特許 5975029 蛍光スクリーンおよびそれを備えた画像表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5975029

(24)【登録日】2016年7月29日

(45)【発行日】2016年8月23日

(54)【発明の名称】蛍光スクリーンおよびそれを備えた画像表示装置

(51)【国際特許分類】

   G03B 21/60 20140101AFI20160809BHJP

   G02B 5/30 20060101ALI20160809BHJP

   H04N 5/74 20060101ALI20160809BHJP

【ＦＩ】

   G03B21/60

   G02B5/30

   H04N5/74 C

【請求項の数】10

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2013-521508(P2013-521508)

(86)(22)【出願日】2012年5月28日

(86)【国際出願番号】JP2012063676

(87)【国際公開番号】WO2012176585

(87)【国際公開日】20121227

【審査請求日】2015年4月8日

(31)【優先権主張番号】特願2011-136178(P2011-136178)

(32)【優先日】2011年6月20日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000004237

【氏名又は名称】日本電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100123788

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 昭夫

(74)【代理人】

【識別番号】100127454

【弁理士】

【氏名又は名称】緒方 雅昭

(72)【発明者】

【氏名】青木 一彦

(72)【発明者】

【氏名】太田 雅彦

【審査官】 南川 泰裕

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−０５６２８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５３５６５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５３８１４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０３３８１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１７０６７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−３１９８７７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｂ ２１／１３２、２１／５６−６４

Ｇ０２Ｆ１ ／１３３５−１／１３３６３

Ｇ０２Ｂ ５／３０

Ｈ０４Ｎ ５／７４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の直線偏光を吸収して蛍光を発生する蛍光体を含む蛍光体領域と、前記第１の直線偏光を拡散する拡散領域とを備えた蛍光スクリーンであって、
前記拡散領域に対して前記第１の直線偏光が入射される側に配置された偏光層を有し、
前記偏光層は、前記第１の直線偏光を透過し、かつ、前記第１の直線偏光と振動方向が異なる第２の直線偏光を反射することを特徴とする蛍光スクリーン。

【請求項2】

前記第１の直線偏光を透過させて前記蛍光体領域へ入射させ、該入射により前記蛍光体領域にて発生した前記蛍光を前記蛍光体領域側へ反射させる蛍光反射層をさらに有する請求項１に記載の蛍光スクリーン。

【請求項3】

前記蛍光反射層は、前記蛍光体領域および拡散領域を含む領域上に形成され、前記偏光層は前記蛍光反射層上に形成されている、請求項２に記載の蛍光スクリーン。

【請求項4】

前記偏光層は前記拡散領域上に形成され、前記蛍光反射層は、前記蛍光体領域および偏光層を含む領域上に形成されている、請求項２に記載の蛍光スクリーン。

【請求項5】

前記偏光層および拡散領域の積層部と前記蛍光体領域とは、前記第１の直線偏光および蛍光を吸収するブラックストライプにより区画されている、請求項４に記載の蛍光スクリーン。

【請求項6】

前記蛍光反射層は前記蛍光体領域上に形成され、前記偏光層は前記拡散領域上に形成されている、請求項２に記載の蛍光スクリーン。

【請求項7】

前記拡散領域および偏光層の積層部と前記蛍光体領域および蛍光反射層の積層部とは、前記第１の直線偏光および蛍光を吸収するブラックストライプにより区画されている、請求項６に記載の蛍光スクリーン。

【請求項8】

前記偏光層は、前記蛍光体領域および拡散領域を含む領域上に形成され、前記蛍光反射層は前記偏光層上に形成されている、請求項２に記載の蛍光スクリーン。

【請求項9】

前記拡散領域と前記偏光層との間に設けられ、前記偏光層側から入射する前記第１および第２の直線偏光をそれぞれ円偏光に変換し、前記拡散領域側から入射する円偏光をその回転方向に応じて前記第１または第２の直線偏光に変換する位相差層を、さらに有する、請求項１から８のいずれか１項に記載の蛍光スクリーン。

【請求項10】

請求項１から９のいずれか１項に記載の蛍光スクリーンと、
第１の直線偏光を出力する励起光源と、
前記励起光源から出力された前記第１の直線偏光で前記蛍光スクリーンの一方の面を走査する走査部と、を有する、画像表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、励起光を吸収して蛍光（可視光）を発生する蛍光体を含む蛍光体領域と励起光を受けて拡散光を出射する拡散領域とが面内方向に周期的に配置された蛍光スクリーンおよびそれを備えた画像表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、蛍光スクリーンと、青色の励起光を走査して蛍光スクリーン上に画像を形成する手段とを備えた表示装置が記載されている。

