JP5309908B2 - 電気光学装置、および電子機器 - Google Patents
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Description
これらの電気光学装置の代表的な構成としては、表示パネルとレンチキュラーレンズとを組合せた構成、または表示パネルと視差バリア(パララックスバリア)とを組合せた構成が知られていた。また、表示パネルとしては、液晶パネルや、有機EL(Electro Luminescence)パネルなどが用いられていた。
例えば、特許文献1には、ELパネルとレンチキュラーレンズとを備え、異なる2視点からの指向性表示を可能とした多重映像表示装置に関する記載がある。
表示パネル70は、行列をなして配置された複数の画素を備えたアクティブマトリックス方式の有機ELパネルであり、発光層を含むEL層15が放射する光を、基板1側から出射するボトムエミッション型に分類される。
表示パネル70は、基板1、素子層5、画素電極10、EL層15、共通電極19などから構成されている。EL層15は、赤色の発光層を含むEL層15Rと、緑色の発光層を含むEL層15Gと、青色の発光層を含むEL層15Bとの3種類に区分けされる。また、表示パネル70における1つの画素は、画素電極10と重なる領域に配置された素子層5、EL層15、および共通電極19から構成されており、図13では、紙面に向って左側から、点線で示された画素30R、画素30G、画素30Bの3つの画素が、X軸(+)方向にこの順番で配置されている。
これは、略平面に配置されたEL層15Gから等方的に放射されたG光が、略そのままの放射角度で基板1を介して出射されるからである。
図14は、表示パネル70と、レンチキュラーレンズ80とから構成された4視点の指向性表示が可能な従来の電気光学装置90の拡大断面図である。
レンチキュラーレンズ80は、画素行方向(X軸方向)に配列された複数のCDL(シリンドリカルレンズ)81から構成されている。1つのCDL81には、電気光学装置90の厚さ方向(Z軸方向)において、X軸方向に連続する4つの画素30R,30G,30B,30Rが重なって配置されており、当該レンズの光学作用により4つの画素からの出射光を4視点の方向にそれぞれ差し向けていた。
つまり、従来の電気光学装置90では、指向性表示における光の利用効率が良くないという課題があった。
また、表示パネル70と、視差バリアとから構成された電気光学装置においても、同様な課題があった。
複数の画素からなる表示領域を備えた表示パネルと、表示領域に重ねて配置されたレンズ体とを備え、レンズ体には、複数のレンズが配置されるとともに、レンズごとに複数の画素が重ねて配置され、複数の画素の各々には、それぞれの画素が出射する所定の波長域を有する表示光を選択的に共振させるための光共振器構造が設けられていることを特徴とする電気光学装置。
換言すれば、表示領域からは共振によってスペクトル幅が狭められ、かつ、指向性が高められた表示光が出射されることになる。
ここで、各画素から出射される表示光は、指向性が高くなっているため、その出射角度は、図14の光共振器構造を持たない画素30Bにおける出射角度αよりも、狭い角度となり、ハッチングで示された隣の凸レンズに掛かってしまう光量を減らすことができる。
よって、凸レンズに重なる複数の画素のそれぞれに異なる画像を表示させて指向性表示を行う場合において、各視点における光の利用効率を高めることができる。
従って、明るい指向性表示を行うことができる電気光学装置を提供することができる。
また、表示パネルは、共通電極と、有機EL層と、透明な画素電極と、誘電体多層膜からなるハーフミラー層とを、この順番で備え、共通電極側から光を出射するトップエミッション型の有機ELパネルであり、画素は、画素電極に重なる領域に配置された共通電極からハーフミラー層までの積層構造からなり、光共振器構造は、ハーフミラー化された共通電極と、ハーフミラー層とによって構成され、光共振器構造における共振器長は、共通電極からハーフミラー層までの距離によって規定されることが好ましい。
また、ハーフミラー層は、TiO2膜とSiO2膜とが交互に積層された誘電体多層膜であることが好ましい。
また、画素の各々は、赤色、緑色、青色のうち、いずれか1色の画素に割り振られ、所定の波長域を有する表示光は、赤色光、緑色光、青色光のうち、いずれか1色の色光であり、共振器長は、赤色画素、緑色画素、青色画素の順に、長さが短くなるように設定されていることが好ましい。
また、凸レンズ面に重ねて配置された2つ以上の画素が出射する表示光の一部は、凸レンズ面の光学作用により、複数の画素の画素数と同じ視点数の指向性表示における各視点の表示光となり、レンズ体における複数のシリンドリカルレンズが配列された面の裏面には、プリズム面が設けられ、プリズム面は、複数の画素の各々に重なるように配置された複数の小プリズムから構成され、小プリズムの各々は、複数の画素が出射する表示光の各々を、それぞれ対応する視点の方向に屈折させるための屈折面を備えていることが好ましい。
「電気光学装置の概要と、指向性表示の原理」
図1は、本実施形態に係る電気光学装置の斜視図である。
まず、本発明の実施形態1に係る電気光学装置100の概要と、指向性表示の原理について説明する。
電気光学装置100は、表示パネル75とレンチキュラーレンズ80との組合せによって、4視点による指向性表示を可能な構成を備えている。
表示パネル75は、基板1と対向基板25との間に発光層を含む有機EL層を挟持し、基板1側から表示光を出射するボトムエミッション型の有機ELパネルである。また、表示パネル75は、X軸方向およびY軸方向に行列をなして配置された複数の画素からなる表示領域Vを備えている。
