JPWO2011083513A1 - 表示装置及び光源装置 - Google Patents

Abstract

第１、第２画素と、第１、第２画素の透過性を制御する駆動部と、を有する光スイッチパネルと、光スイッチパネルの背面の側に設けられた光源装置と、を備えた表示装置を提供する。光源装置は、光源光を出射する光源と、導光部と、第１、第２干渉フィルタと、第１、第２光束制御部と、を有する。導光部は、光源光を導光する導光領域と、導光領域の周囲に設けられ、光源光を導光領域に向けて反射する反射部と、導光領域の周囲に設けられ、光源光に基づき半平行光された光を導光領域の外側に向けて出射させる第１、第２開口部と、を有す。第１、第２干渉フィルタは、第１、第２開口部から出射する光の内の第１、第２波長帯の光を透過させ、それ以外の光を反射する。第１、第２光束制御部は、第１、第２干渉フィルタをそれぞれ透過した光を結像して、第１、第２画素に入射させる。これにより、混色が抑制され、低消費電力化できる。

Description

本発明は、表示装置及び光源装置に関する。

液晶表示装置のような表示装置において、カラー表示を行う場合、特定の波長を吸収する吸収フィルタを各画素に設ける構成が主流であるが、この場合には、吸収フィルタによる光の吸収によって光利用効率が低下し、消費電力が高い。

これに対し、非吸収型の干渉フィルタを用いる構成が提案されている。例えば、特許文献１には、光箱のスロットから平行化されていない光を、干渉フィルタを介して小レンズに入射させ、小レンズから半平行化された光を供給する表示装置用の照明装置が提案されている。しかしながら、効率のさらなる向上には改良の余地がある。

特開平２−２１４２８７号公報

本発明は、高効率で低消費電力の表示装置及び光源装置を提供する。

本発明の一態様によれば、第１画素と、前記第１画素に並置された第２画素と、前記第１画素に入射する光に対する前記第１画素の透過性と、前記第２画素に入射する光に対する前記第２画素の透過性と、を制御する駆動部と、を有する光スイッチパネルと、前記光スイッチパネルの背面の側に設けられた光源装置と、を備え、前記光源装置は、光源光を出射する光源と、導光部と、第１干渉フィルタと、第１光束制御部と、第２干渉フィルタと、第２光束制御部と、を有し、前記導光部は、前記光源光を導光する導光領域と、前記導光領域の周囲に設けられ、前記光源光を前記導光領域に向けて反射する反射部と、前記導光領域の周囲に設けられ、前記光源光に基づき半平行化された第１開口部光を前記導光領域の外側に向けて出射させる第１開口部と、前記導光領域の周囲に設けられ、前記光源光に基づき半平行化された第２開口部光を前記導光領域の外側に向けて出射させる第２開口部と、を有し、前記第１干渉フィルタは、前記第１開口部から出射した前記第１開口部光のうちの第１波長帯の光を透過させ、前記第１干渉フィルタの前記第１波長帯の前記光の透過率は、前記第１波長帯を除く波長帯の光の透過率よりも高く、前記第１干渉フィルタの前記第１波長帯の前記光の反射率は、前記第１波長帯を除く前記波長帯の前記光の反射率よりも低く、前記第１光束制御部は、前記第１干渉フィルタを透過した前記光を結像して、前記第１画素に入射させ、前記第２干渉フィルタは、前記第２開口部から出射した前記第２開口部光のうちの前記第１波長帯とは異なる第２波長帯の光を透過させ、前記第２干渉フィルタの前記第２波長帯の前記光に対する透過率は、前記第２波長帯を除く波長帯の光に対する透過率よりも高く、前記第２干渉フィルタの前記第２波長帯の前記光に対する反射率は、前記第２波長帯を除く前記波長帯の前記光の反射率よりも低く、前記第２光束制御部は、前記第２干渉フィルタを透過した前記光を結像して、前記第２画素に入射させることを特徴とする表示装置が提供される。

本発明の別の一態様によれば、光源光を出射する光源と、導光部と、第１干渉フィルタと、第１光束制御部と、第２干渉フィルタと、第２光束制御部と、を備え、前記導光部は、前記光源光を導光する導光領域と、前記導光領域の周囲に設けられ、前記光源光を前記導光領域に向けて反射する反射部と、前記導光領域の周囲に設けられ、前記光源光に基づき半平行化された第１開口部光を前記導光領域の外側に向けて出射させる第１開口部と、前記導光領域の周囲に設けられ、前記光源光に基づき半平行化された第２開口部光を前記導光領域の外側に向けて出射させる第２開口部と、を有し、前記第１干渉フィルタは、前記第１開口部から出射した前記第１開口部光のうちの第１波長帯の光を透過させ、前記第１干渉フィルタの前記第１波長帯の前記光の透過率は、前記第１波長帯を除く波長帯の光の透過率よりも高く、前記第１干渉フィルタの前記第１波長帯の前記光の反射率は、前記第１波長帯を除く前記波長帯の前記光の反射率よりも低く、前記第１光束制御部は、前記第１干渉フィルタを透過した前記光を結像し、前記第２干渉フィルタは、前記第２開口部から出射した前記第２開口部光のうちの前記第１波長帯とは異なる第２波長帯の光を透過させ、前記第２干渉フィルタの前記第２波長帯の前記光に対する透過率は、前記第２波長帯を除く波長帯の光に対する透過率よりも高く、前記第２干渉フィルタの前記第２波長帯の前記光に対する反射率は、前記第２波長帯を除く前記波長帯の前記光の反射率よりも低く、前記第２光束制御部は、前記第２干渉フィルタを透過した前記光を結像することを特徴とする光源装置が提供される。

本発明によれば、高効率で低消費電力の表示装置及び光源装置が提供される。

表示装置を示す模式的断面図である。 図２（ａ）、図２（ｂ）及び図２（ｃ）は、光源装置の特性を示す模式図である。 表示装置の動作を示す模式図である。 図４（ａ）及び図４（ｂ）は、表示装置の特性を示す模式図である。 比較例の表示装置の特性を示す模式図である。 比較例の表示装置の特性を示す模式図である。 図７（ａ）及び図７（ｂ）は、比較例の表示装置の特性を示す模式図である。 図８（ａ）及び図８（ｂ）は、比較例の表示装置の特性を示す模式図である。 表示装置を示す模式的断面図である。 表示装置を示す模式的断面図である。 表示装置を示す模式的断面図である。 表示装置を示す模式的断面図である。 表示装置を示す模式的断面図である。 表示装置を示す模式的断面図である。 表示装置を示す模式的断面図である。 表示装置を示す模式的断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る表示装置の構成を例示する模式的断面図である。
図１に表したように、本発明の第１の実施形態に係る表示装置１１０は、光スイッチパネル１０と、光源装置５０と、を備える。
光源装置５０は、光スイッチパネルの背面１０ｂの側に設けられる。表示装置１１０は、光スイッチパネル１０の前面１０ａの側から視認される。

ここで、光源装置５０から光スイッチパネル１０に向かう方向をＺ軸方向（第１方向）とする。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向（第２方向）とする。Ｚ軸方向とＸ軸方向とに対して垂直な方向をＹ軸方向（第３方向）とする。

光スイッチパネル１０は、第１画素３１と、第１画素３１に並置された第２画素３２と、第１画素３１に入射する光に対する第１画素３１の透過性と、第２画素３２に入射する光に対する第２画素３２の透過性と、を制御する駆動部１０ｄと、を有する。駆動部１０ｄは、光スイッチパネル１０に設けられる、例えば信号発生回路などを含む。

光源装置５０は、光源６０と、導光部５１と、第１干渉フィルタ８１と、第１光束制御部９１と、第２干渉フィルタ８２と、第２光束制御部９２と、を有する。

光源６０は、光源光Ｌｓを出射する。

導光部５１は、導光領域５２と、反射部５３と、第１開口部７１と、第２開口部７２と、を有する。
導光領域５２は、光源光Ｌｓを導光する。反射部５３は、導光領域５２の周囲に設けられ、光源光Ｌｓを導光領域５２に向けて反射する。

第１開口部７１は、導光領域５２の周囲に設けられ、光源光Ｌｓに基づき半平行化された光（第１開口部光）を導光領域５２の外側に向けて出射させる。第１開口部７１は、Ｚ軸方向に沿って第１画素３１に対向している。
第２開口部７２は、導光領域５２の周囲に設けられ、光源光Ｌｓに基づき半平行化された光（第２開口部光）を導光領域５２の外側に向けて出射させる。第２開口部７２は、Ｚ軸方向に沿って第２画素３２に対向している。例えば、第２開口部７２は、Ｘ軸方向に沿って第１開口部７１に隣接して配置される。

本具体例では、導光部５１は、内部に空洞５２ａを有する筐体５１ａを有し、導光領域５２は、空洞５２ａの領域を含む。そして、光源６０は、筐体５１ａの内部に設けられている。反射部５３は、空洞５２ａを取り囲む内壁５３ａに沿って設けられている。なお、反射部５３は、筐体５１ａの内壁５３ａに沿って設けられた反射膜でも良く、また、筐体５１ａの内壁５３ａ自身でも良い。

第１干渉フィルタ８１は、第１開口部７１から出射した光（第１開口部光）のうちの第１波長帯の光（第１光Ｌ１）を透過させる。第１干渉フィルタ８１は、第１波長帯を除く波長帯の光を反射する。第１干渉フィルタ８１の第１波長帯の光の透過率は、第１波長帯を除く波長帯の光の透過率よりも高く、第１干渉フィルタ８１の第１波長帯の光の反射率は、第１波長帯を除く波長帯の光の反射率よりも低い。なお、第１干渉フィルタ８１で反射した光は、導光領域５２に向けて進行する。

第１光束制御部９１は、第１干渉フィルタ８１を透過した光（第１光Ｌ１）を結像して、第１画素３１に入射させる。第１光束制御部９１は、第１干渉フィルタ８１と第１画素３１との間に設けられている。

第２干渉フィルタ８２は、第２開口部７２から出射した光（第２開口部光）のうちの第２波長帯の光（第２光Ｌ２）を透過させる。第２波長帯は、第１波長帯とは異なる波長帯である。第２干渉フィルタ８２は、第２波長帯を除く波長帯の光を反射する。第２干渉フィルタ８２の第２波長帯の光に対する透過率は、第２波長帯を除く波長帯の光に対する透過率よりも高く、第２干渉フィルタ８２の第２波長帯の光に対する反射率は、第２波長帯を除く波長帯の光の反射率よりも低い。なお、第２干渉フィルタ８２で反射した光は、導光領域５２に向けて進行する。

第２光束制御部９２は、第２干渉フィルタ８２を透過した光（第２光Ｌ２）を結像して、第２画素３２に入射させる。第２光束制御部９２は、第２干渉フィルタ８２と第２画素３２との間に設けられている。

光源装置５０の筐体５１ａの内部に設けられる光源６０には、例えば指向性ＬＥＤなどが用いられる。本具体例では、筐体５１ａは、光源６０を取り囲む。

筐体５１ａの内壁５３ａには、高反射率の反射部５３が設けられている。筐体５１ａの一部の壁面に、第１開口部７２及び第２開口部７２が設けられている。第１開口部７１及び第２開口部７２に設けられている第１干渉フィルタ８１及び第２干渉フィルタ８２は、非吸収型のカラーフィルタである。本具体例では、第１光束制御部９１及び第２光束制御部９２には、レンズアレイが用いられている。

第１開口部７１から出射した光は、第１干渉フィルタ８１を通過して第１光Ｌ１となり、第１光Ｌ１は、例えば、第１光束制御部９１によって第１液晶層２１ａの付近の領域において結像される。第２光Ｌ２及び第３光Ｌ３も同様に第２液晶層２２ａ及び第３液晶層２３ａの付近の領域においてそれぞれ結像される。

