JP7192373B2 - 画像表示モジュール、ホログラムレンズアレイおよび画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像表示モジュール、ホログラムレンズアレイおよび画像表示装置に関する。

画像表示パネルの複数の画素に対応して設けられた複数のレンズ等の集光素子を備えた画像表示モジュールが従来から知られている。下記の特許文献１には、第１基板上に配列された複数の電気光学素子と、各電気光学素子からの射出光を回折させて集束させる複数のホログラムレンズと、各ホログラムレンズによる回折光が通過する複数の開口部が形成された遮光層と、を備えた電気光学装置が開示されている。

特開２００７－２８７４６２号公報

画像表示パネルは、例えば赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各色光を射出する光射出部を含む複数の画素によって構成されるのが一般的である。そのため、一つの画素が赤色光、緑色光および青色光の３つの色光を射出する３つの光射出部で構成されている場合、各光射出部に対応して設けられるレンズの面積は、最大でも一つの画素の面積の１／３に限定される。このように、レンズをむやみに大きくできないため、各光射出部から射出される光のうちの一部の光しか画像表示に利用されず、光利用効率が低い、という問題がある。

また、特許文献１の電気光学装置においては、電気光学素子からの射出光をホログラムレンズによって回折させた後、遮光層に設けられた開口部を通過した光を表示に利用している。そのため、電気光学素子からの射出光のうち、ホログラムレンズに入射できなかった光、もしくは、ホログラムレンズに入射したとしても、ホログラムレンズで回折された後に開口部を通過できなかった光は、画像表示に利用されず、光利用効率が低い、という問題がある。

上記の課題を解決するために、本発明の一つの態様の画像表示モジュールは、互いに隣り合う光射出部を有する画像表示パネルと、前記画像表示パネルから射出された光を回折させるホログラムレンズと、を備える。前記ホログラムレンズは、前記互いに隣り合う光射出部のうちの第１光射出部から射出された光を回折させる第１ホログラムレンズと、前記第１光射出部に隣り合う第２光射出部から射出された光が入射する第２ホログラムレンズと、を有する。前記画像表示パネルの法線方向から見た平面視において、前記第１ホログラムレンズと前記第２ホログラムレンズとは、互いに重畳している。

本発明の一つの態様の画像表示モジュールにおいて、前記第１ホログラムレンズの面積は、前記第１光射出部の面積よりも大きく、前記第２ホログラムレンズの面積は、前記第２光射出部の面積よりも大きくてもよい。

本発明の一つの態様の画像表示モジュールにおいて、前記ホログラムレンズは、レンズ材料の屈折率が相対的に高い高屈折率領域と、前記レンズ材料の屈折率が相対的に低い低屈折率領域と、が交互に設けられた屈折率縞を有し、前記屈折率縞のピッチは、前記光射出部の中央側で広く、前記光射出部の周縁側で狭くてもよい。

本発明の一つの態様の画像表示モジュールは、単層のホログラムレンズ層を有し、前記第１ホログラムレンズと前記第２ホログラムレンズとは、前記ホログラムレンズ層の内部において重畳していてもよい。

本発明の一つの態様の画像表示モジュールは、互いに積層された第１ホログラムレンズ層と第２ホログラムレンズ層とを有し、前記第１ホログラムレンズは、前記第１ホログラムレンズ層に設けられ、前記第２ホログラムレンズは、前記第２ホログラムレンズ層に設けられていてもよい。

本発明の一つの態様の画像表示モジュールにおいて、前記ホログラムレンズは、前記画像表示パネルの前記第１光射出部および前記第２光射出部に隣り合う第３光射出部から射出された光を回折させる第３ホログラムレンズをさらに有し、前記平面視において、前記第３ホログラムレンズは、前記第１ホログラムレンズおよび前記第２ホログラムレンズに重畳していてもよい。

本発明の一つの態様の画像表示モジュールにおいて、前記画像表示パネルは、隣り合うサブ画素を有し、前記隣り合うサブ画素は、前記第１光射出部と、前記第２光射出部と、前記第３光射出部と、を含み、前記第１光射出部は、第１の色の光を射出し、前記第２光射出部は、前記第１の色とは異なる第２の色の光を射出し、前記第３光射出部は、前記第１の色および前記第２の色とは異なる第３の色の光を射出してもよい。

本発明の一つの態様の画像表示モジュールにおいて、前記隣り合うサブ画素を含む画素は、１個の前記第１光射出部と、１個の前記第２光射出部と、２個の前記第３光射出部と、を含み、前記第３ホログラムレンズの配列方向は、前記第１ホログラムレンズの配列方向および前記第２ホログラムレンズの配列方向に対して角度を有していていもよい。

本発明の一つの態様の画像表示モジュールにおいて、前記第１ホログラムレンズの面積および前記第２ホログラムレンズの面積のそれぞれは、前記画素の面積と略等しく、前記第３ホログラムレンズの面積は、前記画素の面積の１／２と略等しくてもよい。

本発明の一つの態様の画像表示モジュールにおいて、前記第１の色は緑色であり、前記第２の色は赤色であり、前記第３の色は青色であってもよい。

本発明の一つの態様の画像表示モジュールは、前記第１光射出部、前記第２光射出部および前記第３光射出部の各々から射出された光が入射するカラーフィルターをさらに備え、前記ホログラムレンズは、前記カラーフィルターの光射出側に設けられていてもよい。

本発明の一つの態様の画像表示モジュールにおいて、前記画像表示パネルは、前記第１光射出部、前記第２光射出部および前記第３光射出部の各々に対応して設けられた有機エレクトロルミネッセンス素子を備えていてもよい。

本発明の一つの態様のホログラムレンズアレイは、互いに隣り合う光射出部を有する画像表示パネルから射出された光が入射されるホログラムレンズアレイであって、互いに隣り合うホログラムレンズを有し、前記互いに隣り合うホログラムレンズは、前記互いに隣り合う光射出部のうちの第１光射出部から射出された光を回折させる第１ホログラムレンズと、前記第１光射出部に隣り合う第２光射出部から射出された光が入射する第２ホログラムレンズと、を有し、前記光の進行方向から見た平面視において、前記第１ホログラムレンズと前記第２ホログラムレンズとは、互いに重畳している。

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画像表示モジュールを備える。

第１実施形態のヘッドマウントディスプレイを使用者が装着した状態を示す図である。 ヘッドマウントディスプレイの斜視図である。 ヘッドマウントディスプレイの画像表示部の概略構成図である。 画像表示モジュールの平面図である。 光射出部と第１ホログラムレンズとの位置関係を示す平面図である。 光射出部と第２ホログラムレンズとの位置関係を示す平面図である。 光射出部と第３ホログラムレンズとの位置関係を示す平面図である。 光射出部と第１～第３ホログラムレンズとを重ね合わせた状態を示す平面図である。 図８のIX－IX線に沿う画像表示モジュールの断面図である。 ホログラムレンズアレイの模式図である。 第１変形例の画像表示モジュールの断面図である。 第２変形例の画像表示モジュールにおいて、画像表示パネルとホログラムレンズアレイとの位置関係を示す平面図である。 第２実施形態の画像表示モジュールにおいて、画像表示パネルとホログラムレンズアレイとの位置関係を示す平面図である。 第３実施形態の画像表示モジュールにおいて、画像表示パネルとホログラムレンズアレイとの位置関係を示す平面図である。 従来の画像表示モジュールにおいて、画像表示パネルとホログラムレンズアレイとの位置関係を示す平面図である。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１～図１０を用いて説明する。
本実施形態の画像表示装置は、使用者が頭部に装着して使用するヘッドマウントディスプレイの一例である。以下の説明では、ヘッドマウントディスプレイ（Head Mounted Display）を、ＨＭＤと略記する。
図１は、本実施形態のＨＭＤを使用者が装着した状態を示す図である。図２は、ＨＭＤの斜視図である。
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。

図１に示すように、本実施形態のＨＭＤ３００（画像表示装置）は、使用者Ｍが眼鏡を掛ける感覚で頭部に装着して使用される。本実施形態のＨＭＤ３００は、使用者の眼を覆う非透過型のＨＭＤである。

