(57)【要約】【課題】高い指向性を有する光源装置を提供する。【解決手段】本発明の光源装置１は、光源２と、第１屈折率層４と第２屈折率層５とが交互に積層された構成を有し、光源２から射出された光のうち、所定の波長域の光を透過させ、前記波長域以外の光を反射させる誘電体多層膜３と、を備えている。光源２の１点から第１の極角および第１の方位角の方向に射出された光のエネルギーをｅ０とし、誘電体多層膜３を透過した光のエネルギーをｅ１としたとき、ｅ１／ｅ０＜１の関係を満たすか、もしくは、ｅ１／ｅ０＝１である場合に、光源の１点から第１の極角より大きい第２の極角および第１の方位角の方向に射出されて誘電体多層膜を透過した光のエネルギーをｅ２としたとき、ｅ２＝０の関係を満たす。【選択図】図１
2014067580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
高屈折率層と低屈折率層とが交互に積層された構成を有し、前記光源から射出された光のうち、所定の波長域の光を透過させ、前記波長域以外の光を反射させる誘電体多層膜と、を備え、
前記光源の１点から第１の極角および第１の方位角の方向に射出された光のエネルギーをｅ０とし、前記光源の１点から前記第１の極角および前記第１の方位角の方向に射出されて前記誘電体多層膜を透過した光のエネルギーをｅ１としたとき、ｅ１／ｅ０＜１の関係を満たすか、もしくは、
ｅ１／ｅ０＝１である場合に、前記光源の１点から前記第１の極角より大きい第２の極角および前記第１の方位角の方向に射出されて前記誘電体多層膜を透過した光のエネルギーをｅ２としたとき、ｅ２＝０の関係を満たすことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
光源と、
高屈折率層と低屈折率層とが交互に積層された構成を有し、前記光源から射出された光のうち、所定の波長域の光を透過させ、前記波長域以外の光を反射させる誘電体多層膜と、を備え、
前記光源の１点から第１の極角の方向に射出された光の全方位角エネルギーをＥ０とし、前記光源の１点から前記第１の極角の方向に射出されて前記誘電体多層膜を透過した光の全方位角エネルギーをＥ１としたとき、Ｅ１／Ｅ０＜１の関係を満たすか、もしくは、
Ｅ１／Ｅ０＝１である場合に、前記光源の１点から前記第１の極角より大きい第２の極角の方向に射出されて前記誘電体多層膜を透過した光の全方位角エネルギーをＥ２としたとき、Ｅ２＝０の関係を満たすことを特徴とする光源装置。
【請求項３】
前記第１の極角が４５°であるときにＥ１／Ｅ０＜０．１の関係を満たすことを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記高屈折率層と前記低屈折率層との平均屈折率が１．７５以下であることを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
【請求項５】
光源と、
高屈折率層と低屈折率層とが交互に積層された構成を有し、前記光源から射出された光のうち、所定の波長域の光を透過させ、前記波長域以外の光を反射させる誘電体多層膜と、を備え、
前記光源の１点から所定の立体角の範囲内に射出された光の全方位角エネルギーをＥ０’とし、前記光源の１点から前記立体角の範囲内に射出されて前記誘電体多層膜を透過した光の全方位角エネルギーをＥ１’としたとき、Ｅ１’／Ｅ０’＞１の関係を満たすことを特徴とする光源装置。
【請求項６】
前記光源の発光スペクトルが４００ｎｍ〜４９０ｎｍの波長域に少なくとも一つのピークを有し、前記誘電体多層膜の法線方向の分光特性が４００ｎｍ以上の波長域に少なくとも一つの反射帯域を有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項７】
前記光源の前記誘電体多層膜が配置された側と反対側に、反射板が備えられたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか一項に記載の光源装置と、
前記光源装置から射出された光の透過光量を変調する光変調装置と、
前記光変調装置から射出された光を吸収し、前記光源装置から射出された光の波長域とは異なる波長域の蛍光を発する蛍光体と、を備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項９】
前記光変調装置が、第１偏光板と、第２偏光板と、前記第１偏光板と前記第２偏光板との間に設けられた液晶層と、を備える液晶光変調装置であることを特徴とする請求項８に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置および表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光源に高い指向性を持たせるために、例えば視角制限フィルム（ルーバーフィルム）を光源のフィルターとして使用するアイディア、もしくは光源の射出側にレンズ機能を持つ光学シート（プリズムシート等）を配置して光を集束させるアイディアなどが従来から提案されてきた。これら従来のアイディアでは、光のロスが大きい、広角側の光を十分に遮断できない、面内の照度分布が不均一になる、などの課題があった。
【０００３】
高指向性光源を得る手段の一つとして、複数のポリマーが多層膜状に積層されたカラーシフトフィルムと光源とを組み合わせることが、下記の特許文献１に開示されている。特許文献１には、ポリマー材料の屈折率や膜厚を制御することで方向依存光源の実現が可能である、と記載されている。このように、特許文献１には、カラーシフトフィルムの用途については記載されているものの、光源と誘電体多層膜とのスペクトルの関係やエネルギーについては言及されていない。
【０００４】
この種の誘電体多層膜フィルターは、下記の特許文献２に開示されている。特許文献２には、波長５５０ｎｍの光に対して、低屈折率材料の屈折率を１．５２より大きく２．１以下とし、高屈折率材料の屈折率を２．０以上でかつ低屈折率材料の屈折率より大きい設計とすると、ブルー（波長）シフト量が小さく抑えられる、と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−８５９５９号公報
【特許文献２】特開２００８−２０５６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２においては、ブルー（波長）シフト量を小さく抑える目的で材料の屈折率を設定しており、材料の屈折率が比較的高い値を取る。その場合、斜め方向から見たときの光透過率の低下分が少ないため、高指向性光源を得ることは難しい。
【０００７】
本発明の一態様は、上記の課題を解決するためになされたものであって、高い指向性を有する光源装置を提供することを目的の一つとする。また、本発明の一態様は、この種の光源装置を備え、表示品位に優れた表示装置を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明の一態様の光源装置は、光源と、高屈折率層と低屈折率層とが交互に積層された構成を有し、前記光源から射出された光のうち、所定の波長域の光を透過させ、前記波長域以外の光を反射させる誘電体多層膜と、を備え、前記光源の１点から第１の極角および第１の方位角の方向に射出された光のエネルギーをｅ０とし、前記光源の１点から前記第１の極角および前記第１の方位角の方向に射出されて前記誘電体多層膜を透過した光のエネルギーをｅ１としたとき、ｅ１／ｅ０＜１の関係を満たすか、もしくは、ｅ１／ｅ０＝１である場合に、前記光源の１点から前記第１の極角より大きい第２の極角および前記第１の方位角の方向に射出されて前記誘電体多層膜を透過した光のエネルギーをｅ２としたとき、ｅ２＝０の関係を満たすことを特徴とする。
