光学单元以及显示装置的制作方法

本发明涉及使用具备发光元件的面板的光学单元以及显示装置。

背景技术：

作为利用具有发光元件的面板的光学单元和显示装置，提出了配置成使射出各色的非偏振光的3个有机电致发光面板与分色棱镜的3个入射面相对的方式。在该光学单元和显示装置中，例如，由第1分色镜朝出射面反射从红色的有机电致发光面板射出的红色的图像光，另一方面，第1分色镜使从蓝色的有机电致发光面板射出的蓝色的图像光和从绿色的有机电致发光面板射出的绿色的图像光透过。此外，由第2分色镜朝出射面反射从蓝色的有机电致发光面板射出的蓝色的图像光，另一方面，第2分色镜使从红色的有机电致发光面板射出的红色的图像光和从绿色的有机电致发光面板射出的绿色的图像光透过。因此，从分色棱镜的出射面射出对红色、绿色和蓝色的图像进行合成后的合成光，所以，能够显示彩色图像(参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开平11-67448号公报

从有机电致发光元件等发光元件射出的光包括相对于装置光轴大幅倾斜的光线，另一方面，分色镜具有入射角依赖性。此外，由于从有机电致发光元件等发光元件射出的光是非偏振光，因此，分色镜只能仅根据透射率-波长特性来进行每个色光的反射和透射。因此，存在这样的问题：为了利用分色镜适当地进行反射和透射，只能采用使从多个有机电致发光面板射出的各色光的波段变得极窄而增加各色光的波段的间隔的结构、或使从多个有机电致发光面板射出的光束中的用于图像显示的有效光束变得极窄的结构。

鉴于以上的问题点，本发明的课题在于提供在分色镜中能够在较宽的波段中适当地进行从具备发光元件的面板射出的图像光的反射和透射的光学单元以及显示装置。

技术实现要素：

为了解决上述课题，本发明的光学单元的一个形态的特征在于，具有：第1面板，其具备第1发光元件；第2面板，其具备第2发光元件；第3面板，其具备第3发光元件；以及分色棱镜，其具有：第1入射面，从所述第1面板射出的图像光作为第1波段的第1图像光入射到该第1入射面；第2入射面，该第2入射面与所述第1入射面相对，从所述第2面板射出的图像光作为与所述第1波段不同的第2波段的第2图像光入射到该第2入射面；第3入射面，该第3入射面设置在所述第1入射面与所述第2入射面之间，从所述第3面板射出的图像光作为与所述第1波段以及所述第2波段不同的第3波段的第3图像光入射到该第3入射面；出射面，该出射面与所述第3入射面相对；第1分色镜，该第1分色镜使所述第1图像光朝向所述出射面反射，使所述第2图像光和所述第3图像光透过；以及第2分色镜，该第2分色镜使所述第2图像光朝向所述出射面反射，使所述第1图像光和所述第3图像光透过，在从所述第1发光元件、所述第2发光元件以及所述第3发光元件中的至少一个发光元件到所述分色棱镜的光路中配置有偏振元件，该偏振元件使偏振方向不同的第1偏振和第2偏振中的所述第1偏振的光透过，所述第1分色镜和所述第2分色镜中的至少一方具有偏振分离特性。

在本发明中，偏振元件配置在在从第1发光元件、第2发光元件以及第3发光元件中的至少一个发光元件到分色棱镜的光路中，第1分色镜和第2分色镜的至少一方具有偏振分离特性。因此，除了透射率-波长特性之外，分色镜还根据所入射的光的偏振方向进行每个色光的反射和透射。因此，即使存在从发光元件射出的光包括相对于装置光轴大幅倾斜的光线的情况、以及分色镜具有入射角依赖性的情况，也能够利用分色镜适当地进行从发光元件射出的图像光的反射和透射。因此，在将光学单元用于显示装置时，即使不采用使从发光元件射出的各个色光的波段变得极窄的结构、以及使从面板射出的光束中的用于图像显示的有效光束显著变窄的结构等，也能够显示质量高的图像。

在本发明中，可以采用如下形态：所述偏振元件配置在从所述第1发光元件、所述第2发光元件以及所述第3发光元件中的所述一个发光元件到所述分色棱镜的光路中，所述第1分色镜和所述第2分色镜中的一方具有偏振分离特性。

在本发明中，可以采用如下形态：所述一个发光元件是所述第1发光元件、所述第2发光元件以及所述第3发光元件中的与最长波长的图像光对应的发光元件。

在本发明中，也可以采用如下形态：所述一个发光元件是在从所述第1发光元件射出的光、从所述第2发光元件射出的光、以及从所述第3发光元件射出的光的合成光是白色光的条件下驱动所述第1发光元件、所述第2发光元件以及所述第3发光元件时寿命最长的发光元件。

