JP6947143B2 - 画像表示モジュール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および画像表示装置に関する。

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の構成要素として、互いに異なる色光を射出する３枚の表示パネルと、各表示パネルから射出された色光を合成する色合成プリズムと、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、青色光を射出する有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子を有する第１表示ユニットと、緑色光を射出する有機ＥＬ素子を有する第２表示ユニットと、赤色光を射出する有機ＥＬ素子を有する第３表示ユニットと、３つの表示ユニットからの光を合成するクロスダイクロイックプリズムと、を備えた電気光学装置が開示されている。

特開２０１２−２３０１５１号公報

特許文献１の電気光学装置において、クロスダイクロイックプリズムは２枚のダイクロイックミラーが互いに交差した構成を有するため、画像の中央に２枚のダイクロイックミラーの交差部分に起因した線状の欠陥が生じ、画像品位が低下する、という課題があった。

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、第１発光素子を有する第１画素を複数備え、複数の前記第１画素の各々から第１波長域の第１色光を射出する第１表示パネルと、第２発光素子を有する第２画素と第３発光素子を有する第３画素とを複数備え、複数の前記第２画素の各々から前記第１波長域とは異なる第２波長域の第２色光を射出し、複数の前記第３画素の各々から前記第１波長域および前記第２波長域とは異なる第３波長域の第３色光を射出する第２表示パネルと、前記第１色光を透過もしくは反射させ、前記第２色光および前記第３色光を反射もしくは透過させるダイクロイックミラーを有し、前記第１色光、前記第２色光および前記第３色光を合成するダイクロイックプリズムを有する合成光学系と、を備え、前記第１色光は緑色光であり、前記第２色光は青色光であり、前記第３色光は赤色光であり、前記第１画素、前記第２画素および前記第３画素は、互いに寸法が異なり、前記第２画素の面積は、前記第１画素の面積よりも大きく、前記第１画素の面積は、前記第３画素の面積よりも大きい。

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色光は緑色光であり、前記第２色光は青色光であり、前記第３色光は赤色光であってもよい。

前記第２表示パネルにおいて、前記第２画素の面積は前記第３画素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、前記第１画素、前記第２画素および前記第３画素は、互いに寸法が同じであり、前記複数の第２画素と前記複数の第３画素とは、前記第２表示パネルの水平方向および垂直方向において交互に配置されていてもよい。

前記第１色光、前記第２色光および前記第３色光からなる合成画像において、前記複数の第１画素の像の位置と前記複数の第２画素および前記複数の第３画素の像の位置とがずれていてもよい。

本発明の一つの態様の画像表示モジュールにおいて、前記複数の第１画素の像の位置と前記複数の第２画素および前記複数の第３画素の像の位置とが前記合成画像の水平方向にずれていてもよい。

本発明の一つの態様の画像表示モジュールにおいて、前記複数の第１画素の像の位置と前記複数の第２画素および前記複数の第３画素の像の位置とが前記合成画像の垂直方向にずれていてもよい。

本発明の一つの態様の画像表示モジュールにおいて、前記複数の第１画素の像の位置と前記複数の第２画素および前記複数の第３画素の像の位置とが前記合成画像の斜め方向にずれていてもよい。

本発明の一つの態様の画像表示モジュールは、第１波長域の第１色光を射出する第１表示パネルと、前記第１波長域とは異なる第２波長域の第２色光と、前記第１波長域および前記第２波長域とは異なる第３波長域の第３色光を射出する第２表示パネルと、前記第１色光を透過もしくは反射させ、前記第２色光および前記第３色光を反射もしくは透過させるダイクロイックミラーを有し、前記第１色光、前記第２色光および前記第３色光を合成するダイクロイックプリズムを有する合成光学系と、を備え、前記第１表示パネルは、前記第１色光を射出する複数の第１発光素子を有し、前記第２表示パネルは、前記第２色光を射出する複数の第２発光素子と、前記第３色光を射出する複数の第３発光素子とを有する。