【０００９】
本発明の一態様の光源装置は、光源と、高屈折率層と低屈折率層とが交互に積層された構成を有し、前記光源から射出された光のうち、所定の波長域の光を透過させ、前記波長域以外の光を反射させる誘電体多層膜と、を備え、前記光源の１点から第１の極角の方向に射出された光の全方位角エネルギーをＥ０とし、前記光源の１点から前記第１の極角の方向に射出されて前記誘電体多層膜を透過した光の全方位角エネルギーをＥ１としたとき、Ｅ１／Ｅ０＜１の関係を満たすか、もしくは、Ｅ１／Ｅ０＝１である場合に、前記光源の１点から前記第１の極角より大きい第２の極角の方向に射出されて前記誘電体多層膜を透過した光の全方位角エネルギーをＥ２としたとき、Ｅ２＝０の関係を満たすことを特徴とする。
【００１０】
本発明の一態様の光源装置は、前記第１の極角が４５°であるときにＥ１／Ｅ０＜０．１の関係を満たすことを特徴とする。
【００１１】
本発明の一態様の光源装置は、前記高屈折率層と前記低屈折率層との平均屈折率が１．７５以下であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の一態様の光源装置は、光源と、高屈折率層と低屈折率層とが交互に積層された構成を有し、前記光源から射出された光のうち、所定の波長域の光を透過させ、前記波長域以外の光を反射させる誘電体多層膜と、を備え、前記光源の１点から所定の立体角の範囲内に射出された光の全方位角エネルギーをＥ０’とし、前記光源の１点から前記立体角の範囲内に射出されて前記誘電体多層膜を透過した光の全方位角エネルギーをＥ１’としたとき、Ｅ１’／Ｅ０’＞１の関係を満たすことを特徴とする。
【００１３】
本発明の一態様の光源装置は、前記光源の発光スペクトルが４００ｎｍ〜４９０ｎｍの波長域に少なくとも一つのピークを有し、前記誘電体多層膜の法線方向の分光特性が４００ｎｍ以上の波長域に少なくとも一つの反射帯域を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の一態様の光源装置は、前記光源の前記誘電体多層膜が配置された側と反対側に、反射板が備えられたことを特徴とする。
【００１５】
本発明の一態様の表示装置は、上記本発明の一態様の光源装置と、前記光源装置から射出された光の透過光量を変調する光変調装置と、前記光変調装置から射出された光を吸収し、前記光源装置から射出された光の波長域とは異なる波長域の蛍光を発する蛍光体と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
本発明の一態様の表示装置は、前記光変調装置が、第１偏光板と、第２偏光板と、前記第１偏光板と前記第２偏光板との間に設けられた液晶層と、を備える液晶光変調装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の一態様によれば、高い指向性を有する光源装置を実現することができる。また、本発明の一態様によれば、この種の光源装置を備えたことで、表示品位に優れた表示装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一態様の光源装置を示す断面図である。
【図２】方位角と極角の定義を説明するための図である。
【図３】（Ａ）光源と誘電体多層膜の正面方向の分光透過率、（Ｂ）光源と誘電体多層膜の斜め方向の分光透過率、をそれぞれ示す図である。
【図４】（Ａ）光源の正面方向の分光透過率、（Ｂ）光源と誘電体多層膜の斜め方向の分光透過率、をそれぞれ示す図である。
【図５】光の全方位角エネルギーＥ０，Ｅ１を用いた定義式（２）を説明するための図である。
【図６】光の全方位角エネルギーＥ０’，Ｅ１’を用いた定義式（３）を説明するための図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｃ）光のエネルギーｅ０，ｅ１を用いた定義式（１）を説明するための図である。
【図８】（Ａ）〜（Ｃ）光の全方位角エネルギーＥ０，Ｅ１を用いた定義式（２）を説明するための図である。
【図９】（Ａ）〜（Ｃ）光の全方位角エネルギーＥ０’，Ｅ１’を用いた定義式（３）を説明するための図である。
【図１０】波長シフト量の定義を説明するための図である。
【図１１】第１実施形態の光源装置を示す斜視図である。
【図１２】本実施形態の光源装置の断面図である。
【図１３】光源装置に用いる光源の分光スペクトルを示すグラフである。
【図１４】光源装置に用いる光源の配光分布を示すグラフである。
【図１５】光源の分光スペクトルと誘電体多層膜の波長シフト量を示すグラフである。
【図１６】本実施形態の光源装置および光源の定義式（１）に基づくエネルギー比と極角との関係を示すグラフである。
【図１７】本実施形態の光源装置および光源の定義式（２）に基づく全方位角エネルギー比と極角との関係を示すグラフである。
【図１８】本実施形態の光源装置および光源の定義式（３）に基づく全方位角エネルギー比と立体角との関係を示すグラフである。
【図１９】（Ａ）〜（Ｃ）第２実施形態の光源装置において、光源の配光分布を示す図である。
【図２０】光源装置に用いる光源の分光スペクトルを示すグラフである。
【図２１】光源装置に用いる光源の配光分布を示すグラフである。
【図２２】光源の分光スペクトルと誘電体多層膜の波長シフト量を示すグラフである。
【図２３】本実施形態の光源装置および光源の定義式（１）に基づくエネルギー比と極角との関係を示すグラフである。
【図２４】本実施形態の光源装置および光源の定義式（２）に基づく全方位角エネルギー比と極角との関係を示すグラフである。
【図２５】本実施形態の光源装置および光源の定義式（３）に基づく全方位角エネルギー比と立体角との関係を示すグラフである。
【図２６】第３実施形態の光源装置に用いる光源の分光スペクトルを示すグラフである。
【図２７】光源装置に用いる光源の配光分布を示すグラフである。
【図２８】（Ａ）〜（Ｃ）各光源装置における光源の分光スペクトルと誘電体多層膜の波長シフト量を示すグラフである。
【図２９】本実施形態の光源装置および光源の定義式（１）に基づくエネルギー比と極角との関係を示すグラフである。
【図３０】本実施形態の光源装置および光源の定義式（２）に基づく全方位角エネルギー比と極角との関係を示すグラフである。
【図３１】本実施形態の光源装置および光源の定義式（３）に基づく全方位角エネルギー比と立体角との関係を示すグラフである。
【図３２】第４実施形態の表示装置を示す斜視図である。
【図３３】本実施形態の表示装置の断面図である。
【図３４】本実施形態の表示装置の第１変形例の断面図である。
【図３５】本実施形態の表示装置の第２変形例の断面図である。
【図３６】第４実施形態の光源装置を示す断面図である。
【図３７】第５実施形態の光源装置を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
［光源装置の基本構成］
本発明の一態様の光源装置は、図１に示す基本構成を有している。
図１に示すように、光源装置１は、光源２と、誘電体多層膜３と、を備えている。ここでは、光源２の一例として、所定の光射出面を有する面状光源を例示する。
誘電体多層膜３は、屈折率が互いに異なる誘電体材料からなる第１屈折率層４と第２屈折率層５とを有し、これら第１屈折率層４と第２屈折率層５とが交互に多数積層された構成を有する。第１屈折率層４の屈折率をｎＡ、第２屈折率層５の屈折率をｎＢとすると、ｎＡ≠ｎＢであり、ｎＡ＜ｎＢもしくはｎＡ＞ｎＢである。
