JP4566311B2 - Goggles type display device - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、使用者が頭部に装着して使用するゴーグル型の表示システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、使用者が頭部に装着して使用するゴーグル型の表示装置が普及してきている。このゴーグル型の表示装置は、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）とも呼ばれ、映像を拡大してその虚像を形成するレンズ、およびそのレンズの焦点距離よりも近くに設置された液晶パネルのような表示装置を有している。使用者は、液晶パネルの表示をレンズを介して観察することによって、拡大された映像を鑑賞することができる。よって、小型でありながらも、大画面の表示を鑑賞することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、使用者は、レンズを介して虚像を観察しているため、眼の疲労が大きく、この疲労状態が続くと、最悪の場合には短時間の使用においても視力の低下を引き起こすことがあり、問題があった。
【０００４】
そこで、本願発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、使用によって使用者が健康を害するのを防ぐゴーグル型表示システムを提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本願発明によると、
２つの表示装置と、
外部映像信号供給装置より入力される第１の映像信号と、
外部の像を第２の映像信号に変換する２つの撮像素子と、
使用者の生体情報を生体情報信号に変換するセンサと、
前記２つの表示装置へ映像信号を供給する映像信号制御回路と、
を有するゴーグル型表示システムであって、
前記映像信号制御回路は、前記生体情報信号を数値処理した指数に基づき、前記２つの表示装置に前記第１の映像信号または前記第２の映像信号を供給することを特徴とするゴーグル型表示システムが提供される。
【０００６】
本願発明によると、
２つの表示装置と、
外部映像信号供給装置より入力される第１の映像信号と、
外部の像を第２の映像信号に変換する２つの第１の撮像素子と、
使用者の眼の像を第３の映像信号に変換する２つの第２の撮像素子と、
使用者の生体情報を生体情報信号に変換するセンサと、
前記２つの表示装置へ映像信号を供給する映像信号制御回路と、
を有するゴーグル型表示システムであって、
前記映像制御回路は、前記第３の映像信号および前記生体情報信号を数値処理した指数に基づき、前記２つの表示装置に前記第１の映像信号または前記第２の映像信号を供給することを特徴とするゴーグル型表示システムが提供される。
【０００７】
本願発明によると、
２つの表示装置と、
外部映像信号供給装置より入力される第１の映像信号と、
外部の像を第２の映像信号に変換する２つの撮像素子と、
使用者の生体情報を生体情報信号に変換するセンサと、
前記２つの表示装置へ映像信号を供給する映像信号制御回路と、
を有するゴーグル型表示システムであって、
前記映像信号制御回路は、前記生体情報信号を数値処理して得たカオスアトラクター指数に基づき前記使用者の疲労の程度を算出し、
前記疲労の程度があらかじめ設定されたレベル以下の場合には、前記映像信号制御回路は前記２つの表示装置に前記第１の映像信号を供給し、
前記疲労の程度が前記あらかじめ設定されたレベルを超える場合には、前記映像信号制御回路は前記２つの表示装置に前記第２の映像信号を供給することを特徴とするゴーグル型表示システムが提供される。
【０００８】
本願発明によると、
２つの表示装置と、
外部映像信号供給装置より入力される第１の映像信号と、
外部の像を第２の映像信号に変換する２つの撮像素子と、
使用者の眼の像を第３の映像信号に変換する２つの撮像素子と、
使用者の生体情報を生体情報信号に変換するセンサと、
前記２つの表示装置へ映像信号を供給する映像信号制御回路と、
を有するゴーグル型表示システムであって、
前記映像信号制御回路は、前記第３の映像信号および前記生体情報信号を数値処理して得たカオスアトラクター指数に基づき前記使用者の疲労の程度を算出し、
前記疲労の程度があらかじめ設定されたレベル以下の場合には、前記映像信号制御回路は前記２つの表示装置に前記第１の映像信号を供給し、
前記疲労の程度が前記あらかじめ設定されたレベルを超える場合には、前記映像信号制御回路は前記２つの表示装置に前記第２の映像信号を供給することを特徴とするゴーグル型表示システムが提供される。
【０００９】
また、前記第１の撮像素子は、ＣＣＤ撮像素子またはイメージセンサであってもよい。
【００１０】
前記第２の撮像素子は、ＣＣＤ撮像素子またはイメージセンサであってもよい。
【００１１】
前記使用者の生体情報は、脈波、血圧、体温または瞳孔の開き度合であってもよい。
【００１２】
前記センサは、脈波センサ、血圧センサまたは体温センサであってもよい。
【００１３】
前記脈波センサ、血圧センサまたは体温センサは、ヘッドホンに設置されてもよい。
【００１４】
前記イメージセンサは、前記表示装置と一体形成されているようにしてもよい。
【００１５】
前記表示装置は、反射型液晶表示装置であってもよい。
【００１６】
前記表示装置のバックライトには、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、および青色ＬＥＤが用いられてもよい。
【００１７】
前記表示装置は、フィールドシーケンシャル方式で駆動されるようにしてもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
【００１９】
以下に本願発明の実施の形態の例を説明する。なお、以下の実施形態は好ましい例であり、本願発明のゴーグル型表示装置システムは、以下の実施の形態に限定されるわけではない。
【００２０】
（実施形態１）
図１に本実施形態のゴーグル型表示装置システムの概略構成図が示してある。
１０１はゴーグル型表示装置である。１０２−ＬおよびＲはＬＣＤパネル（液晶パネル）である。なお本明細書では、符号の後に（−Ｒ）および（−Ｌ）といった符号が付けていることがあるが、これらの符号はそれぞれ右眼用、左眼用の構成要素であることを意味する。１０５−ＬおよびＲはＬＥＤバックライトであり、それぞれ導光板１０３（図示せず）およびＬＥＤ１０４（図示せず）を有している。ＬＥＤ１０４には、赤色、緑色および青色の複数のＬＥＤが含まれており、全体として白色光源としての役割を果たしている。導光板１０３は、前記複数のＬＥＤから照射される光をＬＣＤパネル１０２の表示部全面に均一に照射する為のものである。１０６−ＬおよびＲはレンズである。１０７−ＬおよびＲはＣＣＤ撮像素子であり、それぞれ使用者の左眼、右眼の像を撮影し第３の映像信号Ｌおよび第３の映像信号Ｒに変換する。１０８−ＬおよびＲはＣＣＤ撮像素子であり、それぞれ外部の景色（像）を撮影し第２の映像信号Ｌおよび第２の映像信号Ｒに変換する。１０９は画像信号制御回路であり、外部装置からの第１の映像信号Ｌおよび第１の映像信号Ｒならびに使用者の生体情報信号が入力され、またＣＣＤ撮像素子１０７−Ｌおよび１０７−Ｒから第３の映像信号Ｌおよび第３の映像信号ＲならびにＣＣＤ撮像素子１０８−Ｌおよび１０８−Ｒから第2の映像信号Ｌおよび第2の映像信号Ｒが入力される。また、画像信号制御回路１０９は、ＬＣＤパネル１０２−Ｌおよび１０２−Ｒに、それぞれ映像信号Ｌ、映像信号Ｒを供給する。１１０−Ｌおよび１１０−Ｒは、それぞれ使用者の左眼、右眼である。
【００２１】
本実施形態のゴーグル型表示システムは、これらの構成要素の他にも、使用者の生体情報を得て生体情報信号に変換するためのセンサや、音声や音楽などを出力するためのスピーカやヘッドホン、映像信号を供給するビデオデッキやコンピュータ等を有している。
【００２２】
図２は、図１に示した本実施形態のゴーグル型表示装置システムの構成を斜視図により示したものである。
【００２３】
図３は、本実施形態のゴーグル型表示装置の外観図である。なお、図３は透視図としているので、各構成要素が示されている。
【００２４】
なお、使用者の眼をモニターするＣＣＤ撮像素子１０７−Ｌおよび１０７−Ｒならびに外部の像を撮影するＣＣＤ撮像素子１０８−Ｌおよび１０８−Ｒの配置は、図３に示される配置に限られることはない。設計次第で、これらのＣＣＤ撮像装置の配置を変更することは可能である。
【００２５】
本実施形態では、ＬＥＤバックライトを用いてＬＣＤパネルをフィールドシーケンシャル駆動することによって表示を行う。
図１８にフィールドシーケンシャル駆動方法のタイミングチャートを示す。フィールドシーケンシャル駆動方法のタイミングチャートには、映像信号書き込みの開始信号（Ｖsync信号）、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）ならびに青（Ｂ）のＬＥＤの点灯タイミング信号（Ｒ、ＧならびにＢ）、および映像信号（ＶＩＤＥＯ）が示されている。Ｔfはフレーム期間である。また、ＴR、ＴG、ＴBは、それぞれ赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のＬＥＤ点灯期間である。
【００２６】
ＬＣＤパネルに供給される映像信号、例えばＲ1は、外部から入力される赤に対応する元の映像信号が時間軸方向に１／３に圧縮された信号である。また、ＬＣＤパネルに供給される映像信号、例えばＧ1は、外部から入力される緑に対応する元の映像信号が時間軸方向に１／３に圧縮された信号である。また、ＬＣＤパネルに供給される映像信号、例えばＢ1は、外部から入力される青に対応する元の映像信号が時間軸方向に１／３に圧縮された信号である。
【００２７】
フィールドシーケンシャル駆動方法においては、ＬＥＤ点灯期間ＴR期間、ＴG期間およびＴB期間に、それぞれＲ、Ｇ、ＢのＬＥＤが順に点灯する。赤のＬＥＤの点灯期間（ＴR）には、赤に対応した映像信号（Ｒ1）がＬＣＤパネルに供給され、ＬＣＤパネルに赤の画像１画面分が書き込まれる。また、緑のＬＥＤの点灯期間（ＴG）には、緑に対応した映像信号（Ｇ1）がＬＣＤパネルに供給され、ＬＣＤパネルに緑の画像１画面分が書き込まれる。また、青のＬＥＤの点灯期間（ＴB）には、青に対応した映像信号（Ｂ1）がＬＣＤパネルに供給され、ＬＣＤパネルに青の画像１画面分が書き込まれる。これらの３回の画像の書き込みにより、１フレームが形成される。
【００２８】
よってフィールドシーケンシャル駆動方法によるカラーＬＣＤパネルは、従来のカラー表示装置の３倍の解像度が得られる。
【００２９】
なお、本実施形態のゴーグル型表示装置においては、陰極管のバックライトを用いて表示を行ってもよい。
【００３０】
ここで、本実施形態のゴーグル型表示システムの動作および機能について説明する。図１を再び参照する。本実施形態のゴーグル型表示システムは、通常の使用時には、画像信号制御回路が外部装置より供給される第１の映像信号Ｌおよび第１の映像信号ＲをＬＣＤパネル１０２−Ｌおよび１０２−Ｒに供給する。外部装置の例としては、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末やビデオデッキが挙げられる。使用者は、ＬＣＤパネル１０２−Ｌおよび１０２−Ｒに映し出された映像をレンズ１０６−Ｌおよび１０６−Ｒを通して観察する。使用者は、ＬＣＤパネルに映し出される映像を、実際にＬＣＤパネルがある位置よりも遠くに拡大された映像（虚像）として観察する。
【００３１】
本実施形態のゴーグル型表示装置１０１には、使用者の眼球をモニターし、眼の像を電気信号に変換するＣＣＤ撮像素子１０７−Ｌおよび１０７−Ｒが設けられている。これらのＣＣＤ撮像素子１０７−Ｌおよび１０７−Ｒは、使用中、使用者の眼の像をモニターし、眼の映像信号（第３の映像信号）を画像信号制御回路１０９に入力する。画像信号制御回路１０９は、入力された眼の映像信号（第３の映像信号）を数値処理し、使用者の眼の充血度を算出する。
【００３２】
また、本実施形態のゴーグル型表示装置システムには、図４に示されるようなヘッドホン４０１が備えられている。図４において、４０２−Ｒおよび４０２−Ｌははスピーカ部である。４０３はバンドである。４０４は脈波センサであり、使用者の耳の一部にフィットするようになっており、使用者の脈波を検出する。
４０５はアンテナであり、外部装置から音声や音楽の電波を受信し、脈波センサによる使用者の脈波の情報をゴーグル型表示装置１０１の画像信号制御回路１０９に送信する。
【００３３】
図５を参照する。図５には、本実施形態のゴーグル型表示装置システムの動作フローチャートが示されている。本実施形態のゴーグル型表示装置においては、通常は、画像信号制御回路は、外部装置（例えば、パーソナルコンピュータやビデオデッキ）からの第１の映像信号をＬＣＤパネルに供給する。ヘッドホンに備えられた脈波センサによって測定された脈波情報が画像信号制御回路１０９に入力される。なお、本実施形態においては、センサからの生体情報信号を画像信号制御回路１０９に入力するようになっているが、センサからの生体情報信号を一度外部装置に送信し、その後外部装置から生体情報信号を画像信号制御回路１０９へ入力するようにしてもよい。
【００３４】
使用者の脈波があらかじめ設定された値よりも小さい場合には、"脈波正常"と判断され、次のステップに進む。使用者の脈波があらかじめ設定された値よりも大きい場合には、"脈波異常"と判断され、ＬＣＤパネルにＣＣＤ撮像素子１０８−Ｌおよび１０８−Ｒによって撮影された外部の景色が表示される。
【００３５】
また、ＣＣＤ撮像装置１０７−Ｌおよび１０７−Ｒによって撮影された使用者の眼の映像信号は、画像信号制御回路１０９に入力される。画像信号制御回路１０９は、使用者の眼の映像信号を画像処理し、使用者の眼の充血度を算出する。
【００３６】
使用者の眼の映像信号に基づいて算出された使用者の眼の充血度があらかじめ設定された値よりも小さい場合には、"充血度正常"と判断され、次の通常のステップに進む。使用者の眼の充血度があらかじめ設定された値よりも大きい場合には、"充血度異常"と判断され、ＬＣＤパネルにＣＣＤ撮像素子１０８−Ｌおよび１０８−Ｒによって撮影された外部の景色が表示される。
【００３７】
以上の動作が繰り返される。
【００３８】
なお、図１４に示す様に、使用者の様々な部位（ａ〜ｅ等）から、使用者の生体情報を得ることができる。
【００３９】
上述したように、使用者の脈波異常または眼の充血度異常が認識された場合には、外部装置から供給される第１の映像信号をＬＣＤパネルに表示することを停止し、その代わりにＣＣＤ撮像素子１０８−Ｌおよび１０８−Ｒによって撮影された外部の景色が表示される。こうすることによって、使用者に身体の異常を警告するとともに、外部の景色を見せることでリラックスさせることができる。
【００４０】
（実施形態２）
本実施形態では、上記実施形態１のゴーグル型表示装置の構成に加えて、血圧センサを設けた場合について説明する。なお、血圧センサを設けること以外は、実施形態１と同じであるので、構成の詳細については、実施形態１を参照することができる。
【００４１】
図６を参照する。図６には、本実施形態のゴーグル型表示装置システムの動作フローチャートが示されている。本実施形態のゴーグル型表示システムは、通常の使用時には、画像信号制御回路が外部装置より供給される第１の映像信号Ｌ、ＲをＬＣＤパネル１０２−Ｌおよび１０２−Ｒに供給する。
【００４２】
実施形態１で説明したように、使用者の脈波があらかじめ設定された値よりも小さい場合には、"脈波正常"と判断され、次の通常のステップに進む。使用者の脈波があらかじめ設定された値よりも大きい場合には、"脈波異常"と判断され、ＬＣＤパネルにＣＣＤ撮像素子１０８−Ｌおよび１０８−Ｒによって撮影された外部の景色が表示される。
【００４３】
次に、使用者の血圧情報をセンサにより得る。この血圧情報は、画像信号制御回路に入力される。使用者の血圧があらかじめ設定された値よりも小さい場合には、"血圧正常"と判断され、次のステップに進む。使用者の血圧があらかじめ設定された値よりも大きい場合には、"血圧異常"と判断され、ＬＣＤパネルにＣＣＤ撮像素子１０８−Ｌおよび１０８−Ｒによって撮影された外部の景色が表示される。
【００４４】
また、使用者の眼の映像信号に基づいて算出された使用者の眼の充血度があらかじめ設定された値よりも小さい場合には、"充血度正常"と判断され、通常の次のステップに進む。使用者の眼の充血度があらかじめ設定された値よりも大きい場合には、"充血度異常"と判断され、ＬＣＤパネルにＣＣＤ撮像素子１０８−Ｌおよび１０８−Ｒによって撮影された外部の景色が表示される。
【００４５】
このように本実施形態においても、使用者の脈波異常、血圧異常または眼の充血度異常が認識された場合には、外部装置から供給される第１の映像信号をＬＣＤパネルに表示することを停止し、その代わりにＣＣＤ撮像素子１０８−Ｌおよび１０８−Ｒによって撮影された外部の景色が表示される。こうすることによって、使用者に身体の異常を警告するとともに、外部の景色を見せることでリラックスさせることができる。
【００４６】
（実施形態３）
本実施形態のゴーグル型表示装置システムは、上記実施形態１のゴーグル型表示装置システムと構成は同じであるが、使用者の生体情報によって外部装置からの映像と、ＣＣＤ撮像装置からの外部の映像とを切り替える判断を、カオス理論を用いて行う。
【００４７】
図７を参照する。本実施形態のゴーグル型表示装置システムは、脈波センサ、血圧センサ、体温センサまたは使用者の眼を撮影するＣＣＤ撮像装置からの生体情報に基づき、カオスアトラクター情報を得る。
【００４８】
まず、カオスとは何かを説明することにする。自然界や人工の世界では、予測可能な現象が多く見られる。ハレー彗星や人工衛星の位置を予測し、対応することもできる。原因と結果の関係が明瞭である決定論的予測可能性こそ、科学の偉大なる力の一つである様に思われる。
【００４９】
しかし、天気予報は、物理の法則に従う大気の運動の様に考えられるがしばしばはずれる。このような原因と結果が不明瞭にみえる現象は、乱雑な要素をもつといわれ、基本的には、系を記述する完全なパラメータが明らかであれば、言い換えれば、系についての情報を十分収集可能であれば、正確な予測が可能であると信じられていた。
【００５０】
すなわち、乱雑性は、多自由度系に対する情報不足のために生ずると考えられていたのである。しかしながら、少数の自由度（３次元以上）しか持たない簡単な系ですら、乱雑な挙動を示す事があるという発見により、決定論的でありながら乱雑さが本質であるものが存在することが見出された。このような乱雑さをカオスと呼ぶ様になった。