図２に示すように、ＨＭＤ３００は、眼鏡に類似した形状を有する表示部１００と、使用者Ｍが手で持つことが可能な程度の大きさを有する制御装置２６０と、を備えている。表示部１００と制御装置２６０とは、有線または無線で通信可能に接続される。本実施形態において、表示部１００を構成する左眼用画像表示部１１０Ａおよび右眼用画像表示部１１０Ｂの各々と制御装置２６０とは、ケーブル２９０を介して有線で通信可能に接続され、画像信号や制御信号を通信する。

表示部１００は、メインフレーム１２０と、左眼用画像表示部１１０Ａと、右眼用画像表示部１１０Ｂと、を備えている。制御装置２６０は、表示画面２７０と、操作ボタン部２８０と、を備えている。

表示画面２７０は、例えば使用者Ｍに与える各種の情報や指示等を表示する。メインフレーム１２０は、使用者Ｍが耳に掛けるための一対のテンプル部１２２Ａ，１２２Ｂを備えている。メインフレーム１２０は、左眼用画像表示部１１０Ａと、右眼用画像表示部１１０Ｂと、を支持する。

右眼用画像表示部１１０Ｂと左眼用画像表示部１１０Ａとは、同様の構成を有しており、双方の画像表示部１１０Ａ，１１０Ｂ内の各構成要素は左右対称に配置されている。そのため、以下では、右眼用画像表示部１１０Ｂを単に画像表示部１１０として詳細に説明し、左眼用画像表示部１１０Ａの説明を省略する。

図３は、画像表示部１１０の概略構成を示す図である。図３においては、使用者Ｍの眼ＭＥの瞳の中心を通り、かつ、観察される画像の中心画角となる光線が通る経路を光軸ＡＸ１とする。

図３に示すように、画像表示部１１０は、画像表示モジュール１０と、投射光学系１２と、を備えている。画像表示モジュール１０は、画像表示パネル２０と、ホログラムレンズアレイ５０と、を備えている。画像表示モジュール１０は、画像情報を含む画像光を射出する。画像表示パネル２０およびホログラムレンズアレイ５０の詳細な構成については、後述する。

画像表示モジュール１０から射出された光Ｌは、投射光学系１２に入射する。投射光学系１２は、第１レンズ１２１と、絞り１２３と、第２レンズ１２ｂと、を有する。投射光学系１２は、第１レンズ１２１によって射出光の中間像Ｇ１を生成し、第２レンズ１２２によって略平行光とした光Ｌを使用者Ｍの眼ＭＥに導き、網膜上に結像させるように設計されている。

投射光学系１２は、絞り１２３が第１レンズ１２１の後方焦点の位置に配置されることによって物体側テレセントリックの光学系として機能する。投射光学系１２は、第２レンズ１２２によって絞り１２３の像を使用者Ｍの眼ＭＥの瞳位置近傍に形成することにより、使用者Ｍに全画角を観察可能とする。

なお、本実施形態の投射光学系１２は軸上色収差を補正しているため、画像光を構成する緑色光、赤色光および青色光は、投射光学系１２によって色収差が生じない。なお、軸上色収差を補正した投射光学系１２は、一般的には３枚以上のレンズを含む構成となるが、図３では説明を単純にするため、第１レンズ１２１および第２レンズ１２２のみを図示した。

図４は、画像表示モジュール１０の平面図である。図５は、画像表示パネル２０の光射出部２１とホログラムレンズアレイ５０の第１ホログラムレンズ５１１との位置関係を示す平面図である。図６は、画像表示パネル２０の光射出部２１とホログラムレンズアレイ５０の第２ホログラムレンズ５１２との位置関係を示す平面図である。図７は、画像表示パネル２０の光射出部２１とホログラムレンズアレイ５０の第３ホログラムレンズ５１３との位置関係を示す平面図である。

以下の説明において、図４～図７に示す画像表示パネル２０の横方向は、発光領域Ｅ１においてアクティブマトリクス回路の走査線が延在する方向であり、水平方向Ｈと称する。これに対し、画像表示パネル２０の縦方向は、発光領域Ｅ１においてアクティブマトリクス回路のデータ線が延在する方向であり、垂直方向Ｖと称する。

本実施形態の画像表示パネル２０は、例えばトップエミッション型の有機ＥＬパネルで構成されている。なお、画像表示パネル２０は、例えば無機ＥＬ素子等の発光素子を備えた自発光型の画像表示パネルで構成されていてもよいし、液晶表示パネルで構成されていてもよい。

図４に示すように、画像表示パネル２０は、矩形状の発光領域Ｅ１と、発光領域Ｅ１の周囲を囲む非発光領域Ｅ２と、を有している。発光領域Ｅ１は、水平方向Ｈおよび垂直方向Ｖにマトリクス状に配列され、アクティブマトリクス回路を構成する複数のサブ画素ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３を備えている。

具体的には、画像表示パネル２０は、互いに交差する複数の走査線（図示略）および複数のデータ線（図示略）と、複数の走査線と複数のデータ線との交差位置の近傍に設けられた複数のスイッチング素子２７（図５～図７参照）と、マトリクス状に配列された複数のサブ画素ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３と、を備えている。隣り合う走査線と隣り合うデータ線とによって囲まれた略正方形状の領域がサブ画素ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３であり、１つのサブ画素ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３は１つの光射出部を含んでいる。

本実施形態の場合、１個の画素ＰＸは、マトリクス状に配列された複数のサブ画素ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３のうち、２行２列に配列された４個のサブ画素ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３によって構成されている。具体的には、画素ＰＸは、画素ＰＸの左上に位置する１個の第１サブ画素ＳＰ１と、画素ＰＸの右下に位置する１個の第２サブ画素ＳＰ２と、画素ＰＸの右上および左下に位置する２個の第３サブ画素ＳＰ３と、から構成されている。第１サブ画素ＳＰ１は、緑色光Ｇを射出する。第２サブ画素ＳＰ２は、赤色光Ｒを射出する。第３サブ画素ＳＰ３は、青色光Ｂを射出する。

複数のサブ画素ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３の各々は、有機ＥＬ素子からなる光射出部２１を有している。隣り合うサブ画素ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３の有機ＥＬ素子の間には、これら有機ＥＬ素子を区画する隔壁が設けられている。したがって、各有機ＥＬ素子から発せられた光は、隔壁の開口部を通過して外部に射出される。本明細書では、有機ＥＬ素子からの光が射出される隔壁の開口部を光射出部２１と定義する。このように、画像表示パネル２０は、複数の光射出部２１を有する。

図５～図８に示すように、本実施形態の光射出部２１は、八角形の形状を有している。ただし、光射出部２１の形状は、八角形に限らず、他の多角形であってもよいし、円形や楕円形であってもよい。発光領域Ｅ１に設けられた複数の有機ＥＬ素子は、封止膜２５７および保護基板２５５（図４参照）によって覆われている。発光領域Ｅ１の全体では、各サブ画素ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３の有機ＥＬ素子の発光／非発光が制御されることによって、画像が形成される。

複数の画素ＰＸの各々は、１個の第１光射出部２１１と、１個の第２光射出部２１２と、２個の第３光射出部２１３と、を含んでいる。第１光射出部２１１は、第１サブ画素ＳＰ１に設けられ、例えば５００ｎｍ～５８０ｎｍの緑色波長域の光Ｇ（第１の色の光）を射出する。第２光射出部２１２は、第２サブ画素ＳＰ２に設けられ、例えば５８０ｎｍ～７８０ｎｍの赤色波長域の光Ｒ（第２の色の光）を射出する。第３光射出部２１３は、第３サブ画素ＳＰ３に設けられ、例えば４００ｎｍ～５００ｎｍの青色波長域の光Ｂ（第３の色の光）を射出する。

図４に示すように、非発光領域Ｅ２は、発光領域Ｅ１の周囲を囲む矩形枠状の領域である。つまり、非発光領域Ｅ２は、発光領域Ｅ１の外縁から画像表示パネル２０の外縁２０ａまでの領域である。非発光領域Ｅ２は、画像表示パネル２０の額縁領域に相当する。非発光領域Ｅ２は、実装領域Ｅ３を含んでいる。