【００２０】
一般に、誘電体多層膜は、特定波長の光を反射あるいは透過させるため、光の干渉条件の式（下記の式（ａ））を満たすように、各膜の屈折率や膜厚が設定されている。光の干渉条件の式によれば、光の入射角度が０°のとき、すなわち、誘電体多層膜の法線方向から光が入射するとき、波長λは最大値を取る。その状態から光の入射角度が変化すると、波長λは小さくなる。したがって、誘電体多層膜を斜め方向から見たときの透過波長および反射波長は、正面方向から見たときに比べて短波長側にシフトする。この現象を波長シフト、もしくはブルーシフトと呼ぶ。波長シフト現象を利用して光源の配光分布を変えることは既に知られている。
λ／４＝ｎ×ｄ×cosθ  …（ａ）
（λ：光の波長、ｎ：誘電体多層膜の屈折率、ｄ：膜厚、θ：光の入射角度）
【００２１】
次に、誘電体多層膜を用いて高指向性光源を実現する方法について説明する。
以下の説明で用いる各種用語の定義を交えて説明する。
［方位角・極角］
図２に示すように、基準面を符号Ｍとし、基準面Ｍの法線を符号Ｖとし、原点Ｏから任意の方向に向かう方向ベクトルを符号Ｊとしたとき、法線Ｖと方向ベクトルＪとのなす角度を極角θとする。この場合、法線Ｖは極角θ＝０°に対応する。方向ベクトルＪを基準面Ｍ上に射影した線分を符号Ｊ’とし、基準面Ｍ上の任意の基準線を符号Ｘとしたとき、基準線Ｘから反時計回りに見た線分Ｊ’の角度を方位角φとする。この場合、基準線Ｘは方位角φ＝０°に対応する。
【００２２】
［指向性向上の原理］
図３（Ａ）は、観察者側から誘電体多層膜、光源の順で配置したときに誘電体多層膜を正面方向（誘電体多層膜の法線方向）から見たときの透過特性のイメージを示している。同様に、図３（Ｂ）は、観察者側から誘電体多層膜、光源の順で配置したときに誘電体多層膜を斜め方向から見たときの透過特性のイメージを示している。
【００２３】
例えば図３（Ａ）に示すように、正面方向から見たときに光源の分光スペクトル曲線Ｓ０（λ）のピークの略全てが誘電体多層膜の分光透過率曲線Ｓ１（λ）における透過領域Ｔに入っていたとする。この場合、正面方向から見る限り、光源から放射される光のエネルギーはほとんど損失しない。
【００２４】
一方、誘電体多層膜を斜め方向から見ると、図３（Ｂ）に示すように、上述した波長シフト現象により誘電体多層膜の分光透過率曲線が短波長側にシフトする。図３（Ｂ）では、シフト前の分光透過率曲線を符号Ｓ１（λ）とし、シフト後の分光透過率曲線を符号Ｓ１’（λ）とする。このとき、光源の分光スペクトル曲線Ｓ０（λ）のピークの一部（短波長側）は誘電体多層膜の透過領域Ｔに入り、残りは誘電体多層膜の反射領域Ｒに入る。その結果、斜め方向に透過する光のエネルギーは反射によって損失する。エネルギー損失は、波長シフト量が大きくなる程大きくなる。波長シフト量を大きくするため、本発明の一形態では誘電体多層膜材料の屈折率を低く設定している。この点については後述する。このように、斜め方向から見た光のエネルギーが正面方向から見た光のエネルギーよりも小さくなるため、正面方向への光の指向性を高めることができる。
【００２５】
［光のエネルギーについて］
一例として、蛍光体材料等の励起材料に光を照射するために用いられる光源装置を考える。このような用途では、誘電体多層膜を透過する光を、透過光量で評価するのではなく、透過エネルギーで評価するのが好適である。蛍光体材料からの発光量は、蛍光体材料が受け取ったエネルギーに依存するからである。
【００２６】
図４（Ａ）は、光源の分光スペクトル曲線Ｓ０（λ）を示すグラフである。グラフの横軸は波長（ｎｍ）であり、縦軸は分光強度（相対値）である。
基本的に、エネルギーは、波長（もしくはエネルギー）毎に強度（もしくは透過率）を積分した値とみなせる。したがって、図４（Ａ）の分光スペクトル曲線Ｓ０によって囲まれた部分（網掛けの部分）の面積がエネルギーｅ０を示す。
以下、エネルギーの観点から光源の指向性を示す３通りの指標を定義する。
【００２７】
［エネルギーの定義式（１）］
図４（Ｂ）に示すように、誘電体多層膜を斜め方向から見たとき、誘電体多層膜の分光透過率曲線Ｓ１が短波長側にシフトして光源の分光スペクトル曲線Ｓ０を横切るため、誘電体多層膜を斜め方向に透過する光のエネルギーｅ１は、誘電体多層膜の分光透過率曲線Ｓ１（λ）と光源の分光スペクトル曲線Ｓ０（λ）とにより囲まれた部分（網掛けの部分）の面積で表せる。
【００２８】
光源上の任意の１点（原点）から任意の極角θおよび方位角φに射出された光について考える。
光源の分光スペクトル曲線をＳ０（λ）、光源の分光スペクトル曲線Ｓ０（λ）の短波長側の末端波長をλ０、光源の分光スペクトル曲線Ｓ０（λ）の長波長側の末端波長をλ１、光源から射出される光のエネルギーをｅ０（λ）、誘電体多層膜の分光透過率曲線をＳ１（λ）、誘電体多層膜の分光透過率曲線Ｓ１（λ）の長波長側の末端波長をλ２、誘電体多層膜を透過した光の分光スペクトル曲線をＳ２（λ）、誘電体多層膜を透過した光のエネルギーをｅ１（λ）、としたとき、以下の式（１−１）、式（１−２）、式（１−３）が導出される。
励起材料への光の照射を考えた場合、励起材料の光の吸収帯域は可視光領域以下であるから、λ２≦７８０ｎｍである。
【００２９】
【数１】
2014067580.tif 000003
【００３０】
【数２】
2014067580.tif 000004
【００３１】
【数３】
2014067580.tif 000005
【００３２】
エネルギー比をｅ１（λ）／ｅ０（λ）とすると、指向性を高めるには、エネルギー比ｅ１（λ）／ｅ０（λ）が以下の定義式（１）を満足すればよい。
【００３３】
【数４】
2014067580.tif 000006
【００３４】
すなわち、定義式（１）が成立するとき、その光源装置は元の光源よりも指向性が高くなったと言える。誘電体多層膜材料の屈折率ｎＡ，ｎＢと光源からの光のエネルギーｅ０（λ）が決まれば、誘電体多層膜を透過した光のエネルギーｅ１（λ）が決まる。エネルギー比ｅ１（λ）／ｅ０（λ）の値を適宜調整することにより、光源装置としての配光分布を制御することができる。
【００３５】
［エネルギーの定義式（２）］
蛍光体等の励起材料に入射するエネルギーを考える場合、図５に示すように、所定の立体角を有するコーンに対してどれだけのエネルギーが入射するのかを考える必要がある。エネルギーの入射量を評価する場合、コーンの縁に沿って全方位角にわたってエネルギーを積分する手法が考えられる。極角θ＝０°でのエネルギーを一致させて規格化した上で、光源から射出される光のエネルギーｅ０（λ）を全方位角で積分した全方位角エネルギーをＥ０（λ，φ）、誘電体多層膜を透過した光のエネルギーｅ１（λ）を全方位角で積分した全方位角エネルギーをＥ１（λ，φ）、としたとき、以下の式（２−１）、式（２−２）が導出される。
【００３６】
【数５】
2014067580.tif 000007
【００３７】
【数６】
2014067580.tif 000008
【００３８】
全方位角エネルギー比をＥ１（λ，φ）／Ｅ０（λ，φ）とすると、指向性を高めるには、全方位角エネルギー比Ｅ１（λ，φ）／Ｅ０（λ，φ）が以下の定義式（２）を満足すればよい。定義式（２）が成立するとき、その光源装置は元の光源よりも指向性が高くなったと言える。
【００３９】
【数７】
2014067580.tif 000009
【００４０】
［エネルギーの定義式（３）］
