JP7491119B2 - 画像光生成装置および画像表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、画像光生成装置および画像表示装置に関する。
互いに異なる色光を射出する複数のパネルと、複数のパネルから射出された色光を合成する色合成素子と、を備える画像光生成装置が従来から知られている。パネルの一例として、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）パネルが挙げられる。この種の画像光生成装置は、ヘッドマウントディスプレイ、プロジェクター等の画像表示装置に従来から用いられている。
下記の特許文献１に、複数の画素回路を備える有機ＥＬ発光パネルが開示されている。複数の画素回路の各々は、互いに異なる複数の色光を発光する複数の発光素子と、発光素子の第１電極に駆動電流を供給する駆動トランジスターと、を有する。また、特許文献１には、電源供給手段が、駆動トランジスターのソースに第１電位を供給するとともに、発光素子の第２電極に第２電位を供給し、温度検出手段が検出した温度に応じて第２電位を調整することによって、消費電力が低減されることが記載されている。
特開２００８－２５６８２７号公報
一般に、有機ＥＬ素子等の電荷注入型の発光素子において、互いに異なる発光色を有する発光素子のうち、青色光を発光する発光素子は、他の色光を発光する発光素子に比べて半導体材料のエネルギーギャップが大きい。そのため、青色光の輝度を高くするためには駆動電圧を高くする必要がある。また、青色光を発光する発光素子は、他の色光を発光する発光素子に比べて発光効率が低いため、この点からも駆動電圧を高くする必要がある。ところが、発光素子に高い駆動電圧を供給すると、発光素子を駆動するトランジスターの耐圧が不足する場合があり、トランジスターの信頼性が低下するおそれがある。一方、トランジスターの信頼性の低下を抑制するために、各色のパネルが有するトランジスターの耐圧を高く設計した場合、画像表示装置の消費電力が増大するおそれがある。
なお、特許文献１に記載された技術は、発光素子の温度変化が生じた場合、複数の発光素子の温度特性の違いに応じた第２電位を設定することによって低消費電力を図るものである。したがって、特許文献１には、上記の課題を解決する手段については、開示も示唆もされていない。
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光生成装置は、青色の第１画像光を射出する第１パネルと、青色以外の色の第２画像光を射出する第２パネルと、前記第１画像光と前記第２画像光とを合成する色合成プリズムと、を備え、前記第１パネルは、複数の第１画素を有し、前記複数の第１画素の各々は、青色光を発光する第１発光素子と、前記第１発光素子を駆動する第１トランジスターと、を有し、前記第２パネルは、複数の第２画素を有し、前記複数の第２画素の各々は、前記青色光以外の色光を発光する第２発光素子と、前記第２発光素子を駆動する第２トランジスターと、を有し、前記第１トランジスターのサイズは、前記第２トランジスターのサイズよりも大きい。
本発明の他の一つの態様の画像光生成装置は、第１色の第１画像光を射出する第１パネルと、前記第１色以外の色の第２画像光を射出する第２パネルと、前記第１画像光と前記第２画像光とを合成する色合成プリズムと、を備え、前記第１パネルは、複数の第１画素を有し、前記複数の第１画素の各々は、前記第１色の色光を発光する第１発光素子と、前記第１発光素子を駆動する第１トランジスターと、を有し、前記第１発光素子は、発光層を含むタンデム構造を有し、前記第２パネルは、複数の第２画素を有し、前記複数の第２画素の各々は、前記第１色の色光以外の色光を発光する第２発光素子と、前記第２発光素子を駆動する第２トランジスターと、を有し、前記第１トランジスターのサイズは、前記第２トランジスターのサイズよりも大きい。
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画像光生成装置を備えている。
第１実施形態の画像光生成モジュールの概略構成図である。 第１パネルの概略構成図である。 画素回路の構成を示す等価回路図である。 各パネルのトランジスターを示す断面図である。 発光素子の概略構成を示す断面図である。 第２実施形態の画像光生成モジュールにおける第１発光素子の概略構成を示す断面図である。 第３実施形態の画像光生成モジュールの概略構成図である。 第３実施形態の頭部装着型表示装置の概略構成図である。 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。 光学系の光路を示す説明図である。 第４実施形態の投写型表示装置の概略構成図である。
［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６を用いて説明する。
図１は、第１実施形態の画像光生成装置の概略構成図である。
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。
本実施形態の画像光生成装置１０においては、画像光生成パネルとして、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）パネルからなる３枚の自発光パネルを用いている。
図１に示すように、画像光生成装置１０は、第１パネル１１Ｂと、第２パネル１１Ｇと、第３パネル１１Ｒと、ダイクロイックプリズム１２（色合成プリズム）と、を備える。
第１パネル１１Ｂは、マトリクス状に配置された複数の画素を含む第１画素領域１４Ｂと、第１画素領域１４Ｂの周囲を囲む第１非画素領域１５Ｂと、を備えている。第２パネル１１Ｇは、マトリクス状に配置された複数の画素を含む第２画素領域１４Ｇと、第２画素領域１４Ｇの周囲を囲む第２非画素領域１５Ｇと、を備えている。第３パネル１１Ｒは、マトリクス状に配置された複数の画素を含む第３画素領域１４Ｒと、第３画素領域１４Ｒの周囲を囲む第３非画素領域１５Ｒと、を備えている。
第１パネル１１Ｂにおける複数の画素の各々には、第１発光素子１７Ｂが設けられている。第２パネル１１Ｇにおける複数の画素の各々には、第２発光素子１７Ｇが設けられている。第３パネル１１Ｒにおける複数の画素の各々には、第３発光素子１７Ｒが設けられている。
第１パネル１１Ｂの第１画素領域１４Ｂに設けられた複数の第１発光素子１７Ｂの各々は、青色の第１画像光ＬＢを射出する。また、第２パネル１１Ｇの第２画素領域１４Ｇに設けられた複数の第２発光素子１７Ｇの各々は、緑色の第２画像光ＬＧを射出する。また、第３パネル１１Ｒの第３画素領域１４Ｒに設けられた複数の第３発光素子１７Ｒの各々は、赤色の第３画像光ＬＲを射出する。本実施形態において、第１発光素子１７Ｂ、第２発光素子１７Ｇ、および第３発光素子１７Ｒの各々は、トップエミッション型の有機ＥＬ素子から構成されている。すなわち、第１パネル１１Ｂ、第２パネル１１Ｇ、および第３パネル１１Ｒの各々は、有機ＥＬパネルで構成されている。