このような構成を有する係る表示装置１１０においては、干渉フィルタ（第１干渉フィルタ８１及び第２干渉フィルタ８２）を用いることで、干渉フィルタを透過する光の波長帯を除く波長帯の光は、干渉フィルタで反射し、他の色の干渉フィルタを透過する。光を吸収させることなく利用することで光利用効率が改善される。そして、干渉フィルタ（第１干渉フィルタ８１及び第２干渉フィルタ８２）と、画素（第１画素３１及び第２画素３２）と、のそれぞれの間に、光束制御部（第１光束制御部９１及び第２光束制御部９２）が設けられることで、干渉フィルタで反射される光は、導光領域５２に直接入射することができ、光の吸収が抑制される。これについては後述する。

さらに、表示装置１１０においては、開口部（第１開口部７１及び第２開口部７２）から出射する光が、半平行光とされており、光束制御部（第１光束制御部９１及び第２光束制御部９２）が光を結像させるため、開口部（第１開口部７１及び第２開口部７２）を大きくしても、各開口部を出射した光は、所望の画素に入射し、他の画素（隣接する画素）に入射することが抑制できる。これにより、混色が抑制でき、開口部を大きくでき、光利用効率を向上できる。
このように、表示装置１１０によれば、高効率で低消費電力の表示装置が得られる。表示装置１１０におけるこのような特性については、後述する。

本実施形態に係る表示装置１１０においては、光スイッチパネル１０は、第１画素３１と第２画素３２と並置された第３画素３３をさらに有する。第３画素３３は、例えば、第２画素３２の第１画素３１とは反対の側で、Ｘ軸方向に沿って第２画素３２に隣接して配置される。駆動部１０ｄは、第３画素３３に入射する光に対する第３画素３３の透過性をさらに制御する。

導光部５１は、第３開口部７３をさらに有する。第３開口部７３は、導光領域５２の周囲に設けられ、光源光Ｌｓに基づき半平行化された光（第３開口部光）を導光領域５２の外側に向けて出射させる。第３開口部７３は、Ｚ軸方向に沿って第３画素３３に対向している。すなわち、第３開口部７３は、例えば、第２開口部７２の第１開口部７１とは反対の側で、Ｘ軸方向に沿って第２開口部７２に隣接して配置される。

光源装置５０は、第３干渉フィルタ８３と、第３光束制御部９３と、をさらに有している。

第３干渉フィルタ８３は、第３開口部７３から出射した光（第３開口部光）のうちの第３波長帯の光（第３光Ｌ３）を透過させる。第３波長帯は、第１波長帯とは異なり、第２波長帯とも異なる波長帯である。第３干渉フィルタ８３は、第３波長帯を除く波長帯の光を反射する。第３干渉フィルタ８３の第３波長帯の光に対する透過率は、第３波長帯を除く波長帯の光に対する透過率よりも高く、第３干渉フィルタ８３の第３波長帯の光に対する反射率は、第３波長帯を除く波長帯の光の反射率よりも低い。なお、第３干渉フィルタ８３で反射した光は、導光領域５２に向けて進行する。

第３光束制御部９３は、第３干渉フィルタ８３を透過した光（第３光Ｌ３）を結像して、第３画素３３に入射させる。第３光束制御部９３は、第３干渉フィルタ８３と第３画素３３との間に設けられている。

このように、本具体例では、筐体５１ａの一部の壁面に、第１〜第３開口部７１〜７３が設けられている。第１〜第３開口部７１〜７３に設けられている第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３は、非吸収型のカラーフィルタである。第１〜第３光束制御部９１〜９３には、レンズアレイが用いられている。

第１波長帯は、例えば、赤色の波長帯であり、第２波長帯は、緑色の波長帯であり、第３波長帯は、青色の波長帯である。

すなわち、第１干渉フィルタ８１は、赤色の光を透過し、赤色を除く色の光を反射する。第２干渉フィルタ８２は、緑色の光を透過し、緑色を除く色の光を反射する。第３干渉フィルタ８３は、青色の光を透過し、青色を除く色の光を反射する。

例えば、第１干渉フィルタ８１で反射された緑色の光は、反射部５３で反射して第２干渉フィルタ８２に入射し、第２光Ｌ２として利用される。第１干渉フィルタ８１で反射された青色の光は、反射部５３で反射して第３干渉フィルタ８３に入射し、第３光Ｌ３として利用される。

例えば、第２干渉フィルタ８２で反射された赤色の光は、反射部５３で反射して第１干渉フィルタ８１に入射し、第１光Ｌ１として利用される。第２干渉フィルタ８２で反射された青色の光は、反射部５３で反射して第３干渉フィルタ８３に入射し、第３光Ｌ３として利用される。

例えば、第３干渉フィルタ８３で反射された赤色の光は、反射部５３で反射して第１干渉フィルタ８１に入射し、第１光Ｌ１として利用される。第３干渉フィルタ８３で反射された緑色の光は、反射部５３で反射して第２干渉フィルタ８２に入射し、第２光Ｌ２として利用される。

このように、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３を用いることで、全ての波長の光が有効に利用され、光スイッチパネル１０に向かって出射される。

光スイッチパネル１０は、例えば液晶パネルである。光スイッチパネル１０は、第１基板１１と、第２基板１２と、第１基板１１と第２基板１２との間に設けられた液晶層２０と、を有する。

具体的には、第１画素３１は、第１画素電極２１と、第１対向電極２１ｃと、第１画素電極２１と第１対向電極２１ｃとの間に設けられた第１液晶層２１ａと、を有する。第２画素３２は、第２画素電極２２と、第２対向電極２２ｃと、第２画素電極２２と第２対向電極２２ｃとの間に設けられた第２液晶層２２ａと、を有する。第３画素３３は、第３画素電極２３と、第３対向電極２３ｃと、第３画素電極２３と第３対向電極２３ｃとの間に設けられた第３液晶層２３ａと、を有する。

本具体例では、第１〜第３画素電極２１〜２３は、第１基板１１に設けられており、第１〜第３対向電極２１ｃ〜２３ｃは、第２基板１２に設けられているが、第１〜第３画素電極２１〜２３が、第２基板１２に設けられ、第１〜第３対向電極２１ｃ〜２３ｃが、第１基板１１に設けられていても良い。

第１基板１１は、例えばアクティブマトリクス基板であり、第１〜第３画素電極２１〜２３のそれぞれは、図示しない薄膜トランジスタに接続される。第１〜第３対向電極２１ｃ〜２３ｃは、連続した電極２５である。第１〜第３画素電極２１〜２３及び第１〜第３対向電極２１ｃ〜２３ｃには、透光性を有する透明導電材料が用いられる。

第１〜第３液晶層２１ａ〜２３ａは、連続した液晶層２０である。第１〜第３液晶層２１ａ〜２３ａは、例えば、ツイステッドネマティック（ＴＮ）型の液晶配列を有している。光スイッチパネル１０は、ＴＮモードの液晶モードである。ただし、本発明はこれに限らず、第１〜第３液晶層２１ａ〜２３ａにおける液晶の配列は任意であり、光スイッチパネル１０には、ＯＣＢモードや、インプレインスイッチングモード等の種々の表示モードが適用可能である。例えば、インプレインスイッチングモードの場合には、第１〜第３画素電極２１〜２３と、第１〜第３対向電極２１ｃ〜２３ｃと、が、同一基板（第１基板１１または第２基板１２）に設けられる。

第１〜第３画素電極２１〜２３に所望の電圧を印加することで、第１〜第３液晶層２１ａ〜２３ａにおける液晶の配列を変化させ、液晶の配列の変化に伴って第１〜第３画素３１〜３３の光学特性（例えば、複屈折性、旋光性、吸収性、及び／または、散乱性など）が変化する。例えば、第１基板１１の液晶層２０とは反対の側、及び、第２基板１２の液晶層２０とは反対の側に、図示しない偏光板（偏光フィルタ）、及び、必要に応じて光学補償板などが、それぞれ設けられる。第１〜第３画素３１〜３３の光学特性の変化に基づいて、第１〜第３画素３１〜３３に入射する光の透過性が変化する。

すなわち、駆動部１０ｄは、種々の配線や薄膜トランジスタなどを介して第１〜第３画素電極２１〜２３と第１〜第３対向電極２１ｃ〜２３ｃ（対向電極２５）との間の電位差を制御し、第１〜第３液晶層２１ａ〜２３ａに印加される電圧を制御し、第１〜第３画素３１〜３３の透過性を制御する。

第１画素３１は、例えば第１画素電極２１、第１対向電極２１ｃ及び第１液晶層２１ａ、並びに、それらに付随する偏光板（及び液晶配向層など）を含むことができるが、第１画素３１において、光スイッチ動作において変化するのは、第１液晶層２１ａであるため、表示装置１１０の動作においては、第１画素３１は、第１液晶層２１ａと見なすことができる。

すなわち、第１〜第１画素３１〜３３のＺ軸方向における位置は、第１〜第３液晶層２１ａ〜２３ａのＺ軸方向における位置とすることができる。

一方、第１画素３１と第２画素３２とはＸ軸方向に沿って隣接しており、第１画素３１と第２画素３２との境界は、第１画素電極２１と第２画素電極２２とのＸ軸方向における中点とすることができる。同様に、第２画素３２と第３画素３３とはＸ軸方向に沿って隣接しており、第２画素３２と第３画素３３との境界は、第２画素電極２２と第３画素電極２３とのＸ軸方向における中点とすることができる。また、第１〜第３画素３１〜３３は繰り返し配置され、第３画素３３と第１画素３１とはＸ軸方向に沿って隣接しており、第３画素３３と第１画素３１との境界は、第３画素電極２３と第１画素電極２１とのＸ軸方向における中点とすることができる。

なお、既に説明したように、第１〜第３液晶層２１ａ〜２３ａはＸ軸方向に沿って（Ｘ−Ｙ平面で）互いに連続している。第１〜第３液晶層２１ａ〜２３ａは液晶層２０の一部であるが、第１〜第３液晶層２１ａ〜２３ａは、それぞれ液晶層２０のうちの第１〜第３画素電極２１〜２３に対向している部分とされる。

光スイッチパネル１０は、第１〜第３画素電極２１〜２３のそれぞれに対応した開口領域を有する遮光膜（ブラックマトリクス）をさらに有することができる。この場合は、第１〜第３画素電極２１〜２３にそれぞれ対応する開口領域の端どうしの中心が各画素の境界とすることができる。例えば、第１画素３１と第２画素３２との境界は、第１画素電極２１の側の遮光膜の端と、第２画素電極２２の側の遮光膜の端と、の中心と見なすことができる。

既に説明したように、本実施形態に係る表示装置１１０においては、開口部（第１開口部７１、第２開口部７２及び第３開口部７３）から出射する光が、半平行光とされる。以下、第１開口部７１、第２開口部７２及び第３開口部７３から出射される光の広がりに関する特性について説明する。なお、第１開口部７１、第２開口部７２及び第３開口部７３から出射される光の広がりに関する特性は実質的に同等とすることができるので、第１開口部７１について説明する。

図２（ａ）、図２（ｂ）及び（ｃ）は、表示装置に用いられる光源装置５０の特性を例示す模式図である。
すなわち、これらの図は、第１開口部７１から出射される光の広がりに関する特性を例示している。なお、これらの図において、原点ＯＰは第１開口部７１の中心であり、放射状の軸は第１開口部７１を中心とした角度θＬを示す。第１開口部７１の正面が、角度θＬが０度のときに対応する、一方、これらの図における同心円状の円弧は、第１開口部７１の正面における光強度を１００としたときの光の強度を相対的に示している。