【0003】

蛍光スクリーンは、励起光を吸収して赤色の蛍光を発生する蛍光体を含む第１の蛍光体領域と、励起光を吸収して緑色の蛍光を発生する蛍光体を含む第２の蛍光体領域と、励起光を拡散して青色の拡散光を出射する非蛍光体領域とを備え、これら領域が面内方向に周期的に配置されている。

【0004】

上記の表示装置においては、蛍光スクリーンの一方の面（裏面）側から励起光を照射して、蛍光スクリーンの他方の面（表面）側から画像を観察する。

【0005】

第１および第２の蛍光体領域および非蛍光体領域の各領域から出射される光の空間角度分布（視野角に相当する）が小さい場合、表示画像を見る方向（角度）によってコントラスト比や色などの見え方が異なる、いわゆる視野角依存性の問題が生じる。

【0006】

特許文献１に記載のものでは、第１および第２の蛍光体領域において、励起光を吸収した蛍光体は蛍光を放射状に放出し、その放出された蛍光は、全方位に均等に拡散する。このような蛍光の全方位への拡散は、等方拡散と呼ばれている。また、非蛍光体領域も、青色の拡散光を全方位に均等に拡散するように構成されている。

【0007】

第１および第２の蛍光体領域および非蛍光体領域の各領域を、等方拡散が生じるように構成することで、それぞれの領域から出射される光の空間角度分布（視野角）を大きくすることができ、視野角依存性の問題を解決することができる。

【0008】

しかし、第１および第２の蛍光体領域および非蛍光体領域を等方拡散が生じるように構成した場合、各領域においては、表面側および裏面側の両方向に拡散光が出射される。この場合、裏面側に出射された拡散光は、画像の形成に寄与しないため、光利用効率が低下する。

【0009】

そこで、特許文献１に記載のものでは、蛍光スクリーンの裏面に、青色の励起光を透過し、それ以外の色の光（赤色および緑色の蛍光を含む）を反射する反射層が設けられている。

【0010】

反射層は、例えば誘電体多層膜よりなる波長選択性の反射層である。第１および第２の蛍光体領域から裏面側に出射された赤色および緑色の蛍光は、反射層によって表面側の方向へ反射される。これにより、蛍光の光利用効率を高めることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【特許文献1】特表２００８−５３８１４５号公報

【発明の概要】

【0012】

しかしながら、特許文献１に記載の表示装置においては、第１および第２の蛍光体領域から裏面側に出射された赤色および緑色の蛍光は反射層によって表面側の方向に反射されるが、非蛍光体領域から裏面側に出射された青色の拡散光は反射層を透過する。この反射層を透過した青色の拡散光は、画像の形成に寄与しないため、青色の光の光利用効率が低下する。

【0013】

本発明の目的は、上記問題を解決し、蛍光だけでなく、励起光の拡散光についても、光利用効率を高めることができる蛍光スクリーンおよびそれを用いた画像表示装置を提供することにある。

【0014】

上記目的を達成するため、本発明の蛍光スクリーンは、
第１の直線偏光を吸収して蛍光を発生する蛍光体を含む蛍光体領域と、前記第１の直線偏光を拡散する拡散領域とを備えた蛍光スクリーンであって、
前記拡散領域に対して前記第１の直線偏光が入射される側に配置された偏光層を有し、
前記偏光層は、前記第１の直線偏光を透過し、かつ、前記第１の直線偏光と振動方向が異なる第２の直線偏光を反射することを特徴とする。

【0015】

本発明の画像表示装置は、
上記の蛍光スクリーンと、
第１の直線偏光を出力する励起光源と、
前記励起光源から出力された前記第１の直線偏光で前記蛍光スクリーンの一方の面を走査する走査部と、を有する。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の第１の実施形態である蛍光スクリーンの一部の断面構造を模式的に示す断面図である。

【図2】図１に示す蛍光スクリーンの拡散領域における反射手段の作用を説明するための模式図である。

【図3】本発明の第２の実施形態である蛍光スクリーンの一部の断面構造を模式的に示す断面図である。

【図4】図３に示す蛍光スクリーンの拡散領域における反射手段の作用を説明するための模式図である。

【図5】本発明の第３の実施形態である蛍光スクリーンの一部の断面構造を模式的に示す断面図である。

【図6】図５に示す蛍光スクリーンの拡散領域における反射手段の作用を説明するための模式図である。

【図7】本発明の第４の実施形態である蛍光スクリーンの一部の断面構造に示す断面図である。

【図8】本発明の第５の実施形態である蛍光スクリーンの一部の断面構造を模式的に示す断面図である。

【図9】本発明の蛍光スクリーンを備えた投射型の画像表示装置の一例を示すブロック図である。

【符号の説明】

【0017】

１＿Ｒ、１＿Ｇ 蛍光体領域
１＿Ｂ 拡散領域
１＿ＢＫ ブラックストライプ
２ 基材
１０ 反射手段
１１ 蛍光反射層
１２ 位相差層
１３ 偏光層

【発明を実施するための形態】

【0018】

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

【0019】

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態である蛍光スクリーンの一部の断面構造を模式的に示す断面図である。

