JP2022149555A - 光学モジュールおよび画像表示装置 - Google Patents

光学モジュールおよび画像表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】消費電力を低減可能な光学モジュールを提供する。【解決手段】本発明の光学モジュールは、第１の発光素子と、第１の電源配線と、第２の電源配線と、を有する第１のパネルと、単位電流あたりの発光輝度が第１の発光素子より低い第２の発光素子と、第３の電源配線と、第４の電源配線と、を有する第２のパネルと、第１のパネルから出射される第１の画像光と第２のパネルから出射される第２の画像光とを合成するプリズムと、を備え、第１の電源配線に印加される電位と第２の電源配線に印加される電位との差である第１の電位差は、第３の電源配線に印加される電位と第４の電源配線に印加される電位との差である第２の電位差より小さい。【選択図】図１

Description

本発明は、光学モジュールおよび画像表示装置に関する。
下記特許文献１には、互いに異なる色の画像光を出射する３つのパネルと、３つのパネルから出射される画像光を合成するプリズムと、を備える光学モジュールが開示されている。画像光を出射するパネルとして、有機ＥＬ（Electro Luminescence）パネルなどの自発光型の電気光学装置が知られている。この種の光学モジュールは、ヘッドマウントディスプレイ及びプロジェクタ等の画像表示装置に従来から用いられている。
特開２０２０－６０６８５号公報
上記特許文献１の光学モジュールは、赤色光を出射する発光素子を有するパネルと、緑色光を出射する発光素子を有するパネルと、青色光を出射する発光素子を有するパネルとを備える。各発光素子は、単位電流あたりの発光輝度が異なる。そのため、３つのパネルにおいて、発光素子の陽極側の電源配線と発光素子の陰極側の電源配線との間の電源電位差が同一である場合、最大電流印加時における発光輝度がパネルごとに異なる。その結果、３つのパネルのうち、特定のパネルの定常的な駆動電力が必要以上に大きくなるケースがあった。
上記の課題を解決するために、本発明の一つの態様の光学モジュールは、第１の発光素子と、前記第１の発光素子の一方の電極側に設けられる第１の電源配線と、前記第１の発光素子の他方の電極側に設けられる第２の電源配線と、を有する第１のパネルと、単位電流あたりの発光輝度が前記第１の発光素子より低い第２の発光素子と、前記第２の発光素子の一方の電極側に設けられる第３の電源配線と、前記第２の発光素子の他方の電極側に設けられる第４の電源配線と、を有する第２のパネルと、前記第１のパネルから出射される第１の画像光と前記第２のパネルから出射される第２の画像光とを合成するプリズムと、を備え、前記第１の電源配線に印加される電位と前記第２の電源配線に印加される電位との差である第１の電位差は、前記第３の電源配線に印加される電位と前記第４の電源配線に印加される電位との差である第２の電位差より小さい。
本発明の一つの態様の画像表示装置は、本発明の一つの態様の光学モジュールを備える。
本発明の一実施形態における光学モジュールの概略構成図である。 本実施形態における光学モジュールが備える第１のパネルの全体構成を示す概略構成図である。 本実施形態における第１のパネルに設けられた第１の画素が有する画素回路の構成を示す等価回路図である。 本実施形態における第１のパネルの外観を示す斜視図である。 第１のパネル、第２のパネルおよび第３のパネルのそれぞれに接続される回路基板の構成を示す模式図である。 各パネルの電源電位差が、それぞれ基本設定値である６．０（Ｖ）に設定されたときの、各パネルの単色最大輝度の一例を示す図である。 ＲＧＢの輝度比率が「Ｒ：Ｇ：Ｂ＝３：６：１」に近づくように各パネルの目標輝度が設定される３つのパターンを示す図である。 第３のパネルの最大輝度を基準とする第１の設定パターンを用いる場合に、各パネルの目標輝度を確保できる値に設定された各電源電位差と、設定された各電源電位差によって得られる各パネルの最大輝度との関係を示す。 第１のパネルの最大輝度を基準とする第２の設定パターンを用いる場合に、各パネルの目標輝度を確保できる値に設定された各電源電位差と、設定された各電源電位差によって得られる各パネルの最大輝度との関係を示す。 第２のパネルの最大輝度を基準とする第３の設定パターンを用いる場合に、各パネルの目標輝度を確保できる値に設定された各電源電位差と、設定された各電源電位差によって得られる各パネルの最大輝度との関係を示す。 第１の発光素子、第２の発光素子および第３の発光素子のそれぞれについて、電流密度と単位電流あたりの発光輝度との関係を示す特性図である。 本実施形態の光学モジュールを備える画像表示装置の一例である頭部装着型表示装置を模式的に示す図である。 頭部装着型表示装置における虚像表示部の光学系の構成を模式的に示す斜視図である。 頭部装着型表示装置における虚像表示部の光学系の光路を示す説明図である。 本実施形態の光学モジュールを備える画像表示装置の一例である投射型表示装置を模式的に示す図である。 第１のパネル、第２のパネルおよび第３のパネルのそれぞれに接続される回路基板の変形例を示す模式図である。
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
なお、以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
〔光学モジュール〕
図１は、本発明の一実施形態における光学モジュール１の概略構成図である。図１に示すように、光学モジュール１は、第１のパネル１０Ｇと、第２のパネル１０Ｂと、第３のパネル１０Ｒと、ダイクロイックプリズム２０（プリズム）と、を備える。
第１のパネル１０Ｇは、第１の画像光ＬＧをダイクロイックプリズム２０に出射する自発光型の電気光学装置である。第２のパネル１０Ｂは、第２の画像光ＬＢをダイクロイックプリズム２０に出射する自発光型の電気光学装置である。第３のパネル１０Ｒは、第３の画像光ＬＲをダイクロイックプリズム２０に出射する自発光型の電気光学装置である。自発光型の電気光学装置とは、バックライトなどの光源を必要とせずに、外部から与えられた電気的エネルギーによって自ら光を発生する装置である。本実施形態において、第１のパネル１０Ｇ、第２のパネル１０Ｂ及び第３のパネル１０Ｒは、例えば有機ＥＬパネルである。
第１のパネル１０Ｇは、第１の画像光ＬＧとして緑色の波長域に対応する色光を出射する。緑色の波長域は、例えば４９５ｎｍから５７０ｎｍまでの波長を含む。以下の説明において、緑色の波長域に対応する色光を「緑色光」と呼称する場合がある。第１のパネル１０Ｇは、複数の第１の画素１１Ｇを有する。複数の第１の画素１１Ｇは、第１のパネル１０Ｇの基板上においてマトリクス状に配置されている。第１の画素１１Ｇは、緑色光を出射する。第１のパネル１０Ｇから出射される第１の画像光ＬＧは、複数の第１の画素１１Ｇの各々から出射される緑色光を含む。
第１のパネル１０Ｇは、マトリクス状に配置された複数の第１の画素１１Ｇを含む第１の画素領域１２Ｇと、第１の画素領域１２Ｇの周囲を囲む第１の非画素領域１３Ｇと、を有する。第１のパネル１０Ｇは、ダイクロイックプリズム２０の緑色光入射面２２に対向する状態で、透光性を有する第１の接着剤層４０Ｇを介して緑色光入射面２２に貼り合わされている。言い換えれば、第１の画像光ＬＧが緑色光入射面２２に対して垂直に入射されるように、第１のパネル１０Ｇは配置されている。
第２のパネル１０Ｂは、第２の画像光ＬＢとして青色の波長域に対応する色光を出射する。青色の波長域は、例えば４５０ｎｍから４９０ｎｍまでの波長を含む。以下の説明において、青色の波長域に対応する色光を「青色光」と呼称する場合がある。第２のパネル１０Ｂは、複数の第２の画素１１Ｂを有する。複数の第２の画素１１Ｂは、第２のパネル１０Ｂの基板上においてマトリクス状に配置されている。第２の画素１１Ｂは、青色光を出射する。第２のパネル１０Ｂから出射される第２の画像光ＬＢは、複数の第２の画素１１Ｂの各々から出射される青色光を含む。