図２（ａ）、図２（ｂ）及び図２（ｃ）に表したように、ここでは、光の広がりを表す指標として指向角θＬ１を用いる。指向角θＬ１は、光強度が最大となる方向を基準にして、光強度の最大値（例えば１００）の半分（例えば５０）以上の値が得られる角度範囲（半値全幅）とされる。

図２（ａ）に示した例では、角度θＬが０度のときに光強度が最大で、光強度が最大値の半分になる角度θＬが、＋１５度と−１５度であるので、指向角θＬ１は３０度となる。図２（ｂ）に示した例では、角度θＬが０度のときにおいて光強度が最大で、光強度が最大値の半分の値になる角度θＬが、＋４５度と−４５度であるので、指向角θＬ１は９０度となる。図２（ｃ）に示した例では、角度θＬが０度のときに光強度が最大で、光強度が最大値の半分になる角度θＬが、＋６５度と−６５度であるので、指向角θＬ１は１３０度となる。なお、指向角θＬ１が１８０度の場合は、指向性が無い光に相当し、例えば、どの角度でも光強度が同じである。

本願明細書においては、指向角θＬ１が９０度以下の場合が半平行光とされる。そして、指向角θＬ１が９０度よりも大きい場合が、非平行光とされる。

本実施形態に係る表示装置１１０においては、第１開口部７１、第２開口部７２及び第３開口部７３から出射される光は、半平行光とされ、具体的には、指向角θＬ１が９０°以下とされる。表示装置１１０において、指向角θＬ１は６０°以下がさらに望ましい。指向角θＬ１は４０°以下がさらに望ましい。このように、第１開口部７１、第２開口部７２及び第３開口部７３から出射される光の広がりは、狭く制御される。

光の広がりを狭く制御するために、例えば、光源６０に工夫が施される。すなわち、光源６０には、指向角θＬ１が制限された指向性ＬＥＤなどが使用される。なお、光源６０として指向性が高い例えば指向性ＬＥＤなどを用いた場合に、導光領域５２内における光の強度にむらが生じることがあるため、複数の指向性ＬＥＤの配置密度を高くして、複数のＬＥＤを配置することで、この光の強度のむらが抑制できる。

さらに、反射部５３として、非散乱性の反射層を用いることで、光の広がりを狭く制御することができる。反射部５３として、例えば、鏡面反射性の反射層を用いることができる。

これにより、第１開口部７１、第２開口部７２及び第３開口部７３から出射される光の広がりを狭く制御することができる。

第１〜第３光束制御部９１〜９３により、第１〜第３光Ｌ１〜Ｌ３は、それぞれ第１〜第３画素３１〜３３の第１〜第３液晶層２１ａ〜２３ａに結像させられることができる。なお、第１〜第３開口部７１〜７３から出射する光の指向角θＬ１が大きすぎると、第１〜第３光束制御部９１〜９３のそれぞれから、第１〜第３光Ｌ１〜Ｌ３がはみ出すことがあり、隣の色の画素に光が入射して混色が生じてしまうので、第１〜第３開口部７１〜７３から出射する光の指向角θＬ１はある程度以下であることが望ましい。

以下では、まず、本実施形態に係る表示装置１１０における干渉フィルタを用いた光の再利用の特性について説明する。
図３は、本発明の第１の実施形態に係る表示装置の動作を例示する模式図である。
図３に表したように、例えば、光源光Ｌｓのうちの赤光Ｌｒは、第１開口部７１を通過して赤の第１干渉フィルタ８１に入射する。第１干渉フィルタ８１を通過した赤の第１光Ｌ１は、第１光束制御部９１により、第１液晶層２１ａに結像される。第１液晶層２１ａを有する第１画素３１は、赤の画素に相当する。

光源光Ｌｓのうち、第１干渉フィルタ８１に入射した緑光Ｌｇは、第１干渉フィルタ８１で反射し、反射部５３で反射し、第２干渉フィルタ８２に入射する。第２干渉フィルタ８２を通過した緑の第２光Ｌ２は、第２光束制御部９２により、第２液晶層２２ａに結像される。第２液晶層２２ａを有する第２画素３２は、緑の画素に相当する。

光源光Ｌｓのうち、第１干渉フィルタ８１に入射した青光Ｌｂは、第１干渉フィルタ８１で反射し、反射部５３で反射し、第３干渉フィルタ８３に入射する。第３干渉フィルタ８３を通過した青の第３光Ｌ３は、第３光束制御部９３により、第３液晶層２３ａに結像される。第３液晶層２３ａを有する第３画素３３は、青の画素に相当する。

すなわち、光源光Ｌｓの赤光Ｌｒ、緑光Ｌｇ及び青光Ｌｂは、反射部５３で多重的に反射し、それぞれの色に相当する第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３から出射し、それぞれの画素に入射する。これにより、表示装置１１０においては、光利用効率が高く、これにより消費電力を低減できる。

そして、第１〜第３光Ｌ１〜Ｌ３を、それぞれ第１〜第３光束制御部９１〜９３で制御して、第１〜第３画素３１〜３３にそれぞれ入射させるため、混色が抑制される。
このように、本実施形態に係る表示装置１１０によれば、混色が抑制され、低消費電力のカラー表示が可能な表示装置が提供できる。

（第１の比較例）
第１比較例の表示装置では、吸収型のカラーフィルタが用いられる。すなわち、例えば、第１〜第３画素３１〜３３の第１〜第３画素電極２１〜２３にそれぞれ対向して、例えば、赤色、緑色及び青色の吸収型のカラーフィルタが設けられる。吸収型のカラーフィルタには、例えば、赤色、緑色及び青色のそれぞれの顔料または染料を樹脂材料に混合したものが用いられる。そして、第１比較例の表示装置においては、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３及び第１〜第３光束制御部９１〜９３（例えばマイクロレンズ）が設けられない。

このような構成の第１比較例の表示装置においては、カラーフィルタを透過する波長を除く光はカラーフィルタで吸収されるため、光利用効率が低い。このため、消費電力が大きい。

（第２の比較例）
第２比較例の表示装置では、吸収型のカラーフィルタではなく、干渉フィルタが用いられる。すなわち、図１に例示した本実施形態に係る表示装置１１０と同様に、光源装置５０が、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３を有する。ただし、第２比較例の表示装置においては、第１〜第３光束制御部９１〜９３（例えばマイクロレンズ）が設けられていない。これ以外は、表示装置１１０と同様なので説明を省略する。

第２比較例の表示装置においては、干渉フィルタを用いるため効率が高い。
しかしながら、第２比較例の表示装置においては、第１〜第３開口部７１〜７３のそれぞれを出射した光は、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３を通った後、第１〜第３光束制御部９１〜９３等のような結像効果のある光学素子（例えばマイクロレンズ）を介さず、光スイッチパネル１０に入射する。このため、混色が発生し易い。

すなわち、第１〜第３開口部７１〜７３から出射する光が、広がりが狭く制御されていたとしても結像効果を有する光学素子を用いない場合には、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３を出射した光は、第１〜第３画素３１〜３３の第１〜３液晶層２１ａ〜２３ａに入射するまでに、第１〜第３画素３１〜３３のそれぞれの幅よりも大きく広がってしまう。このため、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３から出射する第１〜第３光Ｌ１〜Ｌ３の指向性を実用上最も狭く制御した場合においても、隣接する他の画素に入射し、混色が発生し、所望とする高品位な画像を得ることが困難である。

これに対し、本実施形態に係る表示装置１１０においては、第１〜第３光束制御部９１〜９３を用いることで、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３から出射した第１〜第３光Ｌ１〜Ｌ３のそれぞれを、第１〜第３画素３１〜３３の第１〜第３液晶層２１ａ〜２３ａのそれぞれに結像して入射させる。このため、混色の発生が抑制され、所望とする高品位な画像を得ることができる。

（第３の比較例）
第３比較例の表示装置においては、光源装置５０の第１〜第３開口部７１〜７３のそれぞれに第１〜第３光束制御部９１〜９３が設けられ、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３が、光源装置５０の側ではなく、光スイッチパネル１０の側に設けられる。具体的には、第１基板１１に設けられる。これ以外は、本実施形態に係る表示装置１１０と同様であるので説明を省略する。

第３比較例の表示装置においては、第１〜第３光束制御部９１〜９３が設けられているため、第１〜第３開口部７１〜７３から出射した光は、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３、並びに、第１〜第３画素３１〜３３の第１〜第３液晶層２１ａ〜２３ａのそれぞれに結像されて入射するため、混色の発生は抑制されると考えられる。

そして、第３比較例の表示装置においては、第１〜第３干渉フィルタを用いているので、カラーフィルタの吸収による損失は抑制されると考えられる。

しかしながら、第３比較例の表示装置においては、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３が、光スイッチパネル１０に設けられているため、光の損失が大きい。

例えば、第１開口部７１から光が出射し、第１干渉フィルタ８１で反射して第１開口部７１に戻ってくるまでに、屈折率が異なる界面を通る。第３比較例の場合は、第１基板１１の２つの界面と第１光束制御部９１の２つの界面の計４つの界面を通過する。例えば、１つの界面の透過率が９５％であるとすると、第１開口部７１から光が出射し、第１開口部７１に戻るまでの効率は、（０．９５）^４の０．８程度となる。

さらに、第１基板１１における吸収、及び、第１光束制御部９１における吸収を考慮すると、効率は、さらに低下する。

これに対し、本実施形態に係る表示装置１１０においては、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３が第１〜第３開口部７１〜７３のそれぞれに設けられているため、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３で反射した光は、導光領域５２に直接入射するため、上記のような損出が生じない。

（第４の比較例）
第４比較例の表示装置においては、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３と、第１〜第３開口部７１〜７３と、のそれぞれの間に、第１〜第３光束制御部９１〜９３が設けられている。すなわち、第４比較例においては、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３と、第１〜第３光束制御部９１〜９３と、の光路上での位置が、図１に例示した表示装置１１０と逆に配置されている。これ以外は、本実施形態に係る表示装置１１０と同様であるので説明を省略する。

第４比較例の表示装置においては、第１〜第３開口部７１〜７３から出射した光は、第１〜第３光束制御部９１〜９３に入射し、その後、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３に入射し、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３から出射した第１〜第３光Ｌ１〜Ｌ３のそれぞれが、第１〜第３画素３１〜３３の第１〜第３液晶層２１ａ〜２３ａのそれぞれに結像されて入射するため、混色の発生は抑制される。

しかしながら、第４比較例の表示装置においては、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３と、第１〜第３開口部７１〜７３と、の間のそれぞれに、第１〜第３光束制御部９１〜９３が設けられているため、本実施形態に係る表示装置１１０と比較すると、光の損失が大きい。

第４比較例の表示装置においては、第１開口部７１から光が出射し、第１干渉フィルタ８１で反射して第１開口部７１に戻ってくるまでに、屈折率が異なる界面を通る。すなわち、第１光束制御部９１の２つの界面を通過する。例えば、１つの界面の透過率が９５％であるとすると、第１開口部７１から光が出射し、第１開口部７１に戻るまでの効率は、（０．９５）^２の０．９程度となる。

これに対し、本実施形態に係る表示装置１１０においては、例えば、第１開口部７１から光が出射し、第１干渉フィルタ８１で反射して第１開口部７１に戻ってくるまでに損失が実質的に生じないので、第４比較例よりも効率が高くできる。このように、本実施形態に係る表示装置１１０によれば、混色が抑制されつつ、効率を向上した低消費電力のカラー表示が可能な表示装置を提供できる。

表示装置１１０の光源装置５０において、第１〜第３開口部７１〜７３の大きさが大きい程、効率が向上する。

ここで、光源装置５０の第１〜第３開口部７１〜７３が設けられる主面５０ａの大きさに対する第１〜第３開口部７１〜７３の大きさの比率を開口率とする。以下では、簡単のために、第１〜第３開口部７１〜７３の面積が、互いに同じであるとする。
そして、光源装置５０の第１〜第３開口部７１〜７３が設けられる主面５０ａの面積に対する、第１〜第３開口部７１〜７３の合計の面積の割合を開口率とする。開口率が１００％である場合は、主面５０ａの全てが第１〜第３開口部７１〜７３である場合に相当する。