【００５１】
しかし、カオスの概念は未だ統一されているわけではない。進化論と同様にその定義は広域にわたり、対象によってその概念は一人歩きしている感さえある。
そのため、本明細書においては、あえて次のようにまとめる。
【００５２】
カオスとは、決定論的な規則をもつ系であるにもかかわらず、非常に複雑な振舞が非線型として表れる結果、本質的にランダムになる現象を意味する。そして、一見、規則性、予測性のない乱雑な無秩序に見える現象の背後にも複雑な秩序や法則性が存在することを示している。
【００５３】
また、カオスの挙動を特徴づけるトポロジーをカオスアトラクターと呼び、これはカオスを生成するシステムの挙動が収束する数学的構造体である。
【００５４】
これらの観点から、身体より検出される脈波は、カオス的振る舞いをすることが知られており、学会等においては、この分野における第一人者によって指尖脈波が示すカオスの心身情報として報告され、同時に同一人によりこのカオスを利用した医療診断方法が特許出願されている（特開平４−２０８１３６）。
【００５５】
そこで、本実施形態のゴーグル型表示装置システムにおいては、使用者より得られた脈波、血圧等の生体情報を数値処理して得たカオスアトラクターと、このデーターがカオスの定義条件に適合する程度を示すリアプノフ数とが、使用者の身体の心身情報との相関があることを積極的に利用するものである。
【００５６】
このことに基づいて、使用者より採取した脈波、血圧、眼の充血度、体温等を数値処理して得たカオスアトラクターを生成することにより使用者の生体情報を得る。このデーターがカオスの定義条件に適合する程度を示す数値であるリアプノフ数とから使用者の心身の状態を把握することが可能となる。
【００５７】
この脈波を得る手段の一例として赤外線発光ダイオードとフォトセンサーとを組み合わせたセンサーや半導体圧力センサーを利用したものがある。
【００５８】
ここで、心身状態と脈波のカオスアトラクターの関係は次のようである。
（１）脈波のカオスアトラクターは精神心理状態を敏感に反映し、特有のトポロジーを示す。
（２）脈波から得られるカオスアトラクターは人に共通の基本構造の上に、個人特有の構造を持ち、更に精神心理状態や病気によって変化する。
（３）一般に精神心理状態や、生理状態が不安定になったり、病気になると、アトラクターの全体構造が単純化、無構造化し、小さくなる。また、リズムには機械的で単調な周期構造が現れる。すなわち、よりカオス的ではなくなる。
（４）健康状態では、全体構造は複雑でダイナミック、局所構造も巻き込み、ねじれ、スクリュー構造などの複雑な構造を示す。そして、リズムは脱周期的になる。即ち、健康な生体はカオスであり、カオスで満ちている。
（５）意識を集中するとカオスアトラクターは複雑になり、巻き込み、ねじれなどの局所構造が現れ、或る域値以上のストレスがかかり、疲労すると構造は単純になり、局所構造が消失する。
【００５９】
以上のような考え方により、使用者の現在の状態を数種類に場合分けし、その場合わけに従って、ＬＣＤパネルに表示する映像を切り替えることができる。
【００６０】
ここで、再び図７を参照する。本実施形態のゴーグル型表示装置は、通常は、外部装置からの映像信号をＬＣＤパネルに供給する。
【００６１】
使用者より得られた生体情報（脈波、血圧、体温等）が画像信号制御回路に入力される。画像信号制御回路は、前記生体情報を数値処理し、既に設定してあるレベルに見合うかどうか判断を行い、その程度に合わせてリアプノフ指数を算出する。この数値演算処理ならびにリアプノフ指数の算出にはコンピュータ処理を必要とするが、この処理法ならびに処理後のカオスアトラクターの表現は特に算出式、処理手続が固定されているわけではなく、任意に表現処理することができる。
【００６２】
また、リアプノフ指数を算出するために既に設定しているレベルはカオスアトラクターの分類整理の仕方によりいくとおりにも設定することができる。例えば『興奮状態』と『それ以外』と言う設定を行えば２段階であるが、この２段階に加えて『意識集中』と『意識散漫』を加えると合計４段階となり、また、『疲労状態』と『疲労していない状態』とを加えると合計６段階となる。この段階に対して、ＬＣＤパネルに供給する映像を切り替える。つまり、『疲労状態』にあるときは、外部装置から供給される第１の映像信号をＬＣＤパネルに表示することを停止し、その代わりにＣＣＤ撮像素子１０８−Ｌおよび１０８−Ｒによって撮影された外部の景色が表示される。こうすることによって、使用者に身体の異常を警告するとともに、外部の景色を見せることでリラックスさせることができる。
【００６３】
なお、カオス理論については、本願出願人による、米国特許5,395,110号、米国特許5,800,265号、日本国特許2722302号、日本国特許2673768号、日本国特許2722303号、日本国特許出願特開平6-134098号公報、および日本国特許出願特開平8-229236号公報に記載の技術を適用することができる。
【００６４】
（実施形態４）
本実施形態のゴーグル型表示システムは、上述の実施形態１〜３で説明したゴーグル型表示装置システムとは構成が少し異なる。図８に本実施形態のゴーグル型表示装置システムの概略構成図が斜視図で示してある。８０２−Ｌおよび８０２−ＲはＬＣＤパネルである。８０３−Ｌおよび８０３−Ｒは導光板である。８０４−Ｌおよび８０４−ＲはＬＥＤである。導光板８０３−Ｌおよび８０３−ＲならびにＬＥＤ８０４−Ｌおよび８０４−Ｒは、ＬＥＤバックライト８０５−Ｌおよび８０５−Ｒを構成する。ＬＥＤ８０４には、赤色、緑色および青色の複数のＬＥＤが含まれており、全体として白色光源としての役割を果たしている。導光板８０３は、前記複数のＬＥＤから照射される光をＬＣＤパネル８０２に均一に照射する為のものである。８０６−Ｌおよび８０６−Ｒはレンズである。８０７−Ｌおよび８０７−ＲはＣＣＤ撮像素子であり、それぞれ使用者の左眼、右眼の像を撮影し第３の映像信号Ｌおよび第３の映像信号Ｒに変換する。８０８−Ｌおよび８０８−ＲはＣＣＤ撮像素子であり、それぞれ外部の景色（像）を撮影し第２の映像信号Ｌおよび第２の映像信号Ｒに変換する。８０９−Ｌおよび８０９−Ｒはミラーであり、ＬＣＤパネルの映像をレンズに入射させるためのものである。
【００６５】
また、図８には図示されていないが、本実施形態のゴーグル型表示装置は、画像信号制御回路８１０を有している。画像信号制御回路８１０は、外部より、外部装置からの第１の映像信号および使用者の生体情報信号が入力され、またＣＣＤ撮像素子８０７−Ｌおよび８０７−Ｒから第３の映像信号Ｌおよび第３の映像信号ＲならびにＣＣＤ撮像素子８０８−Ｌおよび８０８−Ｒから第2の映像信号Ｌおよび第2の映像信号Ｒが入力される。また、画像信号制御回路８１０は、ＬＣＤパネル８０２−ＬおよびＲに、それぞれ映像信号Ｌ、映像信号Ｒを供給する。
【００６６】
本実施形態のゴーグル型表示システムは、これらの構成要素の他にも、使用者の生体情報を得て生体情報信号に変換するためのセンサや、音声や音楽などを出力するためのスピーカやヘッドホン等を有している。
【００６７】
図９は、本実施形態のゴーグル型表示装置の外観図である。なお、図９は透視図としているので、各構成要素が示されている。
【００６８】
なお、使用者の眼をモニターするＣＣＤ撮像素子８０７−Ｌおよび８０７−Ｒならびに外部の像を撮影するＣＣＤ撮像素子８０８−Ｌおよび８０８−Ｒの配置は、図８に示される配置に限られることはない。設計次第で、これらのＣＣＤ撮像装置の配置を変更することは可能である。
【００６９】
なお、本実施形態のゴーグル型表示装置においては、ＬＣＤパネルのバックライトにＬＥＤバックライトを用いているが、陰極管のバックライトを用いてもよい。
【００７０】
本実施形態のゴーグル型表示装置の動作については、上述の実施形態１〜３のいずれをも参照することができる。
【００７１】
（実施形態５）
本実施形態のゴーグル型表示装置は、使用者の眼をモニターするＣＣＤ撮像装置を省略し、その代わりにＬＣＤパネル上に一体形成されたイメージセンサを用いて使用者の眼をモニターする。
【００７２】
図１０に本実施形態のゴーグル型表示装置システムの概略構成図が示してある。１００１はゴーグル型表示装置である。１００２−Ｌおよび１００２−Ｒはイメージセンサ内蔵ＬＣＤパネルである。これらのＬＣＤパネル１００２−Ｌおよび１００２−Ｒに内蔵されているイメージセンサは、使用者の眼の像を第３の映像信号ＬおよびＲに変換する。１００５−Ｌおよび１００５−ＲはＬＥＤバックライトであり、それぞれ導光板１００３（図示せず）およびＬＥＤ１００４（図示せず）を有している。１００６−Ｌおよび１００６−Ｒはレンズである。１００７−Ｌおよび１００７−ＲはＣＣＤ撮像素子であり、それぞれ外部の景色（像）を撮影し第２の映像信号Ｌおよび第２の映像信号Ｒに変換する。１００９は画像信号制御回路であり、外部より、外部装置からの第１の映像信号および使用者の生体情報信号が入力され、またＣＣＤ撮像素子１００７−Ｌおよび１００７−Ｒから第２の映像信号Ｌおよび第２の映像信号ＲならびにＬＣＤパネル１００２−Ｌおよび１００２−Ｒに内蔵されたイメージセンサから第３の映像信号Ｌおよび第３の映像信号Ｒが入力される。また、画像信号制御回路１００９は、ＬＣＤパネル１００２−Ｌおよび１００２−Ｒに、それぞれ映像信号Ｌ、映像信号Ｒを供給する。
【００７３】
本実施形態のゴーグル型表示システムは、これらの構成要素の他にも、使用者の生体情報を得て生体情報信号に変換するためのセンサや、音声や音楽などを出力するためのスピーカやヘッドホン等を有している。
【００７４】
図１１は、図１０に示した本実施形態のゴーグル型表示装置システムの構成を斜視図により示したものである。
【００７５】
図１５には、本実施形態のゴーグル型表示システムに用いられるイメージセンサ内蔵LCDパネルの一例を示したものである。なお、図１５には、比較的小さなイメージセンサが４つ内蔵されたＬＣＤパネルが示されているが、これに限られるわけではない。
【００７６】
本実施形態のゴーグル型表示装置の動作については、上述の実施形態１〜３のいずれをも参照することができる。
【００７７】
（実施形態６）
本実施形態のゴーグル型表示装置は、使用者の眼をモニターするＣＣＤ撮像装置および外部の景色をモニターするＣＣＤ撮像装置を省略し、その代わりにＬＣＤパネル上に一体形成されたイメージセンサを用いて使用者の眼および外部の景色をモニターする。
【００７８】
図１２に本実施形態のゴーグル型表示装置システムの概略構成図が示してある。１２０１はゴーグル型表示装置である。１２０２−Ｌおよび１２０２−Ｒはイメージセンサ内蔵ＬＣＤパネルである。これらのＬＣＤパネル１２０２−Ｌおよび１２０２−Ｒに内蔵されているイメージセンサは、使用者の眼の像を第３の映像信号ＬおよびＲに変換し、外部の景色（像）を撮影し第２の映像信号Ｌおよび第２の映像信号Ｒに変換する。１２０５−Ｌおよび１２０５−ＲはＬＥＤバックライトであり、それぞれ導光板１２０３（図示せず）およびＬＥＤ１２０４（図示せず）を有している。１２０６−Ｌおよび１２０６−Ｒはレンズである。１２０９は画像信号制御回路であり、外部より、外部装置からの第１の映像信号および使用者の生体情報信号が入力され、またＬＣＤパネル１２０２−Ｌおよび１２０２−Ｒに内蔵されたイメージセンサから第2の映像信号Ｌおよび第2の映像信号Ｒならびに第３の映像信号Ｌおよび第３の映像信号Ｒが入力される。また、画像信号制御回路１２０９は、ＬＣＤパネル１２０２−Ｌおよび１２０２−Ｒに、それぞれ映像信号Ｌ、映像信号Ｒを供給する。
【００７９】
本実施形態のゴーグル型表示システムは、これらの構成要素の他にも、使用者の生体情報を得て生体情報信号に変換するためのセンサや、音声や音楽などを出力するためのスピーカやヘッドホン等を有している。
【００８０】
図１３は、図１２に示した本実施形態のゴーグル型表示装置システムの構成を斜視図により示したものである。
【００８１】
本実施形態のゴーグル型表示装置の動作については、上述の実施形態１〜３のいずれをも参照することができる。
【００８２】
（実施形態７）
ここで、上記実施形態１〜６で用いたＬＣＤパネルの作製方法例を以下に説明する。本実施形態では、絶縁表面を有する基板上に複数のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を形成し、表示部となるアクティブマトリクス回路、ソース信号線駆動回路、ゲイト信号線駆動回路、デジタルデータ分割回路、および他の周辺回路等を同一基板上に形成する例を図１６および図１７に示す。なお、以下の例では、アクティブマトリクス回路の１つの画素ＴＦＴと、他の回路（ソース信号線駆動回路、ゲイト信号線駆動回路、および他の周辺回路）の基本回路であるＣＭＯＳ回路とが同時に形成される様子を示す。また、以下の例では、ＣＭＯＳ回路においてはＰチャネル型ＴＦＴとＮチャネル型ＴＦＴとがそれぞれ１つのゲイト電極を備えている場合について、その作製工程を説明するが、ダブルゲイト型やトリプルゲイト型のような複数のゲイト電極を備えたＴＦＴによるＣＭＯＳ回路をも同様に作製することができる。また、以下の例では、画素ＴＦＴはダブルゲイトのＮチャネル型ＴＦＴであるが、シングルゲイト、トリプルゲイト等のＴＦＴとしてもよい。
【００８３】
図１６および図１７を参照する。まず基板７００１には、例えばコーニング社の１７３７ガラス基板に代表される無アルカリガラス基板を用いた。そして、基板７００１のＴＦＴが形成される表面に、酸化珪素で成る下地膜７００２を２００ｎｍの厚さに形成した。下地膜７００２は、さらに窒化珪素膜を積層させても良いし、窒化珪素膜のみであっても良い。また、下地膜７００２は、窒化酸化珪素膜と酸化珪素膜との積層構造としてもよい。
【００８４】
次に、この下地膜７００２の上に５０ｎｍの厚さで、非晶質珪素膜をプラズマＣＶＤ法で形成した。非晶質珪素膜の含有水素量にもよるが、好ましくは４００〜５００℃に加熱して脱水素処理を行い、非晶質珪素膜の含有水素量を５atm％以下として、結晶化の工程を行って結晶性珪素膜とした。
【００８５】
この結晶化の工程は、公知のレーザー結晶化技術または熱結晶化の技術を用いれば良い。本実施形態では、パルス発振型のＫｒＦエキシマレーザー光を線状に集光して非晶質シリコン膜に照射して、結晶性シリコン膜とした。
【００８６】
尚、本実施形態では初期膜を非晶質シリコン膜として用いたが、初期膜として微結晶シリコン膜を用いても構わないし、直接結晶性シリコン膜を成膜しても良い。
【００８７】
こうして形成された結晶性シリコン膜をパターニングして、島状の半導体活性層７００３、７００４、７００５を形成した。
【００８８】
次に、半導体活性層７００３、７００４、７００５を覆って、酸化珪素または窒化珪素を主成分とするゲート絶縁膜７００６を形成した。ここではプラズマＣＶＤ法で窒化酸化珪素膜を１００ｎｍの厚さに形成した。そして、図１６では説明しないが、ゲート絶縁膜７００６の表面に第１のゲート電極を構成する、第１の導電膜としてタンタル（Ｔａ）を１０〜２００ｎｍ、例えば５０ｎｍさらに第２の導電膜としてアルミニウム（Ａｌ）を１００〜１０００ｎｍ、例えば２００ｎｍの厚さでスパッタ法で形成した。そして、公知のパターニング技術により、第１のゲート電極を構成する第１の導電膜７００７、７００８、７００９、７０１０と、第２の導電膜の７０１２、７０１３、７０１４、７０１５が形成された。
【００８９】
第１のゲート電極を構成する第２の導電膜として、アルミニウムを用いる場合には、純アルミニウムを用いても良いし、チタン、珪素、スカンジウムから選ばれた元素が０．１〜５atm％添加されたアルミニウム合金を用いても良い。また銅を用いる場合には、図示しないが、ゲート絶縁膜７００６の表面に窒化珪素膜を設けておくと好ましい。
【００９０】
また、図１６では画素マトリクス回路を構成するｎチャネル型ＴＦＴのドレイン側に保持容量部を設ける構造となっている。このとき、第１のゲート電極と同じ材料で保持容量部の配線電極７０１１、７０１６が形成される。
【００９１】
こうして図１６（Ａ）に示す構造が形成されたら、１回目のｎ型不純物を添加する工程を行った。結晶性半導体材料に対してｎ型を付与する不純物元素としては、リン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）などが知られているが、ここでは、リンを用い、フォスフィン（ＰＨ3）を用いたイオンドープ法で行った。この工程では、ゲート絶縁膜７００６を通してその下の半導体層にリンを添加するために、加速電圧は８０ｋｅＶと高めに設定した。また、こうして形成された不純物領域は、後に示すｎチャネル型ＴＦＴの第１の不純物領域７０３４、７０４２、７０４６を形成するもので、ＬＤＤ領域として機能するものである。従ってこの領域のリンの濃度は、１×１０16〜１×１０19atms/cm3の範囲にするのが好ましく、ここでは１×１０18atms/cm3とした。
【００９２】
半導体活性層中に添加された前記不純物元素は、レーザーアニール法や、熱処理により活性化させる必要があった。この工程は、ソース・ドレイン領域を形成する不純物添加の工程のあと実施しても良いが、この段階でレーザーアニール法により活性化させることは効果的であった。
【００９３】
この工程で、第１のゲート電極を構成する第１の導電膜７００７、７００８、７００９、７０１０と第２の導電膜７０１２、７０１３、７０１４、７０１５はリンの添加に対してマスクとして機能した。その結果ゲート絶縁膜を介して存在する半導体層の第１のゲート電極の真下の領域には、まったく、あるいは殆どリンが添加されなかった。そして、図１６（Ｂ）に示すように、リンが添加された低濃度不純物領域７０１７、７０１８、７０１９、７０２０、７０２１、７０２２、７０２３が形成された。
【００９４】
次にフォトレジスト膜をマスクとして、ｎチャネル型ＴＦＴを形成する領域をレジストマスク７０２４、７０２５で覆って、ｐチャネル型ＴＦＴが形成される領域のみに、ｐ型を付与する不純物添加の工程を行った。ｐ型を付与する不純物元素としては、ボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、が知られているが、ここではボロンをその不純物元素として、イオンドープ法でジボラン（Ｂ2Ｈ6）を用いて添加した。ここでも加速電圧を８０ｋｅＶとして、２×１０20atms/cm3の濃度にボロンを添加した。そして、図１６（Ｃ）に示すようにボロンが高濃度に添加された領域７０２６、７０２７が形成された。この領域は後にｐチャネル型ＴＦＴのソース・ドレイン領域となる。
【００９５】
