TW201339637A - 虛像顯示裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明之虛像顯示裝置包括：有機EL裝置，其射出包含1種波長頻帶之光；導光體；及反射型體積全息圖，其設置於上述導光體之第1面上，並且使所入射之光中的特定波長頻帶的光繞射反射。有機EL裝置具有使上述1種波長頻帶之光共振的光共振構造。
Description
本發明係關於一種虛像顯示裝置。
公知有藉由虛像光學系統對於自液晶(LC：Liquid Crystal)裝置或有機EL(Electro Luminescence，電致發光)裝置等光電裝置射出之圖像光進行導光而使觀察者觀察到該圖像光的虛像顯示裝置(例如，參照專利文獻1)。虛像顯示裝置例如被用作近年來所普及之頭部安裝型顯示裝置即頭戴式顯示器(Head Mounted Display：HMD)。
專利文獻1所揭示之虛像顯示裝置係於虛像光學系統中，具備選擇性地使特定波長頻帶之光繞射反射的反射型體積全息圖。於該虛像顯示裝置中，係成為如下構成：使自光電裝置(圖像形成部)射出之光藉由第1反射型體積全息圖繞射反射而入射至導光板，且使已於導光板之內部全反射的光藉由第2反射型體積全息圖繞射反射而達到觀察者之眼睛。
[專利文獻1]日本專利特開2009-300480號公報
然而，相對於自光電裝置射出之紅色、綠色、藍色等各波長頻
帶的光，反射型體積全息圖所繞射反射之光的波長範圍較窄。因此，雖然自光電裝置射出之圖像光中的、反射型體積全息圖之繞射光譜之波長範圍內的光到達觀察者之眼睛，但反射型體積全息圖之繞射光譜之波長範圍外的光會透過反射型體積全息圖而無法到達觀察者之眼睛。
如此，於使用反射型體積全息圖之虛像顯示裝置中，僅自光電裝置射出之圖像光之一部分被用於觀察者之視認，因此，觀察者所觀察之圖像(虛像)與光電裝置中之原來之圖像相比，其亮度較低且視認性較低。因此，尤其是於如使外部之風景透過而作為背景可見之透視(see-through)型HMD般之虛像顯示裝置的情形時，存在觀察者所觀察之虛像之視認性明顯降低的問題。
本發明之態樣係為了解決上述問題之至少一部分而成者，可作為以下形態或適用例而實現。
[適用例1]本適用例之虛像顯示裝置包括：有機EL裝置，其射出至少N種(N為1以上之整數)波長頻帶之光；導光體；及反射型體積全息圖，其設置於上述導光體之第1面上，並且使所入射之光中之特定波長頻帶的光繞射反射；且，上述有機EL裝置具有使上述N種波長頻帶之各波長頻帶之光共振的光共振構造。
根據該構成，由於虛像顯示裝置所具備之有機EL裝置具有使射出之至少N種波長頻帶之光中之、N種各波長頻帶之光共振的光共振構造，故而與不具有光共振構造之有機EL裝置或液晶裝置相比，可射出具有峰值強度更高、寬度更窄之光譜之光。因此，與使用不具有光共振構造之有機EL裝置或液晶裝置之情形相比，自有機EL裝置入射至反射型體積全息圖中之光的強度變高。藉此，於虛像顯示裝置中可提高觀察者所觀察之圖像(虛像)之亮度，並提高視認性。
[適用例2]如上述適用例之虛像顯示裝置，其中較佳為，上述有機EL裝置所射出之上述N種波長頻帶之光未透過彩色濾光片之光。
根據該構成，由於有機EL裝置所射出之光中之、除反射型體積全息圖所繞射反射之特定波長頻帶以外的光未被用於虛像之顯示，故而即便有機EL裝置不具備彩色濾光片，亦可實質性地截斷除虛像之顯示所必需之波長頻帶之光以外的光。藉此，可使有機EL裝置所射出之光不透過彩色濾光片便加以利用，因此，可更加提高虛像之亮度。又，因可無需彩色濾光片，故而可使有機EL裝置更加薄型化。
[適用例3]如上述適用例之虛像顯示裝置，其中較佳為，上述反射型體積全息圖具有第2反射型體積全息圖，該第2反射型體積全息圖係入射有已於上述導光體之內部經導光的光，並且使所入射之光中的上述特定波長頻帶的光繞射反射而自上述導光體射出。
根據該構成，由於具備使已於導光體之內部經導光之光中之、特定波長頻帶之光繞射反射而向觀察者射出的第2反射型體積全息圖，故而可提供一種視認性優異之虛像顯示裝置。