光源６０から出射された光源光Ｌｓは、導光部５１の反射部５２で反射して導光領域５２を通過して第１〜第３開口部７１〜７３から出射する。もし、第１〜第３開口部７１〜７３が小さいと（開口率が小さいと）、第１〜第３開口部７１〜７３から出射する光は、反射部５２で何度も反射してから第１〜第３開口部７１〜７３から出射することになる。反射部５２の反射率は１ではないため、反射の回数が増えるに従って、光源６０から出射する光源光Ｌｓの強度に対して、第１〜第３開口部７１〜７３から出射する光の強度は小さくなる。第１〜第３開口部７１〜７３が大きいと（開口率が大きいと）、第１〜第３開口部７１〜７３から出射する光は、反射部５２で反射する回数が少なくても第１〜第３開口部７１〜７３から出射できる。このため、第１〜第３開口部７１〜７３が大きいほど効率が向上する。

従って、実用的には、第１〜第３開口部７１〜７３の開口率をできるだけ増大することが効率向上に有効である。表示装置１１０においては、第１〜第３開口部７１〜７３の開口率は、１０％以上とされる。さらに望ましくは１５％以上とされる。さらに望ましくは、２５％〜３５％とされる。なお、効率の観点からは、開口率は高い方が良いが、光源装置５０の作製の容易さなどを含めた実用的な観点からは、６０％程度以下となる。ただし、本発明はこれに限らず、開口率の上限は任意である。

本実施形態に係る表示装置１１０においては、第１〜第３開口部８１〜８３から出射する光が、半平行光とされ、第１〜第３制御部９１〜９３が光を結像させることで、第１〜第３開口部７１〜７３の開口率を高くでき、それによって効率が向上できる。以下、その効果について説明する。

図４（ａ）及び図４（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る表示装置の特性を例示する模式図である。
すなわち、図４（ａ）は、本実施形態に係る表示装置１１０の特性を例示しており、図４（ｂ）は、本実施形態に係る別の表示装置１１０ａの特性を例示している。これらの図においては、第１開口部７１、第１干渉フィルタ８２及び第１光束制御部９１に関して説明するが、第２及び第３開口部７２及び７３、第２及び第３干渉フィルタ８２及び８３、並びに、第２及び第３光束制御部９２及び９３に関しても同様である。なお、これらの図において、第１干渉フィルタ８１は省略されている。また、これらの図においては、光の特性を表しているものであり、各構成要素（例えば第１光束制御部９１等）の形状などはモデル化して描かれている。また、これらの図の座標軸は、図１における座標軸から９０度回転されて表示されている。

表示装置１１０においては、第１開口部７１から出射する光の指向角θＬ１は３０度であり、表示装置１１０ａにおいては、第１開口部７１から出射する光の指向角θＬ１は９０度であり、表示装置１１０及び表示装置１１０ａにおいては、第１開口部７１から出射する光は半平行光である。また、第１開口部７１の開口率は、例えば３０％である。

図４（ａ）に表したように、表示装置１１０においては、指向角θＬ１が３０度の光が第１開口部７１から出射し、図示しない第１干渉フィルタ８１を通過して第１光Ｌ１となり第１光束制御部９１に入射する。第１光束制御部９１は結像性の光学特性を有しており、焦点ＦＰを有する。第１光束制御部９１は、第１開口部７１の像を第１画素３１に結像する。

具体的には、第１開口部７１の１つの端７１ａから出射する光は、例えば、光Ｌａ１、光Ｌａ２、光Ｌａ３及び光Ｌａ４などの光路を経て、第１画素３１のある点３１ａに到達する。また、第１開口部７１の別の端７１ｂから出射する光は、例えば、光Ｌｂ１及び光Ｌｂ２など光路を経て、第１画素３１の別の点３１ｂに到達する。なお、点３１ａ及び点３１ｂは、第１画素３１の遮光膜Ｌｓｆによって遮光される部分である。

このように、表示装置１１０においては、第１開口部７１から出射する光は、第１画素３１の点３１ａ〜点３１ｂの間の領域に結像する。そして、この光が、第１画素３１の第１液晶層２１ａを通過して、光強度が変調されて表示が行われる。このように、開口部７１から出射した光の全てが、第１画素３１に入射できるため、効率が高い。これは、表示装置１１０においては、第１開口部７１から出射する光の指向角θＬ１が３０度と、小さく制御され、半平行光とされており、これにより、第１開口部７１から出射する光が適切に第１光束制御部９１に入射し、第１画素３１に結像できるためである。

図４（ｂ）に表したように、表示装置１１０ａにおいては、指向角θＬ１が９０度である光が第１開口部７１から出射し、図示しない第１干渉フィルタ８１を通過して第１光Ｌ１となり第１光束制御部９１に入射する。この場合も表示装置１１０と同様に、第１光束制御部９１は、第１開口部７１の像を第１画素３１に結像する。

このように、表示装置１１０ａにおいても、開口部７１から出射した光の全てが、第１画素３１に入射できるため、効率が高い。すなわち、表示装置１１０ａにおいては、第１開口部７１から出射する光の指向角θＬ１が９０度と大きいものの半平行光とされており、これにより、第１開口部７１から出射する光が適切に第１光束制御部９１に入射し、第１画素３１に結像できる。
なお、表示装置１１０ａにおいては、指向角θＬ１が大きいため、表示装置１１０に比べると、第１開口部７１を出射した光は、第１光束制御部９１の広い範囲を通過している。

（第５の比較例）
図５は、第５比較例の表示装置の特性を例示する模式図である。
第５比較例の表示装置１１９においては、開口部から出射する光の指向角θＬ１は１３０度と大きく、開口部から出射する光は非平行光である。

図５に表したように、第５比較例の表示装置１１９においては、第１開口部７１から出射する光の指向角θＬ１が大きく、光の広がりが大きいため、出射角が大きい光Ｌａ２及び光Ｌａ５はレンズ９０ａの端を通過し、また、さらに出射角が大きい光Ｌａ１及び光Ｌａ６は、レンズ９０ａの外を通過している。このように、表示装置１１９においては、第１開口部７１から出射した光の全てが、第１光束制御部９１に入射できず、出射角の大きい光は第１画素３１以外の画素に入射する。これにより混色が発生する。

このように、指向角θＬ１が過度に大きくなると、第１開口部７１を出射した光のうちの一部（出射角が過度に大きい光）は、第１光束制御部９１の範囲から外を通過し、例えば隣接する第２及び第３光束制御部９２及び９３に入射し、第１画素３１に結像されなくなる。

これに対し、本実施形態に係る表示装置においては、第１開口部７１から出射する光の指向角θＬ１は一定以下に小さく制御され、半平行化される。これにより、第１開口部７１から出射する光が適切に第１光束制御部９１に入射し、第１画素３１に結像でき、混色が発生せず、効率を向上できる。

（第６の比較例）
図６は、第６比較例の表示装置の特性を例示する模式図である。
第６比較例の表示装置１１９ａにおいては、開口部７０ａが小さく、反射部５３が拡散反射性である。そして、開口部７０ａから出射する光の広がり（指向角θＬ１）は大きく、非平行光である（例えば指向角θＬ１は１３０度）。そして、レンズ９０ａは小さい開口部７０ａから出射された非平行光を半平行光に変換するように設計される。開口部７０ａの開口率は、例えば２％である。なお、この場合も、図示しない干渉フィルタが、開口部７０ａとレンズ９０ａとの間に配置される。すなわち、表示装置１１９ａでは、特許文献１に記載されている構成と類似の構成の光源装置５９が用いられている。

図６に表したように、レンズ９０ａの焦点ＦＰが開口部７０ａに配置される。表示装置１１９ａにおいては、開口部７０ａから出射した非平行光は、レンズ９０ａを通り、光Ｌｃ１、光Ｌｃ２、光Ｌｃ３、光Ｌｃ４及び光Ｌｃ５等の光路を経て、第１画素３１に入射する。これにより、表示が可能である。しかしながら、この場合には、開口部７０ａの大きさが小さいため、光源装置５９の効率が著しく低い。

すなわち、既に説明したように、開口部７０ａの大きさ（開口率）が小さいと、光源から出射した光源光が開口部７０ａから出射するために反射部５２で反射する回数が増えるため、効率が低い。

（第７の比較例）
図７（ａ）及び図７（ｂ）は、第７比較例の表示装置の特性を例示する模式図である。
第７比較例の表示装置１１９ｂは、表示装置１１９ａにおいて、光源装置５９における開口部７０ａを大きくしたものである。この場合の開口部７０ａの開口率は３０％である。そして、このような開口部７０ａから出射される非平行光（例えば指向角θＬ１が１３０度）が、平行光化するレンズ９０ａに入射する。図７（ａ）は、開口部７０ａの中心を通る光の特性を表し、図７（ｂ）は、開口部７０ａの１つの端７１ａから出射する光の特性を示している。

図７（ａ）に表したように、開口部７０ａの中心を通る光は、開口部７０ａが小さい場合の表示装置１１９ａと同様に、レンズ９０ａを通り、光Ｌｃ１、光Ｌｃ２、光Ｌｃ３、光Ｌｃ４及び光Ｌｃ５等の光路を経て、第１画素３１に入射する。

一方、図７（ｂ）に表したように、開口部７０ａの１つの端７１ａから出射する光は、光Ｌｃ１、光Ｌｃ２、光Ｌｃ３、光Ｌｃ４、光Ｌｃ５、光Ｌｃ６及び光Ｌｃ７等の光路を経て出射される。この内、光Ｌｃ３、光Ｌｃ４、光Ｌｃ５、光Ｌｃ６及び光Ｌｃ７は、第１画素３１に入射するが、光Ｌｃ１及び光Ｌｃ２は、他の画素に入射してしまう。このため、混色が発生する。

このように、平行化する特性のレンズ９０ａを用いた場合に、開口部７０ａを大きくすると、開口部７０ａの１つの端７１ａから出射する光がＸ軸方向の負の方向に傾いて出射し、開口部７０ａの別の端７１ｂから出射する光はＸ軸方向の正の方向に傾いて出射し、結果として、開口部７０ａから出射する光は、平行光ではなく、広がった光となる。

図８（ａ）及び図８（ｂ）は、比較例の表示装置の特性を例示する模式図である。
すなわち、図８（ａ）及び図８（ｂ）は、第８比較例の表示装置１１９ｃの特性、及び、第９比較例の表示装置１１９ｄの特性のシミュレーション結果を例示している。本シミュレーションにおいては、レンズ９０ａの幅９０ｗ（Ｘ軸方向に沿った幅）、及び、第１画素３１の幅３１ｗ（Ｘ軸方向に沿った幅）は共に２００μｍ（マイクロメートル）とされた。また、開口部７０ａと第１画素３１までの距離Ｌｚ（Ｚ軸方向に沿った距離）は、９００μｍとされた。

図８（ａ）は、開口部７０ａの中心に指向角θＬ１が６０度の点光源を配置した場合の光線をシミュレーションした結果を示している。すなわち、同図は、は開口部７０ａの開口率が０％（開口部７０ａの幅７０ｗが零）で、開口部７０ａから出射する光の指向角θＬ１が６０度である第８比較例の表示装置１１９ｃの特性に相当する。そして、レンズ９０ａはこのような光を平行化する特性が得られるように設計されている。図８（ａ）に示したように、この場合には、開口部７０ａから出射し、レンズ９０ａを通過した光はほぼ平行光になり、第１画素３１の範囲に入射する。