第２のパネル１０Ｂは、マトリクス状に配置された複数の第２の画素１１Ｂを含む第２の画素領域１２Ｂと、第２の画素領域１２Ｂの周囲を囲む第２の非画素領域１３Ｂと、を有する。第２のパネル１０Ｂは、ダイクロイックプリズム２０の青色光入射面２１に対向する状態で、透光性を有する第２の接着剤層４０Ｂを介して青色光入射面２１に貼り合わされている。言い換えれば、第２の画像光ＬＢが青色光入射面２１に対して垂直に入射されるように、第２のパネル１０Ｂは配置されている。
第３のパネル１０Ｒは、第３の画像光ＬＲとして赤色の波長域に対応する色光を出射する。赤色の波長域は、例えば６１０ｎｍから６８０ｎｍまでの波長を含む。以下の説明において、赤色の波長域に対応する色光を「赤色光」と呼称する場合がある。第３のパネル１０Ｒは、複数の第３の画素１１Ｒを有する。複数の第３の画素１１Ｒは、第３のパネル１０Ｒの基板上においてマトリクス状に配置されている。第３の画素１１Ｒは、赤色光を出射する。第３のパネル１０Ｒから出射される第３の画像光ＬＲは、複数の第３の画素１１Ｒの各々から出射される赤色光を含む。
第３のパネル１０Ｒは、マトリクス状に配置された複数の第３の画素１１Ｒを含む第３の画素領域１２Ｒと、第３の画素領域１２Ｒの周囲を囲む第３の非画素領域１３Ｒと、を有する。第３のパネル１０Ｒは、ダイクロイックプリズム２０の赤色光入射面２３に対向する状態で、透光性を有する第３の接着剤層４０Ｒを介して赤色光入射面２３に貼り合わされている。言い換えれば、第３の画像光ＬＲが赤色光入射面２３に対して垂直に入射されるように、第３のパネル１０Ｒは配置されている。
第１の画像光ＬＧ、第２の画像光ＬＢ、および第３の画像光ＬＲのそれぞれは、偏光特性を有していない。すなわち、第１の画像光ＬＧ、第２の画像光ＬＢ、および第３の画像光ＬＲのそれぞれは、特定の振動方向を有していない無偏光の光である。なお、無偏向の光、すなわち偏光特性を有していない光は、完全に無偏光の状態ではなく、ある程度の偏光成分は含まれているが、例えばダイクロイックミラー等の光学部品に対して光学性能には積極的に影響を及ぼさないとみなされる範囲の偏光度、例えば２０％以下の偏光度を有する光のことである。
ダイクロイックプリズム２０は、四角柱状の形状をなす透光性部材から構成されている。また、四角柱状の透光性部材は、４個の三角柱状の透光性部材が組み合わされて構成されている。ダイクロイックプリズム２０は、青色光入射面２１と、青色光入射面２１に対向する赤色光入射面２３と、青色光入射面２１および赤色光入射面２３と垂直に接する緑色光入射面２２と、緑色光入射面２２に対向する合成光出射面２４と、を有する。
ダイクロイックプリズム２０は、偏光分離特性を有していない第１のダイクロイックミラー２５と、偏光分離特性を有していない第２のダイクロイックミラー２６と、を有する。第１のダイクロイックミラー２５と第２のダイクロイックミラー２６とは、互いに９０°の角度で交差している。第１のダイクロイックミラー２５は、青色光入射面２１を介して入射される第２の画像光ＬＢを合成光出射面２４に向けて反射し、緑色光入射面２２を介して入射される第１の画像光ＬＧを合成光出射面２４に向けて透過する。第２のダイクロイックミラー２６は、赤色光入射面２３を介して入射される第３の画像光ＬＲを合成光出射面２４に向けて反射し、緑色光入射面２２を介して入射される第１の画像光ＬＧを合成光出射面２４に向けて透過する。これら第１のダイクロイックミラー２５及び第２のダイクロイックミラー２６の特性により、第１の画像光ＬＧと、第２の画像光ＬＢと、第３の画像光ＬＲとが合成されて得られた合成画像光ＬＷが合成光出射面２４から出射される。
図２は、第１のパネル１０Ｇの全体構成を示す概略構成図である。
第１のパネル１０Ｇ、第２のパネル１０Ｂ及び第３のパネル１０Ｒの基本構成は共通であるため、以下では代表的に第１のパネル１０Ｇの全体構成について説明する。図２において、第１のパネル１０Ｇの水平方向をＸ方向とし、第１のパネル１０Ｇの垂直方向をＹ方向とする。
図２に示すように、第１のパネル１０Ｇの基板１４の第１面１４ａには、第１の画素領域１２Ｇと、第１の非画素領域１３Ｇとが設けられている。また、第１の非画素領域１３Ｇは、周辺領域１５と、実装領域１６とを含む。第１の画素領域１２Ｇは、複数の第１の画素１１Ｇがマトリクス状に配置された矩形状の領域である。第１の画素領域１２Ｇには、Ｘ方向に延在する複数の走査線３１と、Ｘ方向と交差するＹ方向に延在する複数のデータ線３３と、が設けられている。第１の画素１１Ｇは、複数の走査線３１と複数のデータ線３３との各交差に対応した領域である。したがって、複数の第１の画素１１Ｇは、Ｘ方向およびＹ方向にわたってマトリクス状に配列されている。第１の画素１１Ｇは、図３に示すような画素回路を有する。第１の画素１１Ｇが有する画素回路の構成については後述する。
周辺領域１５は、第１の画素領域１２Ｇを囲む矩形枠状の領域である。３つの駆動回路３５は、周辺領域１５内に設けられている。３つの駆動回路３５は、第１の画素領域１２Ｇ内の各第１の画素１１Ｇを駆動する回路である。駆動回路３５は、２つの走査線駆動回路３６と、データ線駆動回路３７とを含む。第１のパネル１０Ｇは、駆動回路３５が基板１４の第１面１４ａ上に形成されたトランジスタ等の能動素子で構成される回路内蔵型の電気光学装置である。
実装領域１６は、周辺領域１５を挟んで第１の画素領域１２Ｇとは反対側、すなわち、周辺領域１５の外側に設けられている。実装領域１６には、複数の実装端子３９が設けられている。詳細は後述するが、実装端子３９には、第１のパネル１０Ｇの第１の画素１１Ｇを駆動するのに必要な映像信号及び電源電圧等が入力される。
図３は、第１の画素１１Ｇが有する画素回路の構成を示す等価回路図である。
複数の第１の画素１１Ｇの各々が有する画素回路の構成は共通しているため、以下ではｉ行ｊ列に位置する第１の画素１１Ｇが有する画素回路を例に挙げて説明する。なお、「ｉ」は、第１の画素１１Ｇが配置される行の番号を一般的に示す記号であって、１以上且つｍ以下の整数である。「ｊ」は、第１の画素１１Ｇが配置される列の番号を一般的に示す記号であって、１以上且つｎ以下の整数である。
図３に示すように、第１の画素１１Ｇの画素回路は、第１の選択トランジスタ５１Ｇと、第１の駆動トランジスタ５２Ｇと、第１の発光素子５４Ｇと、第１の保持容量５５Ｇと、を有する。本実施形態において、第１の選択トランジスタ５１Ｇおよび第１の駆動トランジスタ５２Ｇは、それぞれ、Ｐチャネル型のＭＯＳ－ＦＥＴである。
第１の選択トランジスタ５１Ｇのゲート電極は、ｉ行目の走査線３１と電気的に接続されている。第１の選択トランジスタ５１Ｇのソース／ドレイン領域の他方は、ｊ列目のデータ線３３と電気的に接続されている。第１の選択トランジスタ５１Ｇのソース／ドレイン領域の一方は、第１の駆動トランジスタ５２Ｇのゲート電極、および第１の保持容量５５Ｇの一方の電極と電気的に接続されている。第１の選択トランジスタ５１Ｇのバックゲートは、電源電位が印加される第１の電源配線６１Ｇと電気的に接続されている。
第１の駆動トランジスタ５２Ｇのゲート電極は、第１の選択トランジスタ５１Ｇのソース／ドレイン領域の一方、および第１の保持容量５５Ｇの一方の電極と電気的に接続されている。第１の駆動トランジスタ５２Ｇのソース／ドレイン領域の一方は、第１の電源配線６１Ｇと電気的に接続されている。第１の駆動トランジスタ５２Ｇのソース／ドレイン領域の他方は、第１の発光素子５４Ｇの一方の電極（アノード）と電気的に接続されている。第１の駆動トランジスタ５２Ｇのバックゲートは、第１の電源配線６１Ｇと電気的に接続されている。
第１の発光素子５４Ｇは、緑色光を出射する発光素子である。第１の発光素子５４Ｇは、発光層がアノードとカソードとによって挟持される構成であり、例えば有機ＥＬダイオードである。第１の発光素子５４Ｇの一方の電極（アノード）は、第１の駆動トランジスタ５２Ｇのソース／ドレイン領域の他方と電気的に接続されている。第１の発光素子５４Ｇの他方の電極（カソード）は、電源電位が印加される第２の電源配線６２Ｇと電気的に接続されている。
第１の保持容量５５Ｇは、第１の駆動トランジスタ５２Ｇのゲート電極と第１の電源配線６１Ｇに電気的に接続されている第１の駆動トランジスタ５２Ｇのソース／ドレイン領域の一方との間の電圧を保持するためのコンデンサである。第１の保持容量５５Ｇの一方の電極は、第１の選択トランジスタ５１Ｇのソース／ドレイン領域の一方、および第１の駆動トランジスタ５２Ｇのゲート電極と電気的に接続されている。第１の保持容量５５Ｇの他方の電極は、第１の電源配線６１Ｇと電気的に接続されている。なお、第１の保持容量５５Ｇとして、第１の駆動トランジスタ５２Ｇのゲート電極に寄生する容量を用いてもよいし、またはシリコン基板において互いに異なる導電層で絶縁層を挟持することによって形成される容量を用いてもよい。