実装領域Ｅ３には、複数の実装端子１９が設けられている。制御信号および電源電位は、制御回路および電源回路等の各種の外部回路（図示せず）から各実装端子１９に供給される。外部回路は、例えば実装領域Ｅ３に接合された可撓性の配線基板（図示せず）に実装される。

ホログラムレンズアレイ５０は、複数のホログラムレンズ５１を有し、画像表示パネル２０から射出された光を回折させる。複数のホログラムレンズ５１は、複数の第１ホログラムレンズ５１１と、複数の第２ホログラムレンズ５１２と、複数の第３ホログラムレンズ５１３と、を含んでいる。第１ホログラムレンズ５１１には、第１光射出部２１１から射出された緑色光Ｇが入射する。第２ホログラムレンズ５１２には、第２光射出部２１２から射出された赤色光Ｒが入射する。第３ホログラムレンズ５１３には、第３光射出部２１３から射出された青色光Ｂが入射する。このように、複数の光射出部２１の各々から射出された光は、複数のホログラムレンズ５１の各々に入射する。

図５に示すように、光の進行方向から見た平面視、すなわち画像表示パネル２０の法線方向から見た平面視において、複数の第１ホログラムレンズ５１１は、水平方向Ｈおよび垂直方向Ｖにマトリクス状に配列されている。複数の第１ホログラムレンズ５１１の各々は、形状が略正方形状であり、一辺の寸法および面積が互いに略等しい。また、第１ホログラムレンズ５１１の面積は、第１光射出部２１１の面積よりも大きい。以下の説明では、光の進行方向から見た平面視、すなわち画像表示パネル２０の法線方向から見た平面視を、平面視と称する。図５においては、図面を見やすくするため、４個の第１ホログラムレンズ５１１のみを図示するが、実際にはこの周囲にも複数の第１ホログラムレンズ５１１が設けられている。図６および図７についても同様である。

第１ホログラムレンズ５１１の中心位置は、第１光射出部２１１の中心位置と略一致している。水平方向Ｈもしくは垂直方向Ｖに互いに隣り合う２つの第１光射出部２１１の中心間の距離は、第１サブ画素ＳＰ１の１辺の長さの略２倍である。そのため、第１ホログラムレンズ５１１の１辺の長さは第１サブ画素ＳＰ１の１辺の長さの略２倍となり、第１ホログラムレンズ５１１の面積は第１サブ画素ＳＰ１の面積の略４倍となる。したがって、第１ホログラムレンズ５１１の面積は、画素ＰＸの面積と略等しい。

同様に、図６に示すように、平面視において、複数の第２ホログラムレンズ５１２は、水平方向Ｈおよび垂直方向Ｖにマトリクス状に配列されている。複数の第２ホログラムレンズ５１２の各々は、形状が略正方形状であり、一辺の寸法および面積が互いに略等しい。第２ホログラムレンズ５１２の面積は、第２光射出部２１２の面積よりも大きい。

第２ホログラムレンズ５１２の中心位置は、第２光射出部２１２の中心位置と略一致している。また、第２ホログラムレンズ５１２の面積は、第１ホログラムレンズ５１１の面積と略等しく、画素ＰＸの面積と略等しい。

図７に示すように、平面視において、複数の第３ホログラムレンズ５１３は、各サブ画素ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３の２本の対角線方向にマトリクス状に配列されている。つまり、第３ホログラムレンズ５１３の配列方向は、第１ホログラムレンズ５１１の配列方向および第２ホログラムレンズ５１２の配列方向に対して略４５°の角度を有している。複数の第３ホログラムレンズ５１３の各々は、形状が略正方形状であり、一辺の寸法および面積が互いに略等しい。第３ホログラムレンズ５１３の面積は、第３光射出部２１３の面積よりも大きい。

第３ホログラムレンズ５１３の中心位置は、第３光射出部２１３の中心位置と略一致している。第３サブ画素ＳＰ３の対角線方向に互いに隣り合う２つの第３光射出部２１３の間の距離は、第３サブ画素ＳＰ３の対角線の長さに略等しい。そのため、第３ホログラムレンズ５１３の１辺の長さは第３サブ画素ＳＰ３の１辺の長さの略１．４倍となり、第３ホログラムレンズ５１３の面積は第３サブ画素ＳＰ３の面積の略２倍となる。したがって、第３ホログラムレンズ５１３の面積は、画素ＰＸの面積の１／２と略等しい。

以上、各ホログラムレンズ５１の配置を個別に説明したが、実際のホログラムレンズアレイ５０においては、図８に示すように、平面視において、第１ホログラムレンズ５１１と第２ホログラムレンズ５１２と第３ホログラムレンズ５１３とは、互いに重畳している。すなわち、第１ホログラムレンズ５１１と第２ホログラムレンズ５１２とは互いに重畳し、第２ホログラムレンズ５１２と第３ホログラムレンズ５１３とは互いに重畳し、第３ホログラムレンズ５１３と第１ホログラムレンズ５１１とは互いに重畳している。

以下、画像表示モジュール１０の断面構造について、図９および図１０を用いて説明する。
図９は、図８のIX－IX線に沿う画像表示モジュール１０の断面図である。

図９に示すように、画像表示モジュール１０は、画像表示パネル２０と、スペーサー層１０１と、ホログラムレンズ層１０２と、保護基板２５５と、を備えている。画像表示パネル２０は、基板２０１と、有機ＥＬ素子２０２と、隔壁２０３と、封止膜２５７と、カラーフィルター２０４と、を備えている。

基板２０１の第１面２０１ａに、有機ＥＬ素子２０２と、隔壁２０３と、が設けられている。有機ＥＬ素子２０２は、各サブ画素ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３に対応して設けられ、当該サブ画素ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３に対応した色の光を射出する。隔壁２０３は、隣り合う２つの有機ＥＬ素子２０２の間を区画する。上述したように、隔壁２０３の開口部が光射出部２１となる。

有機ＥＬ素子２０２の詳細な構成の図示は省略するが、有機ＥＬ素子２０２は、反射層、画素電極（陽極）、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、および共通電極（陰極）等の構成要素が積層された構造を有している。また、画素電極と正孔輸送層との間に、正孔注入層が設けられることもある。

正孔輸送層の材料には、各種ｐ型の高分子材料や、各種ｐ型の低分子材料を単独または組み合わせて用いることができる。例えば、Ｎ，Ｎ’－ジ（１－ナフチル）－Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－１，１’－ジフェニル－４，４’－ジアミン（ＮＰＤ）、Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－Ｎ，Ｎ’－ビス（３－メチルフェニル）－１，１’－ジフェニル－４，４’－ジアミン（ＴＰＤ）等のテトラアリールベンジジン誘導体、テトラアリールジアミノフルオレン化合物またはその誘導体（アミン系化合物）等が用いられる。

電子輸送層の材料には、２，９－ジメチル－４，７－ジフェニル－１，１０－フェナントロリン（ＢＣＰ）等のフェナントロリン誘導体、トリス（８－キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）等の８－キノリノールないしその誘導体を配位子とする有機金属錯体などのキノリン誘導体、アザインドリジン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ペリレン誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、キノキサリン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、ニトロ置換フルオレン誘導体等が用いられる。

正孔注入層の材料には、銅フタロシアニン、４，４’，４’’－トリス（Ｎ，Ｎ－フェニル－３－メチルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ－ＭＴＤＡＴＡ）、Ｎ，Ｎ’－ビス－（４－ジフェニルアミノ－フェニル）－Ｎ、 Ｎ’－ジフェニル－ビフェニル－４－４’－ジアミン等が用いられる。

発光層において、ホストとしては、アントラセン誘導体、ナフタセン誘導体、ペリレン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアミン誘導体、トリス（８－キノリノラト）アルミニウム錯体（Ａｌｑ３）等のキノリノラト系金属錯体、トリアリールアミン誘導体、オキサジアゾール誘導体、シロール誘導体、ジカルバゾール誘導体、オリゴチオフェン誘導体、ベンゾピラン誘導体、トリアゾール誘導体、ベンゾオキサゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体等が用いられる。