また、基板1には、対向基板25からその一辺が張出した張出し領域が形成されており、当該領域には、駆動信号を入力するための複数の端子が形成されており、また、後述する駆動回路を内蔵したIC(Integrated Circuit)などの周辺回路が実装されている。なお、表示パネル75の詳細な構成については後述する。
換言すれば、複数のシリンドリカル凸レンズがストライプ状に配列された表面と、平面からなる背面とを備えたレンズ体である。レンチキュラーレンズ80の材質としては、アクリル系、ウレタン系、エポキシ系や、ポリカーボネイトなどの透明な樹脂が好適である。また、ガラスであっても良い。
また、図1では、構成を解り易くするために、表示パネル75とレンチキュラーレンズ80との間に空間を設けて描いているが、実際は、レンチキュラーレンズ80の背面と、表示パネル75の基板1の表面(表示面)とは接触している。
詳しくは後述するが、ここで、凸レンズとしての1つのCDL81の凸レンズ面に対して、表示領域Vの画素行において隣り合う4つの画素が平面的に重なるように配置されている。つまり、電気光学装置100は、このような表示パネル75とレンチキュラーレンズ80との組合せによって、4視点による指向性表示を実現している。
図2は、図1におけるp−p断面であり、電気光学装置100を上方(Y軸(+)方向)から観察したときの電気光学装置100の断面形状と、各画素から出射される表示光の進行方向が示されている。
図2の紙面に向って左から2番目のCDL81を事例として説明する。当該CDL81の凸レンズ面には、厚さ方向(Z軸方向)において表示パネル75の4つの画素35R,35G,35B,35Rが重なって配置されている。なお、画素行の延在方向における各画素の色調は、RGBの繰り返しによって配置されており、また、紙面に向って奥行き方向となる画素列の延在方向には、図2における各画素の色調がそのまま連続して配置されている。
このような構成によれば、前述したような位置にレイアウトされた4つの画素35R,35G,35B,35Rから出射される表示光は、CDL81の光学作用により次のように観察されることになる。なお、表示光は、R光と、G光と、B光の3種類ある。
まず、一番左側(X軸(−)方向)に位置する画素35Rから出射されたR光は、視点1から観察される。また、画素35Rの右隣りの画素35Gから出射されたG光は、視点2から観察される。また、画素35Gの右隣りの画素35Bから出射されたB光は、視点3から観察される。同様に、画素35Bの右隣りの画素35Rから出射されたR光は、視点4から観察される。
つまり、4つの画素35R,35G,35B,35Rは、CDL81を介してX軸における正負方向を反転させた視点1〜4においてそれぞれ分離されて観察される。
また、図示は省略しているが、各画素は、Y軸方向を長辺とした長方形をなしており、図2は、各画素を短辺方向から観察した一つの画素行の態様を示している。つまり、各画素は、Y軸方向を長辺とし、X軸方向を短辺とした長方形をなしている。
ここで、図1において、CDL81の延在方向がY軸に対して所定の角度の傾斜をなしていることを説明したが、これは、当該傾斜によって、例えば、図2の画素行では視点1から赤色画素(画素35R)が観察され、また、当該画素行の一段下(Y軸(−)側)の画素行では、視点1から緑色画素が観察されるようにしているためである。
換言すれば、CDL81をY軸に対して傾斜をなして配置することによって、各視点において、RGBのカラー表示ができるようにしている。
視点1に対応した画素35R(1)には、視点1で観察される画像を規定した画像信号の画像データが供給される。視点2に対応した画素35G(2)には、視点2で観察される画像を規定した画像信号の画像データが供給される。同様に、画素35B(3),画素35R(4)には、視点3,4で観察される画像を規定した画像信号の画像データがそれぞれ供給される。
ここで、各視点における4つの画像データは、それぞれが異なる画像を表す画像データであっても良い。または、例えば、多視点カメラによる山並などの立体的な景色を連続した3次元画像で撮像した多視点画像信号であっても良い。
この場合、例えば、観察者が電気光学装置100の左側(視点1)から右側(視点4)に視点を徐々に移動することによって、立体的な山並の3次元画像を連続して鑑賞することができる。また、右側(視点4)から左側(視点1)に移動する場合も同様である。
このようにして、電気光学装置100による4視点の指向性表示が行われる。
これは、図2の各画素が出射する表示光の指向性が、従来の電気光学装置の各画素が出射する表示光の指向性よりも高いからである。
続いて、このような明るい指向性表示を実現するための具体的な構成について説明する。
図3は、画素回路、および駆動回路を示す回路図である。
ここでは、表示パネル75の画素回路、および駆動回路の概要について説明する。
図1において表示領域Vにマトリックス状に配置された画素の各々には、図3の画素回路6が形成されている。
画素回路6は、画素を選択するためのスイッチングTFT(Thin Film Transistor)1と、EL層15に電流を流すための駆動用TFT2と、保持容量Cなどから構成されている。
スイッチングTFT1のゲート端子には、走査線駆動回路7からの走査線SLが接続されており、ソース端子には、データ線駆動回路8からのデータ線DLが接続されている。
スイッチングTFT1のドレイン端子には、駆動用TFT2のゲート端子と、保持容量Cの一端が接続されている。