上記のように構成された第１の画素１１Ｇの画素回路において、ｉ行目の走査線３１に供給される走査信号ＧＷＲ（ｉ）がハイレベルのとき、第１の選択トランジスタ５１Ｇはオフ状態である。一方、走査信号ＧＷＲ（ｉ）がローレベルのとき、第１の選択トランジスタ５１Ｇはオン状態となる。第１の選択トランジスタ５１Ｇがオン状態にあるとき、データ線３３の電位と第１の電源配線６１Ｇの電位との電位差Ｖｄ１に応じて第１の保持容量５５Ｇに充電電流が流れることにより、第１の保持容量５５Ｇの電極間電圧が電位差Ｖｄ１となるまで第１の保持容量５５Ｇは充電される。
第１の駆動トランジスタ５２Ｇのゲート電位が、第１の駆動トランジスタ５２Ｇの閾値電圧を越えると、第１の駆動トランジスタ５２Ｇ及び第１の発光素子５４Ｇを介して、第１の電源配線６１Ｇから第２の電源配線６２Ｇへ向かって駆動電流が流れる。駆動電流の値は、第１の駆動トランジスタ５２Ｇのゲート電位によって制御される。第１の駆動トランジスタ５２Ｇのゲート電極と第１の電源配線６１Ｇに電気的に接続されている第１の駆動トランジスタ５２Ｇのソース／ドレイン領域の一方との間の電圧は、第１の保持容量５５Ｇによって保持される電圧、すなわち第１の保持容量５５Ｇの電極間電圧と等しい。従って、第１の保持容量５５Ｇによって保持される電圧に応じた電流値を有する駆動電流が第１の発光素子５４Ｇに流れることにより、第１の発光素子５４Ｇは、駆動電流に応じた強度を有する緑色光を出射する。
上記のように、第１のパネル１０Ｇは、緑色の波長域に対応する色光である緑色光を出射する第１の発光素子５４Ｇと、第１の発光素子５４Ｇの一方の電極側（アノード側）に設けられる第１の電源配線６１Ｇと、第１の発光素子５４Ｇの他方の電極側（カソード側）に設けられる第２の電源配線６２Ｇと、を有する。以下では、第１の電源配線６１Ｇに印加される電源電位と、第２の電源配線６２Ｇに印加される電源電位との差を「第１の電源電位差（第１の電位差）」と呼称する場合がある。
図示は省略するが、第１の画素１１Ｇと同様に、第２のパネル１０Ｂに配置されている第２の画素１１Ｂの画素回路は、第２の選択トランジスタ５１Ｂと、第２の駆動トランジスタ５２Ｂと、第２の発光素子５４Ｂと、第２の保持容量５５Ｂと、を有する。第２の選択トランジスタ５１Ｂおよび第２の駆動トランジスタ５２Ｂは、それぞれ、Ｐチャネル型のＭＯＳ－ＦＥＴである。
第２の選択トランジスタ５１Ｂのゲート電極は、ｉ行目の走査線３１と電気的に接続されている。第２の選択トランジスタ５１Ｂのソース／ドレイン領域の他方は、ｊ列目のデータ線３３と電気的に接続されている。第２の選択トランジスタ５１Ｂのソース／ドレイン領域の一方は、第２の駆動トランジスタ５２Ｂのゲート電極、および第２の保持容量５５Ｂの一方の電極と電気的に接続されている。第２の選択トランジスタ５１Ｂのバックゲートは、電源電位が印加される第３の電源配線６１Ｂと電気的に接続されている。
第２の駆動トランジスタ５２Ｂのゲート電極は、第２の選択トランジスタ５１Ｂのソース／ドレイン領域の一方、および第２の保持容量５５Ｂの一方の電極と電気的に接続されている。第２の駆動トランジスタ５２Ｂのソース／ドレイン領域の一方は、第３の電源配線６１Ｂと電気的に接続されている。第２の駆動トランジスタ５２Ｂのソース／ドレイン領域の他方は、第２の発光素子５４Ｂの一方の電極（アノード）と電気的に接続されている。第２の駆動トランジスタ５２Ｂのバックゲートは、第３の電源配線６１Ｂと電気的に接続されている。
第２の発光素子５４Ｂは、単位電流あたりの発光輝度が第１の発光素子５４Ｇより低い発光素子である。第２の発光素子５４Ｂは、青色の波長域に対応する色光である青色光を出射する。第２の発光素子５４Ｂは、発光層がアノードとカソードとによって挟持される構成であり、例えば有機ＥＬダイオードである。第２の発光素子５４Ｂの一方の電極（アノード）は、第２の駆動トランジスタ５２Ｂのソース／ドレイン領域の他方と電気的に接続されている。第２の発光素子５４Ｂの他方の電極（カソード）は、電源電位が印加される第４の電源配線６２Ｂと電気的に接続されている。
第２の保持容量５５Ｂは、第２の駆動トランジスタ５２Ｂのゲート電極と第３の電源配線６１Ｂに電気的に接続されている第２の駆動トランジスタ５２Ｂのソース／ドレイン領域の一方との間の電圧を保持するためのコンデンサである。第２の保持容量５５Ｂの一方の電極は、第２の選択トランジスタ５１Ｂのソース／ドレイン領域の一方、および第２の駆動トランジスタ５２Ｂのゲート電極と電気的に接続されている。第２の保持容量５５Ｂの他方の電極は、第３の電源配線６１Ｂと電気的に接続されている。なお、第２の保持容量５５Ｂとして、第２の駆動トランジスタ５２Ｂのゲート電極に寄生する容量を用いてもよいし、またはシリコン基板において互いに異なる導電層で絶縁層を挟持することによって形成される容量を用いてもよい。
上記のように構成された第２の画素１１Ｂの画素回路において、第２の選択トランジスタ５１Ｂがオン状態にあるとき、データ線３３の電位と第３の電源配線６１Ｂの電位との電位差Ｖｄ２に応じて第２の保持容量５５Ｂに充電電流が流れることにより、第２の保持容量５５Ｂの電極間電圧が電位差Ｖｄ２となるまで第２の保持容量５５Ｂは充電される。
第２の駆動トランジスタ５２Ｂのゲート電位が、第２の駆動トランジスタ５２Ｂの閾値電圧を越えると、第２の駆動トランジスタ５２Ｂ及び第２の発光素子５４Ｂを介して、第３の電源配線６１Ｂから第４の電源配線６２Ｂへ向かって駆動電流が流れる。駆動電流の値は、第２の駆動トランジスタ５２Ｂのゲート電位によって制御される。第２の駆動トランジスタ５２Ｂのゲート電極と第３の電源配線６１Ｂに電気的に接続されている第２の駆動トランジスタ５２Ｂのソース／ドレイン領域の一方との間の電圧は、第２の保持容量５５Ｂによって保持される電圧、すなわち第２の保持容量５５Ｂの電極間電圧と等しい。従って、第２の保持容量５５Ｂによって保持される電圧に応じた電流値を有する駆動電流が第２の発光素子５４Ｂに流れることにより、第２の発光素子５４Ｂは、駆動電流に応じた強度を有する青色光を出射する。
上記のように、第２のパネル１０Ｂは、単位電流あたりの発光輝度が第１の発光素子５４Ｇより低く且つ青色光を出射する第２の発光素子５４Ｂと、第２の発光素子５４Ｂの一方の電極側（アノード側）に設けられる第３の電源配線６１Ｂと、第２の発光素子５４Ｂの他方の電極側（カソード側）に設けられる第４の電源配線６２Ｂと、を有する。以下では、第３の電源配線６１Ｂに印加される電源電位と、第４の電源配線６２Ｂに印加される電源電位との差を「第２の電源電位差（第２の電位差）」と呼称する場合がある。
また、図示は省略するが、第１の画素１１Ｇ及び第２の画素１１Ｂと同様に、第３のパネル１０Ｒに配置されている第３の画素１１Ｒの画素回路は、第３の選択トランジスタ５１Ｒと、第３の駆動トランジスタ５２Ｒと、第３の発光素子５４Ｒと、第３の保持容量５５Ｒと、を有する。第３の選択トランジスタ５１Ｒおよび第３の駆動トランジスタ５２Ｒは、それぞれ、Ｐチャネル型のＭＯＳ－ＦＥＴである。
第３の選択トランジスタ５１Ｒのゲート電極は、ｉ行目の走査線３１と電気的に接続されている。第３の選択トランジスタ５１Ｒのソース／ドレイン領域の他方は、ｊ列目のデータ線３３と電気的に接続されている。第３の選択トランジスタ５１Ｒのソース／ドレイン領域の一方は、第３の駆動トランジスタ５２Ｒのゲート電極、および第３の保持容量５５Ｒの一方の電極と電気的に接続されている。第３の選択トランジスタ５１Ｒのバックゲートは、電源電位が印加される第５の電源配線６１Ｒと電気的に接続されている。
第３の駆動トランジスタ５２Ｒのゲート電極は、第３の選択トランジスタ５１Ｒのソース／ドレイン領域の一方、および第３の保持容量５５Ｒの一方の電極と電気的に接続されている。第３の駆動トランジスタ５２Ｒのソース／ドレイン領域の一方は、第５の電源配線６１Ｒと電気的に接続されている。第３の駆動トランジスタ５２Ｒのソース／ドレイン領域の他方は、第３の発光素子５４Ｒの一方の電極（アノード）と電気的に接続されている。第３の駆動トランジスタ５２Ｒのバックゲートは、第５の電源配線６１Ｒと電気的に接続されている。