発光層において、赤色光用のドーパントとして、テトラアリールジインデノペリレン誘導体等のペリレン誘導体、ユーロピウム錯体、ベンゾピラン誘導体、ローダミン誘導体、ベンゾチオキサンテン誘導体、ポルフィリン誘導体、ナイルレッド、２－（１，１－ジメチルエチル）－６－（２－（２，３，６，７－テトラヒドロ－１，１，７，７－テトラメチル－１Ｈ，５Ｈ－ベンゾ（ｉｊ）キノリジン－９－イル）エテニル）－４Ｈ－ピラン－４Ｈ－イリデン）プロパンジニトリル（ＤＣＪＴＢ）、４－（ジシアノメチレン）－２－メチル－６－（ｐ－ジメチルアミノスチリル）－４Ｈ－ピラン（ＤＣＭ）等が用いられる。また、赤色燐光材料としては、赤色の燐光を発するものであれば特に限定されず、例えば、イリジウム、ルテニウム、白金、オスミウム、レニウム、パラジウム等の金属錯体が挙げられ、これら金属錯体の配位子のうちの少なくとも一つがフェニルピリジン骨格、ビピリジル骨格、ポルフィリン骨格等を持つもの等が用いられる。

青色光用のドーパントとして、ジスチリルジアミン系化合物等のジスチリルアミン誘導体、フルオランテン誘導体、ピレン誘導体、ペリレンおよびペリレン誘導体、アントラセン誘導体、ベンゾオキサゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、クリセン誘導体、フェナントレン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、テトラフェニルブタジエン、４，４’－ビス（９－エチル－３－カルバゾビニレン）－１，１’－ビフェニル（ＢＣｚＶＢｉ）、ポリ［（９．９－ジオクチルフルオレン－２，７－ジイル）－コ－（２，５－ジメトキシベンゼン－１，４－ジイル）］、ポリ［（９，９－ジヘキシルオキシフルオレン－２，７－ジイル）－オルト－コ－（２－メトキシ－５－｛２－エトキシヘキシルオキシ｝フェニレン－１，４－ジイル）］、ポリ［（９，９－ジオクチルフルオレン－２，７－ジイル）－コ－（エチルニルベンゼン）］等が用いられる。また、青色燐光材料として、青色の燐光を発するものであれば特に限定されず、例えば、イリジウム、ルテニウム、白金、オスミウム、レニウム、パラジウム等の金属錯体等が用いられる。

緑色光用のドーパントとして、キナクリドン誘導体等のキナクリドンおよびその誘導体、９，１０－ビス［（９－エチル－３－カルバゾール）－ビニレニル］－アントラセン、ポリ（９，９－ジヘキシル－２，７－ビニレンフルオレニレン）、ポリ［（９，９－ジオクチルフルオレン－２，７－ジイル）－コ－（１，４－ジフェニレン－ビニレン－２－メトキシ－５－｛２－エチルヘキシルオキシ｝ベンゼン）］、ポリ［（９，９－ジオクチル－２，７－ジビニレンフルオレニレン）－オルト－コ－（２－メトキシ－５－（２－エトキシルヘキシルオキシ）－１，４－フェニレン）］等が用いられる。また、緑色燐光材料として、緑色の燐光を発するものであれば特に限定されず、例えば、イリジウム、ルテニウム、白金、オスミウム、レニウム、パラジウム等の金属錯体が挙げられる。中でも、これら金属錯体の配位子のうちの少なくとも一つが、フェニルピリジン骨格、ビピリジル骨格、ポルフィリン骨格等を持つものが好ましい。

共通電極は、一部の光を透過し、残りの光を反射する性質（半透過反射性）を有する半透過反射層として機能する。半透過反射性を有する共通電極は、例えば銀やマグネシウムを含有する合金など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実現できる。発光層からの射出光は、反射層と共通電極との間で往復する間に特定の共振波長の成分が選択的に増幅され、共通電極を透過して観察側（基板とは反対側）に射出される。すなわち、反射層から共通電極までの複数の層によって光共振器が構成される。

有機ＥＬ素子２０２は、封止膜２５７によって覆われている。封止膜２５７は、外気や水分の侵入を防止するための膜であって、単層構造もしくは積層構造を有し、透光性を有する無機材料もしくは有機材料で構成されている。

カラーフィルター２０４は、各サブ画素ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３に対応して設けられ、第１光射出部２１１、第２光射出部２１２および第３光射出部２１３の各々から射出された光が入射する。第１サブ画素ＳＰ１のカラーフィルター２０４は、緑色波長域以外の波長域の光を吸収し、緑色波長域の光を透過する光吸収型のフィルター層で構成されている。同様に、第２サブ画素ＳＰ２のカラーフィルター２０４は、赤色波長域以外の波長域の光を吸収し、赤色波長域の光を透過する光吸収型のフィルター層で構成されている。第３サブ画素ＳＰ３のカラーフィルター２０４は、青色波長域以外の波長域の光を吸収し、青色波長域の光を透過する光吸収型のフィルター層で構成されている。

本実施形態においては、画像表示パネル２０が光共振器を備えているため、共振波長での光の共振によって各色に対応した光が射出される。さらに、光共振器の光射出側にカラーフィルター２０４が設けられているため、有機ＥＬ素子２０２から射出される光の色純度がより高められる。

スペーサー層１０１は、カラーフィルター２０４とホログラムレンズ層１０２との間に設けられ、光射出部２１とホログラムレンズ層１０２との間の距離を一定に保持する。スペーサー層１０１は、単層構造もしくは積層構造を有し、透光性を有する無機材料もしくは有機材料で構成されている。

図１０は、ホログラムレンズアレイ５０の模式図である。
図１０については、基板２０１と光射出部２１とホログラムレンズアレイ５０以外の構成要素の図示を省略した。また、ホログラムレンズアレイ５０は、３つのホログラムレンズ５１１，５１２，５１３がホログラムレンズ層１０２内の全領域で重畳された構成を有するが、３つのホログラムレンズ５１１，５１２，５１３の屈折率縞が立体的に重畳されている様子を図示するのは不可能である。そのため、図１０では、２つのホログラムレンズ５１１，５１２の屈折率縞が重畳されている様子を図示した。

図１０に示すように、本実施形態の画像表示モジュール１０は、単層のホログラムレンズ層１０２を有している。第１ホログラムレンズ５１１は、ホログラムレンズ層１０２の内部に形成されている。すなわち、本実施形態のホログラムレンズは体積ホログラムによって構成されている。この種のホログラムレンズは、例えば干渉露光法によって製造することができる。ホログラムレンズアレイ５０は、カラーフィルター２０４の光射出側に設けられている。

第１ホログラムレンズ５１１は、レンズ材料の屈折率が相対的に高い高屈折率領域と、レンズ材料の屈折率が相対的に低い低屈折率領域と、が交互に設けられた屈折率縞５１１ｓを有している。屈折率縞５１１ｓは、断面図で見た場合には単なる縞状に見えるが、実際には第１光射出部２１１の中心から立体的に形成された放物面状の複数の曲面から構成されている。また、屈折率縞５１１ｓの山谷のピッチは、第１光射出部２１１の中央側で広く、第１光射出部２１１の周縁側で狭くなっている。

第２ホログラムレンズ５１２は、ホログラムレンズ層１０２の内部に形成されている。第２ホログラムレンズ５１２は、第１ホログラムレンズ５１１と同様、高屈折率領域と低屈折率領域とが交互に設けられた屈折率縞５１２ｓを有している。屈折率縞５１２ｓのピッチは、第２光射出部２１２の中央側で広く、第２光射出部２１２の周縁側で狭くなっている。

第１ホログラムレンズ５１１と第２ホログラムレンズ５１２とは、単層のホログラムレンズ層１０２の内部において重畳された状態で形成されている。第１ホログラムレンズ５１１の屈折率縞５１１ｓの中心は、第１光射出部２１１の中心に略一致している。同様に、第２ホログラムレンズ５１２の屈折率縞５１２ｓの中心は、第２光射出部２１２の中心に略一致している。そのため、第１ホログラムレンズ５１１と第２ホログラムレンズ５１２とは、水平方向に位置がずれた状態で重畳されている。