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実施形態の画像表示装置の概略構成を示す斜視図である。 画像表示装置の表示部の光学系を示す斜視図である。 表示部を第３方向から見た平面図である。 画像表示モジュールを第３方向から見た平面図である。 第１表示パネルの正面図である。 第２表示パネルの正面図である。 各表示パネルを構成する発光素子の断面図である。 合成画像における各画素の重ね合わせ状態を示す図である。 第１変形例の合成画像における各画素の重ね合わせ状態を示す図である。 第２変形例の合成画像における各画素の重ね合わせ状態を示す図である。 第２実施形態の第２表示パネルの正面図である。 合成画像における各画素の重ね合わせ状態を示す図である。

［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８を用いて説明する。
図１は、第１実施形態の画像表示装置の概略構成を示す斜視図である。
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、第１実施形態の画像表示装置１００は、シースルー型のアイグラスディスプレイ等の頭部装着型画像表示装置として構成され、テンプル１１１，１１２を左右に有するフレーム１１０を備えている。画像表示装置１００は、後述する表示部１０がフレーム１１０に支持されている。画像表示装置１００は、表示部１０から射出された画像を使用者に虚像として認識させる。第１実施形態において、画像表示装置１００は、左眼用の表示部１０１と右眼用の表示部１０２とを含む表示部１０を備えている。左眼用の表示部１０１と右眼用の表示部１０２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、左眼用の表示部１０１を中心に説明し、右眼用の表示部１０２の説明を省略する。なお、以下の説明では、使用者から見て左右方向を第１方向Ｘとし、前後方向を第２方向Ｚとし、上下方向を第３方向Ｙとする。また、第１方向Ｘの一方側（左側）にＸ１を付し、第１方向Ｘの他方側（右側）にＸ２を付し、第２方向Ｚの一方側（後側）にＺ１を付し、第２方向Ｚの他方側（前側）にＺ２を付し、第３方向Ｙの一方側（上側）にＹ１を付し、第３方向Ｙの他方側（下側）にＹ２を付す。ここで、左眼用の表示部１０１と右眼用の表示部１０２とは対称に配置されているため、表示部１０１と表示部１０２とは、第１方向Ｘの一方側Ｘ１と他方側Ｘ２とが左右で反転する。

（表示部の全体構成）
図２は、図１に示す表示部１０の光学系の構成を模式的に示す斜視図である。図３は、図２に示す表示部１０を第３方向Ｙからみた平面図である。なお、図２および図３には、赤色光、緑色光、および青色光に対応する部分に（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）を付してある。また、各表示パネル２０から射出される色光Ｌのうち、観察者の眼Ｅに画像光Ｌ０として入射する有効光束のみを図示してある。また、有効光束として、表示パネル２０の中央の画素から射出される有効光束を実線で示し、表示パネル２０の一方側の端部の画素から射出された有効光束を長い破線で示し、表示パネル２０の他方側の端部の画素から射出された有効光束を短い破線で示してある。

図２および図３に示すように、画像表示装置１００の表示部１０（左眼用の表示部１０１）は、複数の色光が合成された合成光Ｌｂを射出する画像表示モジュール１５０と、画像表示モジュール１５０から射出された合成光Ｌｂを射出部５８に導く導光光学系３０と、を備えている。画像表示モジュール１５０は、複数の表示パネル２０と、複数の表示パネル２０から射出された色光を合成する合成光学系６０と、を備えている。合成光学系６０と導光光学系３０との間には、投射光学系７０が設けられている。合成光学系６０から射出された合成光Ｌｂは、投射光学系７０を介して導光光学系３０に入射する。投射光学系７０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。

導光光学系３０は、合成光Ｌｂが入射する透光性の入射部４０と、第１方向Ｘの一方端５１側が入射部４０に接続された透光性の導光部５０とを備えている。本実施形態において、入射部４０と導光部５０とは、一体の透光性部材によって構成されている。

入射部４０は、合成光学系６０から射出された合成光Ｌｂが入射する入射面４１と、入射面４１から入射した合成光Ｌｂを入射面４１との間で反射する反射面４２と、を有する。入射面４１は、第２方向Ｚの一方側Ｚ１に向いた平面、非球面、または自由曲面等からなり、投射光学系７０を介して合成光学系６０と対向している。投射光学系７０は、入射面４１の第１方向Ｘの他方側Ｘ２の端部４１２との間隔が入射面４１の第１方向の一方側Ｘ１の端部４１１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４１には反射膜等が形成されていないが、入射面４１は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４１は、光透過性および光反射性を有している。