図８（ｂ）は、開口部７０ａの幅７０ｗ（Ｘ軸方向に沿った幅）が３０μｍである場合のシミュレーション結果を示している。この場合も、レンズ９０ａは平行化する特性とされている。すなわち、図８（ｂ）は、開口率が１５％で指向角θＬ１が６０度である第９比較例の表示装置１１９ｄの特性に相当する。図８（ｂ）には、開口部７０ａの中心、一方の端７１ａ、及び、他方の端７１ｂに、指向角θＬ１が６０度の点光源を配置した場合の光線のシミュレーション結果が示されている。同図は、表示装置１１９ｄにおいて、開口部７０ａの中心、一方の端７１ａ、及び、他方の端７１ｂを通る光の特性に相当する。図８（ｂ）に示したように、開口部７０ａの中心から出射し、レンズ９０ａを通過した光はほぼ平行光になり、第１画素３１の範囲に入射する。しかし、開口部７０ａの一方の端７１ａ及び他方の端７１ｂを通る光は、第１画素３１の範囲から外側に入射している。すなわち、開口部７０ａから出射した光は平行光ではなく、広がった光である。

このシミュレーションは、開口率が１５％である場合であり、開口率がさらに大きく例えば２０％や３０％になると、この現象はさらに悪化する。

このように、レンズ９０ａとして平行化する特性のレンズを用いた場合には、開口率が小さい場合（図６に例示した開口率が２％の表示装置１１９ａや図８（ａ）に例示した開口率が０％の表示装置１１９ｃなどの場合）は、開口部７０ａから出射した光が第１画素３１に入射できる。しかしながら、開口率が大きい場合（例えば、図７（ｂ）に例示した表示装置１１９ｂ及び図８（ｂ）に例示した表示装置１１９ｄなどの場合）は、レンズ９０ａから出射する光は実質的に平行にはならず、発散し、広がった光になる。このため、平行化するレンズを用いる設計思想の範囲においては、開口部７０ａの開口率を大きくすることができず、結果として効率は低い。

平行化する特性のレンズを用いた場合には、一点から出射する非平行光を平行光に変換して画素に入射させることができるが、開口部７０ａが広い場合には、複数の点から出射する非平行光は、広がった発散光として画素に向けて出射される。このような特性は、平行化する特性のレンズにおける原理的な特性である。画素とレンズとの距離が短い場合には、このような発散光を画素内に実質的に納めることができるが、光スイッチパネル１０に含まれる基板などの厚さは一定以下にはできず、画素とレンズと間の距離は一定以下にはできない。このため、平行化する特性のレンズを用いる場合は、開口率を増大することが現実には困難である。

これに対し、本実施形態に係る表示装置１１０及び１１０ａにおいては、第１光束制御部９１として、平行化する特性のレンズではなく、結像する特性のレンズを用いる。このため、図４（ａ）及び（ｂ）に関して説明したように、第１開口部７１の開口率を例えば３０％に大きくしても、第１光束制御部９１を出射した光は、第１画素３１の範囲の中に入射することができる。

すなわち、第１開口部７１の一方の端７１ａ及び他方の端７１ｂの像を第１画素３１内に結像させることができる。例えば、第１光束制御部９１と第１画素３１との距離が長い場合にも、その距離に対応させて、第１開口部７１の像が第１画素３１に結像するように第１光束制御部９１を設計でき、開口率を増大させた場合においても、第１開口部７１から出射した光を第１画素３１内に入射させることができる。これにより、開口率を増大できる。

既に説明したように、第１光束制御部９１として結像する特性のレンズを用いた場合においても、第１開口部７１から出射した光の指向角θＬ１が大き過ぎて第１開口部７１から出射した光が半平行光でない場合（例えば図５に例示した第５比較例の表示装置１１９の場合）には、混色が発生してしまう。

従って、本実施形態に係る表示装置１１０においては、第１光束制御部９１として結像する特性のレンズを用いることと、第１開口部７１から出射する光が半平行化されていることと、を組み合わせることで、第１開口部７１の開口率を大きくしても混色を抑制し、高効率で、低消費電力の表示装置が提供できる。

そして、第１開口部７１から出射する光を半平行化するために、光源装置５０においては反射部５３を鏡面反射性とし、用いる光源６０として指向性ＬＥＤなどを用い、光源光Ｌｓが半平行化されているものを用いる。すなわち、図２（ａ）〜（ｃ）に関して説明した指向角θＬ１を用いて、光源光Ｌｓの指向角θＬ１は９０度以下であることが望ましい。

なお、本実施形態に係る表示装置１１０及び１１０ａにおいては、第１〜第３光束制御部９１〜９３として結像特性を有するレンズを用いるため、第１〜第３光束制御部９１〜９３と、第１〜第３画素３１〜３３の光スイッチ部分（第１〜第３液晶層２１ａ〜２３ａ）と、の間のそれぞれの距離が離れすぎると、第１〜第３開口部７１〜７３の像は、第１〜第３画素３１〜３３の範囲（例えばＸ軸方向に沿った範囲）よりも大きい範囲に投影される。

例えば図４（ａ）及び（ｂ）において、第１液晶層２１ａの位置が、Ｚ軸方向に沿って第１光束制御部９１から離れると、第１光束制御部９１から出射した結像性の光が、第１画素３１に隣接する他の画素に入射し、混色が発生する。

このため、第１液晶層２１ａのＺ軸方向に沿った位置は、第１光束制御部９１に対して一定以上近接して配置される。

すなわち、第１液晶層２１ａと第１光束制御部９１と間の距離は、第１開口部７１の像が第１光束制御部９１によって結像される位置と第１光束制御部９１との間の距離以下に設定される。同様に、第２液晶層２２ａと第２光束制御部９２と間の距離は、第２開口部７２の像が第２光束制御部９２によって結像される位置と第２光束制御部９２との間の距離以下に設定される。そして、第３液晶層２３ａと第３光束制御部９３と間の距離は、第３開口部７３の像が第３光束制御部９３によって結像される位置と第３光束制御部９３との間の距離以下に設定される。これにより、混色が抑制できる。

なお、本実施形態に係る表示装置１１０及び１１０ａにおいて、干渉フィルタは、誘電体膜を積層して形成する方法の他に、ホログラフィでも形成することができる。このような方法を用いることで、生産性が高く、低コストで干渉フィルタを製造することができ、結果として表示装置のコストが低減できる。

第１光束制御部９１、第２光束制御部９２及び第３光束制御部９３は、それぞれが独立したレンズ、または、それぞれが連続したシリンドリカルレンズとすることができる。シリンドリカルレンズの場合には、第１光束制御部９１、第２光束制御部９２及び第３光束制御部９３が互いに隣接する方向をＸ軸方向とすると、シリンドリカルレンズの延在方向は、Ｚ軸方向とＸ軸方向とに対して垂直なＹ軸方向とすることができる。

表示装置１１０及び１１０ａにおいては、第３及び第４比較例に比べて、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３と反射部５３と間の光路上における光の損出を小さくすることで、効率を高めている。この光路上には、例えば異なる屈折率を有する媒体どうしの界面をできるだけ設置しないことがより望ましい。また、この光路上には、光を吸収する部材をできるだけ設置しないことがより望ましい。

表示装置１１０及び１１０ａにおいては、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３と反射部５３との間の光路上には、導光領域５２が設けられる。この導光領域５２は、例えば異なる屈折率を有する媒体どうしの界面や、光を吸収する部材を含まないことがより望ましい。例えば、光源装置５０が、内部に空洞５２ａを有する筐体５１ａを有しており、導光領域５２が、空洞５２ａの領域（空気）である形態は、望ましい形態の１つである。

例えば、筐体５１ａの内壁５３ａに、反射膜として、例えば、銀を２０μｍ〜２００μｍの厚さで蒸着することによって、反射部５３を形成することができる。これにより、反射部５３は非拡散性にできる。

なお、後述するように、光スイッチパネル１０が液晶パネルである場合には、光スイッチパネル１０が偏光板（偏光フィルタ）を有する場合が多く、このような場合には、光源装置５０から出射する光（例えば第１〜第３光Ｌ１〜Ｌ３）を偏光光にしておくことで、全体の効率が高まる。この場合には、後述するように、導光領域５２は、例えば反射偏光板を含んでも良い。

また、例えば透過率の高いガラスやアクリル等の板状の導光部材を導光領域５２として用いても良い。この場合には、導光部材に光源光Ｌｓが入射するように光源６０を配置し、導光部材の外壁を取り囲むように、第１〜第３開口部７１〜７３を除いて反射部５３を設けた構造を採用することができる。この場合には、導光領域５２が筐体５１ａの内部の空洞５２ａである場合と比較すると、導光部材における光吸収などのために、効率が低下するが、導光部材に用いる材料の透過率を高くすることで、実用上十分高い効率を得ることができる。

第１〜第３開口部７１〜７３は、互いに独立した円形、扁平円形、矩形、角部が丸い矩形、複数の矩形を組み合わせた形状などの種々の形状を有することができる。また、第１〜第３開口部７１〜７３のそれぞれは、複数のサブ開口部を有していても良い。

第１〜第３開口部７１〜７３の少なくともいずれかが、例えば、Ｙ軸方向に延在するスリット状の形状を有していても良い。

第１〜第３開口部７１〜７３の大きさや形状（Ｚ軸方向から見たときの大きさや形状）は、互いに異なっていても良い。

ただし、第１〜第３開口部７１〜７３のＺ軸方向から見たときのパターンは、第１〜第３画素３１〜３３のＺ軸方向から見たときのパターンよりも小さく設定されることが望ましい。すなわち、第１開口部７１の大きさは、第１画素３１の大きさよりも小さく、第２開口部７２の大きさは、第２画素３２の大きさよりも小さく、第３開口部７３の大きさは、第３画素３３の大きさよりも小さいことが望ましい。

もし、第１〜第３開口部７１〜７３のＺ軸方向から見たときのパターンが、第１〜第３画素３１〜３３のＺ軸方向から見たときのパターン以上である場合は、第１〜第３開口部７１〜７３から出射する光の一部が、それぞれに対応する第１〜第３画素３１〜３３を除く範囲に入射し、例えば、光漏れや、混色や、光の損失が生じる可能性がある。第１〜第３開口部７１〜７３のそれぞれのＺ軸方向から見たときのパターンを、第１〜第３画素３１〜３３のそれぞれのＺ軸方向から見たときのパターンよりも小さくすることで、光漏れ、混色、及び、光の損失を抑制できる。

本実施形態に係る表示装置１１０及び１１０ａにおいて、例えば、第２画素３２は、Ｘ軸方向に沿って第１画素３１に隣接して配置され、第３画素３３は、例えば、第２画素３２の第１画素３１とは反対の側で、Ｘ軸方向に沿って第２画素３２に隣接して配置される。第１〜第３画素３１〜３３を１つの表示要素とし、表示要素がＸ軸方向に沿って繰り返し、複数設けられる。そして、Ｘ軸方向に並んだ複数の表示要素がＹ軸方向に沿って複数設けられる。

すなわち、光スイッチパネル１０において、複数の表示要素がＸ軸方向とＹ軸方向とに沿ってマトリクス状に設けられ、複数の表示要素のそれぞれが第１〜第３画素３１〜３３を有する。なお、例えば、Ｙ軸方向に沿って、第１〜第３画素３１〜３３のそれぞれどうしが隣接して設けられても良く、この場合には、第１〜第３画素３１〜３３はストライプ配列状でマトリクス状に設けられる。また、例えばＹ軸方向に沿って第１画素３１に隣接して第２画素３２または第３画素３３が設けられても良い。また、例えば、第１〜第３画素３１〜３３のそれぞれの配設位置は、Ｙ軸方向に沿って、例えば、第１〜第３画素３１〜３３のそれぞれの配設ピッチの１／２ずつシフトされていても良い。