【0020】

図１を参照すると、蛍光スクリーンは、リアプロジェクション型の画像表示装置に用いられるものであって、基材２、蛍光体領域１＿Ｒ、１＿Ｇ、拡散領域１＿Ｂ、ブラックストライプ１＿ＢＫ、および反射手段１０を有する。

【0021】

基材２は、少なくとも赤色、緑色および青色を含む波長域の光を透過する分光透過特性を有する。基材２は例えばアクリル（屈折率ｎ＝１．４９）により形成されており、その厚さは、例えば数十μｍ〜数百μｍの範囲で適宜に設定される。

【0022】

蛍光体領域１＿Ｒ、１＿Ｇ、拡散領域１＿Ｂおよびブラックストライプ１＿ＢＫは、基材２の一方の面に形成されている。ブラックストライプ１＿ＢＫは、蛍光体領域１＿Ｒ、１＿Ｇから出射される各色の蛍光や励起光４を吸収する吸収材料よりなる。

【0023】

蛍光体領域１＿Ｒ、１＿Ｇおよび拡散領域１＿Ｂは、面内方向に周期的に配置されており、各領域の間の領域にブラックストライプ１＿ＢＫが形成されている。換言すると、蛍光体領域１＿Ｒ、１＿Ｇおよび拡散領域１＿Ｂは、ブラックストライプ１＿ＢＫによりストライプ状またはマトリクス状に区画された領域である。

【0024】

蛍光体領域１＿Ｒは、青色の励起光４を吸収して赤色の蛍光を発光する蛍光体を含む。蛍光体領域１＿Ｇは、励起光４を吸収して緑色の蛍光を発光する蛍光体を含む。蛍光体領域１＿Ｒ、１＿Ｇにおいて、励起光４を吸収した蛍光体は蛍光を放射状に放出し、その放出された蛍光は、全方位に均等に拡散する（等方拡散）。

【0025】

拡散領域１＿Ｂは、励起光４を拡散し、青色の拡散光を出射する領域であって、入射光の偏光を保持する。このような偏光を保持する拡散領域１＿Ｂは、摺りガラスやホログラフィック光学素子により構成することができる。例えば、アクリル樹脂等を基材上に塗布して熱硬化あるいは光硬化させた後、表面に研削加工（例えば、一方向または縦横方向に対する艶消し加工）を施すことで、偏光を保持する拡散領域を得られる。また、アクリル等の樹脂を基材上に塗布した後、ナノインプリント等により、表面に特殊なホログラムパターン（微細な凹凸溝面の集まり）を形成することで、偏光を保持する拡散領域を得られる。

【0026】

拡散領域１＿Ｂにおいて、青色の拡散光は全方位に均等に拡散する。拡散領域１＿Ｂから出射される拡散光の空間角度分布（視野角）は、蛍光体領域１＿Ｒ、１＿Ｇから出射される蛍光の空間角度分布（視野角）と略一致する。

【0027】

図１に示す例では、蛍光体領域１＿Ｒ、１＿Ｇ、拡散領域１＿Ｂは、所定の順番で特定の方向に周期的に形成されている。

【0028】

反射手段１０は、基材２の蛍光体領域１＿Ｒ、１＿Ｇ、拡散領域１＿Ｂおよびブラックストライプ１＿ＢＫが形成された面に設けられている。反射手段１０は、蛍光反射層１１、位相差層１２および偏光層１３を有する。

【0029】

蛍光反射層１１、位相差層１２、偏光層１３は、この順番で基材２側から積層されている。

【0030】

蛍光反射層１１は、少なくとも青色の励起光４を透過し、蛍光体領域１＿Ｒ、１＿Ｇから出射された赤色および緑色の蛍光を反射する分光透過特性を有するものであって、例えば誘電体多層膜よりなる。誘電体多層膜は、屈折率の異なる少なくとも２つの誘電体膜を交互に積層したものであって、その分光透過特性は、各誘電体膜の膜厚や屈折率により決まる。

【0031】

位相差層１２は、互に垂直な方向に振動する第１および第２の直線偏光の間に所定の位相差を与える。ここで、第１の直線偏光は、ＴＭ（Transverse Magnetic Wave）偏光またはｐ偏光である。第２の直線偏光は、ＴＥ（Transverse Electric Wave）偏光またはｓ偏光である。