在本发明中，可以采用如下形态：所述一个发光元件是所述第1发光元件和所述第2发光元件中的一方。

在本发明中，可以采用如下形态：所述偏振元件配置在从所述第1面板、所述第2面板以及所述第3面板中的设置有所述一个发光元件的一个面板到所述分色棱镜的光路中。

在本发明中，可以采用如下形态：所述偏振元件设置在从所述一个面板朝所述分色棱镜射出的图像光的光束中的与从所述出射面射出的光束对应的有效光束通过的区域的整个区域中。

在本发明中，也可以采用如下形态：所述偏振元件设置在从所述一个面板朝所述分色棱镜射出的图像光的光束中的用于图像显示的有效光束通过的区域的整个区域中。

在具备应用本发明的光学单元的显示装置中，其特征在于，利用从所述分色棱镜的所述出射面射出的所述第1图像光、所述第2图像光以及所述第3图像光的合成光来显示图像。

在本发明的显示装置中，可以采用具有使用所述合成光来显示虚像的虚像显示部的形态。在本发明的显示装置中，也可以采用具有投射所述合成光的投射光学系统的形态。

附图说明

图1是应用本发明的光学单元的俯视图。

图2是示出图1所示的第1着色层等的透射率-波长特性的说明图。

图3是示出图1所示的第1图像光等的光谱的说明图。

图4是示出图1所示的第1面板的电气结构的说明图。

图5是图6所示的第1显示区域内的各像素(像素电路)的电路图。

图6是图1所示的第1面板的剖视图。

图7是图1所示的第2面板的剖视图。

图8是图1所示的第3面板的剖视图。

图9是示出图1所示的第2分色镜的透射率-波长特性的曲线图。

图10是示出图1所示的第1分色镜的透射率-波长特性的曲线图。

图11是示出图1所示的光学单元中的图像光的可利用的波长范围的说明图。

图12是示出图1所示的第1分色镜不具有偏振分离特性的参考例的透射率-波长特性的曲线图。

图13是示出使用图12所示的特性的第1分色镜时的图像光的可利用的波长范围的说明图。

图14是示出应用本发明的光学单元中的动作的说明图。

图15是示出应用本发明的光学单元中的偏振元件的配置范围的第1例的说明图。

图16是示出应用本发明的光学单元中的偏振元件的配置范围的第2例的说明图。

图17是头戴型显示装置的说明图。

图18是示意性地示出图17所示的显示部的光学系统的结构的立体图。

图19是示出图18所示的光学系统的光路的说明图。

图20是投射型显示装置的说明图。

标号说明

1：光学单元；10：第1面板；11：第1基板；15：第1发光元件；20：第2面板；21：第2基板；25：第2发光元件；30：第3面板；31：第3基板；35：第3发光元件；50：分色棱镜；51：第1入射面；52：第2入射面；53：第3入射面；54：出射面；56：第1分色镜；57：第2分色镜；80：偏振元件；81(r)：第1着色层；81(b)：第2着色层；81(g)：第3着色层；111：第1显示区域；211：第2显示区域；311：第3显示区域；1000、2000：显示装置；1010：虚像显示部；2100：投射光学系统；2200：被投射部件。

具体实施方式

以下，说明本发明的实施方式。另外，在以下的说明中参照的附图中，为了使各层和各部件成为在附图上能够识别的程度的大小，使各层以及各部件的数量、比例尺不同。

(整体结构)

图1是应用本发明的光学单元1的俯视图。图2是示出图1所示的第1着色层81(r)等的透射率-波长特性的说明图。图3是示出图1所示的第1图像光lr等的光谱的说明图。

如图1所示，光学单元1具有：第1面板10，其在作为第1基板11的显示区域的第1显示区域111中具有多个第1发光元件15；第2面板20，其在作为第2基板21的显示区域的第2显示区域211中具有多个第2发光元件25；第3面板30，其在作为第3基板31的显示区域的第3显示区域311中具有多个第3发光元件35；以及分色棱镜50。

从第1面板10射出的图像光作为第1波段的第1图像光lr入射到分色棱镜50。从第2面板20射出的图像光作为第2波段的第2图像光lb入射到分色棱镜50。从第3面板30射出的图像光作为第3波段的第3图像光lg入射到分色棱镜50。在本方式中，第1面板10从第1显示区域111射出第1波段的第1图像光lr。第2面板20从第2显示区域211射出第2波段的第2图像光lb。第3面板30从第3显示区域311射出第3波段的第3图像光lg。在本方式中，第1波段例如是620nm～750nm，第1面板10射出红色的第1图像光lr。第2波段例如是450nm～495nm，第2面板20射出蓝色的第2图像光lb。第3波段例如是495nm～570nm，第3面板30射出绿色的第3图像光lg。

在本方式中，第1面板10的设置在第1显示区域111中的多个第1发光元件15射出白色光，所以，在第1基板11上，相对于第1发光元件15在分色棱镜50的一侧具有第1着色层81(r)，该第1着色层81(r)将从第1发光元件15射出的图像光着色成第1波段的第1图像光lr。第2面板20的设置在第2显示区域211中的多个第2发光元件25射出白色光，所以，在第2基板21上，相对于第2发光元件25在分色棱镜50的一侧具有第2着色层81(b)，该第2着色层81(b)将从第2发光元件25射出的图像光着色成第2波段的第2图像光lb。第3面板30的设置在第3显示区域311中的多个第3发光元件35射出白色光，所以，在第3基板31上，相对于第3发光元件35在分色棱镜50的一侧具有第3着色层81(g)，该第3着色层81(g)将从第3发光元件35射出的图像光着色成第3波段的第3图像光lg。在本方式中，第1发光元件15、第2发光元件25和第3发光元件35均为有机电致发光元件，射出非偏振光。