[適用例4]如上述適用例之虛像顯示裝置，其中較佳為，上述反射型體積全息圖具有第1反射型體積全息圖，該第1反射型體積全息圖係入射有自上述有機EL裝置射出的光，並且使所入射之光中之上述特定波長頻帶的光繞射反射而於上述導光體之內部導光。
根據該構成，由於具備使自有機EL裝置射出之光中的特定波長頻帶之光繞射反射而於導光體之內部導光的第1反射型體積全息圖，故而可提供一種視認性優異之虛像顯示裝置。
[適用例5]如上述適用例之虛像顯示裝置，其中較佳為，上述有機EL裝置所射出之上述N種波長頻帶的光係紅色波長頻帶之光、綠色波長頻帶之光、及藍色波長頻帶之光。
根據該構成，虛像顯示裝置所具備之有機EL裝置所射出之光包
含紅色波長頻帶之光、綠色波長頻帶之光、及藍色波長頻帶之光，可提高該等各波長頻帶之光的利用效率。藉此，於虛像顯示裝置中可顯示亮度較高之全彩之虛像。
[適用例6]如上述適用例之虛像顯示裝置，其中較佳為，上述反射型體積全息圖所繞射反射之上述特定波長頻帶之光係對應於由上述光共振構造而共振的波長頻帶。
根據該構成，由於反射型體積全息圖所繞射反射之特定波長頻帶之光對應於由光共振構造而共振之波長頻帶，故而藉由反射型體積全息圖繞射反射而到達觀察者之眼睛的光之量變多，而未經繞射反射而透過之光之量變少。即，可提高虛像顯示裝置中之光之利用效率。藉此，於虛像顯示裝置中可更加提高觀察者所觀察之圖像之亮度，並提高視認性。
1‧‧‧有機EL裝置
42B‧‧‧彩色濾光片(藍色波長頻帶用)
42G‧‧‧彩色濾光片(綠色波長頻帶用)
42R‧‧‧彩色濾光片(紅色波長頻帶用)
100‧‧‧虛像顯示裝置
110‧‧‧準直器
120‧‧‧導光體
120a‧‧‧一端
120b‧‧‧另一端
121‧‧‧第1光學面
122‧‧‧第2光學面
130‧‧‧第2反射型體積全息圖
132‧‧‧第1反射型體積全息圖
200‧‧‧觀察者之眼睛
圖1係表示第1實施形態之虛像顯示裝置之概略構成的示意圖。
圖2係表示第1實施形態之有機EL裝置之電性構成的等效電路圖。
圖3係表示第1實施形態之有機EL裝置之構成的俯視示意圖。
圖4係表示第1實施形態之有機EL裝置之構造的剖面示意圖。
圖5(a)~(c)係說明反射型體積全息圖之光之利用效率的圖。
圖6係表示第2實施形態之有機EL裝置之構造的剖面示意圖。
以下，參照圖式對將本發明具體化之實施形態進行說明。再者，所使用之圖式中，將所說明之部分適當地擴大或縮小成為可識別之狀態後進行表示。又，存在對於說明所不需要之構成要素省略圖示之情形。
再者，於以下形態中，例如於揭示有「於基板上」之情形時，
係表示以接觸之方式而配置於基板上之情形、介隔其他構成物而配置於基板上之情形、或一部分以接觸之方式配置於基板上而另一部分介隔其他構成物配置於基板上之情形。
首先，參照圖式對第1實施形態之虛像顯示裝置之構成進行說明。圖1係表示第1實施形態之虛像顯示裝置之概略構成的示意圖。第1實施形態之虛像顯示裝置係安裝於觀察者之頭部而進行圖像(虛像)顯示的頭戴式顯示器(HMD)，且具備有機EL裝置作為射出用以形成圖像之光即圖像光的光電裝置。
如圖1所示，第1實施形態之虛像顯示裝置100包括：有機EL裝置1、準直器110、導光體120、作為第1反射型體積全息圖之反射型體積全息圖132、及作為第2反射型體積全息圖之反射型體積全息圖130。
有機EL裝置1至少射出N種(N為1以上之整數)波長頻帶之光作為圖像光。N種波長頻帶之光例如包含紅色(R)波長頻帶之光、綠色(G)波長頻帶之光、及藍色(B)波長頻帶之光。有機EL裝置1可藉由該等R、G、B之波長頻帶之光而形成全彩圖像。又，有機EL裝置1具有使R、G、B之各波長頻帶之光共振的光共振構造。對於有機EL裝置1之構成，以下進行詳細敍述。
準直器110係配置於有機EL裝置1與導光體120之間。準直器110具有將自有機EL裝置1射出之R、G、B之各波長頻帶之光轉換成平行光束群的功能。準直器110包含準直透鏡等。藉由準直器110而轉換成平行光束群之R、G、B之各波長頻帶之光係入射至導光體120。