そして、レジストマスク７０２４、７０２５を除去した後、第２のゲート電極を形成する工程を行った。ここでは、第２のゲート電極の材料にタンタル（Ｔａ）を用い、１００〜１０００ｎｍ、例えば２００ｎｍの厚さに形成した。そして、公知の技術によりパターニングを行い、第２のゲート電極７０２８、７０２９、７０３０、７０３１が形成された。この時、第２のゲート電極の長さは５μｍとなるようにパターニングした。結果として、第２のゲート電極は、第１のゲート電極の両側にそれぞれ１．５μｍの長さでゲート絶縁膜と接する領域が形成された。
【００９６】
また、画素マトリクス回路を構成するｎチャネル型ＴＦＴのドレイン側に保持容量部が設けられるが、この保持容量部の電極７０３２は第２のゲート電極と同時に形成された。
【００９７】
そして、第２のゲート電極７０２８、７０２９、７０３０、７０３１をマスクとして、２回目のｎ型を付与する不純物元素を添加する工程を行った。ここでは同様に、フォスフィン（ＰＨ3）を用いたイオンドープ法で行った。この工程でも、ゲート絶縁膜７００６を通してその下の半導体層にリンを添加するために、加速電圧は８０ｋｅＶと高めに設定した。そして、ここでリンが添加される領域は、ｎチャネル型ＴＦＴでソース領域７０３５、７０４３、及びドレイン領域７０３６、７０４７として機能させるため、この領域のリンの濃度は、１×１０19〜１×１０21atms/cm3とするのが好ましく、ここでは１×１０20atms/cm3とした。
【００９８】
また、ここで図示はしないが、ソース領域７０３５、７０４３、及びドレイン領域７０３６、７０４７を覆うゲート絶縁膜を除去して、その領域の半導体層を露出させ、直接リンを添加しても良い。この工程を加えると、イオンドープ法の加速電圧を１０ｋｅＶまで下げることができ、また、効率良くリンを添加することができた。
【００９９】
また、ｐチャネル型ＴＦＴのソース領域７０３９とドレイン領域７０４０にも同じ濃度でリンが添加されるが、前の工程でその２倍の濃度でボロンが添加されているため、導電型は反転せず、ｐチャネル型ＴＦＴの動作上何ら問題はなかった。
【０１００】
それぞれの濃度で添加されたｎ型またはｐ型を付与する不純物元素は、このままでは活性化せず有効に作用しないので、活性化の工程を行う必要があった。この工程は、電気加熱炉を用いた熱アニール法や、前述のエキシマレーザーを用いたレーザーアニール法や、ハロゲンランプを用いたラピットサーマルアニール法（ＲＴＡ法）で行うことができた。
【０１０１】
熱アニール法では、窒素雰囲気中において５５０℃、２時間の加熱処理をして活性化を行った。本実施形態では、第１のゲート電極を構成する第２の導電膜にアルミニウムを用いたが、タンタルで形成された第１の導電膜と第２のゲート電極がアルミニウムを覆って形成されているため、タンタルがブロッキング層として機能して、アルミニウム原子が他の領域に拡散することを防ぐことができた。
また、レーザーアニール法では、パルス発振型のＫｒＦエキシマレーザー光を線状に集光して照射することにより活性化が行われた。また、レーザーアニール法を実施した後に熱アニール法を実施すると、さらに良い結果が得られた。またこの工程は、イオンドーピングによって結晶性が破壊された領域をアニールする効果も兼ね備えていて、その領域の結晶性を改善することもできた。
【０１０２】
以上までの工程で、ゲート電極を第１のゲート電極と、その第１のゲート電極を覆って第２のゲート電極を設けられ、ｎチャネル型ＴＦＴでは、第２のゲート電極の両側にソース領域とドレイン領域が形成された。また、ゲート絶縁膜を介して半導体層に設けられた第１の不純物領域と、第２のゲート電極がゲート絶縁膜に接している領域とが、重なって設けられた構造が自己整合的に形成された。
一方、ｐチャネル型ＴＦＴでは、ソース領域とドレイン領域の一部が第２のゲート電極とオーバーラップして形成されているが、実使用上何ら問題はなかった。
【０１０３】
図１６（Ｄ）の状態が得られたら、第１の層間絶縁膜７０４９を１０００ｎｍの厚さに形成した。第１の層間絶縁膜７０４９としては、酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜、有機樹脂膜、およびそれらの積層膜をもちいることができる。本実施形態では、図示しないが、最初に窒化珪素膜を５０ｎｍ形成し、さらに酸化珪素膜を９５０ｎｍ形成した２層構造とした。
【０１０４】
第１の層間絶縁膜７０４９はその後、パターニングでそれぞれのＴＦＴのソース領域と、ドレイン領域にコンタクトホールが形成された。そして、ソース電極７０５０、７０５２、７０５３とドレイン電極７０５１、７０５４が形成した。
図示していないが、本実施形態ではこの電極を、チタン膜を１００ｎｍ、チタンを含むアルミニウム膜３００ｎｍ、チタン膜１５０ｎｍをスパッタ法で連続して形成した３層構造の膜を、パターニングして形成した。
【０１０５】
こうして図１６（Ｅ）に示すように、基板７００１上にＣＭＯＳ回路と、アクティブマトリクス回路が形成された。また、アクティブマトリクス回路のｎチャネル型ＴＦＴのドレイン側には、保持容量部が同時に形成された。以上のようにして、アクティブマトリクス基板が作製された。
【０１０６】
次に、図１７を用いて、以上の工程によって同一の基板に作製されたＣＭＯＳ回路と、アクティブマトリクス回路をもとに、ＬＣＤパネルを作製する工程を説明する。最初に、図１６（Ｅ）の状態の基板に対して、ソース電極７０５０、７０５２、７０５３とドレイン電極７０５１、７０５４と、第１の層間絶縁膜７０４９を覆ってパッシベーション膜７０５５を形成した。パッシベーション膜７０５５は、窒化珪素膜で５０ｎｍの厚さで形成した。さらに、有機樹脂からなる第２の層間絶縁膜７０５６を約１０００ｎｍの厚さに形成した。有機樹脂膜としては、ポリイミド、アクリル、ポリイミドアミド等を使用することができる。有機性樹脂膜を用いることの利点は、成膜方法が簡単である点や、比誘電率が低いので、寄生容量を低減できる点、平坦性に優れる点などが上げられる。なお上述した以外の有機性樹脂膜を用いることもできる。ここでは、基板に塗布後、熱重合するタイプのポリイミドを用い、３００℃で焼成して形成した。
【０１０７】
次に、第２の層間絶縁膜７０５６の画素領域の一部の上に、遮光層７０５７を形成した。遮光層７０５７は金属膜や顔料を含ませた有機樹脂膜で形成すれば良いものである。ここでは、チタンをスパッタ法で形成した。
【０１０８】
遮光膜７０５７を形成したら、第３の層間絶縁膜７０５８を形成する。この第３の層間絶縁膜７０５８は、第２の層間絶縁膜７０５６と同様に、有機樹脂膜を用いて形成すると良い。そして、第２の層間絶縁膜７０５６と第３の層間絶縁膜７０５８とにドレイン電極７０５４に達するコンタクトホールを形成し、画素電極７０５９を形成した。画素電極７０５９は、透過型液晶表示装置とする場合には透明導電膜を用い、反射型の液晶表示装置とする場合には金属膜を用いれば良い。ここでは透過型の液晶表示装置とするために、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）膜を１００ｎｍの厚さにスパッタ法で形成し、画素電極７０５９を形成した。
【０１０９】
図１７（Ａ）の状態が形成されたら、配向膜７０６０を形成する。通常液晶表示素子の配向膜にはポリイミド樹脂が多く用いられている。対向側の基板７０７１には、対向電極７０７２と、配向膜７０７３とを形成した。配向膜は形成された後、ラビング処理を施して液晶分子がある一定のプレチルト角を持って平行配向するようにした。
【０１１０】
上記の工程を経て、アクティブマトリクス回路と、ＣＭＯＳ回路が形成された基板と対向基板とを、公知のセル組み工程によってシール材やスペーサ（共に図示せず）などを介して貼りあわせる。その後、両基板の間に液晶材料７０７４を注入し、封止剤（図示せず）によって完全に封止した。よって図１７（Ｂ）に示すＬＣＤパネルが完成した。
【０１１１】
（実施形態８）
上述の本発明のゴーグル型表示システムに用いられる液晶表示装置にはネマチック液晶以外にも様々な液晶を用いることが可能である。例えば、1998, SID, "Characteristics and Driving Scheme of Polymer-Stabilized Monostable FLCD Exhibiting Fast Response Time and High Contrast Ratio with Gray-Scale Capability" by H. Furue et al.や、1997, SID DIGEST, 841, "A Full-Color Thresholdless Antiferroelectric LCD Exhibiting Wide Viewing Angle with Fast Response Time" by T. Yoshida et al.や、1996, J. Mater. Chem. 6(4), 671-673, "Thresholdless antiferroelectricity in liquid crystals and its application to displays" by S. Inui et al.や、米国特許第5594569 号に開示された液晶を用いることが可能である。
【０１１２】
等方相−コレステリック相−カイラルスメクティックＣ相転移系列を示す強誘電性液晶（ＦＬＣ）を用い、ＤＣ電圧を印加しながらコレステリック相−カイラルスメクティックＣ相転移をさせ、かつコーンエッジをほぼラビング方向に一致させた単安定ＦＬＣの電気光学特性を図２５に示す。図２５に示すような強誘電性液晶による表示モードは「Ｈａｌｆ−Ｖ字スイッチングモード」と呼ばれている。図２５に示すグラフの縦軸は透過率（任意単位）、横軸は印加電圧である。
「Ｈａｌｆ−Ｖ字スイッチングモード」については、寺田らの”Ｈａｌｆ−Ｖ字スイッチングモードＦＬＣＤ”、第４６回応用物理学関係連合講演会講演予稿集、１９９９年３月、第１３１６頁、および吉原らの”強誘電性液晶による時分割フルカラーＬＣＤ”、液晶第３巻第３号第１９０頁に詳しい。
【０１１３】
図２５に示されるように、このような強誘電性混合液晶を用いると、低電圧駆動かつ階調表示が可能となることがわかる。本発明の液晶表示装置には、このような電気光学特性を示す強誘電性液晶も用いることができる。
【０１１４】
また、ある温度域において反強誘電相を示す液晶を反強誘電性液晶（ＡＦＬＣ）という。反強誘電性液晶を有する混合液晶には、電場に対して透過率が連続的に変化する電気光学応答特性を示す、無しきい値反強誘電性混合液晶と呼ばれるものがある。この無しきい値反強誘電性混合液晶は、いわゆるＶ字型の電気光学応答特性を示すものがあり、その駆動電圧が約±２．５Ｖ程度（セル厚約１μｍ〜２μｍ）のものも見出されている。
【０１１５】
また、一般に、無しきい値反強誘電性混合液晶は自発分極が大きく、液晶自体の誘電率が高い。このため、無しきい値反強誘電性混合液晶を液晶表示装置に用いる場合には、画素に比較的大きな保持容量が必要となってくる。よって、自発分極が小さな無しきい値反強誘電性混合液晶を用いるのが好ましい。
【０１１６】
なお、このような無しきい値反強誘電性混合液晶を本発明のゴーグル型表示システムに用いられる液晶表示装置に用いることによって低電圧駆動が実現されるので、低消費電力化が実現される。
【０１１７】
（実施形態９）
本実施形態では、本願発明のゴーグル型表示装置システムの表示装置としてＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装置を作製した例について説明する。
【０１１８】
図１９（Ａ）は本実施形態のＥＬ表示装置の上面図である。図１９（Ａ）において、４０１０は基板、４０１１は画素部、４０１２はソース側駆動回路、４０１３はゲート側駆動回路であり、それぞれの駆動回路は配線４０１４〜４０１６を経てＦＰＣ４０１７に至り、外部機器へと接続される。
【０１１９】
図１９（Ｂ）は本実施形態のＥＬ表示装置の断面構造である。このとき、少なくとも画素部、好ましくは駆動回路及び画素部を囲むようにしてカバー材６０００、シール材７０００、密封材（第２のシール材）７００１が設けられている。
【０１２０】
また、基板４０１０、下地膜４０２１の上に駆動回路用ＴＦＴ（但し、ここではｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴを組み合わせたＣＭＯＳ回路を図示している。）４０２２及び画素部用ＴＦＴ４０２３（但し、ここではＥＬ素子への電流を制御するＴＦＴだけ図示している。）が形成されている。
【０１２１】
駆動回路用ＴＦＴ４０２２、画素部用ＴＦＴ４０２３が完成したら、樹脂材料でなる層間絶縁膜（平坦化膜）４０２６の上に画素部用ＴＦＴ４０２３のドレインと電気的に接続する透明導電膜でなる画素電極４０２７を形成する。透明導電膜としては、酸化インジウムと酸化スズとの化合物（ＩＴＯと呼ばれる）または酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物を用いることができる。そして、画素電極４０２７を形成したら、絶縁膜４０２８を形成し、画素電極４０２７上に開口部を形成する。
【０１２２】
次に、ＥＬ層４０２９を形成する。ＥＬ層４０２９は公知のＥＬ材料（正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層または電子注入層）を自由に組み合わせて積層構造または単層構造とすれば良い。どのような構造とするかは公知の技術を用いれば良い。また、ＥＬ材料には低分子系材料と高分子系（ポリマー系）材料がある。低分子系材料を用いる場合は蒸着法を用いるが、高分子系材料を用いる場合には、スピンコート法、印刷法またはインクジェット法等の簡易な方法を用いることが可能である。
【０１２３】
本実施形態では、シャドーマスクを用いて蒸着法によりＥＬ層を形成する。シャドーマスクを用いて画素毎に波長の異なる発光が可能な発光層（赤色発光層、緑色発光層及び青色発光層）を形成することで、カラー表示が可能となる。その他にも、色変換層（ＣＣＭ）とカラーフィルターを組み合わせた方式、白色発光層とカラーフィルターを組み合わせた方式があるがいずれの方法を用いても良い。勿論、単色発光のＥＬ表示装置とすることもできる。
【０１２４】
ＥＬ層４０２９を形成したら、その上に陰極４０３０を形成する。陰極４０３０とＥＬ層４０２９の界面に存在する水分や酸素は極力排除しておくことが望ましい。従って、真空中でＥＬ層４０２９と陰極４０３０を連続成膜するか、ＥＬ層４０２９を不活性雰囲気で形成し、大気解放しないで陰極４０３０を形成するといった工夫が必要である。本実施形態ではマルチチャンバー方式（クラスターツール方式）の成膜装置を用いることで上述のような成膜を可能とする。
【０１２５】
なお、本実施形態では陰極４０３０として、ＬｉＦ（フッ化リチウム）膜とＡｌ（アルミニウム）膜の積層構造を用いる。具体的にはＥＬ層４０２９上に蒸着法で１ｎｍ厚のＬｉＦ（フッ化リチウム）膜を形成し、その上に３００ｎｍ厚のアルミニウム膜を形成する。勿論、公知の陰極材料であるＭｇＡｇ電極を用いても良い。そして陰極４０３０は４０３１で示される領域において配線４０１６に接続される。配線４０１６は陰極４０３０に所定の電圧を与えるための電源供給線であり、導電性ペースト材料４０３２を介してＦＰＣ４０１７に接続される。
【０１２６】
４０３１に示された領域において陰極４０３０と配線４０１６とを電気的に接続するために、層間絶縁膜４０２６及び絶縁膜４０２８にコンタクトホールを形成する必要がある。これらは層間絶縁膜４０２６のエッチング時（画素電極用コンタクトホールの形成時）や絶縁膜４０２８のエッチング時（ＥＬ層形成前の開口部の形成時）に形成しておけば良い。また、絶縁膜４０２８をエッチングする際に、層間絶縁膜４０２６まで一括でエッチングしても良い。この場合、層間絶縁膜４０２６と絶縁膜４０２８が同じ樹脂材料であれば、コンタクトホールの形状を良好なものとすることができる。
【０１２７】
このようにして形成されたＥＬ素子の表面を覆って、パッシベーション膜６００３、充填材６００４、カバー材６０００が形成される。
【０１２８】
さらに、ＥＬ素子部を囲むようにして、カバー材６０００と基板４０１０の内側にシール材７０００が設けられ、さらにシール材７０００の外側には密封材（第２のシール材）７００１が形成される。
【０１２９】
このとき、この充填材６００４は、カバー材６０００を接着するための接着剤としても機能する。充填材６００４としては、ＰＶＣ（ポリビニルクロライド）、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ＰＶＢ（ポリビニルブチラル）またはＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）を用いることができる。この充填材６００４の内部に乾燥剤を設けておくと、吸湿効果を保持できるので好ましい。
【０１３０】
また、充填材６００４の中にスペーサーを含有させてもよい。このとき、スペーサーをＢａＯなどからなる粒状物質とし、スペーサー自体に吸湿性をもたせてもよい。
【０１３１】
スペーサーを設けた場合、パッシベーション膜６００３はスペーサー圧を緩和することができる。また、パッシベーション膜とは別に、スペーサー圧を緩和する樹脂膜などを設けてもよい。
【０１３２】
また、カバー材６０００としては、ガラス板、アルミニウム板、ステンレス板、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）板、ＰＶＦ（ポリビニルフルオライド）フィルム、マイラーフィルム、ポリエステルフィルムまたはアクリルフィルムを用いることができる。なお、充填材６００４としてＰＶＢやＥＶＡを用いる場合、数十μｍのアルミニウムホイルをＰＶＦフィルムやマイラーフィルムで挟んだ構造のシートを用いることが好ましい。
【０１３３】
但し、ＥＬ素子からの発光方向（光の放射方向）によっては、カバー材６０００が透光性を有する必要がある。
【０１３４】
また、配線４０１６はシール材７０００および密封材７００１と基板４０１０との隙間を通ってＦＰＣ４０１７に電気的に接続される。なお、ここでは配線４０１６について説明したが、他の配線４０１４、４０１５も同様にしてシール材７０００および密封材７００１の下を通ってＦＰＣ４０１７に電気的に接続される。
【０１３５】
（実施形態１０）
本実施形態では、実施形態９とは異なる形態のＥＬ表示装置を作製した例について、図２０（Ａ）、２０（Ｂ）を用いて説明する。図１９（Ａ）、１９（Ｂ）と同じ番号のものは同じ部分を指しているので説明は省略する。
【０１３６】