在本方式中，第1着色层81(r)为具有图2中用虚线p81(r)表示的透射率-波长特性且吸收除了红色光以外的光的光吸收系统的滤光层。第2着色层81(b)为具有图2中用点划线p81(b)表示的透射率-波长特性且吸收除了蓝色光以外的光的光吸收系统的滤光层。第3着色层81(g)为具有图2中用双点划线p81(g)表示的透射率-波长特性且吸收除了绿色光以外的光的光吸收系统的滤光层。因此，第1图像光lr具有图3中用虚线lr所示的光谱，第2图像光lb具有图3中用点划线lb所示的光谱，第3图像光lg具有图3中用双点划线lg所示的光谱。

分色棱镜50具有第1入射面51、与第1入射面51相对的第2入射面52、设置在第1入射面51与第2入射面52之间的第3入射面53、与第3入射面53相对的出射面54。第1面板10配置成与第1入射面51相对，从第1面板10射出的图像光作为第1波段的第1图像光lr入射到第1入射面51。第2面板20配置成与第2入射面52相对，从第2面板20射出的图像光作为第2波段的第2图像光lb入射到第2入射面52。第3面板30配置成与第3入射面53相对，从第3面板30射出的图像光作为第3波段的第3图像光lg入射到第3入射面53。第1面板10、第2面板20、第3面板30例如利用透光性的粘接剂层固定于分色棱镜50。

分色棱镜50具有第1分色镜56和第2分色镜57，该第1分色镜56和第2分色镜57配置成彼此以45°的角度交叉。第1分色镜56使第1图像光lr朝向出射面54反射，使第2图像光lb和第3图像光lg透射。第2分色镜57使第2图像光lb朝向出射面54反射，使第1图像光lr和第3图像光lg透射。

(第1面板10的电气结构)

图4是示出图1所示的第1面板10的电气结构的说明图。图5是图4所示的第1显示区域111内的各像素(像素电路)的电路图。另外，在以下的说明中，“上层侧”、“上表面”表示与第1基板相反的一侧。

如图4所示，在第1面板10上，在第1基板11的一个面上设置有第1显示区域111、周边区域112和安装区域113。在本方式中，第1基板11为硅等的半导体基板。在第1基板11中，第1显示区域111为排列多个像素p而得到的矩形区域。在第1显示区域111中形成有在x方向上延伸的多个扫描线62、与各扫描线62对应地在x方向上延伸的多个控制线64和在与x方向交叉的y方向上延伸的多个信号线61。与多个扫描线62和多个信号线61的各交叉处对应地形成有像素p。因此，多个像素p在x方向和y方向上排列成矩阵状。

周边区域112为包围第1显示区域111的周围的矩形框状区域。在周边区域112中设置有驱动电路41。驱动电路41为驱动第1显示区域111内的各像素p的电路，构成为包含2个扫描线驱动电路42和信号线驱动电路44。本方式的第1面板10是如下的电路内置型显示装置：由直接形成在第1基板11的表面上的晶体管等有源元件构成驱动电路41。

安装区域113为隔着周边区域112与第1显示区域111相反的一侧的区域，排列有多个安装端子47。从控制电路、电源电路等各种外部电路(未图示)向各安装端子47供给控制信号、电源电位。外部电路例如安装于与安装区域113接合的挠性布线基板(未图示)。

如图5所示，像素p构成为包含第1发光元件15、驱动晶体管tdr、发光控制晶体管tel、选择晶体管tsl和电容元件c。另外，在图5中，设像素p的各晶体管t(tdr、tel、tsl)为p沟道型，但还可以利用n沟道型晶体管。

第1发光元件15是使包含有机el材料的发光层的发光功能层46夹在第1电极e1(阳极)与第2电极e2(阴极)之间而成的电光元件。第1电极e1按照每个像素p单独地形成，第2电极e2遍及多个像素p而连续。第1发光元件15配置在连结第1电源导电体48与第2电源导电体49的电流路径上。第1电源导电体48为被供给高位侧的电源电位(第1电位)vel的电源布线，第2电源导电体49为被供给低位侧的电源电位(第2电位)vct的电源布线。

驱动晶体管tdr和发光控制晶体管tel在连结第1电源导电体48与第2电源导电体49的电流路径上与第1发光元件15串联配置。具体而言，驱动晶体管tdr的一对电流端中的一方(源极)与第1电源导电体48连接。发光控制晶体管tel作为控制驱动晶体管tdr的一对电流端中的另一方(漏极)与第1发光元件15的第1电极e1之间的导通状态(导通/非导通)的开关发挥功能。驱动晶体管tdr生成与自身的栅/源间电压对应的电流量的驱动电流。在发光控制晶体管tel被控制为导通状态的状态下，驱动电流从驱动晶体管tdr经由发光控制晶体管tel而供给到第1发光元件15，由此，第1发光元件15以与驱动电流的电流量对应的亮度发光。在发光控制晶体管tel被控制为截止状态的状态下，切断对第1发光元件15的驱动电流的供给，由此，第1发光元件15熄灭。发光控制晶体管tel的栅极与控制线64连接。