導光體120具有將經由準直器110而入射之R、G、B之各波長頻帶之平行光束群於內部全反射而導光的功能。導光體120例如包含將丙烯酸系樹脂、聚碳酸酯樹脂、或聚苯乙烯樹脂等透明性優異的樹脂或
者玻璃加工成特定之形狀者。
導光體120係於與經由準直器110而入射之光之方向交叉的方向上自一端120a向另一端120b延伸，且以位於準直器110側之作為第1面之第1光學面121、及與第1光學面121對向之第2光學面122為主面的薄型平板狀導光體。於導光體120之第1光學面121上，於一端120a側設置有供光入射之光入射口，於另一端120b側設置有射出光之光射出口。
於導光體120之第2光學面122上，在一端120a側之與光入射口對向之位置上設置有反射型體積全息圖132，在另一端120b側之與光射出口對向的位置上設置有反射型體積全息圖130。
反射型體積全息圖132係以使經由準直器110而入射之R、G、B之各波長頻帶之平行光束群於導光體120之內部全反射的方式，使各波長頻帶中之特定波長頻帶之平行光束群繞射反射。反射型體積全息圖130使於導光體120之內部被全反射並導光之R、G、B之各波長頻帶中之特定波長頻帶的平行光束群向觀察者之眼睛200而繞射反射。藉此，可使觀察者觀察到藉由自有機EL裝置1射出之圖像光而形成之圖像(虛像)。
反射型體積全息圖130、132具有包含與N種波長頻帶之各者對應之干擾條紋的繞射構造。本實施形態之反射型體積全息圖130、132具有與由有機EL裝置1之光共振構造而共振之R、G、B之各波長頻帶對應的繞射構造，並選擇性地使R、G、B之各波長頻帶之光繞射反射。但是，相關細節於下文敍述，反射型體積全息圖130、132所繞射反射之光之半值寬比自有機EL裝置1射出之光的半值寬窄。
作為反射型體積全息圖130、132，可使用具有公知之構造者。反射型體積全息圖130、132既可具有使對應於R、G、B之各波長頻帶的干擾條紋積層為3層之構成，亦可具有使對應於R、G、B之各波長頻帶之干擾條紋於同一層內多重化而形成的構成。
其次，參照圖式對第1實施形態之有機EL裝置之構成進行說明。圖2係表示第1實施形態之有機EL裝置之電性構成的等效電路圖。圖3係表示第1實施形態之有機EL裝置之構成的俯視示意圖。圖4係表示第1實施形態之有機EL裝置之構造的剖面示意圖。
如圖2所示，有機EL裝置1係使用薄膜電晶體(Thin Film Transistor，以下稱為TFT)作為開關元件之主動矩陣型有機EL裝置。有機EL裝置1包括：基板10；掃描線16，其設置於基板10上；信號線17，其於相對於掃描線16交叉之方向上延伸；及電源線18，其與信號線17並聯而延伸。
於信號線17上連接有具備移位暫存器、位準偏移器、視頻線、及類比開關之資料線驅動電路14。又，於掃描線16上連接有具備移位暫存器及位準偏移器之掃描線驅動電路15。
藉由掃描線16與信號線17而劃分出子像素2之區域。子像素2係有機EL裝置1之顯示之最小單位，例如沿掃描線16之延伸方向與信號線17之延伸方向而排列成矩陣狀。於各子像素2上設置有開關用TFT11、驅動用TFT12、保持電容器13、陽極24、陰極32、及有機功能層30。
有機功能層30例如包含依序積層之電洞傳輸層、發光層、及電子傳輸層。藉由陽極24、陰極32、及有機功能層30而構成有機電致發光元件(有機EL元件)8。於有機EL元件8中，係藉由使自電洞傳輸層注入之電洞與自電子傳輸層注入之電子於發光層中再結合而得以發光。
於有機EL裝置1中，若驅動掃描線16而使開關用TFT11成為接通狀態，則經由信號線17而供給之圖像信號被保持於保持電容器13中，並根據保持電容器13之狀態而決定驅動用TFT12之源極與汲極之間的導通狀態。並且，於經由驅動用TFT12而與電源線18電性連接時，驅
動電流自電源線18流入至陽極24，進而電流通過有機功能層30而流入至陰極32。
該驅動電流成為對應於驅動用TFT12之源極與汲極之間的導通狀態的位準。有機功能層30之發光層係根據對應於在陽極24與陰極32之間流動之電流量的亮度而發光。換言之，於藉由驅動用TFT12控制有機EL元件8之發光狀態時，驅動用TFT12之源極及汲極中之任一者與電源線18電性連接，驅動用TFT12之源極及汲極中的任意的另一者與有機EL元件8電性連接。