図１に示すように、第１パネル１１Ｂは、青色波長域の第１画像光ＬＢを射出する。したがって、第１パネル１１Ｂから射出された画像光は、青色波長域の第１画像光ＬＢとしてダイクロイックプリズム１２に入射する。第２パネル１１Ｇは、緑色波長域の第２画像光ＬＧを射出する。したがって、第２パネル１１Ｇから射出された画像光は、緑色波長域の第２画像光ＬＧとしてダイクロイックプリズム１２に入射する。第３パネル１１Ｒは、赤色波長域の第３画像光ＬＲを射出する。したがって、第３パネル１１Ｒから射出された画像光は、赤色波長域の第３画像光ＬＲとしてダイクロイックプリズム１２に入射する。
青色波長域のピーク波長は、例えば４５０ｎｍ以上、かつ４９０ｎｍ以下である。緑色波長域のピーク波長は、例えば４９５ｎｍ以上、かつ５７０ｎｍ以下である。赤色波長域のピーク波長は、例えば６１０ｎｍ以上、かつ６８０ｎｍ以下である。第１画像光ＬＢ、第２画像光ＬＧ、および第３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画像光ＬＢ、第２画像光ＬＧ、および第３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１２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１２は、第１入射面１２ａと、第１入射面１２ａに対向する第３入射面１２ｃと、第１入射面１２ａおよび第３入射面１２ｃと垂直に接する第２入射面１２ｂと、第２入射面１２ｂに対向する射出面１２ｅと、を有する。
ダイクロイックプリズム１２は、偏光分離特性を有していない第１ダイクロイックミラー４３と、偏光分離特性を有していない第２ダイクロイックミラー４４と、を有する。第１ダイクロイックミラー４３と第２ダイクロイックミラー４４とは、互いに９０°の角度で交差している。第１ダイクロイックミラー４３は、第１画像光ＬＢを反射し、第２画像光ＬＧおよび第３画像光ＬＲを透過する特性を有する。第２ダイクロイックミラー４４は、第３画像光ＬＲを反射し、第１画像光ＬＢおよび第２画像光ＬＧを透過する特性を有する。
第１パネル１１Ｂは、第１入射面１２ａに対向して配置されている。第２パネル１１Ｇは、第２入射面１２ｂに対向して配置されている。第３パネル１１Ｒは、第３入射面１２ｃに対向して配置されている。本実施形態では、第１パネル１１Ｂは、透光性を有する接着剤層４６を介して第１入射面１２ａに固定されている。第２パネル１１Ｇは、透光性を有する接着剤層４６を介して第２入射面１２ｂに固定されている。第３パネル１１Ｒは、透光性を有する接着剤層４６を介して第３入射面１２ｃに固定されている。
本実施形態の画像光生成装置１０は、第１画像光ＬＢ、第２画像光ＬＧ、および第３画像光ＬＲが合成された合成画像光ＬＷをダイクロイックプリズム１２の射出面１２ｅから射出する。
図２は、第１パネル１１Ｂの全体構成を示す概略構成図である。
パネルの全体構成については、第１パネル１１Ｂ、第２パネル１１Ｇ、および第３パネル１１Ｒの基本構成は共通であるため、以下では第１パネル１１Ｂで代表して、パネルの全体構成について説明する。
図２において、第１パネル１１Ｂの水平方向をＸ方向とし、第１パネル１１Ｂの垂直方向をＹ方向とする。
図２に示すように、基板１９の第１面１９ａには、第１画素領域１４Ｂと、第１非画素領域１５Ｂと、が設けられている。また、第１非画素領域１５Ｂは、周辺領域２９と、実装領域３０と、から構成されている。第１画素領域１４Ｂは、複数の第１画素ＰＸがマトリクス状に配置された矩形状の領域である。第１画素領域１４Ｂには、Ｘ方向に延在する複数の走査線３１と、各走査線３１に対応してＸ方向に延在する複数の制御線３２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。画素ＰＸ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、複数の画素ＰＸ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。画素ＰＸは、後述する画素回路１１０を有する。
画素ＰＸは、構造的には、表示画像中の１画素分の画像データに対応して点灯または消灯する複数の発光素子に対応する陽極から陰極までの複数組の構成要素を含んでいる。また、画素ＰＸは、表示的には、表示画像中の１画素分の画像データに対応して点灯または消灯する表示領域に対応する。
複数の第１画素ＰＸの各々は、青色光を発光する第１発光素子と、第１発光素子を駆動する複数の第１トランジスターと、を有する。第１発光素子および第１トランジスターの具体的な構成については、後で詳しく説明する。
また、図示しない第２パネル１１Ｇは、複数の第２画素を有する。複数の第２画素の各々は、緑色光を発光する第２発光素子と、第２発光素子を駆動する複数の第２トランジスターと、を有する。すなわち、第２画素は、青色光以外の色光を発光する第２発光素子と、第２発光素子を駆動する複数の第２トランジスターと、を有する。図示しない第３パネル１１Ｒは、複数の第３画素を有する。複数の第３画素の各々は、赤色光を発光する第３発光素子と、第３発光素子を駆動する複数の第３トランジスターと、を有する。すなわち、第３画素は、青色光以外の色光を発光する第３発光素子と、第３発光素子を駆動する複数の第３トランジスターと、を有する。
周辺領域２９は、第１画素領域１４Ｂを囲む矩形枠状の領域である。駆動回路３５は、周辺領域２９内に設けられている。駆動回路３５は、第１画素領域１４Ｂ内の各第１画素ＰＸ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、を有する。第１パネル１１Ｂは、駆動回路３５が基板１９の第１面１９ａ上に形成されたトランジスター等の能動素子で構成される回路内蔵型のパネルである。
実装領域３０は、周辺領域２９を挟んで第１画素領域１４Ｂとは反対側、すなわち、周辺領域２９の外側に設けられている。実装領域３０には、複数の実装端子３９が設けられている。制御信号や電源電位は、制御回路や電源回路等を含む各種の外部回路（図示略）から実装端子３９に供給される。外部回路は、例えば実装領域３０に接合されたフレキシブル配線基板（図示略）に実装される。
以下、図３を参照して画素回路１１０について説明する。
図３は、画素回路１１０の構成を示す等価回路図である。
複数の画素回路１１０の各々は、電気的には互いに同一の構成を有しているため、ここでは、ｉ行ｊ列に位置する画素回路１１０を例に挙げて説明する。
なお、ｉは、画素回路１１０が配列される行を一般的に示す記号であって、１以上、ｍ以下の整数である。ｊは、画素回路１１０が配列される列を一般的に示す記号であって、１以上、ｎ以下の整数である。
図３に示すように、画素回路１１０は、ＰチャネルＭＯＳ型のトランジスター１２１～１２５と、発光素子１３０と、保持容量１３２と、を有する。画素回路１１０には、走査信号Ｇｗｒ（ｉ）、制御信号Ｇｅｌ（ｉ）、Ｇｃｍｐ（ｉ）、およびＧｏｒｓｔ（ｉ）が供給される。ここで、走査信号Ｇｗｒ（ｉ）、制御信号Ｇｅｌ（ｉ）、Ｇｃｍｐ（ｉ）、およびＧｏｒｓｔ（ｉ）は、それぞれｉ行目の画素回路１１０に対して走査線駆動回路３６から供給される。すなわち、走査信号Ｇｗｒ（ｉ）、制御信号Ｇｅｌ（ｉ）、Ｇｃｍｐ（ｉ）、およびＧｏｒｓｔ（ｉ）は、ｉ行目において、ｊ列以外の他の列の画素回路にも共通に供給される。