なお、第１〜第３開口部７１〜７３、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３、及び、第１〜第３光束制御部９１〜９３のそれぞれのＸ軸方向に沿った位置は、第１〜第３画素３１〜３３のそれぞれのＸ軸方向に沿った位置にそれぞれ対応している。第１〜第３画素３１〜３３のＸ−Ｙ平面内における配設位置に対応して、第１〜第３開口部７１〜７３、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３、及び、第１〜第３光束制御部９１〜９３のそれぞれのＸ−Ｙ平面内における配設位置が連動する。

上記においては、１つの表示要素が第１〜第３画素３１〜３３を含む場合として説明したが、１つの表示要素に含まれる画素の数は任意である。
例えば、１つの表示要素は、第１画素３１及び第２画素３２を有していても良く、この場合には、光源装置５０には、第１開口部７１、第２開口部７２、第１干渉フィルタ８１、第２干渉フィルタ８２、第１光束制御部９１及び第２光束制御部９２が設けられる。また、１つの表示要素は、３つ以上の画素を有していても良い。

例えば、１つの表示要素は、第１画素３１、第２画素３２、第３画素３３の他に第４画素を有していても良い。この場合には、光源装置５０には、第１〜第３開口部７１〜７３、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３、及び、第１〜第３光束制御部９１〜９３の他に、第４開口部、第４干渉フィルタ及び第４光束制御部がさらに設けられる。第４干渉フィルタは、第１〜第３波長帯とは異なる波長帯の第４波長帯の光を透過し、第４波長帯を除く波長帯の光を反射する。第４干渉フィルタの第４波長帯の光に対する透過率は、第４波長帯を除く波長帯の光に対する透過率よりも高く、第４干渉フィルタの第４波長帯の光に対する反射率は、第４波長帯を除く波長帯の光の反射率よりも低い。例えば、第１干渉フィルタ８１の第１波長帯は、赤色の波長帯であり、第２干渉フィルタ８２の第２波長帯は、第１の緑色の波長帯であり、第３波長帯は、青色の波長帯であり、第４波長帯は、第２波長帯とは異なる特性の第２の緑色の波長帯である。これにより、演色性がより高い表示を行うことができる。

このように、光スイッチパネル１０に設けられる画素の種類の数（１つの表示要素が有する画素の数）は任意である。また、光源装置５０に設けられる干渉フィルタの種類の数は任意である。ただし、光スイッチパネル１０に設けられる画素の種類の数と、光源装置５０に設けられる干渉フィルタの種類の数は同じである。

（第２の実施形態）
図９は、本発明の第２の実施形態に係る表示装置の構成を例示する模式的断面図である。
図９に表したように、本発明の第２の実施形態に係る表示装置１１１においては、光スイッチパネル１０の第２基板１２に吸収型のカラーフィルタ（第１、第２及び第３吸収フィルタ２１ｆ、２２ｆ及び２３ｆ）が設けられている。すなわち、第１画素３１が、第１波長帯を除く波長帯の光を吸収する第１吸収フィルタ２１ｆを有している。第２画素３２が、第２波長帯を除く波長帯の光を吸収する第２吸収フィルタ２２ｆを有している。第３画素３３が、第３波長帯を除く波長帯の光を吸収する第３吸収フィルタ２３ｆを有している。

第１吸収フィルタ２１ｆの第１波長帯を除く波長帯の光に対する吸収率は、第１波長帯の光に対する吸収率よりも高い。第２吸収フィルタ２３ｆの第２波長帯を除く波長帯の光に対する吸収率は、第２波長帯の光に対する吸収率よりも高い。第３吸収フィルタ２３ｆの第３波長帯を除く波長帯の光に対する吸収率は、第３波長帯の光に対する吸収率よりも高い。

本具体例では、第１〜第３吸収フィルタ２１ｆ〜２３ｆは、それぞれ第１〜第３液晶層２１ａ〜２３ａの第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３とは反対の側（例えば第２基板１２の側）に配置されているが、第１〜第３吸収フィルタ２１ｆ〜２３ｆは、それぞれ第１〜第３液晶層２１ａ〜２３ａの第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３の側（例えば第１基板１１の側）に配置されても良い。

例えば、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３のそれぞれに斜めに光が入射すると、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３で透過する光の波長（波長帯）は、正面から入射する光に対して、例えば短波長側にシフトし、表示の色純度が低下することがある。このとき、表示装置１１１のように、それぞれの画素に吸収型のカラーフィルタをさらに設けることでこの色純度の低下が抑制でき、色純度の高い表示を提供することができる。

なお、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３に誘電体膜の積層膜を用いた場合に、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３の光学特性（透過・反射特性）を高精度に制御するために、積層される誘電体膜の数を多くすることがある。積層される誘電体膜の数を多くすると、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３の生産性が低下するが、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３と、第１〜第３吸収フィルタ２１ｆ〜２３ｆと、を組み合わせて用いることで、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３の透過・反射特性の波長依存性における急峻性に対する要求が緩和される。すなわち、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３の透過・反射特性の波長依存性が急峻でない場合に発生する、不必要な波長の光をそれぞれの吸収フィルタで除去することが可能である。そのため、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３の要求仕様を緩和し、製造コストを低下させることができる。

なお、このように、第１〜第３吸収フィルタ２１ｆ〜２３ｆのような吸収フィルタを有する光スイッチパネル１０（例えば液晶パネル）においては、第１〜第３吸収フィルタ２１ｆ〜２３ｆのそれぞれにおいて、第１〜第３波長帯を除く波長帯の光が吸収されるが、第１〜第３吸収フィルタ２１ｆ〜２３ｆのそれぞれに到達する光の第１〜第３波長帯を除く波長帯の光の強さは、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３によって低下されているので、第１〜第３吸収フィルタ２１ｆ〜２３ｆにおいて吸収される光の損失は大きくない。このため、第１〜第３吸収フィルタ２１ｆ〜２３ｆを用いたときの、効率の低下はほとんど生じない。

なお、本具体例では、第１〜第３吸収フィルタ２１ｆ〜２３ｆの全てを同時に設けているが、第１〜第３吸収フィルタ２１ｆ〜２３ｆの少なくともいずれかが設けられれば良い。すなわち、第１画素３１は、第１波長帯を除く波長帯の光を吸収する第１吸収フィルタ２１ｆをさらに有する、第２画素３２は、第２波長帯を除く波長帯の光を吸収する第２吸収フィルタ２２ｆをさらに有する、及び、第３画素３３は、第３波長帯を除く波長帯の光を吸収する第３吸収フィルタ２３ｆをさらに有する、の少なくともいずれかであれば良い。

（第３の実施形態）
図１０は、本発明の第３の実施形態に係る表示装置の構成を例示する模式的断面図である。
すなわち、同図は、本実施形態に係る表示装置１１２の構成を例示する模式的断面図である。

図１０に表したように、本実施形態に係る表示装置１１２においては、光源装置５０は、導光領域５２に設けられた拡散板５５をさらに有する。拡散板５５は、光源６０と第１〜第３開口部７１〜７３との間に設けられる。拡散板５５は、拡散板５５に入射する光の拡散角を制御して拡散板５５から出射させる。これ以外は、表示装置１１０と同様とすることができるので説明を省略する。

光源６０として、極度に指向性が高い光源（例えば指向性ＬＥＤ）を用いた場合に、導光領域５２（例えば筐体５１ａの内部の空洞５２ａ）において、光の強度にむらが生じることがあるが、表示装置１１２のように、導光領域５２の光源６０と第１〜第３開口部７１〜７３との間に、拡散板５５を設けることで、このむらを抑制し、光の強度を均一化させることができる。

拡散板５５は、例えば光源６０として用いられる複数の指向性ＬＥＤから出射される光源光Ｌｓの指向角θＬ１を広げる。これにより、光強度の分布を均一化することができる。

拡散板５５の光学特性及び拡散板５５の配置は、拡散板５５を通過した光が、第１〜第３開口部７１〜７３から出射し、第１〜第３開口部７１〜７３から出射した光が、第１〜第３光束制御部９１〜９３のそれぞれに入射するように設定される。従って、拡散板５５には、例えば規則性のない凹凸を表面に有する拡散シートや、内部に微粒子を有する拡散シート等を用いるのではなく、光学的な特性を制御するために、拡散板５５には、例えば表面に制御された凹凸を有するレンズシート等を用いることが望ましい。これにより、拡散板５５を通過する光の広がりの角度が適切に制御され、拡散板５５を通過した光が第１〜第３開口部７１〜７３から出射し、第１〜第３光束制御部９１〜９３のそれぞれに入射する。

本具体例では、拡散板５５は、導光領域５２の内部に設けられ、光源装置５０内で、反射部５３どうしの間で、光が多重反射する際に、光は拡散板５５を複数回通過する。光が拡散板５５を通過するときの損失を抑制するために、拡散板５５の透過率（拡散板５５を１回通過するときの透過率）は９５％程度以上にすることが望ましい。これにより、拡散板５５を設けることによる効率の低下を抑制することができる。
なお、拡散板５５として、例えば、Ｌｕｍｉｎｉｔ社（Luminit, Limited Liability Partnership）のレンズ拡散板（ＬＳＤ：Light Shaping Diffusers）を用いることができる。

（第４の実施の形態）
図１１は、本発明の第４の実施形態に係る表示装置の構成を例示する模式的断面図である。
図１１に表したように、本実施形態に係る表示装置１１３においては、導光部５１は、内部に空洞５２ａを有する筐体５１ａを有し、導光領域５２は、空洞５２ａの領域を含み、光源６０は、筐体５１ａの第１開口部７１が設けられる主面５０ａと交差する側部に設けられ、反射部５３は、空洞５２ａを取り囲む内壁５３ａに沿いつつ、光源６０の周りを取り囲むように設けられている。

このように、光源６０は、導光領域５２の側面に設けられ、光源装置５０は、サイドライト型としても良い。

このような場合も、光源６０から出射された光源光Ｌｓは、筐体５１ａの内部の空洞５２ａの導光領域５２で反射し、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３から、第１〜第３波長帯の光（第１〜第３光Ｌ１〜Ｌ３）が出射し、第１〜第３画素３１〜３３に入射する。

このように、表示装置１１３においても、混色が抑制され、低消費電力の表示が可能な表示装置が提供できる。

（第５の実施の形態）
図１２は、本発明の第５の実施形態に係る表示装置の構成を例示する模式的断面図である。
図１２に表したように、本実施形態に係る表示装置１１４においては、光スイッチパネル１０の第１基板１１の液晶層２０とは反対側と、第２基板１２の液晶層２０とは反対側と、に、それぞれ第１偏光板４１と、第２偏光板４２と、が設けられている。例えば、第１偏光板４１の偏光方向と、第２偏光板４２の偏光方向と、は、互いに実質的に直交している。または、互いに実質的に平行である。

また、光スイッチパネル１０の、第１〜第３画素３１〜３３に、それぞれ第１〜第３吸収フィルタ２１ｆ〜２３ｆが設けられている。光スイッチパネル１０は、例えば透過型のアクティブマトリクス駆動方式の液晶パネルである。

そして、光源装置５０においては、光源６０は、第１波長帯を含む波長の光を出射する第１光源６１と、第２波長帯を含む波長の光を出射する第２光源６２と、第３波長帯を含む光を出射する第３光源６３と、を含む。第１〜第３光源６１〜６３は、Ｘ軸方向（及びＹ軸方向）に沿って、繰り返し、複数設けられている。

光源装置５０は、光源６０と、第１干渉フィルタ８１（及び第２干渉フィルタ８２及び第３干渉フィルタ８３）と、の間に設けられた偏光反射板５６をさらに有している。本具体例では、偏光反射板５６は、導光領域５２に設けられている。偏光反射板５６は、一方向の偏光を透過し、一方向を除く方向の偏光を反射する。例えば、偏光反射板５６に入射した光のうちの例えばＸ軸方向の偏光は偏光反射板５６を透過し、Ｘ軸方向を除く偏光は、偏光反射板５６で反射し、反射部５３に向かって進行する。