反射面４２は、入射面４１に対して第２方向Ｚの他方側Ｚ２に位置する面からなる。反射面４２は、第１方向Ｘの他方側Ｘ２の端部４２２が第１方向Ｘの一方側Ｘ１の端部４２１よりも入射面４１から遠くに位置するように斜めに設けられている。したがって、第３方向Ｙから見たとき、入射部４０は、略三角形状の形状を有している。

反射面４２は、平面、非球面、または自由曲面等からなる。反射面４２には、反射膜等が形成されておらず、臨界角以上の入射角で入射した光を全反射する構成であってもよい。また、反射面４２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を有する金属層が形成された構成であってもよい。

導光部５０は、一方端５１（一方側Ｘ１の端部）から第１方向Ｘの他方端５２側（他方側Ｘ２の端部）に向けて延在する第１面５６（第１反射面）と、第１面５６に対して第２方向Ｚの一方側Ｚ１で第１面５６と平行に対向して第１方向Ｘの一方端５１側から他方端５２側に向けて延在する第２面５７（第２反射面）と、第２面５７の入射部４０から離れた個所に設けられた射出部５８と、を有する。

第１面５６と反射面４２とは、斜面４３を介して連続した面で構成されている。第１面５６と第２面５７との第２方向Ｚの厚さ（導光部５０の第２方向Ｚの寸法）は、入射部４０の第２方向Ｚの寸法よりも薄い。第１面５６および第２面５７は、導光部５０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第１面５６および第２面５７に入射した光を全反射する。そのため、第１面５６および第２面５７には反射膜等が形成されていない。

射出部５８は、導光部５０の第２面５７側の一部に構成されている。射出部５８においては、第３方向Ｙから見たときに第２面５７に対する法線方向から第１方向Ｘの一方側Ｘ１に傾いた複数の部分反射面５５が互いに平行に第１方向Ｘに沿って並んだ形態で設けられている。射出部５８は、第２面５７のうち、複数の部分反射面５５に第１方向Ｘで重なる部分であり、第１方向Ｘ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５５の各々は、透光性部材の内部に設けられた誘電体多層膜から構成されている。

複数の部分反射面５５のうちの少なくとも一つは、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５５が金属層を含んでいる場合、部分反射面５５の反射率を高める効果、もしくは部分反射面５５の透過率および反射率の入射角依存性や偏光依存性を最適化できる効果が得られる。なお、射出部５８には、回折格子やホログラム等の光学素子が設けられていてもよい。

（光学装置の構成）
図４は、図２および図３に示す画像表示モジュール１５０を第３方向Ｙから見たときの模式図である。図５は、第１表示パネルの正面図である。図６は、第２表示パネルの正面図である。

図４に示すように、画像表示モジュール１５０は、第１表示パネル２１と、第２表示パネル２２と、からなる２つの表示パネル２０と、合成光学系６０と、を備えている。

図５に示すように、第１表示パネル２１は、各々が第１発光素子を備えた複数の第１画素２６を備えており、複数の第１画素２６の各々から第１波長域の第１色光Ｌ１Ｇを射出する。図６に示すように、第２表示パネル２２は、各々が第２発光素子を備えた複数の第２画素２７と、各々が第３発光素子を備えた複数の第３画素２８と、を備えている。第２表示パネル２２は、複数の第２画素２７の各々から第１波長域とは異なる第２波長域の第２色光Ｌ２Ｂを射出し、複数の第３画素２８の各々から第１波長域および第２波長域と異なる第３波長域の第３色光Ｌ３Ｒを射出する。

合成光学系６０は、第１表示パネル２１の射出面、および第２表示パネル２２の射出面に対して斜めに配置されたダイクロイックミラー６１１を備えたダイクロイックプリズム６１によって構成されている。ダイクロイックプリズム６１は、投射光学系７０に対向する射出面６１６と、射出面６１６に対向する第１入射面６１４と、射出面６１６と第１入射面６１４とに交差する第２入射面６１５と、第２入射面６１５に対向する端面６１３と、を有している。第３方向Ｙから見たとき、ダイクロイックミラー６１１は、射出面６１６と端面６１３とが交差する角部と、第１入射面６１４と第２入射面６１５とが交差する角部と、を結ぶ対角線に沿って形成されている。