选择晶体管tsl作为控制信号线61与驱动晶体管tdr的栅极之间的导通状态(导通/非导通)的开关发挥功能。选择晶体管tsl的栅极与扫描线62连接。此外，电容元件c为使电介质夹在第1电极c1与第2电极c2之间而成的静电电容。第1电极c1与驱动晶体管tdr的栅极连接，第2电极c2与第1电源导电体48(驱动晶体管tdr的源极)连接。因此，电容元件c保持驱动晶体管tdr的栅/源间电压。

信号线驱动电路44按照每个写入期间(水平扫描期间)对多个信号线61并列地供给灰度电位(数据信号)，该灰度电位与从外部电路供给的图像信号按照每个像素p指定的灰度对应。另一方面，各扫描线驱动电路42通过将扫描信号供给到各扫描线62，按照每个写入期间依次选择多个扫描线62中的每一个。与扫描线驱动电路42选择出的扫描线62对应的各像素p的选择晶体管tsl转变为导通状态。因此，经由信号线61和选择晶体管tsl对各像素p的驱动晶体管tdr的栅极供给灰度电位，电容元件c保持与灰度电位对应的电压。另一方面，当写入期间中的扫描线62的选择结束时，各扫描线驱动电路42通过将控制信号供给到各控制线64，将与该控制线64对应的各像素p的发光控制晶体管tel控制为导通状态。因此，与在紧前面的写入期间中保持于电容元件c的电压对应的驱动电流从驱动晶体管tdr经由发光控制晶体管tel供给到第1发光元件15。通过以这样的方式使第1发光元件15以与灰度电位对应的亮度发光，从第1显示区域111射出由图像信号指定的任意的第1图像光lr。

(第1面板10的截面结构)

图6是图1所示的第1面板10的剖视图。如图6所示，在第1基板11上形成有像素p的选择晶体管tsl等晶体管的有源区域40(源/漏区)，有源区域40的上表面被绝缘膜b0(栅绝缘膜)覆盖。在绝缘膜b0的上表面形成有栅电极g。在栅极g的上层侧形成有将多个绝缘层ba～be与多个布线层wa～we交替地层叠而成的多层布线层。各布线层由含有铝、银等的低电阻导电材料形成。在绝缘层ba的上表面形成有包含图5所示的扫描线62等的布线层wa。在绝缘层bb的上层形成有包含图5所示的信号线61、第1电极c1等的布线层wb。在绝缘层bc的正面上层形成有包含图5所示的第2电极c2等的布线层wc。在绝缘层bd的正面上层形成有包含图5所示的第1电源导电体48等的布线层wd。在绝缘层be的上层形成有包含布线69和布线67等的布线层we。

在绝缘层be的上层形成有光路调整层60。光路调整层60是用于将光谐振器16的谐振波长设定为红色波长的要素，由氮化硅、氧化硅等透光性绝缘材料形成。具体而言，通过与光路调整层60的膜厚对应地适当调整构成光谐振器16的第1电源导电体48与第2电极e2之间的光路长度dr(光学距离)，可设定相对于从第1面板10射出的光的谐振波长。在本方式中，由于从第1面板10射出红色的第1图像光lr，所以，光谐振器16的光路长度设定为适合第1图像光lr的值。因此，光谐振器16大致具有与图1所示的第1着色层81(r)相同的透射率-波长特性(参照图2)。

在光路调整层60的上表面形成有第1显示区域111内的每个像素p的第1电极e1。第1电极e1例如由ito(indiumtinoxide)等透光性导电材料形成。在第1电极e1的周围形成有绝缘性的像素定义层65。在第1电极e1的上表面形成有发光功能层46。发光功能层46构成为包含由有机el材料形成的发光层，通过电流的供给而发出白色光。有时在发光功能层46设置有向发光层供给的电子、空穴的输送层或者注入层。发光功能层46遍及第1显示区域111内的多个像素p而连续地形成。

在发光功能层46的上层遍及第1显示区域111的整个范围而形成有第2电极e2，发光功能层46中的由第1电极e1和第2电极e2夹着的区域(发光区域)发光。第2电极e2作为使到达的光的一部分透过并且使剩余的光反射的半透过反射层发挥功能。例如，通过将含有银、镁的合金等光反射性导电材料形成为足够薄的膜厚，可形成半透过反射性的第2电极e2。来自发光功能层46的发射光在第1电源导电体48与第2电极e2之间往返，特定的谐振波长的成分被选择性地放大，之后，透过第2电极e2而射出到观察侧(与第1基板11相反的一侧)。即，在作为反射层发挥功能的第1电源导电体48与作为半透过反射层发挥功能的第2电极e2之间形成有使来自发光功能层46的射出光谐振的光谐振器16。