ｉ行ｊ列の画素回路１１０において、トランジスター１２２は、ゲートノードがｉ行目の走査線３１に接続され、ドレインノードまたはソースノードの一方がｊ列目のデータ線３３に接続され、他方がトランジスター１２１におけるゲートノードｇと、保持容量１３２の一端と、トランジスター１２３のドレインノードと、にそれぞれ接続されている。トランジスター１２２は、データ線３３に出力されるデータ信号をトランジスター１２１のゲートノードに供給することにより、トランジスター１２１の電流値を設定する電流値設定トランジスターとして機能する。ここで、トランジスター１２１のゲートノードについては、他のノードと区別するためにｇと表記する。
トランジスター１２１は、発光素子１３０に対する駆動電流を発生する駆動トランジスターとして機能する。トランジスター１２１は、ソースノードが給電線１１６に接続され、ドレインノードが、トランジスター１２３のソースノードと、トランジスター１２４のソースノードと、にそれぞれ接続されている。ここで、給電線１１６には、画素回路１１０において電源の高位側となる電位Ｖｅｌが給電される。
トランジスター１２３は、トランジスター１２１の閾値電圧の補償を行うための補償用トランジスターとして機能する。トランジスター１２３のドレインノードは、データ線３３に接続されている。トランジスター１２３のゲートノードには、制御信号Ｇｃｍｐ（ｉ）が供給される。
トランジスター１２４は、ゲートノードに制御信号Ｇｅｌ（ｉ）が供給され、ドレインノードがトランジスター１２５のソースノードと発光素子１３０の陽極とにそれぞれ接続されている。トランジスター１２４は、発光素子１３０に供給する駆動電流の電流経路に設けられており、発光素子１３０の発光期間を制御する発光制御トランジスターとして機能する。具体的には、発光素子１３０を発光させる場合にトランジスター１２４をオンさせ、発光素子１３０を非発光とする場合にはトランジスター１２４をオフさせる。
以上説明したトランジスター１２１～１２４は、発光素子１３０に対して駆動電流を供給するトランジスター回路１２０を構成する。
トランジスター１２５は、ゲートノードにｉ行目に対応した制御信号Ｇｏｒｓｔ（ｉ）が供給され、ドレインノードはｊ列目に対応した給電線１６に接続されて電位Ｖｏｒｓｔに保たれている。トランジスター１２５は、発光素子１３０の非発光時にオンとなって発光素子１３０の陽極を給電線１６に接続する放電トランジスターとして機能する。
保持容量１３２の他端は、給電線１１６に接続されている。そのため、保持容量１３２は、トランジスター１２１のソース・ドレイン間の電圧を保持する。なお、保持容量１３２としては、トランジスター１２１のゲートノードｇに寄生する容量を用いてもよいし、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。
本実施形態では、各トランジスター１２１～１２５がシリコン等の半導体基板上に形成されているため、トランジスター１２１～１２５の基板電位（ｎウェル電位）は、電源の高位側となる電位Ｖｅｌに設定されている。また、発光素子１３０の陽極は、画素回路１１０毎に個別に設けられる画素電極である。これに対して、発光素子１３０の陰極は、画素回路１１０の全てにわたって共通の共通電極１１８であって、画素回路１１０において電源の低位側となる電位Ｖｃｔに設定されている。
図４は、上記の画素回路のうち、トランジスター１２４およびトランジスター１２５の構成を示す断面図である。なお、図４では、上記の５つのトランジスターのうち、トランジスター１２４およびトランジスター１２５のみを示すが、その他のトランジスターも同様の構成を有する。
図４に示すように、本実施形態のトランジスター１２４，１２５は、互いに隣り合うトランジスター間のリーク電流を抑制するため、ＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）構造を有する。また、トランジスター１２４，１２５は、ｎウェル領域５０上に形成されたＰＭＯＳトランジスターで構成されている。すなわち、トランジスター１２４は、ｐ型不純物が導入されたソース１２４Ｓおよびドレイン１２４Ｄと、ゲート絶縁膜５１上に設けられたゲート１２４Ｇと、を有する。トランジスター１２５は、ｐ型不純物が導入されたソース１２５Ｓおよびドレイン１２５Ｄと、ゲート絶縁膜５１上に設けられたゲート１２５Ｇと、を有する。トランジスター１２４のドレイン１２４Ｄと、トランジスター１２５のドレイン１２５Ｄとは、配線５２を介して電気的に接続されている。
上述したように、第１パネル１１Ｂ、第２パネル１１Ｇ、および第３パネル１１Ｒの画素回路は同一の構成を有しているが、各パネル１１Ｂ，１１Ｇ，１１Ｒの各画素回路を構成するトランジスターのサイズが互いに異なる。具体的には、第１パネル１１Ｂの画素回路を構成する第１トランジスターのサイズは、第２パネル１１Ｇの画素回路を構成する第２トランジスターのサイズ、および第３パネル１１Ｒの画素回路を構成する第３トランジスターのサイズよりも大きい。
上記のトランジスターのサイズの大小関係は、より具体的には、以下に示すいずれかの形態を含んでいる。
一つの形態として、各トランジスターのソースとドレインとの間の距離をソース－ドレイン間距離ＬＳＤと称する。このとき、第１トランジスターのソース－ドレイン間距離ＬＳＤは、第２トランジスターのソース－ドレイン間距離ＬＳＤ、および第３トランジスターのソース－ドレイン間距離ＬＳＤよりも長い。なお、第２トランジスターのソース－ドレイン間距離ＬＳＤと、第３トランジスターのソース－ドレイン間距離ＬＳＤとは、同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。
各パネル１１Ｂ，１１Ｇ，１１Ｒ内の画素回路を構成する５つのトランジスターのうち、トランジスターによってはソース－ドレイン間距離ＬＳＤが互いに異なる場合がある。例えば図４に示す例においては、トランジスター１２４のソース－ドレイン間距離ＬＳＤと、トランジスター１２５のソース－ドレイン間距離ＬＳＤと、は互いに異なる。この場合であっても、全ての同一個所のトランジスター同士を比較したときには、第１トランジスターのソース－ドレイン間距離ＬＳＤは、第２トランジスターのソース－ドレイン間距離ＬＳＤ、および第３トランジスターのソース－ドレイン間距離ＬＳＤよりも長い、という関係を満たしている。
他の一つの形態として、第１トランジスターのゲート絶縁膜の膜厚ｔｇは、第２トランジスターのゲート絶縁膜の膜厚ｔｇ、および第３トランジスターのゲート絶縁膜の膜厚ｔｇよりも厚い。なお、第２トランジスターのゲート絶縁膜の膜厚ｔｇと、第３トランジスターのゲート絶縁膜の膜厚ｔｇとは、同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。