第１表示パネル２１は、第１入射面６１４に対向して配置され、第２表示パネル２２は、第２入射面６１５に対向して配置されている。ダイクロイックミラー６１１は、第１表示パネル２１から射出された第１色光Ｌ１Ｇを透過させて射出面６１６から射出させるとともに、第２表示パネル２２から射出された第２色光Ｌ２Ｂおよび第３色光Ｌ３Ｒを反射させて射出面６１６から射出させる。このようにして、第１表示パネル２１から射出された緑色光（第１色光Ｌ１Ｇ）と、第２表示パネル２２から射出された青色光および赤色光（第２色光Ｌ２Ｂおよび第３色光Ｌ３Ｒ）とが合成された合成光Ｌｂが、射出面６１６から投射光学系７０に射出される。

なお、ダイクロイックミラー６１１は、上記の特性とは逆に、第１表示パネル２１から射出された第１色光Ｌ１Ｇを反射させるとともに、第２表示パネル２２から射出された第２色光Ｌ２Ｂおよび第３色光Ｌ３Ｒを透過させる特性を有していてもよい。この構成によっても、ダイクロイックミラー６１１は、第１色光Ｌ１Ｇ、第２色光Ｌ２Ｂおよび第３色光Ｌ３Ｒを合成することができる。この場合、合成光Ｌｂは、ダイクロイックプリズム６１の端面６１３から射出される。

上記構成の画像表示モジュール１５０において、第１色光Ｌ１Ｇ、第２色光Ｌ２Ｂ、および第３色光Ｌ３Ｒの各々は、３原色の色光（赤色光、緑色光、および青色光）のいずれかに対応する。本形態において、第１表示パネル２１から射出される第１色光Ｌ１Ｇのピーク波長は、第２表示パネル２２から射出される第２色光Ｌ２Ｂのピーク波長よりも長く、第３色光Ｌ３Ｒのピーク波長よりも短い。すなわち、第１表示パネル２１から射出される第１色光Ｌ１Ｇは緑色光である。第２表示パネル２２から射出される第２色光Ｌ２Ｂは青色光であり、第２表示パネル２２から射出される第３色光Ｌ３Ｒは赤色光である。

本実施形態において、青色光は、スペクトルのピーク波長が例えば４００ｎｍ〜５００ｎｍの青色波長域に位置する光である。緑色光は、スペクトルのピーク波長が例えば５００ｎｍ〜５８０ｎｍの緑色波長域に位置する光である。赤色光は、スペクトルのピーク波長が例えば５８０ｎｍ〜７８０ｎｍの赤色波長域に位置する光である。

以下の説明において、図５および図６に示す表示パネル２０の横方向は、発光領域Ｅ１において走査線が延在する方向であって、水平方向Ｈと称する。これに対して、表示パネル２０の縦方向は、発光領域Ｅ１においてデータ線が延在する方向であって、垂直方向Ｖと称する。

表示パネル２０は、例えば、トップエミッション型の有機ＥＬ装置で構成されている。図５および図６に示すように、表示パネル２０は、発光領域Ｅ１と、非発光領域Ｅ２と、を有する。発光領域Ｅ１は、複数の画素の各々において有機ＥＬ層の発光／非発光が制御されることによって画像が生成される領域である。発光領域Ｅ１は、複数の画素がマトリクス状に配列された矩形状の領域である。後述する発光層２９３は、封止膜２５７および保護基板２５５によって覆われている。

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の外縁から表示パネル２０の外縁１００ａまでの領域である。表示パネル２０の外縁２０ａは、後述する基板２５０の外縁である。本実施形態において、非発光領域Ｅ２は、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。

図５に示すように、第１表示パネル２１は、各々が第１発光素子を有する複数の第１画素２６を備えている。第１表示パネル２１は、複数の第１画素２６の各々から第１波長域の第１色光を射出する。本実施形態において、第１色光は緑色光であり、第１画素２６は例えば５００ｎｍ〜５８０ｎｍの緑色波長域（第１波長域）の光を射出する。