図２０（Ａ）は本実施形態のＥＬ表示装置の上面図であり、図２０（Ａ）をＡ-Ａ'で切断した断面図を図２０（Ｂ）に示す。
【０１３７】
実施形態９に従って、ＥＬ素子の表面を覆ってパッシベーション膜６００３までを形成する。
【０１３８】
さらに、EL素子を覆うようにして充填材６００４を設ける。この充填材６００４は、カバー材６０００を接着するための接着剤としても機能する。充填材６００４としては、ＰＶＣ（ポリビニルクロライド）、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ＰＶＢ（ポリビニルブチラル）またはＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）を用いることができる。この充填材６００４の内部に乾燥剤を設けておくと、吸湿効果を保持できるので好ましい。
【０１３９】
また、充填材６００４の中にスペーサーを含有させてもよい。このとき、スペーサーをＢａＯなどからなる粒状物質とし、スペーサー自体に吸湿性をもたせてもよい。
【０１４０】
スペーサーを設けた場合、パッシベーション膜６００３はスペーサー圧を緩和することができる。また、パッシベーション膜とは別に、スペーサー圧を緩和する樹脂膜などを設けてもよい。
【０１４１】
また、カバー材６０００としては、ガラス板、アルミニウム板、ステンレス板、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）板、ＰＶＦ（ポリビニルフルオライド）フィルム、マイラーフィルム、ポリエステルフィルムまたはアクリルフィルムを用いることができる。なお、充填材６００４としてＰＶＢやＥＶＡを用いる場合、数十μｍのアルミニウムホイルをＰＶＦフィルムやマイラーフィルムで挟んだ構造のシートを用いることが好ましい。
【０１４２】
但し、ＥＬ素子からの発光方向（光の放射方向）によっては、カバー材６０００が透光性を有する必要がある。
【０１４３】
次に、充填材６００４を用いてカバー材６０００を接着した後、充填材６００４の側面（露呈面）を覆うようにフレーム材６００１を取り付ける。フレーム材６００１はシール材（接着剤として機能する）６００２によって接着される。このとき、シール材６００２としては、光硬化性樹脂を用いるのが好ましいが、ＥＬ層の耐熱性が許せば熱硬化性樹脂を用いても良い。なお、シール材６００２はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、シール材６００２の内部に乾燥剤を添加してあっても良い。
【０１４４】
また、配線４０１６はシール材６００２と基板４０１０との隙間を通ってＦＰＣ４０１７に電気的に接続される。なお、ここでは配線４０１６について説明したが、他の配線４０１４、４０１５も同様にしてシール材６００２の下を通ってＦＰＣ４０１７に電気的に接続される。
【０１４５】
（実施形態１１）
本実形態では、ＥＬ表示パネルにおける画素部のさらに詳細な断面構造を図２１に、上面構造を図２２（Ａ）に、回路図を図２２（Ｂ）に示す。図２１、図２２（Ａ）及び図２２（Ｂ）では共通の符号を用いるので互いに参照すれば良い。
【０１４６】
図２１において、基板３００１上に設けられたスイッチング用ＴＦＴ３００２は実施形態７のTFT構造を用いてもよいし、公知のＴＦＴの構造を用いてもよい。本実施形態ではダブルゲート構造としているが、構造及び作製プロセスに大きな違いはないので説明は省略する。但し、ダブルゲート構造とすることで実質的に二つのＴＦＴが直列された構造となり、オフ電流値を低減することができるという利点がある。なお、本実施形態ではダブルゲート構造としているが、シングルゲート構造でも構わないし、トリプルゲート構造やそれ以上のゲート本数を持つマルチゲート構造でも構わない。
【０１４７】
また、電流制御用ＴＦＴ３００３はＮＴＦＴを用いて形成される。このとき、スイッチング用ＴＦＴ３００２のドレイン配線３０３５は配線３０３６によって電流制御用ＴＦＴのゲート電極３０３７に電気的に接続されている。また、３０３８で示される配線は、スイッチング用ＴＦＴ３００２のゲート電極３０３９ａ、３０３９ｂを電気的に接続するゲート配線である。
【０１４８】
電流制御用ＴＦＴはＥＬ素子を流れる電流量を制御するための素子であるため、多くの電流が流れ、熱による劣化やホットキャリアによる劣化の危険性が高い素子でもある。そのため、電流制御用ＴＦＴのドレイン側に、ゲート絶縁膜を介してゲート電極に重なるようにＬＤＤ領域を設ける本願発明の構造は極めて有効である。
【０１４９】
また、本実施形態では電流制御用ＴＦＴ３００３をシングルゲート構造で図示しているが、複数のＴＦＴを直列につなげたマルチゲート構造としても良い。さらに、複数のＴＦＴを並列につなげて実質的にチャネル形成領域を複数に分割し、熱の放射を高い効率で行えるようにした構造としても良い。このような構造は熱による劣化対策として有効である。
【０１５０】
また、図２２Ａに示すように、電流制御用ＴＦＴ３００３のゲート電極３０３７となる配線は３００４で示される領域で、電流制御用ＴＦＴ３００３のドレイン配線３０４０と絶縁膜を介して重なる。このとき、３００４で示される領域ではコンデンサが形成される。このコンデンサ３００４は電流制御用ＴＦＴ３００３のゲートにかかる電圧を保持するためのコンデンサとして機能する。なお、ドレイン配線３０４０は電流供給線（電源線）３００６に接続され、常に一定の電圧が加えられている。
【０１５１】
スイッチング用ＴＦＴ３００２及び電流制御用ＴＦＴ３００３の上には第１パッシベーション膜３０４１が設けられ、その上に樹脂絶縁膜でなる平坦化膜３０４２が形成される。平坦化膜３０４２を用いてＴＦＴによる段差を平坦化することは非常に重要である。後に形成されるＥＬ層は非常に薄いため、段差が存在することによって発光不良を起こす場合がある。従って、ＥＬ層をできるだけ平坦面に形成しうるように画素電極を形成する前に平坦化しておくことが望ましい。
【０１５２】
また、３０４３は反射性の高い導電膜でなる画素電極（ＥＬ素子の陰極）であり、電流制御用ＴＦＴ３００３のドレインに電気的に接続される。画素電極３０４３としてはアルミニウム合金膜、銅合金膜または銀合金膜など低抵抗な導電膜またはそれらの積層膜を用いることが好ましい。勿論、他の導電膜との積層構造としても良い。
【０１５３】
また、絶縁膜（好ましくは樹脂）で形成されたバンク３０４４a、３０４４bにより形成された溝（画素に相当する）の中に発光層３０４５が形成される。なお、ここでは一画素しか図示していないが、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に対応した発光層を作り分けても良い。発光層とする有機ＥＬ材料としてはπ共役ポリマー系材料を用いる。代表的なポリマー系材料としては、ポリパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）系、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）系、ポリフルオレン系などが挙げられる。
【０１５４】
なお、ＰＰＶ系有機ＥＬ材料としては様々な型のものがあるが、例えば「H. Shenk,H.Becker,O.Gelsen,E.Kluge,W.Kreuder,and H.Spreitzer,“Polymers for Light Emitting Diodes”,Euro Display,Proceedings,1999,p.33-37」や特開平１０−９２５７６号公報に記載されたような材料を用いれば良い。
【０１５５】
具体的な発光層としては、赤色に発光する発光層にはシアノポリフェニレンビニレン、緑色に発光する発光層にはポリフェニレンビニレン、青色に発光する発光層にはポリフェニレンビニレン若しくはポリアルキルフェニレンを用いれば良い。膜厚は３０〜１５０ｎｍ（好ましくは４０〜１００ｎｍ）とすれば良い。
【０１５６】
但し、以上の例は発光層として用いることのできる有機ＥＬ材料の一例であって、これに限定する必要はまったくない。発光層、電荷輸送層または電荷注入層を自由に組み合わせてＥＬ層（発光及びそのためのキャリアの移動を行わせるための層）を形成すれば良い。
【０１５７】
例えば、本実施形態ではポリマー系材料を発光層として用いる例を示したが、低分子系有機ＥＬ材料を用いても良い。また、電荷輸送層や電荷注入層として炭化珪素等の無機材料を用いることも可能である。これらの有機ＥＬ材料や無機材料は公知の材料を用いることができる。
【０１５８】
本実施形態では発光層３０４５の上にＰＥＤＯＴ（ポリチオフェン）またはＰＡｎｉ（ポリアニリン）でなる正孔注入層３０４６を設けた積層構造のＥＬ層としている。そして、正孔注入層３０４６の上には透明導電膜でなる陽極３０４７が設けられる。本実施形態の場合、発光層３０４５で生成された光は上面側に向かって（ＴＦＴの上方に向かって）放射されるため、陽極は透光性でなければならない。透明導電膜としては酸化インジウムと酸化スズとの化合物や酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物を用いることができるが、耐熱性の低い発光層や正孔注入層を形成した後で形成するため、可能な限り低温で成膜できるものが好ましい。
【０１５９】
陽極３０４７まで形成された時点でＥＬ素子３００５が完成する。なお、ここでいうＥＬ素子３００５は、画素電極（陰極）３０４３、発光層３０４５、正孔注入層３０４６及び陽極３０４７で形成されたコンデンサを指す。図２２Ａに示すように画素電極３０４３は画素の面積にほぼ一致するため、画素全体がＥＬ素子として機能する。従って、発光の利用効率が非常に高く、明るい画像表示が可能となる。
【０１６０】
ところで、本実施形態では、陽極３０４７の上にさらに第２パッシベーション膜３０４８を設けている。第２パッシベーション膜３０４８としては窒化珪素膜または窒化酸化珪素膜が好ましい。この目的は、外部とＥＬ素子とを遮断することであり、有機ＥＬ材料の酸化による劣化を防ぐ意味と、有機ＥＬ材料からの脱ガスを抑える意味との両方を併せ持つ。これによりＥＬ表示装置の信頼性が高められる。
【０１６１】
以上のように本実施形態のＥＬ表示パネルは図２１のような構造の画素からなる画素部を有し、オフ電流値の十分に低いスイッチング用ＴＦＴと、ホットキャリア注入に強い電流制御用ＴＦＴとを有する。従って、高い信頼性を有し、且つ、良好な画像表示が可能なＥＬ表示パネルが得られる。
【０１６２】
（実施形態１２）
本実施形態では、実施形態１１に示した画素部において、ＥＬ素子３００５の構造を反転させた構造について説明する。説明には図２３を用いる。なお、図２１の構造と異なる点はＥＬ素子の部分と電流制御用ＴＦＴだけであるので、その他の説明は省略することとする。
【０１６３】
図２３において、電流制御用ＴＦＴ３１０３はＰＴＦＴを用いて形成される。
作製プロセスは実施形態１〜９を参照すれば良い。
【０１６４】
本実施形態では、画素電極（陽極）３０５０として透明導電膜を用いる。具体的には酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物でなる導電膜を用いる。勿論、酸化インジウムと酸化スズとの化合物でなる導電膜を用いても良い。
【０１６５】
そして、絶縁膜でなるバンク３０５１ａ、３０５１ｂが形成された後、溶液塗布によりポリビニルカルバゾールでなる発光層３０５２が形成される。その上にはカリウムアセチルアセトネートでなる電子注入層３０５３、アルミニウム合金でなる陰極３０５４が形成される。この場合、陰極３０５４がパッシベーション膜としても機能する。こうしてＥＬ素子３１０１が形成される。
【０１６６】
本実施形態の場合、発光層３０５２で発生した光は、矢印で示されるようにＴＦＴが形成された基板の方に向かって放射される。
【０１６７】
なお、本実施形態の構成は、実施形態１〜９の構成と自由に組み合わせて実施することが可能である。また、実施形態１０の電子機器の表示部として本実施形態のＥＬ表示パネルを用いることは有効である。
【０１６８】
（実施形態１３）
本実施形態では、図２２（Ｂ）に示した回路図とは異なる構造の画素とした場合の例について図２４（Ａ）〜（Ｃ）に示す。なお、本実施形態において、３２０１はスイッチング用ＴＦＴ３２０２のソース配線、３２０３はスイッチング用ＴＦＴ３２０２のゲート配線、３２０４は電流制御用ＴＦＴ、３２０５はコンデンサ、３２０６、３２０８は電流供給線、３２０７はＥＬ素子とする。
【０１６９】
図２４（Ａ）は、二つの画素間で電流供給線３２０６を共通とした場合の例である。即ち、二つの画素が電流供給線３２０６を中心に線対称となるように形成されている点に特徴がある。この場合、電源供給線の本数を減らすことができるため、画素部をさらに高精細化することができる。
【０１７０】
また、図２４（Ｂ）は、電流供給線３２０８をゲート配線３２０３と平行に設けた場合の例である。なお、図２４（Ｂ）では電流供給線３２０８とゲート配線３２０３とが重ならないように設けた構造となっているが、両者が異なる層に形成される配線であれば、絶縁膜を介して重なるように設けることもできる。この場合、電源供給線３２０８とゲート配線３２０３とで専有面積を共有させることができるため、画素部をさらに高精細化することができる。
【０１７１】
また、図２４（Ｃ）は、図２４（Ｂ）の構造と同様に電流供給線３２０８をゲート配線３２０３と平行に設け、さらに、二つの画素を電流供給線３２０８を中心に線対称となるように形成する点に特徴がある。また、電流供給線３２０８をゲート配線３２０３のいずれか一方と重なるように設けることも有効である。この場合、電源供給線の本数を減らすことができるため、画素部をさらに高精細化することができる。
【０１７２】
なお、本実施形態の構成は、実施形態１〜９の構成と自由に組み合わせて実施することが可能である。また、実施形態１０の電子機器の表示部として本実施形態の画素構造を有するＥＬ表示パネルを用いることは有効である。
【０１７３】
（実施形態１４）
実施形態１３に示した図２２（Ａ）、２２（Ｂ）では電流制御用ＴＦＴ３００３のゲートにかかる電圧を保持するためにコンデンサ３００４を設ける構造としているが、コンデンサ３００４を省略することも可能である。実施形態１１の場合、電流制御用ＴＦＴ３００３として、ゲート絶縁膜を介してゲート電極に重なるように設けられたＬＤＤ領域を有しているＴＦＴを用いている。この重なり合った領域には一般的にゲート容量と呼ばれる寄生容量が形成されるが、本実施形態ではこの寄生容量をコンデンサ３００４の代わりとして積極的に用いる点に特徴がある。
【０１７４】
この寄生容量のキャパシタンスは、上記ゲート電極とＬＤＤ領域とが重なり合った面積によって変化するため、その重なり合った領域に含まれるＬＤＤ領域の長さによって決まる。
【０１７５】
また、実施形態１３に示した図２４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の構造においても同様に、コンデンサ３２０５を省略することは可能である。
【０１７６】
【発明の効果】
本願発明のゴーグル型表示装置システムによると、種々のセンサによって得られた使用者の生体情報に基づいて使用者の身体の状態を認識し、異常が認識された場合には、外部装置から供給される第１の映像信号をＬＣＤパネルに表示することを停止し、その代わりに、撮影された外部の景色が表示される。こうすることによって、使用者に身体の異常を警告するとともに、外部の景色を見せることでリラックスさせることができる。また、使用者の視力の低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本願発明のゴーグル型表示装置システムの実施形態１の概略構成図である。
【図２】 本願発明のゴーグル型表示装置システムの実施形態１の概略構成斜視図である。
【図３】 本願発明のゴーグル型表示装置システムの実施形態１外観斜視図である。
【図４】 本願発明の実施形態１のゴーグル型表示装置システムに用いられるヘッドホンを示す図である。
【図５】 本願発明のゴーグル型表示装置システムの実施形態１の動作フローチャートを示す図である。
【図６】 本願発明のゴーグル型表示装置システムの実施形態２の動作フローチャートを示す図である。
【図７】 本願発明のゴーグル型表示装置システムの実施形態３の動作フローチャートを示す図である。
【図８】 本願発明のゴーグル型表示装置システムの実施形態４の概略構成斜視図である。
【図９】 本願発明のゴーグル型表示装置システムの実施形態４外観斜視図である。
【図１０】 本願発明のゴーグル型表示装置システムの実施形態５の概略構成斜視図である。
【図１１】 本願発明のゴーグル型表示装置システムの実施形態５外観斜視図である。
【図１２】 本願発明のゴーグル型表示装置システムの実施形態６の概略構成斜視図である。
【図１３】 本願発明のゴーグル型表示装置システムの実施形態６外観斜視図である。
【図１４】 実施形態１のゴーグル型表示装置システムの使用者の生体情報を得る測定ポイントの例を示した図である。
【図１５】 本願発明のゴーグル型表示装置システムの実施形態５に用いられるイメージセンサ内蔵ＬＣＤパネルの例である。
【図１６】 実施形態７のゴーグル型表示装置システムに用いられるＬＣＤパネルの作製方法例である。
【図１７】 実施形態９のゴーグル型表示装置システムに用いられるＬＣＤパネルの作製方法例である。
【図１８】 実施形態１のフィールドシーケンシャル駆動方法のタイミングチャートを示す図である。
【図１９】 実施形態９のＥＬ表示装置の構成を示す図である。
【図２０】 実施形態１０のＥＬ表示装置の構成を示す図である。
【図２１】 実施形態１１のＥＬ表示装置の画素部の構成を示す断面図である。
【図２２】 実施形態１１のＥＬ表示装置の画素部の構成を示す上面図及び回路図である。
【図２３】 実施形態１２のＥＬ表示装置の画素部の構成を示す断面図である。
【図２４】 実施形態１３のＥＬ表示装置の画素部の構成を示す回路図である。
【図２５】 実施形態８の単安定ＦＬＣの電気光学特性を表した図である。
【符号の説明】
１０１ ゴーグル型表示装置
１０２−Ｌ、１０２−Ｒ ＬＣＤパネル
１０５−Ｌ、１０５−Ｒ ＬＥＤバックライト
１０６−Ｌ、１０６−Ｒ レンズ
１０７−Ｌ、１０７−Ｒ ＣＣＤ撮像装置
１０８−Ｌ、１０８−Ｒ ＣＣＤ撮像装置
１０９ 画像信号制御回路
１１０−Ｌ、１１０−Ｒ 使用者の眼（左右）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a goggle type display system that a user wears on his / her head.
