、複数の波長選択部２１２と、基板２１１と複数の波長選択部２１２との間に設けられた遮光層２１３とを有している。
基板２１１、透明基板であり、例えば、各種ガラス溶融石英等で構成されている。
基板２１１の図３中下側の面には、遮光層２１３を介して複数の波長選択部２１２が接合されている。
【００１７】
複数の波長選択部２１２は、マトリクス状に配列されている。
本実施形態では、複数の波長選択部２１２は、入射した光を赤色に変換する複数の波長選択部２１２Ｒと、入射した光を緑色に変換する複数の波長選択部２１２Ｇと、入射した光を青色に変換する複数の波長選択部２１２Ｂとで構成されている。これにより、フルカラー画像を表示することができる。
このように複数の波長選択部２１２が互いに異なる複数の波長選択部２１２Ｒ、２１２Ｇ、２１２Ｂで構成されている場合、液晶パネル２２の開口率が極めて小さくなる。そのため、後述するような導光部材４を用いた本発明を適用することによる効果が顕著となる。
【００１８】
また、複数の波長選択部２１２のうちの少なくとも１つが不透過波長帯域（前述したような色変換の対象とする波長帯域以外の波長帯域）の光を反射する特性を有するのが好ましい。これにより、カラーフィルタ２１の波長選択部２１２を通過しない光を有効利用することができる。この場合、例えば、複数の波長選択部２１２のうちの少なくとも１つに、色変換の対象とする波長帯域の光を透過し、それ以外の波長帯域の光を反射するよう構成された誘電体多層膜や自己クローニングフォトニック結晶を用いた素子を設ければよい。
【００１９】
遮光層２１３は、前述した複数の波長選択部２１２や後述する複数の個別電極２２４に対応して、複数の開口２１４が形成されている。各開口２１４透光窓部であり、各開口２１４を通じて、これに対応する各波長選択部２１２に光を入射させることができる。本実施形態では、各開口２１４内には、透明性を有する樹脂材料、ガラス材料、金属材料等の透明材料が充填されていている。
【００２０】
また、この遮光層２１３は、後述するスイッチング素子２２９やその配線にも対応して設けられており、後述するスイッチング素子２２９およびその配線に対して光が照射されるのを防止する機能を有する。これにより、スイッチング素子２２９の光リーク等の不具合の発生を防止することができる。
特に、この遮光層２１３は、その基板２１１側の面が光反射性を有している。すなわち、遮光層２１３は、導光部材４からの光を導光部材４側へ反射する（帰還させる）反射部を構成する。
【００２１】
このように遮光層２１３が前述したような反射部を兼ねていることで、遮光層２１３で遮光される光を後述する導光部材４へ導いて光を有効利用することができる。
このような遮光層２１３の構成材料としては、遮光層２１３の基板２１１側の面が光反射性を有し、かつ、遮光性を有するものであれば、特に限定されないが、例えば、銀、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属、誘電体多層膜（光学多層膜）等を用いることができる。また、遮光層２１３は、その全体を金属で構成してもよいし、遮光層２１３の基板２１１側の面付近だけを金属や誘電体多層膜で構成してもよい。
【００２２】
また、遮光層２１３は、後述する光源３１からの（励起光）と蛍光体３２からの蛍光とのうち少なくとも励起光を反射するものであればよいが、後述する光源３１からの光（励起光）のピーク波長付近に反射率のピークを有しているのが好ましい。
このようなカラーフィルタ２１の光の出射側の面上には、液晶パネル２２が設けられている。
【００２３】
液晶パネル２２は、照射された光の偏光方向の空間的分布を変化させる透過型の光変調素子である。
このような液晶パネル２２は、基板２２１と、基板２２１とカラーフィルタ２１との間に封入された液晶からなる液晶層２２２と、この液晶層２２２に電圧を印加するための複数の画素電極２２３および共通電極２２４と、液晶層２２２の液晶を配向させるための１対の配向膜２２５、２２６とを有している。
【００２４】
基板２２１は、透明基板であり、例えば、各種ガラス等で構成されている。
液晶層２２２は、液晶分子（図示せず）を含有しており、画素電極２２３と共通電極２２４との間の電圧の印加状態に応じて、かかる液晶分子、すなわち液晶の配向が変化する。
このような液晶層２２２は、１対の配向膜２２５、２２６間にこれらに接するように設けられている。これにより、所定時における液晶層２２２の液晶を所定の配向状態とすることができる。
【００２５】
配向膜２２５の液晶層２２２と反対側には、複数の画素電極２２３が設けられ、また、配向膜２２６の液晶層２２２と反対側には、共通電極２２４が設けられている。
各画素電極２２３および共通電極２２４は、それぞれ、透明電極であり、例えば、インジウムティンオキサイド（ＩＴＯ）等で構成されている。
複数の画素電極２２３は、前述した複数の波長選択部２１２に対応して設けられ、マトリクス状に配列されている。
【００２６】
また、各画素電極２２３の近傍には、各画素電極２２３に対応するように、ＴＦＴ等のスイッチング素子２２９が設けられている。このスイッチング素子２２９により、各画素電極２２３と共通電極２２４との間の電圧の印加状態を制御することができる。
また、図示しないが、画素電極２２３同士の間には、各スイッチング素子２２９に通電するための配線が設けられている。
【００２７】
偏光層２３は、基板２２１のカラーフィルタ２１とは反対側の面上に設けられ、また、偏光層２４は、基板２１１の液晶パネル２２とは反対側の面上に設けられている。
１対の偏光層２３、２４は、それぞれ、特定方向の偏光のみを透過させ、当該特定方向と直交する方向の偏光を遮光する機能を有する。
特に、偏光層２４は、前述した特定方向と直交する方向の偏光を反射するように構成されている。これにより、偏光層２４を透過しない光を後述する導光部材４の作用によって有効利用することができる。
【００２８】
偏光層２４としては、前述したような機能を有するものであれば、特に限定されないが、複数の細線が互いに微小間隔を隔てて構成されたワイヤグリッド偏光分離素子が好適に用いられる。
なお、偏光層２４に代えて、他の偏光分離素子（フォトニックラティス偏光素子等）を用いることもできる。
【００２９】
また、偏光層（偏光分離素子）２４と光源装置３の間には、偏光の状態を制御する位相差板が設けられているのが好ましい。これにより、偏光層２４を透過しない光の位相をずらして導光部材４から戻ってきた際に偏光層２４を通過する比率を高めて光を有効利用することができる。
また、光変調装置２はその画像表示領域（図１中のａ）が後述するように筒状の反射面４１の他端（光源装置３とは反対側の端）の内側領域に包含される（覆われる）ように設けられているが、偏光層２４のカラーフィルタ２１と反対側（光の入射側）には、画像表示領域の周囲に形成された画像非表示領域（図１中のｂ）に対応して、図３に示すように、反射部２５が設けられている。
【００３０】
この反射部（反射膜）２５は、そのカラーフィルタ２１と反対側の面が光反射性を有している。すなわち、反射部２５は、導光部材４からの光を導光部材４側へ反射する（帰還させる）機能を有する。
このような反射部２５は、画像非表示領域（すなわち画像の表示に寄与せず光の照射を必要としない領域）へ照射された光を後述する導光部材４へ導いて光を有効利用することができる。
【００３１】