【0032】

位相差層１２は、例えば、１／４λ板よりなる。λは励起光４の波長である。この場合、１／４λ板は、偏光層１３側から入射する第１の直線偏光（ＴＭ偏光またはｐ偏光）および第２の直線偏光（ＴＥ偏光またはｓ偏光）をそれぞれ円偏光に変換し、拡散領域１＿Ｂ側から入射する円偏光をその回転方向に応じて第１の直線偏光（ＴＭ偏光またはｐ偏光）または第２の直線偏光（ＴＥ偏光またはｓ偏光）に変換する。

【0033】

偏光層１３は、入射した光のうち、第１の直線偏光（ＴＭ偏光またはｐ偏光）を透過し、第２の直線偏光（ＴＥ偏光またはｓ偏光）を反射する。

【0034】

蛍光反射層１１の厚さは、３０μｍ〜３００μｍの範囲であり、望ましくは３０μｍ〜６０μｍの範囲である。位相差層１２の厚さは、３０μｍ〜３００μｍの範囲であり、望ましくは５０μｍ〜１００μｍの範囲である。偏光層１３の厚さは、１５μｍ〜５００μｍの範囲であり、望ましくは１００μｍ〜２００μｍの範囲である。

【0035】

次に、本実施形態の蛍光スクリーンの反射手段１０の作用を説明する。

【0036】

図２は、拡散領域１＿Ｂにおける反射手段１０の作用を説明するための模式図である。図２中、破線で示した矢印は円偏光を示し、実線で示した矢印は直線偏光（第１または第２の直線偏光）を示す。

【0037】

図２に示すように、第１の直線偏光（ＴＭ偏光またはｐ偏光）である励起光４が蛍光スクリーンの反射手段１０側の面に照射される。

【0038】

励起光４は、偏光層１３、位相差層１２、蛍光反射層１１を順次通過する。偏光層１３を透過した励起光４が位相差層１２を通過する過程で、励起光４は、第１の直線偏光から円偏光に変換される。円偏光の励起光４は、蛍光反射層１１をそのまま透過し、拡散領域１＿Ｂに入射する。

【0039】

拡散領域１＿Ｂにおいて、円偏光の励起光４は拡散され、その拡散光のうち、約５０％の光は基材２側の方向へ出射され、残りの光は、蛍光反射層１１側へ出射される。

【0040】

拡散領域１＿Ｂから蛍光反射層１１側の方向へ出射された拡散光（円偏光）は、蛍光反射層１１、位相差層１２を順次通過した後、偏光層１３に入射する。

【0041】

蛍光反射層１１を透過した拡散光（円偏光）が位相差層１２を通過する過程で、拡散光は、円偏光から第２の直線偏光（ＴＥ偏光またはｓ偏光）に変換される。偏光層１３は、位相差層１２からの第２の直線偏光の拡散光を位相差層１２側の方向へ反射する。

【0042】

偏光層１３で反射された第２の直線偏光の反射光は、位相差層１２、蛍光反射層１１を順次通過する。偏光層１３からの第２の直線偏光の反射光が位相差層１２を通過する過程で、反射光は、第２の直線偏光から円偏光に変換される。円偏光の反射光は、蛍光反射層１１をそのまま透過し、拡散領域１＿Ｂに入射する。

【0043】

拡散領域１＿Ｂにおいて、円偏光の反射光は拡散され、その拡散光のうち、約５０％の光は基材２側の方向へ出射され、残りの光は、蛍光反射層１１の側へ出射される。ここで、拡散領域１＿Ｂに入射した円偏光の反射光は、上述の拡散領域１＿Ｂに入射した円偏光の励起光４の約２５％の光に相当する。

【0044】

拡散領域１＿Ｂから蛍光反射層１１側の方向へ出射された拡散光（円偏光）は、蛍光反射層１１、位相差層１２を順次通過した後、偏光層１３に入射する。

【0045】

蛍光反射層１１を透過した拡散光（円偏光）が位相差層１２を通過する過程で、拡散光は、円偏光から第１の直線偏光（ＴＭ偏光またはｐ偏光）に変換される。偏光層１３は、位相差層１２からの第１の直線偏光の拡散光を透過する。ここで、偏光層１３を透過した第１の直線偏光の拡散光は、上述の拡散領域１＿Ｂに入射した円偏光の励起光４の約２５％の光に相当する。

【0046】

上述のように、本実施形態の蛍光スクリーンによれば、拡散領域１＿Ｂにおいて、励起光４の拡散光は、表面側（基材２側）および裏面側（蛍光反射層１１側）の両方向に出射されるが、裏面側に出射された拡散光の約５０％の光が反射手段１０によって表面側の方向へ反射される。