図６に示すように、第２表示パネル２２は、各々が第２発光素子を有する複数の第２画素２７と、各々が第３発光素子を有する複数の第３画素２８と、を備えている。第２表示パネル２２は、複数の第２画素２７の各々から第１波長域とは異なる第２波長域の第２色光を射出し、複数の第３画素２８の各々から第１波長域および第２波長域とは異なる第３波長域の第３色光を射出する。本実施形態において、第２色光は青色光であり、第３色光は赤色光である。したがって、第２画素２７は、例えば４００ｎｍ〜５００ｎｍの青色波長域（第２波長域）の光を射出し、第３画素２８は、例えば５８０ｎｍ〜７８０ｎｍの赤色波長域（第３波長域）の光を射出する。

本実施形態において、第１画素２６、第２画素２７および第３画素２８の各々は、略正方形状の形状を有し、水平方向Ｈおよび垂直方向Ｖの寸法が互いに同じである。したがって、第１画素２６、第２画素２７および第３画素２８の各々は、面積も互いに同じである。

図６に示すように、第２表示パネル２２において、最上行の複数の画素は、左端から第３画素２８、第２画素２７、第３画素２８、第２画素２７、…の順に配列され、上から２行目の複数の画素は、左端から第２画素２７、第３画素２８、第２画素２７、第３画素２８、…の順に配列され、以降はこの繰り返しとなっている。すなわち、複数の第２画素２７と複数の第３画素２８とは、第２表示パネル２２の水平方向Ｈおよび垂直方向Ｖにおいて交互に配置されている。

図７は、各表示パネル２０を構成する発光素子の断面図である。第１発光素子２６０、第２発光素子２７０および第３発光素子２８０は、有機ＥＬ層を含む有機機能層の材料が異なるものであって、基本構成は共通である。

図７に示すように、第１発光素子２６０、第２発光素子２７０および第３発光素子２８０は各々、有機エレクトロルミネッセンス素子である。したがって、第１表示パネル２１および第２表示パネル２２のいずれにおいても、基板２５０の一方の面に複数層の絶縁膜２５１が形成され、絶縁膜２５１の層間を利用して各種配線や駆動素子が形成されている。また、絶縁膜２５１に対して基板２５０とは反対側に、第１発光素子２６０、第２発光素子２７０および第３発光素子２８０が形成されている。本実施形態において、第１発光素子２６０、第２発光素子２７０および第３発光素子２８０の各々は、反射層２９６、画素電極（陽極）としての第１電極２９１、正孔輸送層２９２、発光層２９３、電子輸送層２９４、および共通電極（陰極）としての第２電極２９５などが積層された構造を有している。また、第１電極２９１と正孔輸送層２９２との間に、正孔注入層が形成されることもある。

本実施形態において、第１発光素子２６０（第１画素２６）、第２発光素子２７０（第２画素２７）および第３発光素子２８０（第３画素２８）の各々は、蛍光あるいは燐光を射出する。すなわち、第１発光素子２６０、第２発光素子２７０および第３発光素子２８０において、電子と正孔とが再結合して励起状態が形成された際の一重項励起子によって発光が発生する場合には蛍光が射出される。また、電子と正孔とが再結合して励起状態が形成された際の三重項励起子、および一重項励起子の項間交差によって形成された三重項励起子によって発光が発生する場合には燐光が射出される。

正孔輸送層２９２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２９４としては、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−キノリノールなしい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。

正孔注入層としては、銅フタロシアニンや、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２９３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２９３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は、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は、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は、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は、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。

本実施形態において、第１発光素子２６０、第２発光素子２７０、および第３発光素子２８０の各々は、例えば以下の構造を有している。
第１発光素子２６０：
正孔輸送層２９２＝４０ｎｍ
発光層２９３＝１０質量％の緑色用ドーパントを含むホスト材（１５ｎｍ）
電子輸送層２９４＝２５ｎｍ
第２発光素子２７０：
正孔輸送層２９２＝４０ｎｍ
発光層２９３＝８質量％の青色用ドーパントを含むホスト材（１５ｎｍ）
電子輸送層２９４＝２５ｎｍ
第３発光素子２８０：
正孔輸送層２９２＝４０ｎｍ
発光層２９３＝１．５質量％の赤色用ドーパントを含むホスト材（１５ｎｍ）
電子輸送層２９４＝２５ｎｍ

