JP2018128683A - 電気光学装置、および電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】ディスプレイパネルを小型化した場合でも、視野角特性を向上させる。
【解決手段】発光素子45の光軸が、行方向における副画素の位置に応じて、発光素子45の発光面の法線に対して行方向における表示領域の中心側に傾斜した発光素子を含み、かつ、発光素子45の光軸が、列方向における副画素の位置に応じて、発光素子45の発光面の法線に対して列方向における表示領域の中心側に傾斜した発光素子を含む。発光素子45の光軸の傾斜の範囲は、行方向と列方向とで異なり、副画素は、行方向および列方向のうち、前記傾斜の範囲が大きい方向には同色のカラーフィルターが並び、他の方向には互いに異なる色のカラーフィルターが並ぶように配置される。
【選択図】図4

Description

本発明は、電気光学装置、および電子機器の技術分野に関する。
近年、ヘッドマウントディスプレイのように虚像の形成を可能にする電子機器として、発光素子としてOLED(Organic Light Emitting Diode)を用いた電気光学装置からの映像光を観察者の瞳に導くタイプのヘッドマウントディスプレイが提案されている。例えば、特許文献1に記載されたヘッドマウントディスプレイでは、映像光と外界光とを重畳させるシースルー光学系が採用されている。
このようなヘッドマウントディスプレイにおいてカラーの映像光を表示させるためには、例えば、特許文献2に記載されたようなカラーフィルターを備えたディスプレイパネルが用いられる。特許文献2においては、カラーフィルターがディスプレイパネルの発光位置の直上となるように配置されている。そのため、ディスプレイパネルの視野角特性は、ディスプレイパネルの表示面に対する垂直方向を中心として確保される。これは、ディスプレイパネルを正面から見た使用方法が前提となっているためである。
特開2009−145620号公報 特開2001−126864号公報
特許文献2のようなディスプレイパネルをヘッドマウントディスプレイに用い、かつ、ヘッドマウントディスプレイを小型化するためには、ディスプレイパネルを小型化する必要がある。しかし、ディスプレイパネルを小型化した場合には、表示領域における外側に位置する画素ほど、視野角を大きくする必要がある。しかし、従来のディスプレイパネルにおいては、カラーフィルターが発光位置の直上に配置されているため、視野角を大きくすることには限界があった。その結果、良好な視野角特性を確保することが困難であった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ディスプレイパネルを小型化した場合でも、視野角特性を向上させることのできる電気光学装置、および該電気光学装置を備えた電子機器を提供することを課題とする。
上記課題を解決するために本発明の電気光学装置の一態様は、表示領域の第1の方向および前記第1の方向と交差した方向である第2の方向に配列された複数の副画素を備える電気光学装置であって、前記複数の副画素の各々は、発光素子と、カラーフィルターと、を備え、前記複数の副画素は、互いに異なる色のカラーフィルターを備えた副画素を含み、該カラーフィルターに対応して表示色が異なり、前記複数の副画素は、前記複数の副画素に含まれる発光素子の光軸が、各々の副画素の位置に応じて、各々の発光素子の発光面の法線に対して前記表示領域の中心側に傾斜した発光素子を含み、前記複数の副画素に含まれる発光素子の光軸が傾斜する範囲は、前記第1の方向と前記第2の方向とで異なり、前記複数の副画素は、前記第1の方向および前記第2の方向のうち、前記複数の副画素に含まれる発光素子の光軸が傾斜する範囲が大きい方向には同色の前記カラーフィルターが並び、他の方向には互いに異なる色の前記カラーフィルターが並ぶように配置されている、ことを特徴とする。
この態様によれば、電気光学装置は、表示領域の第1の方向および前記第1の方向と交差した方向である第2の方向、例えば行方向および列方向に配列された複数の副画素を備える。複数の副画素の各々の発光素子は、発光素子の光軸が、各々の副画素の位置に応じて、発光素子の発光面の法線に対して表示領域の中心側に傾斜した発光素子を含む。例えば、ある行における表示領域の中心から見て当該行の外側に位置する副画素の発光素子は、光軸が表示領域の中心側に傾斜している。また、例えば、ある列における表示領域の中心から見て当該列の外側に位置する副画素の発光素子は、光軸が表示領域の中心側に傾斜している。複数の副画素に含まれる発光素子の光軸が傾斜する範囲は、例えば行方向と列方向とで異なる。複数の副画素は、これらの方向のうち、前記傾斜の範囲が大きい方向には同色のカラーフィルターが並ぶように配置される。当該方向における表示領域の中心から、当該方向における外側に位置する副画素の発光素子の光軸が大きく傾斜していたとしても、当該方向には同色のカラーフィルターが並ぶように配置されている。したがって、傾斜した光線が他の色のカラーフィルターから影響を受けることがなく、視野角特性が向上する。
上述した電気光学装置の一態様において、前記複数の副画素は、前記複数の副画素に含まれる前記カラーフィルターの前記他の方向における中心位置が、前記発光素子の発光面の前記他の方向における中心位置に対してずれている副画素を含むようにしてもよい。この態様によれば、前記他の方向においては、互いに異なる色のカラーフィルターが並ぶように配置されているが、カラーフィルターが光軸の傾斜に対応して前記他の方向における表示領域の中心側にずれているので、傾斜した光線に対応して各色のカラーフィルターの影響を調整することが可能となり、視野角特性が向上する。
上述した電気光学装置の一態様において、前記複数の副画素は、前記他の方向において隣り合うカラーフィルターと平面視で重なり合うように配置され、平面視で重なり合う幅は、前記他の方向における前記副画素の位置に応じて異なる副画素を含むようにしてもよい。この態様によれば、前記他の方向においては、異なる色のカラーフィルターが、平面視で重なり合うように配置されている。したがって、傾斜した光線に対する各色のカラーフィルターの影響の程度をカラーフィルターの重なり合いの程度により調整することが可能となる。その結果、視野角特性が向上する。
上述した電気光学装置の一態様において、前記複数の副画素は、前記他の方向において、赤色のカラーフィルター、緑色のカラーフィルター、および青色のカラーフィルターの順序で繰り返し配置されており、前記傾斜であって、当該順序の方向の傾斜が大きいほど、平面視で緑色のカラーフィルターと赤色のカラーフィルターとの重なり合う幅が小さい副画素を含んでもよい。この態様によれば、光軸の傾斜であって、前記順序の方向の傾斜が大きいほど、赤色の光線は短波長側にシフトする。しかし、緑色のカラーフィルターとして機能する幅が狭くなるので、緑色の光線の光量が抑えられる。その結果、色度の偏りが抑えられ、視野角特性が向上する。
上述した電気光学装置の一態様において、前記複数の副画素は、前記他の方向において、赤色のカラーフィルター、緑色のカラーフィルター、および青色のカラーフィルターの順序で繰り返し配置されており、前記傾斜であって、当該順序と逆方向の傾斜が大きいほど、平面視で緑色のカラーフィルターと赤色のカラーフィルターとの重なり合う幅が大きい副画素を含んでもよい。この態様によれば、光軸の傾斜であって、前記順序の方向と逆方向の傾斜が大きいほど、緑色の光線は短波長側にシフトする。しかし、緑色のカラーフィルターとして機能する幅が広くなるので、緑色の光線の光量が増加する。その結果、色度の偏りが抑えられ、視野角特性が向上する。
上述した電気光学装置の一態様において、前記複数の副画素は、前記カラーフィルターは、前記他の方向において、赤色のカラーフィルター、緑色のカラーフィルター、および青色のカラーフィルターの順序で繰り返し配置されており、前記傾斜であって、当該順序の方向と逆方向の傾斜が大きいほど、平面視で緑色のカラーフィルターが青色のカラーフィルターと重なり合う幅が小さい副画素を含んでもよい。この態様によれば、光軸の傾斜であって、前記順序の方向と逆方向の傾斜が大きいほど、青色の光線は短波長側にシフトする。しかし、青色のカラーフィルターとして機能する幅が広くなるので、青色の光線の光量が増加する。その結果、色度の偏りが抑えられ、視野角特性が向上する。
上述した電気光学装置の一態様において、前記複数の副画素は、前記他の方向において、赤色のカラーフィルター、緑色のカラーフィルター、および青色のカラーフィルターの順序で繰り返し配置されており、前記傾斜であって、当該順序の方向とは逆方向の傾斜が大きいほど、平面視で赤色のカラーフィルターが青色のカラーフィルターと重なり合う幅が小さい副画素を含んでもよい。この態様によれば、光軸の傾斜であって、前記順序の方向と逆方向の傾斜が大きいほど、青色の光線は短波長側にシフトする。しかし、赤色のカラーフィルターと重なる青色のカラーフィルターとして機能する幅が広くなるので、青色の光線の光量が増加する。その結果、色度の偏りが抑えられ、視野角特性が向上する。
