JP7081256B2 - 光学ユニット、および表示装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明を適用した光学ユニット1の平面図である。図2は、図1に示す第1着色層81(R)等の透過率-波長特性を示す説明図である。図3は、図1に示す第1画像光LR等のスペクトラムを示す説明図である。
図4は、図1に示す第1パネル10の電気的構成を示す説明図である。図5は、図4に示す第1表示領域111内の各画素(画素回路)の回路図である。なお、以下の説明において、「上層側」「上面」とは、第1基板とは反対側を意味する。
図6は、図1に示す第1パネル10の断面図である。図6に示すように、第1基板11には、画素Pの選択トランジスターTSL等のトランジスターの能動領域40(ソース/ドレイン領域)が形成され、能動領域40の上面は絶縁膜B0(ゲート絶縁膜)で被覆されている。絶縁膜B0の上面にはゲート電極Gが形成されている。ゲート電極Gの上層側には複数の絶縁層BA~BEと複数の配線層WA~WEとを交互に積層した多層配線層が形成される。各配線層は、アルミニウムや銀等を含有する低抵抗な導電材料で形成される。絶縁層BAの上面には、図5に示す走査線62等を含む配線層WAが形成されている。絶縁層BBの上層には、図5に示す信号線61や第1電極C1等を含む配線層WBが形成されている。絶縁層BCの表上層には、図5に示す第2電極C2等を含む配線層WCが形成されている。絶縁層BDの表上層には、図5に示す第1電源導電体48等を含む配線層WDが形成されている。絶縁層BEの上層には、配線69と配線67等を含む配線層WEが形成されている。
図7は、図1に示す第2パネル20の断面図である。図8は、図1に示す第3パネル30の断面図である。図1に示す第2パネル20および第3パネル30は、第1パネル10と同様、図5および図6を参照して説明した電気的構成を有しており、第1発光素子15に代えて、第2発光素子25および第3発光素子35が形成されている。
図9は、図1に示す第2ダイクロイックミラー57の透過率-波長特性を示すグラフである。図10は、図1に示す第1ダイクロイックミラー56の透過率-波長特性を示すグラフである。図11は、図1に示す光学ユニット1における画像光の利用可能な波長範囲を示す説明図である。
図12は、図1に示す第1ダイクロイックミラー56が偏光分離特性を有しない参考例の透過率-波長特性を示すグラフである。図13は、図12に示す特性の第1ダイクロイックミラー56を用いた場合の画像光の利用可能な波長範囲を示す説明図である。
図14は、本発明を適用した光学ユニット1での動作を示す説明図である。図14に示すように、本形態の光学ユニット1では、第1パネル10から出射された無偏光の第1画像光LRは、偏光素子80を通過した際、S偏光の光のみが第1入射面51からダイクロイックプリズム50内に進入する。そして、S偏光の第1画像光LRは、例えば、第1ダイクロイックミラー56で反射した後、第2ダイクロイックミラー57を透過し、出射面54から出射される。
以上説明したように、本形態の光学ユニット1では、第1パネル10からダイクロイックプリズム50に到る光路に偏光素子80が配置され、第1ダイクロイックミラー56は、偏光分離特性を有している。このため、第1ダイクロイックミラー56は、透過率-波長特性に加えて、入射する光の偏光方向に基づいて、色光毎の反射や透過を行う。従って、第1発光素子15から出射される光は、装置光軸に対して大きく傾いた光線を含むという事情や、第1ダイクロイックミラー56が入射角依存性を有しているという事情があっても、第1発光素子15から出射された第1画像光LRの反射を第1ダイクロイックミラー56で適正に行うことができる。それ故、光学ユニット1を表示装置に用いた際、第1パネル10等から出射される色光の波長域を極端に狭めた構成や、第1パネル10から出射される光束のうち、画像の表示に利用する有効光束を著しく狭めた構成等を採用しなくても、品位の高い画像を表示することができる。
図15は、本発明を適用した光学ユニット1における偏光素子80の配置範囲の第1例を示す説明図である。図16は、本発明を適用した光学ユニット1における偏光素子80の配置範囲の第2例を示す説明図である。図15に示すように、第1パネル10から出射された第1画像光LRを例に説明すると、偏光素子80は、少なくとも、第1パネル10からダイクロイックプリズム50に向けて出射される第1画像光LRの光束のうち、出射面54から出射される光束に対応する有効光束L0が通過する領域に設けられていることが好ましい。
Ga≧d・tanθ
Ga≧d・tanθ