また、画素電極10と、共通電極19との間には、EL層15が配置されている。また、共通電極19は、アースラインに接続されている。
走査線駆動回路7、およびデータ線駆動回路8には、外部機器(図示せず)から画像信号に基づいたタイミング信号、および画像内容を規定したデータ信号が供給される。
詳しくは、4視点の画像を表す4つの画像信号を、1枚の表示パネル75の解像度に合せて表示させるために合成された視差画像信号に基づく、タイミング信号、およびデータ信号が走査線駆動回路7、およびデータ線駆動回路8に供給される。
データ線駆動回路8は、シフトレジスタやラッチ回路(いずれも図示せず)を含んで構成され、外部機器からのタイミング信号、およびデータ信号に基づき、複数のデータ線DLにデータ信号を供給する。
走査信号によって選択されたスイッチングTFT1はオンし、データ信号が駆動用TFT2に供給される。これにより、駆動用TFT2がオンし、VDDラインからEL層15にデータ信号の電圧に応じた電流が流れ、発光層から表示光が放射される。
また、駆動用TFT2がオンするのと並行して、保持容量Cにデータ信号が保持されるため、容量に応じた時間、発光が維持される。
ここでは、表示パネル75の具体的な構成について説明する。なお、図13での説明と同一の構成部位については同一の番号を附し、重複する説明は省略する。
表示パネル75は、画素ごとに微小な光共振器構造を備えている点が従来の表示パネル70と異なり、この構成によって、各画素が出射する表示光の指向性を高めている。
表示パネル75は、基板1、ハーフミラー層3、素子層5、調整層9、画素電極10、EL層15、共通電極19、接着層23、対向基板25などから構成されている。
基板1は、ガラス、石英、樹脂(プラスチック、プラスチックフィルム)などの透明な材質から構成されている。
ハーフミラー層3は、屈折率の異なる2種類の透明薄膜が交互に積層されて構成された誘電体多層膜であり、基板1の上(Z軸(+)側)に積層されている。好適には、透明薄膜としてTiO2膜と、SiO2膜とを用い、これらの薄膜を交互に積層した誘電体多層膜を用いる。換言すれば、TiO2膜とSiO2膜とが周期的に交互に積層された誘電体多層膜である。なお、詳しくは後述するが、このハーフミラー層3と、反射層となる共通電極19とによって微小な光共振器が構成される。
また、図4では、隔壁27と重なる位置に駆動用TFT2のみが示されているが、光の影響を受け易いスイッチングTFT1などの回路素子も、隔壁27と重なる位置に配置されている。また、素子層5において、EL層15と重なる領域は、例えば、SiO2などからなる層間絶縁膜によって透明に形成されている。
調整層9は、SiO2などの透明材料からなる透明薄膜層であり、光共振器の共振器長を調整するために設けられている。詳しくは、図4の事例の場合、調整層9は、画素35Rと画素35Gのみにおける素子層5の上に設けられており、画素35Rの調整層9の方が、画素35Gの調整層9よりも厚く形成されている。
隔壁27は、光硬化性の黒色樹脂などから構成され、各画素を格子状に区画している。また、光学的には、ブラックマトリックスの機能を有している。
EL層15は、正孔輸送層16、発光層17、電子注入層18などから構成されており、画素電極10上にこの順番に積層されている。
正孔輸送層16は、芳香族ジアミン(TPAB2Me−TPD,α−NPD)などの昇華性の材料から構成されている。
発光層17は、RGBの画素ごとに組成は異なるが、Alq3(アルミキノリノール錯体)などの昇華性の材料から構成されている。
電子注入層18は、LiF(フッ化リチウム)などから構成されている。
接着層23は、例えば、熱硬化性のエポキシ樹脂などからなる接着層であり、共通電極19と対向基板25との間の凹凸面に充填されるとともに、両者を接着する。また、外部から、EL層15への水分の浸入を防ぐ機能も果たす。
対向基板25は、ガラスや、樹脂フィルム、金属などから構成された基板である。対向基板25は、光を透過する必要がないため、透明でなくても良く、金属を用いても良い。
このような構成を備えた表示パネル75における1つの画素は、画素電極10と重なる領域に配置されたハーフミラー層3から共通電極19までの積層構造によって構成されている。
図4では、紙面に向って左側から、点線で示された画素35R、画素35G、画素35Bの3つの画素が、X軸(+)方向にこの順番で配置されている。
共振器長は、ハーフミラー層3から共通電極19までの長さであり、画素の色調ごとに異なっている。詳しくは、図4の各画素内に矢印で示したように、BGRの順に共振器長が長くなっている。
これは、調整層9の有無、および厚さの設定によって共振器長を調整しているためであり、前述した通り、画素35Bには調整層9が設けられておらず、また、画素35Rの調整層9の方が、画素35Gの調整層9よりも厚く形成されている。また、RGBの各画素における共振器長は、該当する色光の波長域の波長が共振する長さにそれぞれ設定されている。
例えば、画素35Gの場合、EL層15Gから放射されたG光は、当該画素の光共振器構造によって、スペクトル幅が狭いG光に変換され、図4において白抜きの矢印で示すように、基板1面に対して垂直方向(Z軸方向)の指向性が高い光として表示面から出射される。また、このときのG光の出射角度は、図13で説明した従来の画素からの出射角度αよりも狭角の出射角度βで出射される。これは、G光の指向性が高まったことに伴い、出射角度も小さくなるからである。なお、他の色光についても同様である。
図5には、前述した光共振器構造を有する画素を備えた表示パネル75と、レンチキュラーレンズ80とからなる電気光学装置100を、上方(Y軸(+)方向)から観察したときの電気光学装置100の断面形状と、画素から出射される表示光の進行方向が示されている。