このような反射部２５は、前述した遮光層２１３と同様に構成することができる。すなわち、反射部２５の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、銀、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属、誘電体多層膜（光学多層膜）等を用いることができる。また、反射部２５は、その全体を金属で構成してもよいし、反射部２５のカラーフィルタ２１と反対側の面付近だけを金属や誘電体多層膜で構成してもよい。
【００３２】
また、反射部２５は、後述する光源３１からの光（励起光）と蛍光体３２からの蛍光との少なくとも一方の光を反射するものであればよいが、後述する光源３１からの光（励起光）のピーク波長と、蛍光体３２からの蛍光のピーク波長との少なくとも一方のピーク波長付近に反射率のピークを有しているのが好ましい。
なお、このような反射部２５が設けられた領域（すなわち画像非表示領域）では、前述した遮光層２１３や偏光層２４を省略してもよい。また、この反射部２５は、省略することができる。この場合、画像非表示領域にも及ぶように遮光層２１３や偏光層２４を設けるのが好ましい。
【００３３】
（光源装置）
光源装置３は、図４に示すように、光源３１と、この光源３１の光の出射側を覆うように設けられた蛍光体３２と、光源３１を支持する支持台３３と、光源３１を駆動するための回路基板３４と、これらを後述する導光部材４に固定するための台座部材３５とを有している。
【００３４】
光源３１は、蛍光体３２を励起する機能を有するものである。このような光源３１は、蛍光体３２を励起する光（すなわち励起光）を出射する発光部３１１を有する。本実施形態では、光源３１は、蛍光体３２を励起する励起光として、青色光、青紫色光、または紫外光を出射するものである。また、光源３１から出射される励起光は、その一部が出射直後に蛍光体３２の励起に供されるが、残部は蛍光体３２を透過し導光部材４に導光されて光変調装置２に至る。
【００３５】
このような光源３１としては、特に限定されないが、ＬＥＤ（発光ダイオード）、ＬＤ（レーザーダイオード）等が好適に用いられる。なお、本実施形態では、光源３１は、１つであるが、複数設けられていてもよく、その場合、複数の光源は互いに異なる波長の励起光を発するものであってもよく、また、複数の光源のうちの少なくとも一つが蛍光体を持たない光源であってもよく、さらに、複数の光源の蛍光体の種類が互いに異なっていてもよい。
【００３６】
このような光源３１は、支持台３３上に接合されている。この支持台３３は、樹脂材料やセラミック材料等で構成され、回路基板３４上に設置されている。
回路基板３４は、ボンディングワイヤーなどで構成された配線３４１、３４２を介して光源３１に電気的に接続されている。これにより、回路基板３４から光源３１へ電力を供給することができる。
【００３７】
このような回路基板３４は、台座部材３５に固定されている。
台座部材３５は、板状をなし、後述する導光部材４の光の入射側の端部に固定・設置される。
このような台座部材３５は、その光源３１側の面が光反射性を有しているのが好ましい。これにより、光源３１や蛍光体３２からの直接的な光や、後述するような導光部材４によって液晶パネル２２側から帰還した光を液晶パネル２２側へ反射することができる。その結果、光の利用効率を高めて、画像の輝度を向上させることができる。この場合、台座部材３５の光源３１側の面は、光源３１側へ向け拡開するように傾斜面をなしていてもよい。
【００３８】
蛍光体３２は、前述した光源３１からの光（励起光）により励起され、蛍光を発するものである。本実施形態では、蛍光体３２は、光源装置３から出射される光が白色光（色温度６５００Ｋ以上）となるような色の蛍光を出射するように構成されている。すなわち、光源装置３は、光源３１からの光（励起光）と、光源３１からの出射直後の光による励起だけでなく遮光層２１３から帰還した光（反射光）によって蛍光体３２を励起することにより生じた蛍光とが組み合わ（合成）されて液晶パネル２２に照射される光が白色光となるように構成されている。これにより、遮光層２１３で反射した光を蛍光体３２の励起に利用した結果において、励起光と蛍光のバランスをとり良好な色バランスを保つことができる。その結果、前述したようなカラーフィルタ２１と組み合わせて容易にフルカラー画像を実現することができる。
【００３９】
例えば、光源３１として青色光の光源を用いる場合、蛍光体３２からの蛍光は、略黄色の波長をピークとし、緑色から赤色までの波長成分を有する。また、光源３１として青紫光または紫外光の光源を用いる場合、蛍光体３２からの蛍光は、青色から赤色までの広い範囲の波長成分を有する。
このような蛍光体３２の構成材料としては、前述したような蛍光を発するものであれば、特に限定されず、各種蛍光材料を用いることができる。
【００４０】
より具体的には、緑色に発光する蛍光材料としては、例えば、９，１０−ビス［（９−エチル−３−カルバゾール）−ビニレニル］−アントラセン、ポリ（９，９−ジヘキシル−２，７−ビニレンフルオレニレン）、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−コ−（１，４−ジフェニレン−ビニレン−２−メトキシ−５−｛２−エチルヘキシルオキシ｝ベンゼン）］、ポリ［（９，９−ジオクチル−２，７−ジビニレンフルオレニレン）−オルト−コ−（２−メトキシ−５−（２−エトキシルヘキシルオキシ）−１，４−フェニレン）］等が挙げられ、赤色に発光する蛍光材料としては、例えば、トリス（１−フェニルイソキノリン） イリジウム（III）、ポリ［２，５−ビス（３、７−ジメチルオクチロキシ）−１，４−フェニレンビニレン］、ポリ［２−メトキシ−５−（２’−エチルヘキシルオキシ）−１，４−（１−シアノビニレン）フェニレン］、ポリ［２−メトキシ−５−（３，７−ジメチルオクチルオキシ）−１，４−フェニレンビニレン］等が挙げられ、また、青色に発光する蛍光材料としては、例えば、４，４’−ビス（９−エチル−３−カルバゾビニレン）−１，１’−ビフェニル、ポリ［（９．９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−コ−（２，５−ジメトキシベンゼン−１，４−ジイル）］、ポリ［（９，９−ジヘキシルオキシフルオレン−２，７−ジイル）−オルト−コ−（２−メトキシ−５−｛２−エトキシヘキシルオキシ｝フェニレン−１，４−ジイル）］、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−コ−（エチルニルベンゼン）］等が挙げられ、これらのうち１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００４１】
また、蛍光体３２は、各種成膜法や塗布法を用いて、比較的簡単に形成することができる。
また、蛍光体３２の厚さとしては、光源３１の種類や後述する筒状の反射面４１の傾斜角度θ等によっても異なり、前述したような蛍光を発光することができれば、特に限定されないが、１〜３００μｍ程度であるのが好ましい。
【００４２】
（導光部材）
導光部材４は、図１および図２に示すように、筒状の反射面４１を備える。この筒状の反射面４１の一端側には光源装置３（光源３１）、他端側には光変調装置２（液晶パネル２２）が設けられている。より具体的には、筒状の反射面４１の他端（光源装置３とは反対側の端）は、前述した光変調装置２の画像表示領域（図１中のａ）を包含するように光変調装置２に対向している。
【００４３】
このような筒状の反射面４１は、光源３１から液晶パネル２２へ向け光を導く機能を有する。すなわち、筒状の反射面４１の内側には、光を導く導光空間が形成されている。この導光空間は、光軸ＯＡに対し略対称となるように形成されている。