定義式（２）においては、所定の立体角を有するコーンの縁に沿って全方位角にわたってエネルギーを積分した。これに対して、図６に示すように、コーンの縁で囲まれる全領域にわたってエネルギーを積分したものが定義式（３）である。光源から射出された光の全方位角エネルギーＥ０（λ，φ）を極角０°からθ°まで積分した全方位角エネルギーをＥ０’ （λ，φ，θ）、誘電体多層膜を透過した光の全方位角エネルギーＥ１（λ，φ）を極角０°からθ°まで積分した全方位角エネルギーをＥ１’（λ，φ，θ）、としたとき、以下の式（３−１）、式（３−２）が導出される。
【００４１】
【数８】
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【００４２】
【数９】
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【００４３】
全方位角エネルギー比をＥ１’（λ，φ，θ）／Ｅ０’（λ，φ，θ）としたとき、指向性を高めるには、全方位角エネルギー比Ｅ１’（λ，φ，θ）／Ｅ０’（λ，φ，θ）が以下の定義式（３）を満足すればよい。定義式（３）が成立するとき、その光源装置は元の光源よりも指向性が高くなったと言える。
【００４４】
【数１０】
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【００４５】
上記の定義式（１）、（２）、（３）のいずれか１つが成立したとき、もしくはいずれか２つが成立したとき、もしくは全てが成立したとき、その光源装置は元の光源よりも指向性が高くなったと言える。３つの定義式の特徴を比較すると、定義式（１）は、方位角による積分を行っていないため、例えば光源の指向性が異方性を持っている場合などの評価に好適である。広角域での光のカットの様子や配光分布の状況などが判りやすい。定義式（２）については、広角域での光のカットの様子がより明確に判りやすい。定義式（３）については、励起光源として最も必要な立体角あたりに含まれる光のエネルギーが明確に判りやすい。
【００４６】
定義式（１）、（２）、（３）の概念を改めてまとめたものが、図７〜図９である。
図７（Ａ）〜（Ｃ）は、定義式（１）の概念を図式化したものであって、図７（Ｂ）、（Ｃ）は、指向性を高めたときの配光分布の２つの例を示している。
図７（Ｂ）の場合、図７（Ａ）に示す極角θ１（第１の極角）において、誘電体多層膜を透過した光のエネルギーｅ１が光源から射出された光のエネルギーｅ０よりも小さい（定義式（１）：ｅ１／ｅ０＜１）。
一例として、半値全幅の位置での極角を極角θ１とする。
【００４７】
もしくは、図７（Ｃ）の場合、図７（Ａ）に示す極角θ１において、誘電体多層膜を透過した光のエネルギーｅ１が光源から射出された光のエネルギーｅ０と等しかった（ｅ１／ｅ０＝１）としても、極角θ１よりも大きい任意の極角θ２（第２の極角）で誘電体多層膜を透過した光のエネルギーをｅ２としたとき、ｅ２＝０である。
図７（Ｂ）、（Ｃ）のいずれのケースも指向性が高まったと言うことができる。
【００４８】
図８（Ａ）〜（Ｃ）は、定義式（２）の概念を図式化したものであって、図８（Ｂ）、（Ｃ）は、指向性を高めたときの配光分布の２つの例を示している。
図８（Ｂ）の場合、図８（Ａ）に示す極角θ１（第１の極角）において、誘電体多層膜を透過した光の全方位角エネルギーＥ１が光源から射出された光の全方位角エネルギーＥ０よりも小さい（定義式（２）：Ｅ１／Ｅ０＜１）。
【００４９】
もしくは、図８（Ｃ）の場合、図８（Ａ）に示す極角θ１において、誘電体多層膜を透過した光の全方位角エネルギーＥ１が光源から射出された光の全方位角エネルギーＥ０と等しかった（Ｅ１／Ｅ０＝１）としても、極角θ１よりも大きい任意の極角θ２（第２の極角）で誘電体多層膜を透過した光の全方位角エネルギーをＥ２としたとき、Ｅ２＝０である。
図８（Ｂ）、（Ｃ）のいずれのケースも指向性が高まったと言うことができる。
【００５０】
図９（Ａ）、（Ｂ）は、定義式（３）の概念を図式化したものである。
図９（Ｂ）に示すように、光源から射出された光の全エネルギーを１としたときに、誘電体多層膜を透過した光のうち、図９（Ａ）に示す立体角Θ１に入る光の全方位角エネルギーＥ１’は、光源から射出された光のうちの立体角Θ１に入る光の全方位角エネルギーＥ０’よりも大きい（定義式（３）：Ｅ１／Ｅ０＞１）。
【００５１】
［波長シフト量］
図１０に示すように、波長シフト量Ｚは、誘電体多層膜の正面方向での分光透過率曲線Ｓ１（λ）における最大透過率Ｔmaxと最小透過率Ｔminとの平均値（（Ｔmax−Ｔmin）／２）における分光透過率曲線Ｓ１（λ），Ｓ１’（λ）の移動量と定義する。最大透過率と最小透過率の平均値で波長シフト量を定義した理由は、誘電体多層膜の種々の設計パラメータを変化させたとき、分光透過率曲線の形状が最大透過率と最小透過率の平均値の位置で最も安定しているからである。
【００５２】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１１〜図１８を用いて説明する。
本実施形態の光源装置は、励起材料に光を照射するための光源装置の例である。
図１は、本実施形態の光源装置を示す斜視図である。図２は、光源装置の断面図である。
以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
【００５３】
本実施形態の光源装置１０は、図１１に示すように、光源１１と、誘電体多層膜１２と、を備えている。光源１１は、励起材料１３に向けて光Ｌを射出する光射出面１１ａを有する面状光源である。光源１１は、例えば導光板の端面に青色発光ダイオード（Light Emitting Diode, 以下、ＬＥＤと略記する）等の発光素子が配置されたエッジライト型の光源であってもよい。もしくは、光射出面１１ａの直下に発光素子が配置された直下型の光源であってもよい。光源１１の発光スペクトルは、４００ｎｍ〜４９０ｎｍの波長域に少なくとも一つのピークを有する。すなわち、紫外域〜青色域に発光ピークを有する光が光源１１から射出される。
【００５４】
図１２に示すように、誘電体多層膜１２は、屈折率が互いに異なる誘電体材料からなる高屈折率層１４と低屈折率層１５とを有し、これら高屈折率層１４と低屈折率層１５とが交互に多数積層された構成を有する。高屈折率層１４の屈折率をｎＡ、低屈折率層１５の屈折率をｎＢとすると、ｎＡ≠ｎＢであり、ｎＡ＞ｎＢである。誘電体多層膜１２は、例えば屈折率が異なる樹脂材料の多層積層体の延伸体で構成される。もしくは、誘電体多層膜１２は、屈折率が異なる無機酸化物の多層蒸着薄膜で構成される。誘電体多層膜１２の法線方向の分光スペクトルは、４００ｎｍ以上の波長域に少なくとも一つの反射帯域を有する。
【００５５】
本発明者らは、本実施形態の光源装置１０の指向性改善効果を確認するため、シミュレーションツールを用いてエネルギーの試算を行った。
以下、その結果を説明する。
【００５６】
シミュレーション条件として、以下のパラメータを設定した。
誘電体多層膜を構成する全ての屈折率層の数を８００層とした。高屈折率層の屈折率ｎＡを１．７５、低屈折率層の屈折率ｎＢを１．５５、誘電体多層膜の平均屈折率ｎaveを１．６５、とした。本明細書において、平均屈折率は、高屈折率層の屈折率ｎＡと低屈折率層の屈折率ｎＢとの相加平均とする。
【００５７】
光源に最も近い高屈折率層の膜厚をｄ０、観察者に最も近い高屈折率層の膜厚をｄｎ、光源に最も近い低屈折率層の膜厚をｄ０’、観察者に最も近い低屈折率層の膜厚をｄｎ’としたときの膜厚の傾斜倍率ｋをｋ＝ｄｎ／ｄ０＝ｄｎ’／ｄ０’と定義したとき、膜厚の傾斜倍率ｋを１．３とした。誘電体多層膜は、波長分散を持たず（フラット分散）、誘電体多層膜の屈折率は全波長域で一定とした。誘電体多層膜の分光スペクトルの立ち上がりを４９０ｎｍとした。