第３の発光素子５４Ｒは、単位電流あたりの発光輝度が第１の発光素子５４Ｇより低い発光素子である。第３の発光素子５４Ｒは、赤色の波長域に対応する色光である赤色光を出射する。第３の発光素子５４Ｒは、発光層がアノードとカソードとによって挟持される構成であり、例えば有機ＥＬダイオードである。第３の発光素子５４Ｒの一方の電極（アノード）は、第３の駆動トランジスタ５２Ｒのソース／ドレイン領域の他方と電気的に接続されている。第３の発光素子５４Ｒの他方の電極（カソード）は、電源電位が印加される第６の電源配線６２Ｒと電気的に接続されている。
第３の保持容量５５Ｒは、第３の駆動トランジスタ５２Ｒのゲート電極と第５の電源配線６１Ｒに電気的に接続されている第３の駆動トランジスタ５２Ｒのソース／ドレイン領域の一方との間の電圧を保持するためのコンデンサである。第３の保持容量５５Ｒの一方の電極は、第３の選択トランジスタ５１Ｒのソース／ドレイン領域の一方、および第３の駆動トランジスタ５２Ｒのゲート電極と電気的に接続されている。第３の保持容量５５Ｒの他方の電極は、第５の電源配線６１Ｒと電気的に接続されている。なお、第３の保持容量５５Ｒとして、第３の駆動トランジスタ５２Ｒのゲート電極に寄生する容量を用いてもよいし、またはシリコン基板において互いに異なる導電層で絶縁層を挟持することによって形成される容量を用いてもよい。
上記のように構成された第３の画素１１Ｒの画素回路において、第３の選択トランジスタ５１Ｒがオン状態にあるとき、データ線３３の電位と第５の電源配線６１Ｒの電位との電位差Ｖｄ３に応じて第３の保持容量５５Ｒに充電電流が流れることにより、第３の保持容量５５Ｒの電極間電圧が電位差Ｖｄ３となるまで第３の保持容量５５Ｒは充電される。
第３の駆動トランジスタ５２Ｒのゲート電位が、第３の駆動トランジスタ５２Ｒの閾値電圧を越えると、第３の駆動トランジスタ５２Ｒ及び第３の発光素子５４Ｒを介して、第５の電源配線６１Ｒから第６の電源配線６２Ｒへ向かって駆動電流が流れる。駆動電流の値は、第３の駆動トランジスタ５２Ｒのゲート電位によって制御される。第３の駆動トランジスタ５２Ｒのゲート電極と第５の電源配線６１Ｒに電気的に接続されている第３の駆動トランジスタ５２Ｒのソース／ドレイン領域の一方との間の電圧は、第３の保持容量５５Ｒによって保持される電圧、すなわち第３の保持容量５５Ｒの電極間電圧と等しい。従って、第３の保持容量５５Ｒによって保持される電圧に応じた電流値を有する駆動電流が第３の発光素子５４Ｒに流れることにより、第３の発光素子５４Ｒは、駆動電流に応じた強度を有する赤色光を出射する。
上記のように、第３のパネル１０Ｒは、単位電流あたりの発光輝度が第１の発光素子５４Ｇより低く且つ赤色光を出射する第３の発光素子５４Ｒと、第３の発光素子５４Ｒの一方の電極側（アノード側）に設けられる第５の電源配線６１Ｒと、第３の発光素子５４Ｒの他方の電極側（カソード側）に設けられる第６の電源配線６２Ｒと、を有する。以下では、第５の電源配線６１Ｒに印加される電源電位と、第６の電源配線６２Ｒに印加される電源電位との差を「第３の電源電位差（第３の電位差）」と呼称する場合がある。
本実施形態の光学モジュール１において、第１の画素１１Ｇが有する第１の発光素子５４Ｇの面積と、第２の画素１１Ｂが有する第２の発光素子５４Ｂの面積と、第３の画素１１Ｒが有する第３の発光素子５４Ｒの面積とは同じである。なお、各発光素子５４の面積は、平面視でアノードと発光層とカソードとが重なる領域の面積、もしくは、アノードと発光層とが接する領域の面積とも言える。
なお、本発明における各電源配線に印加される電位の極性については限定されない。例えば第１の電源配線に印加される電位が正極性で、第２の電源配線に印加される電位が負極性でも良いし、第１の電源配線および第２の電源配線に印加される電位が共に正極性、もしくは負極性でも良い。言い換えれば、第１の電源配線に印加される電位と第２の電源配線に印加される電位との電位差である電源電位差が所定の電位差であれば、各電源配線に印加される電位の極性は限定されない。
図４に示すように、第１のパネル１０Ｇの実装端子３９には、フレキシブルフラットケーブル７０Ｇの一方のコネクタ部が接続されている。図５に示すように、フレキシブルフラットケーブル７０Ｇの他方のコネクタ部は、第１の子基板８０Ｇと接続されている。第１の子基板８０Ｇは、フレキシブルフラットケーブル９０Ｇを介して親基板１００と接続されている。
図５に示すように、第１のパネル１０Ｇと同様に、第２のパネル１０Ｂの実装端子３９は、フレキシブルフラットケーブル７０Ｂを介して第２の子基板８０Ｂと接続されている。第２の子基板８０Ｂは、フレキシブルフラットケーブル９０Ｂを介して親基板１００と接続されている。第１のパネル１０Ｇと同様に、第３のパネル１０Ｒの実装端子３９は、フレキシブルフラットケーブル７０Ｒを介して第３の子基板８０Ｒと接続されている。第３の子基板８０Ｒは、フレキシブルフラットケーブル９０Ｒを介して親基板１００と接続されている。
親基板１００には、映像信号Ｓと外部電源電圧ＶＩＮとが入力される。親基板１００は、外部から入力される映像信号Ｓを、第１のパネル１０Ｇ用の緑色映像信号ＳＧと、第２のパネル１０Ｂ用の青色映像信号ＳＢと、第３のパネル１０Ｒ用の赤色映像信号ＳＲとに分離する信号処理回路を有する。また、親基板１００は、外部から入力される外部電源電圧ＶＩＮから基準電圧ＶＲＥＦを生成するＤＣ／ＤＣコンバータ等の電源回路を有する。
親基板１００は、フレキシブルフラットケーブル９０Ｇを介して、緑色映像信号ＳＧ及び基準電圧ＶＲＥＦを第１の子基板８０Ｇに出力する。親基板１００は、フレキシブルフラットケーブル９０Ｂを介して、青色映像信号ＳＢ及び基準電圧ＶＲＥＦを第２の子基板８０Ｂに出力する。親基板１００は、フレキシブルフラットケーブル９０Ｒを介して、赤色映像信号ＳＲ及び基準電圧ＶＲＥＦを第３の子基板８０Ｒに出力する。
第１の子基板８０Ｇは、親基板１００から入力される基準電圧ＶＲＥＦから、第１の電源配線６１Ｇの電位と第２の電源配線６２Ｇの電位とが生成され、それらの電位差が第１の電源電圧ＶＤＧとなるように生成するＤＣ／ＤＣコンバータ等の電源回路を有する。第１の子基板８０Ｇは、フレキシブルフラットケーブル７０Ｇを介して、第１の電源配線６１Ｇに供給する電位および第２の電源配線６２Ｇに供給する電位を第１のパネル１０Ｇの実装端子３９に出力する。また、第１の子基板８０Ｇは、親基板１００から入力される緑色映像信号ＳＧを、フレキシブルフラットケーブル７０Ｇを介して第１のパネル１０Ｇの実装端子３９に出力する。
第１のパネル１０Ｇの第１の電源電位差は、第１の電源電圧ＶＤＧと等しい。言い換えれば、第１のパネル１０Ｇの第１の電源電位差は、第１の子基板８０Ｇに設けられたＤＣ／ＤＣコンバータ等の電源回路によって任意の値に個別に設定され得る。
第１のパネル１０Ｇにおいて、走査線駆動回路３６及びデータ線駆動回路３７は、第１の子基板８０Ｇから第１のパネル１０Ｇに入力される緑色映像信号ＳＧに基づいて、走査線３１に供給される走査信号と、データ線３３に印加される電位とを生成する。
第２の子基板８０Ｂは、親基板１００から入力される基準電圧ＶＲＥＦから、第３の電源配線６１Ｂの電位と第４の電源配線６２Ｂの電位とが生成され、それらの電位差が第２の電源電圧ＶＤＢとなるように生成するＤＣ／ＤＣコンバータ等の電源回路を有する。第２の子基板８０Ｂは、フレキシブルフラットケーブル７０Ｂを介して、第３の電源配線６１Ｂに供給する電位および第４の電源配線６２Ｂに供給する電位を第２のパネル１０Ｂの実装端子３９に出力する。また、第２の子基板８０Ｂは、親基板１００から入力される青色映像信号ＳＢを、フレキシブルフラットケーブル７０Ｂを介して第２のパネル１０Ｂの実装端子３９に出力する。
第２のパネル１０Ｂの第２の電源電位差は、第２の電源電圧ＶＤＢと等しい。言い換えれば、第２のパネル１０Ｂの第２の電源電位差は、第２の子基板８０Ｂに設けられたＤＣ／ＤＣコンバータ等の電源回路によって任意の値に個別に設定され得る。
第２のパネル１０Ｂにおいて、走査線駆動回路３６及びデータ線駆動回路３７は、第２の子基板８０Ｂから第２のパネル１０Ｂに入力される青色映像信号ＳＢに基づいて、走査線３１に供給される走査信号と、データ線３３に印加される電位とを生成する。