这里，在周边区域112中，在与形成在第1显示区域111中的导电层相同的层形成有多个布线66、67、68、69等，布线66、67、68、69例如经由形成在布线之间的绝缘层的接触孔而电连接。在第2电极e2的上层侧，遍及第1基板11的整个范围而形成有密封体70。密封体70是通过对形成在第1基板11上的各要素进行密封而防止外部气体、水分的侵入的透光性膜体，例如，由第1密封层71、第2密封层72与第3密封层73的层叠膜构成。第3密封层73形成于第2电极e2的上层，与第2电极e2的上表面直接接触。第3密封层73例如是硅化合物(典型地，氮化硅、氧化硅)等绝缘性无机材料。第1密封层71作为填充第2电极e2、第3密封层73表面的阶梯差的平坦化膜发挥功能。第1密封层71例如由环氧树脂等透光性有机材料形成。第2密封层72遍及第1基板11的整个范围而形成。第2密封层72例如由耐水性、耐热性优异的氮化硅、氧氮化硅等形成。

在密封体70(第2密封层72)的上表面遍及第1显示区域111和周边区域112的整个区域或大致整个区域地形成第1着色层81(r)。第1着色层81(r)透射第1波段的红色光。此外，在第1面板10中，透光性的基盖18利用粘接剂17相对于第1着色层81(r)固定在与第1基板11相反的一侧。

(第2面板20和第3面板30的结构)

图7是图1所示的第2面板20的剖视图。图8是图1所示的第3面板30的剖视图。图1所示的第2面板20以及第3面板30与第1面板10相同，具有参照图5和图6说明的电气结构，代替第1发光元件15，形成有第2发光元件25和第3发光元件35。

如图7所示，在第2面板20中，代替参照图6说明的第1着色层81(r)，遍及第2显示区域211和周边区域212的整个区域或大致整个区域地形成第2着色层81(b)，第2着色层81(b)透射第2波段的蓝色光。此外，将图7所示的光路调整层60的膜厚调整成与从第2面板20射出的蓝色的第2图像光lb的波长对应，从而使构成光共振器26的第1电源导电体48与第2电极e2之间的光路长度db(光学距离)优化。因此，光共振器26大致具有与图1所示的第2着色层81(b)相同的透射率-波长特性(参照图2)。此外，在第2面板20中，透光性的基盖28利用粘接剂27相对于第2着色层81(b)固定在与第2基板21相反的一侧。

如图8所示，在第3面板30中，代替参照图6说明的第1着色层81(r)，遍及第3显示区域311和周边区域312的整个区域或大致整个区域地形成第3着色层81(g)，第3着色层81(g)透射第3波段的绿色光。此外，将图8所示的光路调整层60的膜厚调整成与从第3面板30射出的绿色的第3图像光lg的波长对应，从而使构成光共振器36的第1电源导电体48与第2电极e2之间的光路长度dg(光学距离)优化。因此，光共振器36大致具有与图1所示的第3着色层81(g)相同的透射率-波长特性(参照图2)。此外，在第3面板30中，透光性的基盖38利用粘接剂37相对于第3着色层81(g)固定在与第3基板31相反的一侧。

(分色棱镜50的光学特性等)

图9是示出图1所示的第2分色镜57的透射率-波长特性的曲线图。图10是示出图1所示的第1分色镜56的透射率-波长特性的曲线图。图11是示出图1所示的光学单元1中的图像光的可利用的波长范围的说明图。

在图1所示的光学单元1中，在本方式中，在从第1发光元件15、第2发光元件25以及第3发光元件35中的至少一个发光元件到分色棱镜50的光路中配置有透射偏振方向不同的第1偏振和第2偏振中的第1偏振光的偏振元件80。与这种结构对应，第1分色镜56和第2分色镜57中的至少一方具有偏振分离特性。在本方式中，偏振元件80配置在从第1发光元件15、第2发光元件25以及第3发光元件35中的一个发光元件到分色棱镜50的光路中。在本方式中，偏振元件90配置在从第1面板10、第2面板20以及第3面板30中的设置有所述一个发光元件的一个面板到分色棱镜50的光路中。

在本方式中，在设具有与纸面垂直的偏振方位的线偏振光为s偏振光、具有与纸面平行的偏振方位的线偏振光为p偏振光时，第1偏振是s偏振，第2偏振是p偏振。因此，偏振元件80使从面板射出的非偏振光中的s偏振光透射。

这里，所述一个面板是第1面板10、第2面板20以及第3面板30中的与最长波长的图像光对应的面板，所述一个发光元件是第1发光元件15、第2发光元件25以及第3发光元件35中的与最长波长的图像光对应的发光元件。此外，上述一个面板是在从第1面板10的第1发光元件15射出的光、从第2面板20的第2发光元件25射出的光、以及从第3面板30的第3发光元件35射出的光的合成光是白色光的条件下驱动第1面板10、第2面板20以及第3面板30时寿命最长的面板。例如，上述一个面板是具有在上述条件下驱动第1面板10、第2面板20以及第3面板30时射出强度的降低最小的特性、或者光谱的变化最小的特性的面板。

在本方式中，由于第1面板10、第2面板20以及第3面板30中的第1面板10射出最长波长的第1图像光lr，因此，是第1着色层81(r)的光劣化最小等、寿命最长的面板。因此，偏振元件80配置在从第1面板10到分色棱镜50的光路中。此外，第1分色镜56具有偏振分离特性，与此相对，第2分色镜57不具有偏振分离特性。