本実施形態では、導光部材４は、その外形が四角柱状をなし、その軸線（光軸ＯＡ）に沿って貫通する中空部４２が形成されている。そして、導光部材４の内周面が、光反射性を有し、筒状の反射面４１を構成している。
【００４４】
また、中空部４２は、その横断面（光軸ＯＡに垂直な断面）が正方形をなしている。すなわち、反射面４１の横断面が正方形をなしている。なお、反射面４１の横断面は、正方形に限定されず、例えば、長方形、円形等であってもよい。
また、中空部４２は、図２および図５に示すように、光変調装置２側から光源装置３側へ向け収斂している。すなわち、筒状の反射面４１は、液晶パネル２２（光変調素子）側から光源装置３側へ向け収斂している。言い換えると、筒状の反射面４１は、光源装置３側から液晶パネル２２（光変調素子）側へ向け拡開している。
【００４５】
また、前述した光源装置３が筒状の反射面４１の一端の内側領域を覆うように設けられているとともに、前述した液晶パネル（光変調素子）２２が筒状の反射面４１の他端の内側領域を覆うように設けられている。そして、筒状の反射面４１と光源装置３と液晶パネル２２とで囲まれた領域が光源３１を内包する閉領域を形成している。これにより、より確実に、前述した遮光層２１３（反射部）で反射した光が有効利用されるため高輝度・高品位の画像を表示することができる。
【００４６】
このような筒状の反射面４１は、その一端部から光源装置３からの光を入射し、他端部に出射させる。その際、筒状の反射面４１は、光源装置３からの光のうち光軸ＯＡに対して比較的角度が大きなものを１回以上反射する。また、前述しように筒状の反射面４１（導光空間）が光源装置３側から光変調装置２側に向かって拡開しているので、光軸ＯＡに対して比較的大きな角度を成す光が光軸ＯＡに対して比較的小さな角度を成す光に変換される。これにより、光源装置３からの光が光軸ＯＡに対して大きく広がるものであっても、光軸ＯＡに沿った比較的広がりの少ない光を光変調装置２に照射することができる。
【００４７】
特に、筒状の反射面４１は、前述した偏光層２４や遮光層２１３（反射部）で導光部材４側へ反射した光（以下、「光変調装置２で反射した光」とも言う）を蛍光体３２へ導くように、筒状の反射面４１の軸線（光軸ＯＡ）に対する傾斜角度θが４°以下である。
筒状の反射面４１は、傾斜角度θが４°以下であると、光変調装置２で反射した光のほとんど（具体的には約７０％以上）を光源装置３（蛍光体３２）側へ導くことができる。これにより、光変調装置２で反射した光（特に励起光）を蛍光体３２の励起に有効利用することができる。その結果、画像の輝度を向上させることができる。
このようにして、光変調装置２で反射した光が有効利用されるため、省電力化を図りつつ、高輝度・高品位な画像を表示することができる。
【００４８】
また、光変調装置２で反射した光のうち光源装置３側へ導かれる光以外（約３０％）の光（残部）は、筒状の反射面４１により光変調装置２へ導かれる。その結果、この点でも、開口２２８への光の量を増やすことができる。
本明細書において、傾斜角度θとは、反射面４１の軸線（光軸ＯＡ）に対する角度を言うが、例えば、本実施形態の筒状の反射面４１のように筒状の反射面の横断面が四角形をなす場合、筒状の反射面の軸線を通りかつ当該反射面に直交する２つの断面（後述するようなＡ−Ａ線断面およびＢ−Ｂ線断面）でのそれぞれの傾斜角度（θＡおよびθＢ）を言う。また、筒状の反射面の横断面が円形をなす場合、傾斜角度θは、筒状の反射面の軸線を通る任意の断面での傾斜角度を言う。また、傾斜角度θとは、筒状の反射面４１の軸線方向での任意の位置での傾斜角度を言う。また、傾斜角度θは、筒状の反射面４１の軸線方向において一定であっても局所的に異なっていてもよい。以下、傾斜角度θが筒状の反射面４１の軸線方向において一定である場合を説明する。
【００４９】
図５（ａ）に示すように、図１中のＡ−Ａ線断面において、筒状の反射面４１の軸線（光軸ＯＡ）に対する傾斜角度θＡが４°以下である。また、図５（ｂ）に示すように、図１中のＢ−Ｂ線断面において、筒状の反射面４１の軸線（光軸ＯＡ）に対する傾斜角度θＢが４°以下である。なお、傾斜角度θＡと傾斜角度θＢとは互いに同じであっても異なっていてもよい。
このような傾斜角度θは、４°以下であればよいが、１〜４°であるのが好ましく、２〜３°であるのがより好ましい。これにより、高輝度・高品位な画像をより確実に表示することができる。
【００５０】
本実施形態では、傾斜角度θが筒状の反射面４１の軸線方向におけるほぼ全域で一定である。これにより、簡単かつ確実に、光源装置３から液晶パネル２２に照射される光の均一性を優れたものとし、高品位な画像を表示することができる。
このような反射面４１は、前述したような機能を発揮することができるものであれば、特に限定されないが、前述した遮光層（反射部）２１３と同様、例えば、銀、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属、誘電体多層膜（光学多層膜）等で構成することができる。
【００５１】
（投影レンズ）
投射レンズ５は、図示しないレンズ群からなる投射光学系であり、光変調装置３を経た像光を所定の拡大率で拡大する機能を有する。これにより、所望の大きさの画像をスクリーンＳに投射・表示することができる。
以上説明したような表示装置１によれば、筒状の反射面４１の軸線（光軸ＯＡ）に対する傾斜角度θが４°以下であるため、偏光層２４や遮光層２１３（反射部）で導光部材４側へ反射した励起光を蛍光体３２に励起に有効利用して、画像の輝度を向上させることができる。その結果、省電力化を図りつつ、高輝度・高品位な画像を表示することができる。
【００５２】
以上、本発明の表示装置および電子機器について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明では、各部の構成は、同様の機能を発揮する任意の構成のものに置換することができ、また、任意の構成を付加することもできる。
また、本発明は、前述した各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
【００５３】
また、前述した実施形態では、フルカラー画像を表示するものについて説明したが、単色や２色等の画像を表示するものについても本発明は適用可能である。例えば、カラーフィルタを単色や２色の波長選択部を有するものとしたり、カラーフィルタを省略したりすることで、単色や２色等の画像を表示することができる。
また、異なる色の複数の表示装置を組み合わせてフルカラー画像を表示させることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明にかかる表示装置の第１実施形態の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示す表示装置の縦断面図（図１中のＡ−Ａ線断面図）である。
【図３】図２に示す光変調素子の概略構成を示す断面図ある。
【図４】図２に示す光源装置の概略構成を示す断面図である。
【図５】図２に示す導光部材を説明するための模式図（（ａ）は、図１中のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は、図１中のＢ−Ｂ線断面図）である。
【符号の説明】
【００５５】