【0047】

励起光４のうちの拡散光として拡散領域１＿Ｂの表面側から取り出される光の割合である光取り出し効率（光利用効率）をＴとすると、Ｔは、以下の式により当たられる。

【0048】

【数1】

【0049】

上記の式によれば、原理的には、拡散領域１＿Ｂに入射した励起光４の７５％の光を拡散光として表面側から取り出すことができる。

【0050】

これに対して、位相差層１２および偏光層１３を有していないものの場合、光取り出し効率Ｔは、

【0051】

【数2】

【0052】

となり、原理的には、拡散領域１＿Ｂに入射した励起光４の５０％の光しか、拡散光として表面側から取り出すことができない。

【0053】

このように、本実施形態の蛍光スクリーンによれば、表面側から観察される青色の拡散光の輝度は、位相差層１２および偏光層１３を有していないものと比較して、約１．５倍に増大する。

【0054】

また、蛍光体領域１＿Ｒ、１＿Ｇにおいては、蛍光体が反射手段１０を透過した円偏光の励起光４を吸収して蛍光を放出する。放出された蛍光の拡散光は、表面側（基材２側）および裏面側（蛍光反射層１１側）に出射されるが、裏面側に出射された蛍光の拡散光のほとんどは蛍光反射層１１によって表面側の方向へ反射される。したがって、蛍光の拡散光のほとんどを表面側から取り出すことができる。

【0055】

以上のように、蛍光体領域１＿Ｒ、１＿Ｇから出射された赤色および緑色の蛍光の拡散光については、そのほとんどを表面側から取り出すことができ、また、拡散領域１＿Ｂに入射した励起光４の約７５％の光を拡散光として表面側から取り出すことができるので、高輝度の画像を提供することができる。

【0056】

本実施形態の蛍光スクリーンは本発明の一例であり、その構成については、発明の趣旨を逸脱しない範囲内で当業者が理解し得る変形を加えることができる。

【0057】

例えば、反射手段１０は、基材２側から位相差層１２、偏光層１３、蛍光反射層１１を順次積層した構造であってもよい。

【0058】

基材２に形成される蛍光体領域は、赤色および緑色の蛍光を出射する蛍光体領域に限定されるものではない。蛍光体領域として、他の色の蛍光を出射する領域を加えてもよく、また、特定の色の蛍光を出射する領域のみで構成してもよい。

【0059】

（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態である蛍光スクリーンの一部の断面構造を模式的に示す断面図である。

【0060】

本実施形態の蛍光スクリーンは、反射手段１０の一部が異なる以外は、第１の実施形態のものと同じものである。

【0061】

反射手段１０は、蛍光反射層１１、位相差層１２ａおよび偏光層１３ａを有する。蛍光反射層１１は、第１の実施形態のものと同じである。

【0062】

位相差層１２ａは、拡散領域１＿Ｂ上に形成されており、偏光層１３ａは、位相差層１２ａ上に形成されている。換言すると、ブラックストライプ１＿ＢＫにより区画された領域に、拡散領域１＿Ｂ、位相差層１２ａ、偏光層１３ａがこの順番で基材２側から積層されている。この積層部全体の厚さは、蛍光体領域１＿Ｒ、１＿Ｇの厚さと略一致する。

【0063】

蛍光反射層１１は、拡散領域１＿Ｂ、位相差層１２ａおよび偏光層１３ａの積層部、蛍光体領域１＿Ｒ、１＿Ｇおよびブラックマトリクス１＿ＢＫが形成された面全体に設けられている。

【0064】

図４は、拡散領域１＿Ｂにおける反射手段１０の作用を説明するための模式図である。図４中、破線で示した矢印は円偏光を示し、実線で示した矢印は直線偏光（第１または第２の直線偏光）を示す。

【0065】

図４に示すように、第１の直線偏光（ＴＭ偏光またはｐ偏光）である励起光４が蛍光スクリーンの反射手段１０側の面に照射される。

【0066】

励起光４は、蛍光反射層１１、偏光層１３ａ、位相差層１２ａを順次通過する。偏光層１３ａを透過した励起光４が位相差層１２ａを通過する過程で、励起光４は、第１の直線偏光から円偏光に変換される。位相差層１２ａを通過した円偏光の励起光４は、拡散領域１＿Ｂに入射する。

【0067】

拡散領域１＿Ｂにおいて、円偏光の励起光４は拡散され、その拡散光のうち、約５０％の光は基材２側の方向へ出射され、残りの光は、位相差層１２ａ側へ出射される。

【0068】

拡散領域１＿Ｂから位相差層１２ａ側の方向へ出射された拡散光（円偏光）は、位相差層１２ａを通過した後、偏光層１３ａに入射する。拡散領域１＿Ｂからの拡散光（円偏光）が位相差層１２ａを通過する過程で、拡散光は、円偏光から第２の直線偏光に変換される。偏光層１３ａは、位相差層１２ａからの第２の直線偏光の拡散光を位相差層１２ａ側の方向へ反射する。