上述した電気光学装置の一態様において、前記複数の副画素は、前記他の方向において、赤色のカラーフィルター、緑色のカラーフィルター、および青色のカラーフィルターの順序で繰り返し配置されており、前記傾斜であって、当該順序の方向とは逆方向の傾斜が大きいほど、平面視で赤色のカラーフィルターが緑色のカラーフィルターと重なり合う幅が大きい副画素を含んでいてもよい。この態様によれば、光軸の傾斜であって、前記順序の方向と逆方向の傾斜が大きいほど、青色の光線は短波長側にシフトする。しかし、緑色のカラーフィルターと重なる青色のカラーフィルターとして機能する幅が広くなるので、青色の光線の光量が増加する。その結果、色度の偏りが抑えられ、視野角特性が向上する。
上述した電気光学装置の一態様において、前記複数の副画素は、前記カラーフィルターは、前記他の方向において、赤色のカラーフィルター、緑色のカラーフィルター、および青色のカラーフィルターの順序で繰り返し配置されており、前記傾斜であって、当該順序の方向の傾斜が大きいほど、平面視で青色のカラーフィルターが緑色のカラーフィルターと重なり合う幅が大きい副画素を含んでいてもよい。この態様によれば、光軸の傾斜であって、前記順序の方向の傾斜が大きいほど、青色の光線は短波長側にシフトする。しかし、緑色のカラーフィルターと重なる青色のカラーフィルターとして機能する幅が広くなるので、青色の光線の光量が増加する。その結果、色度の偏りが抑えられ、視野角特性が向上する。
上述した電気光学装置の一態様において、前記複数の副画素は、前記他の方向において、赤色のカラーフィルター、緑色のカラーフィルター、および青色のカラーフィルターの順序で繰り返し配置されており、前記傾斜であって、当該順序の方向とは逆方向の傾斜が大きいほど、平面視で青色のカラーフィルターが赤色のカラーフィルターと重なり合う幅が小さい副画素を含んでいてもよい。この態様によれば、光軸の傾斜であって、前記順序の方向の傾斜が大きいほど、赤色の光線の取り出し効率が低下する。しかし、青色のカラーフィルターと重なる赤色のカラーフィルターとして機能する幅が広くなるので、赤色の光線の光量が増加する。その結果、色度の偏りが抑えられ、視野角特性が向上する。
上述した電気光学装置の一態様において、前記複数の副画素は、前記他の方向において、赤色のカラーフィルター、緑色のカラーフィルター、および青色のカラーフィルターの順序で繰り返し配置されており、前記傾斜が大きいほど、平面視で赤色の副画素上における赤色のカラーフィルターと他の色のカラーフィルターとの前記重なり合う幅が小さい副画素を含んでいてもよい。この態様によれば、光軸の傾斜が大きいほど、赤色の光線は短波長側にシフトする場合であっても、赤色のカラーフィルターとしての機能する幅が広くなるので、赤色の光線の光量が増大する。その結果、色度の偏りが抑えられ、視野角特性が向上する。
次に、本発明に係る電子機器は、上述した本発明に係る電気光学装置を備える。そのような電子機器は、OLED等の発光素子を備えた電気光学装置により、視野角特性に優れた画像品質の高い電子機器が提供される。
本発明の一実施形態に係る電子機器の概要を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る電子機器の内部構造を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る電子機器の光学系を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る電気光学装置の表示領域における副画素の配置を説明する図である。 図4のA−A’線断面図である。 表示領域の列方向(Y方向)における主光線の傾斜角度を説明する図である。 表示領域の行方向(X方向)における主光線の傾斜角度を説明する図である。 表示領域の列方向(Y方向)における各副画素と各カラーフィルターの位置関係を説明する図である。 表示領域の行方向(X方向)における赤色の副画素と赤色カラーフィルターの位置関係を説明する図である。 比較例におけるカラーフィルターの重なり合いを説明する図である。 本発明の一実施形態におけるカラーフィルターの重なり合いを説明する図である。 本発明の一実施形態におけるカラーフィルターの重なり合いの幅の一例を示す図である。 本発明の一実施形態におけるカラーフィルターの重なり合いの幅の一例を示す図である。 赤色の副画素における発光素子の内部発光する光のスペクトルと、共振構造による各波長に対する効率と、内部発光した光が共振構造により影響を受けて最終的に赤色の副画素から照射される光のスペクトルの関係を示す図である。 赤色の副画素における光線と傾斜と波長の関係を示す図である。 各色の副画素から照射される光のスペクトルを示す図である。 各色のカラーフィルターの透過率を示す図である。 各副画素から照射される光のスペクトルと、画素全体として照射される光のスペクトルとを示す図である。 比較例の表示領域の上部における主光線と、主光線からマイナス10度傾斜した光と、主光線からプラス10度傾斜した光とのスペクトルを比較した図である。 比較例の表示領域の中央部における主光線と、主光線からマイナス10度傾斜した光と、主光線からプラス10度傾斜した光とのスペクトルを比較した図である。 比較例の表示領域の下部における主光線と、主光線からマイナス10度傾斜した光と、主光線からプラス10度傾斜した光とのスペクトルを比較した図である。 比較例の表示領域の上部における主光線と、主光線からマイナス10度傾斜した光と、主光線からプラス10度傾斜した光との色度を示す色度図である。 比較例の表示領域の中央部における主光線と、主光線からマイナス10度傾斜した光と、主光線からプラス10度傾斜した光との色度を示す色度図である。 比較例の表示領域の下部における主光線と、主光線からマイナス10度傾斜した光と、主光線からプラス10度傾斜した光との色度を示す色度図である。 本発明の一実施形態の表示領域の上部における主光線と、主光線からマイナス10度傾斜した光と、主光線からプラス10度傾斜した光とのスペクトルを比較した図である。 本発明の一実施形態の表示領域の中央部における主光線と、主光線からマイナス10度傾斜した光と、主光線からプラス10度傾斜した光とのスペクトルを比較した図である。 本発明の一実施形態の表示領域の下部における主光線と、主光線からマイナス10度傾斜した光と、主光線からプラス10度傾斜した光とのスペクトルを比較した図である。 本発明の一実施形態の表示領域の上部における主光線と、主光線からマイナス10度傾斜した光と、主光線からプラス10度傾斜した光との色度を示す色度図である。 本発明の一実施形態の表示領域の中央部における主光線と、主光線からマイナス10度傾斜した光と、主光線からプラス10度傾斜した光との色度を示す色度図である。 本発明の一実施形態の表示領域の下部における主光線と、主光線からマイナス10度傾斜した光と、主光線からプラス10度傾斜した光との色度を示す色度図である。 本発明の一実施形態の表示領域の行方向における主光線と、主光線からマイナス20度傾斜した光と、主光線からプラス20度傾斜した光とのスペクトルを比較した図である。 本発明の一実施形態の表示領域の行方向における主光線と、主光線からマイナス20度傾斜した光と、主光線からプラス20度傾斜した光との色度を示す色度図である。 電子機器の例を示す説明図である。 電子機器の他の例を示す説明図である。 電子機器の他の例を示す説明図である。
図1は、本実施形態に係る電子機器の概要を説明する図である。まず、図1を参照して電子機器の概要を説明する。
ヘッドマウントディスプレイ100は、本実施形態に係る電子機器の一例である。図1に示すように、ヘッドマウントディスプレイ100は、眼鏡のような外観を有している。このヘッドマウントディスプレイ100を装着した使用者に対して、画像となる映像光を視認させると共に、使用者に外界光をシースルーで視認させている。ヘッドマウントディスプレイ100は、外界光と映像光とを重ねて表示させるシースルー機能を持ち、広画角・高性能でありながら、小型軽量となっている。
ヘッドマウントディスプレイ100は、使用者の眼前を覆う透視部材101と、透視部材101を支持するフレーム102と、フレーム102の左右両端のカバー部から後方のつる部分(テンプル)にかけての部分に付加された第1内蔵装置部105aと第2内蔵装置部105bとを備えている。透視部材101は、使用者の眼前を覆う肉厚で湾曲した光学部材(透過アイカバー)であり、第1光学部分103aと第2光学部分103bとに分かれている。図1で左側の第1光学部分103aと第1内蔵装置部105aとを組み合わせた第1表示器機151は、シースルーにて右眼用の虚像を表示する部分であり、単独でも表示機能の付いた電子機器として機能する。また、図1で右側の第2光学部分103bと第2内蔵装置部105bとを組み合わせた第2表示器機152は、シースルーにて左眼用の虚像を形成する部分であり、単独でも表示機能の付いた電子機器として機能する。
図2は、本実施形態に係る電子機器の内部構造を説明する図である。図3は、本実施形態に係る電子機器の光学系を説明する図である。次に、図2と図3とを参照して電子機器の内部構造と光学系とを説明する。なお、図2と図3とでは第1表示器機151を電子機器の例として説明しているが、第2表示器機152に対しても左右対称で殆ど同じ構造をなしている。