第３の子基板８０Ｒは、親基板１００から入力される基準電圧ＶＲＥＦから、第５の電源配線６１Ｒの電位と第６の電源配線６２Ｒの電位とが生成され、それらの電位差が第３の電源電圧ＶＤＲとなるように生成するＤＣ／ＤＣコンバータ等の電源回路を有する。第３の子基板８０Ｒは、フレキシブルフラットケーブル７０Ｒを介して、第５の電源配線６１Ｒに供給する電位および第６の電源配線６２Ｒに供給する電位を第３のパネル１０Ｒの実装端子３９に出力する。また、第３の子基板８０Ｒは、親基板１００から入力される赤色映像信号ＳＲを、フレキシブルフラットケーブル７０Ｒを介して第３のパネル１０Ｒの実装端子３９に出力する。
第３のパネル１０Ｒの第３の電源電位差は、第３の電源電圧ＶＤＲと等しい。言い換えれば、第３のパネル１０Ｒの第３の電源電位差は、第３の子基板８０Ｒに設けられたＤＣ／ＤＣコンバータ等の電源回路によって任意の値に個別に設定され得る。
第３のパネル１０Ｒにおいて、走査線駆動回路３６及びデータ線駆動回路３７は、第３の子基板８０Ｒから第３のパネル１０Ｒに入力される赤色映像信号ＳＲに基づいて、走査線３１に供給される走査信号と、データ線３３に印加される電位とを生成する。
上記のように構成された光学モジュール１において、第１のパネル１０Ｇの第１の電源電位差、第２のパネル１０Ｂの第２の電源電位差、および第３のパネル１０Ｒの第３の電源電位差は、以下のように個別に設定される。
図６は、各パネル１０の電源電位差が、それぞれ基本設定値である６．０（Ｖ）に設定されたときの、各パネル１０の単色最大輝度の一例を示す。図６に示すように、第１のパネル１０Ｇの第１の電源電位差が６．０（Ｖ）に設定されたとき、第１のパネル１０Ｇから出射される緑色の第１の画像光ＬＧの最大輝度は、一例として３４８８０（ｃｄ／ｍ２）である。第２のパネル１０Ｂの第２の電源電位差が６．０（Ｖ）に設定されたとき、第２のパネル１０Ｂから出射される青色の第２の画像光ＬＢの最大輝度は、一例として２６４０（ｃｄ／ｍ２）である。第３のパネル１０Ｒの第３の電源電位差が６．０（Ｖ）に設定されたとき、第３のパネル１０Ｒから出射される赤色の第３の画像光ＬＲの最大輝度は、一例として６０００（ｃｄ／ｍ２）である。
図１１は、第１の発光素子５４Ｇ、第２の発光素子５４Ｂおよび第３の発光素子５４Ｒのそれぞれについて、電流密度と発光輝度との関係を示す特性図である。図１１に示すように、第２の発光素子５４Ｂは、単位電流あたりの発光輝度が第１の発光素子５４Ｇより低い。第３の発光素子５４Ｒは、単位電流あたりの発光輝度が第１の発光素子５４Ｇより低く、且つ第２の発光素子５４Ｂより大きい。従って、図６に示すように、各パネル１０の電源電位差が同一の値に設定されたとき、最大電流印加時における発光輝度がパネルごとに異なる。具体的には、第２のパネル１０Ｂの最大輝度は、第１のパネル１０Ｇの最大輝度より低くなり、第３のパネル１０Ｒの最大輝度は、第１のパネル１０Ｇの最大輝度より低く、且つ第２のパネル１０Ｂの最大輝度より高くなる。その結果、各パネル１０の電源電位差が同一の値に設定される場合、３つのパネル１０のうち、特定のパネルの定常的な駆動電力が必要以上に大きくなるケースがある。
本実施形態の光学モジュール１では、一般的なディスプレイと同等の色再現度を確保するために、図６に示す最大輝度を上限として、ＲＧＢの輝度比率が「Ｒ：Ｇ：Ｂ＝３：６：１」に近づくように、各パネル１０の目標輝度が設定される。なお、「Ｒ」は、第３のパネル１０Ｒから出射される赤色の第３の画像光ＬＲの輝度を表す。「Ｇ」は、第１のパネル１０Ｇから出射される緑色の第１の画像光ＬＧの輝度を表す。「Ｂ」は、第２のパネル１０Ｂから出射される青色の第２の画像光ＬＢの輝度を表す。
なお、ＲＧＢの輝度比率が「Ｒ：Ｇ：Ｂ＝３：６：１」に近づくように制御するのは、一例であり、ＲＧＢの輝度比率はこれに限定されない。
図７に示すように、各パネル１０の目標輝度の設定パターンとして３つのパターンが考えられる。第１の設定パターンは、第３のパネル１０Ｒの最大輝度を基準として、ＲＧＢの輝度比率が「Ｒ：Ｇ：Ｂ＝３：６：１」に近づくように、各パネル１０の目標輝度が設定されるパターンである。第２の設定パターンは、第１のパネル１０Ｇの最大輝度を基準として、ＲＧＢの輝度比率が「Ｒ：Ｇ：Ｂ＝３：６：１」に近づくように、各パネル１０の目標輝度が設定されるパターンである。第３の設定パターンは、第２のパネル１０Ｂの最大輝度を基準として、ＲＧＢの輝度比率が「Ｒ：Ｇ：Ｂ＝３：６：１」に近づくように、各パネル１０の目標輝度が設定されるパターンである。
図７において、第３のパネル１０Ｒの最大輝度を基準とする第１の設定パターンに着目すると、第１のパネル１０Ｇに関して最大輝度が目標輝度より高くなる。そのため、仮に第１のパネル１０Ｇの第１の電源電位差を６．０（Ｖ）に設定すると、第１のパネル１０Ｇの目標輝度に対して過剰な第１の電源電圧ＶＤＧが第１のパネル１０Ｇに供給されることになる。同様に、図７において第１の設定パターンに着目すると、第２のパネル１０Ｂに関しても最大輝度が目標輝度より高くなる。そのため、仮に第２のパネル１０Ｂの第２の電源電位差を６．０（Ｖ）に設定すると、第２のパネル１０Ｂの目標輝度に対して過剰な第２の電源電圧ＶＤＢが第２のパネル１０Ｂに供給されることになる。
そこで、本実施形態の光学モジュール１では、第３のパネル１０Ｒの最大輝度を基準とする第１の設定パターンを用いる場合、第１のパネル１０Ｇの目標輝度を確保できる最小限の値に第１の電源電位差が設定され、第２のパネル１０Ｂの目標輝度を確保できる最小限の値に第２の電源電位差が設定される。
図８は、第３のパネル１０Ｒの最大輝度を基準とする第１の設定パターンを用いる場合に、各パネル１０の目標輝度を確保できる値に設定された各電源電位差と、設定された各電源電位差によって得られる各パネル１０の最大輝度との関係を示す。図８に示すように、本実施形態の光学モジュール１では、第１の設定パターンを用いる場合、第１のパネル１０Ｇの第１の電源電位差が５．５（Ｖ）に設定され、第２のパネル１０Ｂの第２の電源電位差が５．９（Ｖ）に設定され、第３のパネル１０Ｒの第３の電源電位差が６．０（Ｖ）に設定される。
この場合、第１の電源電圧ＶＤＧ（第１の電源電位差）が５．５（Ｖ）となるように、各電源配線に第１の子基板８０Ｇから第１のパネル１０Ｇへ供給され、第２の電源電圧ＶＤＢ（第２の電源電位差）が５．９（Ｖ）となるように、各電源配線に第２の子基板８０Ｂから第２のパネル１０Ｂへ供給され、第３の電源電圧ＶＤＲ（第３の電源電位差）が６．０（Ｖ）となるように、各電源配線に第３の子基板８０Ｒから第３のパネル１０Ｒへ供給される。その結果、図８に示すように、各パネル１０のそれぞれについて目標輝度以上の最大輝度が得られ、ＲＧＢの輝度比率が「Ｒ：Ｇ：Ｂ＝３：６：１」に近づくように設定された各パネル１０の目標輝度が確保される。
このように、第３のパネル１０Ｒの最大輝度を基準とする第１の設定パターンを用いる場合には、ＲＧＢの輝度比率が「Ｒ：Ｇ：Ｂ＝３：６：１」に近づくように設定された各パネル１０の目標輝度を確保しながら、第１のパネル１０Ｇの第１の電源電位差と第２のパネル１０Ｂの第２の電源電位差とを最小限の値に設定することにより、ホワイトバランスの最適化を図りながら、第３のパネル１０Ｒと比較して第１のパネル１０Ｇ及び第２のパネル１０Ｂの消費電力を低減することができる。
第１の設定パターンを用いる場合、第１のパネル１０Ｇの第１の電源電位差は、第２のパネル１０Ｂの第２の電源電位差より小さく、且つ第３のパネル１０Ｒの第３の電源電位差より小さい。従って、第１のパネル１０Ｇの消費電力は、第２のパネル１０Ｂ及び第３のパネル１０Ｒより小さい。また、第２のパネル１０Ｂの第２の電源電位差は、第３のパネル１０Ｒの第３の電源電位差より小さく、且つ第１のパネル１０Ｇの第１の電源電位差より大きい。従って、第２のパネル１０Ｂの消費電力は、第３のパネル１０Ｒより小さく、且つ第１のパネル１０Ｇより大きい。第１の設定パターンを用いる場合において、第３のパネル１０Ｒの最大輝度は、第２のパネル１０Ｂの最大輝度より高く且つ第１のパネル１０Ｇの最大輝度より低い。