【0069】

偏光層１３ａで反射された第２の直線偏光の反射光は、位相差層１２ａを通過後、拡散領域１＿Ｂに入射する。偏光層１３ａからの第２の直線偏光の反射光が位相差層１２ａを通過する過程で、反射光は、第２の直線偏光から円偏光に変換される。円偏光の反射光は、拡散領域１＿Ｂに入射する。

【0070】

拡散領域１＿Ｂにおいて、円偏光の反射光は拡散され、その拡散光のうち、約５０％の光は基材２側の方向へ出射され、残りの光は、位相差層１２ａ側へ出射される。ここで、拡散領域１＿Ｂに入射した円偏光の反射光は、上述の拡散領域１＿Ｂに入射した円偏光の励起光４の約２５％の光に相当する。

【0071】

拡散領域１＿Ｂから位相差層１２ａ側の方向へ出射された拡散光（円偏光）は、位相差層１２ａを順次通過した後、偏光層１３ａに入射する。拡散領域１＿Ｂからの拡散光（円偏光）が位相差層１２ａを通過する過程で、拡散光は、円偏光から第１の直線偏光に変換される。偏光層１３ａは、位相差層１２ａからの第１の直線偏光の拡散光をそのまま透過する。

【0072】

偏光層１３ａを透過した第１の直線偏光の拡散光は、蛍光反射層１１に入射する。蛍光反射層１１は、偏光層１３ａからのを第１の直線偏光の拡散光をそのまま透過する。ここで、蛍光反射層１１を透過した第１の直線偏光の拡散光は、上述の拡散領域１＿Ｂに入射した円偏光の励起光４の約２５％の光に相当する。

【0073】

上述のように、拡散領域１＿Ｂにおいて、励起光４の拡散光は、表面側（基材２側）および裏面側（蛍光反射層１１側）の両方向に出射されるが、裏面側に出射された拡散光の約５０％の光が反射手段１０によって表面側の方向へ反射される。よって、第１の実施形態の場合と同様、本実施形態の蛍光スクリーンによっても、表面側から観察される青色の拡散光の輝度を、位相差層１２ａおよび偏光層１３ａを有していないものと比較して、約１．５倍に増大することができる。

【0074】

また、蛍光体領域１＿Ｒ、１＿Ｇにおいては、蛍光体が反射手段１０を透過した円偏光の励起光４を吸収して蛍光を放出し、放出された蛍光の拡散光が、表面側（基材２側）および裏面側（蛍光反射層１１側）の両方向に出射される。裏面側に出射された蛍光の拡散光のほとんどは蛍光反射層１１によって表面側の方向へ反射される。したがって、蛍光の拡散光のほとんどを表面側から取り出すことができる。

【0075】

以上のように、蛍光体領域１＿Ｒ、１＿Ｇから出射された赤色および緑色の蛍光の拡散光については、そのほとんどを表面側から取り出すことができ、また、拡散領域１＿Ｂに入射した励起光４の約７５％の光を表面側から取り出すことができるので、高輝度の画像を提供することができる。

【0076】

また、第１の実施形態のものでは、位相差層１２ａおよび偏光層１３ａは、拡散領域１＿Ｂ上だけでなく、蛍光体領域１＿Ｒ、１＿Ｇ上にも形成されている。しかし、蛍光体領域１＿Ｒ、１＿Ｇ上に形成された位相差層１２ａおよび偏光層１３ａの部分は、蛍光に対して何ら作用しないため、不要である。これに対して、本実施形態によれば、位相差層１２ａおよび偏光層１３ａは、拡散領域１＿Ｂ上にのみ形成されている。このように、位相差層１２ａおよび偏光層１３ａを蛍光体領域１＿Ｒ、１＿Ｇ上に形成する必要がないので、スクリーンの厚さを薄くすることができ、コストも削減することができる。

【0077】

本実施形態の蛍光スクリーンにおいて、蛍光反射層１１は、蛍光体領域１＿Ｒ、１＿Ｇ上にのみ形成してもよい。

【0078】

（第３の実施形態）
図５は、本発明の第３の実施形態である蛍光スクリーンの一部の断面構造を模式的に示す断面図である。

【0079】

本実施形態の蛍光スクリーンは、拡散領域１＿Ｂおよび反射手段１０の一部が異なる以外は、第１の実施形態のものと同じものである。

【0080】

拡散領域１＿Ｂは、偏光が保持されない拡散材料よりなる。この拡散材料として、例えば、炭酸カルシウム、硫酸バリウムなどの無機系粒子や、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリスチレン（ＰＳ）などの有機系粒子がある。そのような拡散材料をアクリル樹脂等のバインダに混ぜたものを基材２の所望の領域に塗布し、熱硬化または光硬化させることで、拡散領域１＿Ｂを形成する。