１…表示装置 ２…光変調装置 ２１…カラーフィルタ ２１１…基板 ２１２、２１２Ｒ、２１２Ｇ、２１２Ｂ…波長選択部 ２１３…遮光層（反射部） ２１４…開口（透光窓部） ２２…液晶パネル（光変調素子） ２２１…基板 ２２２…液晶層 ２２３…画素電極 ２２４…共通電極 ２２５、２２６…配光膜 ２２９…スイッチング素子 ２３、２４…偏光層 ２５…反射部 ３…光源装置 ３１…光源 ３１１…発光部 ３２…蛍光体 ３３…支持台 ３４…回路基板 ３４１、３４２…配線 ３５…台座部材 ４…導光部材 ４１…筒状の反射面 ４２…中空部 ５…投射レンズ θ、θＡ、θＢ…傾斜角度 Ｓ…スクリーン ＯＡ…光軸（軸線）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置および電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
投射型のプロジェクタやディスプレイ等の表示装置は、例えば、液晶ライトバルブ等の光変調素子と、光変調素子に光を照射するＬＥＤ（発光ダイオード）やＬＤ（レーザーダイオード）等の光源とを備えている（例えば、特許文献１参照）。
また、特許文献１にかかる表示装置では、光変調素子と光源との間にロッドインテグレータが設けられている。そして、光源からロッドインテクレータを介して光変調素子に光を照射する。このようにロッドインテグレータを用いることで、光源からの光を光変調素子の所望領域に均一に照射することができる。
【０００３】
ところで、液晶ライトバルブ等の光変調素子では、光を透過する部分と、光を透過しない部分とが必然的に形成されるが、光を透過する部分が光変調素子の全体（表示領域）に占める割合、いわゆる開口率が低い。
特許文献１にかかる表示装置では、光源からの光の一部は、前述した光を透過しない部分で反射され、使用されることなく無駄になっていた。そのため、所望の明るさの画像を表示するためには、高輝度の光源装置が必要となり、消費電力の増大を招いていた。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１４０８３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、省電力化を図りつつ、高輝度・高品位な画像を表示することができる表示装置、および、この表示装置を備える電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の表示装置は、複数の透光窓部を備える光変調素子と、
励起光を出射する光源と、前記光源の近傍に設けられ、前記励起光により励起される蛍光体とを備える光源装置と、
前記光源装置から前記光変調素子へ向け光を導く機能を有する筒状の反射面を備える導光部材と、
前記光変調素子の前記光源側近傍および／または前記光変調素子内にて、前記透光窓部以外の部分に対応して設けられ、前記導光部材からの光を前記導光部材側へ反射する反射部とを有し、
前記筒状の反射面は、前記反射部で反射した光を前記蛍光体へ導くように、前記光変調素子側から前記光源装置側へ向け収斂しており、前記筒状の反射面の軸線に対する傾斜角度θが４°以下であることを特徴とする。
これにより、反射部で反射した光が有効利用されるため、省電力化を図りつつ、高輝度・高品位な画像を表示することができる。
【０００７】
本発明の表示装置では、前記光源装置が前記筒状の反射面の一端の内側領域を覆うように設けられているとともに、前記光変調素子が前記筒状の反射面の他端の内側領域を覆うように設けられ、前記筒状の反射面と前記光源装置と前記光変調素子とで囲まれた領域が前記光源を内包する閉領域を形成していることが好ましい。
これにより、より確実に反射部で反射した光が有効利用されるため高輝度・高品位の画像を表示することができる。
本発明の表示装置では、前記傾斜角度θは、前記筒状の反射面の軸線方向におけるほぼ全域で一定であることが好ましい。
これにより、簡単かつ確実に、光源装置から光変調素子に照射される光の均一性を優れたものとし、高品位な画像を表示することができる。
【０００８】
本発明の表示装置では、前記光変調素子と前記光源装置との間には、所定方向の偏光を透過させ、当該所定方向に直交する方向の偏光を反射する偏光分離素子が設けられていることが好ましい。
これにより、偏光分離素子を透過しない光を有効利用することができる。
本発明の表示装置では、前記偏光分離素子と前記光源装置の間には、偏光の状態を制御する位相差板が設けられていることが好ましい。
これにより、偏光分離素子を透過しない光の位相をずらして導光部材から戻ってきた際に偏光分離素子を通過する比率を高めて光を有効利用することができる。
【０００９】
本発明の表示装置では、前記光変調素子の近傍には、複数の波長選択部を有するカラーフィルタが設けられており、その波長選択部の少なくとも１つが不透過波長帯域の光を反射する特性を有することが好ましい。
これにより、カラーフィルタの波長選択部を通過しない光を有効利用することができる。
【００１０】
本発明の表示装置では、前記複数の波長選択部は、互いに異なる複数の波長帯域の波長選択部で構成されていることが好ましい。
複数色の波長選択部を用いて画像を表示する場合（例えば、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の３色の波長選択部を用いてフルカラー画像を表示する場合）、光変調素子の開口率が極めて小さくなる。そのため、本発明を適用することにより効果が顕著となる。
【００１１】
本発明の表示装置では、前記光変調素子は、配線を備えており、前記反射部は、前記配線に対応して設けられ、前記配線を遮光する遮光層を兼ねていることが好ましい。
複数色の波長選択部を用いて画像を表示する場合（例えば、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の３色の波長選択部を用いてフルカラー画像を表示する場合）、光変調素子の開口率が極めて小さくなる。そのため、本発明を適用することにより遮光層で遮光される光を有効利用することができその効果が顕著となる。
【００１２】
本発明の表示装置では、前記光変調素子に照射される光が略白色光となるように構成されていることが好ましい。
これにより、例えば、カラーフィルタと組み合わせて容易にフルカラー画像を実現することができる。
本発明の表示装置では、前記光源装置が発する略白色光の色温度が６５００Ｋ以上となるように構成されていることが好ましい。
これにより、反射部で反射した光を蛍光体の励起に利用した結果において、励起光と蛍光のバランスをとり良好な色バランスを保つことができる。
本発明の電子機器は、本発明の表示装置を有することを特徴とする。
これにより、省電力化を図りつつ、高輝度・高品位な画像を表示する電子機器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の表示装置および電子機器の好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明にかかる表示装置の第１実施形態の概略構成を示す斜視図、図２は、図１に示す表示装置の縦断面図（図１中のＡ−Ａ線断面図）、図３は、図２に示す光変調素子の概略構成を示す断面図、図４は、図２に示す光源装置の概略構成を示す断面図、図５は、図２に示す導光部材を説明するための模式図（（ａ）は、図１中のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は、図１中のＢ−Ｂ線断面図）である。なお、図２および図５では、それぞれ、説明の便宜上、寸法等を誇張して示している。
【００１４】
図１に示す表示装置１は、スクリーンＳに像光を投射して画像をするものである。このような表示装置１は、図１および図２に示すように、光変調（空間変調）機能を有する光変調装置２と、この光変調装置２に光を照射する光源装置３と、光源装置３から光変調装置２へ光を導く機能を有する導光部材４と、光変調装置２で変調された光（像光）をスクリーンＳに投射する投射レンズ５とを有している。