第１ホログラムレンズ５１１の屈折率縞５１１ｓのピッチは、第１光射出部２１１から射出される緑色光Ｇの波長域に合わせて設定されている。第２ホログラムレンズ５１２の屈折率縞５１２ｓのピッチは、第２光射出部２１２から射出される赤色光Ｒの波長域に合わせて設定されている。したがって、第２ホログラムレンズ５１２の屈折率縞５１２ｓの平均的なピッチは、第１ホログラムレンズ５１１の屈折率縞５１１ｓの平均的なピッチよりも長い。これにより、第１光射出部２１１から射出された緑色光Ｇは、第１ホログラムレンズ５１１の屈折率縞５１１ｓに当たって屈折する。第２光射出部２１２から射出された赤色光Ｒは、第２ホログラムレンズ５１２の屈折率縞５１２ｓに当たって回折する。

図１０に図示されていない第３ホログラムレンズ５１３についても、上記の第１ホログラムレンズ５１１および第２ホログラムレンズ５１２と同様である。すなわち、第３ホログラムレンズ５１３は、ホログラムレンズ層１０２の内部に形成されている。第３ホログラムレンズ５１３は、高屈折率領域と低屈折率領域とが交互に設けられた屈折率縞を有している。屈折率縞のピッチは、第３光射出部２１３の中央側で広く、第３光射出部２１３の周縁側で狭くなっている。第３ホログラムレンズ５１３の屈折率縞のピッチは、第３光射出部２１３から射出される青色光Ｂの波長域に合わせて設定されている。これにより、第３光射出部２１３から射出された青色光Ｂは、第３ホログラムレンズ５１３の屈折率縞に当たって回折する。

なお、図１０から判るように、第１光射出部２１１から射出される緑色光Ｇは、第１ホログラムレンズ５１１だけでなく、第２ホログラムレンズ５１２にも入射する。しかしながら、第２ホログラムレンズ５１２の屈折率縞５１２ｓの位置が第１光射出部２１１に対応していないこと、また、第２ホログラムレンズ５１２の屈折率縞５１２ｓのピッチが緑色光Ｇの波長域に対応していないことによって、緑色光Ｇが第２ホログラムレンズ５１２によって回折することはほとんどない。同様に、緑色光Ｇが第３ホログラムレンズ５１３によって回折することはほとんどない。

他の光とホログラムレンズとの関係も同様である。すなわち、赤色光Ｒは、第２ホログラムレンズ５１２によって回折するが、第１ホログラムレンズ５１１および第３ホログラムレンズ５１３によってはほとんど回折しない。青色光Ｂは、第３ホログラムレンズ５１３によって回折するが、第１ホログラムレンズ５１１および第２ホログラムレンズ５１２によってはほとんど回折しない。

また、各光射出部２１からホログラムレンズ層１０２までの距離は、各ホログラムレンズ５１の焦点距離と略等しくなるように設定されることが望ましい。この構成によれば、光射出部２１の各点から射出された光の主光線を平行化することができる。また、各光射出部２１の端部から射出された光の射出角度は、後段の光学系の飲み込み角度と合わせることが望ましい。具体的には、光射出部２１の幅が３μｍ、光学系の飲み込み角度がガラス内部で±７度の場合、ホログラムレンズ５１の焦点距離を１２μｍ近辺に設定すればよい。

図９に示すように、ホログラムレンズ層１０２は、保護基板２５５によって覆われている。保護基板２５５は、ホログラムレンズ層１０２への水分や塵埃の浸入を抑制する。保護基板２５５は、例えばガラスによって構成されている。

図１５は、従来の画像表示モジュール９０において、光射出部９１とホログラムレンズ９２との位置関係を示す平面図である。

図１５に示すように、従来の画像表示モジュール９０においては、特許文献１に記載されているように、画像表示パネルの各サブ画素ＳＰ１１，ＳＰ１２，ＳＰ１３と略同じ面積のホログラムレンズ９２１，９２２，９２３が各光射出部９１１，９１２，９１３に対応して配置されている。この場合、画像表示パネルの各サブ画素ＳＰ１１，ＳＰ１２，ＳＰ１３から射出された光のうち、当該サブ画素に対応するホログラムレンズ９２１，９２２，９２３の外側に進む光は当該ホログラムレンズに入射されないため、画像表示に寄与することはできない。したがって、従来の画像表示モジュール９０においては、光利用効率が低いという問題があった。特にこの問題は、射出角度範囲が広い有機ＥＬパネル等の自発光型パネルにおいて顕著となる。

この問題に対し、本発明者らは、ホログラムレンズを用いる場合、各サブ画素に対応するホログラムレンズを隣り合うサブ画素の領域にまではみ出して形成しても、各ホログラムレンズが支障なく機能できることに想到し、本発明に至った。すなわち、本実施形態の画像表示モジュールにおいては、各ホログラムレンズの面積は当該ホログラムレンズに対応する各光射出部の面積よりも大きく、各ホログラムレンズが隣り合うホログラムレンズと互いに重畳している。

これにより、大きな射出角で射出され、従来の構成ではホログラムレンズに入射されなかった光、例えば図９に示すように、第１サブ画素ＳＰ１から射出され、ホログラムレンズ層１０２の位置で隣の第２サブ画素ＳＰ２にはみ出す領域にまで進んだ緑色光Ｇが、本実施形態の構成によって第１ホログラムレンズ５１１に入射されるようになる。すなわち、各サブ画素ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３から射出された光のうち、ホログラムレンズ５１に入射する光の割合を従来よりも増やすことができる。その結果、本実施形態の画像表示モジュール１０によれば、光利用効率を従来よりも高めることができ、明るい表示を得ることができる。

本実施形態の場合、各ホログラムレンズ５１の中心位置が各光射出部２１の中心位置と略一致しているため、各光射出部２１からの光を各ホログラムレンズ５１によって効率良く回折させることができる。その結果、光利用効率を効果的に高めることができる。

本実施形態の場合、画像表示パネル２０が各光射出部２１からの射出角度範囲が広い有機ＥＬパネルで構成されているため、表示に寄与できない光の割合が減少し、光利用効率の向上効果がより有効である。

また、ホログラムレンズアレイ５０がカラーフィルター２０４の光射出側に設けられているため、各有機ＥＬ素子２０２から射出された光の波長帯が光共振器とカラーフィルター２０４とによって狭帯域に絞られる。そのため、各サブ画素ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３からの色光が当該サブ画素に対応するホログラムレンズ５１によって回折し、当該サブ画素ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３に対応しない他のホログラムレンズ５１によっては回折しない作用が高められる。これにより、隣り合う画素ＰＸ間のクロストークを低減し、解像感の低下を抑えることができる。

本実施形態の場合、第１ホログラムレンズ５１１、第２ホログラムレンズ５１２および第３ホログラムレンズ５１３がホログラムレンズ層１０２の内部で重畳されているため、ホログラムレンズ層１０２が１層で済み、画像表示モジュール１０の薄型化を図ることができる。

一般に青色光用の発光層材料は、緑色光用の発光層材料および赤色光用の発光層材料に比べて寿命が短いという傾向がある。したがって、各発光層材料に対して同じ電流密度で駆動電流を供給した場合、青色光用の発光層材料では、緑色光用もしくは赤色光用の発光層材料に比べて発光効率の低下が早く生じる、という問題を有している。

上記の観点から、画像表示パネル２０の１つの画素ＰＸは、寿命が相対的に短い青色光用発光層材料を用いた第３サブ画素ＳＰ３が２個、寿命が相対的に長い緑色光用発光層材料を用いた第１サブ画素ＳＰ１および赤色光用発光層材料を用いた第２サブ画素ＳＰ２がそれぞれ１個で構成されている。そのため、第３サブ画素ＳＰ３における単位面積当たりの電流密度を、第１サブ画素ＳＰ１および第２サブ画素ＳＰ２における単位面積当たりの電流密度に比べて小さくすることができる。これにより、第３サブ画素ＳＰ３の発光層材料の寿命を延ばすことができ、画像表示モジュール１０として、明るい表示を保ちつつ寿命を確保することができる。