ここで、例えば、光共振器構造を備えた画素35Gから出射されるG光は、図4で説明した通り角度βで出射されるため、図5に示すように、対応する(重なって配置された)CDL81の凸レンズの集光範囲内に収まる割合が高くなり、視点3における指向性表示に寄与する光となる。
また、同様に、他の3つの画素においても、出射されるR光、B光が表示面に対して垂直方向(Z軸方向)の指向性が高い光となっているため、対応するCDL81の凸レンズの集光範囲内に収まる光量が増えることになる。
表示パネル75は、基本的にフォトリソグラフィ法や、スパッタ法、CVD(Chemical Vapor Depositi)法などの組合せによって製造することができるが、光共振器構造を中心とした主要部の製造方法について簡単に説明する。
まず、ハーフミラー層3は、スパッタ法によって形成することができる。詳しくは、TiO2膜とSiO2膜とを交互に形成する。積層数は、例えば、各4層ずつで計8層とする。また、各層の膜厚や、積層数も共振器長に影響を与えるため、共振器構造の設計においては、これらの要素も考慮して最適化を図る必要がある。
調整層9は、プラズマCVD法などの蒸着法によるSiO2膜の成膜と、フォトリソグラフィ法によるエッチングとを複数回繰り返すことにより、厚さの異なるSiO2膜を選択的に形成する。
低分子材料を用いる場合には、RGBの色画素ごとに、真空蒸着法による3色塗り分けでそれぞれのEL層15を形成する。
また、高分子材料を用いる場合には、RGBの色画素ごとに、インクジェット法による3色塗り分けでそれぞれのEL層15を形成する。
表示パネル75の画素の各々には、それぞれの画素が出射する所定の波長域を有する表示光を選択的に共振させるための光共振器構造が設けられているため、各画素からは、光共振器構造において共振する波長域の光が選択的に増幅されて出射される。換言すれば、表示領域からは共振によってスペクトル範囲が狭められ、かつ、指向性が高められた表示光が出射されることになる。
よって、図14に示すように、表示光が出射角度αで出射されていたため、表示光の一部がハッチングで示された隣のCDL81の凸レンズ面に掛かってしまっていた従来の電気光学装置よりも、図5に示すように、狭い出射角度βで表示光を出射することができる。これにより、例えば、画素35Gの場合、出射するG光の大半を対応するCDL81の凸レンズ面に収まる光とすることが可能となり、指向性表示に寄与する光量を増やすことができる。
よって、各視点における光の利用効率を高めたことにより、明るい指向性表示を行うことができる電気光学装置100を提供することができる。
よって、調整層9の有無、および当該層の厚さの設定によって、最適な共振器長を持つ光共振器構造を実現することができる。さらに、この共振器構造によって、色純度の高いRGBの各色光が得られるため、鮮やかな指向性表示を実現することができる。
従って、鮮やかで明るい指向性表示を行うことができる電気光学装置100を提供することができる。
図6は、実施形態2に係る電気光学装置の部分斜視図である。図7は、電気光学装置の拡大断面図である。
以下、本発明の実施形態2に係る電気光学装置について説明する。
本実施形態における電気光学装置110は、複数のCDL81に加えてプリズム面82を備えたレンチキュラーレンズ85と、トップエミッション型の表示パネル76とを備えていることが、実施形態1の電気光学装置100とは異なる。
ここでは、実施形態1における説明と重複する部分は省略し、相違点を中心に説明する。また、同一の構成部位については同一の番号を附して説明する。
電気光学装置110は、表示パネル76、レンチキュラーレンズ85などから構成されている。
表示パネル76は、対向基板25側から表示光を出射するトップエミッション型の有機ELパネルである。このため、表示パネル76の表示面は、対向基板25の外側(Z軸(−)方向)となり、当該面がレンチキュラーレンズ85と向い合って配置されている。なお、表示パネル76の詳細な構成は後述する。
表面に形成された複数のCDL81は、図1で説明した複数のCDL81と同様の構成であり、1つのCDL81の凸レンズ面に対して、画素行方向に隣り合う4つの画素が重なるように配置されており、4視点による指向性表示に対応している。
プリズム面82は、1つのCDL81の凸レンズ面に対して形成された4つの小プリズムが1つのセットとして構成されており、当該セットが凸レンズ面の延在方向に沿って配置されている。換言すれば、プリズム面82は、Y軸に対して所定の角度をなして延在するCDL81の背面において、同じ傾斜角度で延在している。
図7は、電気光学装置110を上方から観察したときの部分断面図であり、図2に対応している。
図7に示すように、レンチキュラーレンズ85のプリズム面82は、1つのCDL81の凸レンズ面に対応した4つの小プリズムa,b,c,dを1つのセットとして、当該セットが繰り返して形成されたプリズム面となっている。
なお、プリズム面82と表示パネル76との間は、空気層となっている。または、レンチキュラーレンズ85の材質より低い屈折率を有する樹脂などによって、プリズム面82と表示パネル76との間を充填および接着する構成であっても良い。
小プリズムa,b,c,dは、視点1,2,3,4に対応した画素と重なるように配置されている。
例えば、図7の紙面に向って左から2番目のCDL81を事例として説明する。小プリズムaは画素36R(1)と重なるように配置され、小プリズムbは画素36G(2)と重なるように配置され、小プリズムcは画素36B(3)と重なるように配置され、小プリズムdは画素36R(4)と重なるように配置されている。
