表示装置
【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を提供すること。
【解決手段】本発明の表示装置は、光源３１から液晶パネル２２へ向け光を導く機能を有する筒状の反射面４１を備える導光部材４と、液晶パネル２２の光源３１側近傍にて筒状の反射面４１の横断面と平行または略平行に設けられ、導光部材４からの光を液晶パネル２２側へ透過する透過光と導光部材４側へ反射する反射光とに分離する機能を有する偏光層２４とを有し、筒状の反射面４１の内側領域の光源３１の先端面を含む横断面積をＳ１とし、筒状の反射面４１の内側領域の偏光層２４を含む横断面積をＳ２とし、光源３１からの光が筒状の反射面４１で反射して偏光層２４へ入射する最大入射角をθ［°］としたとき、θ×√（Ｓ２／Ｓ１）が、１１０以上である。
【解決手段】本発明の表示装置は、光源３１から液晶パネル２２へ向け光を導く機能を有する筒状の反射面４１を備える導光部材４と、液晶パネル２２の光源３１側近傍にて筒状の反射面４１の横断面と平行または略平行に設けられ、導光部材４からの光を液晶パネル２２側へ透過する透過光と導光部材４側へ反射する反射光とに分離する機能を有する偏光層２４とを有し、筒状の反射面４１の内側領域の光源３１の先端面を含む横断面積をＳ１とし、筒状の反射面４１の内側領域の偏光層２４を含む横断面積をＳ２とし、光源３１からの光が筒状の反射面４１で反射して偏光層２４へ入射する最大入射角をθ［°］としたとき、θ×√（Ｓ２／Ｓ１）が、１１０以上である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置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等で拡散または吸収され、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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１４０８３７号公報
【発明の概要】
【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部と、
光を出射する光源を備える光出射部と、
前記光源からの光を前記光変調部へ導く機能を有する筒状の反射面を備える導光部と、
前記光変調部の前記光源側近傍にて前記筒状の反射面の横断面と平行または略平行に設けられ、前記導光部からの光を前記光変調部側へ透過する透過光と前記導光部側へ反射する反射光とに分離する機能を有する光分離面を備える光分離部とを有し、
前記筒状の反射面は、前記反射光を前記透光窓部へ導くように、前記光変調部側から前記光出射部側へ向け収斂しており、
前記筒状の反射面の内側領域の前記光源側の端部での横断面積をＳ１とし、前記筒状の反射面の内側領域の前記光分離面側の端部での横断面積をＳ２とし、前記光源からの光が前記筒状の反射面で反射して前記光分離面へ入射する最大入射角をθ［°］としたとき、
θ×√（Ｓ２／Ｓ１）が、１１０以上であることを特徴とする。
これにより、光分離面で反射した反射光が有効利用されるため、光源の輝度が比較的低くても、光出射部から出射した光のうち透光窓部を透過する光の量を多くすることができる。そのため、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、前記横断面積Ｓ１は、前記光源の先端面が前記筒状の反射面の端よりも外側に位置する場合、前記筒状の反射面の内側領域の前記光源に対して近位側の端での横断面積であり、前記光源の先端面が前記筒状の反射面の端よりも内側に位置する場合、前記筒状の反射面の内側領域の前記光源の先端面を含む横断面積であり、前記横断面積Ｓ２は、前記光分離面が前記筒状の反射面の端よりも外側に位置する場合、前記筒状の反射面の内側領域の前記光分離面に対して近位側の端での横断面積であり、前記光分離面が前記筒状の反射面の端よりも内側に位置する場合、前記筒状の反射面の内側領域の前記光分離面を含む横断面積であることが好ましい。
これにより、光分離面で反射した反射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。
【０００８】
本発明の表示装置では、前記光出射部が前記筒状の反射面の内側領域の一端を覆うように設けられているとともに、前記光変調部が前記筒状の反射面の内側領域の他端を覆うように設けられ、前記筒状の反射面と前記光出射部と前記光変調部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、筒状の反射面の内側領域から外部への光の不本意な漏れを防止し、簡単かつ確実に、光分離面で反射した反射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。
【０００９】
本発明の表示装置では、前記筒状の反射面の軸線に垂直な１方向を第１の方向とし、前記筒状の反射面の軸線に垂直でかつ前記第１の方向に直交する方向を第２の方向としたとき、
前記筒状の反射面の内側領域の前記光源側の端部における横断面の前記第１の方向での長さＬ１１と前記第２の方向での長さＬ１２の比Ｌ１１／Ｌ１２が、１／４〜４であり、
前記筒状の反射面の内側領域の前記光分離面側の端部における横断面の前記第１の方向での長さＬ２１と前記第２の方向での長さＬ２２の比Ｌ２１／Ｌ２２が、１／４〜４であることが好ましい。
これにより、光源から導光部を介して光分離面へ均一に光を導光するとともに、光分離面で反射した反射光を筒状の反射面で反射させながら光分離面に導くことができる。
【００１０】
本発明の表示装置では、前記光変調部の前記光源側近傍には、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、該偏光分離素子が前記光分離面としての機能を有することが好ましい。
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、前記光変調部の近傍には、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し、前記カラーフィルタが前記光分離面としての機能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。
【００１１】
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）、光変調部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。
【００１２】
本発明の表示装置では、前記光変調部に設けられた配線に対応して、前記配線を遮光する遮光層が部分的に設けられており、該遮光層は、光反射性を有し、前記光分離面としての機能を有することが好ましい。
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）、光変調部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。
【００１３】
本発明の表示装置では、前記遮光層と前記光変調部との間には、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、光源と遮光層との間に偏光分離素子が存在しないため、遮光層で遮光される光をより効率的に有効利用することができる。
【００１４】
本発明の表示装置では、前記光変調部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、前記光出射部は、前記光源の近傍に設けられた蛍光体を有し、前記光源は、前記蛍光体を励起する励起光を出射するものであることが好ましい。
光分離面で反射した反射光のうち、そのほとんどが筒状の反射面によって透光窓部へ導かれるが、残部は、光源へ導かれる。そのため、当該残部の光を蛍光体の励起に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。
本発明の表示装置では、前記光出射部が発する光の色温度が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、光分離面で反射した反射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。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる表示装置の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に示す光変調装置（光変調部および光分離部）の概略構成を示す断面図ある。
【図４】図２に示す光源装置（光出射部）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（導光部）を説明するための縦断面図である。
【図６】（ａ）は、図５中のＢ−Ｂ線断面図、（ｂ）は、図５中のＣ−Ｃ線断面図である。
【図７】放射角（指向性）の異なる複数の光を導光部材（導光部）の光変調素子（光変調部）側からそれぞれ入射したときにおける導光部材の√（Ｓ２／Ｓ１）と光変調素子側への戻り光量との関係を示すグラフである。
【図８】光源装置（光出射部）単体の出射光および光分離面からの透過光のそれぞれにおける波長と強度との関係を示すグラフである。
【図９】本発明の第２実施形態にかかる表示装置に備えられた光変調装置を説明するための模式的断面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態にかかる表示装置に備えられた光変調装置の変形例を説明するための模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の表示装置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。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態にかかる表示装置の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に示す光変調装置（光変調部および光分離部）の概略構成を示す断面図、図４は、図２に示す光源装置（光出射部）の概略構成を示す断面図、図５は、図２に示す導光部材（導光部）を説明するための縦断面図、図６は、図５に示す導光部材の横断面図（（ａ）は、図５中のＢ−Ｂ線断面図、（ｂ）は、図５中のＣ−Ｃ線断面図）、図７は、放射角（指向性）の異なる複数の光を導光部材（導光部）の光変調素子（光変調部）側からそれぞれ入射したときにおける導光部材の√（Ｓ２／Ｓ１）と光変調素子側への戻り光量との関係を示すグラフ、図８は、光源装置（光出射部）単体の出射光および光分離面からの透過光のそれぞれにおける波長と強度との関係を示すグラフである。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。また、以下の説明では、互いに直交する３つの方向をＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向とする。
【００１７】
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（光出射部）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（導光部）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。
【００１８】
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（光分離部）２１と、このカラーフィルタ２１に接合された液晶パネル（光変調部）２２と、これらを狭持するように設けられた偏光層２３および偏光層（光分離部）２４とを有している。
【００１９】
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。
複数の波長選択部２１２は、ストライプ状に配列されている。また、各波長選択部２１２の長手方向に沿って、複数の画素（サブ画素）が配列されている。なお、複数の波長選択部２１２は、マトリクス状に配置されていてもよい。
【００２０】