【００５８】
シミュレーションに用いた光源の光学特性を図１３、図１４に示す。
図１３は、光源の分光スペクトルを示すグラフである。グラフの横軸は波長λ（ｎｍ）であり、縦軸は光強度（最大値を１としたときの相対値）である。
図１４は、光源の配光分布を示すグラフである。グラフの横軸は極角θ（°）であり、縦軸は光強度（最大値を１としたときの相対値）である。
図１３に示す分光スペクトルは、一般的な青色ＬＥＤのスペクトルであり、極角θや方位角φに依らずに一様である。図１４に示す配光分布は、方位角φに依らずに一様なガウシアン分布を持つものと設定した。
以上のパラメータを有する本実施形態の光源装置を、以下、実施例１の光源装置と称する。
【００５９】
図１５は、実施例１の光源装置において、光源の分光スペクトルと誘電体多層膜の波長シフト量を示すグラフである。グラフの横軸は波長λ（ｎｍ）であり、縦軸は光強度（最大値を１としたときの相対値）および分光透過率（最大値を１００としたときの相対値）である。
図１５に示す通り、誘電体多層膜の分光透過率曲線は、極角θが０°から６０°に増加するにつれて短波長側にシフトしている。例えば極角θを０°から４５°に変化させたときの波長シフト量Ｚは約５０ｎｍである。極角θが大きくなる程、波長シフト量Ｚが大きくなる。その結果、誘電体多層膜の分光透過率曲線が光源の分光スペクトルを大きくカットし、指向性が高くなる。
【００６０】
図１６は、実施例１の光源装置において、上記の式（１−１）〜（１−３）を用いてエネルギーを試算した結果を示すグラフである。グラフの横軸は極角θ（°）であり、縦軸は式（１−１）〜（１−３）から求めたエネルギーである。ただし、エネルギーは、最大値を１として規格化した値で示す。例えば極角θ＝±３０°の点に着目すると、実施例１の光源装置のエネルギーｅ１は約０．２３、光源のエネルギーｅ０は約０．３２である。すなわち、実施例１の光源装置のエネルギーｅ１は光源のエネルギーｅ０よりも小さく、指向性に関する定義式（１）を満足する。
これにより、誘電体多層膜の使用により光源の指向性が改善されていることが確認できた。
【００６１】
図１７は、実施例１の光源装置において、上記の式（２−１）、（２−２）を用いて全方位角エネルギーを試算した結果を示すグラフである。グラフの横軸は極角θ（°）であり、縦軸は式（２−１）、（２−２）から求めた全方位角エネルギーである。例えば極角θ＝４０°の点に着目すると、実施例１の光源装置の全方位角エネルギーＥ１は約２．３、光源の全方位角エネルギーＥ０は約８．５である。すなわち、実施例１の光源装置の全方位角エネルギーＥ１は光源の全方位角エネルギーＥ０よりも小さく、指向性に関する定義式（２）を満足する。極角θ＝５０°の点に着目すると、実施例１の光源装置の全方位角エネルギーＥ１は略０となっている。したがって、極角θが５０°を越える広角域では誘電体多層膜によりエネルギーがカットされていることが判った。
これにより、誘電体多層膜の使用により光源の指向性が改善されていることが確認できた。
【００６２】
図１８は、実施例１の光源装置において、上記の式（３−１）、（３−２）を用いて全方位角エネルギーを試算した結果を示すグラフである。グラフの横軸は極角θ（°）であり、縦軸は式（３−１）、（３−２）から求めた全方位角エネルギーである。例えば立体角（極角θ）２０°の内部に入る光の全方位角エネルギーＥ１’，Ｅ０’で比較すると、実施例１の光源装置の全方位角エネルギーＥ１’が約０．５３、光源の全方位角エネルギーＥ０’が約０．３８である。すなわち、実施例１の光源装置の全方位角エネルギーＥ１’が光源の全方位角エネルギーＥ０’よりも大きく、指向性に関する定義式（３）を満足する。
これにより、誘電体多層膜の使用により光源の指向性が改善されていることが確認できた。
【００６３】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について、図１９〜図２５を用いて説明する。
本実施形態の光源装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、光源の光学特性が第１実施形態と異なるのみである。
よって、光源装置の基本構成の説明は省略する。
【００６４】
実施例１の光源装置に用いた光源は、図１４に示したように、配光分布がガウシアン分布を有していた。しかしながら、既存の光源は、ガウシアン分布を有しておらず、広角域に光（エネルギー）が存在する。その結果、図１９（Ａ）に示すような配光分布を有するのが一般的である。広角域の光は、光源の背後に配置された反射板などで反射もしくは拡散した光である、と考えられる。反射もしくは拡散した光は、図１９（Ｃ）に示す完全拡散光分布を示す。よって、実際の光源装置の配光分布は、図１９（Ｂ）に示すガウシアン分布と図１９（Ｃ）に示す完全拡散光分布とが足し合わされたものとなり、図１９（Ａ）に示すものとなる。
【００６５】
広角域に現れる拡散光の全方位角エネルギーＥ０は、定義式（２）で表すと、極角θが４５°のときに最も高いピークを持つ。ところが、高指向性光源に対する拡散光は、指向性に大きく係わり、指向性を低下させる要因となる。そのため、拡散光のエネルギーを低減し、０に近付ける必要がある。
【００６６】
励起材料での発光量は励起材料への入射エネルギー量に対して線形の関係を持つと仮定する。このとき、観察者が観察する発光量は視感度で補正される。ウェーバーの法則によれば、視感度補正を受けた発光量は、人の感覚には対数的に感じられる。したがって、極角θ＝４５°における光のエネルギー量を全エネルギー量の１０％以下に抑えれば、励起材料から発光する光の光量も１０％以下となる。このとき、極角θ＝４５°の光がカットされ、指向性が高まったことが人の目で認識されやすくなる。
以上のことから、極角θ＝４５°の光の全方位角エネルギー量については、定義式（２）より、下記の定義式（４）を満足することが望ましい。
【００６７】
【数１１】
2014067580.tif 000013
【００６８】
本実施形態のシミュレーションに用いた光源の光学特性を図２０、図２１に示す。
図２０は、光源の分光スペクトルを示すグラフである。グラフの横軸は波長λ（ｎｍ）であり、縦軸は光強度（最大値を１としたときの相対値）である。
図２１は、光源の配光分布を示すグラフである。グラフの横軸は極角θ（°）であり、縦軸は光強度（最大値を１としたときの相対値）である。
【００６９】
図２０に示す分光スペクトルは、一般的な青色ＬＥＤのスペクトルであり、極角θや方位角φに依らずに一様である。図２１に示す配光分布は、方位角φに依らずに一様であり、ガウシアン分布と完全拡散光分布とが足し合わされたものである。
その他のシミュレーション条件は、第１実施形態と同様である。
以上のパラメータを有する本実施形態の光源装置を、以下、実施例２の光源装置と称する。
【００７０】
図２２は、実施例２の光源装置において、光源の分光スペクトルと誘電体多層膜の波長シフト量を示すグラフである。グラフの横軸は波長λ（ｎｍ）であり、縦軸は光強度（最大値を１としたときの相対値）および分光透過率（最大値を１００としたときの相対値）である。
実施例２の光源装置は、光源の配光分布が実施例１と異なるだけであり、光源の分光スペクトルや誘電体多層膜の条件は実施例１と同一である。したがって、図２２のグラフは、実施例１の図１５に示すグラフと同一である。例えば、極角θを０°から４５°に変化させたときの波長シフト量Ｚは約５０ｎｍである。
【００７１】