本実施形態において、有機ＥＬ素子を、光共振器を備えたトップエミッション型素子として構成する場合、第１電極２９１に対して基板２５０の側にアルミニウム等の反射層２９６が形成され、第２電極２９５は、マグネシウム−銀合金からなる厚さが１０ｎｍのハーフミラー層によって構成される。図７では、第１発光素子２６０、第２発光素子２７０、および第３発光素子２８０において、各層を同一の厚さで表してあるが、第１電極２９１や発光層２９３等の膜厚を調整して、第２電極２９５と反射層２９６との間の光学長が調整される。本形態において、波長域は、以下の関係にある。
第２色光Ｌ２Ｂの波長域＜第１色光Ｌ１Ｇの波長域＜第３色光Ｌ３Ｒの波長域
したがって、第１電極２９１や発光層２９３等の厚さは、以下の関係にある。
第２発光素子２７０＜第１発光素子２６０＜第３発光素子２８０

上述したように、第１色光Ｌ１Ｇ、第２色光Ｌ２Ｂおよび第３色光Ｌ３Ｒがダイクロイックプリズム６１によって合成されることにより、第１色光Ｌ１Ｇ、第２色光Ｌ２Ｂおよび第３色光Ｌ３Ｒからなる合成画像Ｇ１が形成される。

図８は、合成画像における各画素の重ね合わせ状態を示す図である。
図８に示すように、合成画像Ｇ１において、複数の第１画素の像２６ｓの位置と複数の第２画素および複数の第３画素の像２７ｓ，２８ｓの位置とはずれている。具体的には、複数の第１画素の像２６ｓの位置と複数の第２画素および複数の第３画素の像２７ｓ，２８ｓの位置とは、合成画像Ｇ１の水平方向Ｈに画素の水平方向ピッチの１／２の距離だけずれている。なお、画素の水平方向ピッチは、水平方向に隣り合う２つの画素の中心間距離である。

上記の構成を実現するために、第１表示パネル２１と第２表示パネル２２とは、合成画像Ｇ１が形成された際に複数の第１画素の像２６ｓの位置と複数の第２画素および複数の第３画素の像２７ｓ，２８ｓの位置とが水平方向Ｈに画素の水平方向ピッチの１／２の距離だけずれるように、ダイクロイックプリズム６１に対して位置合わせされている。

（基本動作）
図３に示すように、入射部４０から入射した平行光からなる合成光Ｌｂは、入射面４１で入射する際に屈折し、反射面４２に向かう。次に、合成光Ｌｂは、反射面４２で反射された後、再び入射面４１に向かう。その際、合成光Ｌｂは、臨界角以上の入射角で入射面４１に入射するため、入射面４１で反射され、導光部５０に向かう。

本実施形態では、入射部４０において平行光からなる合成光Ｌｂが入射面４１に入射する構成になっているが、入射面４１および反射面４２を自由曲面等によって構成し、非平行光からなる合成光Ｌｂが入射面４１に入射した後、反射面４２と入射面４１との間で反射する間に平行光に変換される構成が採用されてもよい。この場合、投射光学系７０を省略することができる。

導光部５０では、合成光Ｌｂが第１面５６と第２面５７との間で反射して第１方向Ｘの一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に進行する。その後、部分反射面５５に入射した合成光Ｌｂの一部は、部分反射面５５で反射して射出部５８から観察者の眼Ｅに向けて射出される。また、部分反射面５５に入射した合成光Ｌｂの残りは、部分反射面５５を透過し、第１方向Ｘの他方側Ｘ２で隣り合う次の部分反射面５５に入射する。このため、複数の部分反射面５５の各々において、第２方向Ｚの一方側Ｚ１に反射した合成光Ｌｂは、射出部５８から観察者の眼Ｅに向けて射出される。

このようにして、観察者は、第１表示パネル２１から射出された第１色光Ｌ１Ｇと、第２表示パネル２２から射出された第２色光Ｌ２Ｂおよび第３色光Ｌ３Ｒとが合成されて形成されたカラー画像を認識することができる。画像表示装置１００において、観察者が認識する画像は、第１方向Ｘに沿う方向が水平方向Ｈであり、第３方向Ｙに沿う方向が垂直方向Ｖである。また、外界から導光部５０に入射した光は、導光部５０に入射した後、部分反射面５５を透過して観察者の眼Ｅに到達する。このため、観察者は、外界の景色をシースルーで視認することができる。