[0002]
[Prior art]
In recent years, goggle type display devices that users wear on their heads have become widespread. This goggle type display device is also called HMD (Head Mounted Display), a lens for enlarging an image to form a virtual image thereof, and a display device such as a liquid crystal panel installed closer to the focal length of the lens have. The user can view the enlarged image by observing the display on the liquid crystal panel through the lens. Therefore, it is possible to appreciate the display on the large screen while being small.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the user observes the virtual image through the lens, the eye fatigue is large, and if this fatigue state continues, in the worst case, it may cause a decrease in visual acuity even after a short period of use. There was a problem.
[0004]
Accordingly, the present invention has been made in view of such problems, and provides a goggle type display system that prevents a user from damaging health by use.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention,
Two display devices;
A first video signal input from an external video signal supply device;
Two image sensors for converting an external image into a second video signal;
A sensor that converts a user's biological information into a biological information signal;
A video signal control circuit for supplying a video signal to the two display devices;
A goggle type display system comprising:
The goggle type display system, wherein the video signal control circuit supplies the first video signal or the second video signal to the two display devices based on an index obtained by numerically processing the biological information signal. Is provided.
[0006]
According to the present invention,
Two display devices;
A first video signal input from an external video signal supply device;
Two first image sensors for converting an external image into a second video signal;
Two second image sensors for converting an image of the user's eye into a third video signal;
A sensor that converts a user's biological information into a biological information signal;
A video signal control circuit for supplying a video signal to the two display devices;
A goggle type display system comprising:
The video control circuit supplies the first video signal or the second video signal to the two display devices based on an index obtained by numerically processing the third video signal and the biological information signal. A goggle type display system is provided.
[0007]
According to the present invention,
Two display devices;
A first video signal input from an external video signal supply device;
Two image sensors for converting an external image into a second video signal;
A sensor that converts a user's biological information into a biological information signal;
A video signal control circuit for supplying a video signal to the two display devices;
A goggle type display system comprising:
The video signal control circuit calculates the degree of fatigue of the user based on a chaos attractor index obtained by numerically processing the biological information signal,
When the degree of fatigue is below a preset level, the video signal control circuit supplies the first video signal to the two display devices,
When the degree of fatigue exceeds the preset level, the video signal control circuit supplies the second video signal to the two display devices, and a goggle type display system is provided. The
[0008]
According to the present invention,
Two display devices;
A first video signal input from an external video signal supply device;
Two image sensors for converting an external image into a second video signal;
Two image sensors for converting the image of the user's eye into a third video signal;
A sensor that converts a user's biological information into a biological information signal;
A video signal control circuit for supplying a video signal to the two display devices;
A goggle type display system comprising:
The video signal control circuit calculates the degree of fatigue of the user based on a chaos attractor index obtained by numerically processing the third video signal and the biological information signal,
When the degree of fatigue is below a preset level, the video signal control circuit supplies the first video signal to the two display devices,
When the degree of fatigue exceeds the preset level, the video signal control circuit supplies the second video signal to the two display devices, and a goggle type display system is provided. The
[0009]
The first image sensor may be a CCD image sensor or an image sensor.
[0010]
The second image sensor may be a CCD image sensor or an image sensor.
[0011]
The user's biological information may be a pulse wave, blood pressure, body temperature, or pupil opening degree.
[0012]
The sensor may be a pulse wave sensor, a blood pressure sensor, or a body temperature sensor.
[0013]
The pulse wave sensor, blood pressure sensor, or body temperature sensor may be installed in headphones.
[0014]
The image sensor may be integrally formed with the display device.
[0015]
The display device may be a reflective liquid crystal display device.
[0016]
A red LED, a green LED, and a blue LED may be used for the backlight of the display device.
[0017]
The display device may be driven by a field sequential method.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0019]
Examples of embodiments of the present invention will be described below. The following embodiment is a preferred example, and the goggle type display device system of the present invention is not limited to the following embodiment.
[0020]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a goggle type display device system according to the present embodiment.
Reference numeral 101 denotes a goggle type display device. 102-L and R are LCD panels (liquid crystal panels). In the present specification, symbols such as (-R) and (-L) may be appended after the symbols, but these symbols mean components for the right eye and the left eye, respectively. . 105-L and R are LED backlights, each having a light guide plate 103 (not shown) and an LED 104 (not shown). The LED 104 includes a plurality of red, green, and blue LEDs, and serves as a white light source as a whole. The light guide plate 103 is for uniformly irradiating the entire surface of the display unit of the LCD panel 102 with light emitted from the plurality of LEDs. 106-L and R are lenses. Reference numerals 107-L and R denote CCD image sensors, which respectively capture images of the left eye and right eye of the user and convert them into a third video signal L and a third video signal R. Reference numerals 108-L and R denote CCD image sensors, which respectively capture an external scenery (image) and convert it into a second video signal L and a second video signal R. Reference numeral 109 denotes an image signal control circuit which receives the first video signal L and the first video signal R from the external device and the user's biological information signal, and receives the first signals from the CCD imaging devices 107-L and 107-R. The third video signal L and the third video signal R and the second video signal L and the second video signal R are input from the CCD imaging devices 108-L and 108-R. Further, the image signal control circuit 109 supplies the video signal L and the video signal R to the LCD panels 102-L and 102-R, respectively. 110-L and 110-R are the left eye and right eye of the user, respectively.
[0021]
In addition to these components, the goggle type display system of the present embodiment includes a sensor for obtaining a user's biological information and converting it into a biological information signal, and a speaker and headphones for outputting voice and music. It has a video deck, computer, etc. that supply video signals.
[0022]
FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the goggle type display device system of the present embodiment shown in FIG.
[0023]
FIG. 3 is an external view of the goggle type display device of the present embodiment. Since FIG. 3 is a perspective view, each component is shown.
[0024]
Note that the arrangements of the CCD imaging devices 107-L and 107-R for monitoring the user's eyes and the CCD imaging devices 108-L and 108-R for taking external images are limited to the arrangement shown in FIG. There is no. Depending on the design, it is possible to change the arrangement of these CCD imaging devices.
[0025]
In the present embodiment, display is performed by field-sequentially driving the LCD panel using an LED backlight.
FIG. 18 shows a timing chart of the field sequential driving method. The timing chart of the field sequential driving method includes video signal write start signal (Vsync signal), red (R), green (G) and blue (B) LED lighting timing signals (R, G and B), and A video signal (VIDEO) is shown. Tf is a frame period. TR, TG, and TB are LED lighting periods of red (R), green (G), and blue (B), respectively.
[0026]
The video signal supplied to the LCD panel, for example, R1, is a signal obtained by compressing the original video signal corresponding to red inputted from the outside to 1/3 in the time axis direction. A video signal supplied to the LCD panel, for example, G1, is a signal obtained by compressing an original video signal corresponding to green input from the outside to 1/3 in the time axis direction. The video signal supplied to the LCD panel, for example, B1, is a signal obtained by compressing the original video signal corresponding to blue input from the outside to 1/3 in the time axis direction.
[0027]
In the field sequential driving method, R, G, and B LEDs are sequentially lit in the LED lighting period TR period, TG period, and TB period, respectively. During the lighting period (TR) of the red LED, a video signal (R1) corresponding to red is supplied to the LCD panel, and one red image is written on the LCD panel. Further, during the lighting period (TG) of the green LED, a video signal (G1) corresponding to green is supplied to the LCD panel, and one screen image of green is written on the LCD panel. In the lighting period (TB) of the blue LED, the video signal (B1) corresponding to blue is supplied to the LCD panel, and one screen image of blue is written on the LCD panel. One frame is formed by writing these three images.
[0028]
Therefore, the color LCD panel by the field sequential driving method can obtain a resolution three times that of the conventional color display device.
[0029]
In the goggle type display device of the present embodiment, display may be performed using a backlight of a cathode tube.
[0030]
Here, the operation and function of the goggle type display system of this embodiment will be described. Please refer to FIG. 1 again. In the goggle type display system of the present embodiment, during normal use, the image signal control circuit supplies the first video signal L and the first video signal R supplied from the external device to the LCD panels 102-L and 102-R. Supply. Examples of the external device include a personal computer, a portable information terminal, and a video deck. The user observes the images projected on the LCD panels 102-L and 102-R through the lenses 106-L and 106-R. The user observes the image displayed on the LCD panel as an image (virtual image) that is enlarged farther than the position where the LCD panel is actually located.
[0031]
The goggle type display device 101 of the present embodiment is provided with CCD image sensors 107-L and 107-R that monitor the user's eyeball and convert the eye image into an electrical signal. These CCD image sensors 107 -L and 107 -R monitor the image of the user's eye during use, and input an eye video signal (third video signal) to the image signal control circuit 109. The image signal control circuit 109 performs numerical processing on the input eye video signal (third video signal) to calculate the degree of redness of the user's eye.
[0032]
Further, the goggle type display device system of the present embodiment is provided with a headphone 401 as shown in FIG. In FIG. 4, reference numerals 402-R and 402-L denote speaker units. Reference numeral 403 denotes a band. Reference numeral 404 denotes a pulse wave sensor, which is adapted to fit a part of the user's ear and detects the user's pulse wave.
Reference numeral 405 denotes an antenna which receives voice and music radio waves from an external device and transmits information on the user's pulse wave from the pulse wave sensor to the image signal control circuit 109 of the goggle type display device 101.
[0033]
Please refer to FIG. FIG. 5 shows an operation flowchart of the goggle type display device system of the present embodiment. In the goggle type display device of the present embodiment, the image signal control circuit normally supplies the first video signal from an external device (for example, a personal computer or a video deck) to the LCD panel. Pulse wave information measured by a pulse wave sensor provided in the headphones is input to the image signal control circuit 109. In this embodiment, the biological information signal from the sensor is input to the image signal control circuit 109. However, the biological information signal from the sensor is once transmitted to the external device, and then the biological information is transmitted from the external device. A signal may be input to the image signal control circuit 109.
[0034]
If the user's pulse wave is smaller than a preset value, it is determined that the pulse wave is normal, and the process proceeds to the next step. If the user's pulse wave is larger than a preset value, it is determined that the pulse wave is abnormal, and an external scenery photographed by the CCD image sensors 108-L and 108-R is displayed on the LCD panel. The
[0035]
Further, the video signal of the user's eye photographed by the CCD imaging devices 107 -L and 107 -R is input to the image signal control circuit 109. The image signal control circuit 109 performs image processing on the video signal of the user's eye and calculates the degree of redness of the user's eye.
[0036]
If the degree of hyperemia of the user's eye calculated based on the video signal of the user's eye is smaller than a preset value, it is determined that the degree of hyperemia is normal and the process proceeds to the next normal step. If the degree of hyperemia in the user's eyes is greater than a preset value, it is determined that the degree of hyperemia is abnormal, and the external scenery photographed by the CCD image sensors 108-L and 108-R on the LCD panel is displayed. Is displayed.
[0037]
The above operation is repeated.
[0038]
In addition, as shown in FIG. 14, the user's life from various parts (a to e) of the user. body Information can be obtained.
[0039]
As described above, when the user's pulse wave abnormality or eye hyperemia degree abnormality is recognized, the display of the first video signal supplied from the external device on the LCD panel is stopped, instead. An external scenery photographed by the CCD image sensors 108-L and 108-R is displayed. In this way, the user can be alerted of physical abnormalities and relaxed by showing the outside scenery.
[0040]
(Embodiment 2)
In the present embodiment, a case where a blood pressure sensor is provided in addition to the configuration of the goggle type display device of the first embodiment will be described. In addition, since it is the same as Embodiment 1 except providing a blood pressure sensor, Embodiment 1 can be referred for the detail of a structure.
[0041]
Please refer to FIG. FIG. 6 shows an operation flowchart of the goggle type display device system of the present embodiment. In the goggle type display system of the present embodiment, during normal use, the image signal control circuit supplies the first video signals L and R supplied from the external device to the LCD panels 102-L and 102-R.
[0042]
As described in the first embodiment, when the user's pulse wave is smaller than a preset value, it is determined that the pulse wave is normal, and the process proceeds to the next normal step. If the user's pulse wave is larger than a preset value, it is determined that the pulse wave is abnormal, and an external scenery photographed by the CCD image sensors 108-L and 108-R is displayed on the LCD panel. The
[0043]
Next, blood pressure information of the user is obtained by a sensor. This blood pressure information is input to the image signal control circuit. If the user's blood pressure is smaller than a preset value, it is determined that the blood pressure is normal, and the process proceeds to the next step. If the user's blood pressure is greater than a preset value, it is determined that the blood pressure is abnormal, and an external scenery photographed by the CCD image sensors 108-L and 108-R is displayed on the LCD panel.
[0044]
If the degree of hyperemia of the user's eye calculated based on the video signal of the user's eye is smaller than a preset value, it is determined that the degree of hyperemia is normal, and the normal next step is performed. move on. If the degree of hyperemia in the user's eyes is greater than a preset value, it is determined that the degree of hyperemia is abnormal, and the external scenery photographed by the CCD image sensors 108-L and 108-R on the LCD panel is displayed. Is displayed.
[0045]
As described above, also in this embodiment, when a user's pulse wave abnormality, blood pressure abnormality, or eye redness abnormality is recognized, the first video signal supplied from the external device is displayed on the LCD panel. Instead, the external scenery photographed by the CCD image sensors 108-L and 108-R is displayed. In this way, the user can be alerted of physical abnormalities and relaxed by showing the outside scenery.
[0046]
(Embodiment 3)
The goggle type display device system according to the present embodiment has the same configuration as the goggle type display device system according to the first embodiment, but the image from the external device and the external image from the CCD imaging device are determined according to the user's biological information. The decision to switch between is made using chaos theory.
[0047]
Please refer to FIG. The goggle type display device system of this embodiment obtains chaotic attractor information based on biological information from a pulse wave sensor, a blood pressure sensor, a body temperature sensor, or a CCD imaging device that images the eyes of the user.
[0048]
First, I will explain what chaos is. There are many predictable phenomena in the natural world and the artificial world. It can also predict and respond to Halley comets and satellite positions. Deterministic predictability with a clear relationship between cause and effect seems to be one of the great powers of science.
[0049]
However, weather forecasts are often thought of as atmospheric motions that follow the laws of physics, but often deviate. Such a phenomenon in which the cause and the result are unclear is said to have a messy element. Basically, if the complete parameters describing the system are clear, in other words, sufficient information about the system is collected. It was believed that accurate predictions were possible if possible.
[0050]
In other words, randomness was thought to occur due to lack of information for multi-degree-of-freedom systems. However, the discovery that even simple systems with a small number of degrees of freedom (three or more dimensions) may exhibit messy behavior can be deterministic but essence of messiness. It was found. Such messiness is now called chaos.
[0051]
However, the concept of chaos is not yet unified. Like evolution, its definition is wide-ranging, and there is even a sense that the concept is walking alone depending on the object.
Therefore, in this specification, the following will be summarized.
[0052]
Chaos means a phenomenon that is essentially random as a result of the appearance of very complex behavior as a non-linear type, despite the fact that the system has deterministic rules. It also shows that there are complex orders and laws behind what appears to be a disorderly disorder with no regularity or predictability.
[0053]
The topology that characterizes the behavior of chaos is called a chaos attractor, which is a mathematical structure that converges the behavior of a system that generates chaos.
[0054]
From these viewpoints, it is known that the pulse wave detected from the body behaves like a chaos, and in academic societies, etc., as a chaos mind-body information indicated by the fingertip pulse wave by a leading person in this field. At the same time, a patent application has been filed for a medical diagnostic method using this chaos by the same person (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 4-208136).
[0055]
Therefore, in the goggle type display device system of the present embodiment, a chaos attractor obtained by numerically processing biological information such as a pulse wave and blood pressure obtained from a user, and this data meet the definition conditions of chaos. The fact that the Lyapunov number indicating the degree of correlation with the physical and mental information of the user's body is used positively.
[0056]
Based on this, biometric information of the user is obtained by generating a chaos attractor obtained by numerically processing the pulse wave, blood pressure, eye fullness, body temperature and the like collected from the user. It becomes possible to grasp the state of mind and body of the user from the Lyapunov number, which is a numerical value indicating the degree to which this data meets the definition condition of chaos.
[0057]
As an example of means for obtaining the pulse wave, there are sensors utilizing a combination of an infrared light emitting diode and a photo sensor or a semiconductor pressure sensor.
[0058]
Here, the relationship between the psychosomatic state and the chaotic attractor of the pulse wave is as follows.
(1) The pulse wave chaos attractor sensitively reflects the mental and psychological state and exhibits a specific topology.