図７において、第１のパネル１０Ｇの最大輝度を基準とする第２の設定パターンに着目すると、第２のパネル１０Ｂに関して最大輝度が目標輝度より低くなる。そのため、仮に第２のパネル１０Ｂの第２の電源電位差を６．０（Ｖ）に設定すると、第２のパネル１０Ｂの目標輝度に対して不十分な第２の電源電圧ＶＤＢが第２のパネル１０Ｂに供給されることになる。同様に、図７において第２の設定パターンに着目すると、第３のパネル１０Ｒに関しても最大輝度が目標輝度より低くなる。そのため、仮に第３のパネル１０Ｒの第３の電源電位差を６．０（Ｖ）に設定すると、第３のパネル１０Ｒの目標輝度に対して不十分な第３の電源電圧ＶＤＲが第３のパネル１０Ｒに供給されることになる。
そこで、本実施形態の光学モジュール１では、第１のパネル１０Ｇの最大輝度を基準とする第２の設定パターンを用いる場合、第２のパネル１０Ｂの目標輝度を確保するために基本設定値より大きな値に第２の電源電位差が設定され、第３のパネル１０Ｒの目標輝度を確保するために基本設定値より大きな値に第３の電源電位差が設定される。
図９は、第１のパネル１０Ｇの最大輝度を基準とする第２の設定パターンを用いる場合に、各パネル１０の目標輝度を確保できる値に設定された各電源電位差と、設定された各電源電位差によって得られる各パネル１０の最大輝度との関係を示す。図９に示すように、本実施形態の光学モジュール１では、第２の設定パターンを用いる場合、第１のパネル１０Ｇの第１の電源電位差が６．０（Ｖ）に設定され、第２のパネル１０Ｂの第２の電源電位差が６．３（Ｖ）に設定され、第３のパネル１０Ｒの第３の電源電位差が６．４（Ｖ）に設定される。
この場合、第１の電源電圧ＶＤＧ（第１の電源電位差）が６．０（Ｖ）となるように、各電源配線に第１の子基板８０Ｇから第１のパネル１０Ｇへ供給され、第２の電源電圧ＶＤＢ（第２の電源電位差）が６．３（Ｖ）となるように、各電源配線に第２の子基板８０Ｂから第２のパネル１０Ｂへ供給され、第３の電源電圧ＶＤＲ（第３の電源電位差）が６．４（Ｖ）となるように、各電源配線に第３の子基板８０Ｒから第３のパネル１０Ｒへ供給される。その結果、図９に示すように、各パネル１０のそれぞれについて目標輝度以上の最大輝度が得られ、ＲＧＢの輝度比率が「Ｒ：Ｇ：Ｂ＝３：６：１」に近づくように設定された各パネル１０の目標輝度が確保される。
このように、第１のパネル１０Ｇの最大輝度を基準とする第２の設定パターンを用いる場合には、ＲＧＢの輝度比率が「Ｒ：Ｇ：Ｂ＝３：６：１」に近づくように設定された各パネル１０の目標輝度を確保しながら、第２のパネル１０Ｂの第２の電源電位差と第３のパネル１０Ｒの第３の電源電位差とを基本設定値より大きな値に設定することにより、ホワイトバランスの最適化を図りながら、第３のパネル１０Ｒと比較して第１のパネル１０Ｇ及び第２のパネル１０Ｂの消費電力を低減することができる。
第１の設定パターンを用いる場合と同様に、第２の設定パターンを用いる場合においても、第１のパネル１０Ｇの第１の電源電位差は、第２のパネル１０Ｂの第２の電源電位差より小さく、且つ第３のパネル１０Ｒの第３の電源電位差より小さい。従って、第１のパネル１０Ｇの消費電力は、第２のパネル１０Ｂ及び第３のパネル１０Ｒより小さい。また、第２のパネル１０Ｂの第２の電源電位差は、第３のパネル１０Ｒの第３の電源電位差より小さく、且つ第１のパネル１０Ｇの第１の電源電位差より大きい。従って、第２のパネル１０Ｂの消費電力は、第３のパネル１０Ｒより小さく、且つ第１のパネル１０Ｇより大きい。第２の設定パターンを用いる場合においても、第３のパネル１０Ｒの最大輝度は、第２のパネル１０Ｂの最大輝度より高く且つ第１のパネル１０Ｇの最大輝度より低い。
また、図８に示すように、第１の設定パターンを用いる場合の白色の最大輝度が約２００００（ｃｄ／ｍ２）であるのに対して、図９に示すように、第２の設定パターンを用いる場合の白色の最大輝度は約５８０００（ｃｄ／ｍ２）にまで増大する。従って、第１の設定パターンと比較して、第２の設定パターンを用いることにより光学モジュール１の高輝度化を実現できる。
図７において、第２のパネル１０Ｂの最大輝度を基準とする第３の設定パターンに着目すると、第１のパネル１０Ｇに関して最大輝度が目標輝度より高くなる。そのため、仮に第１のパネル１０Ｇの第１の電源電位差を６．０（Ｖ）に設定すると、第１のパネル１０Ｇの目標輝度に対して過剰な第１の電源電圧ＶＤＧが第１のパネル１０Ｇに供給されることになる。また、図７において第３の設定パターンに着目すると、第３のパネル１０Ｒに関して最大輝度が目標輝度より低くなる。そのため、仮に第３のパネル１０Ｒの第３の電源電位差を６．０（Ｖ）に設定すると、第３のパネル１０Ｒの目標輝度に対して不十分な第３の電源電圧ＶＤＲが第３のパネル１０Ｒに供給されることになる。
そこで、本実施形態の光学モジュール１では、第２のパネル１０Ｂの最大輝度を基準とする第３の設定パターンを用いる場合、第１のパネル１０Ｇの目標輝度を確保できる最小限の値に第１の電源電位差が設定され、第３のパネル１０Ｒの目標輝度を確保するために基本設定値より大きな値に第３の電源電位差が設定される。
図１０は、第２のパネル１０Ｂの最大輝度を基準とする第３の設定パターンを用いる場合に、各パネル１０の目標輝度を確保できる値に設定された各電源電位差と、設定された各電源電位差によって得られる各パネル１０の最大輝度との関係を示す。図１０に示すように、本実施形態の光学モジュール１では、第３の設定パターンを用いる場合、第１のパネル１０Ｇの第１の電源電位差が５．６（Ｖ）に設定され、第２のパネル１０Ｂの第２の電源電位差が６．０（Ｖ）に設定され、第３のパネル１０Ｒの第３の電源電位差が６．１（Ｖ）に設定される。
この場合、第１の電源電圧ＶＤＧ（第１の電源電位差）が５．６（Ｖ）となるように、各電源配線に第１の子基板８０Ｇから第１のパネル１０Ｇへ供給され、第２の電源電圧ＶＤＢ（第２の電源電位差）が６．０（Ｖ）となるように、各電源配線に第２の子基板８０Ｂから第２のパネル１０Ｂへ供給され、第３の電源電圧ＶＤＲ（第３の電源電位差）が６．１（Ｖ）となるように、各電源配線に第３の子基板８０Ｒから第３のパネル１０Ｒへ供給される。その結果、図１０に示すように、各パネル１０のそれぞれについて目標輝度以上の最大輝度が得られ、ＲＧＢの輝度比率が「Ｒ：Ｇ：Ｂ＝３：６：１」に近づくように設定された各パネル１０の目標輝度が確保される。
このように、第２のパネル１０Ｂの最大輝度を基準とする第３の設定パターンを用いる場合には、ＲＧＢの輝度比率が「Ｒ：Ｇ：Ｂ＝３：６：１」に近づくように設定された各パネル１０の目標輝度を確保しながら、第１のパネル１０Ｇの第１の電源電位差を最小限の値に設定し、第３のパネル１０Ｒの第３の電源電位差を基本設定値より大きな値に設定することにより、ホワイトバランスの最適化を図りながら、第３のパネル１０Ｒと比較して第１のパネル１０Ｇ及び第２のパネル１０Ｂの消費電力を低減することができる。
第１の設定パターンを用いる場合と同様に、第３の設定パターンを用いる場合においても、第１のパネル１０Ｇの第１の電源電位差は、第２のパネル１０Ｂの第２の電源電位差より小さく、且つ第３のパネル１０Ｒの第３の電源電位差より小さい。従って、第１のパネル１０Ｇの消費電力は、第２のパネル１０Ｂ及び第３のパネル１０Ｒより小さい。また、第２のパネル１０Ｂの第２の電源電位差は、第３のパネル１０Ｒの第３の電源電位差より小さく、且つ第１のパネル１０Ｇの第１の電源電位差より大きい。従って、第２のパネル１０Ｂの消費電力は、第３のパネル１０Ｒより小さく、且つ第１のパネル１０Ｇより大きい。第３の設定パターンを用いる場合においても、第３のパネル１０Ｒの最大輝度は、第２のパネル１０Ｂの最大輝度より高く且つ第１のパネル１０Ｇの最大輝度より低い。
また、図８に示すように、第１の設定パターンを用いる場合の白色の最大輝度が約２００００（ｃｄ／ｍ２）であるのに対して、図１０に示すように、第３の設定パターンを用いる場合の白色の最大輝度は約２６０００（ｃｄ／ｍ２）にまで増大する。従って、第１の設定パターンと比較して、第３の設定パターンを用いることにより光学モジュール１の高輝度化を実現できる。なお、上記のように、３つの設定パターンのうち、第２の設定パターンを用いることにより、光学モジュール１の高輝度化の効果を最も大きく得ることができる。