各パネル１１Ｂ，１１Ｇ，１１Ｒ内の画素回路を構成する５つのトランジスターのうち、トランジスターによってゲート絶縁膜厚ｔｇが互いに異なる場合がある。この場合であっても、全ての同一個所のトランジスター同士を比較したときには、第１トランジスターのゲート絶縁膜厚ｔｇは、第２トランジスターのゲート絶縁膜厚ｔｇ、および第３トランジスターのゲート絶縁膜厚ｔｇよりも厚い、という関係を満たしている。
また、各トランジスターのサイズの大小関係は、上記の２つの形態を兼ね備えていてもよい。すなわち、第１トランジスターのソース－ドレイン間距離ＬＳＤは、第２トランジスターのソース－ドレイン間距離ＬＳＤ、および第３トランジスターのソース－ドレイン間距離ＬＳＤよりも長く、かつ、第１トランジスターのゲート絶縁膜の膜厚ｔｇは、第２ランジスターのゲート絶縁膜の膜厚ｔｇ、および第３トランジスターのゲート絶縁膜の膜厚ｔｇよりも厚くてもよい。
以下、第１パネル１１Ｂ、第２パネル１１Ｇ、および第３パネル１１Ｒの各発光素子１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂの構成について説明する。
なお、第１パネル１１Ｂ、第２パネル１１Ｇ、および第３パネル１１Ｒの各々は、有機ＥＬ材料からなる発光層および電荷注入層等の構成材料は異なるが、パネルの基本構成は同一である。したがって、以下では第１パネル１１Ｂで代表して、パネルの基本構成について説明する。
図５は、第１パネル１１Ｂ内の一つの第１発光素子１７Ｂの概略構成を示す断面図である。
図５に示すように、第１発光素子１７Ｂは、基板１９と、反射電極２０と、陽極２１と、発光機能層２２と、陰極２３と、封止膜２４と、カラーフィルター２５と、カバーガラス２６と、を有する。具体的には、基板１９の第１面１９ａに、基板１９側から順に、反射電極２０、陽極２１、発光機能層２２、および陰極２３が設けられている。基板１９は、例えばシリコン等の半導体基板で構成されている。反射電極２０は、例えばアルミニウム、銀等を含有する光反射性の導電性材料で構成されている。より具体的には、反射電極２０は、例えばアルミニウム、銀等の単体材料で構成されていてもよいし、チタン（Ｔｉ）／ＡｌＣｕ（アルミニウム・銅合金）の積層膜などで構成されていてもよい。
陽極２１は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の光透過性を有する導電性材料で構成されている。発光機能層２２は、陽極２１側から順に、正孔注入層２２１、有機ＥＬ材料を含む発光層２２２、電子注入層２２３から構成されている。発光層２２２は、各パネルの発光色に応じた周知の有機ＥＬ材料により構成されている。なお、発光層２２２が発光する光は、蛍光あるいはりん光のいずれであってもよい。
陰極２３は、一部の光を透過し、残りの光を反射する性質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陰極２３は、例えば銀、マグネシウムを含有する合金等の光反射性を有する導電性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２２２から射出される光は、反射電極２０と陰極２３との間で往復する間に特定の共振波長を有する成分が選択的に増幅され、陰極２３を透過して基板１９とは反対側に射出される。すなわち、反射電極２０から陰極２３までの複数の層によって光共振器２７が構成されている。
反射電極２０から陰極２３までの複数の層は、封止膜２４によって被覆されている。封止膜２４は、外気や水分の侵入を防止するための膜であって、光透過性を有する無機材料、有機材料の単層または複数層で構成されている。
封止膜２４の一面に、発光色に対応したカラーフィルター２５が設けられている。第１パネル１１Ｂにおいて、カラーフィルター２５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。また、第２パネル１１Ｇにおけるカラーフィルター２５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。第３パネル１１Ｒにおけるカラーフィルター２５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。
本実施形態では、第１パネル１１Ｂ、第２パネル１１Ｇおよび第３パネル１１Ｒの各々が光共振器２７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２７の光射出側にカラーフィルター２５が設けられているため、各パネル１１Ｂ，１１Ｇ，１１Ｒから射出される各画像光ＬＢ，ＬＧ，ＬＲの色純度がより高められる。なお、カラーフィルター２５は、発光層２２２から射出される光の波長域によっては省略してもよい。
カラーフィルター２５の一面に、各発光素子を保護するためのカバーガラス２６が設けられている。
上述したように、各トランジスターのチャネルを構成するｎウェル領域５０には電源の高位側電位Ｖｅｌが印加されるため、トランジスターの耐圧が高い程、発光素子１３０の駆動電圧を高くすることができる。本実施形態の画像光生成装置１０においては、３枚のパネルのうち、青色光を射出する第１パネル１１Ｂの画素回路を構成する第１トランジスターのサイズが、緑色光を射出する第２パネル１１Ｇの画素回路を構成する第２トランジスターのサイズ、および赤色光を射出する第３パネル１１Ｒの画素回路を構成する第３トランジスターのサイズよりも大きい。これにより、第１トランジスターの耐圧は、第２トランジスターの耐圧および第３トランジスターの耐圧よりも大きくなる。
その結果、本実施形態によれば、第１パネル１１Ｂの画素回路に対して高い駆動電圧を供給することができるため、第１画像光ＬＢの輝度を高めることができ、合成画像光ＬＷの輝度を高めることができる。
一方、各パネル１１Ｂ，１１Ｇ，１１Ｒの消費電力は、トランジスター耐圧、すなわち、発光素子１３０に印加できる駆動電圧と投入電流との積で決まる。そのため、画像光生成装置１０として消費電力を低減するためには、高効率の発光素子１３０を用い、低いトランジスター耐圧を有するパネルをできるだけ用いることが好ましい。
この観点から、本実施形態の画像光生成装置１０においては、第１パネル１１Ｂのみにトランジスター耐圧が高いパネルを用い、第２パネル１１Ｇおよび第３パネル１１Ｒにはトランジスター耐圧が高いパネルを用いていないため、画像光生成装置１０の消費電力の増大を抑制することができる。以上に述べたように、本実施形態によれば、高輝度の画像光が得られるとともに、消費電力の増大を抑制できる画像光生成装置１０を実現することができる。
ここで、本発明者らは、本実施形態の画像光生成装置１０の効果を実証するため、以下の実施例１、比較例１および２について、画像光の最大輝度および消費電力のシミュレーションを行った。
具体的には、実施例１の画像光生成装置として、第１パネル（青色光用パネル）のトランジスター耐圧を８Ｖとし、第２パネル（緑色光用パネル）および第３パネル（赤色光用パネル）のトランジスター耐圧を６Ｖとした。これに対し、比較例１の画像光生成装置として、第１～第３パネルのトランジスター耐圧を全て６Ｖとした。また、比較例２の画像光生成装置として、第１～第３パネルのトランジスター耐圧を全て８Ｖとした。