(2) Chaotic attractors obtained from pulse waves have individual-specific structures on the basic structure common to humans, and also vary depending on the psychopsychological state and illness.
(3) Generally, when the mental and psychological state or physiological state becomes unstable or becomes sick, the entire structure of the attractor is simplified, unstructured, and becomes smaller. Moreover, a mechanical and monotonous periodic structure appears in the rhythm. That is, it becomes less chaotic.
(4) In a healthy state, the whole structure is complicated and dynamic, and a local structure is also involved, showing a complicated structure such as a twist or a screw structure. And the rhythm becomes aperiodic. That is, healthy life body Is chaos and is full of chaos.
(5) When consciousness is concentrated, the chaos attractor becomes complicated, local structures such as entrainment and twist appear, stress exceeding a certain threshold value is applied, and when fatigued, the structure becomes simple and the local structure disappears.
[0059]
Based on the above-described concept, the user's current state can be classified into several cases, and the video displayed on the LCD panel can be switched according to the case.
[0060]
Here, FIG. 7 will be referred to again. The goggle type display device of this embodiment normally supplies a video signal from an external device to the LCD panel.
[0061]
Biological information (pulse wave, blood pressure, body temperature, etc.) obtained from the user is input to the image signal control circuit. The image signal control circuit performs numerical processing on the biological information, determines whether or not it matches the level that has already been set, and calculates the Lyapunov exponent according to the degree. This numerical calculation process and the calculation of the Lyapunov exponent require computer processing, but the expression of the processing method and the chaotic attractor after the processing are not particularly fixed, and the expression and processing procedure are not fixed. Can be processed.
[0062]
In addition, the level already set for calculating the Lyapunov exponent can be set in various ways depending on the way of classifying and organizing the chaos attractor. For example, if “Excited” and “Other” are set, there are two stages, but adding “Concentration” and “Distraction” in addition to these two stages gives a total of four stages. ”And“ not fatigued ”add up to 6 levels. At this stage, the video supplied to the LCD panel is switched. That is, when in the “fatigue state”, the display of the first video signal supplied from the external device on the LCD panel is stopped, and instead, the images are taken by the CCD image pickup devices 108-L and 108-R. External scenery is displayed. In this way, the user can be alerted of physical abnormalities and relaxed by showing the outside scenery.
[0063]
As for the chaos theory, the applicant of the present invention, U.S. Pat.No. 5,395,110, U.S. Pat. The technology described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-229236 can be applied.
[0064]
(Embodiment 4)
The goggle type display system of the present embodiment is slightly different from the goggle type display device system described in the first to third embodiments. FIG. 8 is a perspective view schematically showing the configuration of the goggle type display device system of this embodiment. 802-L and 802-R are LCD panels. Reference numerals 803-L and 803-R denote light guide plates. 804-L and 804-R are LEDs. The light guide plates 803-L and 803-R and the LEDs 804-L and 804-R constitute LED backlights 805-L and 805-R. The LED 804 includes a plurality of red, green, and blue LEDs, and serves as a white light source as a whole. The light guide plate 803 is for uniformly irradiating the LCD panel 802 with light emitted from the plurality of LEDs. Reference numerals 806-L and 806-R denote lenses. Reference numerals 807-L and 807-R denote CCD image sensors, which respectively take images of the left eye and right eye of the user and convert them into a third video signal L and a third video signal R. Reference numerals 808-L and 808-R denote CCD image sensors, which respectively capture an external scenery (image) and convert it into a second video signal L and a second video signal R. Reference numerals 809-L and 809-R denote mirrors for allowing the image of the LCD panel to enter the lens.
[0065]
Although not shown in FIG. 8, the goggle type display device of this embodiment includes an image signal control circuit 810. The image signal control circuit 810 receives a first video signal from an external device and a user's biological information signal from the outside, and receives a third video signal L and a third video signal from the CCD imaging devices 807-L and 807-R. The second video signal L and the second video signal R are input from the third video signal R and the CCD image pickup devices 808-L and 808-R. The image signal control circuit 810 supplies the video signal L and the video signal R to the LCD panels 802-L and R, respectively.
[0066]
In addition to these components, the goggle type display system of the present embodiment includes a sensor for obtaining a user's biological information and converting it into a biological information signal, and a speaker and headphones for outputting voice and music. Etc.
[0067]
FIG. 9 is an external view of the goggle type display device of the present embodiment. In addition, since FIG. 9 is a perspective view, each component is shown.
[0068]
The arrangement of the CCD image sensors 807-L and 807-R that monitor the user's eyes and the CCD image sensors 808-L and 808-R that capture an external image are limited to the arrangement shown in FIG. There is no. Depending on the design, it is possible to change the arrangement of these CCD imaging devices.
[0069]
In the goggle type display device of the present embodiment, an LED backlight is used as the backlight of the LCD panel, but a backlight of a cathode tube may be used.
[0070]
For the operation of the goggle type display device of the present embodiment, any of the above-described first to third embodiments can be referred to.
[0071]
(Embodiment 5)
In the goggle type display device of this embodiment, the CCD image pickup device for monitoring the user's eyes is omitted, and instead the user's eyes are monitored using an image sensor integrally formed on the LCD panel.
[0072]
FIG. 10 shows a schematic configuration diagram of the goggle type display device system of the present embodiment. Reference numeral 1001 denotes a goggle type display device. Reference numerals 1002-L and 1002-R denote image sensor built-in LCD panels. The image sensors built in these LCD panels 1002-L and 1002-R convert the image of the user's eyes into third video signals L and R. Reference numerals 1005-L and 1005-R denote LED backlights, each having a light guide plate 1003 (not shown) and an LED 1004 (not shown). Reference numerals 1006-L and 1006-R denote lenses. Reference numerals 1007-L and 1007-R denote CCD image sensors, which respectively capture an external scenery (image) and convert it into a second video signal L and a second video signal R. An image signal control circuit 1009 receives a first video signal from an external device and a user's biological information signal from the outside, and receives a second video signal L from the CCD image sensors 1007-L and 1007-R. The third video signal L and the third video signal R are input from an image sensor built in the LCD panel 1002-L and 1002-R. The image signal control circuit 1009 supplies the video signal L and the video signal R to the LCD panels 1002-L and 1002-R, respectively.
[0073]
In addition to these components, the goggle type display system of the present embodiment includes a sensor for obtaining a user's biological information and converting it into a biological information signal, and a speaker and headphones for outputting voice and music. Etc.
[0074]
FIG. 11 is a perspective view showing the configuration of the goggle type display device system of the present embodiment shown in FIG.
[0075]
FIG. 15 shows an example of an image sensor built-in LCD panel used in the goggle type display system of this embodiment. FIG. 15 shows an LCD panel in which four relatively small image sensors are incorporated, but the present invention is not limited to this.
[0076]
For the operation of the goggle type display device of the present embodiment, any of the above-described first to third embodiments can be referred to.
[0077]
(Embodiment 6)
The goggle type display device of the present embodiment omits the CCD image pickup device that monitors the user's eyes and the CCD image pickup device that monitors the external scenery, and instead uses an image sensor integrally formed on the LCD panel. Monitor the user's eyes and external scenery.
[0078]
FIG. 12 is a schematic configuration diagram of the goggle type display device system of the present embodiment. Reference numeral 1201 denotes a goggle type display device. 1202-L and 1202-R are LCD panels with built-in image sensors. The image sensors built in these LCD panels 1202-L and 1202-R convert the image of the user's eyes into third video signals L and R, take an external scenery (image), and take a second image. Video signal L and second video signal R. 1205-L and 1205-R are LED backlights, each having a light guide plate 1203 (not shown) and an LED 1204 (not shown). Reference numerals 1206-L and 1206-R denote lenses. Reference numeral 1209 denotes an image signal control circuit, which receives a first video signal and a user's biological information signal from an external device from the outside, and from an image sensor built in the LCD panels 1202-L and 1202-R. The second video signal L and the second video signal R, and the third video signal L and the third video signal R are input. The image signal control circuit 1209 supplies the video signal L and the video signal R to the LCD panels 1202-L and 1202-R, respectively.
[0079]
In addition to these components, the goggle type display system of the present embodiment includes a sensor for obtaining a user's biological information and converting it into a biological information signal, and a speaker and headphones for outputting voice and music. Etc.
[0080]
FIG. 13 is a perspective view showing the configuration of the goggle type display device system of the present embodiment shown in FIG.
[0081]
For the operation of the goggle type display device of the present embodiment, any of the above-described first to third embodiments can be referred to.
[0082]
(Embodiment 7)
Here, an example of a method for manufacturing the LCD panel used in Embodiments 1 to 6 will be described below. In this embodiment, a plurality of TFTs (thin film transistors) are formed on a substrate having an insulating surface, and an active matrix circuit, a source signal line driver circuit, a gate signal line driver circuit, a digital data dividing circuit, and other components serving as a display portion Examples of forming peripheral circuits and the like on the same substrate are shown in FIGS. In the following example, one pixel TFT of an active matrix circuit and a CMOS circuit that is a basic circuit of other circuits (source signal line driver circuit, gate signal line driver circuit, and other peripheral circuits) are formed simultaneously. It shows how it is done. Further, in the following example, a manufacturing process will be described in the case where each of the P-channel TFT and the N-channel TFT includes one gate electrode in the CMOS circuit. Such a CMOS circuit using TFTs having a plurality of gate electrodes can be similarly manufactured. In the following example, the pixel TFT is a double-gate N-channel TFT. But A TFT such as a single gate or a triple gate may be used.
[0083]
Please refer to FIG. 16 and FIG. First, as the substrate 7001, for example, an alkali-free glass substrate typified by a Corning 1737 glass substrate was used. Then, a base film 7002 made of silicon oxide was formed to a thickness of 200 nm on the surface of the substrate 7001 on which the TFT was formed. As the base film 7002, a silicon nitride film may be further laminated, or only the silicon nitride film may be used. The base film 7002 may have a stacked structure of a silicon nitride oxide film and a silicon oxide film.
[0084]
Next, an amorphous silicon film having a thickness of 50 nm was formed on the base film 7002 by a plasma CVD method. Although depending on the amount of hydrogen contained in the amorphous silicon film, the dehydrogenation treatment is preferably performed by heating to 400 to 500 ° C., and the amount of hydrogen contained in the amorphous silicon film is set to 5 atm% or less, and the crystallization step is performed. A crystalline silicon film was obtained.
[0085]
For this crystallization step, a known laser crystallization technique or thermal crystallization technique may be used. In this embodiment, a pulsed oscillation type KrF excimer laser beam is condensed into a linear shape and irradiated to the amorphous silicon film to form a crystalline silicon film.
[0086]
In this embodiment, the initial film is used as an amorphous silicon film. However, a microcrystalline silicon film may be used as the initial film, or a crystalline silicon film may be formed directly.
[0087]
The crystalline silicon film thus formed was patterned to form island-like semiconductor active layers 7003, 7004, 7005.
[0088]
Next, a gate insulating film 7006 containing silicon oxide or silicon nitride as a main component was formed to cover the semiconductor active layers 7003, 7004, and 7005. Here, a silicon nitride oxide film was formed to a thickness of 100 nm by plasma CVD. Although not described in FIG. 16, tantalum (Ta) is formed as a first conductive film, which forms a first gate electrode on the surface of the gate insulating film 7006, from 10 to 200 nm, for example, 50 nm, and aluminum as a second conductive film. (Al) was formed by sputtering at a thickness of 100 to 1000 nm, for example, 200 nm. Then, first conductive films 7007, 7008, 7009, and 7010 that constitute the first gate electrode and second conductive films 7012, 7013, 7014, and 7015 were formed by a known patterning technique.
[0089]
When aluminum is used as the second conductive film constituting the first gate electrode, pure aluminum may be used, and an element selected from titanium, silicon, and scandium is added in an amount of 0.1 to 5 atm%. Aluminum alloy may also be used. In the case of using copper, although not shown, it is preferable to provide a silicon nitride film on the surface of the gate insulating film 7006.
[0090]
In FIG. 16, a storage capacitor is provided on the drain side of the n-channel TFT constituting the pixel matrix circuit. At this time, the wiring electrodes 7011 and 7016 of the storage capacitor portion are formed using the same material as the first gate electrode.
[0091]
When the structure shown in FIG. 16A is thus formed, the first n-type impurity addition step is performed. As an impurity element imparting n-type to a crystalline semiconductor material, phosphorus (P), arsenic (As), antimony (Sb), and the like are known. Here, phosphorus is used and phosphine (PH Three ) Using an ion doping method. In this step, in order to add phosphorus to the underlying semiconductor layer through the gate insulating film 7006, the acceleration voltage was set to a high value of 80 keV. The impurity region thus formed is to form first impurity regions 7034, 7042, and 7046 of n-channel TFTs to be described later, and functions as an LDD region. Therefore, the concentration of phosphorus in this region is 1 × 10 16 ~ 1x10 19 atms / cm Three In the range of 1 × 10 18 atms / cm Three It was.
[0092]
The impurity element added to the semiconductor active layer has to be activated by laser annealing or heat treatment. This step may be carried out after the step of adding impurities for forming the source / drain regions, but it is effective to activate it by laser annealing at this stage.
[0093]
In this step, the first conductive films 7007, 7008, 7009, and 7010 and the second conductive films 7012, 7013, 7014, and 7015 included in the first gate electrode functioned as a mask against addition of phosphorus. As a result, no or almost no phosphorus was added to the region immediately below the first gate electrode of the semiconductor layer existing through the gate insulating film. Then, as shown in FIG. 16B, low concentration impurity regions 7017, 7018, 7019, 7020, 7021, 7022, and 7023 to which phosphorus was added were formed.
[0094]
Next, using the photoresist film as a mask, the region for forming the n-channel TFT is covered with resist masks 7024 and 7025, and an impurity addition step for imparting p-type is performed only in the region where the p-channel TFT is formed. It was. Boron (B), aluminum (Al), and gallium (Ga) are known as impurity elements imparting p-type. Here, boron is used as the impurity element, and diborane (B 2 H 6 ) Was added. Again, the acceleration voltage is 80 keV and 2 × 10 20 atms / cm Three Boron was added to a concentration of. Then, as shown in FIG. 16C, regions 7026 and 7027 to which boron was added at a high concentration were formed. This region will later become the source / drain region of the p-channel TFT.
[0095]
Then, after removing the resist masks 7024 and 7025, a step of forming a second gate electrode was performed. Here, tantalum (Ta) is used as the material of the second gate electrode, and the second gate electrode is formed to a thickness of 100 to 1000 nm, for example, 200 nm. Then, patterning was performed by a known technique to form second gate electrodes 7028, 7029, 7030, and 7031. At this time, the second gate electrode was patterned to have a length of 5 μm. As a result, in the second gate electrode, a region in contact with the gate insulating film with a length of 1.5 μm was formed on both sides of the first gate electrode.
[0096]
In addition, a storage capacitor portion is provided on the drain side of the n-channel TFT constituting the pixel matrix circuit, and the electrode 7032 of this storage capacitor portion is formed simultaneously with the second gate electrode.
[0097]
Then, a second step of adding an impurity element imparting n-type conductivity was performed using the second gate electrodes 7028, 7029, 7030, and 7031 as masks. Here, similarly, phosphine (PH Three ) Using an ion doping method. Also in this step, in order to add phosphorus to the semiconductor layer thereunder through the gate insulating film 7006, the acceleration voltage was set as high as 80 keV. The region to which phosphorus is added here is an n-channel TFT and functions as source regions 7035 and 7043 and drain regions 7036 and 7047. Therefore, the concentration of phosphorus in this region is 1 × 10 19 ~ 1x10 twenty one atms / cm Three Is preferred, here 1 × 10 20 atms / cm Three It was.
[0098]
Although not shown here, the gate insulating film covering the source regions 7035 and 7043 and the drain regions 7036 and 7047 may be removed to expose the semiconductor layers in the regions, and phosphorus may be added directly. When this step was added, the acceleration voltage of the ion doping method could be lowered to 10 keV, and phosphorus could be added efficiently.
[0099]
Further, phosphorus is added at the same concentration to the source region 7039 and the drain region 7040 of the p-channel TFT, but the conductivity type is not reversed because boron is added at twice the concentration in the previous step. There was no problem in the operation of the p-channel TFT.
[0100]
Since the impurity element imparting n-type or p-type added at each concentration is not activated as it is and does not act effectively, it is necessary to perform an activation process. This step could be performed by a thermal annealing method using an electric heating furnace, a laser annealing method using the above-described excimer laser, or a rapid thermal annealing method (RTA method) using a halogen lamp.
[0101]
In the thermal annealing method, activation was performed by heat treatment at 550 ° C. for 2 hours in a nitrogen atmosphere. In this embodiment, aluminum is used for the second conductive film constituting the first gate electrode. However, the first conductive film made of tantalum and the second gate electrode are formed so as to cover the aluminum. Therefore, tantalum functions as a blocking layer, and aluminum atoms can be prevented from diffusing into other regions.
In the laser annealing method, activation was performed by condensing and irradiating a pulse oscillation type KrF excimer laser beam in a linear shape. Further, better results were obtained when the thermal annealing method was performed after the laser annealing method. This process also has the effect of annealing a region where the crystallinity is destroyed by ion doping, and the crystallinity of the region can be improved.
[0102]
Through the above steps, the gate electrode is provided with the first gate electrode, and the second gate electrode is provided so as to cover the first gate electrode. In the n-channel TFT, the source region is provided on both sides of the second gate electrode. And a drain region was formed. In addition, a structure in which the first impurity region provided in the semiconductor layer with the gate insulating film interposed therebetween and the region in which the second gate electrode is in contact with the gate insulating film is formed in a self-aligned manner. It was done.
On the other hand, in the p-channel TFT, a part of the source region and the drain region are formed so as to overlap with the second gate electrode, but there is no problem in practical use.
[0103]
When the state of FIG. 16D was obtained, a first interlayer insulating film 7049 was formed to a thickness of 1000 nm. As the first interlayer insulating film 7049, a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, an organic resin film, and a stacked film thereof can be used. In the present embodiment, although not shown, a two-layer structure is formed in which a silicon nitride film is first formed to 50 nm and a silicon oxide film is further formed to 950 nm.