如圖3所示，有機EL裝置1中，於基板10上具備具有大致矩形之平面形狀之發光區域4。發光區域4係有機EL裝置1中之實質上有助於發光之區域。有機EL裝置1中，亦可於發光區域4之周圍具備實質上並不有助於發光之虛設區域。於發光區域4中，子像素2係排列成矩陣狀。子像素2例如具有大致矩形之平面形狀。亦可使子像素2之矩形形狀之4個角呈圓弧狀地形成。
本實施形態之有機EL裝置1具有：子像素2R，其射出紅色(R)波長頻帶之光；子像素2G，其射出綠色(G)波長頻帶之光；及子像素2B，其射出藍色(B)波長頻帶之光(以下，於未區分對應之顏色之情形時亦僅稱為子像素2)。對應於子像素2R、2G、2B，而設置有有機EL元件8R、8G、8B(以下，與子像素2同樣地，於未區分對應之顏色之情形時亦僅稱為有機EL元件8)。
於發光區域4之周圍配置有2個掃描線驅動電路15與檢查電路19。檢查電路19係用以檢查有機EL裝置1之動作狀況的電路。於基板10之外周部配置有陰極用配線33。又，於基板10之一邊側設置有軟性基板20。軟性基板20具備與各配線連接之驅動用IC(integrated circuit，積體電路)21。
於本實施形態之有機EL裝置1中，形成圖像時之一個單位係由子
像素2R、2G、2B之像素群而構成，於各自之單位中藉由適當改變子像素2R、2G、2B之各者之亮度，而可射出各種顏色之光。藉此，有機EL裝置1可全彩顯示或全彩發光。
如圖4所示，有機EL裝置1中，於基板10上具備反射層22、保護層26、陽極24、隔板28、有機功能層30、陰極32、密封層44、及彩色濾光片基板40。有機EL裝置1係將自有機功能層30發出之光射出至彩色濾光片基板40側的頂部發光型。
再者，於本說明書中，將圖4中之有機EL裝置1之彩色濾光片基板40側稱為上方。又，於本說明書中，將自有機EL裝置1之彩色濾光片基板40側表面之法線方向觀察者稱為「俯視」。
因有機EL裝置1為頂部發光型，故而基板10之基材中可使用透光性材料及不透光性材料中之任一者。作為透光性材料，例如可列舉玻璃、石英、及樹脂(塑膠、塑膠膜)等。作為不透光性材料，例如可列舉對氧化鋁等陶瓷、不鏽鋼等金屬片材實施表面氧化等之絕緣處理者、熱固性樹脂或熱塑性樹脂、及其膜(塑膠膜)等。
於圖4中省略圖示，但於基板10上，針對每一個子像素2(2R、2G、2B)設置有具備半導體膜、閘極絕緣層、閘極電極、汲極電極、及源極電極之驅動用TFT12(參照圖2)。基板10例如可由包含二氧化矽(SiO2)等之絕緣層或平坦化層等而覆蓋。
於基板10上設置有反射層22。反射層22例如係由鋁或銀、或者以鋁或銀為主成分的合金等具有光反射性之材料而形成。
保護層26係以覆蓋基板10與反射層22之方式而設置。保護層26之上表面為平坦化。保護層26例如係由二氧化矽(SiO2)、氮化矽(SiN)、或氮氧化矽(SiON)等之無機絕緣膜而形成。保護層26亦可由丙烯酸系樹脂或聚醯亞胺樹脂等有機樹脂而形成。
陽極24(24R、24G、24B)係設置於保護層26上。且陽極24R、
24G、24B係對應於子像素2R、2G、2B而配置。為了調整下述光共振構造之光學距離(光徑長度)而使陽極24R、24G、24B之層厚相互不同，且按照陽極24B、24G、24R之順序使其等之層厚依序變厚。陽極24包含具有透光性之導電材料，例如係由ITO(indium tin oxide)或ZnO2形成。
隔板28係設置於保護層26上。隔板28具有劃分子像素2之區域的開口部28a。開口部28a係以於俯視時比陽極24小一圈之方式而形成。隔板28係以沿開口部28a之周圍以特定之度而搭在陽極24之周緣部的方式而形成。隔板28包含丙烯酸系樹脂等。