実施例１、比較例１および比較例２の画像光生成装置について、画像光の最大輝度および消費電力をシミュレーションした結果を下記の表１に示す。なお、消費電力は、同じ輝度の画像光を出力するときに必要な消費電力として、比較例１の消費電力を１００としたときの相対値で示す。
Figure 0007491119000001
表１に示すように、トランジスター耐圧を全て６Ｖとした比較例１の場合、最大輝度が２００００ｃｄ／ｍ２であり、高い輝度が得られなかった。また、トランジスター耐圧を全て８Ｖとした比較例２の場合、最大輝度が５４０００ｃｄ／ｍ２となり、比較例１に比べて上昇したが、消費電力が１３３となり、比較例１に比べて増大した。これに対して、第１パネルのトランジスター耐圧のみを８Ｖとし、他のパネルのトランジスター耐圧を６Ｖとした実施例１の場合、最大輝度が５４０００ｃｄ／ｍ２となり、比較例１に比べて向上し、かつ、消費電力が１１１となり、比較例２に比べて低減することが判った。このように、本実施形態によれば、画像光の最大輝度を向上でき、かつ、消費電力の増大を抑制できることが実証された。
上記の結果が得られる理由として、以下の点が考えられる。
比較例１および２のように、青色光用パネルについても、緑色光用パネルおよび赤色光用パネルに合わせたトランジスター耐圧を有するパネルを使用した場合、３つの色光を合成して白色光を生成する際に、青色光用パネルでの電圧制限の影響によって駆動電圧の増大に限界が生じ、高輝度の画像光を出力することができない。そこで、実施例１に示すように、青色光用パネルのみトランジスター耐圧を上げることにより青色光用パネルの電圧制限を回避することができるため、高輝度の画像光を出力することが可能となる。一方、赤色光用パネルおよび緑色光用パネルにも、青色光用パネルと同じ高いトランジスター耐圧を有するパネルを使用した場合、一定輝度を出力する際の消費電力が増大するため、画像光生成装置として好ましくない。
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について、図６を用いて説明する。
第２実施形態の画像光生成装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、発光素子の構成が第１実施形態と異なる。そのため、画像光生成装置の全体構成の説明は省略する。
図６は、本実施形態の画像光生成装置における第１パネルの発光素子の断面図である。
図６において、第１実施形態で用いた図５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。
本実施形態の画像光生成装置において、第１パネルを構成する第１発光素子１８Ｂは、青色光を射出する青色発光層を含むタンデム構造を有している。これに対し、緑色光を射出する第２パネルを構成する第２発光素子、および赤色光を射出する第３パネルを構成する第３発光素子は、タンデム構造を有していない。すなわち、第２発光素子および第３発光素子は、図５に示した第１実施形態の第１発光素子１７Ｂの構成と同一である。
図６は、第１発光素子１８Ｂの概略構成を示す断面図である。
図６に示すように、本実施形態の第１発光素子１８Ｂは、基板１９と、反射電極２０と、陽極２１と、発光機能層２８と、陰極２３と、封止膜２４と、カラーフィルター２５と、カバーガラス２６と、を有する。発光機能層２８は、陽極２１側から順に積層された、正孔注入層２８１、有機ＥＬ材料を含む第１青色発光層２８２、電子輸送層２８３、リチウムを含む電荷発生層（中間層）２８４、正孔輸送層２８５、有機ＥＬ材料を含む第２青色発光層２８６、および電子注入層２８７から構成されている。
画像光生成装置のその他の構成は、第１実施形態の画像光生成装置と同様である。すなわち、第１トランジスターのサイズは、第２トランジスターのサイズおよび第３トランジスターのサイズよりも大きい。具体的には、第１トランジスターのソース－ドレイン間距離は、第２トランジスターのソース－ドレイン間距離および第３トランジスターのソース－ドレイン間距離よりも長い。または、第１トランジスターのゲート絶縁膜の膜厚は、第２トランジスターのゲート絶縁膜の膜厚および第３トランジスターのゲート絶縁膜の膜厚よりも厚い。
本実施形態においても、高輝度の画像光が得られるとともに、消費電力の増大を抑制できる画像光生成装置を実現できる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。
一般に、有機ＥＬ素子に大きな電流を投入すると、輝度の劣化が加速されるという課題がある。この課題を解決するために、電流効率を向上できるタンデム構造を有する有機ＥＬ素子が提案されている。ところが、タンデム構造を有する有機ＥＬ素子は実質的に２つの発光素子を直列に接続した構造と等価であるため、駆動電圧は通常の有機ＥＬ素子の略２倍となり、大きく増大する。そこで、本実施形態のように、タンデム構造の第１発光素子１８Ｂを採用する第１パネルにのみ高耐圧のトランジスターを適用する、という応用が有効である。
なお、本実施形態では、青色光を射出する発光素子を有するパネルにタンデム構造を有するトランジスターを採用し、当該トランジスターのサイズを、青色光以外の色光を射出する発光素子を有するパネルのトランジスターのサイズよりも大きくする構成を示した。この構成に代えて、青色光以外の色光を射出する発光素子を有するパネルにタンデム構造を有するトランジスターを採用し、当該トランジスターのサイズを、青色光を含む色光を射出する発光素子を有するパネルのトランジスターのサイズよりも大きくしてもよい。この場合であっても、タンデム構造を有することで実質的な駆動電圧が増大するトランジスターを含むパネル以外のパネルのトランジスターで耐圧を低減することによって、画像光生成装置の消費電力の増大を抑制することができる。
［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について、図７を用いて説明する。
第３実施形態の画像光生成装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、パネルの構成が第１実施形態と異なる。そのため、画像光生成装置の全体構成の説明は省略する。
図７は、本実施形態の画像光生成装置の概略構成図である。
図７において、第１実施形態で用いた図１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。
本実施形態の画像光生成装置６０においては、画像光生成パネルとして、有機ＥＬパネルからなる２枚の自発光パネルを用いている。
図７に示すように、画像光生成装置６０は、第１パネル１１ＢＲと、第２パネル１１Ｇと、ダイクロイックプリズム６２（色合成プリズム）と、を備えている。
第１パネル１１ＢＲは、マトリクス状に配置された複数の画素を含む第１画素領域１４ＢＲと、第１画素領域１４ＢＲの周囲を囲む第１非画素領域１５ＢＲと、を備えている。第２パネル１１Ｇは、マトリクス状に配置された複数の画素を含む第２画素領域１４Ｇと、第２画素領域１４Ｇの周囲を囲む第２非画素領域１５Ｇと、を備えている。