【0081】

反射手段１０は、蛍光反射層１１および偏光層１３を有するが、位相差層１２を有していない点で、第１の実施形態のものと異なる。蛍光反射層１１および偏光層１３は、第１の実施形態のものと同じである。

【0082】

図６は、拡散領域１＿Ｂにおける反射手段１０の作用を説明するための模式図である。図６中、破線で示した矢印はランダム偏光を示し、実線で示した矢印は直線偏光（第１または第２の直線偏光）を示す。

【0083】

図６に示すように、第１の直線偏光（ＴＭ偏光またはｐ偏光）である励起光４が蛍光スクリーンの反射手段１０側の面に照射される。

【0084】

励起光４は、偏光層１３、蛍光反射層１１を順次通過して拡散領域１＿Ｂに入射する。拡散領域１＿Ｂでは、入射した励起光４が拡散され、ランダム偏光の拡散光が表面側および裏面側の両方向に出射される。

【0085】

拡散領域１＿Ｂから裏面側の方向に出射されたランダム偏光の拡散光は、蛍光反射層１１を通過して偏光層１３に入射する。偏光層１３は、拡散領域１＿Ｂからのランダム偏光の拡散光のうち、第１の直線偏光についてはそのまま透過させ、第２の直線偏光については、拡散領域１＿Ｂ側の方向へ反射する。

【0086】

偏光層１３からの第２の直線偏光の反射光は、蛍光反射層１１を通過して拡散領域１＿Ｂに入射する。拡散領域１＿Ｂでは、入射した第２の直線偏光の反射光が拡散され、ランダム偏光の拡散光が表面側および裏面側の両方向に出射される。その後、拡散領域１＿Ｂにおける第２の直線偏光の拡散の過程および偏光層１３における第１の直線偏光の透過および第２の直線偏光の反射の過程が繰り返し行われる。

【0087】

上記の反射手段１０の作用によれば、励起光４のうちの、拡散領域１＿Ｂの表面側から取り出される光の割合（光取り出し効率）をＴとすると、Ｔは、以下の等比吸収の式により与えられる。

【0088】

【数3】

【0089】

上記の式によれば、原理的には、拡散領域１＿Ｂに入射した励起光４の約６７％の光を拡散光として表面側から取り出すことができる。

【0090】

これに対して、位相差層１２および偏光層１３を有していないものの場合、光取り出し効率Ｔは５０％である。よって、本実施形態の蛍光スクリーンによれば、表面側から観察される青色の拡散光の輝度は、位相差層１２および偏光層１３を有していないものと比較して、約１．３倍に増大する。

【0091】

また、蛍光体領域１＿Ｒ、１＿Ｇにおいては、蛍光体が反射手段１０を透過した励起光４を吸収して蛍光を放出する。放出された蛍光の拡散光は、表面側（基材２側）および裏面側（蛍光反射層１１側）に出射されるが、裏面側に出射された蛍光の拡散光のほとんどは蛍光反射層１１によって表面側の方向へ反射される。したがって、蛍光の拡散光のほとんどを表面側から取り出すことができる。

【0092】

以上のように、蛍光体領域１＿Ｒ、１＿Ｇから出射された赤色および緑色の蛍光の拡散光については、そのほとんどを表面側から取り出すことができ、また、拡散領域１＿Ｂに入射した励起光４の約６７％の光を拡散光として表面側から取り出すことができるので、高輝度の画像を提供することができる。

【0093】

また、本実施形態の蛍光スクリーンは、第１の実施形態のものと比較して、位相差層１２を有していないので、スクリーンの厚さを薄くすることができ、かつ、製造工数の削減およびコストの低減を図ることができる。

【0094】

なお、反射手段１０は、基材２側から偏光層１３、蛍光反射層１１を順次積層した構造であってもよい。

【0095】

（第４の実施形態）
図７は、本発明の第４の実施形態である蛍光スクリーンの一部の断面構造を模式的に示す断面図である。

【0096】

本実施形態の蛍光スクリーンは、拡散領域１＿Ｂおよび反射手段１０の一部が異なる以外は、第２の実施形態のものと同じものである。

【0097】

拡散領域１＿Ｂは、第３の実施形態のものと同じである。反射手段１０は、蛍光反射層１１および偏光層１３ａを有するが、位相差層１２ａを有していない点で、第２の実施形態のものと異なる。蛍光反射層１１および偏光層１３ａは、第２の実施形態のものと同じである。