【００１５】
以下、表示装置１を構成する各部を順次説明する。
（光変調装置）
光変調装置２は、照射された光Ｌを２次元的に輝度変調する機能を有する。このような光変調装置２は、図３に示すように、カラーフィルタ２１と、このカラーフィルタ２１に接合された液晶パネル（光変調素子）２２と、これらを狭持するように設けられた１対の偏光層２３、２４とを有している。
【００１６】
カラーフィルタ２１は、基板２１１と、複数の波長選択部２１２と、基板２１１と複数の波長選択部２１２との間に設けられた遮光層２１３とを有している。
基板２１１、透明基板であり、例えば、各種ガラス溶融石英等で構成されている。
基板２１１の図３中下側の面には、遮光層２１３を介して複数の波長選択部２１２が接合されている。
【００１７】
複数の波長選択部２１２は、マトリクス状に配列されている。
本実施形態では、複数の波長選択部２１２は、入射した光を赤色に変換する複数の波長選択部２１２Ｒと、入射した光を緑色に変換する複数の波長選択部２１２Ｇと、入射した光を青色に変換する複数の波長選択部２１２Ｂとで構成されている。これにより、フルカラー画像を表示することができる。
このように複数の波長選択部２１２が互いに異なる複数の波長選択部２１２Ｒ、２１２Ｇ、２１２Ｂで構成されている場合、液晶パネル２２の開口率が極めて小さくなる。そのため、後述するような導光部材４を用いた本発明を適用することによる効果が顕著となる。
【００１８】
また、複数の波長選択部２１２のうちの少なくとも１つが不透過波長帯域（前述したような色変換の対象とする波長帯域以外の波長帯域）の光を反射する特性を有するのが好ましい。これにより、カラーフィルタ２１の波長選択部２１２を通過しない光を有効利用することができる。この場合、例えば、複数の波長選択部２１２のうちの少なくとも１つに、色変換の対象とする波長帯域の光を透過し、それ以外の波長帯域の光を反射するよう構成された誘電体多層膜や自己クローニングフォトニック結晶を用いた素子を設ければよい。
【００１９】
遮光層２１３は、前述した複数の波長選択部２１２や後述する複数の個別電極２２４に対応して、複数の開口２１４が形成されている。各開口２１４透光窓部であり、各開口２１４を通じて、これに対応する各波長選択部２１２に光を入射させることができる。本実施形態では、各開口２１４内には、透明性を有する樹脂材料、ガラス材料、金属材料等の透明材料が充填されていている。
【００２０】
また、この遮光層２１３は、後述するスイッチング素子２２９やその配線にも対応して設けられており、後述するスイッチング素子２２９およびその配線に対して光が照射されるのを防止する機能を有する。これにより、スイッチング素子２２９の光リーク等の不具合の発生を防止することができる。
特に、この遮光層２１３は、その基板２１１側の面が光反射性を有している。すなわち、遮光層２１３は、導光部材４からの光を導光部材４側へ反射する（帰還させる）反射部を構成する。
【００２１】
このように遮光層２１３が前述したような反射部を兼ねていることで、遮光層２１３で遮光される光を後述する導光部材４へ導いて光を有効利用することができる。
このような遮光層２１３の構成材料としては、遮光層２１３の基板２１１側の面が光反射性を有し、かつ、遮光性を有するものであれば、特に限定されないが、例えば、銀、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属、誘電体多層膜（光学多層膜）等を用いることができる。また、遮光層２１３は、その全体を金属で構成してもよいし、遮光層２１３の基板２１１側の面付近だけを金属や誘電体多層膜で構成してもよい。
【００２２】
また、遮光層２１３は、後述する光源３１からの（励起光）と蛍光体３２からの蛍光とのうち少なくとも励起光を反射するものであればよいが、後述する光源３１からの光（励起光）のピーク波長付近に反射率のピークを有しているのが好ましい。
このようなカラーフィルタ２１の光の出射側の面上には、液晶パネル２２が設けられている。
【００２３】
液晶パネル２２は、照射された光の偏光方向の空間的分布を変化させる透過型の光変調素子である。
このような液晶パネル２２は、基板２２１と、基板２２１とカラーフィルタ２１との間に封入された液晶からなる液晶層２２２と、この液晶層２２２に電圧を印加するための複数の画素電極２２３および共通電極２２４と、液晶層２２２の液晶を配向させるための１対の配向膜２２５、２２６とを有している。
【００２４】
基板２２１は、透明基板であり、例えば、各種ガラス等で構成されている。
液晶層２２２は、液晶分子（図示せず）を含有しており、画素電極２２３と共通電極２２４との間の電圧の印加状態に応じて、かかる液晶分子、すなわち液晶の配向が変化する。
このような液晶層２２２は、１対の配向膜２２５、２２６間にこれらに接するように設けられている。これにより、所定時における液晶層２２２の液晶を所定の配向状態とすることができる。
【００２５】
配向膜２２５の液晶層２２２と反対側には、複数の画素電極２２３が設けられ、また、配向膜２２６の液晶層２２２と反対側には、共通電極２２４が設けられている。
各画素電極２２３および共通電極２２４は、それぞれ、透明電極であり、例えば、インジウムティンオキサイド（ＩＴＯ）等で構成されている。
複数の画素電極２２３は、前述した複数の波長選択部２１２に対応して設けられ、マトリクス状に配列されている。
【００２６】
また、各画素電極２２３の近傍には、各画素電極２２３に対応するように、ＴＦＴ等のスイッチング素子２２９が設けられている。このスイッチング素子２２９により、各画素電極２２３と共通電極２２４との間の電圧の印加状態を制御することができる。
また、図示しないが、画素電極２２３同士の間には、各スイッチング素子２２９に通電するための配線が設けられている。
【００２７】
偏光層２３は、基板２２１のカラーフィルタ２１とは反対側の面上に設けられ、また、偏光層２４は、基板２１１の液晶パネル２２とは反対側の面上に設けられている。
１対の偏光層２３、２４は、それぞれ、特定方向の偏光のみを透過させ、当該特定方向と直交する方向の偏光を遮光する機能を有する。
特に、偏光層２４は、前述した特定方向と直交する方向の偏光を反射するように構成されている。これにより、偏光層２４を透過しない光を後述する導光部材４の作用によって有効利用することができる。
【００２８】
偏光層２４としては、前述したような機能を有するものであれば、特に限定されないが、複数の細線が互いに微小間隔を隔てて構成されたワイヤグリッド偏光分離素子が好適に用いられる。
なお、偏光層２４に代えて、他の偏光分離素子（フォトニックラティス偏光素子等）を用いることもできる。
【００２９】
また、偏光層（偏光分離素子）２４と光源装置３の間には、偏光の状態を制御する位相差板が設けられているのが好ましい。これにより、偏光層２４を透過しない光の位相をずらして導光部材４から戻ってきた際に偏光層２４を通過する比率を高めて光を有効利用することができる。
また、光変調装置２はその画像表示領域（図１中のａ）が後述するように筒状の反射面４１の他端（光源装置３とは反対側の端）の内側領域に包含される（覆われる）ように設けられているが、偏光層２４のカラーフィルタ２１と反対側（光の入射側）には、画像表示領域の周囲に形成された画像非表示領域（図１中のｂ）に対応して、図３に示すように、反射部２５が設けられている。
【００３０】