本具体例では、光源６０と、第１干渉フィルタ８１（及び第２干渉フィルタ８２及び第３干渉フィルタ８３）と、の間に、さらに、拡散板５５が設けられている。なお、偏光反射板５６が設けられる場合において、拡散板５５は省略しても良い。

すなわち、光源装置５０は、光源６０と、第１干渉フィルタ８１（及び第２干渉フィルタ８２及び第３干渉フィルタ８３）と、の間に設けられ、一方向の偏光を透過し、その一方向を除く方向の偏光を反射する偏光反射板５６、及び、光源６０と、第１干渉フィルタ８１（及び第２干渉フィルタ８２及び第３干渉フィルタ８３）と、の間に設けられ、拡散板５５から出射する出射光の拡散角を制御する拡散板５５、の少なくともいずれかをさらに有することができる。

なお、光スイッチパネル１０の第１偏光板４１が通過させる偏光方向と、偏光反射板５６が通過させる偏光方向と、は互いに実質的に平行に設定される。例えば、第１偏光板４１が通過させる偏光方向が、Ｘ軸方向に対して４５度の方向である場合には、偏光反射板５６が通過させる偏光方向は、Ｘ軸方向に対して４５度の方向とされる。

本具体例では、説明を簡単にするために、第１偏光板４１の透過方向がＸ軸方向である場合として説明する。この場合には、偏光反射板５６の透過方向はＸ軸方向とされる。

光源６０から出射した光が、拡散板５５を通過して偏光反射板５６に入射したとき、例えばＸ軸方向の偏光は透過し、第１〜第３開口部７１〜７３に向けて進行する。そして、例えばＹ軸方向の偏光は、偏光反射板５６で反射し、反射部５３に向けて進行し、反射部５３で反射する。反射部５３における反射の際に光の偏光状態が変化し、その光が、再び拡散板５５を通過して偏光反射板５６に入射する。再び偏光反射板５６に入射した光のうちＸ軸方向の偏光を有する光は透過し、Ｙ軸方向の偏光が偏光反射板５６で反射する、以下この動作を繰り返す。

この繰り返しにより、偏光反射板５６により、光源６０から出射する光源光Ｌｓの偏光を所望の方向に揃えて偏光反射板５６から出射させることができる。これにより、光スイッチパネル１０の第１偏光板４１には、第１偏光板４１が透過する方向の偏光が入射し、第１偏光板４１における光の損失が抑制される。
偏光反射板５６として、住友スリーエム株式会社のＤＢＥＦを用いることができる。

また、本具体例では、偏光反射板５６と光源６０との間に、拡散板５５から出射する出射光の拡散角を制御する拡散板５５が設けられている。拡散板５５には、プリズムシートや拡散レンズシートなどを用いることができる。拡散板５５は、偏光反射板５６で反射された偏光の偏光方向を解消する機能を有することができ、反射部５３だけでなく、拡散板５５における偏光解消機能を有効に利用し、効率をさらに向上することができる。

（第６の実施の形態）
図１３は、本発明の第６の実施形態に係る表示装置の構成を例示する模式的断面図である。
図１３に表したように、本実施形態に係る表示装置１１５においては、上記の表示装置１１４において導光領域５２に設けられていた偏光反射板５６が、第１〜第３開口部７１〜７３のそれぞれに設けられている。さらに、第１〜第３開口部７１〜７３のそれぞれと第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３のそれぞれとの間のそれぞれに、第１〜第３入射側光束制御部９１ａ〜９３ａがさらに設けられている。これ以外は、表示装置１１４と同様である。

すなわち、表示装置１１５においては、第１〜第３光束制御部９１〜９３と、第１〜第３入射側光束制御部９１ａ〜９３ａと、のそれぞれの間に、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３が設けられる。第１〜第３開口部７１〜７３のそれぞれから出射した光は、第１〜第３入射側光束制御部９１ａ〜９３ａにより、ほぼ平行光（Ｚ軸方向に対して平行方向に進行する光）となる。これにより、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３には、光がほぼ垂直に入射する。そして、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３に入射した光のうちの第１〜第３波長帯の光が第１〜第３光束制御部９１〜９３によって第１〜第３画素３１〜３３に入射する。そして、第１〜第３波長帯を除く波長帯のそれぞれの光が、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３で、ほぼ垂直方向に反射される。

第１〜第３開口部７１〜７３に偏光反射板５６を設けた場合、光の強度分布を均一にするために、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３と第１〜第３開口部７１〜７２との間のそれぞれの距離を比較的大きくする場合がある。この場合には、第１〜第３開口部７１〜７３から出射する光の指向性は比較的低く、光が広がりながら進行するので、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３に斜め方向から入射する光の比率が高まる。第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３に斜め方向から光が入射すると、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３のそれぞれを透過する波長帯が短波長方向にシフトし、また、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３で反射した光のうち、第１〜第３開口部７１〜７３から導光領域５２に戻る光の比率が低下し、効率が低下する。

このとき、本実施形態の表示装置１１５においては、第１〜第３光束制御部９１〜９３と、第１〜第３入射側光束制御部９１ａ〜９３ａと、のそれぞれの間に、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３を設けることで、波長帯が短波長方向にシフトすることを抑制し表示色の変動を抑止し、また、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３で反射した光を、第１〜第３開口部７１〜７３から導光領域５２に高い効率で戻すことができ、効率の低下を抑制できる。

このように、表示装置１１５においては、２枚のレンズアレイ（第１〜第３光束制御部９１〜９３及び第１〜第３入射側光束制御部９１ａ〜９３ａ）を用いることで、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３が第１〜第３開口部７１〜７３から離れている場合でも、表示色の変動を抑制し、高効率が得られる。

なお、表示装置１１５においては、第１〜第３光束制御部９１〜９３は、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３の側が実質的に平坦で、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３とは反対の側が凸状のレンズであり、そして、第１〜第３入射側光束制御部９１ａ〜９３ａは、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３の側が実質的に平坦で、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３とは反対の側が凸状のレンズであるが、本発明はこれに限らない。以下、表示装置１１５の変形例について説明する。

図１４は、本発明の第６の実施形態に係る別の表示装置の構成を例示する模式的断面図である。
図１４に表したように、本実施形態に係る別の表示装置１１５ａにおいては、第１〜第３光束制御部９１〜９３は、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３の側が凸状で、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３とは反対の側が実質的に平坦である。そして、第１〜第３入射側光束制御部９１ａ〜９３ａは、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３の側が凸状であり、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３とは反対の側が実質的に平坦である。

本具体例においては、第１〜第３光束制御部９１〜９３は、光スイッチパネル１０に近接又は接触しており、第１〜第３光束制御部９１〜９３と第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３との間は離間している。第１〜第３入射側光束制御部９１ａ〜９３ａは、第１〜第３開口部７１〜７３に近接又は接触しており、第１〜第３入射側光束制御部９１ａ〜９３ａと第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３との間は離間している。これ以外は、表示装置１１５と同様である。

図１５は、本発明の第６の実施形態に係る別の表示装置の構成を例示する模式的断面図である。
図１５に表したように、本実施形態に係る別の表示装置１１５ｂにおいては、第１〜第３光束制御部９１〜９３は、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３の側が凸状で、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３とは反対の側が実質的に平坦である。そして、第１〜第３入射側光束制御部９１ａ〜９３ａは、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３の側が実質的に平坦であり、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３とは反対の側が凸状である。

本具体例においては、第１〜第３光束制御部９１〜９３は、光スイッチパネル１０に近接又は接触しており、第１〜第３光束制御部９１〜９３と第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３との間は離間している。第１〜第３入射側光束制御部９１ａ〜９３ａは、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３に近接又は接触しており、第１〜第３入射側光束制御部９１ａ〜９３ａと第１〜第３開口部７１〜７３との間は離間している。これ以外は、表示装置１１５と同様である。

このように、第１〜第３光束制御部９１〜９３、及び、第１〜第３入射側光束制御部９１ａ〜９３ａの構成及び配置は任意である。
表示装置１１５ａ及び１１５ｂにおいても、混色が抑制され、低消費電力の表示が可能な表示装置が提供できる。そして、第１〜第３入射側光束制御部９１ａ〜９３ａをさらに設けることで、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３に実質的に平行な光を入射させることができ、表示色の変動を抑止し、さらに高い効率を実現できる。

図１６は、本発明の第６の実施形態に係る別の表示装置の構成を例示する模式的断面図である。
図１６に表したように、本実施形態に係る別の表示装置１１５ｃにおいては、表示装置１１５において第１〜第３開口部７１〜７３に設けられている偏光反射板５６が、第１〜第３光束制御部９１〜９３と、第１〜第３画素３１〜３３と、のそれぞれの間に設けられている。

表示装置１１５ｃにおいても、混色が抑制され、低消費電力の表示が可能な表示装置が提供できる。

このように、光源装置５０において、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３と偏光反射板５６とのＺ軸方向に沿った位置関係が、上記の各実施形態及びその変形例に係る表示装置から変更されても、光の効率などへの影響は実質的にない。従って、第１〜第３干渉フィルタ８１〜８３と偏光反射板５６とのＺ軸方向に沿った位置関係は入れ換えが可能であり、位置関係は任意である。

このように、光源装置５０は、光源６０と第１干渉フィルタ８１との間、及び、第１干渉フィルタ８１と第１画素３１との間の少なくともいずれか設けられ、一方向の偏光を透過しその一方向を除く方向の偏光を反射する偏光反射板５６をさらに有することができる。

（第７の実施形態）
本発明の第７の実施形態に係る光源装置は、上記の実施形態及びその変形例に係る表示装置に用いられる光源装置である。
すなわち、図１に表したように、本実施形態に係る光源装置５０は、光源光Ｌｓを出射する光源６０と、導光部５１と、第１干渉フィルタ８１と、第１光束制御部９１と、第２干渉フィルタ８２と、第２光束制御部９２と、を備える。

導光部５１は、光源光Ｌｓを導光する導光領域５２と、導光領域５２の周囲に設けられ、光源光Ｌｓを導光領域５２に向けて反射する反射部５３と、導光領域５２の周囲に設けられ、光源光Ｌｓに基づき半平行化された光（第１開口部光）を導光領域５２の外側に向けて出射させる第１開口部７１と、導光領域５２の周囲に設けられ、光源光Ｌｓに基づき半平行化された光（第２開口部光）を導光領域５２の外側に向けて出射させる第２開口部７２と、を有する。

第１干渉フィルタ８１は、第１開口部７１から出射した光（第１開口部光）のうちの第１波長帯の光を透過させ、第１干渉フィルタ８１の第１波長帯の光の透過率は、第１波長帯を除く波長帯の光の透過率よりも高く、第１干渉フィルタ８１の第１波長帯の光の反射率は、第１波長帯を除く波長帯の光の反射率よりも低い。
第１光束制御部９１は、第１干渉フィルタ８１を透過した光を結像する。

第２干渉フィルタ８２は、第２開口部７２から出射した光（第２開口部光）のうちの第１波長帯とは異なる第２波長帯の光を透過させ、第２干渉フィルタ８２の第２波長帯の光の透過率は、第２波長帯を除く波長帯の光の透過率よりも高く、第２干渉フィルタ８２の第２波長帯の光の反射率は、第２波長帯を除く波長帯の光の反射率よりも低い。
第２光束制御部９２は、第２干渉フィルタ８２を透過した光を結像する。