有機功能層30(30R、30G、30B)係形成於陽極24上，且配置於隔板28之開口部28a內。本實施形態之有機EL裝置1中，作為有機功能層30具有：有機功能層30R，其以紅色(R)波長頻帶之光發光；有機功能層30G，其以綠色(G)波長頻帶之光發光；及有機功能層30B，其以藍色(B)波長頻帶之光發光。即，作為有機功能層30之形成材料而將以R、G、B之各顏色發光之材料對應地分別塗佈於子像素2R、2G、2B上，從而形成有機功能層30R、30G、30B。
有機功能層30R、30G、30B例如包含電洞傳輸層、發光層、及電子傳輸層。於有機功能層30R、30G、30B中，可藉由使分別自電洞傳輸層注入之電洞與自電子傳輸層注入之電子於發光層中再結合，而獲得R、G、B之不同波長頻帶之發光。構成有機功能層30R、30G、30B之該等層可使用公知之材料而形成。
陰極32係以覆蓋隔板28與有機功能層30之方式而設置。陰極32係跨及複數個子像素2(有機EL元件8)而連續地形成。陰極32作為具有使到達其表面之光之一部分透過、並且使另一部分光反射之性質(即半透過反射性)的半透過反射層而發揮作用。陰極32可由以鎂(Mg)或銀(Ag)、或者其等為主成分之合金等而形成。
有機EL元件8(8R、8G、8B)係包含陽極24(24R、24G、24B)、有機功能層30(30R、30G、30B)、及陰極32。有機EL元件8R、8G、8B係對應於子像素2R、2G、2B而配置。
再者，雖省略圖示，但於陰極32上設置有鈍化膜層。鈍化膜層係用以防止因氧或水分之浸入而引起之有機EL元件8之劣化的保護膜。鈍化膜層例如可由SiO2、SiN、SiON等透氣率較低之無機材料而形成。
於形成有複數個有機EL元件8(8R、8G、8B)之基板10上，對向配置有彩色濾光片基板40。彩色濾光片基板40可包含玻璃等透光性材料。於彩色濾光片基板40之基板10側之面上，形成有彩色濾光片42(42R、42G、42B)與遮光層43。
有機EL裝置1中，作為彩色濾光片42具有：彩色濾光片42R，其對應於紅色(R)之波長頻帶；彩色濾光片42G，其對應於綠色(G)之波長頻帶；及彩色濾光片42B，其對應於藍色(B)之波長頻帶。彩色濾光片42R、42G、42B係對應於子像素2R、2G、2B而配置，且以於俯視時與有機EL元件8R、8G、8B重疊之方式而設置。彩色濾光片42R、42G、42B係用以選擇性地使自有機EL元件8R、8G、8B射出之光中之R、G、B之各波長頻帶的光透過者。
遮光層43具有對應於有機EL元件8R、8G、8B之開口部43a，並藉由開口部43a而劃分出彩色濾光片42R、42G、42B。
形成有彩色濾光片42R、42G、42B與遮光層43之彩色濾光片基板40係經由密封層44而貼合於基板10。密封層44可由透光性之樹脂材料例如環氧樹脂等硬化性樹脂而形成。
其次，對本實施形態之有機EL裝置1所具有之光共振構造進行說明。於有機EL裝置1中，在反射層22與陰極32之間形成有使於有機功
能層30(30R、30G、30B)所發出之光共振的光共振器。
於有機功能層30(30R、30G、30B)所發出之光之至少一部分係藉由光共振器共振，從而使對應於光共振器之光學距離(光徑長度)的共振波長之光增強。光共振器之共振係使光於反射層22與陰極32之間往復而進行。經共振器共振之光透過陰極32而向上方射出。因此，對於自有機EL裝置1射出之R、G、B之各自之波長頻帶的光，可提高亮度，並且可提取具有較窄半值寬之光譜之光。
光共振器中之共振波長可藉由改變反射層22與陰極32之間的光學距離而調整。若將反射層22與陰極32之間的光學距離設為L，將於有機功能層30所發出之光中的欲提取之光之光譜的峰值波長設為λ，則如下關係式成立。Φ(弧度)係表示於有機功能層30所發出之光在光共振器之兩端(例如，反射層22與陰極32)反射時所產生之相位偏移。
(2L)/λ+Φ/(2π)=m(m為整數)
於有機EL裝置1中，以對應於子像素2R、2G、2B所射出之R、G、B之光，而使各者中之光共振器之共振波長成為特定波長λ的方式，適當地設定陽極24R、24G、24B之層厚，藉此，成為使光共振器之光學距離L最佳化之構成。
其次，參照圖式對虛像顯示裝置中之反射型體積全息圖130、132之光之利用效率進行說明。圖5係說明反射型體積全息圖之光之利用效率的圖。