この反射部（反射膜）２５は、そのカラーフィルタ２１と反対側の面が光反射性を有している。すなわち、反射部２５は、導光部材４からの光を導光部材４側へ反射する（帰還させる）機能を有する。
このような反射部２５は、画像非表示領域（すなわち画像の表示に寄与せず光の照射を必要としない領域）へ照射された光を後述する導光部材４へ導いて光を有効利用することができる。
【００３１】
このような反射部２５は、前述した遮光層２１３と同様に構成することができる。すなわち、反射部２５の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、銀、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属、誘電体多層膜（光学多層膜）等を用いることができる。また、反射部２５は、その全体を金属で構成してもよいし、反射部２５のカラーフィルタ２１と反対側の面付近だけを金属や誘電体多層膜で構成してもよい。
【００３２】
また、反射部２５は、後述する光源３１からの光（励起光）と蛍光体３２からの蛍光との少なくとも一方の光を反射するものであればよいが、後述する光源３１からの光（励起光）のピーク波長と、蛍光体３２からの蛍光のピーク波長との少なくとも一方のピーク波長付近に反射率のピークを有しているのが好ましい。
なお、このような反射部２５が設けられた領域（すなわち画像非表示領域）では、前述した遮光層２１３や偏光層２４を省略してもよい。また、この反射部２５は、省略することができる。この場合、画像非表示領域にも及ぶように遮光層２１３や偏光層２４を設けるのが好ましい。
【００３３】
（光源装置）
光源装置３は、図４に示すように、光源３１と、この光源３１の光の出射側を覆うように設けられた蛍光体３２と、光源３１を支持する支持台３３と、光源３１を駆動するための回路基板３４と、これらを後述する導光部材４に固定するための台座部材３５とを有している。
【００３４】
光源３１は、蛍光体３２を励起する機能を有するものである。このような光源３１は、蛍光体３２を励起する光（すなわち励起光）を出射する発光部３１１を有する。本実施形態では、光源３１は、蛍光体３２を励起する励起光として、青色光、青紫色光、または紫外光を出射するものである。また、光源３１から出射される励起光は、その一部が出射直後に蛍光体３２の励起に供されるが、残部は蛍光体３２を透過し導光部材４に導光されて光変調装置２に至る。
【００３５】
このような光源３１としては、特に限定されないが、ＬＥＤ（発光ダイオード）、ＬＤ（レーザーダイオード）等が好適に用いられる。なお、本実施形態では、光源３１は、１つであるが、複数設けられていてもよく、その場合、複数の光源は互いに異なる波長の励起光を発するものであってもよく、また、複数の光源のうちの少なくとも一つが蛍光体を持たない光源であってもよく、さらに、複数の光源の蛍光体の種類が互いに異なっていてもよい。
【００３６】
このような光源３１は、支持台３３上に接合されている。この支持台３３は、樹脂材料やセラミック材料等で構成され、回路基板３４上に設置されている。
回路基板３４は、ボンディングワイヤーなどで構成された配線３４１、３４２を介して光源３１に電気的に接続されている。これにより、回路基板３４から光源３１へ電力を供給することができる。
【００３７】
このような回路基板３４は、台座部材３５に固定されている。
台座部材３５は、板状をなし、後述する導光部材４の光の入射側の端部に固定・設置される。
このような台座部材３５は、その光源３１側の面が光反射性を有しているのが好ましい。これにより、光源３１や蛍光体３２からの直接的な光や、後述するような導光部材４によって液晶パネル２２側から帰還した光を液晶パネル２２側へ反射することができる。その結果、光の利用効率を高めて、画像の輝度を向上させることができる。この場合、台座部材３５の光源３１側の面は、光源３１側へ向け拡開するように傾斜面をなしていてもよい。
【００３８】
蛍光体３２は、前述した光源３１からの光（励起光）により励起され、蛍光を発するものである。本実施形態では、蛍光体３２は、光源装置３から出射される光が白色光（色温度６５００Ｋ以上）となるような色の蛍光を出射するように構成されている。すなわち、光源装置３は、光源３１からの光（励起光）と、光源３１からの出射直後の光による励起だけでなく遮光層２１３から帰還した光（反射光）によって蛍光体３２を励起することにより生じた蛍光とが組み合わ（合成）されて液晶パネル２２に照射される光が白色光となるように構成されている。これにより、遮光層２１３で反射した光を蛍光体３２の励起に利用した結果において、励起光と蛍光のバランスをとり良好な色バランスを保つことができる。その結果、前述したようなカラーフィルタ２１と組み合わせて容易にフルカラー画像を実現することができる。
【００３９】
例えば、光源３１として青色光の光源を用いる場合、蛍光体３２からの蛍光は、略黄色の波長をピークとし、緑色から赤色までの波長成分を有する。また、光源３１として青紫光または紫外光の光源を用いる場合、蛍光体３２からの蛍光は、青色から赤色までの広い範囲の波長成分を有する。
このような蛍光体３２の構成材料としては、前述したような蛍光を発するものであれば、特に限定されず、各種蛍光材料を用いることができる。
【００４０】
より具体的には、緑色に発光する蛍光材料としては、例えば、９，１０−ビス［（９−エチル−３−カルバゾール）−ビニレニル］−アントラセン、ポリ（９，９−ジヘキシル−２，７−ビニレンフルオレニレン）、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−コ−（１，４−ジフェニレン−ビニレン−２−メトキシ−５−｛２−エチルヘキシルオキシ｝ベンゼン）］、ポリ［（９，９−ジオクチル−２，７−ジビニレンフルオレニレン）−オルト−コ−（２−メトキシ−５−（２−エトキシルヘキシルオキシ）−１，４−フェニレン）］等が挙げられ、赤色に発光する蛍光材料としては、例えば、トリス（１−フェニルイソキノリン） イリジウム（III）、ポリ［２，５−ビス（３、７−ジメチルオクチロキシ）−１，４−フェニレンビニレン］、ポリ［２−メトキシ−５−（２’−エチルヘキシルオキシ）−１，４−（１−シアノビニレン）フェニレン］、ポリ［２−メトキシ−５−（３，７−ジメチルオクチルオキシ）−１，４−フェニレンビニレン］等が挙げられ、また、青色に発光する蛍光材料としては、例えば、４，４’−ビス（９−エチル−３−カルバゾビニレン）−１，１’−ビフェニル、ポリ［（９．９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−コ−（２，５−ジメトキシベンゼン−１，４−ジイル）］、ポリ［（９，９−ジヘキシルオキシフルオレン−２，７−ジイル）−オルト−コ−（２−メトキシ−５−｛２−エトキシヘキシルオキシ｝フェニレン−１，４−ジイル）］、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−コ−（エチルニルベンゼン）］等が挙げられ、これらのうち１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００４１】
また、蛍光体３２は、各種成膜法や塗布法を用いて、比較的簡単に形成することができる。
また、蛍光体３２の厚さとしては、光源３１の種類や後述する筒状の反射面４１の傾斜角度θ等によっても異なり、前述したような蛍光を発光することができれば、特に限定されないが、１〜３００μｍ程度であるのが好ましい。
【００４２】
（導光部材）