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、すなわち、表示装置１がフルカラー表示可能な構成である場合、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。
【００２１】
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もしくはその一部）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。
遮光層２１３は、前述した複数の波長選択部２１２や後述する複数の画素電極（個別電極）２２３に対応して、複数の透光部２１４が形成されている。これにより、各透光部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。
【００２２】
本実施形態では、各透光部２１４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。
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。
【００２３】
特に、この遮光層２１３は、液晶パネル２２の光源３１側近傍にて筒状の反射面４１の横断面と平行または略平行に設けられ、その基板２１１側の面が光反射性を有している。これにより、遮光層２１３は、導光部材４からの光を導光部材４側へ反射し（帰還させ）、遮光層２１３が形成されていない部分（透光部２１４）を通じて導光部材４からの光を透過させる。すなわち、遮光層２１３および透光部２１４の基板２１１側の面は、導光部材４からの光を液晶パネル２２側へ透過する透過光と導光部材４側へ反射する反射光とに分離する機能を有する光分離面を構成する。
【００２４】
このように遮光層２１３が前述したような光反射性を有することで、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。
【００２５】
また、遮光層２１３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。
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。
【００２６】
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（光変調部）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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。液晶パネル２２は、スイッチング素子２２９や配線（図示せず）等によって遮光されるが、それ以外の部位は、光を透過し得るように構成され、透光窓部を構成する。
【００３０】
偏光層２３は、基板２２１のカラーフィルタ２１と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、液晶パネル２２の光源３１側近傍にて筒状の反射面４１の横断面と平行または略平行に設けられ、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。
【００３１】
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。ここで、偏光層２４の基板２１１とは反対側の面は、導光部材４からの光を液晶パネル２２側へ透過する透過光と導光部材４側へ反射する反射光とに分離する機能を有する光分離面を構成する。
【００３２】
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。また、偏光層２４は、基板２１１とは別の透明基材上にワイヤーグリッド偏光素子または有機偏光素子を形成して構成したものであってもよい。
【００３３】
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。
【００３４】
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。これにより、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）。
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。
【００３５】
また、画像表示領域ａのＹ方向での長さ（Ｙ方向に平行な各辺の長さ）は、特に限定されないが、５〜２０ｍｍであるのが好ましい。また、画像表示領域ａのＺ方向での長さ（Ｚ方向に平行な各辺の長さ）Ｌ２２は、特に限定されないが、４〜１８ｍｍであるのが好ましい。
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。
【００３６】
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。
【００３７】
（光源装置）
光源装置（光出射部）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。
光源３１は、蛍光体３２を励起する機能を有するものである。
【００３８】
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（先端面）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。
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の光源（その光源の全体または一部）が蛍光体に覆われていないものであってもよく、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。
【００３９】
このような光源３１は、支持台３３上に例えばフリップチップ接続等の方法により接合されている。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。また、支持台３３には、光源３１と回路基板３４との電気的導通をとるための配線（図示せず）が設けられている。かかる配線は、ロウ付け等の方法により回路基板３４と電気的に接続されている。
【００４０】
回路基板３４は、電流供給のための配線接続用端子３４１、３４２を有し、配線接続用端子３４１、３４２に通電することで、回路基板３４から支持台３３の配線を介して光源３１へ電力を供給することができるようになっている。
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、略板状をなし、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。
【００４１】
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。これにより、光源３１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。
特に、本実施形態では、台座部材３５の光源３１側の面３５１は、光源３１側へ向け拡開するように傾斜面をなしている。これにより、光源３１からの直接的な光を液晶パネル２２側へより効率的に反射することができる。
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。
【００４２】
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。より具体的には、蛍光体３２としては、光源装置３単体で光を出射したとき、その出射光の色温度が６５００Ｋ以上となるような色の蛍光を出射するものである。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。
【００４３】
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。
【００４４】
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、また、黄色の蛍光材料としては、例えば、ナフタセンにアリール基（好ましくはフェニル基）が任意の位置で任意の数（好ましくは２〜６）置換された化合物、モノインデノペリレン誘導体等が挙げられ、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もできる。
【００４５】
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、１０〜３００μｍ程度であるのが好ましい。
また、蛍光体３２のＹ方向およびＺ方向での長さは、それぞれ、特に限定されないが、１〜５ｍｍであるのが好ましい。
なお、蛍光体３２は、発光部３１１に対して、接触していても、離れていてもよい。
【００４６】
（導光部材）
導光部材（導光部）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。
このような筒状の反射面４１は、光源３１からの光を液晶パネル２２へ導く機能を有する。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。
【００４７】
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（内側領域）４２が形成されている。そして、導光部材４の内周面は、光反射性を有し、筒状の反射面４１を構成している。
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。
【００４８】
ここで、筒状の反射面４１の光軸ＯＡは、Ｘ方向に平行であり、筒状の反射面４１の横断面は、１対の辺がＹ方向（第１の方向）に平行であり、他の１対の辺がＺ方向（第２の方向）に平行である。
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、筒状の反射面４１の一端側と他端側とで横断面形状が同じ（相似）であってもよいし、異なっていてもよい。
【００４９】
また、筒状の反射面４１の内側領域の光源３１側の端における横断面のＹ方向での長さＬ１１とＺ方向での長さＬ１２の比Ｌ１１／Ｌ１２が、１／４〜４であるのが好ましい。
また、筒状の反射面４１の内側領域の偏光層２４（光分離面）側の端における横断面のＹ方向での長さＬ２１とＺ方向での長さＬ２２の比Ｌ２１／Ｌ２２が、１／４〜４であるのが好ましい。
【００５０】
これにより、光源３１から導光部材４を介して偏光層２４（光分離面）へ均一に光を導光するとともに、偏光層２４で反射した反射光を筒状の反射面４１で反射させながら偏光層２４に導くことができる。
これに対し、比Ｌ１１／Ｌ１２および比Ｌ２１／Ｌ２２が前記下限値未満であると、それぞれ、前述した光源３１の大きさや形状および画像表示領域ａの大きさや形状等によっては、スクリーンＳに表示される画像のＹ軸方向における両端部の輝度が中央部よりも低くなって、当該画像に濃淡ムラが生じる場合がある。一方、比Ｌ１１／Ｌ１２および比Ｌ２１／Ｌ２２が前記上限値を超えると、それぞれ、前述した光源３１の大きさや形状および画像表示領域ａの大きさや形状等によっては、スクリーンＳに表示される画像のＺ軸方向における両端部の輝度が中央部よりも低くなって、当該画像に濃淡ムラが生じる場合がある。
【００５１】
また、筒状の反射面４１の内側領域の光源３１側の端部における横断面（後述する横断面積Ｓ１を定める横断面）のＹ方向での長さ（Ｙ方向に平行な各辺の長さ）Ｌ１１は、特に限定されないが、１〜１０ｍｍであるのが好ましい。また、筒状の反射面４１の内側領域の光源３１側の端における横断面のＺ方向での長さ（Ｚ方向に平行な各辺の長さ）Ｌ１２は、特に限定されないが、１〜１０ｍｍであるのが好ましい。
【００５２】
また、筒状の反射面４１の内側領域の偏光層２４（光分離面）側の端部における横断面（後述する横断面積Ｓ２を定める横断面）のＹ方向での長さ（Ｙ方向に平行な各辺の長さ）Ｌ２１は、特に限定されないが、５〜２０ｍｍであるのが好ましい。また、筒状の反射面４１の内側領域の偏光層２４（光分離面）側の端における横断面のＺ方向での長さ（Ｚ方向に平行な各辺の長さ）Ｌ２２は、特に限定されないが、４〜１８ｍｍであるのが好ましい。
【００５３】
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（光変調部）側から光源装置（光出射部）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側へ向け拡開している。