詳しくは、小プリズムaは、図7の矢印で示すように、画素36R(1)から出射される表示面に対して略垂直なR光を視点1の方向に屈折させるための屈折面を備えている。
同様に、小プリズムbは、画素36G(2)から出射されるG光を視点2の方向に屈折させるための屈折面を備えており、小プリズムcは、画素36B(3)から出射されるB光を視点3の方向に屈折させるための屈折面を備え、小プリズムdは、画素36R(4)から出射されるR光を視点4の方向に屈折させるための屈折面を備えている。
図7の矢印で示すように、画素36R(1)から表示面に対して略垂直方向に出射されたR光の大半は、小プリズムaの屈折面により屈折されて視点1の方向に進行する。
同様に、画素36G(2)から出射されたG光の大半は、小プリズムbの屈折面により屈折されて視点2の方向に進行し、画素36B(3)から出射されたB光の大半は、小プリズムcの屈折面により屈折されて視点3の方向に進行し、画素36R(4)から出射されたR光の大半は、小プリズムdの屈折面により屈折されて視点4の方向に進行する。
図8は、本実施形態に係る表示パネルの断面図であり、図4に対応している。
ここでは、表示パネル76の具体的な構成について説明する。なお、図4での説明と同一の構成部位については同一の番号を附し、重複する説明は省略する。
表示パネル76も、図4の表示パネル75と同様に、各画素に微小な光共振器構造を備えているが、その構造をトップエミッション型に適応している点が、表示パネル75と異なる。
なお、表示パネル76はトップエミッション型の構成であるため、図8における各層の積層方向(Z軸方向)が、図4のボトムエミッション型の表示パネル75とは基本的に反転している。
基板1は、ガラスや、樹脂、金属などから構成されている。トップエミッション型の場合、基板1は光を透過する必要がないため、金属を用いても良い。
反射層28は、AlやAg、またはそれらの合金などから構成された全反射膜である。
共通電極29は、MgAgなどの金属を、光が透過できる程度にごく薄く成膜した金属薄膜層から構成されており、ハーフミラーとしての光学作用を有している。
封止層26は、SiO2や、Si3N4などの透明で、かつ、水分を遮断する機能を有する封止層であり、EL層15に水分が浸入することを防止するガスバリア層である。
封止フィルム45は、透明性と防水性とを兼ね備えた樹脂フィルムであり、封止層26単独での封止性能が不十分な場合に必要となる。封止フィルム45の材質としては、PET(Polyethylene Terephthalate)フィルムや、フッ素系の防湿フィルムなどを用いることができる。また、樹脂フィルムの代わりに薄いガラス板を用いることもできる。
また、その他の構成部位の材質などについては、図4での説明と同様である。
このような構成を備えた表示パネル76における1つの画素は、画素電極10と重なる領域に配置された反射層28から共通電極29までの積層構造によって構成されている。
図8では、紙面に向って左側から、点線で示された画素36R、画素36G、画素36Bの3つの画素が、X軸(+)方向にこの順番で配置されている。
共振器長は、ハーフミラー層3から共通電極29までの長さであり、画素の色調ごとに異なっている。詳しくは、図8の各画素内に矢印で示したように、BGRの順に共振器長が長くなっている。
これは、調整層9の有無、および厚さの設定によって共振器長を調整しているためであり、画素36Bには調整層9が設けられておらず、また、画素36Rの調整層9の方が、画素36Gの調整層9よりも厚く形成されている。また、RGBの各画素における共振器長は、該当する色光の波長域の波長が共振する長さにそれぞれ設定されている。
図4での説明と同様に、この共振器構造によって、各画素から出射される光は、スペクトル幅の狭い光に変換され、基板1面に対して垂直方向(Z軸方向)の指向性が高い光として表示面から出射される。例えば、G光の出射角度は、図13で説明した従来の画素からの出射角度αよりも狭角の出射角度βで出射される。なお、他の色光についても同様である。
なお、封止層26だけで十分な封止性能が確保できれば封止フィルムを省くことができるので、さらにEL層15から表示面までの距離を短くすることができる。
図9には、前述した光共振器構造を有する画素を備えた表示パネル76と、プリズム面82を備えたレンチキュラーレンズ85とからなる電気光学装置110を、上方(Y軸(+)方向)から観察したときの電気光学装置110の断面形状と、画素から出射される表示光の進行方向が示されている。
ここで、例えば、光共振器構造を備えた画素36R(4)から出射されるR光は、図8で説明した通り表示面に対して略垂直方向に角度βで出射された後、その大半が小プリズムdの屈折面により屈折されて視点4方向に進む光となる。
このため、図9に示すように、R光の大半が、対応する(重なって配置された)CDL81の凸レンズの集光範囲内に収まることになり、視点4における指向性表示に寄与する光となる。
また、同様に、他の3つの画素においても、出射される表示光が対応する視点に向う指向性の高い光となっているため、対応するCDL81の凸レンズの集光範囲内に収まる光量が増えることになる。
電気光学装置110によれば、図9に示すように、表示面から略垂直方向に出射された表示光の進行方向を、プリズム面82の小プリズムa〜dにより対応する視点に向う光とすることができるため、図5の電気光学装置100と比べて、より光の利用効率を高めることができる。
よって、各視点における光の利用効率が高く、より明るい指向性表示を行うことができる電気光学装置110を提供することができる。