導光部材４は、図１および図２に示すように、筒状の反射面４１を備える。この筒状の反射面４１の一端側には光源装置３（光源３１）、他端側には光変調装置２（液晶パネル２２）が設けられている。より具体的には、筒状の反射面４１の他端（光源装置３とは反対側の端）は、前述した光変調装置２の画像表示領域（図１中のａ）を包含するように光変調装置２に対向している。
【００４３】
このような筒状の反射面４１は、光源３１から液晶パネル２２へ向け光を導く機能を有する。すなわち、筒状の反射面４１の内側には、光を導く導光空間が形成されている。この導光空間は、光軸ＯＡに対し略対称となるように形成されている。
本実施形態では、導光部材４は、その外形が四角柱状をなし、その軸線（光軸ＯＡ）に沿って貫通する中空部４２が形成されている。そして、導光部材４の内周面が、光反射性を有し、筒状の反射面４１を構成している。
【００４４】
また、中空部４２は、その横断面（光軸ＯＡに垂直な断面）が正方形をなしている。すなわち、反射面４１の横断面が正方形をなしている。なお、反射面４１の横断面は、正方形に限定されず、例えば、長方形、円形等であってもよい。
また、中空部４２は、図２および図５に示すように、光変調装置２側から光源装置３側へ向け収斂している。すなわち、筒状の反射面４１は、液晶パネル２２（光変調素子）側から光源装置３側へ向け収斂している。言い換えると、筒状の反射面４１は、光源装置３側から液晶パネル２２（光変調素子）側へ向け拡開している。
【００４５】
また、前述した光源装置３が筒状の反射面４１の一端の内側領域を覆うように設けられているとともに、前述した液晶パネル（光変調素子）２２が筒状の反射面４１の他端の内側領域を覆うように設けられている。そして、筒状の反射面４１と光源装置３と液晶パネル２２とで囲まれた領域が光源３１を内包する閉領域を形成している。これにより、より確実に、前述した遮光層２１３（反射部）で反射した光が有効利用されるため高輝度・高品位の画像を表示することができる。
【００４６】
このような筒状の反射面４１は、その一端部から光源装置３からの光を入射し、他端部に出射させる。その際、筒状の反射面４１は、光源装置３からの光のうち光軸ＯＡに対して比較的角度が大きなものを１回以上反射する。また、前述しように筒状の反射面４１（導光空間）が光源装置３側から光変調装置２側に向かって拡開しているので、光軸ＯＡに対して比較的大きな角度を成す光が光軸ＯＡに対して比較的小さな角度を成す光に変換される。これにより、光源装置３からの光が光軸ＯＡに対して大きく広がるものであっても、光軸ＯＡに沿った比較的広がりの少ない光を光変調装置２に照射することができる。
【００４７】
特に、筒状の反射面４１は、前述した偏光層２４や遮光層２１３（反射部）で導光部材４側へ反射した光（以下、「光変調装置２で反射した光」とも言う）を蛍光体３２へ導くように、筒状の反射面４１の軸線（光軸ＯＡ）に対する傾斜角度θが４°以下である。
筒状の反射面４１は、傾斜角度θが４°以下であると、光変調装置２で反射した光のほとんど（具体的には約７０％以上）を光源装置３（蛍光体３２）側へ導くことができる。これにより、光変調装置２で反射した光（特に励起光）を蛍光体３２の励起に有効利用することができる。その結果、画像の輝度を向上させることができる。
このようにして、光変調装置２で反射した光が有効利用されるため、省電力化を図りつつ、高輝度・高品位な画像を表示することができる。
【００４８】
また、光変調装置２で反射した光のうち光源装置３側へ導かれる光以外（約３０％）の光（残部）は、筒状の反射面４１により光変調装置２へ導かれる。その結果、この点でも、開口２２８への光の量を増やすことができる。
本明細書において、傾斜角度θとは、反射面４１の軸線（光軸ＯＡ）に対する角度を言うが、例えば、本実施形態の筒状の反射面４１のように筒状の反射面の横断面が四角形をなす場合、筒状の反射面の軸線を通りかつ当該反射面に直交する２つの断面（後述するようなＡ−Ａ線断面およびＢ−Ｂ線断面）でのそれぞれの傾斜角度（θＡおよびθＢ）を言う。また、筒状の反射面の横断面が円形をなす場合、傾斜角度θは、筒状の反射面の軸線を通る任意の断面での傾斜角度を言う。また、傾斜角度θとは、筒状の反射面４１の軸線方向での任意の位置での傾斜角度を言う。また、傾斜角度θは、筒状の反射面４１の軸線方向において一定であっても局所的に異なっていてもよい。以下、傾斜角度θが筒状の反射面４１の軸線方向において一定である場合を説明する。
【００４９】
図５（ａ）に示すように、図１中のＡ−Ａ線断面において、筒状の反射面４１の軸線（光軸ＯＡ）に対する傾斜角度θＡが４°以下である。また、図５（ｂ）に示すように、図１中のＢ−Ｂ線断面において、筒状の反射面４１の軸線（光軸ＯＡ）に対する傾斜角度θＢが４°以下である。なお、傾斜角度θＡと傾斜角度θＢとは互いに同じであっても異なっていてもよい。
このような傾斜角度θは、４°以下であればよいが、１〜４°であるのが好ましく、２〜３°であるのがより好ましい。これにより、高輝度・高品位な画像をより確実に表示することができる。
【００５０】
本実施形態では、傾斜角度θが筒状の反射面４１の軸線方向におけるほぼ全域で一定である。これにより、簡単かつ確実に、光源装置３から液晶パネル２２に照射される光の均一性を優れたものとし、高品位な画像を表示することができる。
このような反射面４１は、前述したような機能を発揮することができるものであれば、特に限定されないが、前述した遮光層（反射部）２１３と同様、例えば、銀、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属、誘電体多層膜（光学多層膜）等で構成することができる。
【００５１】
（投影レンズ）
投射レンズ５は、図示しないレンズ群からなる投射光学系であり、光変調装置３を経た像光を所定の拡大率で拡大する機能を有する。これにより、所望の大きさの画像をスクリーンＳに投射・表示することができる。
以上説明したような表示装置１によれば、筒状の反射面４１の軸線（光軸ＯＡ）に対する傾斜角度θが４°以下であるため、偏光層２４や遮光層２１３（反射部）で導光部材４側へ反射した励起光を蛍光体３２に励起に有効利用して、画像の輝度を向上させることができる。その結果、省電力化を図りつつ、高輝度・高品位な画像を表示することができる。
【００５２】
以上、本発明の表示装置および電子機器について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明では、各部の構成は、同様の機能を発揮する任意の構成のものに置換することができ、また、任意の構成を付加することもできる。
また、本発明は、前述した各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
【００５３】
また、前述した実施形態では、フルカラー画像を表示するものについて説明したが、単色や２色等の画像を表示するものについても本発明は適用可能である。例えば、カラーフィルタを単色や２色の波長選択部を有するものとしたり、カラーフィルタを省略したりすることで、単色や２色等の画像を表示することができる。
また、異なる色の複数の表示装置を組み合わせてフルカラー画像を表示させることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明にかかる表示装置の第１実施形態の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示す表示装置の縦断面図（図１中のＡ−Ａ線断面図）である。
【図３】図２に示す光変調素子の概略構成を示す断面図ある。
【図４】図２に示す光源装置の概略構成を示す断面図である。