以上のように、本実施形態の光学モジュール１では、第１のパネル１０Ｇの第１の電源電位差と、第２のパネル１０Ｂの第２の電源電位差と、第３のパネル１０Ｒの第３の電源電位差とを、各パネル１０の目標輝度を確保できる値に個別に設定することにより、単位電流あたりの発光輝度が異なる発光素子５４が各パネル１０に設けられている場合であっても、ホワイトバランスの最適化を図りながら、第３のパネル１０Ｒと比較して第１のパネル１０Ｇ及び第２のパネル１０Ｂの消費電力を低減することができる。
〔光学モジュールを備える画像表示装置〕
以下、上記実施形態の光学モジュール１を備える画像表示装置について説明する。
図１２は、光学モジュール１を備える画像表示装置の一例である頭部装着型表示装置（ヘッドマウントディスプレイ）１０００の説明図である。図１３は、図１２に示す虚像表示部１０１０の光学系の構成を模式的に示す斜視図である。図１４は、図１３に示す光学系の光路を示す説明図である。
図１２に示すように、頭部装着型表示装置１０００は、シースルー型のアイグラスディスプレイとして構成されており、テンプル１１１１及び１１１２を左右に備えたフレーム１１１０を有する。頭部装着型表示装置１０００において、虚像表示部１０１０は、フレーム１１１０に支持され、虚像表示部１０１０から射出された画像を使用者に虚像として認識させる。本実施形態において、頭部装着型表示装置１０００は、虚像表示部１０１０として、左眼用表示部１１０１と、右眼用表示部１１０２と、を備えている。左眼用表示部１１０１と右眼用表示部１１０２とは、同一の構成を有し、左右対称に配置されている。
以下の説明では、左眼用表示部１１０１を中心に説明し、右眼用表示部１１０２についての説明は省略する。
図１３および図１４に示すように、頭部装着型表示装置１０００において、左眼用表示部１１０１は、光学モジュール１と、光学モジュール１から射出された合成画像光ＬＷを射出部１０５８に導く導光系１０３０と、を備える。光学モジュール１と導光系１０３０との間には、投写レンズ系１０７０が配置されている。光学モジュール１から射出された合成画像光ＬＷは、投写レンズ系１０７０を介して導光系１０３０に入射する。投写レンズ系１０７０は、正のパワーを有する１つのコリメートレンズによって構成されている。
導光系１０３０は、合成画像光ＬＷが入射する透光性の入射部１０４０と、一方端１０５１側が入射部１０４０に接続された透光性の導光部１０５０と、を備えている。本実施形態において、入射部１０４０と導光部１０５０とは、一体の透光性部材で構成されている。
入射部１０４０は、光学モジュール１から射出された合成画像光ＬＷが入射する入射面１０４１と、入射面１０４１から入射した合成画像光ＬＷを入射面１０４１との間で反射する反射面１０４２と、を備えている。入射面１０４１は、平面、非球面、または自由曲面等からなり、投写レンズ系１０７０を介して光学モジュール１と対向している。投写レンズ系１０７０は、入射面１０４１の端部１４１２との間隔が入射面１０４１の端部１４１１との間隔より広くなるように斜めに配置されている。
入射面１０４１には反射膜が形成されていないが、臨界角以上の入射角で入射した光を全反射する。したがって、入射面１０４１は、光透過性および光反射性を備えている。反射面１０４２は、入射面１０４１と対向する面からなり、端部１４２２が入射面１０４１の端部１４２１よりも入射面１０４１から離間するように斜めに配置されている。したがって、入射部１０４０は、略三角形状の形状を有している。反射面１０４２は、平面、非球面、または自由曲面等からなる。反射面１０４２は、アルミニウム、銀、マグネシウム、クロム等を主成分とする反射性の金属層が形成された構成を有する。
導光部１０５０は、一方端１０５１から他方端１０５２側に向けて延在する第１面１０５６（第１反射面）と、第１面１０５６に平行に対向して一方端１０５１側から他方端１０５２側に向けて延在する第２面１０５７（第２反射面）と、第２面１０５７の入射部１０４０から離間する部分に設けられた射出部１０５８と、を備えている。第１面１０５６と入射部１０４０の反射面１０４２とは、斜面１０４３を介して連続している。第１面１０５６と第２面１０５７との厚さは、入射部１０４０より薄い。第１面１０５６および第２面１０５７は、導光部１０５０と外界（空気）との屈折率差に基づいて、臨界角以上の入射角で入射した光を全反射する。このため、第１面１０５６および第２面１０５７には反射膜が形成されていない。
射出部１０５８は、導光部１０５０の厚さ方向の第２面１０５７側の一部に構成されている。射出部１０５８では、第２面１０５７に対する法線方向に対して斜めに傾いた複数の部分反射面１０５５が互いに平行に配置されている。射出部１０５８は、第２面１０５７のうち、複数の部分反射面１０５５に重なる部分であり、導光部１０５０の延在方向において所定の幅を有する領域である。複数の部分反射面１０５５は、それぞれ誘電体多層膜から構成されている。また、複数の部分反射面１０５５のうちの少なくとも１つは、誘電体多層膜と、アルミニウム、銀、マグネシウム、クロム等を主成分とする反射性の金属層（薄膜）との複合層であってもよい。部分反射面１０５５が金属層を含んでいる場合、部分反射面１０５５の反射率を高める効果、もしくは、部分反射面１０５５の透過率および反射率の入射角依存性や偏光依存性を適正化できる、という効果がある。なお、射出部１０５８については、回折格子やホログラム等の光学素子が設けられた態様であってもよい。
上記構成の頭部装着型表示装置１０００において、入射部１０４０から入射した平行光からなる合成画像光ＬＷは、入射面１０４１で屈折し、反射面１０４２に向かう。次に、合成画像光ＬＷは、反射面１０４２で反射されて再び入射面１０４１に向かう。その際、合成画像光ＬＷは、入射面１０４１に臨界角以上の入射角で入射するため、入射面１０４１で導光部１０５０に向けて反射され、導光部１０５０に向かう。なお、入射部１０４０では、平行光である合成画像光ＬＷが入射面１０４１に入射する構成になっているが、入射面１０４１および反射面１０４２を自由曲面等によって構成し、非平行光である合成画像光ＬＷが入射面１０４１に入射した後、反射面１０４２と入射面１０４１との間で反射する間に平行光に変換される構成を採用してもよい。
導光部１０５０においては、合成画像光ＬＷが第１面１０５６と第２面１０５７との間で反射して進行する。部分反射面１０５５に入射した合成画像光ＬＷの一部は、部分反射面１０５５で反射して射出部１０５８から観察者の眼Ｅに向けて射出される。また、部分反射面１０５５に入射した合成画像光ＬＷの残りは、部分反射面１０５５を透過し、隣り合う次の部分反射面１０５５に入射する。このため、複数の部分反射面１０５５の各々において反射した合成画像光ＬＷは、射出部１０５８から観察者の眼Ｅに向けて射出される。これにより、観察者は、虚像を認識することができる。
その際、外界から導光部１０５０に入射した光は、導光部１０５０に入射した後、部分反射面１０５５を透過して観察者の眼Ｅに到達する。このため、観察者は、光学モジュール１から射出されたカラー画像を視認することができるとともに、外界の景色等をシースルーで視認することができる。
以上のような本実施形態の光学モジュール１を備える頭部装着型表示装置１０００によれば、観察者の眼Ｅによって視認されるカラー画像のホワイトバランスの最適化を図りながら、第３のパネル１０Ｒと比較して第１のパネル１０Ｇ及び第２のパネル１０Ｂの消費電力を低減することができる。
図１５は、本実施形態の光学モジュール１を備える画像表示装置の他の例である投写型表示装置（プロジェクタ）２０００の概略構成図である。図１５に示すように、投写型表示装置２０００は、上記実施形態の光学モジュール１と、光学モジュール１から出射された合成画像光ＬＷをスクリーン等の被投写部材２２００に拡大して投写する投写光学系２１００と、を備えている。
このような本実施形態の光学モジュール１を備える投写型表示装置２０００によれば、被投写部材２２００に投射される合成画像光ＬＷのホワイトバランスの最適化を図りながら、第３のパネル１０Ｒと比較して第１のパネル１０Ｇ及び第２のパネル１０Ｂの消費電力を低減することができる。
〔変形例〕
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