よって、EL層15からプリズム面82までの距離が短くなるため、角度βで出射された表示光が拡大し過ぎないうちに、その進行方向を対応する小プリズムによって各視点の方向に差し向けることができる。
従って、図5の電気光学装置100と比べて、より光の利用効率が高い電気光学装置110を提供することができる。
図10は、指向性表示の原理を説明するための電気光学装置の拡大断面図である。
図10は、従来の電気光学装置91を上方(Y軸(+)方向)から観察したときの電気光学装置91の断面形状と、各画素から出射される表示光の進行方向とを示した図であり、図2に対応している。
ここでは、図10を用いて、視差バリア87を備えた従来の電気光学装置91における指向性表示の原理について説明する。
なお、背景技術、および前記各実施形態における説明と重複する部分は省略し、相違点を中心に説明する。また、同一の構成部位については同一の番号を附して説明する。
電気光学装置91は、表示パネル70と、視差バリア87とから構成されており、表示パネル70の前面に視差バリア87が配置されている。
視差バリア87は、ハッチングで示された遮光部に、光を透過する複数の開口部hが形成されたパララックスバリアである。視差バリア87としては、例えば、金属薄板や、黒色の樹脂フィルムに複数の開口部hをプレス加工などにより形成したシート状の部材を用いることができる。
電気光学装置91では、4視点による指向性表示を実現するために、画素行方向(X軸方向)に連続する4つの画素ごとに、1つの開口部hが形成されている。図10では、画素30Gと画素30Bとの間に重なるように、開口部hが形成されている。
まず、一番左側(X軸(−)方向)に位置する画素30Rから出射された光は、視点1から観察される。これは、視点1から電気光学装置91を観察したときに、開口部hを介した視線の延長線上に画素30Rが位置するとともに、遮光部によって他の画素が見えない(見え難い)ように、開口部hの大きさおよび配置が設計されているからである。
同様に、画素30Rの右隣りの画素30Gから出射された光は、視点2から観察される。また、画素30Gの右隣りの画素30Bから出射された光は、視点3から観察される。同様に、画素30Bの右隣りの画素30Rから出射された光は、視点4から観察される。
つまり、視差バリア87を備えた電気光学装置91によっても、図2の電気光学装置100と同様に、視点1〜4の4視点による指向性表示を行うことができる。
また、画素の位置によって程度の差はあるものの、他の画素においても、指向性表示に寄与する光の割合は、各画素から出射される表示光の一部であった。
図11は、本実施形態の電気光学装置の拡大断面図であり、図10に対応している。
本実施形態における電気光学装置120は、実施形態2の表示パネル76と、プリズム面82を備えたプリズムシート83とを備えていることが、図10の電気光学装置91とは異なる。
電気光学装置120は、表示パネル76と、プリズムシート83と、視差バリア87とが、この順番で積層して構成されている。
プリズム体としてのプリズムシート83は、図6のレンチキュラーレンズ85におけるCDL81を削除し、当該面を平面とした構造を持つシート部材である。換言すれば、図7で説明したプリズム面82を備えたシート状のプリズム体である。
また、プリズムシート83以外の構成部位は、図7,8,10での説明と同様である。
小プリズムa,b,c,dは、視点1,2,3,4に対応した画素と重なるように配置されている。
ここで、各小プリズムa,b,c,dは、対応する視点の画素からの表示光をそれぞれ視点1〜4に差し向けるための屈折面を備えている。
詳しくは、小プリズムaは、図11の白抜きの矢印で示すように、画素35R(1)から出射される表示面に対して略垂直なR光を開口部hの方向(視点1の方向)に屈折させるための屈折面を備えている。
同様に、小プリズムbは、画素35G(2)から出射されるG光を開口部hの方向(視点2の方向)に屈折させるための屈折面を備えており、小プリズムcは、画素35B(3)から出射されるB光を開口部hの方向(視点3の方向)に屈折させるための屈折面を備え、小プリズムdは、画素35R(4)から出射されるR光を開口部hの方向(視点4の方向)に屈折させるための屈折面を備えている。
また、ここまで、表示パネル76を備えた構成について説明したが、表示パネル76の代わりに、実施形態1で説明した表示パネル75を用いる構成であっても良い。なお、この場合、画素とプリズム面82とを近づけるために、表示パネル75の基板1を薄く研磨することが好ましい。
電気光学装置120によれば、各画素の光共振器構造により表示面に対して垂直方向への表示光の指向性を高めるとともに、プリズムシート83を備えたことにより、各画素から出射された表示光の大半をプリズム面82の屈折作用により、それぞれ開口部hに向う光とすることができる。
よって、視差バリア87を備えた構成においても、指向性表示に寄与する光量を増やすことができるため、明るい指向性表示を実現することができる。
従って、各視点における光の利用効率を高めたことにより、明るい指向性表示を行うことができる電気光学装置120を提供することができる。
(電子機器)
図12は、上記電気光学装置を搭載したマルチメディアプレーヤを示す図である。
電気光学装置100は、例えば、電子機器としての携帯型のMMP(マルチメディアプレーヤ)500に搭載して用いることができる。
MMP500は、内蔵のハードディスクドライブや、メモリデバイスなどに記憶されている音楽や、動画、写真などを再生可能に設けられている。