図2に示すように、第1表示器機151は、投射透視装置70と、鏡筒62の一端に取り付けられる電気光学装置80(図3参照)とを備えている。なお、図2においては電気光学装置80の図示を省略している。投射透視装置70は、導光部材であるプリズム10と、光透過部材50と、図3に示す結像用の投射レンズ30(図3参照)とを備える。図2においては投射レンズ30の図示を省略している。プリズム10と光透過部材50とは接合によって一体化され、例えばプリズム10の上面10eとフレーム61の下面61eとが接するようにフレーム61の下側にしっかりと固定されている。図3に示す投射レンズ30は、鏡筒62に収納され、鏡筒62を介してプリズム10の端部に取り付けられている。投射透視装置70のうちプリズム10と光透過部材50とは、図1における第1光学部分103aに相当し、投射透視装置70の投射レンズ30と、電気光学装置80とは、図1における第1内蔵装置部105aに相当する。
投射透視装置70のうち、プリズム10は、平面視において顔面に沿うように湾曲した円弧状の部材であり、鼻に近い中央側の第1プリズム部分11と、鼻から離れた周辺側の第2プリズム部分12とに分けて考えることができる。第1プリズム部分11は、光出射側に配置され、光学的な機能を有する側面として、図3に示す第1面S11と、第2面S12と、第3面S13とを有する。第2プリズム部分12は、光入射側に配置され、光学的な機能を有する側面として、図3に示す第4面S14と、第5面S15と、を有する。このうち、第1面S11と第4面S14とが隣接し、第3面S13と第5面S15とが隣接し、第1面S11と第3面S13との間に第2面S12が配置されている。また、プリズム10は、第1面S11から第4面S14に隣接する上面10eを有する。
プリズム10は、可視域で高い光透過性を示す樹脂材料で形成されており、例えば型内に熱可塑性樹脂を注入・固化させることにより、成形する。図3に示すプリズム10の本体部分10sは、一体形成品とされているが、第1プリズム部分11と第2プリズム部分12とに分けて考えることができる。第1プリズム部分11は、映像光の導波及び出射を可能にすると共に、外界光の透視を可能にする。第2プリズム部分12は、映像光の入射及び導波を可能にする。
光透過部材50は、プリズム10と一体的に取り付けられている。光透過部材50は、プリズム10の透視機能を補助する部材(補助プリズム)である。光透過部材50は、可視域で高い光透過性を示し、図3に示すプリズム10の本体部分10sと略同一の屈折率を有する樹脂材料で形成されている。光透過部材50は、例えば熱可塑性樹脂の成形によって形成される。
図3に示すように、投射レンズ30は、入射側光軸に沿って例えば3つのレンズ31,32,33を有している。各レンズ31,32,33は、レンズの光入射面の中心軸に回転対称なレンズであり、少なくとも1つ以上が非球面レンズとなっている。投射レンズ30は、電気光学装置80から出射された映像光GLをプリズム10内に入射させて眼EYに再結像させる。投射レンズ30は、電気光学装置80の各画素から出射された映像光GLをプリズム10を介して眼EYに再結像させるためのリレー光学系である。投射レンズ30は、図2に示す鏡筒62内に保持され、電気光学装置80は、図2に示す鏡筒62の一端に取り付けられている。プリズム10の第2プリズム部分12は、投射レンズ30を保持する鏡筒62に連結され、投射レンズ30および電気光学装置80を間接的に支持している。
図4は、電気光学装置80の表示領域における副画素の配置を説明する図である。図5は、図4のA−A’線断面図である。図4に示すように、電気光学装置80には画素820がM行N列の行列状に配置されている。MとNとは2以上の整数で、本実施形態では一例として、M=720、N=1280とされている。各画素820は3個の副画素825を含む。副画素825は、赤色の副画素825R、緑色の副画素825G、および青色の副画素825Bを含む。各副画素825は、図5に示すように発光素子830と発光素子830から出射された光が通過するカラーフィルター840とを備えている。カラーフィルター840は、赤色カラーフィルター840Rと、緑色カラーフィルター840Gと、青色カラーフィルター840Bとを含む。
発光素子830は白色光を放ち、本実施形態では一例として有機EL素子が用いられている。発光素子830としては、この他にLED素子や半導体レーザー素子などを使用することができる。赤色の副画素825R、緑色の副画素825G、および青色の副画素825Bは、それぞれ、赤色カラーフィルター840R、緑色カラーフィルター840G、および青色カラーフィルター840Bを備える。赤色カラーフィルター840R、緑色カラーフィルター840G、および青色カラーフィルター840Bは、対応する発光素子830からの光を、赤色光、緑色光、および青色光へと変換して、映像光GLとしている。
図5に示すように、電気光学装置80は、基板本体215、素子基板216、バンク217、画素電極210、有機発光層211、共通電極212、保護層213、画素電極210の間に位置する分離部218と、を備える。分離部218は、平面視にて画素電極210の間(副画素825R,825G,825Bの間)に位置し、画素電極210の間を分離する領域を示す。基板本体215上には、図示を省略する複数のトランジスターが形成される。
バンク217は、色の異なる赤色カラーフィルター840R、緑色カラーフィルター840G、および青色カラーフィルター840Bを横切る方向(図4における列方向(Y方向))と、同色のカラーフィルター840を横切る方向(図4における行方向(X方向))とに格子状に配置されている。本実施形態においては、バンク217は、二酸化珪素等の透明の材料から形成されるが、感光性樹脂等の有機材料から形成されてもよい。
画素電極210は、例えばITO(Indium Tin Oxide)等の光透過性の導電材料で形成される。また、共通電極212は、表面に到達した光の一部を透過するとともに残りを反射する性質(半透過反射性)の半透過反射層として機能する。例えば、銀やマグネシウムを含有する合金等の光反射性の導電材料を充分に薄い膜厚に形成することで半透過反射性の共通電極212が形成される。なお、図示を省略するが、画素電極210の下層には、反射層が形成される。画素電極210と共通電極212に挟まれる有機発光層211に対して、画素電極210と共通電極212より電流が供給され、有機発光層211から光が放射される。有機発光層211からの放射光は、反射層と共通電極212との間で往復し、特定の共振波長の成分が選択的に増幅されたうえで共通電極212を透過して観察側(基板本体215とは反対側)に出射する。すなわち、反射層と半透過反射層として機能する共通電極212との間で有機発光層からの出射光を共振させる共振構造が形成される。図示を省略するが、基板本体215と画素電極210との間には、光路調整層が形成されており、共振構造の共振波長(表示色)を副画素825の表示色毎に個別に設定するための要素として機能する。具体的には、共振構造を構成する反射層と共通電極212との間の光路長(光学的距離)を光路調整層の膜厚に応じて適宜に調整することで各副画素825の出射光の共振波長が表示色毎に設定される。
以上のような電気光学装置80は、図1に示すヘッドマウントディスプレイ100に用いるために、小型化が図られている。その結果、図4に示す表示領域810の外側に位置する画素820ほど、視野角を大きくする必要がある。視野角を大きくためには、表示領域810の外側に位置する副画素825ほど、主光線を傾斜させることが行われている。一般に、主光線の傾斜の範囲、つまり、副画素825の発光面の法線に対する一方向における主光線の傾斜角度の最大値から、他方向における主光線の傾斜角度の最大値までの範囲は、表示領域の行方向と列方向とで異なっている。
図6は、表示領域810の列方向(Y方向)における主光線の傾斜角度を説明する図である。図7は、表示領域810の行方向(XY方向)における主光線の傾斜角度を説明する図である。図6および図7から理解される通り、本実施形態においては、主光線の傾斜の範囲は、光学系の特性により、表示領域810の列方向(Y方向)よりも行方向(X方向)で大きくなるように構成されている。本実施形態では、図6に示すように、表示領域810の上部においては、副画素825の主光線は、表示領域810の法線に対して、表示領域810の中央部側に10度傾斜している。また、表示領域810の下部においても、副画素825の主光線は、表示領域810の法線に対して、表示領域810の中央部側に10度傾斜している。表示領域810の中央部においては、副画素825の主光線は、表示領域810の法線に沿っている。表示領域810のそれぞれの位置において、副画素825からの照射光は、主光線に対して±10度の広がりを有している。なお、図6においては、表示領域810の上部側を角度のプラス側とし、表示領域810の下部側を角度のマイナス側としている。つまり、赤色カラーフィルター804R、緑色カラーフィルター804G、および青色カラーフィルター804Bが列方向(Y方向)に並ぶ順序の方向が前記プラス方向できり、この順序とは逆の方向がマイナス方向となる。
図7に示すように、表示領域810の右側においては、副画素825の主光線は、表示領域810の法線に対して、表示領域810の中央部側に10度傾斜している。また、表示領域810の左側においても、副画素825の主光線は、表示領域810の法線に対して、表示領域810の中央部側に20度傾斜している。表示領域810の中央部においては、副画素825の主光線は、表示領域810の法線に沿っている。表示領域810のそれぞれの位置において、副画素825からの照射光は、主光線に対して±20度の広がりを有している。なお、図7においては、表示領域810の左側を角度のプラス側とし、表示領域810の右側を角度のマイナス側としている。