上記実施形態では、第1パネル10とダイクロイックミラー50との間に偏光素子80を配置したが、偏光素子80が第1パネル10と一体になっている態様や、ダイクロイックミラー50と一体になっている態様であってもよい。また、偏光素子80が第1パネル10と第1発光素子15との間に構成されている等、第1パネル10に偏光素子80が内蔵されている態様であってもよい。上記実施形態では、第1パネル10に第1着色層81(R)を設け、第2パネル20に第2着色層82(B)を設け、第3パネル30に第3着色層81(G)を設けたが、第1着色層81(R)、第2着色層82(B)、および第3着色層81(G)を第1パネル10、第2パネル20、および第3パネル30とは別の部材として構成してもよい。上記実施形態では、発光素子が白色光を出射したが、第1パネル10に設けた第1発光素子15自身が第1波長域の第1画像光LRを出射し、第2パネル20に設けた第2発光素子25自身が第2波長域の第2画像光LBを出射し、第3パネル30に設けた第3発光素子35自身が第3波長域の第3画像光LGを出射する場合に本発明を適用してもよい。
上記実施形態で説明した光学ユニット1は、以下に説明する表示装置等に用いられる。図17は、頭部装着型の表示装置1000の説明図である。図18は、図17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19は、図18に示す光学系の光路を示す説明図である。
図20は、投射型の表示装置2000の説明図である。図20に示す表示装置2000は、上記実施形態に係る光学ユニット1と、光学ユニット1から出射された合成光Lbをスクリーン等の被投射部材2200等に拡大して投射する投射光学系2100とを有している。
上記実施形態で説明した光学ユニット1を備えた表示装置(電子機器)としては、ビデオカメラやスチルカメラ等の撮像装置に利用される電子式ビューファインダー(EVF:Electronic View Finder)等を挙げることができる。
Claims (10)
- 第1発光素子を備えた第1パネルと、
第2発光素子を備えた第2パネルと、
第3発光素子を備えた第3パネルと、
前記第1パネルから出射された画像光が第1波長域の第1画像光として入射する第1入
射面、前記第1入射面と対向し、前記第2パネルから出射された画像光が前記第1波長域
と異なる第2波長域の第2画像光として入射する第2入射面、前記第1入射面および前記
第2入射面との間に設けられ、前記第3パネルから出射された画像光が前記第1波長域お
よび前記第2波長域と異なる第3波長域の第3画像光として入射する第3入射面、前記第
3入射面と対向する出射面、前記第1画像光を前記出射面に向けて反射し、前記第2画像
光および前記第3画像光を透過する第1ダイクロイックミラー、および前記第2画像光を
前記出射面に向けて反射し、前記第1画像光および前記第3画像光を透過する第2ダイク
ロイックミラーを備えたダイクロイックプリズムと、
前記第1発光素子、前記第2発光素子、および前記第3発光素子のうち、1つの発光素
子から前記ダイクロイックプリズムに到る光路に、偏光方向が異なる第1偏光および第2
偏光のうち、前記第1偏光の光を透過する偏光素子と、を有し、
前記第1ダイクロイックミラーおよび前記第2ダイクロイックミラーの一方は、偏光分
離特性を有していることを特徴とする光学ユニット。 - 請求項1に記載の光学ユニットにおいて、
前記1つの発光素子は、前記第1発光素子、前記第2発光素子、および前記第3発光素
子のうち、最も長波長の画像光に対応する発光素子であることを特徴とする光学ユニット
。 - 請求項1に記載の光学ユニットにおいて、
前記1つの発光素子は、前記第1発光素子から出射された光、前記第2発光素子から出
射された光、および前記第3発光素子から出射された光の合成光が白色光となる条件で前
記第1発光素子、前記第2発光素子、および前記第3発光素子を駆動した際に寿命が最も
長い発光素子であることを特徴とする光学ユニット。 - 請求項1から3までの何れか一項に記載の光学ユニットにおいて、
前記1つの発光素子は、前記第1発光素子および前記第2発光素子のうちの一方である
ことを特徴とする光学ユニット。 - 請求項1から4までの何れか一項に記載の光学ユニットにおいて、
前記偏光素子は、前記第1パネル、前記第2パネル、および前記第3パネルのうち、前
記1つの発光素子が設けられた1つのパネルから前記ダイクロイックプリズムに到る光路
に配置されていることを特徴とする光学ユニット。 - 請求項5に記載の光学ユニットにおいて、
前記1つのパネルから前記ダイクロイックプリズムに向けて出射される画像光の光束の
うち、前記出射面から出射される光束に対応する有効光束が通過する領域の全域に前記偏
光素子が設けられていることを特徴とする光学ユニット。 - 請求項5に記載の光学ユニットにおいて、
前記1つのパネルから前記ダイクロイックプリズムに向けて出射される画像光の光束の
うち、画像の表示に利用される有効光束が通過する領域の全域に前記偏光素子が設けられ
ていることを特徴とする光学ユニット。 - 請求項1から7までの何れか一項に記載の光学ユニットを備えた表示装置であって、
前記ダイクロイックプリズムの前記出射面から出射された前記第1画像光、前記第2画
像光、および前記第3画像光の合成光により画像を表示することを特徴とする表示装置。 - 請求項8に記載の表示装置において、
前記合成光を用いて虚像を表示する虚像表示部を有することを特徴とする表示装置。 - 請求項8に記載の表示装置において、
前記合成光を投射する投射光学系を有することを特徴とする表示装置。
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