MMP500は、表示部として電気光学装置100を備えており、複数の操作ボタン510を操作することにより、記憶している視差画像データによる指向性表示を行うことができる。
例えば、視差画像データが、多視点カメラによる山並などの立体的な景色を連続した3次元画像で撮像した多視点画像信号であった場合には、観察者が電気光学装置100の左側(視点1)から右側(視点4)に視点を徐々に移動することによって、立体的な山並の3次元画像を連続して鑑賞することができる。
特に、表示部として電気光学装置100を備えたことにより、光の利用効率が高く、明るい指向性表示が可能なMMP500を提供することができる。
なお、電気光学装置100を、電気光学装置110,120に置き換えた構成であっても良く、これらの構成であっても、電気光学装置100の場合と同様な作用効果を得ることができる。
例えば、携帯電話、カーナビゲーションシステム用の表示装置や、PDA(Personal Digital Assistants)、モバイルコンピュータ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、車載機器、オーディオ機器などの各種電子機器に用いることができる。
これらの電子機器であっても、MMP500と同様な作用効果を得ることができる。
図15は、変形例1に係る表示パネルの断面図であり、図4に対応している。
図4の表示パネル75では、EL層15を3色塗り分け法により形成し、RGBの各色光を発光する画素構成を採用していたが、共振器構造を備える場合には、EL層が白色光を発光する構成であっても良い。
なお、実施形態1における説明と重複する部分は省略し、相違点を中心に説明する。また、同一の構成部位については同一の番号を附して説明する。
表示パネル75Wは、白色を発光する発光層を含むEL層15Wを備えている。EL層15Wは、隔壁27を跨いでRGBの各画素に共通に設けられている。換言すれば、RGBの各画素の画素電極10と、画素電極10を区分けしている隔壁27とを覆って一面にEL層15Wが形成されている。
また、EL層15Wが画素電極10および隔壁27の上層に積層される構成となるため、段差を減らすために、隔壁27の高さは、図4の隔壁よりも低く設定されている。
そして、EL層15Wの上層には、共通電極19が一面に積層されている。これらの構成以外は、図4の表示パネル75と同様である。
また、各画素における共振器長を含む共振器構造も表示パネル75と同様である。
詳しくは、図15の矢印で示されるように、共振器長が画素37R,画素37G,画素37Bの順に短くなるように設定されている。換言すれば、画素37Rの共振器長はR光の波長域と共振する長さに設定され、画素37Gの共振器長はG光の波長域と共振する長さに設定され、画素37Bの共振器長はB光の波長域と共振する長さに設定されている。
この構成によれば、例えば、画素37GのEL層15Wから放射された白色光は、ハーフミラー層3と共通電極19との間で反射を繰り返すことにより、当該光共振器の共振器長において共振する波長域の光となって出射される。つまり、G光が選択的に増強されて画素37Gから出射角度βGで出射されることになる。
同様に、画素37RからはR光が出射角度βRで出射され、画素37BからはB光が出射角度βBで出射されることになる。なお、出射角度βG,βR,βBは、近似した角度であるが、色光ごとでの共振効果が若干異なるため、それぞれ固有の出射角度となる。
表示パネル75Wによれば、EL層15Wの形成は白色1層のみで良いため、3色塗り分けのための工程が必要であった図4の表示パネル75よりも、製造工程を短縮することが可能となり、製造コストの低減を図ることができる。
また、画素ごとに、ハーフミラー層3と基板1との間に、対応する色のカラーフィルタをさらに設けて、色純度を向上させる構成としても良い。
図16は、変形例2に係る表示パネルの断面図であり、図8に対応している。
図8の表示パネル76では、EL層15を3色塗り分け法により形成し、RGBの各色光を発光する画素構成を採用していたが、共振器構造を備える場合には、EL層が白色光を発光する構成であっても良い。
なお、実施形態2における説明と重複する部分は省略し、相違点を中心に説明する。また、同一の構成部位については同一の番号を附して説明する。
表示パネル76Wは、白色を発光する発光層を含むEL層15Wを備えている。EL層15Wは、隔壁27を跨いでRGBの各画素に共通に設けられている。換言すれば、RGBの各画素の画素電極10と、画素電極10を区分けしている隔壁27とを覆って一面にEL層15Wが形成されている。
また、EL層15Wが画素電極10および隔壁27の上層に積層される構成となるため、段差を減らすために、隔壁27の高さは、図8の隔壁よりも低く設定されている。
そして、EL層15Wの上層には、共通電極29が一面に積層されている。これらの構成以外は、図8の表示パネル76と同様である。
また、各画素における共振器長を含む共振器構造も表示パネル76と同様である。
詳しくは、図16の矢印で示されるように、共振器長が画素38R,画素38G,画素38Bの順に短くなるように設定されている。換言すれば、画素38Rの共振器長はR光の波長域と共振する長さに設定され、画素38Gの共振器長はG光の波長域と共振する長さに設定され、画素38Bの共振器長はB光の波長域と共振する長さに設定されている。
この構成によれば、例えば、画素38GのEL層15Wから放射された白色光は、ハーフミラー層3と共通電極29との間で反射を繰り返すことにより、当該光共振器の共振器長において共振する波長域の光となって出射される。つまり、G光が選択的に増強されて画素38Gから出射角度βGで出射されることになる。