ヘッドマウントディスプレイ100において、良好な画像を視認させるためには、特に、眼EYが並ぶ横方向である水平方向(図中X方向、列方向)について一定以上の輝度をある程度の角度範囲において確保することが重要となる。横方向は、これに垂直な縦方向(図中Y方向、列方向)に比べて眼が良く動く方向であり、また、両眼視が可能である場合には、横方向の眼幅に個人差があるため、ある程度のマージンを要するからである。そこで、本実施形態においては、表示領域810の列方向(Y方向)よりも行方向(X方向)で主光線の傾斜の範囲が大きくなるように構成されている。
また、本実施形態では、図4に示すように、各カラーフィルター840は、画素820ごとに行方向(X方向)に延在して設けられており、行方向(X方向)には同色のカラーフィルター840が並ぶように配置される。また、列方向(Y方向)には、赤色カラーフィルター840R、緑色カラーフィルター840G、および青色カラーフィルター840Bが、この順序で繰り返し並ぶように配置されている。
本実施形態では、このように、主光線の傾斜の範囲が列方向(Y方向)よりも行方向(X方向)において大きくなっているため、行方向(X方向)には同色のカラーフィルター840が並ぶように配置している。行方向(X方向)における表示領域810の中心から、行方向(X方向)における外側に位置する副画素825の発光素子830の主光線の光軸が、表示領域810の中心側に大きく傾斜していたとしても、行方向(X方向)には同色のカラーフィルター840が並ぶように配置されている。したがって、行方向(X方向)においては、ある色のカラーフィルター840を備える副画素825から照射される光は、他の色のカラーフィルター840からの影響を受けることがない。その結果、電気光学装置80を見る角度によって輝度や色度に変化が生じ難くなっている。このように、本実施形態においては、主光線の傾斜の範囲が大きい行方向(X方向)に、カラーフィルター840を延在して設け、行方向(X方向)には同色のカラーフィルター840が並ぶように配置した。その結果、行方向(X方向)における視野角特性を向上させることができる。
次に、各副画素825と各カラーフィルター840の位置関係について説明する。図8は、表示領域810の列方向(Y方向)における各副画素825と各カラーフィルター840の位置関係を説明する図である。図9は、表示領域810の行方向(X方向)における赤色の副画素825と赤色カラーフィルター840Rの位置関係を説明する図である。
図8に示すように、表示領域810の列方向(Y方向)においては、表示領域810の上部(U)のカラーフィルター840の中心位置は、各副画素825の中心位置に対してずれている。また、表示領域810の下部(L)のカラーフィルター840の中心位置についても、各副画素825の中心位置に対してずれている。表示領域810の中央部(C)のカラーフィルター840の中心位置は、各副画素825の中心位置と一致している。
表示領域810の上部(U)においては、赤色カラーフィルター840Rの列方向(Y方向)における中心位置CR2は、赤色の副画素825Rの列方向(Y方向)における中心位置CR1に対して、表示領域810の中央部側にずれている。赤色カラーフィルター840Rの列方向(Y方向)における幅WRyは、列方向(Y方向)に隣り合う他の色のカラーフィルター840と平面視において重なり合う幅を有している。緑色カラーフィルター840Gの列方向(Y方向)における中心位置CG2は、緑色の副画素825Gの列方向(Y方向)における中心位置CG1に対して、表示領域810の中央部側にずれている。緑色カラーフィルター840Gの列方向(Y方向)における幅WGyは、列方向(Y方向)に隣り合う他の色のカラーフィルター840と平面視において重なり合う幅を有している。青色カラーフィルター840Bの列方向(Y方向)における中心位置CB2は、青色の副画素825Bの列方向(Y方向)における中心位置CB1に対して、表示領域810の中央部から離れる側にずれている。青色カラーフィルター840Gの列方向(Y方向)における幅WByは、列方向(Y方向)に隣り合う他の色のカラーフィルター840と平面視において重なり合う幅を有している。
表示領域810の中央部(C)においては、赤色カラーフィルター840Rの列方向(Y方向)における中心位置CR2と、赤色の副画素825Rの列方向(Y方向)における中心位置CR1とは一致している。緑色カラーフィルター840Gの列方向(Y方向)における中心位置CG2と、緑色の副画素825Gの列方向(Y方向)における中心位置CG1とは一致している。青色カラーフィルター840Bの列方向(Y方向)における中心位置CB2と、青色の副画素825Bの列方向(Y方向)における中心位置CB1とは一致している。
表示領域810の下部(L)においては、赤色カラーフィルター840Rの列方向(Y方向)における中心位置CR2は、赤色の副画素825Rの列方向(Y方向)における中心位置CR1に対して、表示領域810の中央部から離れる側にずれている。赤色カラーフィルター840Rの列方向(Y方向)における幅WRyは、列方向(Y方向)に隣り合う他の色のカラーフィルター840と平面視において重なり合う幅を有している。緑色カラーフィルター840Gの列方向(Y方向)における中心位置CG2は、緑色の副画素825Gの列方向(Y方向)における中心位置CG1に対して、表示領域810の中央部から離れる側にずれている。緑色カラーフィルター840Gの列方向(Y方向)における幅WGyは、列方向(Y方向)に隣り合う他の色のカラーフィルター840と平面視において重なり合う幅を有している。青色カラーフィルター840Bの列方向(Y方向)における中心位置CB2は、青色の副画素825Bの列方向(Y方向)における中心位置CB1に対して、表示領域810の中央部側にずれている。青色カラーフィルター840Gの列方向(Y方向)における幅WByは、列方向(Y方向)に隣り合う他の色のカラーフィルター840と平面視において重なり合う幅を有している。
本実施形態では、列方向(Y方向)における副画素825の中心位置と、カラーフィルター840の中心位置のずれの量は、副画素の位置に応じて異なっている。図8においては、説明を簡単にするために、表示領域810を上部(U)と、中央部(C)と、下部(L)との3つの領域に分けているが、実際には列方向(Y方向)さらに細かく領域が分割されており、それぞれの領域に応じて上記ずれの量を設定している。
このように副画素の位置に応じて列方向(Y方向)における副画素825の中心位置と、カラーフィルター840の中心位置のずれの量を設定するのは、主光線の傾斜の角度が副画素の位置に応じて異なっているためである。図8に示すように、上部(U)における赤色の副画素825Rから照射された光は、赤色カラーフィルター840Rを通過するだけでなく、緑色カラーフィルター840Gをも通過する場合がある。また、本実施形態では、赤色カラーフィルター840Rと緑色カラーフィルター840Gとを分離するバンク217は、透明の材料で形成されている。したがって、赤色の副画素825Rから照射された光が、赤色カラーフィルター840Rと緑色カラーフィルター840Gとの両方を通過する場合がある。ある副画素825から照射された光が、どのカラーフィルター840からどれだけ影響を受けるかについては、主光線の傾斜の角度によっても変わることになる。そこで、本実施形態においは、副画素の位置に応じて、列方向(Y方向)における副画素825の中心位置と、カラーフィルター840の中心位置のずれの量を調整し、電気光学装置80を見る角度によって輝度や色度にできるだけ変化が生じないようにしている。つまり、本実施形態においては、列方向(Y方向)における副画素825の中心位置と、カラーフィルター840の中心位置のずれの量を調整することにより、傾斜した光線に対応して各色のカラーフィルターの影響を調整することが可能となり、視野角特性を向上させることができる。なお、副画素825の中心位置と、カラーフィルター840の中心位置のずれの量は、カラーフィルター840の重なり合いの幅によっても変化する。カラーフィルター840の重なり合いの幅については後述する。
図9に示すように、表示領域810の行方向(X方向)においては、表示領域810の右側(RT)、中央部(C)、および左側(LT)のそれぞれにおいて、赤色カラーフィルター840Rの中心位置と、赤色の副画素825Rの中心位置は一致している。なお、図9には赤色の副画素825Rと赤色カラーフィルター840Rの位置関係を示したが、他の色の副画素825と他の色のカラーフィルター840についても中心位置は一致している。これは、行方向(X方向)においては、同色のカラーフィルター840が並ぶように配置されているためである。このように構成することにより、表示領域810の中心から、行方向(X方向)における外側に位置する副画素825の発光素子830の光軸が大きく傾斜していたとしても、傾斜した光線が他の色のカラーフィルター840から影響を受けることがなく、視野角特性を向上させることができる。
次に、本実施形態におけるカラーフィルター840の重なり合いの幅について説明する。図10は、比較例におけるカラーフィルターの重なり合いを説明する図である。図11は、本実施形態におけるカラーフィルターの重なり合いを説明する図である。図10および図11は、図8に示す表示領域810の上部(U)におけるカラーフィルターの列方向(Y方向)における断面を示している。