詳細而言，圖5係針對綠色(G)波長頻帶之光，對於射出圖像光之光電裝置之構成不同之情形時的反射型體積全息圖之光的利用效率進行比較而進行表示。圖5(a)係表示使用與本實施形態之有機EL裝置1同樣地具有光共振構造之有機EL裝置作為光電裝置之情形。圖5(b)係表示使用不具有光共振構造之有機EL裝置作為光電裝置之情形。又，圖5(c)係表示使用液晶裝置作為光電裝置之情形。
再者，於圖5(a)、(b)、(c)中，橫軸為波長(單位：nm)。又，縱軸於反射型體積全息圖中為繞射效率，而於有機EL裝置及液晶裝置中為光譜之強度。於圖5(a)、(b)、(c)中，將反射型體積全息圖設為相同。
如上所述，反射型體積全息圖具有包含對應於特定波長頻帶之干擾條紋的繞射構造，且選擇性地繞射反射該特定波長頻帶之光，並使除此以外之波長頻帶之光透過。反射型體積全息圖之繞射光譜較窄，於圖5(a)、(b)、(c)所示之例中，半值寬例如為15 nm左右。於虛像顯示裝置中，藉由反射型體積全息圖而繞射反射之光到達觀察者之眼睛，但透過反射型體積全息圖之光則未到達觀察者之眼睛而成為無法利用之光。
首先，對圖5(c)所示之使用液晶裝置之情形進行說明。於液晶裝置之情形時，利用液晶層對自光源射出之光進行調變，並將已透過彩色濾光片之特定波長頻帶(此處為綠色)之光射出。如圖5(c)所示，自液晶裝置射出之光之半值寬較寬，成為反射型體積全息圖之繞射光譜的半值寬之5倍左右。自該液晶裝置射出之光中之、反射型體積全息圖之繞射光譜的範圍內之光(於圖5(c)中以斜線表示)係藉由反射型體積全息圖繞射反射而被利用。另一方面，自液晶裝置射出之光中之、反射型體積全息圖之繞射光譜的範圍外(於圖5(c)中以點表示)之光係透過反射型體積全息圖而未被利用。
如此，於將液晶裝置用作虛像顯示裝置之情形時，液晶裝置所射出之光中之、到達觀察者之眼睛之光較少，而未到達觀察者之眼睛的光非常多。因此，觀察者所觀察之圖像(虛像)與液晶裝置中之原來之圖像相比，亮度較低且視認性明顯降低。因此，為了確保觀察者所觀察之虛像之亮度，必須使驅動液晶裝置之光源的電力增大。
其次，如圖5(b)所示，自不具有光共振構造之有機EL裝置射出之
光的半值寬比液晶裝置窄，成為反射型體積全息圖之繞射光譜之半值寬的3倍左右。因此，於有機EL裝置中，與液晶裝置之情形相比，透過反射型體積全息圖而未被利用之光(於圖5(b)中以點表示)變少，因此，光之利用效率變高。
其次，如圖5(a)所示，自具有光共振構造之有機EL裝置射出之光的半值寬係比不具有光共振構造之有機EL裝置窄，而變得接近反射型體積全息圖之繞射光譜的半值寬。因此，於具有光共振構造之有機EL裝置中，與不具有光共振構造之有機EL裝置相比，透過反射型體積全息圖而未被利用之光(於圖5(a)中以點表示)進一步減少，而使光之利用效率變得更高。
又，自具有光共振構造之有機EL裝置射出之光的峰值係高於不具有光共振構造的有機EL裝置。因此，於具有光共振構造之有機EL裝置中，與不具有光共振構造之有機EL裝置相比，藉由反射型體積全息圖繞射反射而到達觀察者之眼睛的光(於圖5(a)中以斜線表示)變多。
如此，於第1實施形態之虛像顯示裝置100中，因具備具有光共振構造之有機EL裝置1，故而有機EL裝置1所射出之光之利用效率變高，並使到達觀察者之眼睛的光變多，因此，可提高觀察者所觀察之虛像之亮度，並提高視認性。因此，本實施形態之虛像顯示裝置100可較佳地用於如使外部之風景透過而作為背景可見的透視型HMD等虛像顯示裝置。
其次，對第2實施形態之虛像顯示裝置之構成進行說明。第2實施形態之虛像顯示裝置與第1實施形態相比，雖有機EL裝置之構成不同，但其他構成大致相同。因此，參照圖式對第2實施形態之有機EL裝置之構成進行說明。
圖6係表示第2實施形態之有機EL裝置之構造的剖面示意圖。第2實施形態之有機EL裝置1A與第1實施形態之有機EL裝置1的不同之處在於不具備彩色濾光片這一方面，但其他構成大致相同。再者，對於與第1實施形態共用之構成要素標註相同符號並省略其說明。