同様に、画素38RからはR光が出射角度βRで出射され、画素38BからはB光が出射角度βBで出射されることになる。なお、出射角度βG,βR,βBは、近似した角度であるが、色光ごとでの共振効果が若干異なるため、それぞれ固有の出射角度となる。
表示パネル76Wによれば、EL層15Wの形成は白色1層のみで良いため、3色塗り分けのための工程が必要であった図8の表示パネル76よりも、製造工程を短縮することが可能となり、製造コストの低減を図ることができる。
また、画素ごとに、接着層23と封止フィルム45との間に、対応する色のカラーフィルタをさらに設けて、色純度を向上させる構成としても良い。
図7、および図11を用いて説明する。
図7の電気光学装置110において、表示パネル76は、有機ELパネルであるものとして説明したが、液晶パネルであっても良い。
この場合、表示パネルは、透過型の液晶パネルと、液晶パネルの背面に配置されたバックライトとから構成される。なお、画素とプリズム面82とを近づけるために、液晶パネルにおけるプリズム面82側のガラス基板を薄く研磨することが必要になる。また、画素を透過した光は指向性が強いことが必要となるため、正面方向に指向性が強いバックライトを用いることが望ましい。
この構成であっても、液晶パネルから出射された表示光の大半は、レンチキュラーレンズ85のプリズム面82の屈折作用によって対応する視点に向う光となるため、指向性表示における光の利用効率が高められ、明るい指向性表示を行うことができる。
同様に、図11の電気光学装置120においても、表示パネル75は、有機ELパネルであるものとして説明したが、バックライトを備えた液晶パネルであっても良い。
この構成であっても、液晶パネルから出射された表示光の大半は、プリズムシート83のプリズム面82の屈折作用によって対応する視点に向う光となるため、指向性表示における光の利用効率が高められ、明るい指向性表示を行うことができる。
Claims (7)
- 複数の画素からなる表示領域を備えた表示パネルと、
前記表示領域に重ねて配置され、複数のシリンドリカルレンズが配置されたレンチキュラーレンズを有する面とプリズム面が設けられた面とを有するレンズ体と、
を備え、
複数の前記画素は、前記表示領域において行列をなして配置され、
複数の前記画素の各々には、それぞれの画素が出射する所定の波長域を有する表示光を選択的に共振させるための光共振器構造が設けられており、
前記行列における画素列の延在方向に対して前記シリンドリカルレンズの延在方向が傾斜して配置され、
前記シリンドリカルレンズの凸レンズ面と、前記複数の画素のうち前記画素行方向に隣り合う2つ以上の画素とが、重ねて配置されており、
前記プリズム面は、前記複数の画素の各々に重なるように配置された複数の小プリズムから構成され、
前記小プリズムの各々は、前記複数の画素が出射する表示光の各々を、それぞれ対応する前記視点の方向に屈折させるための屈折面を備えており、
前記凸レンズ面に重ねて配置された前記2つ以上の画素が出射する表示光の一部は、前記複数の小プリズムにより屈折された後、前記凸レンズ面の光学作用により、前記2つ以上の画素の画素数と同じ視点数の指向性表示における各視点の表示光となることを特徴とする電気光学装置。 - 前記表示パネルは、誘電体多層膜からなるハーフミラー層と、透明な画素電極と、有機EL層と、共通電極とを、この順番で備え、前記ハーフミラー層側から光を出射するボトムエミッション型の有機ELパネルであり、
前記画素は、前記画素電極に重なる領域に配置された前記ハーフミラー層から前記共通電極までの積層構造からなり、
前記光共振器構造は、前記ハーフミラー層と、反射性を有する前記共通電極とによって構成され、
前記光共振器構造における共振器長は、前記ハーフミラー層から前記共通電極までの距離によって規定されることを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置。 - 前記表示パネルは、共通電極と、有機EL層と、透明な画素電極と、誘電体多層膜からなるハーフミラー層とを、この順番で備え、前記共通電極側から光を出射するトップエミッション型の有機ELパネルであり、
前記画素は、前記画素電極に重なる領域に配置された前記共通電極から前記ハーフミラー層までの積層構造からなり、
前記光共振器構造は、ハーフミラー化された前記共通電極と、前記ハーフミラー層とによって構成され、
前記光共振器構造における共振器長は、前記共通電極から前記ハーフミラー層までの距離によって規定されることを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置。 - 複数の前記画素のうち、いずれかの画素には、前記ハーフミラー層から前記共通電極までの距離を調整するための透明な調整層が、前記画素内にさらに設けられていることを特徴とする請求項2または3に記載の電気光学装置。
- 前記ハーフミラー層は、TiO2膜とSiO2膜とが交互に積層された誘電体多層膜であることを特徴とする請求項2〜4のいずれか一項に記載の電気光学装置。
- 前記画素の各々は、赤色、緑色、青色のうち、いずれか1色の画素に割り振られ、
前記所定の波長域を有する表示光は、赤色光、緑色光、青色光のうち、いずれか1色の色光であり、
前記共振器長は、赤色画素、緑色画素、青色画素の順に、長さが短くなるように設定されていることを特徴とする請求項2〜5のいずれか一項に記載の電気光学装置。 - 請求項1〜6のいずれか一項に記載の電気光学装置を備えたことを特徴とする電子機器。
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