図10に示すように、表示領域810の上部(U)においては、副画素825の主光線PRが、表示領域810の中央部(中心部)側に傾斜している。したがって、眼EYの位置が、主光線PRに対向する位置にある場合には、赤色の副画素825Rから照射された光は、赤色カラーフィルター840Rを通過する。また、赤色の副画素825Rから照射された光は、赤色カラーフィルター840Rと緑色カラーフィルター840Gとが重なり合う部分を通過することになる。しかし、眼EYの位置が、主光線PRから例えば10度傾斜した副光線SRに対向する位置にある場合には、赤色の副画素825Rから照射された光の一部は、赤色カラーフィルター840Rと緑色カラーフィルター840Gとが重なり合う部分を通過する。しかし、赤色の副画素825Rから照射された光の殆どは、緑色カラーフィルター840Gを通過する。特に、バンク217が透明の材料で形成されている場合には、赤色の副画素825Rから照射された光がバンク217を通過し、緑色カラーフィルター840Gを通過することになる。したがって、このような場合には、本来は赤色として取り出されるべき光が、緑色側にシフトしてしまうことになる。
また、上述したように、反射層と共通電極との光路長により出射光の共振波長が設定される場合には、副光線SRが図10のように副画素825Rの法線に対して傾斜していると、副画素825Rの内部での光路長が、前記法線に沿った光線に比べて長くなることになる。その結果、副画素825Rから照射される光は、本来の赤色よりも短波長側にシフトすることになる。
図14は、赤色の副画素825Rにおいて、発光素子830の内部発光する光のスペクトルと、共振構造による各波長に対する効率と、内部発光した光が共振構造により影響を受けて最終的に赤色の副画素825Rから照射される光のスペクトルの関係を示している。図14から理解されるように、共振構造によって、600〜620nmにピークを有する赤色光が得られる。
図15は、赤色の副画素825Rにおける光線と傾斜と波長の関係を示す図である。図15は、光線が法線に沿う方向である場合のスペクトルと、法線に対して表示領域の中央部側に10度傾斜した場合のスペクトルと、法線に対して表示領域の中央部側に20度傾斜した場合のスペクトルとを示している。図15から理解されるように、傾斜が大きくなるにしたがって、副画素825Rから照射される光は短波長側にシフトすることがわかる。
図16は、各色の副画素825から照射される光のスペクトルを示す図である。図16から理解されるように、緑色の副画素825Gにおいては510〜530nmにピークを有する緑色光が得られ、また、青色の副画素825Bにおいては450〜480nmにピークを有する青色光が得られる。
図17は各色のカラーフィルター840の透過率を示す図である。図17から理解される通り、各色のカラーフィルター840は、図16に示す各色の光のピークの波長を、高い透過率で透過させる性質を有する。
図18は、各副画素から照射される光のスペクトルと、画素820全体として照射される光のスペクトルとを示す図である。図18から理解される通り、図16に示すように各副画素において適切なピークの波長が得られ、図17に示すような適切な各色のカラーフィルターが使用された場合には、赤色光、緑色光、および青色光が適切に混色されることになり、適切な白色光が得られる。
したがって、図10に示すように、主光線および副光線が、副画素の法線に対して傾斜する場合には、各副画素において照射される光がシフトし、適切な白色光が得られないことがわかる。
図10に示す比較例における、表示領域810の上部(U)、中央部(C)、および下部(L)における照射光のシフトについて、図19ないし図24を参照しつつ説明する。図10に示す比較例は、表示領域810の列方向(Y方向)における副画素825の位置によらず一定にした例である。
図19は比較例の表示領域810の上部(U)における主光線と、主光線からマイナス10度傾斜した光と、主光線からプラス10度傾斜した光とのスペクトルを比較した図である。図20は比較例の表示領域810の中央部(C)における主光線と、主光線からマイナス10度傾斜した光と、主光線からプラス10度傾斜した光とのスペクトルを比較した図である。図21は比較例の表示領域810の下部(L)における主光線と、主光線からマイナス10度傾斜した光と、主光線からプラス10度傾斜した光とのスペクトルを比較した図である。図22は比較例の表示領域810の上部(U)における主光線と、主光線からマイナス10度傾斜した光と、主光線からプラス10度傾斜した光との色度を示す色度図である。図23は比較例の表示領域810の中央部(C)における主光線と、主光線からマイナス10度傾斜した光と、主光線からプラス10度傾斜した光との色度を示す色度図である。図24は比較例の表示領域810の下部(L)における主光線と、主光線からマイナス10度傾斜した光と、主光線からプラス10度傾斜した光との色度を示す色度図である。
図19から理解される通り、表示領域810の上部(U)においては、主光線については、各副画素825における照射光のピーク波長は適切であり、図22から理解される通り、画素820の全体としての照射光は、白色となる。
図19から理解される通り、表示領域810の上部(U)においては、主光線からマイナス10度傾斜すると、各副画素825における照射光のピーク波長のシフトは大きくないものの、赤色の副画素825Rにおける照射光の取り出し効率が低下する。また、緑色の副画素825Gにおける照射光の取り出し効率が低下する。しかし、青色の副画素825Bにおける照射光の取り出し効率については低下の度合いが少ない。その結果、図22から理解される通り、画素820の全体としての照射光は、赤色成分と緑色成分が減少し、紫色側に若干シフトする。
図19から理解される通り、表示領域810の上部(U)においては、主光線からプラス10度傾斜すると、緑色の副画素825Gにおける照射光のピーク波長が短波長側にシフトする。また、赤色の副画素825Rと青色の副画素825Bにおける照射光の取り出し効率が低下する。その結果、図22から理解される通り、画素820の全体としての照射光は、赤色成分が減少し、青色側にシフトする。
図20から理解される通り、表示領域810の中央部(C)においては、主光線については、各副画素825における照射光のピーク波長は適切であり、図23から理解される通り、画素820の全体としての照射光は、白色となる。
図20から理解される通り、表示領域810の中央部(C)においては、主光線からマイナス10度傾斜すると、各副画素825における照射光のピーク波長のシフトは大きくないものの、赤色の副画素825Rにおける照射光の取り出し効率が低下する。また、緑色の副画素825Gと青色の副画素825Bにおける照射光の取り出し効率も若干低下する。その結果、図23から理解される通り、画素820の全体としての照射光は、赤色成分と緑色成分が減少し、紫色側に若干シフトする。
図20から理解される通り、表示領域810の中央部(C)においては、主光線からプラス10度傾斜すると、各副画素825における照射光のピーク波長のシフトは大きくない。しかし、赤色の副画素825Rにおける照射光の取り出し効率が、主光線からマイナス10度傾斜する場合に比べてさらに低下する。また、緑色の副画素825Gと青色の副画素825Bにおける照射光の取り出し効率は、主光線からマイナス10度傾斜する場合に比べると増大するが、傾斜のない場合に比べると若干低下する。その結果、図23から理解される通り、画素820の全体としての照射光は、赤色成分が減少し、青色側に若干シフトする。
図21から理解される通り、表示領域810の下部(L)においては、主光線については、各副画素825における照射光のピーク波長は適切であり、図22から理解される通り、画素820の全体としての照射光は、白色となる。
図21から理解される通り、表示領域810の下部(L)においては、主光線からマイナス10度傾斜すると、緑色の副画素825Gが短波長側にシフトする。また、青色の副画素825Bも短波長側に若干シフトする。また、取り出し効率は、全ての副画素825において低下する。その結果、図24から理解される通り、画素820の全体としての照射光は、赤色成分、緑色成分、および青色成分が減少し、紫色側に若干シフトする。
図21から理解される通り、表示領域810の下部(L)においては、主光線からプラス10度傾斜すると、各色の副画素825における照射光のピーク波長のシフトは少ない。しかし、赤色の副画素825Rと緑色の副画素825Bにおける照射光の取り出し効率が低下する。その結果、図24から理解される通り、画素820の全体としての照射光は、赤色成分と緑色成分が減少し、青色側に若干シフトする。
以上のように、カラーフィルター840の重なり合いの幅を、表示領域810の列方向(Y方向)における副画素825の位置によらず一定にした場合には、主光線の傾斜の度合いに応じて、画素820の全体としての照射光の色度が白色からシフトすることがわかる。