【0098】

本実施形態の蛍光スクリーンによっても、第３の実施形態のものと同様の作用効果を得ることができる。

【0099】

なお、本実施形態の蛍光スクリーンにおいて、蛍光反射層１１は、蛍光体領域１＿Ｒ、１＿Ｇ上にのみ形成してもよい。

【0100】

（第５の実施形態）
図８は、本発明の第５の実施形態である蛍光スクリーンの一部の断面構造を模式的に示す断面図である。

【0101】

本実施形態の蛍光スクリーンは、反射手段１０の一部が異なる以外は、第２の実施形態のものと同じものである。

【0102】

反射手段１０は、蛍光反射層１１ａ、位相差層１２ａおよび偏光層１３ａを有する。位相差層１２ａおよび偏光層１３ａは、第２の実施形態のものと同じであって、拡散領域１＿Ｂ上に形成されている。蛍光反射層１１ａは蛍光体領域１＿Ｒ、１＿Ｇ上に形成されている。

【0103】

具体的に説明すると、蛍光体領域１＿Ｒ、蛍光反射層１１ａがこの順番で基材２側から積層された積層部と、蛍光体領域１＿Ｇおよび蛍光反射層１１ａがこの順番で基材２側から積層された積層部と、拡散領域１＿Ｂ、位相差層１２ａ、拡散層１３ａがこの順番で基材２側から積層された積層部とが、ブラックストライプ１＿ＢＫにより区画されている。各積層部の厚さは、略同じである。

【0104】

本実施形態の蛍光スクリーンによっても、第２の実施形態のものと同様の作用効果を得ることができる。

【0105】

本実施形態の蛍光スクリーンにおいて、位相差層１２を削除し、拡散領域１＿Ｂを第３の実施形態で説明した拡散材料で構成してもよい。

【0106】

上述した各実施形態の蛍光スクリーンにおいて、励起光４を第２の直線偏光（ＴＥ偏光またはｓ偏光）としてもよい。この場合は、偏光層１３、１３ａは、第２の直線偏光（ＴＥ偏光またはｓ偏光）を透過させ、第１の直線偏光（ＴＭ偏光またはｐ偏光）を反射するような特性を有する。

【0107】

以上説明した本発明の蛍光スクリーンは、リアプロジェクション型の画像表示装置全般に適用することができる。

【0108】

以下、本発明の蛍光スクリーンを備える画像表示装置について説明する。

【0109】

図９に、本発明の蛍光スクリーンを備えた画像表示装置の一例を示す。

【0110】

図９を参照すると、画像表示装置は、リアプロジェクション型のものであって、制御部２０、励起光源２１、走査部２２および蛍光スクリーン２４を有する。

【0111】

蛍光スクリーン２４は、前述した各実施形態の蛍光スクリーンのいずれかにより構成されている。

【0112】

励起光源２１は、例えばレーザダイオード（ＬＤ）に代表されるレーザ光源であって、第１の直線偏光（ＴＭ偏光またはｐ偏光）または第２の直線偏光（ＴＥ偏光またはｓ偏光）の励起光を出力する。励起光を第１および第２の直線偏光のいずれに設定するかは、蛍光スクリーンの構成（偏光層の特性）により決まる。

【0113】

走査部２２は、励起光源２１からの光ビーム（図１等に示した励起光４）で蛍光スクリーン２４の反射手段１０側の面を波状の走査軌跡２３ａのように走査する。

【0114】

走査部２２は、ポリゴンミラーやガルバノミラーまたはＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）等の共振ミラーよりなる。走査部２２は、水平方向と垂直方向の両方向の走査可能な２軸走査素子であっても良く、また、水平方向に走査する走査素子と垂直方向に走査する走査素子の２つの素子を組み合わせた構成であっても良い。

【0115】

走査軌跡２３ａによれば、励起光を水平方向に走査し、蛍光スクリーン２４の左右の端部で走査方向を反転させる。この水平方向の走査と同時に、垂直方向にも走査することで、蛍光スクリーン２４上を２次元走査させることが可能である。

【0116】

制御部２０は、外部装置から入力された映像信号Ｓに基づいて、走査部２２および励起光源２１の動作を制御する。外部装置は、パーソナルコンピュータなどに代表される映像信号供給装置である。

【0117】

なお、励起光源２１がランダム偏光の励起光を出力する構造である場合は、励起光源２１から出射された励起光の光路中に、励起光を第１または第２の直線偏光に変換する偏光変換素子を設けてもよい。

【0118】

以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。本発明の構成および動作については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、当業者が理解し得る様々な変更を行うことができる。

【0119】

この出願は、２０１１年６月２０日に出願された日本出願特願２０１１−１３６１７８を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】