第１パネル１１ＢＲにおける複数の画素のうち、半数の画素に、第１発光素子１７Ｂが設けられ、残りの半数の画素には、第３発光素子１７Ｒが設けられている。すなわち、第１パネル１１ＢＲには、第１発光素子１７Ｂと第３発光素子１７Ｒとが設けられている。また、第２パネル１１Ｇにおける複数の画素の各々には、第２発光素子１７Ｇが設けられている。
第１パネル１１ＢＲに設けられた複数の第１発光素子１７Ｂの各々は、青色の第１画像光ＬＢを射出する。また、第１パネル１１ＢＲに設けられた複数の第３発光素子１７Ｒの各々は、赤色の第３画像光ＬＲを射出する。すなわち、第１パネル１１ＢＲは、青色の第１画像光ＬＢと赤色の第３画像光ＬＲとを射出する。また、第２パネル１１Ｇに設けられた複数の第２発光素子１７Ｇの各々は、緑色の第２画像光ＬＧを射出する。本実施形態においても、第１発光素子１７Ｂ、第２発光素子１７Ｇ、および第３発光素子１７Ｒの各々は、トップエミッション型の有機ＥＬ素子から構成されている。
本実施形態においては、第１パネル１１ＢＲのトランジスターのサイズは、第２パネル１１Ｇのトランジスターのサイズよりも大きい。すなわち、青色光を発光する画素回路を構成する第１トランジスターのサイズ、および赤色光を発光する画素回路を構成する第３トランジスターのサイズは、緑色光を発光する画素回路を構成する第２トランジスターのサイズよりも大きい。具体的には、第１トランジスターのソース－ドレイン間距離、および第３トランジスターのソース－ドレイン間距離は、第２トランジスターのソース－ドレイン間距離よりも長い。なお、第１トランジスターのソース－ドレイン間距離と、第３トランジスターのソース－ドレイン間距離とは、同じであってもよいし、第１トランジスターのソース－ドレイン間距離の方が長くてもよい。
または、第１トランジスターのゲート絶縁膜の膜厚、および第３トランジスターのゲート絶縁膜の膜厚は、第２トランジスターのゲート絶縁膜の膜厚よりも厚い。
または、各トランジスターのサイズの大小関係は、上記の２つの形態を兼ね備えていてもよい。すなわち、第１トランジスターのソース－ドレイン間距離、および第３トランジスターのソース－ドレイン間距離は、第２トランジスターのソース－ドレイン間距離よりも長く、かつ、第１トランジスターのゲート絶縁膜の膜厚、および第３トランジスターのゲート絶縁膜の膜厚は、第２トランジスターのゲート絶縁膜の膜厚よりも厚くてもよい。
本実施形態の場合、ダイクロイックプリズム６２は、２つ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６２は、第１入射面６２ａと、第１入射面６２ａと垂直に接する第２入射面６２ｂと、第２入射面６２ｂに対向する射出面６２ｅと、を有する。
ダイクロイックプリズム６２は、偏光分離特性を有していないダイクロイックミラー６３を有する。ダイクロイックミラー６３は、第１画像光ＬＢおよび第３画像光ＬＲを反射し、第２画像光ＬＧを透過する特性を有する。
第１パネル１１ＢＲは、第１入射面６２ａに対向して配置されている。第２パネル１１Ｇは、第２入射面６２ｂに対向して配置されている。本実施形態では、第１パネル１１ＢＲは、透光性を有する接着剤層４６を介して第１入射面６２ａに固定されている。第２パネル１１Ｇは、透光性を有する接着剤層４６を介して第２入射面６２ｂに固定されている。
本実施形態の画像光生成装置６０は、第１画像光ＬＢ、第２画像光ＬＧ、および第３画像光ＬＲが合成された合成画像光ＬＷをダイクロイックプリズム６２の射出面６２ｅから射出する。
本実施形態においても、高輝度の画像光が得られるとともに、消費電力の増大を抑制できる画像光生成装置６０を実現できる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。
ここで、本発明者らは、本実施形態の画像光生成装置６０の効果を実証するため、以下の実施例２、比較例３および４について、画像光の最大輝度および消費電力のシミュレーションを行った。
具体的には、実施例２の画像光生成装置として、第１パネル（青色光および赤色光用パネル）のトランジスター耐圧を１０Ｖとし、第２パネル（緑色光用パネル）のトランジスター耐圧を６Ｖとした。これに対し、比較例３の画像光生成装置として、第１パネルおよび第２パネルのトランジスター耐圧をともに６Ｖとした。また、比較例４の画像光生成装置として、第１パネルおよび第２パネルのトランジスター耐圧をともに１０Ｖとした。
実施例２、比較例３および４の画像光生成装置について、画像光の最大輝度および消費電力をシミュレーションした結果を下記の表２に示す。なお、消費電力は、同じ輝度の画像光を出力するときに必要な消費電力であり、比較例３の消費電力を１００としたときの相対値で示す。
Figure 0007491119000002
表２に示すように、トランジスター耐圧をともに６Ｖとした比較例３の場合、最大輝度が７０００ｃｄ／ｍ２であり、高い輝度が得られなかった。また、トランジスター耐圧をともに１０Ｖとした比較例４の場合、最大輝度が３２０００ｃｄ／ｍ２となり、比較例３に比べて向上したが、消費電力が１６７となり、比較例３に比べて増大した。これに対して、第１パネルのトランジスター耐圧を１０Ｖとし、第２パネルのトランジスター耐圧を６Ｖとした実施例２の場合、最大輝度が３２０００ｃｄ／ｍ２となり、比較例３に比べて向上し、かつ、消費電力が１３３となり、比較例４に比べて低減することが判った。このように、本実施形態によれば、画像光の最大輝度を向上できるとともに、消費電力の増大を抑制できることが実証された。
［第４実施形態］
以下、本発明の第４実施形態について、図面を用いて説明する。
上記第１実施形態で説明した画像光生成装置１０は、以下に説明する画像表示装置に用いられる。
図８は、第４実施形態の頭部装着型表示装置１０００の説明図である。図９は、図８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１０は、図９に示す光学系の光路を示す説明図である。
図８に示すように、頭部装着型表示装置１０００（画像表示装置）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１１１１，１１１２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９および図１０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、画像光生成装置１０と、画像光生成装置１０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。画像光生成装置１０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。画像光生成装置１０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。
画像光生成装置１０は、ダイクロイックプリズム１２と、ダイクロイックプリズム１２の４つの面（三角柱プリズムの第３面）のうち、３つの面に対向して設けられた３つのパネル１１Ｂ，１１Ｇ，１１Ｒと、を備えている。パネル１１Ｂ，１１Ｇ，１１Ｒは、例えば有機ＥＬパネルから構成されている。