さらに、２個の第３サブ画素ＳＰ３が１つの画素ＰＸの中で斜めに配置され、それに対応して第３ホログラムレンズ５１３の配列方向が第１ホログラムレンズ５１１の配列方向および第２ホログラムレンズ５１２の配列方向に対して４５°傾いているため、各ホログラムレンズ５１１，５１２，５１３を効率良く配置することができる。また、１個の画素ＰＸが２個の第３サブ画素ＳＰ３と１個の第１サブ画素ＳＰ１と１個の第２サブ画素ＳＰ２とで構成されていても、第３ホログラムレンズ５１３の面積が第１ホログラムレンズ５１１および第２ホログラムレンズ５１２の各面積の１／２になっているため、画素ＰＸのホワイトバランスが取りやすい設計を実現することができる。

本実施形態のホログラムレンズアレイ５０によれば、明るい表示が可能な画像表示モジュール１０を実現することができる。

本実施形態のＨＭＤ３００は、上記画像表示モジュール１０を備えているため、明るい表示を実現することができる。

なお、本実施形態の画像表示モジュール１０は、上記実施形態の構成に代えて、以下に示す変形例の構成を有していてもよい。

（第１変形例）
図１１は、第１変形例の画像表示モジュール１４の断面図である。
図１１において、第１実施形態の図９と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。

図１１に示すように、第１変形例の画像表示モジュール１４は、基板２０１と、有機ＥＬ素子２０２と、隔壁２０３と、封止膜２５７と、カラーフィルター２０４と、第１スペーサー層１０３と、第１ホログラムレンズ層１０４と、第２スペーサー層１０５と、第２ホログラムレンズ層１０６と、保護基板２５５と、を備えている。

第３ホログラムレンズ５１３は、第１ホログラムレンズ層１０４に設けられている。第１ホログラムレンズ５１１および第２ホログラムレンズ５１２（図１１では図示せず）は、第２ホログラムレンズ層１０６の内部において重畳された状態で設けられている。したがって、第３サブ画素ＳＰ３から射出された青色光Ｂは、第１ホログラムレンズ層１０４の第３ホログラムレンズ５１３によって回折される。第１サブ画素ＳＰ１から射出された緑色光Ｇは、第２ホログラムレンズ層１０６の第１ホログラムレンズ５１１によって回折される。第２サブ画素ＳＰ２から射出された赤色光Ｒは、第２ホログラムレンズ層１０６の第２ホログラムレンズ５１２によって回折される。

第１スペーサー層１０３および第２スペーサー層１０５は、第１実施形態のスペーサー層１０１と同様の有機材料もしくは無機材料によって構成されている。
画像表示モジュール１４のその他の構成は、第１実施形態と同様である。

なお、第１ホログラムレンズ５１１、第２ホログラムレンズ５１２および第３ホログラムレンズ５１３を２層のホログラムレンズ層１０４，１０６に振り分けて形成する場合の組合せは、特に限定されるものではない。例えば第１ホログラムレンズ５１１が第１ホログラムレンズ層１０４に設けられ、第２ホログラムレンズ５１２および第３ホログラムレンズ５１３が第２ホログラムレンズ層１０６に設けられていてもよい。また、画像表示モジュールが３層のホログラムレンズ層を備え、第１ホログラムレンズ５１１、第２ホログラムレンズ５１２および第３ホログラムレンズ５１３の各々が３層のホログラムレンズ層の各々に設けられていてもよい。

このように、第１ホログラムレンズ５１１、第２ホログラムレンズ５１２および第３ホログラムレンズ５１３を２層のホログラムレンズ層１０４，１０６に振り分けることによって、全てのホログラムレンズ５１１，５１２，５１３を単層のホログラムレンズ層に重畳させる場合に比べて、ホログラムレンズアレイを形成しやすくなる。

（第２変形例）
図１２は、第２変形例の画像表示モジュール１５において、画像表示パネルとホログラムレンズアレイとの位置関係を示す平面図である。ここでは、第２ホログラムレンズの配置の例を挙げて説明する。
図１２において、第１実施形態の図６と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。

図１２に示すように、第２変形例の画像表示モジュール１５の場合、平面視において、複数の第２ホログラムレンズ５２２は、水平方向Ｈおよび垂直方向Ｖに配列されている。複数の第２ホログラムレンズ５２２の各々は、形状が略円形状であり、円の直径および面積が互いに略等しい。第２ホログラムレンズ５２２の面積は、第２光射出部２１２の面積よりも大きい。このように、ホログラムレンズの形状は、四角形に限らず、円形であってもよい。

また、第１実施形態において、第１ホログラムレンズ５１１、第２ホログラムレンズ５１２および第３ホログラムレンズ５１３は相互に重畳していたが、同じレンズ同士、すなわち、第１ホログラムレンズ５１１同士、第２ホログラムレンズ５１２同士、および第３ホログラムレンズ５１３同士は重畳していなかった。

これに対し、第２変形例の画像表示モジュール１５においては、隣り合う第２ホログラムレンズ５２２同士は、互いに重畳している。図示しない第１ホログラムレンズ同士および第３ホログラムレンズ同士についても、互いに重畳している。さらに、図示しないが、第１ホログラムレンズ、第２ホログラムレンズおよび第３ホログラムレンズは相互に重畳している。

第２変形例においては、同じピッチの屈折率縞を有するホログラムレンズ同士が重畳しているため、特定の光射出部２１から射出された光が隣の光射出部２１に対応したホログラムレンズに入射することが考えられる。しかしながら、隣り合うホログラムレンズ同士は、屈折率縞のピッチが同じとは言え、屈折率縞の位置や方向が異なるため、特定の光射出部からの光が隣のホログラムレンズに入射しても、そのホログラムレンズによって回折されることはほとんどない。したがって、隣り合う画素間のクロストークが低減され、解像感の低下が抑えられる。

［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について、図１３を用いて説明する。
第２実施形態の画像表示モジュールおよび画像表示装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、１つの画素を構成するサブ画素の構成が第１実施形態と異なる。そのため、画像表示モジュールおよび画像表示装置の全体構成の説明は省略する。
図１３は、第２実施形態の画像表示モジュール１６において、画像表示パネルとホログラムレンズアレイとの位置関係を示す平面図である。

図１３に示すように、第２実施形態の画像表示モジュール１６において、１個の画素ＰＸ１は、垂直方向Ｖに配列された３個のサブ画素ＳＰ４，ＳＰ５，ＳＰ６によって構成されている。具体的には、画素ＰＸ１は、画素ＰＸ１の上部に位置する第１サブ画素ＳＰ４と、画素ＰＸ１の中央に位置する第２サブ画素ＳＰ５と、画素ＰＸ１の下部に位置する第３サブ画素ＳＰ６と、から構成されている。第１サブ画素ＳＰ４は、赤色光Ｒを射出する。第２サブ画素ＳＰ５は、緑色光Ｇを射出する。第３サブ画素ＳＰ６は、青色光Ｂを射出する。画素ＰＸ１は、略正方形状の形状を有している。

本実施形態の光射出部２３は、長方形の形状を有している。画素ＰＸ１は、第１サブ画素ＳＰ４に設けられた第１光射出部２３１と、第２サブ画素ＳＰ５に設けられた第２光射出部２３２と、第３サブ画素ＳＰ６に設けられた第３光射出部２３３と、を含んでいる。第３光射出部２３３の面積は、第１光射出部２３１の面積および第２光射出部２３２の面積の略２倍である。

図１３においては、図面を見やすくするため、１個の画素ＰＸ１（３個のサブ画素ＳＰ４，ＳＰ５，ＳＰ６）に対応する３個のホログラムレンズ５３のみを図示するが、実際にはこの周囲にも複数のホログラムレンズ５３が設けられている。

平面視において、複数の第１ホログラムレンズ５３１の各々は、形状が略正方形状であり、一辺の寸法および面積が互いに略等しい。また、第１ホログラムレンズ５３１の面積は、第１光射出部２３１の面積よりも大きく、画素ＰＸ１の面積に略等しい。第１ホログラムレンズ５３１の中心位置は、第１光射出部２３１の中心位置と略一致している。