また、前述した光源装置３が筒状の反射面４１の内側領域の一端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の内側領域の他端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、筒状の反射面４１の内側領域から外部への光の不本意な漏れを防止し、簡単かつかつ実に、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。
【００５４】
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、前述した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。
特に、筒状の反射面４１は、前述した偏光層２４（光分離面）や遮光層２１３（光分離面）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）を透光部２１４（透光窓部）へ導くように、次のように、導光部材４が構成されている。
すなわち、筒状の反射面４１の内側領域の光源３１側の端部での横断面積をＳ１とし、筒状の反射面４１の内側領域の偏光層２４側または遮光層２１３側（光分離面側）の端部での横断面積をＳ２とし、光源３１からの光が筒状の反射面４１で反射して偏光層２４または遮光層２１３へ入射する最大入射角をθ［°］としたとき、
θ×√（Ｓ２／Ｓ１）が、１１０以上となるように、導光部材４が構成されている。
【００５５】
より具体的に説明すると、本実施形態では、図６（ａ）に示すように、筒状の反射面４１の内側領域の光源３１の先端面を含む横断面積をＳ１とし、図６（ｂ）に示すように、筒状の反射面４１の内側領域の偏光層２４（光分離面）に対して近位側の端での横断面積（筒状の反射面４１の内側領域の偏光層２４（光分離面）を含む横断面積）をＳ２とし、図５に示すように、光源３１からの光が筒状の反射面４１で反射して偏光層２４（光分離面）へ入射する最大入射角をθ［°］としたとき、
θ×√（Ｓ２／Ｓ１）が、１１０以上となるように、導光部材４が構成されている。
【００５６】
放射角（指向性）の異なる複数の光を導光部材４の出口側（液晶パネル２２側）からそれぞれ入射したとき、図７に示すように、導光部材４の√（Ｓ２／Ｓ１）が大きくなるほど、液晶パネル２２側への戻り光量が増加する傾向を示す。また、導光部材４に入射する光の放射角（指向角）が大きいほど、導光部材４の√（Ｓ２／Ｓ１）が小さくなるほど、液晶パネル２２側への戻り光量が増加する傾向を示す。
【００５７】
本発明者は、鋭意検討の結果、上記のような知見を得、θ×√（Ｓ２／Ｓ１）と１１０以上とすることで、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）が液晶パネル２２側へ導かれることを見出した。
このようにして、表示装置１では、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）を液晶パネル２２側へ導くことができる。その結果、透光部２１４への光の量（ひいては液晶パネル２２を透過する光の量）を増やすことができる。
【００５８】
これにより、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。
また、光変調装置２で反射した光のうち液晶パネル２２側へ導かれる光以外（約３０％）の光（残部）は、筒状の反射面４１により光源装置３の光源３１へ導かれる。
前述したように光源３１と蛍光体３２とを用いた光源装置３では、上記の残部の光を光源３１の近傍に設けられた蛍光体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。
【００５９】
また、例えば、青色光の光源を光源３１として用い、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蛍光を発する蛍光体を蛍光体３２として用いた場合、図８に示すように、偏光層２４を透過する光のうちの青色光の強度は、光源装置３単体の出射光のうちの青色光の強度よりも小さくなる。また、偏光層２４を透過する光のうちの緑色から赤色までの波長成分の強度は、光源装置３単体の出射光のうちの緑色から赤色までの波長成分の強度よりも大きくなる。これらの結果、青色から赤色までの波長成分の強度のバランスの均一化が図られ、偏光層２４を透過する光を良好な白色光とすることができる。
【００６０】
なお、横断面積Ｓ１に関し、本実施形態では、光源３１の先端面が筒状の反射面４１の端よりも内側に位置するため、筒状の反射面４１の内側領域の光源３１の先端面を含む横断面積をＳ１としたが、光源３１の先端面が筒状の反射面４１の端よりも外側に位置する場合、筒状の反射面４１の内側領域の光源３１に対して近位側の端での横断面積をＳ１とする。
【００６１】
また、横断面積Ｓ２に関し、偏光層２４（光分離面）が筒状の反射面４１の端よりも外側に位置する場合、筒状の反射面４１の内側領域の偏光層２４（光分離面）に対して近位側の端での横断面積をＳ２とし、偏光層２４（光分離面）が筒状の反射面４１の端よりも内側に位置する場合、筒状の反射面４１の内側領域の偏光層２４（光分離面）を含む横断面積をＳ２とする。本実施形態では、偏光層２４（光分離面）と筒状の反射面４１の端（端面）と一致しているので、筒状の反射面４１の内側領域の偏光層２４（光分離面）に対して近位側の端での横断面積と、筒状の反射面４１の内側領域の偏光層２４（光分離面）を含む横断面積とは同じである。
【００６２】
また、横断面積Ｓ１および横断面積Ｓ２を定めるに際し、光分離面が光軸ＯＡ方向（Ｘ方向）に複数ある場合は、複数の光分離面のうちの任意の１つの分離面を基準としてもよいし、複数の光分離面のうちの特定の１つの分離面を基準としてもよいが、複数の光分離面のうち最も光反射能が高いものを基準とするのが好ましい。本実施形態では、複数の光分離面のうち最も光源３１に対し近位の光分離面（偏光層２４）を基準としている。これにより、前述したような光の利用効率を高める効果が顕著に得られる。
【００６３】
また、最大入射角θとは、光源装置３から出射された光が光導光部材４を介して偏光層２４（光分離面）に入射したとき、その入射光の光線のうち最も入射角の大きい光線の入射角である。また、この最大入射角θは、偏光層２４（光分離面）で反射する光の放射角（最大放射角度）と等しい。
また、この最大入射角θは、光源装置３の出射光の指向性、筒状の反射面４１の光軸ＯＡに対する傾斜角度、筒状の反射面４１の光軸ＯＡ方向での長さ等によって変化するものである。
【００６４】
このような最大入射角θは、例えば、光変調装置２を省略した状態で、光源装置３からの光を導光部材４の筒状の反射面４１の内側を導光させ、光分離面に対応する第１の位置と、光分離面に対応する位置から光源装置３とは反対側へ微小距離だけ離間した第２の位置（光分離面近傍）とにおいて、それぞれ、光源装置３から出射される光の光軸ＯＡに垂直な一方向での長さを測定し、その測定された２つの長さの差の半分の長さΔｒとし、第１の位置と第２の位置との離間距離をΔｘとし、ｔａｎθ≒Δｒ／Δｘの関係からθを測定することができる。
【００６５】
また、反射面４１の軸線（光軸ＯＡ）に対する傾斜角度は、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。
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。
【００６６】
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２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、θ×√（Ｓ２／Ｓ１）が１１０以上であるため、光源３１の輝度が比較的低くても、光源装置３から出射した光のうち液晶パネル２２を透過する光の量を多くすることができる。そのため、偏光層２４（光分離面）で導光部材４側へ反射した光が有効利用して、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。
【００６７】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図９は、本発明の第２実施形態にかかる表示装置に備えられた光変調装置を説明するための模式的断面図、図１０は、本発明の第２実施形態にかかる表示装置に備えられた光変調装置の変形例を説明するための模式的断面図である。
【００６８】
本実施形態にかかる表示装置は、光変調装置の構成（主に、光分離面を有する光分離部の配置）が異なる以外は、前述した第１実施形態にかかる表示装置１と同様である。
なお、以下の説明では、第２実施形態の表示装置に関し、第１実施形態の表示装置との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図９において、図３に示す構成と同様のものについては、同一の符号を付している。
【００６９】
本実施形態の表示装置は、前述した第１実施形態の表示装置１において、カラーフィルタ２１に代えて、カラーフィルタ２１Ａを設けるとともに、偏光層２４を支持する基板２１１Ａを設けたものである。なお、かかる表示装置は、カラーフィルタ２１Ａに対して偏光層２４とは反対側に、前述した第１実施形態の表示装置１の液晶パネル２２（光変調素子）および偏光層２３と同様の構成を有する液晶パネル（光変調素子）および偏光層が設けられているが、図９では、その液晶パネルおよび偏光層の図示を省略している。また、図９では、説明の便宜上、カラーフィルタ２１Ａの各部を模式的に示している。
【００７０】
図９に示すように、カラーフィルタ２１Ａは、複数の波長選択部２１２（２１２Ｒ、２１２Ｇ、２１２Ｂ）を有し、その複数の波長選択部２１２で構成された層（以下、「フィルタ層」とも言う）の偏光層２４側の面上には、かかるフィルタ層側から偏光層２４側へ、光反射性を有する遮光層２１３、プレフィルタ層２１４Ａがこの順で積層されている。
プレフィルタ層２１４Ａは、各波長選択部２１２Ｂに対応する領域を除いて、遮光層２１３および各波長選択部２１２Ｒ、２１２Ｇを覆うように形成されている。これにより、各波長選択部２１２Ｂには、偏光層２４を通過した光Ｌがプレフィルタ層２１４Ａに供されずに入射する。
このプレフィルタ層２１４Ａは、波長選択部２１２Ｒ、２１２Ｇの双方の不透過波長帯域の光（具体的には青色光ＬＢ）を反射し、他の色の光（具体的には緑色光ＬＧおよび赤色光ＬＲ）を透過する特性（以下、「フィルタ機能」とも言う）を有する。
【００７１】
例えば、プレフィルタ層２１４Ａは、５００ｎｍ未満の波長の光を反射し、５００ｎｍ以上の波長の光を透過する特性を有する。これにより、青色光を蛍光体３２の励起に寄与させて有効利用するとともに、液晶パネル２２からの青色光の出射量を増やして表示特性を向上させることができる。
このようなプレフィルタ層２１４Ａは、例えば、誘電体多層膜（光学多層薄膜）や自己クローニングフォトニック結晶を用いた素子で構成することができる。また、プレフィルタ層２１４Ａを形成するに際しては、例えば、誘電体多層膜を一様に形成し、波長選択部２１２Ｂに対応する部分をエッチング等により除去することで、比較的簡単に製造することができる。
【００７２】
このような複数の波長選択部２１２（フィルタ層）、遮光層２１３およびプレフィルタ層２１４Ａは、前述した第１実施形態の基板２１１と同様の構成を有する透明基板（図示せず）に支持されている。
ここで、遮光層２１３およびプレフィルタ層２１４Ａの基板２１１Ａ側の面は、それぞれ、導光部材４からの光（偏光層２４通過後の光）を液晶パネル２２側へ透過する透過光と導光部材４側へ反射する反射光とに分離する機能を有する光分離面を構成する。なお、フィルタ層、遮光層２１３およびプレフィルタ層２１４Ａは、上記透明基板上のほぼ同一面上に設けられたものとみなすことができる。
【００７３】
本実施形態では、筒状の反射面４１の内側領域の光源３１の先端面を含む横断面積をＳ１とし、筒状の反射面４１の内側領域の遮光層２１３およびプレフィルタ層２１４Ａ（光分離面）に対して近位側の端での横断面積（筒状の反射面４１の内側領域の遮光層２１３およびプレフィルタ層２１４Ａ（光分離面）を含む横断面積）をＳ２とし、光源３１からの光が筒状の反射面４１で反射して遮光層２１３およびプレフィルタ層２１４Ａ（光分離面）へ入射する最大入射角をθ［°］としたとき、