第１パネル１１Ｂから射出された画像光は、ダイクロイックプリズム１２に第１波長域の第１画像光ＬＢとして入射する。第２パネル１１Ｇから射出された画像光は、ダイクロイックプリズム１２に第２波長域の第２画像光ＬＧとして入射する。第３パネル１１Ｒから射出された画像光は、ダイクロイックプリズム１２に第３波長域の第３画像光ＬＲとして入射する。ダイクロイックプリズム１２から、第１画像光ＬＢと第２画像光ＬＧと第３画像光ＬＲとが合成された合成画像光ＬＷが射出される。
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、画像光生成装置１０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を介して画像光生成装置１０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、画像光生成装置１０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。
第４実施形態の頭部装着型表示装置１０００は、第１実施形態の画像光生成装置１０を備えているため、明るい画像を表示でき、かつ、消費電力の低減を図ることができる。なお、頭部装着型表示装置１０００は、第２実施形態の画像光生成装置、または第３実施形態の画像光生成装置を備えていてもよい。
なお、第４実施形態の頭部装着型表示装置１０００では、導光系１０３０として導光部１０５０を用いる場合を例に挙げたが、導光部を用いない光学系に第１実施形態の画像光生成装置１０を適用することで頭部装着型表示装置を構成してもよい。
［第５実施形態］
以下、本発明の第５実施形態について、図１１を用いて説明する。
上記第１実施形態で説明した画像光生成装置１０は、以下に説明する表示装置に用いられる。
図１１は、第５実施形態の投写型表示装置２０００の概略構成図である。
図１１に示すように、投写型表示装置２０００（画像表示装置）は、上記実施形態に係る画像光生成装置１０と、画像光生成装置１０から射出された合成画像光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。
画像光生成装置１０は、ダイクロイックプリズム１２と、ダイクロイックプリズム１２の４つの面（三角柱プリズムの第３面）のうち、３つの面に対向して設けられた３つのパネル１１Ｂ，１１Ｇ，１１Ｒと、を備えている。パネル１１Ｂ，１１Ｇ，１１Ｒは、例えば有機ＥＬパネル等の偏光特性を有していない画像光を射出するパネルから構成されている。
第５実施形態の投写型表示装置２０００は、第１実施形態の画像光生成装置１０を備えているため、明るい画像を表示できるとともに、消費電力の低減を図ることができる。
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、１つの画素回路を構成する複数のトランジスターのうち、全ての同一個所のトランジスター同士を比較したとき、第１トランジスターのサイズが、第２トランジスターおよび第３トランジスターのサイズよりも大きいという関係を満たしていた。ただし、本発明の一つの態様は、上記の構成に限ることなく、画素回路を構成する複数のトランジスターのうち、少なくとも一つの個所のトランジスター同士を比較したとき、第１トランジスターのサイズが、第２トランジスターおよび第３トランジスターのサイズよりも大きいという関係を満たしていてもよい。
また、上記実施形態では、画像光生成装置を構成する第１パネル、第２パネルおよび第３パネルとして有機ＥＬパネルの例を挙げたが、パネルとしては、必ずしも有機ＥＬパネルに限ることなく、無機ＥＬパネル、マイクロＬＥＤパネル等の自発光型パネルを用いてもよい。
また、上記実施形態で説明した画像光生成モジュールを備えた画像表示装置の他の例として、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）、ハンドヘルドディスプレイ（ＨＨＤ）、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。
その他、上記実施形態の画像光生成装置の各構成要素の数、形状、配置、構成材料等に関する具体的な記載については、上記実施形態に限らず、適宜変更が可能である。
本実施形態の一つの態様の画像光生成装置は、以下の構成であってもよい。
本実施形態の一つの態様の画像光生成装置は、青色の第１画像光を射出する第１パネルと、青色以外の色の第２画像光を射出する第２パネルと、前記第１画像光と前記第２画像光とを合成する色合成プリズムと、を備え、前記第１パネルは、複数の第１画素を有し、前記複数の第１画素の各々は、青色光を発光する第１発光素子と、前記第１発光素子を駆動する第１トランジスターと、を有し、前記第２パネルは、複数の第２画素を有し、前記複数の第２画素の各々は、前記青色光以外の色光を発光する第２発光素子と、前記第２発光素子を駆動する第２トランジスターと、を有し、前記第１トランジスターのサイズは、前記第２トランジスターのサイズよりも大きい。
本実施形態の一つの態様の画像光生成装置において、前記第１トランジスターのソース－ドレイン間距離は、前記第２トランジスターのソース－ドレイン間距離よりも長くてもよい。
本実施形態の一つの態様の画像光生成装置において、前記第１トランジスターのゲート絶縁膜の膜厚は、前記第２トランジスターのゲート絶縁膜の膜厚よりも厚くてもよい。
本実施形態の一つの態様の画像光生成装置は、第１色の第１画像光を射出する第１パネルと、前記第１色以外の色の第２画像光を射出する第２パネルと、前記第１画像光と前記第２画像光とを合成する色合成プリズムと、を備え、前記第１パネルは、複数の第１画素を有し、前記複数の第１画素の各々は、前記第１色の色光を発光する第１発光素子と、前記第１発光素子を駆動する第１トランジスターと、を有し、前記第１発光素子は、発光層を含むタンデム構造を有し、前記第２パネルは、複数の第２画素を有し、前記複数の第２画素の各々は、前記第１色の色光以外の色光を発光する第２発光素子と、前記第２発光素子を駆動する第２トランジスターと、を有し、前記第１トランジスターのサイズは、前記第２トランジスターのサイズよりも大きい。
本実施形態の一つの態様の画像光生成装置において、前記第１トランジスターのソース－ドレイン間距離は、前記第２トランジスターのソース－ドレイン間距離よりも長くてもよい。
本実施形態の一つの態様の画像光生成装置において、前記第１トランジスターのゲート絶縁膜の膜厚は、前記第２トランジスターのゲート絶縁膜の膜厚よりも厚くてもよい。
本実施形態の一つの態様の画像光生成装置において、前記第１色は青色であってもよい。
本実施形態の一つの態様の画像表示装置は、本実施形態の一つの態様の画像光生成装置を備える。
１０，６０…画像光生成装置、１１Ｂ，１１ＢＲ…第１パネル、１１Ｇ…第２パネル、１１Ｒ…第３パネル、１２…ダイクロイックプリズム（色合成プリズム）、１７Ｂ，１８Ｂ…第１発光素子、１７Ｇ…第２発光素子、１７Ｒ…第３発光素子、１２１，１２２，１２３，１２４，１２５…トランジスター、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）、ＰＸ…画素。