[0104]
Thereafter, contact holes were formed in the source region and the drain region of each TFT of the first interlayer insulating film 7049 by patterning. Then, source electrodes 7050, 7052, 7053 and drain electrodes 7051, 7054 were formed.
Although not shown, in this embodiment, this electrode is formed by patterning a film having a three-layer structure in which a titanium film is formed continuously by 100 nm, an aluminum film containing titanium by 300 nm, and a titanium film by 150 nm by a sputtering method. .
[0105]
Thus, as shown in FIG. 16E, a CMOS circuit and an active matrix circuit were formed over the substrate 7001. In addition, a storage capacitor portion was simultaneously formed on the drain side of the n-channel TFT in the active matrix circuit. As described above, an active matrix substrate was manufactured.
[0106]
Next, a process for manufacturing an LCD panel based on a CMOS circuit and an active matrix circuit manufactured on the same substrate by the above process will be described with reference to FIGS. First, a passivation film 7055 was formed on the substrate in the state of FIG. 16E so as to cover the source electrodes 7050, 7052, 7053, the drain electrodes 7051, 7054, and the first interlayer insulating film 7049. The passivation film 7055 is a silicon nitride film with a thickness of 50 nm. Further, a second interlayer insulating film 7056 made of an organic resin was formed to a thickness of about 1000 nm. As the organic resin film, polyimide, acrylic, polyimide amide, or the like can be used. Advantages of using the organic resin film are that the film forming method is simple, the dielectric constant is low, the parasitic capacitance can be reduced, and the flatness is excellent. An organic resin film other than those described above can also be used. Here, it was formed by baking at 300 ° C. using a type of polyimide that is thermally polymerized after being applied to the substrate.
[0107]
Next, a light-blocking layer 7057 was formed over part of the pixel region of the second interlayer insulating film 7056. The light shielding layer 7057 may be formed of a metal film or an organic resin film containing a pigment. Here, titanium was formed by a sputtering method.
[0108]
After the light shielding film 7057 is formed, a third interlayer insulating film 7058 is formed. The third interlayer insulating film 7058 is preferably formed using an organic resin film in the same manner as the second interlayer insulating film 7056. Then, a contact hole reaching the drain electrode 7054 was formed in the second interlayer insulating film 7056 and the third interlayer insulating film 7058, and a pixel electrode 7059 was formed. The pixel electrode 7059 may be a transparent conductive film in the case of a transmissive liquid crystal display device, and a metal film in the case of a reflective liquid crystal display device. Here, in order to obtain a transmissive liquid crystal display device, an indium tin oxide (ITO) film was formed to a thickness of 100 nm by a sputtering method, and a pixel electrode 7059 was formed.
[0109]
When the state of FIG. 17A is formed, an alignment film 7060 is formed. Usually, a polyimide resin is often used for the alignment film of the liquid crystal display element. A counter electrode 7072 and an alignment film 7073 were formed on the counter substrate 7071. After the alignment film was formed, it was rubbed so that the liquid crystal molecules were aligned in parallel with a certain pretilt angle.
[0110]
Through the above steps, the active matrix circuit, the substrate on which the CMOS circuit is formed, and the counter substrate are bonded to each other through a sealing material, a spacer (both not shown), or the like by a known cell assembly process. Thereafter, a liquid crystal material 7074 was injected between both substrates and completely sealed with a sealant (not shown). Thus, the LCD panel shown in FIG. 17B was completed.
[0111]
(Embodiment 8)
In addition to the nematic liquid crystal, various liquid crystals can be used for the liquid crystal display device used in the above-described goggle type display system of the present invention. For example, 1998, SID, "Characteristics and Driving Scheme of Polymer-Stabilized Monostable FLCD Exhibiting Fast Response Time and High Contrast Ratio with Gray-Scale Capability" by H. Furue et al., 1997, SID DIGEST, 841, "A Full -Color Thresholdless Antiferroelectric LCD Exhibiting Wide Viewing Angle with Fast Response Time "by T. Yoshida et al., 1996, J. Mater. Chem. 6 (4), 671-673," Thresholdless antiferroelectricity in liquid crystals and its application to The liquid crystal disclosed in "displays" by S. Inui et al. or US Pat. No. 5,945,569 can be used.
[0112]
Using a ferroelectric liquid crystal (FLC) exhibiting an isotropic phase-cholesteric phase-chiral smectic C phase transition series, a cholesteric phase-chiral smectic C phase transition is applied while applying a DC voltage, and the cone edge is substantially in the rubbing direction. The electro-optical characteristics of the matched monostable FLC are shown in FIG. The display mode using the ferroelectric liquid crystal as shown in FIG. 25 is called “Half-V-shaped switching mode”. The vertical axis of the graph shown in FIG. 25 is the transmittance (arbitrary unit), and the horizontal axis is the applied voltage.
Regarding “Half-V-shaped switching mode”, Terada et al., “Half-V-shaped switching mode FLCD”, Proceedings of the 46th Joint Physics Related Conference, March 1999, p. 1316, and Yoshihara et al. "Time-division full-color LCD using ferroelectric liquid crystal", Liquid Crystal, Vol. 3, No. 3, page 190.
[0113]
As shown in FIG. 25, it can be seen that when such a ferroelectric mixed liquid crystal is used, low voltage driving and gradation display are possible. In the liquid crystal display device of the present invention, a ferroelectric liquid crystal exhibiting such electro-optical characteristics can also be used.
[0114]
A liquid crystal exhibiting an antiferroelectric phase in a certain temperature range is called an antiferroelectric liquid crystal (AFLC). Among mixed liquid crystals having antiferroelectric liquid crystals, there is a so-called thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal that exhibits electro-optic response characteristics in which transmittance continuously changes with respect to an electric field. This thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal has a so-called V-shaped electro-optic response characteristic, and a drive voltage of about ± 2.5 V (cell thickness of about 1 μm to 2 μm) is also found. Has been.
[0115]
In general, the thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal has a large spontaneous polarization, and the dielectric constant of the liquid crystal itself is high. For this reason, when a thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal is used in a liquid crystal display device, a relatively large storage capacitor is required for the pixel. Therefore, it is preferable to use a thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal having a small spontaneous polarization.
[0116]
Since such a thresholdless antiferroelectric mixed liquid crystal is used in the liquid crystal display device used in the goggle type display system of the present invention, low voltage driving is realized, so that low power consumption is realized.
[0117]
(Embodiment 9)
In this embodiment, an example in which an EL (electroluminescence) display device is manufactured as a display device of the goggle type display device system of the present invention will be described.
[0118]
FIG. 19A is a top view of the EL display device of this embodiment. In FIG. 19A, reference numeral 4010 denotes a substrate, 4011 denotes a pixel portion, 4012 denotes a source side driver circuit, 4013 denotes a gate side driver circuit, and each driver circuit reaches an FPC 4017 through wirings 4014 to 4016 to an external device. Connected.
[0119]
FIG. 19B shows a cross-sectional structure of the EL display device of this embodiment. At this time, a cover material 6000, a sealing material 7000, and a sealing material (second sealing material) 7001 are provided so as to surround at least the pixel portion, preferably the driver circuit and the pixel portion.
[0120]
Further, a driving circuit TFT (here, a CMOS circuit in which an n-channel TFT and a p-channel TFT are combined) is illustrated on the substrate 4010 and the base film 4021, and a pixel portion TFT 4023 (however, Here, only the TFT for controlling the current to the EL element is shown).
[0121]
When the driving circuit TFT 4022 and the pixel portion TFT 4023 are completed, a pixel electrode 4027 made of a transparent conductive film electrically connected to the drain of the pixel portion TFT 4023 is formed on an interlayer insulating film (planarization film) 4026 made of a resin material. Form. As the transparent conductive film, a compound of indium oxide and tin oxide (referred to as ITO) or a compound of indium oxide and zinc oxide can be used. Then, after the pixel electrode 4027 is formed, an insulating film 4028 is formed, and an opening is formed over the pixel electrode 4027.
[0122]
Next, an EL layer 4029 is formed. The EL layer 4029 may have a stacked structure or a single-layer structure by freely combining known EL materials (a hole injection layer, a hole transport layer, a light-emitting layer, an electron transport layer, or an electron injection layer). A known technique may be used to determine the structure. EL materials include low-molecular materials and high-molecular (polymer) materials. When a low molecular material is used, a vapor deposition method is used. When a high molecular material is used, a simple method such as a spin coating method, a printing method, or an ink jet method can be used.
[0123]
In this embodiment, the EL layer is formed by vapor deposition using a shadow mask. Color display is possible by forming a light emitting layer (a red light emitting layer, a green light emitting layer, and a blue light emitting layer) capable of emitting light having different wavelengths for each pixel using a shadow mask. In addition, there are a method in which a color conversion layer (CCM) and a color filter are combined, and a method in which a white light emitting layer and a color filter are combined, but either method may be used. Needless to say, an EL display device emitting monochromatic light can also be used.
[0124]
After the EL layer 4029 is formed, a cathode 4030 is formed thereon. It is desirable to remove moisture and oxygen present at the interface between the cathode 4030 and the EL layer 4029 as much as possible. Therefore, it is necessary to devise such that the EL layer 4029 and the cathode 4030 are continuously formed in a vacuum, or the EL layer 4029 is formed in an inert atmosphere and the cathode 4030 is formed without being released to the atmosphere. In the present embodiment, the above-described film formation is possible by using a multi-chamber type (cluster tool type) film formation apparatus.
[0125]
In this embodiment, a stacked structure of a LiF (lithium fluoride) film and an Al (aluminum) film is used as the cathode 4030. Specifically, a 1 nm-thick LiF (lithium fluoride) film is formed on the EL layer 4029 by evaporation, and a 300 nm-thick aluminum film is formed thereon. Of course, you may use the MgAg electrode which is a well-known cathode material. The cathode 4030 is connected to the wiring 4016 in the region indicated by 4031. A wiring 4016 is a power supply line for applying a predetermined voltage to the cathode 4030, and is connected to the FPC 4017 through a conductive paste material 4032.
[0126]
In order to electrically connect the cathode 4030 and the wiring 4016 in the region indicated by 4031, it is necessary to form contact holes in the interlayer insulating film 4026 and the insulating film 4028. These may be formed when the interlayer insulating film 4026 is etched (when the pixel electrode contact hole is formed) or when the insulating film 4028 is etched (when the opening before the EL layer is formed). In addition, when the insulating film 4028 is etched, the interlayer insulating film 4026 may be etched all at once. In this case, if the interlayer insulating film 4026 and the insulating film 4028 are the same resin material, the shape of the contact hole can be improved.
[0127]
A passivation film 6003, a filler 6004, and a cover material 6000 are formed so as to cover the surface of the EL element thus formed.
[0128]
Further, a sealing material 7000 is provided inside the cover material 6000 and the substrate 4010 so as to surround the EL element portion, and a sealing material (second sealing material) 7001 is formed outside the sealing material 7000.
[0129]
At this time, the filler 6004 also functions as an adhesive for bonding the cover material 6000. As the filler 6004, PVC (polyvinyl chloride), epoxy resin, silicone resin, PVB (polyvinyl butyral) or EVA (ethylene vinyl acetate) can be used. It is preferable to provide a desiccant inside the filler 6004 because the moisture absorption effect can be maintained.
[0130]
In addition, a spacer may be included in the filler 6004. At this time, the spacer may be a granular material made of BaO or the like, and the spacer itself may be hygroscopic.
[0131]
In the case where a spacer is provided, the passivation film 6003 can relieve the spacer pressure. In addition to the passivation film, a resin film for relaxing the spacer pressure may be provided.
[0132]
As the cover material 6000, a glass plate, an aluminum plate, a stainless steel plate, an FRP (Fiberglass-Reinforced Plastics) plate, a PVF (polyvinyl fluoride) film, a mylar film, a polyester film, or an acrylic film can be used. Note that when PVB or EVA is used as the filler 6004, it is preferable to use a sheet having a structure in which an aluminum foil of several tens of μm is sandwiched between PVF films or Mylar films.
[0133]
However, the cover material 6000 needs to have translucency depending on the light emission direction (light emission direction) from the EL element.
[0134]
The wiring 4016 is electrically connected to the FPC 4017 through a gap between the sealing material 7000 and the sealing material 7001 and the substrate 4010. Note that although the wiring 4016 has been described here, the other wirings 4014 and 4015 are electrically connected to the FPC 4017 through the sealing material 7000 and the sealing material 7001 in the same manner.
[0135]
(Embodiment 10)
In this embodiment, an example in which an EL display device having a different form from that in Embodiment 9 is manufactured will be described with reference to FIGS. Components having the same numbers as those in FIGS. 19A and 19B indicate the same parts, and thus description thereof is omitted.
[0136]
FIG. 20A is a top view of the EL display device of this embodiment, and FIG. 20B shows a cross-sectional view of FIG. 20A cut along AA ′.
[0137]
According to the ninth embodiment, the passivation film 6003 is formed so as to cover the surface of the EL element.
[0138]
Further, a filler 6004 is provided so as to cover the EL element. The filler 6004 also functions as an adhesive for bonding the cover material 6000. As the filler 6004, PVC (polyvinyl chloride), epoxy resin, silicone resin, PVB (polyvinyl butyral) or EVA (ethylene vinyl acetate) can be used. It is preferable to provide a desiccant inside the filler 6004 because the moisture absorption effect can be maintained.
[0139]
In addition, a spacer may be included in the filler 6004. At this time, the spacer may be a granular material made of BaO or the like, and the spacer itself may be hygroscopic.
[0140]
In the case where a spacer is provided, the passivation film 6003 can relieve the spacer pressure. In addition to the passivation film, a resin film for relaxing the spacer pressure may be provided.
[0141]
As the cover material 6000, a glass plate, an aluminum plate, a stainless steel plate, an FRP (Fiberglass-Reinforced Plastics) plate, a PVF (polyvinyl fluoride) film, a mylar film, a polyester film, or an acrylic film can be used. Note that when PVB or EVA is used as the filler 6004, it is preferable to use a sheet having a structure in which an aluminum foil of several tens of μm is sandwiched between PVF films or Mylar films.
[0142]
However, the cover material 6000 needs to have translucency depending on the light emission direction (light emission direction) from the EL element.
[0143]
Next, after the cover material 6000 is bonded using the filler 6004, the frame material 6001 is attached so as to cover the side surface (exposed surface) of the filler 6004. The frame material 6001 is bonded by a seal material (functioning as an adhesive) 6002. At this time, a photocurable resin is preferably used as the sealant 6002, but a thermosetting resin may be used if the heat resistance of the EL layer permits. Note that the sealant 6002 is preferably a material that does not transmit moisture and oxygen as much as possible. Further, a desiccant may be added to the inside of the sealing material 6002.
[0144]
The wiring 4016 is electrically connected to the FPC 4017 through a gap between the sealant 6002 and the substrate 4010. Note that although the wiring 4016 has been described here, the other wirings 4014 and 4015 are also electrically connected to the FPC 4017 through the sealant 6002 in the same manner.
[0145]
(Embodiment 11)
In this embodiment, a more detailed cross-sectional structure of a pixel portion in an EL display panel is shown in FIG. 21, a top structure is shown in FIG. 22A, and a circuit diagram is shown in FIG. In FIG. 21, FIG. 22 (A), and FIG.
[0146]
In FIG. 21, the switching TFT 3002 provided on the substrate 3001 may use the TFT structure of Embodiment 7 or a known TFT structure. In this embodiment, a double gate structure is used, but the description is omitted because there is no significant difference in structure and manufacturing process. However, the double gate structure substantially has a structure in which two TFTs are connected in series, and there is an advantage that the off-current value can be reduced. In this embodiment, a double gate structure is used, but a single gate structure may be used, and a triple gate structure or a multi-gate structure having more gates may be used.
[0147]
The current control TFT 3003 is formed using NTFT. At this time, the drain wiring 3035 of the switching TFT 3002 is electrically connected to the gate electrode 3037 of the current control TFT by the wiring 3036. A wiring indicated by 3038 is a gate wiring that electrically connects the gate electrodes 3039a and 3039b of the switching TFT 3002.
[0148]
Since the current control TFT is an element for controlling the amount of current flowing through the EL element, a large amount of current flows, and it is also an element with a high risk of deterioration due to heat or hot carriers. Therefore, the structure of the present invention in which the LDD region is provided on the drain side of the current control TFT so as to overlap the gate electrode through the gate insulating film is extremely effective.
[0149]
In this embodiment, the current control TFT 3003 is illustrated as a single gate structure, but a multi-gate structure in which a plurality of TFTs are connected in series may be used. Further, a structure may be employed in which a plurality of TFTs are connected in parallel to substantially divide the channel formation region into a plurality of portions so that heat can be emitted with high efficiency. Such a structure is effective as a countermeasure against deterioration due to heat.
[0150]
Further, as shown in FIG. 22A, the wiring that becomes the gate electrode 3037 of the current control TFT 3003 overlaps with the drain wiring 3040 of the current control TFT 3003 through an insulating film in the region indicated by 3004. At this time, a capacitor is formed in a region indicated by 3004. This capacitor 3004 functions as a capacitor for holding the voltage applied to the gate of the current control TFT 3003. The drain wiring 3040 is connected to a current supply line (power supply line) 3006, and a constant voltage is always applied.
[0151]
A first passivation film 3041 is provided on the switching TFT 3002 and the current control TFT 3003, and a planarizing film 3042 made of a resin insulating film is formed thereon. It is very important to flatten the step due to the TFT using the flattening film 3042. Since an EL layer to be formed later is very thin, a light emission defect may occur due to the presence of a step. Therefore, it is desirable to planarize the pixel electrode before forming the pixel electrode so that the EL layer can be formed as flat as possible.
[0152]
Reference numeral 3043 denotes a pixel electrode (a cathode of the EL element) made of a highly reflective conductive film, which is electrically connected to the drain of the current control TFT 3003. As the pixel electrode 3043, a low-resistance conductive film such as an aluminum alloy film, a copper alloy film, or a silver alloy film, or a stacked film thereof is preferably used. Of course, a laminated structure with another conductive film may be used.
[0153]
In addition, a light emitting layer 3045 is formed in a groove (corresponding to a pixel) formed by banks 3044a and 3044b formed of an insulating film (preferably resin). Although only one pixel is shown here, a light emitting layer corresponding to each color of R (red), G (green), and B (blue) may be formed separately. A π-conjugated polymer material is used as the organic EL material for the light emitting layer. Typical polymer materials include polyparaphenylene vinylene (PPV), polyvinyl carbazole (PVK), and polyfluorene.