【図５】図２に示す導光部材を説明するための模式図（（ａ）は、図１中のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は、図１中のＢ−Ｂ線断面図）である。
【符号の説明】
【００５５】
１…表示装置 ２…光変調装置 ２１…カラーフィルタ ２１１…基板 ２１２、２１２Ｒ、２１２Ｇ、２１２Ｂ…波長選択部 ２１３…遮光層（反射部） ２１４…開口（透光窓部） ２２…液晶パネル（光変調素子） ２２１…基板 ２２２…液晶層 ２２３…画素電極 ２２４…共通電極 ２２５、２２６…配光膜 ２２９…スイッチング素子 ２３、２４…偏光層 ２５…反射部 ３…光源装置 ３１…光源 ３１１…発光部 ３２…蛍光体 ３３…支持台 ３４…回路基板 ３４１、３４２…配線 ３５…台座部材 ４…導光部材 ４１…筒状の反射面 ４２…中空部 ５…投射レンズ θ、θＡ、θＢ…傾斜角度 Ｓ…スクリーン ＯＡ…光軸（軸線）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の透光窓部を備える光変調素子と、
励起光を出射する光源と、前記光源の近傍に設けられ、前記励起光により励起される蛍光体とを備える光源装置と、
前記光源装置から前記光変調素子へ向け光を導く機能を有する筒状の反射面を備える導光部材と、
前記光変調素子の前記光源側近傍および／または前記光変調素子内にて、前記透光窓部以外の部分に対応して設けられ、前記導光部材からの光を前記導光部材側へ反射する反射部とを有し、
前記筒状の反射面は、前記反射部で反射した光を前記蛍光体へ導くように、前記光変調素子側から前記光源装置側へ向け収斂しており、前記筒状の反射面の軸線に対する傾斜角度θが４°以下であることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記光源装置が前記筒状の反射面の一端の内側領域を覆うように設けられているとともに、前記光変調素子が前記筒状の反射面の他端の内側領域を覆うように設けられ、前記筒状の反射面と前記光源装置と前記光変調素子とで囲まれた領域が前記光源を内包する閉領域を形成している請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記傾斜角度θは、前記筒状の反射面の軸線方向におけるほぼ全域で一定である請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記光変調素子と前記光源装置との間には、所定方向の偏光を透過させ、当該所定方向に直交する方向の偏光を反射する偏光分離素子が設けられている請求項１ないし３のいずれかに記載の表示装置。
【請求項５】
前記偏光分離素子と前記光源装置の間には、偏光の状態を制御する位相差板が設けられている請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記光変調素子の近傍には、複数の波長選択部を有するカラーフィルタが設けられており、その波長選択部の少なくとも１つが不透過波長帯域の光を反射する特性を有する請求項１ないし５のいずれかに記載の表示装置。
【請求項７】
前記複数の波長選択部は、互いに異なる複数の波長帯域の波長選択部で構成されている請求項６に記載の表示装置。
【請求項８】
前記光変調素子は、配線を備えており、前記反射部は、前記配線に対応して設けられ、前記配線を遮光する遮光層を兼ねている請求項１ないし７のいずれかに記載の表示装置。
【請求項９】
前記光変調素子に照射される光が略白色光となるように構成されている請求項１ないし８のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１０】
前記光源装置が発する略白色光の色温度が６５００Ｋ以上となるように構成されている請求項９に記載の表示装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかに記載の表示装置を有することを特徴とする電子機器。
【請求項１】
複数の透光窓部を備える光変調素子と、
励起光を出射する光源と、前記光源の近傍に設けられ、前記励起光により励起される蛍光体とを備える光源装置と、
前記光源装置から前記光変調素子へ向け光を導く機能を有する筒状の反射面を備える導光部材と、
前記光変調素子の前記光源側近傍および／または前記光変調素子内にて、前記透光窓部以外の部分に対応して設けられ、前記導光部材からの光を前記導光部材側へ反射する反射部とを有し、
前記筒状の反射面は、前記反射部で反射した光を前記蛍光体へ導くように、前記光変調素子側から前記光源装置側へ向け収斂しており、前記筒状の反射面の軸線に対する傾斜角度θが４°以下であることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記光源装置が前記筒状の反射面の一端の内側領域を覆うように設けられているとともに、前記光変調素子が前記筒状の反射面の他端の内側領域を覆うように設けられ、前記筒状の反射面と前記光源装置と前記光変調素子とで囲まれた領域が前記光源を内包する閉領域を形成している請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記傾斜角度θは、前記筒状の反射面の軸線方向におけるほぼ全域で一定である請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記光変調素子と前記光源装置との間には、所定方向の偏光を透過させ、当該所定方向に直交する方向の偏光を反射する偏光分離素子が設けられている請求項１ないし３のいずれかに記載の表示装置。
【請求項５】
前記偏光分離素子と前記光源装置の間には、偏光の状態を制御する位相差板が設けられている請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記光変調素子の近傍には、複数の波長選択部を有するカラーフィルタが設けられており、その波長選択部の少なくとも１つが不透過波長帯域の光を反射する特性を有する請求項１ないし５のいずれかに記載の表示装置。
【請求項７】
前記複数の波長選択部は、互いに異なる複数の波長帯域の波長選択部で構成されている請求項６に記載の表示装置。
【請求項８】
前記光変調素子は、配線を備えており、前記反射部は、前記配線に対応して設けられ、前記配線を遮光する遮光層を兼ねている請求項１ないし７のいずれかに記載の表示装置。
【請求項９】
前記光変調素子に照射される光が略白色光となるように構成されている請求項１ないし８のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１０】
前記光源装置が発する略白色光の色温度が６５００Ｋ以上となるように構成されている請求項９に記載の表示装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかに記載の表示装置を有することを特徴とする電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−２１６８２３（Ｐ２００９−２１６８２３Ａ）
【公開日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５８４３２（Ｐ２００８−５８４３２）
【出願日】平成２０年３月７日（２００８．３．７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月７日（２００８．３．７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]