θ×√（Ｓ２／Ｓ１）が、１１０以上となるように、導光部材４が構成されている。
また、本実施形態では、偏光層２４は、複数の波長選択部２１２、遮光層２１３およびプレフィルタ層２１４Ａを支持する上記透明基板とは別体の基板２１１Ａ上に設けられている。
【００７４】
基板２１１Ａとしては、前述した第１実施形態の基板２１１と同様の構成を有する透明基板を用いることができる。
上述したように遮光層２１３およびプレフィルタ層２１４Ａの面が主たる光分離面を構成するため、このような基板２１１Ａ上に設けられた偏光層２４は、光を吸収する特性を有するものであってもよい。
【００７５】
以上説明したように構成された表示装置にあっては、図９に示すように、偏光層２４を透過した光Ｌ（白色光）のうち、一部はプレフィルタ層２１４Ａに供されることなく通過し、残部はプレフィルタ層２１４Ａに供される（入射する）。
プレフィルタ層２１４Ａに入射した光Ｌは、その一部（青色光ＬＢ）を偏光層２４側に反射し、残部（黄色光ＬＹ（赤色光および緑色光を含む光））を透過する。
これにより、プレフィルタ層２１４Ａで反射した青色光ＬＢは、光源装置３の蛍光体３２の励起に再利用される。また、プレフィルタ層２１４Ａを透過した黄色光ＬＹは、その一部が反射性を有する遮光層２１３で偏光層２４側へ反射し再利用され、残部が各波長選択部２１２Ｒ、２１２Ｇに入射し、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧに変換される。
【００７６】
一方、プレフィルタ層２１４Ａに供されることなく通過した光Ｌは、各波長選択部２１２Ｂに入射し、青色光ＬＢに変換される。このように、光Ｌをプレフィルタ層２１４Ａに供することなく波長選択部２１２Ｂに入射させることで、光Ｌの損失を抑制し、各波長選択部２１２Ｂから出射する青色光ＬＢの輝度を高めることができる。
このような本実施形態の表示装置によっても、前述した第１実施形態の表示装置１と同様の効果を発揮することができる。すなわち、第２実施形態の表示装置は、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。
【００７７】
なお、プレフィルタ層２１４Ａの形成領域（形成パターン）は、図９に示すものに限定されず、例えば、図１０に示す変形例１〜３のようなものであってもよい。
ここで、図１０に基づいて、本実施形態の変形例１〜３について説明する。なお、各変形例は、プレフィルタ層の形成領域および反射・透過特性が異なる以外は、上述した図９に示す構成と同様である。
【００７８】
（変形例１）
図１０（ａ）に示すように、変形例１のカラーフィルタ２１Ｂでは、遮光層２１３に対してフィルタ層（複数の波長選択部２１２）とは反対側にプレフィルタ層２１４Ｂが設けられている。
プレフィルタ層２１４Ｂは、各波長選択部２１２Ｒ、２１２Ｂに対応する領域を除いて、遮光層２１３および各波長選択部２１２Ｇを覆うように形成されている。これにより、各波長選択部２１２Ｒ、２１２Ｂには、偏光層２４を通過した光Ｌがプレフィルタ層２１４Ｂに供されずに入射する。
【００７９】
このプレフィルタ層２１４Ｂは、波長選択部２１２Ｇの不透過波長帯域の光（具体的には赤色光ＬＲおよび青色光ＬＢ）を反射し、他の色の光（具体的には緑色光ＬＧ）を透過する特性を有する。
これにより、青色光を蛍光体３２の励起に寄与させて有効利用するとともに、液晶パネル２２からの青色光および赤色光の出射量を増やして表示特性を向上させることができる。
【００８０】
（変形例２）
図１０（ｂ）に示すように、変形例２のカラーフィルタ２１Ｃでは、遮光層２１３に対してフィルタ層（複数の波長選択部２１２）とは反対側にプレフィルタ層２１４Ｃが設けられている。
プレフィルタ層２１４Ｃは、各波長選択部２１２Ｒ、２１２Ｇに対応する領域を除いて、遮光層２１３および各波長選択部２１２Ｂを覆うように形成されている。これにより、各波長選択部２１２Ｒ、２１２Ｇには、偏光層２４を通過した光Ｌがプレフィルタ層２１４Ｃに供されずに入射する。
【００８１】
このプレフィルタ層２１４Ｃは、波長選択部２１２Ｂの不透過波長帯域の光（具体的には赤色光ＬＲおよび緑色光ＬＧ）を反射し、他の色の光（具体的には青色光ＬＢ）を透過する特性を有する。
これにより、液晶パネル２２からの赤色光および緑色光の出射量を増やして表示特性を向上させることができる。
【００８２】
（変形例３）
図１０（ｃ）に示すように、変形例３のカラーフィルタ２１Ｄでは、遮光層２１３に対してフィルタ層（複数の波長選択部２１２）とは反対側にプレフィルタ層２１４Ｄが設けられている。
プレフィルタ層２１４Ｄは、各波長選択部２１２Ｇ、２１２Ｂに対応する領域を除いて、遮光層２１３および各波長選択部２１２Ｒを覆うように形成されている。これにより、各波長選択部２１２Ｇ、２１２Ｂには、偏光層２４を通過した光Ｌがプレフィルタ層２１４Ｄに供されずに入射する。
【００８３】
このプレフィルタ層２１４Ｄは、波長選択部２１２Ｒの不透過波長帯域の光（具体的には緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢ）を反射し、他の色の光（具体的には赤色光ＬＲ）を透過する特性を有する。
これにより、液晶パネル２２からの緑色光および青色光の出射量を増やして表示特性を向上させることができる。
【００８４】
以上説明したような各実施形態にかかる表示装置は、プロジェクタ装置や液晶テレビ（モニター）等に適用することができる。すなわち、かかる表示装置は、単独でディスプレイとして用いることができる。また、かかる表示装置は、画像を表示する機能以外の機能を主機能とする様々な電子機器に組み込んで用いることもできる。
以上、本発明の表示装置について、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。
【００８５】
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。
また、前述した実施形態では、光源装置が光源および蛍光体を用いたものについて説明したが、本発明では、光源装置の蛍光体を省略することができる。この場合、例えば、単色のＬＥＤやＬＤ等の光源を用いる。さらに、複数の異なる波長を有する単色ＬＥＤ等の組み合わせにより、異なる色光や略白色光となるように構成してもよい。
【００８６】
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。
【００８７】
また、前述した実施形態では、中空の導光部材４の内周面が光源装置３から光変調装置２への導光のための反射面４１を構成する場合を例に説明したが、導光部材４（導光部）は、透明なガラス材料や樹脂材料で構成された中実な部材で構成されていてもよい。この場合、中実な部材の内部が導光領域となり、その中実な部材の外表面が光源装置３から光変調装置２への導光のための反射面を構成する。
【符号の説明】
【００８８】
１…表示装置 ２…光変調装置 ２１、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ…カラーフィルタ（光分離部） ２１１、２１１Ａ…基板 ２１２、２１２Ｒ、２１２Ｇ、２１２Ｂ…波長選択部 ２１３…遮光層（反射部） ２１４…透光部 ２１４Ａ、２１４Ｂ、２１４Ｃ、２１４Ｄ…プレフィルタ層 ２２…液晶パネル（光変調部） ２２１…基板 ２２２…液晶層 ２２３…画素電極 ２２４…共通電極 ２２５、２２６…配向膜 ２２９…スイッチング素子 ２３…偏光層 ２４…偏光層（光分離部） ２５…反射部 ３…光源装置（光出射部） ３１…光源 ３１１…発光部 ３２…蛍光体 ３３…支持台 ３４…回路基板 ３４１、３４２…配線接続用端子 ３５…台座部材 ３５１…面 ４…導光部材 ４１…筒状の反射面 ４２…中空部 ５…投射レンズ θ…最大入射角 Ｓ…スクリーン ＯＡ…光軸（軸線） ａ…画像表示領域 ｂ…画像非表示領域 Ｌ…光 ＬＲ…赤色光 ＬＧ…緑色光 ＬＢ…青色光 ＬＹ…黄色光
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置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等で拡散または吸収され、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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１４０８３７号公報
【発明の概要】
【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部と、
光を出射する光源を備える光出射部と、
前記光源からの光を前記光変調部へ導く機能を有する筒状の反射面を備える導光部と、
前記光変調部の前記光源側近傍にて前記筒状の反射面の横断面と平行または略平行に設けられ、前記導光部からの光を前記光変調部側へ透過する透過光と前記導光部側へ反射する反射光とに分離する機能を有する光分離面を備える光分離部とを有し、
前記筒状の反射面は、前記反射光を前記透光窓部へ導くように、前記光変調部側から前記光出射部側へ向け収斂しており、
前記筒状の反射面の内側領域の前記光源側の端部での横断面積をＳ１とし、前記筒状の反射面の内側領域の前記光分離面側の端部での横断面積をＳ２とし、前記光源からの光が前記筒状の反射面で反射して前記光分離面へ入射する最大入射角をθ［°］としたとき、
θ×√（Ｓ２／Ｓ１）が、１１０以上であることを特徴とする。
これにより、光分離面で反射した反射光が有効利用されるため、光源の輝度が比較的低くても、光出射部から出射した光のうち透光窓部を透過する光の量を多くすることができる。そのため、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、前記横断面積Ｓ１は、前記光源の先端面が前記筒状の反射面の端よりも外側に位置する場合、前記筒状の反射面の内側領域の前記光源に対して近位側の端での横断面積であり、前記光源の先端面が前記筒状の反射面の端よりも内側に位置する場合、前記筒状の反射面の内側領域の前記光源の先端面を含む横断面積であり、前記横断面積Ｓ２は、前記光分離面が前記筒状の反射面の端よりも外側に位置する場合、前記筒状の反射面の内側領域の前記光分離面に対して近位側の端での横断面積であり、前記光分離面が前記筒状の反射面の端よりも内側に位置する場合、前記筒状の反射面の内側領域の前記光分離面を含む横断面積であることが好ましい。
これにより、光分離面で反射した反射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。
【０００８】
本発明の表示装置では、前記光出射部が前記筒状の反射面の内側領域の一端を覆うように設けられているとともに、前記光変調部が前記筒状の反射面の内側領域の他端を覆うように設けられ、前記筒状の反射面と前記光出射部と前記光変調部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、筒状の反射面の内側領域から外部への光の不本意な漏れを防止し、簡単かつ確実に、光分離面で反射した反射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。
【０００９】
本発明の表示装置では、前記筒状の反射面の軸線に垂直な１方向を第１の方向とし、前記筒状の反射面の軸線に垂直でかつ前記第１の方向に直交する方向を第２の方向としたとき、
前記筒状の反射面の内側領域の前記光源側の端部における横断面の前記第１の方向での長さＬ１１と前記第２の方向での長さＬ１２の比Ｌ１１／Ｌ１２が、１／４〜４であり、
前記筒状の反射面の内側領域の前記光分離面側の端部における横断面の前記第１の方向での長さＬ２１と前記第２の方向での長さＬ２２の比Ｌ２１／Ｌ２２が、１／４〜４であることが好ましい。
これにより、光源から導光部を介して光分離面へ均一に光を導光するとともに、光分離面で反射した反射光を筒状の反射面で反射させながら光分離面に導くことができる。
【００１０】
本発明の表示装置では、前記光変調部の前記光源側近傍には、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、該偏光分離素子が前記光分離面としての機能を有することが好ましい。