第１ホログラムレンズ５３１と同様に、複数の第２ホログラムレンズ５３２の各々は、形状が略正方形状であり、一辺の寸法および面積が互いに略等しい。第２ホログラムレンズ５３２の面積は、第２光射出部２３２の面積よりも大きく、画素ＰＸ１の面積に略等しい。第２ホログラムレンズ５３２の中心位置は、第２光射出部２３２の中心位置と略一致している。

第１ホログラムレンズ５３１と同様に、複数の第３ホログラムレンズ５３３の各々は、形状が略正方形状であり、一辺の寸法および面積が互いに略等しい。第３ホログラムレンズ５３３の面積は、第３光射出部２３３の面積よりも大きく、画素ＰＸ１の面積に略等しい。第３ホログラムレンズ５３３の中心位置は、第３光射出部２３３の中心位置と略一致している。

ホログラムレンズアレイ５４においては、平面視において、第１ホログラムレンズ５３１と第２ホログラムレンズ５３２と第３ホログラムレンズ５３３とは、互いに重畳している。すなわち、第１ホログラムレンズ５３１と第２ホログラムレンズ５３２とは互いに重畳し、第２ホログラムレンズ５３２と第３ホログラムレンズ５３３とは互いに重畳し、第３ホログラムレンズ５３３と第１ホログラムレンズ５３１とは互いに重畳している。ただし、本実施形態の場合、第１ホログラムレンズ５３１と第２ホログラムレンズ５３２と第３ホログラムレンズ５３３とは、垂直方向Ｖにおいて互いに重畳しており、水平方向Ｈにおいては互いに重畳していない。

画像表示モジュール１６のその他の構成については、第１実施形態と同様である。
例えばホログラムレンズアレイ５４は、単層のホログラムレンズ層で構成されていてもよいし、２層もしくは３層のホログラムレンズ層で構成されていてもよい。

このように、本実施形態の画像表示モジュール１６においては、各ホログラムレンズ５３の面積は当該ホログラムレンズ５３に対応する各光射出部２３の面積よりも大きく、各ホログラムレンズ５３が垂直方向Ｖに隣り合うホログラムレンズ５３と互いに重畳している。

本実施形態の画像表示モジュール１６においても、各サブ画素ＳＰ４，ＳＰ５，ＳＰ６から射出された光のうち、ホログラムレンズ５３に入射する光の割合を従来よりも増やすことができるため、光利用効率を従来よりも高めることができ、明るい表示を得ることができる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。

［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について、図１４を用いて説明する。
第３実施形態の画像表示モジュールおよび画像表示装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、画像表示パネルの構成が第１実施形態とは異なる。そのため、画像表示モジュールおよび画像表示装置の全体構成の説明は省略する。
図１４は、第３実施形態の画像表示モジュール１７において、画像表示パネルとホログラムレンズアレイとの位置関係を示す平面図である。

第１、第２実施形態では、フルカラー表示が可能な画像表示モジュールの例を挙げたのに対し、第３実施形態では、単色表示が可能な画像表示モジュール１７の例を挙げる。

図１４に示すように、第３実施形態の画像表示パネルは、水平方向Ｈおよび垂直方向Ｖにマトリクス状に配列された複数の画素ＰＸ２を備えている。画素ＰＸ２は、略正方形状の領域によって構成され、１つの画素ＰＸ２は１つの光射出部２４を含んでいる。複数の画素ＰＸ２の各々は、有機ＥＬ素子を有している。本実施形態の光射出部２４は、八角形の形状を有しているが、他の形状を有していてもよい。光射出部２４から射出される光の波長域は、特に限定されず、射出される光の色は何色であってもよい。

ホログラムレンズアレイ５５は、複数のホログラムレンズ５６を有している。光射出部２４から射出された光は、ホログラムレンズ５６に入射することによって回折される。複数のホログラムレンズ５６の各々は、形状が略円形であり、円の直径および面積が互いに略等しい。また、ホログラムレンズ５６の面積は、光射出部２４の面積よりも大きく、かつ、１つの画素ＰＸ２に対応する領域の面積よりも大きい。図１４においては、図面を見やすくするため、５個のホログラムレンズ５６のみを図示するが、実際にはこの周囲にも複数のホログラムレンズ５６が設けられている。

各ホログラムレンズ５６の中心位置は、各光射出部２４の中心位置と略一致している。本実施形態の場合、各画素ＰＸ２から射出される光の波長帯は互いに等しいため、第１、第２実施形態と異なり、各ホログラムレンズ５６が有する屈折率縞のピッチも互いに等しい。

ここで、任意の１個のホログラムレンズ５６を第１ホログラムレンズ５６Ａとし、第１ホログラムレンズ５６Ａに対して水平方向Ｈもしくは垂直方向Ｖにおいて隣り合うホログラムレンズ５６を第２ホログラムレンズ５６Ｂとする。このとき、平面視において、第１ホログラムレンズ５６Ａと第２ホログラムレンズ５６Ｂとは、互いに重畳している。本実施形態において、複数のホログラムレンズ５６は、全て同じ構成を有しているため、単層のホログラムレンズ層に設けられることが望ましい。
画像表示モジュール１７のその他の構成は、第１実施形態と同様である。

本実施形態の画像表示モジュール１７においても、各光射出部２４から射出された光のうち、ホログラムレンズ５６に入射する光の割合を従来よりも増やすことができるため、光利用効率を従来よりも高めることができ、明るい表示を得ることができる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。

ただし、厳密に言えば、本実施形態の場合、隣り合うホログラムレンズ５６同士の屈折率縞のピッチが互いに等しいため、隣り合うホログラムレンズ５６同士の重なりが大きくなる程、隣のホログラムレンズ５６に入射した光が回折される割合が増加する。そのため、隣り合う画素ＰＸ２間のクロストークが増えることによって解像感が低下する、という欠点もある。しかしながら、本実施形態の画像表示モジュール１７は、多少の解像感の低下を犠牲にしても、表示の明るさが求められる用途に好適に用いることができる。

また、光射出部２４の面積を小さくするとともにホログラムレンズ５６の焦点距離を短くすれば、ホログラムレンズ５６はより大きな射出角度で射出された光を取り込むことができる。そのため、表示の明るさをより高められるとともに、有機ＥＬ素子に投入する電力を削減することができ、消費電力を削減することができる。

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。
例えば上記実施形態では、ホログラムレンズが体積ホログラムで構成されている例を示したが、ホログラムレンズが他のホログラム素子、例えば表面レリーフホログラム、ブレーズドホログラムなどで構成されていてもよい。これらのホログラム素子を用いた場合、屈折率縞の屈折率差を大きくできるため、薄型で回折効率が高いホログラムレンズアレイが得られる。

また、ホログラムレンズアレイの製造方法として、干渉露光を用いて製造されたホログラムの他、計算機ホログラムとフォトリソグラフィー技術によって製造されたホログラムであってもよい。

また、必ずしも画像表示パネルの３色全ての色に対応するサブ画素に対してホログラムレンズアレイを組み合わせなくてもよく、例えば効率向上を必要とする１色もしくは２色のサブ画素のみに対応したホログラムレンズアレイを画像表示パネルに組み合わせてもよい。

また、画像表示パネルは、有機ＥＬパネルに限らず、無機ＥＬパネル、マイクロＬＥＤパネル等の自発光型パネルであってもよい。あるいは、画像表示パネルは、自発光型パネルに限らず、液晶パネル等、照明装置と空間光変調素子とを備えた表示パネルであってもよい。

また、上記実施形態で例示したホログラムレンズアレイ、画像表示モジュールおよび画像表示装置の各構成要素の材料、数、配置、形状等の具体的構成は、適宜変更が可能である。

また、上記実施形態で例示した画像表示モジュールを備えた画像表示装置として、プロジェクター、ビデオカメラやスチルカメラなど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）、信号機、電子掲示板等を挙げることができる。