これにより、光スイッチパネル１０と組み合わせたときに、高効率で低消費電力の表示が可能な表示装置を実現できる光源装置を提供できる。

なお、導光部５１は、導光領域５２の周囲に設けられ、光源光Ｌｓに基づき半平行化された光（第３開口部光）を導光領域５２の外側に向けて出射させる第３開口部７３をさらに有することができる。
そして、光源装置５０は、さらに、第３干渉フィルタ８３と、第３光束制御部９１と、を備えることができる。
第３干渉フィルタ８３は、第３開口部７３から出射した光（第３開口部光）のうちの第１波長帯とは異なり第２波長帯とは異なる第３波長帯の光を透過させ、第３干渉フィルタ８３の第３波長帯の光の透過率は、第３波長帯を除く波長帯の光の透過率よりも高く、第３干渉フィルタ８３の第３波長帯の光の反射率は、第３波長帯を除く波長帯の光の反射率よりも低い。
第３光束制御部９３は、第３干渉フィルタ８３を透過した光を結像する。

これにより、光スイッチパネル１０と組み合わせたときに、３原色をもとにした、高効率で低消費電力の表示が可能な表示装置を実現できる光源装置を提供できる。

なお、本実施形態に係る光源装置５０には、図９〜図１６に例示した表示装置１１１〜１１５、１１５ａ〜１１５ｃのいずれかに関して説明した光源装置５０の構成が適用できる。

なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれは良い。

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、表示装置に含まれる光スイッチパネル、画素、画素電極、対向電極、液晶層、基板、偏光板及び吸収フィルタ、並びに、光源装置に含まれる光源、導光領域、反射部、筐体、拡散板、偏光反射板、干渉フィルタ、光束制御部、入射側光束制御部等、各要素の具体的な構成の、形状、サイズ、材質、配置関係などに関して当業者が各種の変更を加えたものであっても、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。

その他、本発明の実施の形態として上述した表示装置及び光源装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての表示装置及び光源装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。

本発明によれば、高効率で低消費電力の表示が可能な表示装置及び光源装置が提供される。

１０…光スイッチパネル、
１０ａ…前面、
１０ｂ…背面、
１０ｄ…駆動部、
１１、１２…第１及び第２基板、
２０…液晶層、
２１、２２、２３…第１、第２及び第３画素電極、
２１ａ、２２ａ、２３ａ…第１、第２及び第３液晶層、
２１ｃ、２２ｃ、２３ｃ…第１、第２及び第３対向電極、
２１ｆ、２２ｆ、２３ｆ…第１、第２及び第３吸収フィルタ、
２５…電極、
３１、３２、３３…第１、第２及び第３画素、
３１ａ、３１ｂ…点、
３１ｗ…幅、
４１、４２…第１及び第２偏光板、
５０、５９…光源装置、
５０ａ…主面、
５１…導光部、
５１ａ…筐体、
５２…導光領域
５２ａ…空洞、
５３…反射部、
５３ａ…内壁、
５５…拡散板、
５６…偏光反射板、
６０…光源、
６１、６２、６３…第１、第２及び第３光源、
７０ａ…開口部、
７０ｗ…幅、
７１、７２、７３…第１、第２及び第３開口部、
７１ａ、７１ｂ…端、
８１、８２、８３…第１、第２及び第３干渉フィルタ、
９０ａ…レンズ、
９０ｗ…幅、
９１、９２、９３…第１、第２及び第３光束制御部、
９１ａ、９２ａ、９３ａ…第１、第２及び第３入射側光束制御部、
１１０、１１０ａ、１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１９、１１９ａ、１１９ｂ、１１９ｃ、１１９ｄ…表示装置、
ＦＰ…焦点、
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３…第１、第２及び第３光、
Ｌａ１〜Ｌａ６、Ｌｂ１、Ｌｂ２、Ｌｃ１〜Ｌｃ７…光、
Ｌｂ…青光、
Ｌｇ…緑光、
Ｌｒ…赤光、
Ｌｓ…光源光、
Ｌｓｆ…遮光膜、
Ｌｚ…距離、
ＯＰ…原点、
θＬ…角度、
θＬ１…指向角

Claims (10)

1. 第１画素と、
   前記第１画素に並置された第２画素と、
   前記第１画素に入射する光に対する前記第１画素の透過性と、前記第２画素に入射する光に対する前記第２画素の透過性と、を制御する駆動部と、
   を有する光スイッチパネルと、
   前記光スイッチパネルの背面の側に設けられた光源装置と、
   を備え、
   前記光源装置は、
   光源光を出射する光源と、
   導光部と、
   第１干渉フィルタと、
   第１光束制御部と、
   第２干渉フィルタと、
   第２光束制御部と、
   を有し、
   前記導光部は、
   前記光源光を導光する導光領域と、
   前記導光領域の周囲に設けられ、前記光源光を前記導光領域に向けて反射する反射部と、
   前記導光領域の周囲に設けられ、前記光源光に基づき半平行化された第１開口部光を前記導光領域の外側に向けて出射させる第１開口部と、
   前記導光領域の周囲に設けられ、前記光源光に基づき半平行化された第２開口部光を前記導光領域の外側に向けて出射させる第２開口部と、
   を有し、
   前記第１干渉フィルタは、前記第１開口部から出射した前記第１開口部光のうちの第１波長帯の光を透過させ、前記第１干渉フィルタの前記第１波長帯の前記光の透過率は、前記第１波長帯を除く波長帯の光の透過率よりも高く、前記第１干渉フィルタの前記第１波長帯の前記光の反射率は、前記第１波長帯を除く前記波長帯の前記光の反射率よりも低く、
   前記第１光束制御部は、前記第１干渉フィルタを透過した前記光を結像して、前記第１画素に入射させ、
   前記第２干渉フィルタは、前記第２開口部から出射した前記第２開口部光のうちの前記第１波長帯とは異なる第２波長帯の光を透過させ、前記第２干渉フィルタの前記第２波長帯の前記光に対する透過率は、前記第２波長帯を除く波長帯の光に対する透過率よりも高く、前記第２干渉フィルタの前記第２波長帯の前記光に対する反射率は、前記第２波長帯を除く前記波長帯の前記光の反射率よりも低く、
   前記第２光束制御部は、前記第２干渉フィルタを透過した前記光を結像して、前記第２画素に入射させることを特徴とする表示装置。
2. 前記光スイッチパネルは、
   前記第１画素と前記第２画素と並置された第３画素をさらに有し、
   前記駆動部は、前記第３画素に入射する光に対する前記第３画素の透過性をさらに制御し、
   前記導光部は、
   前記導光領域の周囲に設けられ、前記光源光に基づき半平行化された第３開口部光を前記導光領域の外側に向けて出射させる第３開口部をさらに有し、
   前記光源装置は、
   第３干渉フィルタと、
   第３光束制御部と、
   をさらに有し、
   前記第３干渉フィルタは、前記第３開口部から出射した前記第３開口部光のうちの前記第１波長帯とは異なり前記第２波長帯とは異なる第３波長帯の光を透過させ、前記第３干渉フィルタの前記第３波長帯の前記光に対する透過率は、前記第３波長帯を除く波長帯の光に対する透過率よりも高く、前記第３干渉フィルタの前記第３波長帯の前記光に対する反射率は、前記第３波長帯を除く前記波長帯の前記光の反射率よりも低く、
   前記第３光束制御部は、前記第３干渉フィルタを透過した前記光を結像して、前記第３画素に入射させることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
3. 前記反射部は、鏡面反射性であり、前記光源光は半平行化されていることを特徴とする請求項２記載の表示装置。
4. 前記第１波長帯は、赤色の波長帯であり、
   前記第２波長帯は、緑色の波長帯であり、
   前記第３波長帯は、青色の波長帯であることを特徴とする請求項３記載の表示装置。
5. 前記第１画素は、
   第１画素電極と、
   第１対向電極と、
   前記第１画素電極と前記第１対向電極との間に設けられた第１液晶層と、
   を有し、
   前記第２画素は、
   第２画素電極と、
   第２対向電極と、
   前記第２画素電極と前記第２対向電極との間に設けられた第２液晶層と、
   を有し、
   前記第３画素は、
   第３画素電極と、
   第３対向電極と、
   前記第３画素電極と前記第３対向電極との間に設けられた第３液晶層と、
   を有することを特徴とする請求項４記載の表示装置。
6. 前記第１液晶層と前記第１光束制御部と間の距離は、前記第１開口部の像が前記第１光束制御部によって結像される位置と前記第１光束制御部との間の距離以下であり、
   前記第２液晶層と前記第２光束制御部と間の距離は、前記第２開口部の像が前記第２光束制御部によって結像される位置と前記第２光束制御部との間の距離以下であり、
   前記第３液晶層と前記第３光束制御部と間の距離は、前記第３開口部の像が前記第３光束制御部によって結像される位置と前記第３光束制御部との間の距離以下であることを特徴とする請求項５記載の表示装置。
7. 前記第１画素は、前記第１波長帯を除く波長帯の光を吸収する第１吸収フィルタをさらに有する、
   前記第２画素は、前記第２波長帯を除く波長帯の光を吸収する第２吸収フィルタをさらに有する、及び、
   前記第３画素は、前記第３波長帯を除く波長帯の光を吸収する第３吸収フィルタをさらに有する、
   の少なくともいずれかであることを特徴とする請求項６記載の表示装置。
8. 前記導光部は、内部に空洞を有する筐体を有し、
   前記導光領域は、前記空洞の領域を含み、
   前記光源は、前記筐体の前記内部に設けられ、
   前記反射部は、前記空洞を取り囲む内壁、及び、前記筐体の外壁、の少なくともいずれかに沿って設けられることを特徴とする請求項７記載の表示装置。
9. 前記光源装置は、前記光源と前記第１干渉フィルタとの間、及び、前記第１干渉フィルタと前記第１画素との間、の少なくともいずれか設けられ、一方向の偏光を透過し前記一方向を除く方向の偏光を反射する偏光反射板、
   並びに、
   前記光源と、第１干渉フィルタとの間に設けられ、入射する光の拡散角を制御して出射させる拡散板、
   の少なくともいずれかをさらに有することを特徴とする請求項８記載の表示装置。
10. 光源光を出射する光源と、
    導光部と、
    第１干渉フィルタと、
    第１光束制御部と、
    第２干渉フィルタと、
    第２光束制御部と、
    を備え、
    前記導光部は、
    前記光源光を導光する導光領域と、
    前記導光領域の周囲に設けられ、前記光源光を前記導光領域に向けて反射する反射部と、
    前記導光領域の周囲に設けられ、前記光源光に基づき半平行化された第１開口部光を前記導光領域の外側に向けて出射させる第１開口部と、
    前記導光領域の周囲に設けられ、前記光源光に基づき半平行化された第２開口部光を前記導光領域の外側に向けて出射させる第２開口部と、
    を有し、
    前記第１干渉フィルタは、前記第１開口部から出射した前記第１開口部光のうちの第１波長帯の光を透過させ、前記第１干渉フィルタの前記第１波長帯の前記光の透過率は、前記第１波長帯を除く波長帯の光の透過率よりも高く、前記第１干渉フィルタの前記第１波長帯の前記光の反射率は、前記第１波長帯を除く前記波長帯の前記光の反射率よりも低く、
    前記第１光束制御部は、前記第１干渉フィルタを透過した前記光を結像し、
    前記第２干渉フィルタは、前記第２開口部から出射した前記第２開口部光のうちの前記第１波長帯とは異なる第２波長帯の光を透過させ、前記第２干渉フィルタの前記第２波長帯の前記光に対する透過率は、前記第２波長帯を除く波長帯の光に対する透過率よりも高く、前記第２干渉フィルタの前記第２波長帯の前記光に対する反射率は、前記第２波長帯を除く前記波長帯の前記光の反射率よりも低く、
    前記第２光束制御部は、前記第２干渉フィルタを透過した前記光を結像することを特徴とする光源装置。