図２３は、実施例２の光源装置において、上記の式（１−１）〜（１−３）を用いてエネルギーを試算した結果を示すグラフである。グラフの横軸は極角θ（°）であり、縦軸は式（１−１）〜（１−３）から求めたエネルギーである。エネルギーは、最大値を１として規格化した値で示す。
【００７２】
例えば極角θ＝±３０°の点に着目すると、実施例２の光源装置のエネルギーｅ１は約０．３０、光源のエネルギーｅ０は約０．４０である。すなわち、実施例２の光源装置のエネルギーｅ１は光源のエネルギーｅ０よりも小さく、指向性に関する定義式（１）を満足する。
これにより、誘電体多層膜の使用により光源の指向性が改善されていることが確認できた。
【００７３】
図２４は、実施例２の光源装置において、上記の式（２−１）、（２−２）を用いて全方位角エネルギーを試算した結果を示すグラフである。グラフの横軸は極角θ（°）であり、縦軸は式（２−１）、（２−２）から求めた全方位角エネルギーである。
【００７４】
例えば極角θ＝４５°の点に着目すると、実施例２の光源装置の全方位角エネルギーＥ１が約１、光源の全方位角エネルギーＥ０が約１２である。全方位角エネルギー比Ｅ１／Ｅ０を計算すると、Ｅ１／Ｅ０＝０．０８３である。よって、指向性に関する定義式（４）を満足する。
これにより、観察者が指向性の向上を十分に認識できる程度の改善がなされていることが確認できた。
【００７５】
図２５は、実施例２の光源装置において、上記の式（３−１）、（３−２）を用いて全方位角エネルギーを試算した結果を示すグラフである。グラフの横軸は極角θ（°）であり、縦軸は式（３−１）、（３−２）から求めた全方位角エネルギーである。全方位角エネルギーは、最大値を１として規格化した値で示す。
【００７６】
例えば立体角（極角θ）２０°のコーンの内部に入る光に着目すると、実施例２の光源装置の全方位角エネルギーＥ１’が約０．４７、光源の全方位角エネルギーＥ０’が約０．２５である。よって、指向性に関する定義式（３）を満足する。
実施例２の場合、光源からの光の中に完全拡散光成分が含まれているため、図２５に示す光源のエネルギー曲線の傾斜は実施例１よりも緩やかである。したがって、実施例２の場合、誘電体多層膜の使用による指向性改善効果は実施例１よりも大きくなる。
【００７７】
［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について、図２６〜図３１を用いて説明する。
本実施形態の光源装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、誘電体多層膜の材料の屈折率を種々変化させた点が第１実施形態と異なる。
よって、光源装置の基本構成の説明は省略する。
【００７８】
本実施形態では、誘電体多層膜を構成する高屈折率層および低屈折率層の屈折率を種々変化させ、上記の式に基づいてエネルギーを試算した。その結果から、第２実施形態で述べたように、極角θが４５°の光が誘電体多層膜を透過した後のエネルギーが、誘電体多層膜を透過する前のエネルギーの１０％以下になるような平均屈折率を求めた。
【００７９】
実施例２の光源装置においては、高屈折率層の屈折率ｎＡを１．７５、低屈折率層の屈折率ｎＢを１．５５、誘電体多層膜の平均屈折率ｎaveを１．６５、と設定した。本実施形態においても、高屈折率層の屈折率ｎＡと低屈折率層の屈折率ｎＢとの差を０．２０に維持しつつ、各屈折率の組み合わせを３種類に変化させ、各々を実施例３−Ａ、実施例３−Ｂ、実施例３−Ｃの光源装置とした。各屈折率の組み合わせは［表１］に示す通りである。
【００８０】
【表１】
2014067580.tif 000014
【００８１】
本実施形態のシミュレーションに用いた光源の光学特性を図２６、図２７に示す。
図２６は、光源の分光スペクトルを示すグラフである。グラフの横軸は波長λ（ｎｍ）であり、縦軸は分光強度（最大値を１としたときの相対値）である。
図２７は、光源の配光分布を示すグラフである。グラフの横軸は極角θ（°）であり、縦軸は分光強度（最大値を１としたときの相対値）である。
図２６に示す分光スペクトル、図２７に示す配光分布は、ともに第２実施形態と同様である。
その他のシミュレーション条件は、第１、第２実施形態と同様である。
【００８２】
図２８（Ａ）〜（Ｃ）は、各実施例の光源装置において、光源の分光スペクトルと誘電体多層膜の波長シフト量とを示すグラフである。グラフの横軸は波長λ（ｎｍ）であり、縦軸は光強度（最大値を１としたときの相対値）および分光透過率（最大値を１００としたときの相対値）である。
図２８（Ａ）は実施例３−Ａのシミュレーション結果、図２８（Ｂ）は実施例３−Ｂのシミュレーション結果、図２８（Ｃ）は実施例３−Ｃのシミュレーション結果、をそれぞれ示す。
【００８３】
図２８（Ａ）〜（Ｃ）において、極角θ＝４５°における波長シフト量Ｚに着目する。図２８（Ａ）に示すように、平均屈折率ｎaveが１．５５の実施例３−Ａの波長シフト量ＺＡが約６０ｎｍであった。図２８（Ｂ）に示すように、平均屈折率ｎaveが１．７５の実施例３−Ｂの波長シフト量ＺＢが約４０ｎｍであった。図２８（Ｃ）に示すように、平均屈折率ｎaveが２．１０の実施例３−Ｃの波長シフト量ＺＣが約３０ｎｍであった。
【００８４】
図２８（Ａ）〜（Ｃ）の結果から明らかなように、平均屈折率ｎaveが小さい程、波長シフト量Ｚは大きくなる傾向を示した。このように、誘電体多層膜の平均屈折率ｎaveを変化させることで波長シフト量Ｚを調整できることが判った。
【００８５】
図２９は、実施例２，実施例３−Ａ，実施例３−Ｂ，実施例３−Ｃの各光源装置において、式（１−１）〜（１−３）を用いてエネルギーを試算した結果を示すグラフである。グラフの横軸は極角θ（°）であり、縦軸は式（１−１）〜（１−３）から求めたエネルギーである。エネルギーは、最大値を１として規格化した値で示す。
【００８６】
例えば極角θ＝３０°の点で見たとき、全ての実施例の光源装置のエネルギーｅ１は光源のエネルギーｅ０よりも小さく、指向性に関する定義式（１）を満足することが判った。各実施例同士を比較すると、平均屈折率が最も低い実施例３−Ａの指向性が最も高くなることが判った。
【００８７】
図３０は、実施例２，実施例３−Ａ，実施例３−Ｂ，実施例３−Ｃの各光源装置において、式（２−１）、（２−２）を用いて全方位角エネルギーを試算した結果を示すグラフである。グラフの横軸は極角θ（°）であり、縦軸は式（２−１）、（２−２）から求めた全方位角エネルギーである。
【００８８】
例えば極角θ＝４５°の点に着目すると、定義式（４）、すなわち全方位角エネルギー比Ｅ１／Ｅ０＜０．１を満足するのは実施例２、実施例３−Ｂ、実施例３−Ａである。
したがって、観察者が指向性向上効果を十分に認識できる程度の改善を得るためには、［表１］より、誘電体多層膜の平均屈折率を１．７５以下にする必要があることが判った。
【００８９】
図３１は、実施例２，実施例３−Ａ，実施例３−Ｂ，実施例３−Ｃの各光源装置において、式（３−１）、（３−２）を用いて全方位角エネルギーを試算した結果を示すグラフである。グラフの横軸は極角θ（°）であり、縦軸は式（３−１）、（３−２）から求めた全方位角エネルギーである。全方位角エネルギーは、最大値を１として規格化した値で示す。
【００９０】
全ての実施例において、任意の立体角（極角θ）で全方位角エネルギーＥ１’が光源の全方位角エネルギーＥ０’よりも大きくなっている。よって、指向性に関する定義式（３）を満足する。各実施例同士を比較すると、平均屈折率が最も低い実施例３−Ａの全方位角エネルギーＥ１’が最も大きく、指向性が最も高いことが判った。
【００９１】