如圖6所示，有機EL裝置1A中，於基板10上具備反射層22、保護層26、陽極24、隔板28、有機功能層30、陰極32、密封層44、及密封基板45。即，有機EL裝置1A具備未設置有彩色濾光片42之密封基板45，來代替有機EL裝置1中之彩色濾光片基板40。因此，有機EL裝置1A射出未透過彩色濾光片42之光。
與彩色濾光片基板40同樣地，密封基板45係包含玻璃等透光性材料。密封基板45具有保護有機EL元件8使其免受外部之衝擊等的影響之功能。再者，於密封層44發揮保護有機EL元件8之功能之情形時，亦可省略密封基板45。
第2實施形態之有機EL裝置1A不具備彩色濾光片。然而，於第2實施形態之虛像顯示裝置中，與第1實施形態之虛像顯示裝置100同樣地，有機EL裝置1A所射出之圖像光中之、反射型體積全息圖130、132(參照圖1)之繞射光譜之波長範圍外的光未被繞射反射，從而未被用於虛像之顯示。即，即便有機EL裝置1A不具備彩色濾光片，亦可藉由反射型體積全息圖130、132而將除虛像之顯示所需之波長頻帶之光以外的光實質性地截斷。
藉此，於第2實施形態之虛像顯示裝置中，除第1實施形態中所獲得之效果以外，可不使有機EL裝置1A所射出之圖像光透過彩色濾光片而加以利用，因此，可更加提高觀察者所觀察之虛像之亮度，並且更加提高視認性。又，因可無需彩色濾光片，故而與第1實施形態相比，可使有機EL裝置1A更加薄型化，並使有機EL裝置1A之製造工
時降低。
再者，上述實施形態僅表示本發明之一態樣，可於本發明之範圍內任意地進行變形及應用。作為變形例，例如可考慮如下者。
上述實施形態之虛像顯示裝置100係構成為，於導光體120之與光入射口對向的位置上具備反射型體積全息圖132、於與光射出口對向之位置上具備反射型體積全息圖130，但本發明並不限定於此種形態。虛像顯示裝置亦可為如下構成，即，於導光體120之與光入射口對向的位置、或與光射出口對向的位置中之任一者上，具備反射鏡等光路變更機構來代替反射型體積全息圖。虛像顯示裝置只要於導光體120之與光入射口對向的位置、或與光射出口對向的位置中之至少任一者上具備反射型體積全息圖，便可選擇性地利用虛像顯示時所需的波長頻帶之光。
於上述實施形態之有機EL裝置1、1A中，有機功能層30(30R、30G、30B)係分別塗佈以R、G、B之各顏色而發光之材料而形成，但本發明並不限定於此種形態。有機功能層30亦可為由以白色，即，包含R、G、B該等3種波長頻帶的4種以上之波長頻帶之光發光的材料而形成的構成。換言之，有機功能層30發光之波長頻帶的數量亦可多於光共振構造中之共振波長的數量。
有機EL裝置具有光共振構造，即便有機功能層30為以白色發光之構成，亦能夠以使各子像素2R、2G、2B之各者的共振波長對應於R、G、B該等3種波長頻帶之光的方式，使光共振器之光學距離最佳化。又，於虛像顯示裝置中，由於自有機EL裝置射出之光中之反射型體積全息圖130、132之繞射光譜之波長範圍外的光未被繞射反射，故而可選擇性地利用虛像顯示時所需的波長頻帶之光。再者，於有機
功能層30由以白色發光之材料而形成之情形時，可跨及子像素2R、2G、2B而於同一層上形成有機功能層30。又，藉由跨及子像素2R、2G、2B而於同一層上形成有機功能層30，可無需使每個子像素2R、2G、2B圖案化，因此，較佳為適用於子像素2R、2G、2B為20 μm以下之情形。
於上述實施形態之有機EL裝置1、1A中，係使R、G、B該等3種波長頻帶之光共振，但亦可使1種、2種、或4種以上之波長頻帶的光共振。只要使有機功能層30所發出之光之波長頻帶中的至少一部分之波長頻帶的光共振即可。例如，若有機功能層30所發出之光之波長頻帶為3種，則由共振器共振之波長頻帶只要為3種以下即可。若有機功能層30為以白色發光之構成，則由共振器共振之波長頻帶可為4種，亦可為3種、2種、或1種。又，由共振器共振之波長頻帶亦可為5種以上。