そこで、本実施形態においては、表示領域810の列方向(Y方向)における副画素825の位置に応じて、各色のカラーフィルター840の重なり合いの幅を異なるように設定する。図12は、本実施形態における各色のカラーフィルター840の重なり合いの幅を説明するための図である。図12に示すように、重なり合いの幅は、各色のカラーフィルター840の平面視における行方向(X方向)に延在する端辺と、図12に点線で示されるバンク217の中心線との間隔として表すこととする。図12において、赤色カラーフィルター840Rがバンク217の中心線よりも列方向(Y方向)の上側で重なり合う幅は、マイナス側の幅R−として表す。赤色カラーフィルター840Rがバンク217の中心線よりも列方向(Y方向)の下側で重なり合う幅は、プラス側の幅R+として表す。緑色カラーフィルター840Gがバンク217の中心線よりも列方向(Y方向)の上側で重なり合う幅は、マイナス側の幅G−として表す。緑色カラーフィルター840Gがバンク217の中心線よりも列方向(Y方向)の下側で重なり合う幅は、プラス側の幅G+として表す。青色カラーフィルター840Bがバンク217の中心線よりも列方向(Y方向)の上側で重なり合う幅は、マイナス側の幅B−として表す。青色カラーフィルター840Bがバンク217の中心線よりも列方向(Y方向)の下側で重なり合う幅は、プラス側の幅B+と表す。
なお、図12においては、理解を容易にするために、各カラーフィルターの行方向(X方向)の位置をずらして表している。
図13は、本実施形態における各色のカラーフィルター840の重なり合いの幅の一例を示す図である。図13では、表示領域810の列方向(Y方向)における上部(U)、中央部(C)、下部(L)の代表的な三か所における重なり合いの幅を示しているが、実際には、さらに細分化された複数の箇所において重なり合いの幅が設定されている。
図13から理解される通り、赤色カラーフィルター840Rのマイナス側の幅R−は、中央部(C)よりも下部(L)に近くなる程、小さくなるように設定されている。中央部(C)よりも下部(L)側においては、各副画素825の主光線はマイナス方向、つまり、表示領域810の列方向(Y方向)における中央部(C)側に傾斜している。図21から理解される通り、下部(L)側においては、主光線からマイナス方向に傾斜する場合、青色の副画素825Bの取り出し効率が低下する。そこで、中央部(C)よりも下部(L)側において青色カラーフィルター840Bと重なり合う、赤色カラーフィルター840Rのマイナス側の幅R−を減少させ、青色カラーフィルター840Bが機能する領域を増加させている。
図13から理解される通り、赤色カラーフィルター840Rのプラス側の幅R+は、中央部(C)よりも下部(L)に近くなる程、大きくなるように設定されている。図21から理解される通り、下部(L)側においては、主光線からマイナス方向に傾斜する場合、緑色の副画素825Gの取り出し効率が低下するが、赤色の副画素825Rの取り出し効率がより一層低下する傾向にある。そこで、中央部(C)よりも下部(L)側において緑色カラーフィルター840Gと重なり合う、赤色カラーフィルター840Rのプラス側の幅R+を増加させ、赤色カラーフィルター840Rが機能する領域を増加させている。
図13から理解される通り、緑色カラーフィルター840Gのマイナス側の幅G−は、中央部(C)よりも下部(L)に近くなる程、大きくなるように設定されている。図21から理解される通り、下部(L)側においては、主光線からマイナス方向に傾斜する場合、緑色の副画素825Gの取り出し効率が低下する傾向にある。そこで、中央部(C)よりも下部(L)側において赤色カラーフィルター840Rと重なり合う、緑色カラーフィルター840Gのマイナス側の幅G−を増加させ、緑色カラーフィルター840Gが機能する領域を増加させている。
図13から理解される通り、緑色カラーフィルター840Gのプラス側の幅G+は、中央部(C)よりも上部(U)に近くなる程、また、中央部(C)よりも下部(L)に近くなる程、小さくなるように設定されている。図19から理解される通り、上部(U)側においては、主光線からプラス方向に傾斜する場合、赤色の副画素825Rの取り出し効率の低下が著しい。この現象は図10からも理解され得る。そこで、本実施形態においては、中央部(C)よりも上部(U)側において赤色カラーフィルター840Rと重なり合う、緑色カラーフィルター840Gのプラス側の幅R+を減少させ、赤色カラーフィルター840Rが機能する領域を増加させている。図11は、上部(U)において、緑色カラーフィルター840Gのマイナス側の幅G−を減少させた例を示している。図10と図11とを比較することにより理解されるように、主光線からプラス方向に傾斜する場合でも、緑色カラーフィルター840Gのマイナス側の幅G−を減少させることにより、赤色カラーフィルター840Rが機能する領域が増加している。また、図21から理解される通り、下部(L)側においては、主光線からマイナス方向に傾斜する場合、青色の副画素825Bの取り出し効率の低下が著しい。そこで、本実施形態においては、中央部(C)よりも下部(L)側において青色カラーフィルター840Bと重なり合う、緑色カラーフィルター840Gのプラス側の幅R+を減少させ、青色カラーフィルター840Bが機能する領域を増加させている。
図13から理解される通り、青色カラーフィルター840Bのマイナス側の幅B−は、中央部(C)よりも上部(U)に近くなる程、大きくなるように設定されている。図19から理解される通り、上部(U)側においては、主光線からプラス方向に傾斜する場合、緑色の副画素825Gの取り出し効率は低下しないが、青色の副画素825Bの取り出し効率が低下する傾向にある。この現象は図10からも理解され得る。そこで、中央部(C)よりも上部(U)側において緑色カラーフィルター840Gと重なり合う、青色カラーフィルター840Bのマイナス側の幅B−を増加させ、青色カラーフィルター840Bが機能する領域を増加させている。図11は、上部(U)において、青色カラーフィルター840Bのマイナス側の幅B−を増加させた例を示している。図10と図11とを比較することにより理解されるように、主光線からプラス方向に傾斜する場合でも、青色カラーフィルター840Bのマイナス側の幅B−を増加させることにより、青色カラーフィルター840Bが機能する領域が増加している。
図13から理解される通り、青色カラーフィルター840Bのプラス側の幅G+は、中央部(C)よりも下部(L)に近くなる程、小さくなるように設定されている。図21から理解される通り、下部(L)側においては、主光線からマイナス方向に傾斜する場合、赤色の副画素825Rの取り出し効率の低下が著しい。そこで、本実施形態においては、中央部(C)よりも下部(L)側において赤色カラーフィルター840Rと重なり合う、青色カラーフィルター840Bのプラス側の幅B+を減少させ、赤色カラーフィルター840Rが機能する領域を増加させている。
図11および図13に示す本実施形態における、表示領域810の上部(U)、中央部(C)、および下部(L)における照射光のシフトについて、図19ないし図30を参照しつつ説明する。
図25は本実施形態の表示領域810の上部(U)における主光線と、主光線からマイナス10度傾斜した光と、主光線からプラス10度傾斜した光とのスペクトルを比較した図である。図20は本実施形態の表示領域810の中央部(C)における主光線と、主光線からマイナス10度傾斜した光と、主光線からプラス10度傾斜した光とのスペクトルを比較した図である。図21は本実施形態の表示領域810の下部(L)における主光線と、主光線からマイナス10度傾斜した光と、主光線からプラス10度傾斜した光とのスペクトルを比較した図である。図22は本実施形態の表示領域810の上部(U)における主光線と、主光線からマイナス10度傾斜した光と、主光線からプラス10度傾斜した光との色度を示す色度図である。図23は本実施形態の表示領域810の中央部(C)における主光線と、主光線からマイナス10度傾斜した光と、主光線からプラス10度傾斜した光との色度を示す色度図である。図24は本実施形態の表示領域810の下部(L)における主光線と、主光線からマイナス10度傾斜した光と、主光線からプラス10度傾斜した光との色度を示す色度図である。
図25から理解される通り、表示領域810の上部(U)においては、主光線については、各副画素825における照射光のピーク波長は適切であり、図28から理解される通り、画素820の全体としての照射光は、白色となる。
図25と、比較例の表示領域810の上部(U)におけるスペクトルを示す図19とを比較すると理解されるように、主光線からマイナス10度傾斜すると、青色の副画素825Bにおける照射光の取り出し効率が比較例よりも低く抑えられ、各色の副画素825のバランスが改善される。その結果、図28と、比較例の図22とを比較すると理解されるように、画素820の全体としての照射光における白色光からのシフト量が減少している。
図25と、比較例の図19とを比較すると理解されるように、主光線からプラス10度傾斜すると、赤色の副画素825Rのシフト量と照射光の取り出し効率が比較例よりも改善されている。また、緑色の副画素825Gのシフト量と照射光の取り出し効率が比較例よりも改善されている。その結果、図28と、比較例の図22とを比較すると理解されるように、画素820の全体としての照射光における白色光からのシフト量が減少している。
図26から理解される通り、表示領域810の中央部(C)においては、主光線については、各副画素825における照射光のピーク波長は適切であり、図29から理解される通り、画素820の全体としての照射光は、白色となる。
図26と、比較例の図20とを比較すると理解されるように、主光線からマイナス10度傾斜すると、青色の副画素825Bにおける照射光の取り出し効率が比較例よりも低く抑えられ、各色の副画素825のバランスが改善される。その結果、図29と、比較例の図23とを比較すると理解されるように、画素820の全体としての照射光における白色光からのシフト量が減少している。