具体而言，如图9中的实线lb45所示，第2分色镜57对于例如以45°的角度入射的光，使波长为大约520nm以上的光透射，另一方面，使波长为大约490nm以下的光反射。因此，第2分色镜57与偏振以及非偏振无关地使第2图像光lb朝出射面54反射，使第1图像光lr以及非偏振的第3图像光lg透射。另外，对于波长为490nm至520nm的光，透射率随着波长变长而上升。

此外，第2分色镜57的透射率和反射率具有入射角依赖性。例如，在入射角为38°时，如图9中的虚线lb38所示，相比于入射角为45°的情况，第2分色镜57透射的波段向长波长侧偏移，在入射角为52°时，如图9中的单点划线lb52所示，相比于入射角为45°的情况，第2分色镜57透射的波段向短波长侧偏移。

另一方面，如图10中的粗实线s45所示，第1分色镜56对于例如以45°的角度入射的s偏振光，使波长为大约620nm以上的光反射，另一方面，使波长为大约590nm以下的光透射。因此，第1分色镜56使穿过偏振元件80后的s偏振的第1图像光lr朝出射面54反射，使第2图像光lb和第3图像光lg透射。另外，对于波长为590nm至620nm的光，波长越长，则透射率越低。

此外，第1分色镜56的透射率和反射率具有入射角依赖性。例如，在入射角为38°的s偏振光时，如图10中的粗虚线s38所示，相比于入射角为45°的s偏振光的情况，第1分色镜56透射的波段向长波长侧偏移，在入射角为52°的s偏振光时，如图10中的粗单点划线s52所示，相比于入射角为45°的s偏振光的光的情况，第1分色镜56透射的波段向短波长侧偏移。

另外，在第1分色镜56中，对于以45°的角度入射的p偏振光、以38°的角度入射的p偏振光、以及以525°的角度入射的p偏振光，如图9中的细实线p45、细虚线p38以及细单点划线p52所示，对于大约620nm以上的光，透射率较高。

因此，如图11所示，在将图9所示的第2分色镜57的透射率-波长特性和图10所示的第1分色镜56的对于s偏振光的透射率-波长特性合成时，可以说，对于第1波段(红色)和第3波段(绿色)，能够使用较宽的波长范围wr1、wb1、wg1的光。具体而言，在分色棱镜50中，对于第1波段(红色)的s偏振光，在635nm至675nm的较宽的波段wr1中，38°至52°的入射角的光被第1分色镜56反射。此外，对于第3波段(绿色)的非偏振光，在535nm至565nm的较宽的波段wg1中，38°至52°的入射角的光透过第1分色镜56和第2分色镜57。此外，对于第2波段(蓝色)的非偏振光，在460nm至470nm的波长范围wb1中，38°至52°的入射角的光被第2分色镜57反射。

(比较例)

图12是示出图1所示的第1分色镜56不具有偏振分离特性的参考例的透射率-波长特性的曲线图。图13是示出使用图12所示的特性的第1分色镜56时的图像光的可利用的波长范围的说明图。

当第1分色镜56不具有偏振分离特性时，如图12中的实线lb45所示，第1分色镜56对于例如以45°的角度入射的光，使波长为大约570nm以下的光透射，另一方面，使波长为大约620nm以上的光反射。此外，对于波长为570nm至620nm的光，波长越长，则透射率越低。此外，当入射角为38°时，如图12中的虚线la38所示，相比于入射角为45°的情况，第1分色镜56透射的波段向长波长侧偏移，当入射角为52°时，如图12中的单点划线la52所示，相比于入射角为45°的情况，第1分色镜56透射的波段向短波长侧偏移。

因此，如图13所示，在将图10所示的第2分色镜57的透射率-波长特性和图12所示的第1分色镜56的透射率-波长特性合成时可知，与参照图11说明的情况不同，对于第1波段(红色)和第3波段(绿色)，只能使用较窄的波长范围wr2、wg2的光。

具体而言，在分色棱镜50中，对于第1波段(红色)的光，仅在645nm至660nm的较窄的波长范围wr2内，38°至52°的入射角的光被第1分色镜56反射。此外，对于第3波段(绿色)的光，仅在540nm至550nm的较窄的波长范围wg2内，38°至52°的入射角的光透过第1分色镜56和第2分色镜57。另外，对于第2波段(蓝色)的光，与本实施方式相同，在460nm至470nm的波长范围wb2内，38°至52°的入射角的光被第2分色镜57反射。

(光学单元1中的动作)

图14是示出应用本发明的光学单元1的动作的说明图。如图14所示，在本方式的光学单元1中，当从第1面板10射出的非偏振的第1图像光lr通过偏振元件80时，只有s偏振光从第1入射面51进入分色棱镜50内。然后，s偏振的第1图像光lr例如被第1分色镜56反射，然后，透过第2分色镜57而从出射面54射出。

从第2面板20射出的非偏振的第2图像光lb从第2入射面52进入分色棱镜50内。然后，非偏振的第2图像光lb例如被第2分色镜57反射，然后，透过第1分色镜56而从出射面54射出。

从第3面板30射出的非偏振的第3图像光lg从第3入射面53进入分色棱镜50内。然后，非偏振的第3图像光lg例如透过第2分色镜57，然后，透过第1分色镜56而从出射面54射出。