以上の結果から、大きな指向性改善効果を得るためには、誘電体多層膜の平均屈折率を１．７５以下に小さく設定し、分光透過率の波長シフト量を大きくすることが望ましいことが判った。
【００９２】
［第４実施形態］
以下、本発明の第４実施形態について、図３２〜図３５を用いて説明する。
本実施形態では、第１〜第３実施形態の光源装置を備えた表示装置を例示する。
本実施形態の表示装置は、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の蛍光をそれぞれ発する蛍光体を備えた蛍光励起型のカラー液晶表示装置である。
図３２は、本実施形態の表示装置を示す斜視図である。図３３は、表示装置の断面図である。
【００９３】
本実施形態の表示装置２０は、図３２、図３３に示すように、バックライト２１（光源装置）と、液晶光変調装置２２と、蛍光体基板２３と、を備えている。液晶光変調装置２２は、第１偏光板２４と、液晶パネル２５と、第２偏光板２６と、を備えている。表示装置２０においては、バックライト２１から射出された光を液晶光変調装置２２で透過率変調した後、蛍光体基板２３により波長変換し、発せられたＲ、Ｇ、Ｂの蛍光によって所望のカラー表示を行う。観察者は、バックライト２１が配置された側と反対側、すなわち、蛍光体基板２３が配置された側（図１の上側）から表示を視認する。
【００９４】
バックライト２１は、発光スペクトルにおいて、４４０ｎｍ〜４７０ｎｍの波長域内に少なくとも一つの極大値を有するものが用いられる。すなわち、バックライト２１は、青色領域内に強度のピークを持つ光を射出する。４４０ｎｍ〜４７０ｎｍの波長域に極大値を有する光は、後述の蛍光体層に吸収された際に蛍光体層を効率良く励起して蛍光を生じさせる。
【００９５】
具体的に、バックライト２１は、青色ＬＥＤ、青色蛍光管などの発光素子２７と、導光板２８と、誘電体多層膜２９と、から構成されている。発光素子２７は、例えば波長４５０ｎｍ付近に発光強度の極大値を有する青色光を発光する。本例では、発光素子２７は導光板２８の一つの端面に配置されている。導光板２８は、発光素子２７から入射された光を内部で伝播しつつ主面から射出させ、液晶光変調装置２２を照明する。バックライト２１は、第１〜第３実施形態の光源装置に対応する。
【００９６】
液晶パネル２５は、第１基板３０と、第２基板３１と、第１基板３０と第２基板３１との間に挟持された液晶層３２と、を備えている。第１基板３０および第２基板３１は、光透過性を有するガラス基板等で構成される。液晶パネル２５は、マトリクス状に配置されたＲ、Ｇ、Ｂのサブ画素毎に、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor, 以下、ＴＦＴと略記する）を備えたアクティブマトリクス型の液晶パネルである。
【００９７】
第１基板３０には、インジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide, 以下、ＩＴＯと略記する）等の透明導電膜で構成された複数の画素電極（図示略）が設けられている。１つの画素電極は１つのサブ画素に対応して設けられている。各画素電極にはＴＦＴ（図示略）が接続されている。さらに、第１基板３０には、データバスライン、ゲートバスライン等の配線（図示略）が設けられている。配向膜（図示略）は、複数の画素電極を覆うように設けられている。
【００９８】
第２基板３１に、ＩＴＯ等の透明導電膜で構成された対向電極（図示略）が形成されている。配向膜（図示略）は、対向電極を覆うように形成されている。
【００９９】
本実施形態の液晶パネル２５は、例えばＶＡ（Vertical Alignment, 垂直配向）モードで表示を行うものであり、液晶層３２には負の誘電異方性を有する垂直配向液晶が用いられる。表示モードとしては、上記のＶＡモードに限らず、ＴＮ（Twisted Nematic）モード、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）モード、ＩＰＳ（In-Plane Switching）モード等を用いることができる。
【０１００】
蛍光体基板２３は、第３基板３３と、第３基板３３に形成されたブラックマトリクス３４および蛍光体層３５と、を備えている。第３基板３３は、光透過性を有するガラス基板等で構成される。蛍光体層３５は、青色光を吸収して赤色光を発する蛍光材料を含む赤色蛍光体層３５Ｒ、青色光を吸収して緑色光を発する蛍光体材料を含む緑色蛍光体層３５Ｇ、を有している。蛍光体基板２３と液晶光変調装置２２との間には、例えば屈折率が１．０の空気などの任意の媒質３６が存在している。あるいは、蛍光体基板２３と液晶光変調装置２２とは密着していてもよい。
【０１０１】
蛍光体層３５は、以下に例示する蛍光体材料のみから構成されていても良い。蛍光体層３５は、任意に添加剤等を含んでいても良く、蛍光体材料が樹脂材料や無機材料等の結合材中に分散された構成であっても良い。本実施形態の蛍光体材料として、公知の蛍光体材料を用いることができる。この種の蛍光体材料は、有機系蛍光体材料と無機系蛍光体材料とに分類することができる。これらの具体的な化合物を以下に例示するが、本実施形態はこれらの材料に限定されるものではない。
【０１０２】
有機系蛍光体材料では、青色光を赤色光に変換する蛍光材として、シアニン系色素：４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノスチルリル）−４Ｈ−ピラン、ピリジン系色素：１−エチル−２−［４−（ｐ−ジメチルアミノフェニル）−１，３−ブタジエニル］−ピリジニウム−パークロレート、およびローダミン系色素：ローダミンＢ、ローダミン６Ｇ、ローダミン３Ｂ、ローダミン１０１、ローダミン１１０、ベーシックバイオレット１１、スルホローダミン１０１等が挙げられる。青色光を緑色光に変換する蛍光材として、クマリン系色素：２，３，５，６−１Ｈ、４Ｈ−テトラヒドロ−８−トリフロメチルキノリジン（９，９ａ、１−ｇｈ）クマリン（クマリン１５３）、３−（２′−ベンゾチアゾリル）―７−ジエチルアミノクマリン（クマリン６）、３−（２′−ベンゾイミダゾリル）―７−Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノクマリン（クマリン７）、ナフタルイミド系色素：ベーシックイエロー５１、ソルベントイエロー１１、ソルベントイエロー１１６等が挙げられる。
【０１０３】
無機系蛍光体材料では、青色光を赤色光に変換する蛍光材として、Ｙ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ3+、ＹＡｌＯ3：Ｅｕ3+、Ｃａ2Ｙ2（ＳｉＯ4）6：Ｅｕ3+、ＬｉＹ9（ＳｉＯ4）6Ｏ2：Ｅｕ3+、ＹＶＯ4：Ｅｕ3+、ＣａＳ：Ｅｕ3+、Ｇｄ2Ｏ3：Ｅｕ3+、Ｇｄ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ3+、Ｙ（Ｐ，Ｖ）Ｏ4：Ｅｕ3+、Ｍｇ4ＧｅＯ5.5Ｆ：Ｍｎ4+、Ｍｇ4ＧｅＯ6：Ｍｎ4+、Ｋ5Ｅｕ2.5（ＷＯ4）6.25、Ｎａ5Ｅｕ2.5（ＷＯ4）6.25、Ｋ5Ｅｕ2.5（ＭｏＯ4）6.25、Ｎａ5Ｅｕ2.5（ＭｏＯ4）6.25等が挙げられる。青色光を緑色光に変換する蛍光材として、（ＢａＭｇ）Ａｌ16Ｏ27：Ｅｕ2+，Ｍｎ2+、Ｓｒ4Ａｌ14Ｏ25：Ｅｕ2+、（ＳｒＢａ）Ａl12Ｓｉ2Ｏ8：Ｅｕ2+、（ＢａＭｇ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ2+、Ｙ2ＳｉＯ5：Ｃｅ3+，Ｔｂ3+、Ｓｒ2Ｐ2Ｏ7−Ｓｒ2Ｂ2Ｏ5：Ｅｕ2+、（ＢａＣａＭｇ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ2+、Ｓｒ2Ｓｉ3Ｏ8−２ＳｒＣｌ2：Ｅｕ2+、Ｚｒ2ＳｉＯ4、ＭｇＡｌ11Ｏ19：Ｃｅ3+，Ｔｂ3+、Ｂａ2ＳｉＯ4：Ｅｕ2+、Ｓｒ2ＳｉＯ4：Ｅｕ2+、（ＢａＳｒ）ＳｉＯ4：Ｅｕ2+等が挙げられる。