図26と、比較例の図20とを比較すると理解されるように、主光線からプラス10度傾斜すると、赤色の副画素825Rの照射光の取り出し効率が比較例よりも改善されている。また、緑色の副画素825Gの照射光の取り出し効率が比較例よりも低く抑えられている。さらに、青色の副画素825Bの照射光の取り出し効率が比較例よりも低く抑えられている。その結果、各色の副画素825のバランスが改善され、図29と、比較例の図23とを比較すると理解されるように、画素820の全体としての照射光における白色光からのシフト量が減少している。
図27から理解される通り、表示領域810の下部(L)においては、主光線については、各副画素825における照射光のピーク波長は適切であり、図30から理解される通り、画素820の全体としての照射光は、白色となる。
図27と、比較例の図21とを比較すると理解されるように、主光線からマイナス10度傾斜すると、赤色の副画素825Rにおける照射光の取り出し効率が比較例よりも高くなり、各色の副画素825のバランスが改善される。その結果、図30と、比較例の図24とを比較すると理解されるように、画素820の全体としての照射光における白色光からのシフト量が減少している。
図27と、比較例の図21とを比較すると理解されるように、主光線からプラス10度傾斜すると、赤色の副画素825Rと緑色の副画素825Gの照射光の取り出し効率が比較例よりも高くなっている。また、青色の副画素825Bの照射光の取り出し効率が比較例よりも低く抑えられている。その結果、各色の副画素825のバランスが改善され、図30と、比較例の図24とを比較すると理解されるように、画素820の全体としての照射光における白色光からのシフト量が減少している。
なお、図31は、本実施形態の表示領域810の行方向(X方向)における主光線と、主光線からマイナス20度傾斜した光と、主光線からプラス20度傾斜した光とのスペクトルを示す図である。図32は本実施形態の表示領域810の行方向(X方向)における主光線と、主光線からマイナス20度傾斜した光と、主光線からプラス20度傾斜した光との色度を示す色度図である。
図31から理解される通り、表示領域810の行方向(X方向)においては、主光線については、各副画素825における照射光のピーク波長は適切であり、図32から理解される通り、画素820の全体としての照射光は、白色となる。
図31から理解される通り、表示領域810の行方向(X方向)においては、主光線からマイナス20度傾斜した場合と、主光線からプラス20度傾斜した場合との各副画素825における照射光のスペクトルはほぼ同じ傾向を示す。また、いずれの場合も、緑色の副画素825Gにおける照射光のシフトが発生し、赤色の副画素825Rにおける照射光の取り出し効率が低下するものの、全体としてのバランスは良好となっている。その結果、図32から理解される通り、画素820の全体としての照射光は、主光線から傾斜した場合でも、ほぼ白色光となる。
以上のように、本実施形態においては、表示領域810の列方向(Y方向)における副画素825の位置に応じて、カラーフィルター840の重なり合いの幅を異なるようにした。したがって、表示領域810の列方向(Y方向)における副画素825の位置によらずに、画素820の全体としての照射光の色度の白色からのシフトを減少させることができる。言い換えれば、主光線の傾斜の度合いによらずに、画素820の全体としての照射光の色度の白色からのシフトを減少させることができる。その結果、表示領域810の列方向(Y方向)において、互いに異なる色の副画素825が並んで配置される場合であっても、色のバランスがよくなり、視野角特性を向上させることができる。
また、本実施形態においては、主光線の傾斜が大きい行方向(X方向)に、各色のカラーフィルターを延在させ、当該方向には、同色のカラーフィルターが並ぶように配置したので、行方向(X方向)において電気光学装置80を見る角度による輝度や色度の変化が抑えられ、視野角特性を向上させることができる。
<変形例>
本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に述べる各種の変形が可能である。また、各実施形態及び各変形例を適宜組み合わせてもよいことは勿論である。
(1)上述した実施形態では、各色のカラーフィルターが、表示領域810の行方向(X方向)に延在して設けられ、行方向(X方向)には同色のカラーフィルターが並ぶ構成について説明した。しかし、本発明はこのような構成に限定される訳ではない。例えば、各色のカラーフィルターが、表示領域810の列方向(Y方向)に延在して設けられ、列方向(Y方向)には同色のカラーフィルターが並ぶ構成であっても本発明を適用することができる。この場合には、行方向(X方向)において、各色のカラーフィルターの中心位置を、各副画素における発光素子の中心位置に対してずらすようにすればよい。また、行方向(X方向)において各カラーフィルターの重なり合いの幅を、副画素の行方向(X方向)における位置に応じて異なるようにすればよい。
(2)上述した実施形態では、各副画素の列方向(Y方向)における順序を、赤色、緑色、および青色としたが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。各副画素の列方向(Y方向)における順序は、他の順序であってもよい。この場合には、副画素の列方向(Y方向)における位置と、各カラーフィルターの関係に応じて、各カラーフィルターの重なり合いの幅を調整すればよい。
(3)上述した実施形態においては電気光学材料の一例としてOLEDを取上げたが、それら以外の電気光学材料を用いた電気光学装置にも本発明は適用される。電気光学材料とは、電気信号(電流信号または電圧信号)の供給によって透過率や輝度といった光学的特性が変化する材料である。例えば、液晶、無機ELや発光ポリマーなどの発光素子を用いた表示パネルに対しても上記実施形態と同様に本発明が適用され得る。また、着色された液体と当該液体に分散された白色の粒子とを含むマイクロカプセルを電気光学材料として用いた電気泳動表示パネルに対しても上記実施形態と同様に本発明が適用され得る。さらに、極性が相違する領域ごとに異なる色に塗り分けられたツイストボールを電気光学材料として用いたツイストボールディスプレイパネルに対しても上記実施形態と同様に本発明が適用され得る。黒色トナーを電気光学材料として用いたトナーディスプレイパネル、あるいはヘリウムやネオンなどの高圧ガスを電気光学材料として用いたプラズマディスプレイパネルなど各種の電気光学装置に対しても上記実施形態と同様に本発明が適用され得る。
<応用例>
この発明は、各種の電子機器に利用され得る。図33ないし図35は、この発明の適用対象となる電子機器の具体的な形態を例示するものである。
図33は本発明の電気光学装置を採用した電子機器としてのヘッドマウントディスプレイの外観を示す斜視図である。図33に示されるように、ヘッドマウントディスプレイ300は、外観的には、一般的な眼鏡と同様にテンプル310や、ブリッジ320、投射光学系301L、301Rを有する。図示を省略するが、ブリッジ320近傍であって投射光学系301L,301Rの奥側には、左眼用の電気光学装置80と、右眼用の電気光学装置80とが設けられる。
図34は、電気光学装置を採用した可搬型のパーソナルコンピューターの斜視図である。パーソナルコンピューター2000は、各種の画像を表示する電気光学装置80と、電源スイッチ2001やキーボード2002が設置された本体部2010とを具備する。
図35は、携帯電話機の斜視図である。携帯電話機3000は、複数の操作ボタン3001およびスクロールボタン3002と、各種の画像を表示する電気光学装置80とを備える。スクロールボタン3002を操作することによって、電気光学装置80に表示される画面がスクロールされる。本発明はこのような携帯電話機にも適用可能である。
なお、本発明が適用される電子機器としては、図1、および図33ないし図35に例示した機器のほか、携帯情報端末(PDA:Personal Digital Assistants)が挙げられる。その他にも、デジタルスチルカメラ,テレビ,ビデオカメラ,カーナビゲーション装置,車載用の表示器(インパネ),電子手帳,電子ペーパー,電卓,ワードプロセッサー,ワークステーション,テレビ電話,POS端末が挙げられる。さらに、プリンター,スキャナー,複写機,ビデオプレーヤー,タッチパネルを備えた機器等などが挙げられる。
10…プリズム、10e…上面、11…第1プリズム部分、12…第2プリズム部分、30…投射レンズ、31,32,33…レンズ、50…光透過部材、61…フレーム、61e…下面、62…鏡筒、70…投射透視装置、80,80B,80G,80R…電気光学装置、100…ヘッドマウントディスプレイ、101…透視部材、102…フレーム、103a…第1光学部分、103b…第2光学部分、105a…第1内蔵装置部、105b…第2内蔵装置部、151…第1表示器機、152…第2表示器機、210…画素電極、211…有機発光層、212…共通電極、213…保護層、215…基板本体、216…素子基板、217…バンク、218…分離部、810…表示領域、820…画素、830…発光素子、840…カラーフィルター、840R…赤色カラーフィルター、840G…緑色カラーフィルター、840B…青色カラーフィルター、2000…パーソナルコンピューター、2001…電源スイッチ、2002…キーボード、2010…本体部、3000…携帯電話機、3001…操作ボタン、3002…スクロールボタン、4000…投射型表示装置、4001…照明光学系、4002…照明装置、4003…投射光学系、4004…投射面、EY…眼、GL…映像光、PR…主光線、S11…第1面、S12…第2面、S13…第3面、S14…第4面、S15…第5面、SR…副光線、b…青色成分、g…緑色成分、r…赤色成分。