因此，分色棱镜50从出射面54射出通过合成s偏振的第1图像光lr、非偏振的第2图像光lb、非偏振的第3图像光lg而得到的彩色图像。这时，从第1面板10射出的第1图像光lr中的p偏振光不从出射面54射出。因此，在第1面板10中，需要通过增大提供给第1发光元件15的电流来增加发光量。即使在该情况下，第1面板10的寿命比第2面板20以及第3面板30的寿命长，因此，不易发生由于第1面板10的寿命的原因而导致光学单元1的寿命显著降低的情况。

(本方式的主要效果)

如以上说明的那样，在本方式的光学单元1中，偏振元件80配置在从第1面板10到分色棱镜50的光路中，第1分色镜56具有偏振分离特性。因此，除了透射率-波长特性之外，第1分色镜56还根据所入射的光的偏振方向进行每个色光的反射和透射。因此，即使存在从第1发光元件15射出的光包括相对于装置光轴大幅倾斜的光线的情况、以及第1分色镜56具有入射角依赖性的情况，也能够利用第1分色镜56适当地进行从第1发光元件15射出的第1图像光lr的反射。因此，在将光学单元1用于显示装置时，即使不采用使从第1面板10等射出的色光的波段变得极窄的结构、以及使从第1面板10射出的光束中的用于图像显示的有效光束显著变窄的结构等，也能够显示质量高的图像。

(偏振元件80的配置范围)

图15是示出应用本发明的光学单元1中的偏振元件80的配置范围的第1例的说明图。图16是示出应用本发明的光学单元1中的偏振元件80的配置范围的第2例的说明图。如图15所示，以从第1面板10射出的第1图像光lr为例进行说明，优选的是，偏振元件80至少设置在从第1面板10朝向分色棱镜50射出的第1图像光lr的光束中的与从出射面54射出的光束对应的有效光束l0通过的区域。

例如，设位于有效光束l0的一端的光线和相对于第1入射面51的法线所成的角度为θ、相对于第1入射面51的法线方向上的从第1发光元件15到偏振元件80的分色棱镜50侧的面的距离为d、从相对于第1入射面51的法线方向观察时的偏振元件80的边缘和位于第1显示区域111的端部的第3发光元件35的间隔为ga时，角度θ、距离d和间隔ga优选满足以下条件。

ga≧d·tanθ

此外，如图16所示，优选的是，偏振元件80至少设置在从出射面54射出的光束中的用于图像显示的有效光束l0通过的区域。在该情况下，优选的是，位于有效光束l0的一端的光线和相对于第1入射面51的法线所成的角度θ、相对于第1入射面51的法线方向上的从第1发光元件15到偏振元件80的分色棱镜50侧的面的距离d、以及从相对于第1入射面51的法线方向观察时的偏振元件80的边缘和第1显示区域111的边缘的间隔ga也满足以下条件。

ga≧d·tanθ

[其它实施方式]

在上述实施方式中，偏振元件80配置在第1面板10与分色镜50之间，但也可以是偏振元件80与第1面板10一体的方式、或与分色镜50一体的方式。此外，也可以是偏振元件80构成在第1面板10与第1发光元件15之间等、偏振元件80内置于第1面板10中的方式。在上述实施方式中，在第1面板10中设置第1着色层81(r)，在第2面板20中设置第2着色层82(b)，在第3面板30中设置第3着色层81(g)，但也可以将第1着色层81(r)、第2着色层82(b)以及第3着色层81(g)构成为与第1面板10、第2面板20以及第3面板30分开的部件。在上述实施方式中，发光元件射出白色光，但也可以将本发明应用于设置在第1面板10中的第1发光元件15本身射出第1波段的第1图像光lr、设置在第2面板20中的第2发光元件25本身射出第2波段的第2图像光lb、设置在第3面板30中的第3发光元件35本身射出第3波段的第3图像光lg的情况。

在上述实施方式中，仅在第1面板10与分色棱镜50之间设置偏振元件80，但是，还可以在第2面板20与分色棱镜50之间、第3面板30与分色棱镜50之间设置偏振元件80。此外，在上述实施方式中，第1分色镜56具有偏振分离特性，但是也可以采用第2分色镜57具有偏振分离特性的方式、或者第1分色镜56和第2分色镜双方具有偏振分离特性的方式。

在上述任意一个实施方式中，例示了多个像素分别具有有机电致发光元件作为发光元件的情况，但也可以将本发明应用于具有发光二极管等作为发光元件的情况。

[显示装置的结构例1]

上述实施方式中说明的光学单元1用于以下说明的显示装置等。图17是头部佩戴型显示装置1000的说明图。图18是示意性示出图17所示的虚像显示部1010的光学系统的结构的立体图。图19是示出图18所示的光学系统的光路的说明图。

图17所示的显示装置1000构成为透视型眼镜显示器，具有镜架1110，该镜架110在左右具有镜腿1111、1112。在显示装置1000中，虚像显示部1010被支承于镜架1110，使使用者将从虚像显示部1010射出的图像识别为虚像。在本实施方式中，显示装置1000具有左眼用显示部1101和右眼用显示部1102作为虚像显示部1010。左眼用显示部1101和右眼用显示部1102具有相同的结构，配置成左右对称。