並且，較佳為，利用反射型體積全息圖130或反射型體積全息圖132而繞射反射之波長頻帶及其峰值波長係以對應於由光共振器共振之波長頻帶及其峰值波長之方式而設置。例如，若由光共振器共振之波長頻帶為3種，則較佳為，對應於由光共振器共振之波長頻帶及峰值波長，而將由反射型體積全息圖130或反射型體積全息圖132而繞射反射之波長頻帶及峰值波長設為3種。藉此，可藉由反射型體積全息圖130或反射型體積全息圖132而有效率地對已由光共振器而增強之光進行繞射反射。又，由反射型體積全息圖130或反射型體積全息圖132而繞射反射之波長頻帶及其峰值波長無需與由光共振器共振之波長頻帶及其峰值波長完全一致，可使由反射型體積全息圖130或反射型體積全息圖132而繞射反射之波長頻帶較窄，亦可使峰值波長於製造時等發生偏移。就由反射型體積全息圖130或反射型體積全息圖132而繞
射反射之波長頻帶及其峰值波長、與由光共振器而共振的波長頻帶及其峰值波長而言，只要以使光之提取效率變大之方式設定即可。
上述實施形態之有機EL裝置1、1A係具有射出R、G、B該等3種波長頻帶之光作為N種波長頻帶之光的構成，但本發明並不限定於此種形態。有機EL裝置1、1A亦可具有射出1種、2種、或4種以上之波長頻帶之光作為N種波長頻帶之光的構成。
於上述實施形態之有機EL裝置1、1A中，藉由對應於子像素2R、2G、2B而使陽極24之層厚不同，從而成為使光共振器之光學距離最佳化之構成，但本發明並不限定於此種形態。亦可為如下構成：對應於子像素2R、2G、2B，而使配置於反射層22與陰極32之間的絕緣層等之層厚不同、或積層複數個絕緣層或導電層，藉此使光共振器之光學距離最佳化。
於上述實施形態之有機EL裝置1、1A中，係使玻璃、石英、樹脂(塑膠、塑膠膜)、或陶瓷等作為基板10，但亦可為矽等之半導體基板。於此情形時，構成開關用TFT11、驅動用TFT12、資料線驅動電路14、及掃描線驅動電路15等之電晶體無需為具有半導體薄膜層之薄膜電晶體，而可為於半導體基板本身上形成有通道之電晶體。又，基板10亦可為SOI(semiconductor on insulator，絕緣半導體)基板。
1‧‧‧有機EL裝置
100‧‧‧虛像顯示裝置
110‧‧‧準直器
120‧‧‧導光體
120a‧‧‧一端
120b‧‧‧另一端
121‧‧‧第1光學面
122‧‧‧第2光學面
130‧‧‧第2反射型體積全息圖
132‧‧‧第1反射型體積全息圖
200‧‧‧觀察者之眼睛
Claims (7)
- 一種虛像顯示裝置，其特徵在於，其包括：有機EL裝置，其至少射出N種(N為1以上之整數)波長頻帶之光；導光體；及反射型體積全息圖，其設置於上述導光體之第1面上，並且使所入射之光中之特定波長頻帶的光繞射反射；且上述有機EL裝置具有使上述N種波長頻帶之各波長頻帶之光共振的光共振構造。
- 如請求項1之虛像顯示裝置，其中上述有機EL裝置所射出之上述N種波長頻帶之光為未透過彩色濾光片的光。
- 如請求項1或2之虛像顯示裝置，其中上述反射型體積全息圖具有第2反射型體積全息圖，該第2反射型體積全息圖係入射有於上述導光體之內部導光之光，並且使所入射之光中的上述特定波長頻帶的光繞射反射而自上述導光體射出。
- 如請求項1至3中任一項之虛像顯示裝置，其中上述反射型體積全息圖具有第1反射型體積全息圖，該第1反射型體積全息圖係入射有自上述有機EL裝置射出之光，並且使所入射之光中的上述特定波長頻帶的光繞射反射而於上述導光體之內部導光。
- 如請求項1至4中任一項之虛像顯示裝置，其中上述有機EL裝置所射出之上述N種波長頻帶的光包含紅色波長頻帶之光、綠色波長頻帶之光、及藍色波長頻帶之光。
- 如請求項1至5中任一項之虛像顯示裝置，其中上述反射型體積全息圖所繞射反射的上述特定波長頻帶之光係對應於由上述光共振構造而共振的波長頻帶。
- 一種虛像顯示裝置，其特徵在於，其包括：有機EL裝置，其射出至少包含第1波長頻帶之光；導光體；及反射型體積全息圖，其設置於上述導光體之第1面上，並且使所入射之光中之特定波長頻帶的光繞射反射；且上述有機EL裝置具有使上述第1波長頻帶之光共振的光共振構造。
Applications Claiming Priority (1)
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