図13から理解される通り、緑色カラーフィルター840Gのプラス側の幅G+は、中央部(C)よりも上部(U)に近くなる程、また、中央部(C)よりも下部(L)に近くなる程、小さくなるように設定されている。図19から理解される通り、上部(U)側においては、主光線からプラス方向に傾斜する場合、青色の副画素825の取り出し効率の低下が著しいそこで、本実施形態においては、中央部(C)よりも上部(U)側において青色カラーフィルター840と重なり合う、緑色カラーフィルター840Gのプラス側の幅+を減少させ、青色カラーフィルター840が機能する領域を増加させている。図11は、上部(U)において、緑色カラーフィルター840Gのマイナス側の幅G−を減少させた例を示している。図10と図11とを比較することにより理解されるように、主光線からプラス方向に傾斜する場合でも、緑色カラーフィルター840Gのマイナス側の幅G−を減少させることにより、赤色カラーフィルター840Rが機能する領域が増加している。また、図21から理解される通り、下部(L)側においては、主光線からマイナス方向に傾斜する場合、青色の副画素825Bの取り出し効率の低下が著しい。そこで、本実施形態においては、中央部(C)よりも下部(L)側において青色カラーフィルター840Bと重なり合う、緑色カラーフィルター840Gのプラス側の幅+を減少させ、青色カラーフィルター840Bが機能する領域を増加させている。
図13から理解される通り、青色カラーフィルター840Bのプラス側の幅+は、中央部(C)よりも下部(L)に近くなる程、小さくなるように設定されている。図21から理解される通り、下部(L)側においては、主光線からマイナス方向に傾斜する場合、赤色の副画素825Rの取り出し効率の低下が著しい。そこで、本実施形態においては、中央部(C)よりも下部(L)側において赤色カラーフィルター840Rと重なり合う、青色カラーフィルター840Bのプラス側の幅B+を減少させ、赤色カラーフィルター840Rが機能する領域を増加させている。
図11および図13に示す本実施形態における、表示領域810の上部(U)、中央部(C)、および下部(L)における照射光のシフトについて、図19ないし図30を参照しつつ説明する。
図25は本実施形態の表示領域810の上部(U)における主光線と、主光線からマイナス10度傾斜した光と、主光線からプラス10度傾斜した光とのスペクトルを比較した図である。図26は本実施形態の表示領域810の中央部(C)における主光線と、主光線からマイナス10度傾斜した光と、主光線からプラス10度傾斜した光とのスペクトルを比較した図である。図27は本実施形態の表示領域810の下部(L)における主光線と、主光線からマイナス10度傾斜した光と、主光線からプラス10度傾斜した光とのスペクトルを比較した図である。図28は本実施形態の表示領域810の上部(U)における主光線と、主光線からマイナス10度傾斜した光と、主光線からプラス10度傾斜した光との色度を示す色度図である。図29は本実施形態の表示領域810の中央部(C)における主光線と、主光線からマイナス10度傾斜した光と、主光線からプラス10度傾斜した光との色度を示す色度図である。図30は本実施形態の表示領域810の下部(L)における主光線と、主光線からマイナス10度傾斜した光と、主光線からプラス10度傾斜した光との色度を示す色度図である。

Claims (11)

  1. 表示領域の第1の方向および前記第1の方向と交差した方向である第2の方向に配列された複数の副画素を備える電気光学装置であって、
    前記複数の副画素の各々は、
    発光素子と、
    カラーフィルターと、を備え、
    前記複数の副画素は、互いに異なる色のカラーフィルターを備えた副画素を含み、該カラーフィルターに対応して表示色が異なり、
    前記複数の副画素は、前記複数の副画素に含まれる発光素子の光軸が、各々の副画素の位置に応じて、各々の発光素子の発光面の法線に対して前記表示領域の中心側に傾斜した発光素子を含み、
    前記複数の副画素に含まれる発光素子の光軸が傾斜する範囲は、前記第1の方向と前記第2の方向とで異なり、
    前記複数の副画素は、前記第1の方向および前記第2の方向のうち、前記複数の副画素に含まれる発光素子の光軸が傾斜する範囲が大きい方向には同色の前記カラーフィルターが並び、他の方向には互いに異なる色の前記カラーフィルターが並ぶように配置されている、
    ことを特徴とする電気光学装置。
  2. 前記複数の副画素は、前記複数の副画素に含まれる前記カラーフィルターの前記他の方向における中心位置が、前記発光素子の発光面の前記他の方向における中心位置に対してずれている副画素を含む、
    ことを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置。
  3. 前記複数の副画素は、前記他の方向において隣り合うカラーフィルターと平面視で重なり合うように配置され、平面視で重なり合う幅が、前記他の方向における前記副画素の位置に応じて異なる副画素を含む、
    ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電気光学装置。
  4. 前記複数の副画素は、前記他の方向において、赤色のカラーフィルター、緑色のカラーフィルター、および青色のカラーフィルターの順序で繰り返し配置されており、前記傾斜であって、当該順序の方向の傾斜が大きいほど、平面視で緑色のカラーフィルターが赤色のカラーフィルターと重なり合う幅が小さい副画素を含む、
    ことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一に記載の電気光学装置。
  5. 前記複数の副画素は、前記他の方向において、赤色のカラーフィルター、緑色のカラーフィルター、および青色のカラーフィルターの順序で繰り返し配置されており、前記傾斜であって、当該順序の方向と逆方向の傾斜が大きいほど、平面視で緑色のカラーフィルターが赤色のカラーフィルターと重なり合う幅が大きい副画素を含む、
    ことを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一に記載の電気光学装置。
  6. 前記複数の副画素は、前記他の方向において、赤色のカラーフィルター、緑色のカラーフィルター、および青色のカラーフィルターの順序で繰り返し配置されており、前記傾斜であって、当該順序の方向と逆方向の傾斜が大きいほど、平面視で緑色のカラーフィルターが青色のカラーフィルターと重なり合う幅が小さい副画素を含む、
    ことを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか一に記載の電気光学装置。
  7. 前記複数の副画素は、前記他の方向において、赤色のカラーフィルター、緑色のカラーフィルター、および青色のカラーフィルターの順序で繰り返し配置されており、前記傾斜であって、当該順序の方向とは逆方向の傾斜が大きいほど、平面視で赤色のカラーフィルターが青色のカラーフィルターと重なり合う幅が小さい副画素を含む、
    ことを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか一に記載の電気光学装置。
  8. 前記複数の副画素は、前記他の方向において、赤色のカラーフィルター、緑色のカラーフィルター、および青色のカラーフィルターの順序で繰り返し配置されており、前記傾斜であって、当該順序の方向とは逆方向の傾斜が大きいほど、平面視で赤色のカラーフィルターが緑色のカラーフィルターと重なり合う幅が大きい副画素を含む、
    ことを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか一に記載の電気光学装置。
  9. 前記複数の副画素は、前記他の方向において、赤色のカラーフィルター、緑色のカラーフィルター、および青色のカラーフィルターの順序で繰り返し配置されており、前記傾斜であって、当該順序の方向の傾斜が大きいほど、平面視で青色のカラーフィルターが緑色のカラーフィルターと重なり合う幅が大きい副画素を含む、
    ことを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか一に記載の電気光学装置。
  10. 前記複数の副画素は、前記他の方向において、赤色のカラーフィルター、緑色のカラーフィルター、および青色のカラーフィルターの順序で繰り返し配置されており、前記傾斜であって、当該順序の方向とは逆方向の傾斜が大きいほど、平面視で青色のカラーフィルターが赤色のカラーフィルターと重なり合う幅が小さい副画素を含む、
    ことを特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれか一に記載の電気光学装置。
  11. 請求項1から請求項5のいずれかの電気発光装置を具備する電子機器。
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