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、前記光変調部の近傍には、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し、前記カラーフィルタが前記光分離面としての機能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。
【００１１】
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）、光変調部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。
【００１２】
本発明の表示装置では、前記光変調部に設けられた配線に対応して、前記配線を遮光する遮光層が部分的に設けられており、該遮光層は、光反射性を有し、前記光分離面としての機能を有することが好ましい。
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）、光変調部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。
【００１３】
本発明の表示装置では、前記遮光層と前記光変調部との間には、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、光源と遮光層との間に偏光分離素子が存在しないため、遮光層で遮光される光をより効率的に有効利用することができる。
【００１４】
本発明の表示装置では、前記光変調部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、前記光出射部は、前記光源の近傍に設けられた蛍光体を有し、前記光源は、前記蛍光体を励起する励起光を出射するものであることが好ましい。
光分離面で反射した反射光のうち、そのほとんどが筒状の反射面によって透光窓部へ導かれるが、残部は、光源へ導かれる。そのため、当該残部の光を蛍光体の励起に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。
本発明の表示装置では、前記光出射部が発する光の色温度が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、光分離面で反射した反射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。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる表示装置の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に示す光変調装置（光変調部および光分離部）の概略構成を示す断面図ある。
【図４】図２に示す光源装置（光出射部）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（導光部）を説明するための縦断面図である。
【図６】（ａ）は、図５中のＢ−Ｂ線断面図、（ｂ）は、図５中のＣ−Ｃ線断面図である。
【図７】放射角（指向性）の異なる複数の光を導光部材（導光部）の光変調素子（光変調部）側からそれぞれ入射したときにおける導光部材の√（Ｓ２／Ｓ１）と光変調素子側への戻り光量との関係を示すグラフである。
【図８】光源装置（光出射部）単体の出射光および光分離面からの透過光のそれぞれにおける波長と強度との関係を示すグラフである。
【図９】本発明の第２実施形態にかかる表示装置に備えられた光変調装置を説明するための模式的断面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態にかかる表示装置に備えられた光変調装置の変形例を説明するための模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の表示装置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。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態にかかる表示装置の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に示す光変調装置（光変調部および光分離部）の概略構成を示す断面図、図４は、図２に示す光源装置（光出射部）の概略構成を示す断面図、図５は、図２に示す導光部材（導光部）を説明するための縦断面図、図６は、図５に示す導光部材の横断面図（（ａ）は、図５中のＢ−Ｂ線断面図、（ｂ）は、図５中のＣ−Ｃ線断面図）、図７は、放射角（指向性）の異なる複数の光を導光部材（導光部）の光変調素子（光変調部）側からそれぞれ入射したときにおける導光部材の√（Ｓ２／Ｓ１）と光変調素子側への戻り光量との関係を示すグラフ、図８は、光源装置（光出射部）単体の出射光および光分離面からの透過光のそれぞれにおける波長と強度との関係を示すグラフである。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。また、以下の説明では、互いに直交する３つの方向をＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向とする。
【００１７】
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（光出射部）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（導光部）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。
【００１８】
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（光分離部）２１と、このカラーフィルタ２１に接合された液晶パネル（光変調部）２２と、これらを狭持するように設けられた偏光層２３および偏光層（光分離部）２４とを有している。
【００１９】
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。
複数の波長選択部２１２は、ストライプ状に配列されている。また、各波長選択部２１２の長手方向に沿って、複数の画素（サブ画素）が配列されている。なお、複数の波長選択部２１２は、マトリクス状に配置されていてもよい。
【００２０】
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、すなわち、表示装置１がフルカラー表示可能な構成である場合、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。
【００２１】
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もしくはその一部）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。
遮光層２１３は、前述した複数の波長選択部２１２や後述する複数の画素電極（個別電極）２２３に対応して、複数の透光部２１４が形成されている。これにより、各透光部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。
【００２２】
本実施形態では、各透光部２１４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。
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。
【００２３】
特に、この遮光層２１３は、液晶パネル２２の光源３１側近傍にて筒状の反射面４１の横断面と平行または略平行に設けられ、その基板２１１側の面が光反射性を有している。これにより、遮光層２１３は、導光部材４からの光を導光部材４側へ反射し（帰還させ）、遮光層２１３が形成されていない部分（透光部２１４）を通じて導光部材４からの光を透過させる。すなわち、遮光層２１３および透光部２１４の基板２１１側の面は、導光部材４からの光を液晶パネル２２側へ透過する透過光と導光部材４側へ反射する反射光とに分離する機能を有する光分離面を構成する。
【００２４】
このように遮光層２１３が前述したような光反射性を有することで、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。
【００２５】
また、遮光層２１３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。
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。
【００２６】
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（光変調部）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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。液晶パネル２２は、スイッチング素子２２９や配線（図示せず）等によって遮光されるが、それ以外の部位は、光を透過し得るように構成され、透光窓部を構成する。
【００３０】
偏光層２３は、基板２２１のカラーフィルタ２１と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、液晶パネル２２の光源３１側近傍にて筒状の反射面４１の横断面と平行または略平行に設けられ、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。
【００３１】
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。ここで、偏光層２４の基板２１１とは反対側の面は、導光部材４からの光を液晶パネル２２側へ透過する透過光と導光部材４側へ反射する反射光とに分離する機能を有する光分離面を構成する。
【００３２】
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。また、偏光層２４は、基板２１１とは別の透明基材上にワイヤーグリッド偏光素子または有機偏光素子を形成して構成したものであってもよい。
【００３３】
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。
【００３４】
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。これにより、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）。
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。
【００３５】
また、画像表示領域ａのＹ方向での長さ（Ｙ方向に平行な各辺の長さ）は、特に限定されないが、５〜２０ｍｍであるのが好ましい。また、画像表示領域ａのＺ方向での長さ（Ｚ方向に平行な各辺の長さ）Ｌ２２は、特に限定されないが、４〜１８ｍｍであるのが好ましい。
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。
【００３６】
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。
【００３７】
（光源装置）
光源装置（光出射部）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。
光源３１は、蛍光体３２を励起する機能を有するものである。
【００３８】
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（先端面）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。
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の光源（その光源の全体または一部）が蛍光体に覆われていないものであってもよく、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。
【００３９】