Claims (8)

  1. 青色光を発光する第１発光素子と、前記第１発光素子を駆動する第１駆動トランジスターと、前記第１駆動トランジスターの電流値を設定する第１電流値設定トランジスターと、前記第１駆動トランジスターの閾値電圧の補償を行うための第１補償用トランジスターと、前記第１発光素子の発光期間を制御する第１発光制御トランジスターと、前記第１発光素子に接続された第１放電トランジスターと、を含む複数の第１トランジスターと、を有し、第１画像光を射出する第１パネルと、
    青色光以外の色光を発光する第２発光素子と、前記第２発光素子を駆動する第２駆動トランジスターと、前記第２駆動トランジスターの電流値を設定する第２電流値設定トランジスターと、前記第２駆動トランジスターの閾値電圧の補償を行うための第２補償用トランジスターと、前記第２発光素子の発光期間を制御する第２発光制御トランジスターと、前記第２発光素子に接続された第２放電トランジスターと、を含む複数の第２トランジスターと、を有し、第２画像光を射出する第２パネルと、
    前記第１画像光と前記第２画像光とを合成する色合成プリズムと、
    を備え、
    前記第１駆動トランジスターのサイズは、前記前記第２駆動トランジスターのサイズよりも大きく、
    前記第１電流値設定トランジスターのサイズは、前記第２電流値設定トランジスターのサイズよりも大きく、
    前記第１補償用トランジスターのサイズは、前記第２補償用トランジスターのサイズよりも大きく、
    前記第１発光制御トランジスターのサイズは、前記第２発光制御トランジスターのサイズよりも大きく、
    前記第１放電トランジスターのサイズは、前記第２放電トランジスターのサイズよりも大きい、画像光生成装置。
  2. 前記第１駆動トランジスターのソース－ドレイン間距離は、前記前記第２駆動トランジスターのソース－ドレイン間距離よりも長く、
    前記第１電流値設定トランジスターのソース－ドレイン間距離は、前記第２電流値設定トランジスターのソース－ドレイン間距離よりも長く、
    前記第１補償用トランジスターのソース－ドレイン間距離は、前記第２補償用トランジスターのソース－ドレイン間距離よりも長く、
    前記第１発光制御トランジスターのソース－ドレイン間距離は、前記第２発光制御トランジスターのソース－ドレイン間距離よりも長く、
    前記第１放電トランジスターのソース－ドレイン間距離は、前記第２放電トランジスターのソース－ドレイン間距離よりも長い、請求項１に記載の画像光生成装置。
  3. 前記第１駆動トランジスターのゲート絶縁膜の膜厚は、前記前記第２駆動トランジスターのゲート絶縁膜の膜厚よりも厚く、
    前記第１電流値設定トランジスターのゲート絶縁膜の膜厚は、前記第２電流値設定トランジスターのゲート絶縁膜の膜厚よりも厚く、
    前記第１補償用トランジスターのゲート絶縁膜の膜厚は、前記第２補償用トランジスターのゲート絶縁膜の膜厚よりも厚く、
    前記第１発光制御トランジスターのゲート絶縁膜の膜厚は、前記第２発光制御トランジスターのゲート絶縁膜の膜厚よりも厚く、
    前記第１放電トランジスターのゲート絶縁膜の膜厚は、前記第２放電トランジスターのゲート絶縁膜の膜厚よりも厚い、請求項１または請求項２に記載の画像光生成装置。
  4. 第１色の色光を発光する第１発光素子と、前記第１発光素子を駆動する第１駆動トランジスターと、前記第１駆動トランジスターの電流値を設定する第１電流値設定トランジスターと、前記第１駆動トランジスターの閾値電圧の補償を行うための第１補償用トランジスターと、前記第１発光素子の発光期間を制御する第１発光制御トランジスターと、前記第１発光素子に接続された第１放電トランジスターと、を含む複数の第１トランジスターと、を有し、第１画像光を射出する第１パネルと、
    前記第１色の色光以外の色光を発光する第２発光素子と、前記第２発光素子を駆動する第２駆動トランジスターと、前記第２駆動トランジスターの電流値を設定する第２電流値設定トランジスターと、前記第２駆動トランジスターの閾値電圧の補償を行うための第２補償用トランジスターと、前記第２発光素子の発光期間を制御する第２発光制御トランジスターと、前記第２発光素子に接続された第２放電トランジスターと、を含む複数の第２トランジスターと、を有し、第２画像光を射出する第２パネルと、
    前記第１画像光と前記第２画像光とを合成する色合成プリズムと、
    を備え、
    前記第１発光素子は、発光層を含むタンデム構造を有し、
    前記第１駆動トランジスターのサイズは、前記前記第２駆動トランジスターのサイズよりも大きく、
    前記第１電流値設定トランジスターのサイズは、前記第２電流値設定トランジスターのサイズよりも大きく、
    前記第１補償用トランジスターのサイズは、前記第２補償用トランジスターのサイズよりも大きく、
    前記第１発光制御トランジスターのサイズは、前記第２発光制御トランジスターのサイズよりも大きく、
    前記第１放電トランジスターのサイズは、前記第２放電トランジスターのサイズよりも大きい、画像光生成装置。
  5. 前記第１駆動トランジスターのソース－ドレイン間距離は、前記前記第２駆動トランジスターのソース－ドレイン間距離よりも長く、
    前記第１電流値設定トランジスターのソース－ドレイン間距離は、前記第２電流値設定トランジスターのソース－ドレイン間距離よりも長く、
    前記第１補償用トランジスターのソース－ドレイン間距離は、前記第２補償用トランジスターのソース－ドレイン間距離よりも長く、
    前記第１発光制御トランジスターのソース－ドレイン間距離は、前記第２発光制御トランジスターのソース－ドレイン間距離よりも長く、
    前記第１放電トランジスターのソース－ドレイン間距離は、前記第２放電トランジスターのソース－ドレイン間距離よりも長い、請求項４に記載の画像光生成装置。
  6. 前記第１駆動トランジスターのゲート絶縁膜の膜厚は、前記前記第２駆動トランジスターのゲート絶縁膜の膜厚よりも厚く、
    前記第１電流値設定トランジスターのゲート絶縁膜の膜厚は、前記第２電流値設定トランジスターのゲート絶縁膜の膜厚よりも厚く、
    前記第１補償用トランジスターのゲート絶縁膜の膜厚は、前記第２補償用トランジスターのゲート絶縁膜の膜厚よりも厚く、
    前記第１発光制御トランジスターのゲート絶縁膜の膜厚は、前記第２発光制御トランジスターのゲート絶縁膜の膜厚よりも厚く、
    前記第１放電トランジスターのゲート絶縁膜の膜厚は、前記第２放電トランジスターのゲート絶縁膜の膜厚よりも厚い、請求項４または請求項５に記載の画像光生成装置。
  7. 前記第１色は青色である、請求項４から請求項６までのいずれか一項に記載の画像光生成装置。
  8. 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光生成装置を備える、画像表示装置。
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