【０１０４】
赤色蛍光体層３５Ｒは液晶パネル２５の一つの画素電極に対応して配置されている。赤色蛍光体層３５Ｒが配置された領域が赤色サブ画素である。同様に、緑色蛍光体層３５Ｇは液晶パネル２５の一つの画素電極に対応して配置されている。緑色蛍光体層３５Ｇが配置された領域が緑色サブ画素である。また、蛍光体層３５のうち、青色サブ画素に相当する領域には、蛍光体層が配置されておらず、入射した青色光を散乱させて射出させる散乱体層３５Ｂが配置されている。蛍光体層３５と第２偏光板２６との間に、蛍光体層１４で発せられた光を反射する反射膜があっても良い。
【０１０５】
ブラックマトリクス３４は、赤色蛍光体層３５Ｒ、緑色蛍光体層３５Ｇ、および散乱体層３５Ｂを区画する位置に設けられている。ブラックマトリクス３４は、例えば黒色樹脂や金属等の光吸収性の高い材料で構成されている。
【０１０６】
第１偏光板２４は、液晶パネル２５を構成する第１基板３０の外面に配置されている。第２偏光板２６は、第２基板３１の外面に配置されている。本実施形態の第１偏光板２４および第２偏光板２６は、液晶パネル２５の外側に位置する偏光板、いわゆるアウトセル型の偏光板である。第１偏光板２４および第２偏光板２６は、例えば２色性染料からなる２色性色素、もしくはヨウ素を樹脂基材中に含む偏光板である。また、第１偏光板２４と第１基板３０との間、もしくは第２偏光板２６と第２基板３１との間に位相差板が設けられていてもよい。
【０１０７】
本実施形態の表示装置２０は、第１〜第３実施形態の光源装置からなるバックライト２１を備えている。これにより、液晶光変調装置２２および蛍光体基板２３に対して指向性が高い光が照射される。その結果、色クロストークが少なく、正面コントラストに優れた蛍光励起型の表示装置を実現することができる。
【０１０８】
本実施例の場合、誘電体多層膜２９は、導光板２８の直上、すなわち導光板２８と第１偏光板２４との間に配置されている。しかしながら、誘電体多層膜２９の位置は、導光板２８と第１偏光板２４との間に限られるものではなく、導光板２８から蛍光体層３５までの間であればどこでもよい。誘電体多層膜２９は、例えば液晶光変調装置２２の内部、もしくは液晶光変調装置２２と蛍光体基板２３との間に配置されていたとしても、指向性を高める効果を発揮することができる。
【０１０９】
表示装置の積層構造は、図３３に示したものに限らず、例えば図３４もしくは図３５に示したものを用いてもよい。
図３４に示した表示装置４０は、第１偏光板２４が第１基板３０の液晶層３２側の面に配置され、第２偏光板２６が第２基板３１の液晶層３２側の面に配置されている。すなわち、第１偏光板２４と第２偏光板２６とが、ともにインセル型の偏光板である。
【０１１０】
図３５に示した表示装置５０は、第１偏光板２４が第１基板３０の液晶層３２側の面に配置され、第２偏光板２６が第２基板３１の蛍光体基板２３側の面に配置されている。すなわち、第１偏光板２４はインセル型の偏光板であり、第２偏光板２６はアウトセル型の偏光板である。
図３４、図３５の表示装置４０，５０においても、図３３に示す本実施形態の表示装置２０と同様の効果が得られる。
【０１１１】
［第５実施形態］
以下、本発明の第５実施形態について、図３６を用いて説明する。
本実施形態の光源装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、反射板が追加された点が第１実施形態と異なる。
図３６は、本実施形態の光源装置の断面図である。
図３６において、第１実施形態の図１２と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１１２】
本実施形態の光源装置６０においては、図３６に示すように、光源１１の背面側（誘電体多層膜１２が配置された側と反対側）に反射板６１が設けられている。反射板６１には、例えばＥＳＲ（登録商標、住友スリーエム社）、ＰＥＴ等からなる樹脂製反射フィルムが用いられる。もしくは、反射板６１には、蒸着法により成膜した金属薄膜を有する金属製反射板が用いられてもよい。
【０１１３】
本実施形態においても、指向性の高い光源装置を実現できるという第１〜第３実施形態と同様の効果が得られる。さらに、本実施形態の光源装置６０は反射板６１を備えているため、光源１１から背面側に射出された光を観察者側に反射させる効果に加え、誘電体多層膜１２で反射した光Ｌ１を反射光Ｌ２として観察者側に戻す効果が得られる。すなわち、本実施形態の光源装置６０は、誘電体多層膜１２で反射した光をリサイクルする効果を有している。これにより、正面方向における透過率（エネルギー）の向上が期待できる。
【０１１４】
［第６実施形態］
以下、本発明の第６実施形態について、図３７を用いて説明する。
本実施形態では、スポット照射光源装置の一例を示す。
図３７は、本実施形態の光源装置の斜視図である。
図３７において、第１実施形態の図１１と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１１５】
図３７に示すように、本実施形態の光源装置７０は、光源７１と、誘電体多層膜１２と、を備えている。以前の実施形態では、光源１１として面状光源を用いることを想定したが、本実施形態では、光源７１として例えば紫外ＬＥＤ等の点状光源を用いる。誘電体多層膜１２の構成は以前の実施形態と同一である。
【０１１６】
光源７１から放射状に射出された紫外光等の光Ｌは、誘電体多層膜１２を透過することで指向性が高められた後、励起材料１３にスポット状に照射される。本実施形態の光源装置７０によれば、人の目にとって感度の低い紫外光等の光の指向性を高めて励起材料１３に照射することにより、スポット発光面を作り出すことができる。
【０１１７】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば上記実施形態で用いた誘電体多層膜の材料、膜厚、層数等については適宜変更が可能である。また、本発明の光源装置は、液晶表示装置以外の種々の表示装置に適用が可能である。
【０１１８】
光源と誘電体多層膜とを備えた光源装置が実際に存在していたとする。光源装置を分解して光源単体の分光スペクトルと誘電体多層膜単体の分光透過率スペクトルとを測定する。各々のスペクトルの積から計算されるエネルギー量およびエネルギー比が本発明の関係式を満たすか否かによって、その光源装置が本発明の光源装置に相当するか否かを判断できる。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
本発明は、蛍光励起型の液晶表示装置などの各種表示装置に利用可能である。
【符号の説明】
【０１２０】
１，１０，６０，７０…光源装置、２，１１，７１…光源、３，１２…誘電体多層膜、４…第１屈折率層、５…第２屈折率層、１４…高屈折率層、１５…低屈折率層、２０，４０，５０…表示装置、２１…バックライト（光源装置）、２２…液晶光変調装置、２３…蛍光体基板、６１…反射板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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