このような光源３１は、支持台３３上に例えばフリップチップ接続等の方法により接合されている。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。また、支持台３３には、光源３１と回路基板３４との電気的導通をとるための配線（図示せず）が設けられている。かかる配線は、ロウ付け等の方法により回路基板３４と電気的に接続されている。
【００４０】
回路基板３４は、電流供給のための配線接続用端子３４１、３４２を有し、配線接続用端子３４１、３４２に通電することで、回路基板３４から支持台３３の配線を介して光源３１へ電力を供給することができるようになっている。
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、略板状をなし、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。
【００４１】
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。これにより、光源３１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。
特に、本実施形態では、台座部材３５の光源３１側の面３５１は、光源３１側へ向け拡開するように傾斜面をなしている。これにより、光源３１からの直接的な光を液晶パネル２２側へより効率的に反射することができる。
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。
【００４２】
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。より具体的には、蛍光体３２としては、光源装置３単体で光を出射したとき、その出射光の色温度が６５００Ｋ以上となるような色の蛍光を出射するものである。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。
【００４３】
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。
【００４４】
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、また、黄色の蛍光材料としては、例えば、ナフタセンにアリール基（好ましくはフェニル基）が任意の位置で任意の数（好ましくは２〜６）置換された化合物、モノインデノペリレン誘導体等が挙げられ、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もできる。
【００４５】
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、１０〜３００μｍ程度であるのが好ましい。
また、蛍光体３２のＹ方向およびＺ方向での長さは、それぞれ、特に限定されないが、１〜５ｍｍであるのが好ましい。
なお、蛍光体３２は、発光部３１１に対して、接触していても、離れていてもよい。
【００４６】
（導光部材）
導光部材（導光部）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。
このような筒状の反射面４１は、光源３１からの光を液晶パネル２２へ導く機能を有する。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。
【００４７】
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（内側領域）４２が形成されている。そして、導光部材４の内周面は、光反射性を有し、筒状の反射面４１を構成している。
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。
【００４８】
ここで、筒状の反射面４１の光軸ＯＡは、Ｘ方向に平行であり、筒状の反射面４１の横断面は、１対の辺がＹ方向（第１の方向）に平行であり、他の１対の辺がＺ方向（第２の方向）に平行である。
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、筒状の反射面４１の一端側と他端側とで横断面形状が同じ（相似）であってもよいし、異なっていてもよい。
【００４９】
また、筒状の反射面４１の内側領域の光源３１側の端における横断面のＹ方向での長さＬ１１とＺ方向での長さＬ１２の比Ｌ１１／Ｌ１２が、１／４〜４であるのが好ましい。
また、筒状の反射面４１の内側領域の偏光層２４（光分離面）側の端における横断面のＹ方向での長さＬ２１とＺ方向での長さＬ２２の比Ｌ２１／Ｌ２２が、１／４〜４であるのが好ましい。
【００５０】
これにより、光源３１から導光部材４を介して偏光層２４（光分離面）へ均一に光を導光するとともに、偏光層２４で反射した反射光を筒状の反射面４１で反射させながら偏光層２４に導くことができる。
これに対し、比Ｌ１１／Ｌ１２および比Ｌ２１／Ｌ２２が前記下限値未満であると、それぞれ、前述した光源３１の大きさや形状および画像表示領域ａの大きさや形状等によっては、スクリーンＳに表示される画像のＹ軸方向における両端部の輝度が中央部よりも低くなって、当該画像に濃淡ムラが生じる場合がある。一方、比Ｌ１１／Ｌ１２および比Ｌ２１／Ｌ２２が前記上限値を超えると、それぞれ、前述した光源３１の大きさや形状および画像表示領域ａの大きさや形状等によっては、スクリーンＳに表示される画像のＺ軸方向における両端部の輝度が中央部よりも低くなって、当該画像に濃淡ムラが生じる場合がある。
【００５１】
また、筒状の反射面４１の内側領域の光源３１側の端部における横断面（後述する横断面積Ｓ１を定める横断面）のＹ方向での長さ（Ｙ方向に平行な各辺の長さ）Ｌ１１は、特に限定されないが、１〜１０ｍｍであるのが好ましい。また、筒状の反射面４１の内側領域の光源３１側の端における横断面のＺ方向での長さ（Ｚ方向に平行な各辺の長さ）Ｌ１２は、特に限定されないが、１〜１０ｍｍであるのが好ましい。
【００５２】
また、筒状の反射面４１の内側領域の偏光層２４（光分離面）側の端部における横断面（後述する横断面積Ｓ２を定める横断面）のＹ方向での長さ（Ｙ方向に平行な各辺の長さ）Ｌ２１は、特に限定されないが、５〜２０ｍｍであるのが好ましい。また、筒状の反射面４１の内側領域の偏光層２４（光分離面）側の端における横断面のＺ方向での長さ（Ｚ方向に平行な各辺の長さ）Ｌ２２は、特に限定されないが、４〜１８ｍｍであるのが好ましい。
【００５３】
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（光変調部）側から光源装置（光出射部）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側へ向け拡開している。
また、前述した光源装置３が筒状の反射面４１の内側領域の一端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の内側領域の他端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、筒状の反射面４１の内側領域から外部への光の不本意な漏れを防止し、簡単かつかつ実に、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。
【００５４】
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、前述した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。
特に、筒状の反射面４１は、前述した偏光層２４（光分離面）や遮光層２１３（光分離面）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）を透光部２１４（透光窓部）へ導くように、次のように、導光部材４が構成されている。
すなわち、筒状の反射面４１の内側領域の光源３１側の端部での横断面積をＳ１とし、筒状の反射面４１の内側領域の偏光層２４側または遮光層２１３側（光分離面側）の端部での横断面積をＳ２とし、光源３１からの光が筒状の反射面４１で反射して偏光層２４または遮光層２１３へ入射する最大入射角をθ［°］としたとき、
θ×√（Ｓ２／Ｓ１）が、１１０以上となるように、導光部材４が構成されている。
【００５５】
より具体的に説明すると、本実施形態では、図６（ａ）に示すように、筒状の反射面４１の内側領域の光源３１の先端面を含む横断面積をＳ１とし、図６（ｂ）に示すように、筒状の反射面４１の内側領域の偏光層２４（光分離面）に対して近位側の端での横断面積（筒状の反射面４１の内側領域の偏光層２４（光分離面）を含む横断面積）をＳ２とし、図５に示すように、光源３１からの光が筒状の反射面４１で反射して偏光層２４（光分離面）へ入射する最大入射角をθ［°］としたとき、
θ×√（Ｓ２／Ｓ１）が、１１０以上となるように、導光部材４が構成されている。
【００５６】
放射角（指向性）の異なる複数の光を導光部材４の出口側（液晶パネル２２側）からそれぞれ入射したとき、図７に示すように、導光部材４の√（Ｓ２／Ｓ１）が大きくなるほど、液晶パネル２２側への戻り光量が増加する傾向を示す。また、導光部材４に入射する光の放射角（指向角）が大きいほど、導光部材４の√（Ｓ２／Ｓ１）が小さくなるほど、液晶パネル２２側への戻り光量が増加する傾向を示す。
【００５７】
本発明者は、鋭意検討の結果、上記のような知見を得、θ×√（Ｓ２／Ｓ１）と１１０以上とすることで、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）が液晶パネル２２側へ導かれることを見出した。
このようにして、表示装置１では、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）を液晶パネル２２側へ導くことができる。その結果、透光部２１４への光の量（ひいては液晶パネル２２を透過する光の量）を増やすことができる。
【００５８】
これにより、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。
また、光変調装置２で反射した光のうち液晶パネル２２側へ導かれる光以外（約３０％）の光（残部）は、筒状の反射面４１により光源装置３の光源３１へ導かれる。
前述したように光源３１と蛍光体３２とを用いた光源装置３では、上記の残部の光を光源３１の近傍に設けられた蛍光体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。
【００５９】
また、例えば、青色光の光源を光源３１として用い、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蛍光を発する蛍光体を蛍光体３２として用いた場合、図８に示すように、偏光層２４を透過する光のうちの青色光の強度は、光源装置３単体の出射光のうちの青色光の強度よりも小さくなる。また、偏光層２４を透過する光のうちの緑色から赤色までの波長成分の強度は、光源装置３単体の出射光のうちの緑色から赤色までの波長成分の強度よりも大きくなる。これらの結果、青色から赤色までの波長成分の強度のバランスの均一化が図られ、偏光層２４を透過する光を良好な白色光とすることができる。
【００６０】
なお、横断面積Ｓ１に関し、本実施形態では、光源３１の先端面が筒状の反射面４１の端よりも内側に位置するため、筒状の反射面４１の内側領域の光源３１の先端面を含む横断面積をＳ１としたが、光源３１の先端面が筒状の反射面４１の端よりも外側に位置する場合、筒状の反射面４１の内側領域の光源３１に対して近位側の端での横断面積をＳ１とする。
【００６１】
また、横断面積Ｓ２に関し、偏光層２４（光分離面）が筒状の反射面４１の端よりも外側に位置する場合、筒状の反射面４１の内側領域の偏光層２４（光分離面）に対して近位側の端での横断面積をＳ２とし、偏光層２４（光分離面）が筒状の反射面４１の端よりも内側に位置する場合、筒状の反射面４１の内側領域の偏光層２４（光分離面）を含む横断面積をＳ２とする。本実施形態では、偏光層２４（光分離面）と筒状の反射面４１の端（端面）と一致しているので、筒状の反射面４１の内側領域の偏光層２４（光分離面）に対して近位側の端での横断面積と、筒状の反射面４１の内側領域の偏光層２４（光分離面）を含む横断面積とは同じである。
【００６２】