１０，１４，１５，１６，１７…画像表示モジュール、２０…画像表示パネル、２１，２３，２４…光射出部、５０，５４，５５…ホログラムレンズアレイ、５１，５３，５６…ホログラムレンズ、５６Ａ…第１ホログラムレンズ、５６Ｂ…第２ホログラムレンズ、１０２…ホログラムレンズ層、１０４…第１ホログラムレンズ層、１０６…第２ホログラムレンズ層、２０２…有機ＥＬ素子、２０４…カラーフィルター、２１１，２３１…第１光射出部、２１２，２３２…第２光射出部、２１３，２３３…第３光射出部、３００…ＨＭＤ（画像表示装置）、５１１，５３１…第１ホログラムレンズ、５１２，５２２，５３２…第２ホログラムレンズ、５１３，５３３…第３ホログラムレンズ、５１１ｓ，５１２ｓ…屈折率縞、Ｇ…緑色光（第１の色の光）、Ｒ…赤色光（第２の色の光）、Ｂ…青色光（第３の色の光）、ＰＸ，ＰＸ１，ＰＸ２…画素。

Claims (11)

1. 互いに隣り合う光射出部を有する画像表示パネルと、
   前記画像表示パネルから射出された光を回折させるホログラムレンズアレイと、
   を備え、
   前記ホログラムレンズアレイは、前記互いに隣り合う光射出部のうちの第１光射出部から射出された光を回折させる第１ホログラムレンズと、前記第１光射出部に隣り合う第２光射出部から射出された光が入射する第２ホログラムレンズと、を有し、
   前記第１ホログラムレンズおよび前記第２ホログラムレンズは、レンズ材料の屈折率が相対的に高い高屈折率領域と、前記レンズ材料の屈折率が相対的に低い低屈折率領域と、が交互に設けられた屈折率縞を有し、
   前記屈折率縞のピッチは、前記光射出部の中央側で広く、前記光射出部の周縁側で狭く、
   前記画像表示パネルの法線方向から見た平面視において、前記第１ホログラムレンズと前記第２ホログラムレンズとは、互いに重畳している、画像表示モジュール。
2. 互いに隣り合う光射出部を有する画像表示パネルと、
   前記画像表示パネルから射出された光を回折させるホログラムレンズアレイと、
   を備え、
   前記ホログラムレンズアレイは、前記互いに隣り合う光射出部のうちの第１光射出部から射出された光を回折させる第１ホログラムレンズと、前記第１光射出部に隣り合う第２光射出部から射出された光が入射する第２ホログラムレンズと、単層のホログラムレンズ層と、を有し、
   前記画像表示パネルの法線方向から見た平面視において、前記第１ホログラムレンズと前記第２ホログラムレンズとは、前記ホログラムレンズ層の内部において互いに重畳している、
   画像表示モジュール。
3. 互いに隣り合う光射出部を有する画像表示パネルと、
   前記画像表示パネルから射出された光を回折させるホログラムレンズアレイと、
   を備え、
   前記ホログラムレンズアレイは、前記互いに隣り合う光射出部のうちの第１光射出部から射出された光を回折させる第１ホログラムレンズと、前記第１光射出部に隣り合う第２光射出部から射出された光が入射する第２ホログラムレンズと、前記画像表示パネルの前記第１光射出部および前記第２光射出部に隣り合う第３光射出部から射出された光を回折させる第３ホログラムレンズと、を有し、
   前記画像表示パネルの法線方向から見た平面視において、前記第１ホログラムレンズと前記第２ホログラムレンズと前記第３ホログラムレンズとは、互いに重畳し、
   前記画像表示パネルは、隣り合うサブ画素を有し、
   前記隣り合うサブ画素は、前記第１光射出部と、前記第２光射出部と、前記第３光射出部と、を含み、
   前記第１光射出部は、第１の色の光を射出し、
   前記第２光射出部は、前記第１の色とは異なる第２の色の光を射出し、
   前記第３光射出部は、前記第１の色および前記第２の色とは異なる第３の色の光を射出し、
   前記隣り合うサブ画素を含む画素は、１個の前記第１光射出部と、１個の前記第２光射出部と、２個の前記第３光射出部と、を含み、
   前記第３ホログラムレンズの配列方向は、前記第１ホログラムレンズの配列方向および前記第２ホログラムレンズの配列方向に対して角度を有する、画像表示モジュール。
4. 前記第１ホログラムレンズの面積および前記第２ホログラムレンズの面積のそれぞれは、前記画素の面積と略等しく、
   前記第３ホログラムレンズの面積は、前記画素の面積の１／２と略等しい、請求項３に記載の画像表示モジュール。
5. 前記第１の色は緑色であり、前記第２の色は赤色であり、前記第３の色は青色である、請求項３または請求項４に記載の画像表示モジュール。
6. 互いに隣り合う光射出部を有する画像表示パネルと、
   前記画像表示パネルから射出された光を回折させるホログラムレンズアレイと、
   を備え、
   前記ホログラムレンズアレイは、前記互いに隣り合う光射出部のうちの第１光射出部から射出された光を回折させる第１ホログラムレンズと、前記第１光射出部に隣り合う第２光射出部から射出された光が入射する第２ホログラムレンズと、前記画像表示パネルの前記第１光射出部および前記第２光射出部に隣り合う第３光射出部から射出された光を回折させる第３ホログラムレンズと、を有し、
   前記画像表示パネルの法線方向から見た平面視において、前記第１ホログラムレンズと前記第２ホログラムレンズと前記第３ホログラムレンズとは、互いに重畳し、
   前記画像表示パネルは、隣り合うサブ画素を有し、
   前記隣り合うサブ画素は、前記第１光射出部と、前記第２光射出部と、前記第３光射出部と、を含み、
   前記第１光射出部は、第１の色の光を射出し、
   前記第２光射出部は、前記第１の色とは異なる第２の色の光を射出し、
   前記第３光射出部は、前記第１の色および前記第２の色とは異なる第３の色の光を射出し、
   前記第１光射出部、前記第２光射出部および前記第３光射出部の各々から射出された光が入射するカラーフィルターをさらに備え、
   前記ホログラムレンズアレイは、前記カラーフィルターの光射出側に設けられている、画像表示モジュール。
7. 互いに積層された第１ホログラムレンズ層と第２ホログラムレンズ層とを有し、
   前記第１ホログラムレンズは、前記第１ホログラムレンズ層に設けられ、
   前記第２ホログラムレンズは、前記第２ホログラムレンズ層に設けられた、請求項１、３から請求項６までのいずれか一項に記載の画像表示モジュール。
8. 前記第１ホログラムレンズの面積は、前記第１光射出部の面積よりも大きく、
   前記第２ホログラムレンズの面積は、前記第２光射出部の面積よりも大きい、請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の画像表示モジュール。
9. 互いに隣り合う光射出部を有する画像表示パネルから射出された光が入射されるホログラムレンズアレイであって、
   互いに隣り合うホログラムレンズを有し、
   前記互いに隣り合うホログラムレンズは、前記互いに隣り合う光射出部のうちの第１光射出部から射出された光を回折させる第１ホログラムレンズと、前記第１光射出部に隣り合う第２光射出部から射出された光が入射する第２ホログラムレンズと、を有し、
   前記第１ホログラムレンズおよび前記第２ホログラムレンズは、レンズ材料の屈折率が相対的に高い高屈折率領域と、前記レンズ材料の屈折率が相対的に低い低屈折率領域と、が交互に設けられた屈折率縞を有し、
   前記屈折率縞のピッチは、前記光射出部の中央側で広く、前記光射出部の周縁側で狭く、
   前記光の進行方向から見た平面視において、前記第１ホログラムレンズと前記第２ホログラムレンズとは、互いに重畳している、ホログラムレンズアレイ。
10. 互いに隣り合う光射出部を有する画像表示パネルから射出された光が入射されるホログラムレンズアレイであって、
    互いに隣り合うホログラムレンズを有し、
    前記互いに隣り合うホログラムレンズは、前記互いに隣り合う光射出部のうちの第１光射出部から射出された光を回折させる第１ホログラムレンズと、前記第１光射出部に隣り合う第２光射出部から射出された光が入射する第２ホログラムレンズと、単層のホログラムレンズ層と、を有し、
    前記光の進行方向から見た平面視において、前記第１ホログラムレンズと前記第２ホログラムレンズとは、前記ホログラムレンズ層の内部において互いに重畳している、ホログラムレンズアレイ。
11. 請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の画像表示モジュールを備えた、画像表示装置。

Images