上記実施形態では、第１の子基板８０Ｇが、親基板１００から入力される基準電圧ＶＲＥＦから第１の電源配線６１Ｇの電位と第２の電源配線６２Ｇの電位とが生成され、それらの電位差が第１の電源電圧ＶＤＧとなるように生成し、第２の子基板８０Ｂが、親基板１００から入力される基準電圧ＶＲＥＦから第３の電源配線６１Ｂの電位と第４の電源配線６２Ｂの電位とが生成され、それらの電位差が第２の電源電圧ＶＤＢとなるように生成し、第３の子基板８０Ｒが、親基板１００から入力される基準電圧ＶＲＥＦから第５の電源配線６１Ｒの電位と第６の電源配線６２Ｒの電位とが生成され、それらの電位差が第３の電源電圧ＶＤＲとなるように生成する形態を例示した。
例えば、図１６に示すように、第１の子基板８０Ｇの代わりに第１の子基板８１Ｇを設け、第２の子基板８０Ｂの代わりに第２の子基板８１Ｂを設け、第３の子基板８０Ｒの代わりに第３の子基板８１Ｒを設けてもよい。第１の子基板８１Ｇは、親基板１００から入力される基準電圧ＶＲＥＦ及び緑色映像信号ＳＧを、フレキシブルフラットケーブル７０Ｇを介して第１のパネル１０Ｇに出力する。第２の子基板８１Ｂは、親基板１００から入力される基準電圧ＶＲＥＦ及び青色映像信号ＳＢを、フレキシブルフラットケーブル７０Ｂを介して第２のパネル１０Ｂに出力する。第３の子基板８１Ｒは、親基板１００から入力される基準電圧ＶＲＥＦ及び赤色映像信号ＳＲを、フレキシブルフラットケーブル７０Ｒを介して第３のパネル１０Ｒに出力する。
図１６に示すように、第１のパネル１０Ｇは、第１の子基板８１Ｇから入力される基準電圧ＶＲＥＦから、第１の電源配線６１Ｇの電位と第２の電源配線６２Ｇの電位とが生成され、それらの電位差が第１の電源電圧ＶＤＧとなるように生成するＤＣ／ＤＣコンバータ等の電源回路１８Ｇを有していてもよい。第２のパネル１０Ｂは、第２の子基板８１Ｂから入力される基準電圧ＶＲＥＦから、第３の電源配線６１Ｂの電位と第４の電源配線６２Ｂの電位とが生成され、それらの電位差が第２の電源電圧ＶＤＢとなるように生成するＤＣ／ＤＣコンバータ等の電源回路１８Ｂを有していてもよい。第３のパネル１０Ｒは、第３の子基板８１Ｒから入力される基準電圧ＶＲＥＦから、第５の電源配線６１Ｒの電位と第６の電源配線６２Ｒの電位とが生成され、それらの電位差が第３の電源電圧ＶＤＲとなるように生成するＤＣ／ＤＣコンバータ等の電源回路１８Ｒを有していてもよい。
図１６に示す変形例によっても、第１のパネル１０Ｇの第１の電源電位差と、第２のパネル１０Ｂの第２の電源電位差と、第３のパネル１０Ｒの第３の電源電位差とを、各パネル１０の目標輝度を確保できる値に個別に設定することができる。
上記実施形態では、各発光素子が有機ＥＬダイオードである形態を例示したが、本発明はこれに限定されない。各発光素子として、無機ＥＬ素子、ＬＥＤアレイ、有機ＬＥＤ、レーザーアレイ、および量子ドット発光型素子等の他の自発光素子を用いてよい。
上記実施形態では、光学モジュール１を備える画像表示装置として頭部装着型表示装置１０００と投射型表示装置２０００とを例示したが、本発明の光学モジュールは様々な形態の画像表示装置に適用することができる。
本発明の一態様の光学モジュールは、以下の構成を有していてもよい。
本発明の一態様の光学モジュールは、第１の発光素子と、前記第１の発光素子の一方の電極側に設けられる第１の電源配線と、前記第１の発光素子の他方の電極側に設けられる第２の電源配線と、を有する第１のパネルと、単位電流あたりの発光輝度が前記第１の発光素子より低い第２の発光素子と、前記第２の発光素子の一方の電極側に設けられる第３の電源配線と、前記第２の発光素子の他方の電極側に設けられる第４の電源配線と、を有する第２のパネルと、前記第１のパネルから出射される第１の画像光と前記第２のパネルから出射される第２の画像光とを合成するプリズムと、を備え、前記第１の電源配線に印加される電位と前記第２の電源配線に印加される電位との差である第１の電位差は、前記第３の電源配線に印加される電位と前記第４の電源配線に印加される電位との差である第２の電位差より小さい。
本発明の一態様の光学モジュールにおいて、単位電流あたりの発光輝度が前記第１の発光素子より低い第３の発光素子と、前記第３の発光素子の一方の電極側に設けられる第５の電源配線と、前記第３の発光素子の他方の電極側に設けられる第６の電源配線と、を有する第３のパネルを備え、前記プリズムは、前記第１の画像光と、前記第２の画像光と、前記第３のパネルから出射される第３の画像光とを合成し、前記第１の電位差は、前記第５の電源配線に印加される電位と前記第６の電源配線に印加される電位との差である第３の電位差より小さい。
本発明の一態様の光学モジュールにおいて、前記第１のパネルは、前記第１の画像光として緑色の波長域に対応する色光を出射する。
本発明の一態様の光学モジュールにおいて、前記第２のパネルは、前記第２の画像光として青色の波長域に対応する色光を出射し、前記第３のパネルは、前記第３の画像光として赤色の波長域に対応する色光を出射し、前記第２の電位差は、前記第３の電位差より小さく、前記第３のパネルの最大輝度は、前記第２のパネルの最大輝度より高く且つ前記第１のパネルの最大輝度より低い。
本発明の一態様の画像表示装置は、以下の構成を有していてもよい。
本発明の一態様の画像表示装置は、本発明の一態様の光学モジュールを備える。
１…光学モジュール、１０Ｇ…第１のパネル、１０Ｂ…第２のパネル、１０Ｒ…第３のパネル、１１Ｇ…第１の画素、１１Ｂ…第２の画素、１１Ｒ…第３の画素、２０…ダイクロイックプリズム（プリズム）、５４Ｇ…第１の発光素子、５４Ｂ…第２の発光素子、５４Ｒ…第３の発光素子、６１Ｇ…第１の電源配線、６２Ｇ…第２の電源配線、６１Ｂ…第３の電源配線、６２Ｂ…第４の電源配線、６１Ｒ…第５の電源配線、６２Ｒ…第６の電源配線、８０Ｇ、８１Ｇ…第１の子基板、８０Ｂ、８１Ｂ…第２の子基板、８０Ｒ、８１Ｒ…第３の子基板、１００…親基板、１０００…頭部装着型表示装置（画像表示装置）、２０００…投写型表示装置（画像表示装置）

Claims (5)

  1. 第１の発光素子と、前記第１の発光素子の一方の電極側に設けられる第１の電源配線と、前記第１の発光素子の他方の電極側に設けられる第２の電源配線と、を有する第１のパネルと、
    単位電流あたりの発光輝度が前記第１の発光素子より低い第２の発光素子と、前記第２の発光素子の一方の電極側に設けられる第３の電源配線と、前記第２の発光素子の他方の電極側に設けられる第４の電源配線と、を有する第２のパネルと、
    前記第１のパネルから出射される第１の画像光と前記第２のパネルから出射される第２の画像光とを合成するプリズムと、
    を備え、
    前記第１の電源配線に印加される電位と前記第２の電源配線に印加される電位との差である第１の電位差は、前記第３の電源配線に印加される電位と前記第４の電源配線に印加される電位との差である第２の電位差より小さい、
    光学モジュール。
  2. 単位電流あたりの発光輝度が前記第１の発光素子より低い第３の発光素子と、前記第３の発光素子の一方の電極側に設けられる第５の電源配線と、前記第３の発光素子の他方の電極側に設けられる第６の電源配線と、を有する第３のパネルを備え、
    前記プリズムは、前記第１の画像光と、前記第２の画像光と、前記第３のパネルから出射される第３の画像光とを合成し、
    前記第１の電位差は、前記第５の電源配線に印加される電位と前記第６の電源配線に印加される電位との差である第３の電位差より小さい、請求項１に記載の光学モジュール。
  3. 前記第１のパネルは、前記第１の画像光として緑色の波長域に対応する色光を出射する、請求項２に記載の光学モジュール。
  4. 前記第２のパネルは、前記第２の画像光として青色の波長域に対応する色光を出射し、
    前記第３のパネルは、前記第３の画像光として赤色の波長域に対応する色光を出射し、
    前記第２の電位差は、前記第３の電位差より小さく、
    前記第３のパネルの最大輝度は、前記第２のパネルの最大輝度より高く且つ前記第１のパネルの最大輝度より低い、請求項２に記載の光学モジュール。
  5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光学モジュールを備える、画像表示装置。
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