また、横断面積Ｓ１および横断面積Ｓ２を定めるに際し、光分離面が光軸ＯＡ方向（Ｘ方向）に複数ある場合は、複数の光分離面のうちの任意の１つの分離面を基準としてもよいし、複数の光分離面のうちの特定の１つの分離面を基準としてもよいが、複数の光分離面のうち最も光反射能が高いものを基準とするのが好ましい。本実施形態では、複数の光分離面のうち最も光源３１に対し近位の光分離面（偏光層２４）を基準としている。これにより、前述したような光の利用効率を高める効果が顕著に得られる。
【００６３】
また、最大入射角θとは、光源装置３から出射された光が光導光部材４を介して偏光層２４（光分離面）に入射したとき、その入射光の光線のうち最も入射角の大きい光線の入射角である。また、この最大入射角θは、偏光層２４（光分離面）で反射する光の放射角（最大放射角度）と等しい。
また、この最大入射角θは、光源装置３の出射光の指向性、筒状の反射面４１の光軸ＯＡに対する傾斜角度、筒状の反射面４１の光軸ＯＡ方向での長さ等によって変化するものである。
【００６４】
このような最大入射角θは、例えば、光変調装置２を省略した状態で、光源装置３からの光を導光部材４の筒状の反射面４１の内側を導光させ、光分離面に対応する第１の位置と、光分離面に対応する位置から光源装置３とは反対側へ微小距離だけ離間した第２の位置（光分離面近傍）とにおいて、それぞれ、光源装置３から出射される光の光軸ＯＡに垂直な一方向での長さを測定し、その測定された２つの長さの差の半分の長さΔｒとし、第１の位置と第２の位置との離間距離をΔｘとし、ｔａｎθ≒Δｒ／Δｘの関係からθを測定することができる。
【００６５】
また、反射面４１の軸線（光軸ＯＡ）に対する傾斜角度は、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。
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。
【００６６】
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２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、θ×√（Ｓ２／Ｓ１）が１１０以上であるため、光源３１の輝度が比較的低くても、光源装置３から出射した光のうち液晶パネル２２を透過する光の量を多くすることができる。そのため、偏光層２４（光分離面）で導光部材４側へ反射した光が有効利用して、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。
【００６７】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図９は、本発明の第２実施形態にかかる表示装置に備えられた光変調装置を説明するための模式的断面図、図１０は、本発明の第２実施形態にかかる表示装置に備えられた光変調装置の変形例を説明するための模式的断面図である。
【００６８】
本実施形態にかかる表示装置は、光変調装置の構成（主に、光分離面を有する光分離部の配置）が異なる以外は、前述した第１実施形態にかかる表示装置１と同様である。
なお、以下の説明では、第２実施形態の表示装置に関し、第１実施形態の表示装置との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図９において、図３に示す構成と同様のものについては、同一の符号を付している。
【００６９】
本実施形態の表示装置は、前述した第１実施形態の表示装置１において、カラーフィルタ２１に代えて、カラーフィルタ２１Ａを設けるとともに、偏光層２４を支持する基板２１１Ａを設けたものである。なお、かかる表示装置は、カラーフィルタ２１Ａに対して偏光層２４とは反対側に、前述した第１実施形態の表示装置１の液晶パネル２２（光変調素子）および偏光層２３と同様の構成を有する液晶パネル（光変調素子）および偏光層が設けられているが、図９では、その液晶パネルおよび偏光層の図示を省略している。また、図９では、説明の便宜上、カラーフィルタ２１Ａの各部を模式的に示している。
【００７０】
図９に示すように、カラーフィルタ２１Ａは、複数の波長選択部２１２（２１２Ｒ、２１２Ｇ、２１２Ｂ）を有し、その複数の波長選択部２１２で構成された層（以下、「フィルタ層」とも言う）の偏光層２４側の面上には、かかるフィルタ層側から偏光層２４側へ、光反射性を有する遮光層２１３、プレフィルタ層２１４Ａがこの順で積層されている。
プレフィルタ層２１４Ａは、各波長選択部２１２Ｂに対応する領域を除いて、遮光層２１３および各波長選択部２１２Ｒ、２１２Ｇを覆うように形成されている。これにより、各波長選択部２１２Ｂには、偏光層２４を通過した光Ｌがプレフィルタ層２１４Ａに供されずに入射する。
このプレフィルタ層２１４Ａは、波長選択部２１２Ｒ、２１２Ｇの双方の不透過波長帯域の光（具体的には青色光ＬＢ）を反射し、他の色の光（具体的には緑色光ＬＧおよび赤色光ＬＲ）を透過する特性（以下、「フィルタ機能」とも言う）を有する。
【００７１】
例えば、プレフィルタ層２１４Ａは、５００ｎｍ未満の波長の光を反射し、５００ｎｍ以上の波長の光を透過する特性を有する。これにより、青色光を蛍光体３２の励起に寄与させて有効利用するとともに、液晶パネル２２からの青色光の出射量を増やして表示特性を向上させることができる。
このようなプレフィルタ層２１４Ａは、例えば、誘電体多層膜（光学多層薄膜）や自己クローニングフォトニック結晶を用いた素子で構成することができる。また、プレフィルタ層２１４Ａを形成するに際しては、例えば、誘電体多層膜を一様に形成し、波長選択部２１２Ｂに対応する部分をエッチング等により除去することで、比較的簡単に製造することができる。
【００７２】
このような複数の波長選択部２１２（フィルタ層）、遮光層２１３およびプレフィルタ層２１４Ａは、前述した第１実施形態の基板２１１と同様の構成を有する透明基板（図示せず）に支持されている。
ここで、遮光層２１３およびプレフィルタ層２１４Ａの基板２１１Ａ側の面は、それぞれ、導光部材４からの光（偏光層２４通過後の光）を液晶パネル２２側へ透過する透過光と導光部材４側へ反射する反射光とに分離する機能を有する光分離面を構成する。なお、フィルタ層、遮光層２１３およびプレフィルタ層２１４Ａは、上記透明基板上のほぼ同一面上に設けられたものとみなすことができる。
【００７３】
本実施形態では、筒状の反射面４１の内側領域の光源３１の先端面を含む横断面積をＳ１とし、筒状の反射面４１の内側領域の遮光層２１３およびプレフィルタ層２１４Ａ（光分離面）に対して近位側の端での横断面積（筒状の反射面４１の内側領域の遮光層２１３およびプレフィルタ層２１４Ａ（光分離面）を含む横断面積）をＳ２とし、光源３１からの光が筒状の反射面４１で反射して遮光層２１３およびプレフィルタ層２１４Ａ（光分離面）へ入射する最大入射角をθ［°］としたとき、
θ×√（Ｓ２／Ｓ１）が、１１０以上となるように、導光部材４が構成されている。
また、本実施形態では、偏光層２４は、複数の波長選択部２１２、遮光層２１３およびプレフィルタ層２１４Ａを支持する上記透明基板とは別体の基板２１１Ａ上に設けられている。
【００７４】
基板２１１Ａとしては、前述した第１実施形態の基板２１１と同様の構成を有する透明基板を用いることができる。
上述したように遮光層２１３およびプレフィルタ層２１４Ａの面が主たる光分離面を構成するため、このような基板２１１Ａ上に設けられた偏光層２４は、光を吸収する特性を有するものであってもよい。
【００７５】
以上説明したように構成された表示装置にあっては、図９に示すように、偏光層２４を透過した光Ｌ（白色光）のうち、一部はプレフィルタ層２１４Ａに供されることなく通過し、残部はプレフィルタ層２１４Ａに供される（入射する）。
プレフィルタ層２１４Ａに入射した光Ｌは、その一部（青色光ＬＢ）を偏光層２４側に反射し、残部（黄色光ＬＹ（赤色光および緑色光を含む光））を透過する。
これにより、プレフィルタ層２１４Ａで反射した青色光ＬＢは、光源装置３の蛍光体３２の励起に再利用される。また、プレフィルタ層２１４Ａを透過した黄色光ＬＹは、その一部が反射性を有する遮光層２１３で偏光層２４側へ反射し再利用され、残部が各波長選択部２１２Ｒ、２１２Ｇに入射し、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧに変換される。
【００７６】
一方、プレフィルタ層２１４Ａに供されることなく通過した光Ｌは、各波長選択部２１２Ｂに入射し、青色光ＬＢに変換される。このように、光Ｌをプレフィルタ層２１４Ａに供することなく波長選択部２１２Ｂに入射させることで、光Ｌの損失を抑制し、各波長選択部２１２Ｂから出射する青色光ＬＢの輝度を高めることができる。
このような本実施形態の表示装置によっても、前述した第１実施形態の表示装置１と同様の効果を発揮することができる。すなわち、第２実施形態の表示装置は、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。
【００７７】
なお、プレフィルタ層２１４Ａの形成領域（形成パターン）は、図９に示すものに限定されず、例えば、図１０に示す変形例１〜３のようなものであってもよい。
ここで、図１０に基づいて、本実施形態の変形例１〜３について説明する。なお、各変形例は、プレフィルタ層の形成領域および反射・透過特性が異なる以外は、上述した図９に示す構成と同様である。
【００７８】
（変形例１）
図１０（ａ）に示すように、変形例１のカラーフィルタ２１Ｂでは、遮光層２１３に対してフィルタ層（複数の波長選択部２１２）とは反対側にプレフィルタ層２１４Ｂが設けられている。
プレフィルタ層２１４Ｂは、各波長選択部２１２Ｒ、２１２Ｂに対応する領域を除いて、遮光層２１３および各波長選択部２１２Ｇを覆うように形成されている。これにより、各波長選択部２１２Ｒ、２１２Ｂには、偏光層２４を通過した光Ｌがプレフィルタ層２１４Ｂに供されずに入射する。
【００７９】
このプレフィルタ層２１４Ｂは、波長選択部２１２Ｇの不透過波長帯域の光（具体的には赤色光ＬＲおよび青色光ＬＢ）を反射し、他の色の光（具体的には緑色光ＬＧ）を透過する特性を有する。
これにより、青色光を蛍光体３２の励起に寄与させて有効利用するとともに、液晶パネル２２からの青色光および赤色光の出射量を増やして表示特性を向上させることができる。
【００８０】
（変形例２）
図１０（ｂ）に示すように、変形例２のカラーフィルタ２１Ｃでは、遮光層２１３に対してフィルタ層（複数の波長選択部２１２）とは反対側にプレフィルタ層２１４Ｃが設けられている。
プレフィルタ層２１４Ｃは、各波長選択部２１２Ｒ、２１２Ｇに対応する領域を除いて、遮光層２１３および各波長選択部２１２Ｂを覆うように形成されている。これにより、各波長選択部２１２Ｒ、２１２Ｇには、偏光層２４を通過した光Ｌがプレフィルタ層２１４Ｃに供されずに入射する。
【００８１】
このプレフィルタ層２１４Ｃは、波長選択部２１２Ｂの不透過波長帯域の光（具体的には赤色光ＬＲおよび緑色光ＬＧ）を反射し、他の色の光（具体的には青色光ＬＢ）を透過する特性を有する。
これにより、液晶パネル２２からの赤色光および緑色光の出射量を増やして表示特性を向上させることができる。
【００８２】
（変形例３）
図１０（ｃ）に示すように、変形例３のカラーフィルタ２１Ｄでは、遮光層２１３に対してフィルタ層（複数の波長選択部２１２）とは反対側にプレフィルタ層２１４Ｄが設けられている。
プレフィルタ層２１４Ｄは、各波長選択部２１２Ｇ、２１２Ｂに対応する領域を除いて、遮光層２１３および各波長選択部２１２Ｒを覆うように形成されている。これにより、各波長選択部２１２Ｇ、２１２Ｂには、偏光層２４を通過した光Ｌがプレフィルタ層２１４Ｄに供されずに入射する。
【００８３】
このプレフィルタ層２１４Ｄは、波長選択部２１２Ｒの不透過波長帯域の光（具体的には緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢ）を反射し、他の色の光（具体的には赤色光ＬＲ）を透過する特性を有する。
これにより、液晶パネル２２からの緑色光および青色光の出射量を増やして表示特性を向上させることができる。
【００８４】
以上説明したような各実施形態にかかる表示装置は、プロジェクタ装置や液晶テレビ（モニター）等に適用することができる。すなわち、かかる表示装置は、単独でディスプレイとして用いることができる。また、かかる表示装置は、画像を表示する機能以外の機能を主機能とする様々な電子機器に組み込んで用いることもできる。
以上、本発明の表示装置について、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。