[0154]
There are various types of PPV organic EL materials such as “H. Shenk, H. Becker, O. Gelsen, E. Kluge, W. Kreuder, and H. Spreitzer,“ Polymers for Light Emitting ”. Materials such as those described in “Diodes”, Euro Display, Proceedings, 1999, p. 33-37 ”and Japanese Patent Laid-Open No. 10-92576 may be used.
[0155]
As a specific light emitting layer, cyanopolyphenylene vinylene may be used for a light emitting layer that emits red light, polyphenylene vinylene may be used for a light emitting layer that emits green light, and polyphenylene vinylene or polyalkylphenylene may be used for a light emitting layer that emits blue light. The film thickness may be 30 to 150 nm (preferably 40 to 100 nm).
[0156]
However, the above example is an example of an organic EL material that can be used as a light emitting layer, and is not necessarily limited to this. An EL layer (a layer for emitting light and moving carriers therefor) may be formed by freely combining a light-emitting layer, a charge transport layer, or a charge injection layer.
[0157]
For example, in the present embodiment, an example in which a polymer material is used as the light emitting layer is shown, but a low molecular weight organic EL material may be used. It is also possible to use an inorganic material such as silicon carbide for the charge transport layer or the charge injection layer. As these organic EL materials and inorganic materials, known materials can be used.
[0158]
In this embodiment, the EL layer has a stacked structure in which a hole injection layer 3046 made of PEDOT (polythiophene) or PAni (polyaniline) is provided on the light emitting layer 3045. An anode 3047 made of a transparent conductive film is provided on the hole injection layer 3046. In the case of this embodiment, since the light generated in the light emitting layer 3045 is emitted toward the upper surface side (upward of the TFT), the anode must be translucent. As the transparent conductive film, a compound of indium oxide and tin oxide or a compound of indium oxide and zinc oxide can be used, but it is possible to form after forming a light-emitting layer or hole injection layer with low heat resistance. What can form into a film at low temperature as much as possible is preferable.
[0159]
When the anode 3047 is formed, the EL element 3005 is completed. Note that the EL element 3005 here refers to a capacitor formed of a pixel electrode (cathode) 3043, a light emitting layer 3045, a hole injection layer 3046, and an anode 3047. As shown in FIG. 22A, the pixel electrode 3043 substantially matches the area of the pixel, so that the entire pixel functions as an EL element. Therefore, the use efficiency of light emission is very high, and a bright image display is possible.
[0160]
By the way, in the present embodiment, a second passivation film 3048 is further provided on the anode 3047. The second passivation film 3048 is preferably a silicon nitride film or a silicon nitride oxide film. This purpose is to cut off the EL element from the outside, and has both the meaning of preventing deterioration due to oxidation of the organic EL material and the meaning of suppressing degassing from the organic EL material. This increases the reliability of the EL display device.
[0161]
As described above, the EL display panel of this embodiment has a pixel portion composed of pixels having a structure as shown in FIG. Have Therefore, an EL display panel having high reliability and capable of displaying a good image can be obtained.
[0162]
Embodiment 12
In this embodiment, a structure in which the structure of the EL element 3005 is inverted in the pixel portion described in Embodiment 11 will be described. FIG. 23 is used for the description. Note that the only difference from the structure of FIG. 21 is the EL element portion and the current control TFT, and other descriptions are omitted.
[0163]
In FIG. 23, the current control TFT 3103 is formed using PTFT.
For the manufacturing process, Embodiments 1 to 9 may be referred to.
[0164]
In this embodiment, a transparent conductive film is used as the pixel electrode (anode) 3050. Specifically, a conductive film made of a compound of indium oxide and zinc oxide is used. Of course, a conductive film made of a compound of indium oxide and tin oxide may be used.
[0165]
Then, after banks 3051a and 3051b made of insulating films are formed, a light emitting layer 3052 made of polyvinylcarbazole is formed by solution coating. An electron injection layer 3053 made of potassium acetylacetonate and a cathode 3054 made of an aluminum alloy are formed thereon. In this case, the cathode 3054 also functions as a passivation film. Thus, the EL element 3101 is formed.
[0166]
In the case of the present embodiment, the light generated in the light emitting layer 3052 is emitted toward the substrate on which the TFT is formed as indicated by an arrow.
[0167]
The configuration of the present embodiment can be implemented by freely combining with the configurations of the first to ninth embodiments. In addition, it is effective to use the EL display panel of the present embodiment as the display unit of the electronic device of the tenth embodiment.
[0168]
(Embodiment 13)
In this embodiment mode, an example in which the pixel has a structure different from the circuit diagram illustrated in FIG. 22B is illustrated in FIGS. In this embodiment, 3201 is a source wiring of the switching TFT 3202, 3203 is a gate wiring of the switching TFT 3202, 3204 is a current control TFT, 3205 is a capacitor, 3206 and 3208 are current supply lines, and 3207 is an EL element. .
[0169]
FIG. 24A shows an example in which the current supply line 3206 is shared between two pixels. That is, there is a feature in that two pixels are formed so as to be symmetrical with respect to the current supply line 3206. In this case, since the number of power supply lines can be reduced, the pixel portion can be further refined.
[0170]
FIG. 24B illustrates an example in which the current supply line 3208 is provided in parallel with the gate wiring 3203. In FIG. 24B, the current supply line 3208 and the gate wiring 3203 are provided so as not to overlap with each other. However, if the wirings are formed in different layers, they overlap with each other through an insulating film. It can also be provided. In this case, since the exclusive area can be shared by the power supply line 3208 and the gate wiring 3203, the pixel portion can be further refined.
[0171]
In FIG. 24C, similarly to the structure of FIG. 24B, the current supply line 3208 is provided in parallel with the gate wiring 3203, and two pixels are symmetrical about the current supply line 3208. It is characterized in that it is formed. It is also effective to provide the current supply line 3208 so as to overlap any one of the gate wirings 3203. In this case, since the number of power supply lines can be reduced, the pixel portion can be further refined.
[0172]
The configuration of the present embodiment can be implemented by freely combining with the configurations of the first to ninth embodiments. Further, it is effective to use the EL display panel having the pixel structure of the present embodiment as the display unit of the electronic apparatus of the tenth embodiment.
[0173]
(Embodiment 14)
22A and 22B shown in Embodiment 13, the capacitor 3004 is provided to hold the voltage applied to the gate of the current control TFT 3003; however, the capacitor 3004 can be omitted. . In the case of Embodiment 11, a TFT having an LDD region provided so as to overlap with the gate electrode through the gate insulating film is used as the current control TFT 3003. A parasitic capacitance generally called a gate capacitance is formed in the overlapped region, but this embodiment is characterized in that the parasitic capacitance is actively used in place of the capacitor 3004.
[0174]
Since the capacitance of the parasitic capacitance varies depending on the area where the gate electrode and the LDD region overlap, it is determined by the length of the LDD region included in the overlapping region.
[0175]
Similarly, in the structure of FIGS. 24A, 24B, and 24C shown in Embodiment 13, the capacitor 3205 can be omitted.
[0176]
【The invention's effect】
According to the goggles-type display device system of the present invention, the state of the user's body is recognized based on the user's biological information obtained by various sensors, and when an abnormality is recognized, it is supplied from an external device. The display of the first video signal is stopped on the LCD panel, and the photographed external scenery is displayed instead. In this way, the user can be alerted of physical abnormalities and relaxed by showing the outside scenery. Further, it is possible to prevent the user's vision from being lowered.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a first embodiment of a goggle type display device system according to the present invention;
FIG. 2 is a schematic configuration perspective view of Embodiment 1 of the goggle type display device system of the present invention;
FIG. 3 is an external perspective view of Embodiment 1 of the goggle type display device system of the present invention;
FIG. 4 is a diagram showing headphones used in the goggle type display device system according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a view showing an operation flowchart of Embodiment 1 of the goggle type display device system of the present invention;
FIG. 6 is a view showing an operation flowchart of Embodiment 2 of the goggle type display device system of the present invention;
FIG. 7 is a diagram showing an operation flowchart of Embodiment 3 of the goggle type display device system of the present invention;
FIG. 8 is a schematic configuration perspective view of Embodiment 4 of the goggle type display device system of the present invention;
FIG. 9 is an external perspective view of a fourth embodiment of the goggle type display device system of the present invention.
FIG. 10 is a schematic configuration perspective view of Embodiment 5 of the goggle type display device system of the present invention;
FIG. 11 is an external perspective view of a goggle type display device system according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a schematic configuration perspective view of Embodiment 6 of the goggle type display device system of the present invention;
FIG. 13 is an external perspective view of a sixth embodiment of the goggle type display device system of the present invention;
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of measurement points for obtaining biological information of a user of the goggle type display device system according to the first embodiment.
FIG. 15 is an example of an image sensor built-in LCD panel used in Embodiment 5 of the goggle type display device system of the present invention;
16 shows an example of a method for manufacturing an LCD panel used in the goggle type display device system of Embodiment 7. FIG.
17 shows an example of a method for manufacturing an LCD panel used in the goggle type display device system of Embodiment 9. FIG.
FIG. 18 is a timing chart of the field sequential driving method according to the first embodiment.
FIG. 19 is a diagram illustrating a configuration of an EL display device according to a ninth embodiment.
FIG. 20 is a diagram illustrating a configuration of an EL display device according to a tenth embodiment.
FIG. 21 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a pixel portion of an EL display device according to an eleventh embodiment.
FIG. 22 is a top view and a circuit diagram illustrating a configuration of a pixel portion of an EL display device according to an eleventh embodiment.
FIG. 23 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a pixel portion of an EL display device according to a twelfth embodiment.
24 is a circuit diagram illustrating a configuration of a pixel portion of an EL display device according to a thirteenth embodiment. FIG.
FIG. 25 is a diagram illustrating electro-optical characteristics of the monostable FLC according to the eighth embodiment.
[Explanation of symbols]
101 Goggles type display device
102-L, 102-R LCD panel
105-L, 105-R LED backlight
106-L, 106-R lens
107-L, 107-R CCD imaging device
108-L, 108-R CCD imaging device
109 Image signal control circuit
110-L, 110-R User's eyes (left and right)

Claims (13)

２つの表示装置と、
２つの撮像素子と、
使用者の生体情報を生体情報信号に変換するセンサと、
画像信号制御回路と、を有し、
外部装置から第１の映像信号が入力され、
前記２つの撮像素子は、外部の像を第２の映像信号に変換し、
前記画像信号制御回路は、前記生体情報信号を数値処理して得た指数に基づき、前記２つの表示装置に前記第１の映像信号または前記第２の映像信号を供給することを特徴とするゴーグル型表示装置。Two display devices;
Two image sensors;
A sensor that converts a user's biological information into a biological information signal;
An image signal control circuit;
The first video signal is input from the external device,
The two image sensors convert an external image into a second video signal,
The image signal control circuit supplies the first video signal or the second video signal to the two display devices based on an index obtained by numerically processing the biological information signal. Type display device . 請求項１において、
前記生体情報信号を数値処理して得た指数に基づいて前記第１の映像信号と前記第２の映像信号の供給を切り替えることによって、前記第１の映像信号によって表示される第１の映像と前記第２の映像信号によって表示される第２の映像とが切り替わることを特徴とするゴーグル型表示装置。 In claim 1,
A first video displayed by the first video signal by switching supply of the first video signal and the second video signal based on an index obtained by numerically processing the biological information signal; the Gore Guru display device characterized by switched and a second image displayed by the second video signal. ２つの表示装置と、
２つの第１の撮像素子と、
２つの第２の撮像素子と、
使用者の生体情報を生体情報信号に変換するセンサと、
画像信号制御回路と、を有し、
外部装置から第１の映像信号が入力され、
前記２つの第１の撮像素子は、外部の像を第２の映像信号に変換し、
前記２つの第２の撮像素子は、前記使用者の眼の像を第３の映像信号に変換し、
前記画像信号制御回路は、前記第３の映像信号および前記生体情報信号を数値処理して得た指数に基づき、前記２つの表示装置に前記第１の映像信号または前記第２の映像信号を供給することを特徴とするゴーグル型表示装置。Two display devices;
Two first image sensors;
Two second imaging elements;
A sensor that converts a user's biological information into a biological information signal;
An image signal control circuit;
The first video signal is input from the external device,
The two first imaging elements convert an external image into a second video signal,
The two second image sensors convert the image of the user's eyes into a third video signal,
The image signal control circuit supplies the first video signal or the second video signal to the two display devices based on an index obtained by numerically processing the third video signal and the biological information signal. A goggle type display device . 請求項３において、
前記第３の映像信号および前記生体情報信号を数値処理して得た指数に基づいて前記第１の映像信号と前記第２の映像信号の供給を切り替えることによって、前記第１の映像信号によって表示される第１の映像と前記第２の映像信号によって表示される第２の映像とが切り替わることを特徴とするゴーグル型表示装置。 In claim 3,
Display by the first video signal by switching the supply of the first video signal and the second video signal based on an index obtained by numerically processing the third video signal and the biological information signal first image and the second rubber Guru display device characterized by switched and a second image displayed by the video signal. ２つの表示装置と、
２つの撮像素子と、
使用者の生体情報を生体情報信号に変換するセンサと、
画像信号制御回路と、を有し、
外部装置から第１の映像信号が入力され、
前記２つの撮像素子は、外部の像を第２の映像信号に変換し、
前記画像信号制御回路は、前記生体情報信号を数値処理して得たカオスアトラクター指数に基づき前記使用者の疲労の程度を算出し、
前記疲労の程度があらかじめ設定されたレベル以下の場合には、前記画像信号制御回路は前記２つの表示装置に前記第１の映像信号を供給し、
前記疲労の程度が前記あらかじめ設定されたレベルを超える場合には、前記画像信号制御回路は前記２つの表示装置に前記第２の映像信号を供給することを特徴とするゴーグル型表示装置。Two display devices;
Two image sensors;
A sensor that converts a user's biological information into a biological information signal;
An image signal control circuit;
The first video signal is input from the external device,
The two image sensors convert an external image into a second video signal,
The image signal control circuit calculates the degree of fatigue of the user based on a chaos attractor index obtained by numerically processing the biological information signal,
When the degree of fatigue is below a preset level, the image signal control circuit supplies the first video signal to the two display devices,
The goggle type display device , wherein the image signal control circuit supplies the second video signal to the two display devices when the degree of fatigue exceeds the preset level. ２つの表示装置と、
２つの第１の撮像素子と、
２つの第２の撮像素子と、
使用者の生体情報を生体情報信号に変換するセンサと、
画像信号制御回路と、を有し、
外部装置から第１の映像信号が入力され、
前記２つの第１の撮像素子は、外部の像を第２の映像信号に変換し、
前記２つの第２の撮像素子は、前記使用者の眼の像を第３の映像信号に変換し、
前記画像信号制御回路は、前記第３の映像信号および前記生体情報信号を数値処理して得たカオスアトラクター指数に基づき前記使用者の疲労の程度を算出し、
前記疲労の程度があらかじめ設定されたレベル以下の場合には、前記画像信号制御回路は前記２つの表示装置に前記第１の映像信号を供給し、
前記疲労の程度が前記あらかじめ設定されたレベルを超える場合には、前記画像信号制御回路は前記２つの表示装置に前記第２の映像信号を供給することを特徴とするゴーグル型表示装置。Two display devices;
Two first image sensors;
Two second imaging elements;
A sensor that converts a user's biological information into a biological information signal;
An image signal control circuit;
The first video signal is input from the external device,
The two first imaging elements convert an external image into a second video signal,
The two second image sensors convert the image of the user's eyes into a third video signal,
The image signal control circuit calculates the degree of fatigue of the user based on a chaos attractor index obtained by numerically processing the third video signal and the biological information signal,
When the degree of fatigue is below a preset level, the image signal control circuit supplies the first video signal to the two display devices,
The goggle type display device , wherein the image signal control circuit supplies the second video signal to the two display devices when the degree of fatigue exceeds the preset level. 請求項１、請求項２または請求項５において、
前記撮像素子は、ＣＣＤ撮像素子またはイメージセンサであることを特徴とするゴーグル型表示装置。 In claim 1, claim 2 or claim 5,
The imaging device, Gore Guru display device which is a CCD image sensor or an image sensor. 請求項３、請求項４または請求項６において、
前記第１の撮像素子と前記第２の撮像素子はそれぞれ、ＣＣＤ撮像素子またはイメージセンサであることを特徴とするゴーグル型表示装置。 In claim 3, claim 4 or claim 6,
Each said first image sensor and the second imaging device, Gore Guru display device which is a CCD image sensor or an image sensor. 請求項１乃至請求項８のいずれか一項において、
前記使用者の生体情報は、脈波、血圧、体温または瞳孔の開き度合であることを特徴とするゴーグル型表示装置。 In any one of Claims 1 thru | or 8,
The biological information of the user, the pulse wave, blood pressure, GORE Guru display device which is a degree of opening of the body temperature or the pupil. 請求項１乃至請求項８のいずれか一項において、
前記センサは、脈波センサ、血圧センサまたは体温センサであることを特徴とするゴーグル型表示装置。 In any one of Claims 1 thru | or 8,
The sensor pulse wave sensor, Gore Guru display device which is a blood pressure sensor or a temperature sensor. 請求項１乃至請求項１０のいずれか一項において、
前記表示装置は、反射型液晶表示装置であることを特徴とするゴーグル型表示装置。 In any one of Claims 1 to 10,
The display device, Gore Guru display device which is a reflective type liquid crystal display device. 請求項１乃至請求項１１のいずれか一項において、
前記表示装置のバックライトは、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、および青色ＬＥＤを有することを特徴とするゴーグル型表示装置。 In any one of Claims 1 to 11,
The backlight of the display device, a red LED, a green LED, and Gore Guru display device characterized by having a blue LED. 請求項１乃至請求項１２のいずれか一項において、
前記表示装置は、フィールドシーケンシャル方式で駆動されることを特徴とするゴーグル型表示装置。 In any one of Claims 1 to 12,
The display device, Gore Guru display device characterized by being driven by the field sequential method.
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