在以下的说明中，以左眼用显示部1101为中心进行说明，省略右眼用显示部1102的说明。如图18和图19所示，在显示装置1000中，显示部1101具有光学单元1、和将从光学单元1射出的合成光lb引导至出射部1058的导光系统1030。在光学单元1与导光系统1030之间配置有投射透镜系统1070，从光学单元1射出的合成光lb经由投射透镜系统1070而入射到导光系统1030。投射透镜系统1070由具有正屈光力的1个准直透镜构成。

导光系统1030具有：透光性的入射部1040，其入射合成光lb；以及透光性的导光部1050，该透光性的导光部1050的一端1051侧与入射部1040连接，在本实施方式中，入射部1040和导光部1050构成为一体的透光性部件。

入射部1040具有：入射面1041，入射从光学单元1射出的合成光lb；以及反射面1042，其使从入射面1041入射的合成光lb在与入射面1041之间反射。入射面1041由平面、非球面或者自由曲面等构成，隔着投射透镜系统1070与光学单元1相对。投射透镜系统1070倾斜地配置成与入射面1041的端部1412之间的间隔大于与入射面1041的端部1411之间的间隔。在入射面1041未形成有反射膜等，但对以临界角以上的入射角入射的光进行全反射。因此，入射面1041具有透射性和反射性。反射面1042由与入射面1041相对的面构成，倾斜配置成端部1422比入射面1041的端部1421更远离入射面1041。因此，入射部1040具有大致三角形状。反射面1042由平面、非球面或者自由曲面等构成。反射面1042可以采用形成有以铝、银、镁、铬等为主要成分的反射性金属层的结构。

导光部1050具有：第1面1056(第1反射面)，其从一端1051朝向另一端1052侧延伸；第2面1057(第2反射面)，其与第1面1056平行地相对，从一端1051侧朝向另一端1052侧延伸；以及出射部1058，其设置于第2面1057的与入射部1040隔开的部分。第1面1056与入射部1040的反射面1042经由斜面1043而连接。第1面1056和第2面1057的厚度比入射部1040薄。第1面1056和第2面1057根据导光部1050与外界(空气)的折射率之差，对以临界角以上的入射角入射的光进行全反射。因此，在第1面1056和第2面1057上未形成有反射膜等。

出射部1058构成在导光部1050的厚度方向上的第2面1057侧的一部分。在出射部1058彼此平行地配置有相对于法线方向倾斜的多个部分反射面1055，该法线方向是相对于第2面1057的法线方向。出射部1058为第2面1057中的与多个部分反射面1055重叠的部分，且为在导光部1050的延伸方向上具有规定宽度的区域。多个部分反射面1055分别由电介质多层膜构成。此外，多个部分反射面1055中的至少1个可以是电介质多层膜与以铝、银、镁、铬等为主要成分的反射性金属层(薄膜)的复合层。在部分反射面1055为包含金属层的结构的情况下，具有提高部分反射面1055的反射率的效果、能够对部分反射面1055的透射率和反射率的入射角依赖性或偏振依赖性进行优化的效果。另外，出射部1058也可以是设置有衍射光栅或全息元件等光学元件的方式。

在以这样的方式构成的显示装置1000中，由从入射部1040入射的平行光形成的合成光lb在入射面1041折射，朝向反射面1042。接着，合成光lb被反射面1042反射，再次朝向入射面1041。此时，合成光lb以临界角以上的入射角入射到入射面1041，因此，合成光lb被入射面1041朝向导光部1050反射而朝向导光部1050。另外，入射部1040构成为由平行光形成的合成光lb入射到入射面1041，但也可以采用如下结构：由自由曲面等构成入射面1041和反射面1042，在由非平行光形成的合成光lb入射到入射面1041之后，在反射面1042与入射面1041之间反射的期间内转换为平行光。

在导光部1050中，合成光lb在第1面1056与第2面1057之间反射并前进。然后，入射到部分反射面1055的合成光lb的一部分被部分反射面1055反射，从出射部1058朝观察者的眼睛e射出。此外，入射到部分反射面1055的合成光lb的剩余部分透过部分反射面1055，入射到相邻的下一个部分反射面1055。因此，被多个部分反射面1055分别反射的合成光lb从出射部1058朝向观察者的眼睛e射出。因此，观察者能够识别虚像。此时，关于外界的光，从外界入射到导光部1050的光在入射到导光部1050之后，透过部分反射面1055而到达观察者的眼睛e。因此，观察者能够看到从光学单元1射出的彩色图像，并且能够透视看到外界的景色等。

[电子设备的结构例2]

图20是投射型显示装置2000的说明图。图20所示的显示装置2000具有：上述实施方式的光学单元1；以及投射光学系统2100，其将从光学单元1射出的合成光lb放大投射到屏幕等被投射部件2200等上。

[显示装置的其它结构例]

作为具有在上述实施方式中所说明的光学单元1的显示装置(电子设备)，可以举出用于摄像机、静态照相机等摄像装置的电子取景器(evf：electronicviewfinder)等。