【００８５】
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。
また、前述した実施形態では、光源装置が光源および蛍光体を用いたものについて説明したが、本発明では、光源装置の蛍光体を省略することができる。この場合、例えば、単色のＬＥＤやＬＤ等の光源を用いる。さらに、複数の異なる波長を有する単色ＬＥＤ等の組み合わせにより、異なる色光や略白色光となるように構成してもよい。
【００８６】
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。
【００８７】
また、前述した実施形態では、中空の導光部材４の内周面が光源装置３から光変調装置２への導光のための反射面４１を構成する場合を例に説明したが、導光部材４（導光部）は、透明なガラス材料や樹脂材料で構成された中実な部材で構成されていてもよい。この場合、中実な部材の内部が導光領域となり、その中実な部材の外表面が光源装置３から光変調装置２への導光のための反射面を構成する。
【符号の説明】
【００８８】
１…表示装置 ２…光変調装置 ２１、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ…カラーフィルタ（光分離部） ２１１、２１１Ａ…基板 ２１２、２１２Ｒ、２１２Ｇ、２１２Ｂ…波長選択部 ２１３…遮光層（反射部） ２１４…透光部 ２１４Ａ、２１４Ｂ、２１４Ｃ、２１４Ｄ…プレフィルタ層 ２２…液晶パネル（光変調部） ２２１…基板 ２２２…液晶層 ２２３…画素電極 ２２４…共通電極 ２２５、２２６…配向膜 ２２９…スイッチング素子 ２３…偏光層 ２４…偏光層（光分離部） ２５…反射部 ３…光源装置（光出射部） ３１…光源 ３１１…発光部 ３２…蛍光体 ３３…支持台 ３４…回路基板 ３４１、３４２…配線接続用端子 ３５…台座部材 ３５１…面 ４…導光部材 ４１…筒状の反射面 ４２…中空部 ５…投射レンズ θ…最大入射角 Ｓ…スクリーン ＯＡ…光軸（軸線） ａ…画像表示領域 ｂ…画像非表示領域 Ｌ…光 ＬＲ…赤色光 ＬＧ…緑色光 ＬＢ…青色光 ＬＹ…黄色光
【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部と、
光を出射する光源を備える光出射部と、
前記光源からの光を前記光変調部へ導く機能を有する筒状の反射面を備える導光部と、
前記光変調部の前記光源側近傍にて前記筒状の反射面の横断面と平行または略平行に設けられ、前記導光部からの光を前記光変調部側へ透過する透過光と前記導光部側へ反射する反射光とに分離する機能を有する光分離面を備える光分離部とを有し、
前記筒状の反射面は、前記反射光を前記透光窓部へ導くように、前記光変調部側から前記光出射部側へ向け収斂しており、
前記筒状の反射面の内側領域の前記光源側の端部での横断面積をＳ１とし、前記筒状の反射面の内側領域の前記光分離面側の端部での横断面積をＳ２とし、前記光源からの光が前記筒状の反射面で反射して前記光分離面へ入射する最大入射角をθ［°］としたとき、
θ×√（Ｓ２／Ｓ１）が、１１０以上であることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記横断面積Ｓ１は、前記光源の先端面が前記筒状の反射面の端よりも外側に位置する場合、前記筒状の反射面の内側領域の前記光源に対して近位側の端での横断面積であり、前記光源の先端面が前記筒状の反射面の端よりも内側に位置する場合、前記筒状の反射面の内側領域の前記光源の先端面を含む横断面積であり、前記横断面積Ｓ２は、前記光分離面が前記筒状の反射面の端よりも外側に位置する場合、前記筒状の反射面の内側領域の前記光分離面に対して近位側の端での横断面積であり、前記光分離面が前記筒状の反射面の端よりも内側に位置する場合、前記筒状の反射面の内側領域の前記光分離面を含む横断面積である請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記光出射部が前記筒状の反射面の内側領域の一端を覆うように設けられているとともに、前記光変調部が前記筒状の反射面の内側領域の他端を覆うように設けられ、前記筒状の反射面と前記光出射部と前記光変調部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または２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記筒状の反射面の軸線に垂直な１方向を第１の方向とし、前記筒状の反射面の軸線に垂直でかつ前記第１の方向に直交する方向を第２の方向としたとき、
前記筒状の反射面の内側領域の前記光源側の端部における横断面の前記第１の方向での長さＬ１１と前記第２の方向での長さＬ１２の比Ｌ１１／Ｌ１２が、１／４〜４であり、
前記筒状の反射面の内側領域の前記光分離面側の端部における横断面の前記第１の方向での長さＬ２１と前記第２の方向での長さＬ２２の比Ｌ２１／Ｌ２２が、１／４〜４である請求項１ないし３のいずれかに記載の表示装置。
【請求項５】
前記光変調部の前記光源側近傍には、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、該偏光分離素子が前記光分離面としての機能を有する請求項１ないし４のいずれかに記載の表示装置。
【請求項６】
前記光変調部の近傍には、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し、前記カラーフィルタが前記光分離面としての機能を有する請求項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】
前記光変調部に設けられた配線に対応して、前記配線を遮光する遮光層が部分的に設けられており、該遮光層は、光反射性を有し、前記光分離面としての機能を有する請求項１ないし７のいずれかに記載の表示装置。
【請求項９】
前記遮光層と前記光変調部との間には、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８に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記光変調部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９のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１１】
前記光出射部は、前記光源の近傍に設けられた蛍光体を有し、前記光源は、前記蛍光体を励起する励起光を出射するものである請求項１ないし１０のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１２】
前記光出射部が発する光の色温度が６５００Ｋ以上となるように構成されている請求項１０または１１に記載の表示装置。
【請求項１】
複数の透光窓部を備える光変調部と、
光を出射する光源を備える光出射部と、
前記光源からの光を前記光変調部へ導く機能を有する筒状の反射面を備える導光部と、
前記光変調部の前記光源側近傍にて前記筒状の反射面の横断面と平行または略平行に設けられ、前記導光部からの光を前記光変調部側へ透過する透過光と前記導光部側へ反射する反射光とに分離する機能を有する光分離面を備える光分離部とを有し、
前記筒状の反射面は、前記反射光を前記透光窓部へ導くように、前記光変調部側から前記光出射部側へ向け収斂しており、
前記筒状の反射面の内側領域の前記光源側の端部での横断面積をＳ１とし、前記筒状の反射面の内側領域の前記光分離面側の端部での横断面積をＳ２とし、前記光源からの光が前記筒状の反射面で反射して前記光分離面へ入射する最大入射角をθ［°］としたとき、
θ×√（Ｓ２／Ｓ１）が、１１０以上であることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記横断面積Ｓ１は、前記光源の先端面が前記筒状の反射面の端よりも外側に位置する場合、前記筒状の反射面の内側領域の前記光源に対して近位側の端での横断面積であり、前記光源の先端面が前記筒状の反射面の端よりも内側に位置する場合、前記筒状の反射面の内側領域の前記光源の先端面を含む横断面積であり、前記横断面積Ｓ２は、前記光分離面が前記筒状の反射面の端よりも外側に位置する場合、前記筒状の反射面の内側領域の前記光分離面に対して近位側の端での横断面積であり、前記光分離面が前記筒状の反射面の端よりも内側に位置する場合、前記筒状の反射面の内側領域の前記光分離面を含む横断面積である請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記光出射部が前記筒状の反射面の内側領域の一端を覆うように設けられているとともに、前記光変調部が前記筒状の反射面の内側領域の他端を覆うように設けられ、前記筒状の反射面と前記光出射部と前記光変調部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または２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記筒状の反射面の軸線に垂直な１方向を第１の方向とし、前記筒状の反射面の軸線に垂直でかつ前記第１の方向に直交する方向を第２の方向としたとき、
前記筒状の反射面の内側領域の前記光源側の端部における横断面の前記第１の方向での長さＬ１１と前記第２の方向での長さＬ１２の比Ｌ１１／Ｌ１２が、１／４〜４であり、
前記筒状の反射面の内側領域の前記光分離面側の端部における横断面の前記第１の方向での長さＬ２１と前記第２の方向での長さＬ２２の比Ｌ２１／Ｌ２２が、１／４〜４である請求項１ないし３のいずれかに記載の表示装置。
【請求項５】
前記光変調部の前記光源側近傍には、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、該偏光分離素子が前記光分離面としての機能を有する請求項１ないし４のいずれかに記載の表示装置。
【請求項６】
前記光変調部の近傍には、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し、前記カラーフィルタが前記光分離面としての機能を有する請求項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】
前記光変調部に設けられた配線に対応して、前記配線を遮光する遮光層が部分的に設けられており、該遮光層は、光反射性を有し、前記光分離面としての機能を有する請求項１ないし７のいずれかに記載の表示装置。
【請求項９】
前記遮光層と前記光変調部との間には、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８に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記光変調部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９のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１１】
前記光出射部は、前記光源の近傍に設けられた蛍光体を有し、前記光源は、前記蛍光体を励起する励起光を出射するものである請求項１ないし１０のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１２】
前記光出射部が発する光の色温度が６５００Ｋ以上となるように構成されている請求項１０または１１に記載の表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−２６６８４５（Ｐ２０１０−２６６８４５Ａ）
【公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８８０８（Ｐ２０１０−８８０８）
【出願日】平成２２年１月１９日（２０１０．１．１９）
【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２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月１９日（２０１０．１．１９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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