本実施形態の画像表示モジュール１５０においては、合成光学系６０が１枚のダイクロイックミラー６１１を備えたダイクロイックプリズム６１から構成されているため、２枚のダイクロイックミラーが中央で交差したクロスダイクロイックプリズムを備えた従来の画像表示モジュールと異なり、画像の中央に筋状の欠陥が生じることがなく、画像品位を従来よりも高めることができる。

また、本実施形態では、緑色光を射出する第１表示パネル２１と青色光および赤色光を射出する第２表示パネル２２が備えられており、画素内で緑色光と青色光とが重畳される領域と、緑色光と赤色光とが重畳される領域と、によってカラー画像が生成される。光の３原色のうち、人間の目には緑色光が最も視感度が高いため、本実施形態によれば、使用者の眼にとって明るい画像が得られる画像表示モジュール１５０を提供することができる。

また、表示パネル２０の数が２つで済むため、画像表示モジュール１５０の組み立て作業を効率良く行うことができる。また、第１表示パネル２１および第２表示パネル２２の各々はいずれも有機ＥＬ素子を備えた表示パネルであるため、液晶パネルとは異なり、バックライト等の照明装置を必要としない。これにより、画像表示モジュール１５０を備えた画像表示装置１００の小型化、軽量化、低コスト化を図ることができる。

ここで、複数の第１画素の像の位置と複数の第２画素および複数の第３画素の像の位置とがずれておらず、互いの画素が完全に重なった比較例の画像表示モジュールを想定する。比較例の画像表示モジュールにおいて、例えば画素が１列に並んだ特定の１ラインを点灯させる場合、緑色光と赤色光とが合成される画素と、緑色光と青色光とが合成される画素とが交互に並ぶことになる。このとき、黄色を表示する画素とシアン色を表示する画素とがラインの長さ方向に交互に並んで１ラインの表示が構成される。そのため、表示に違和感が生じるおそれがある。

これに対し、本実施形態の画像表示モジュール１５０においては、図８に示すように、複数の第１画素の像２６ｓの位置と複数の第２画素および複数の第３画素の像２７ｓ，２８ｓの位置とが水平方向Ｈに半ピッチだけずれているため、一つの第１画素の像２６ｓは互いに隣り合う第２画素の像２７ｓと第３画素の像２８ｓとに跨がって配置される。すなわち、緑色を表示する第１画素の像２６ｓのうち、半分の領域は青色を表示する第２画素の像２７ｓと重なり、残りの半分の領域は赤色を表示する第３画素の像２８ｓと重なる。

したがって、特定の１ラインを点灯させたとしても、黄色を表示する１画素の半分の領域とシアン色を表示する１画素の半分の領域とがラインの幅方向に並び、このパターンがその上下では左右反転した状態でラインの長さ方向に繰り返し並んだパターンによって、１ラインの表示が構成される。すなわち、本実施形態の画像表示モジュール１５０においては、比較例の画像表示モジュールに比べて、黄色を表示する領域とシアン色を表示する領域とが細かく入り組んだパターンで１ラインの表示が構成される。これにより、本実施形態の画像表示モジュール１５０によれば、比較例の画像表示モジュールに比べて、特定の画像を表示した際の違和感を緩和することができる。

本実施形態の画像表示モジュール１５０は、以下の構成を備えていてもよい。
以下の構成においても、特定の画像を表示した際の違和感を緩和できる、という第１実施形態と同様の効果が得られる。

（第１変形例）
図９は、第１変形例の合成画像Ｇ２における第１画素と第２画素および第３画素との重ね合わせ状態を示す図である。
図９に示すように、第１変形例の画像表示モジュールにおいて、複数の第１画素の像２６ｓの位置と複数の第２画素および複数の第３画素の像２７ｓ，２８ｓの位置とは、合成画像Ｇ２の垂直方向Ｖに画素の垂直方向ピッチの１／２の距離だけずれている。なお、画素の垂直方向ピッチは、垂直方向に隣り合う２つの画素の中心間距離である。

（第２変形例）
図１０は、第２変形例の合成画像Ｇ３における第１画素と第２画素および第３画素との重ね合わせ状態を示す図である。
図１０に示すように、第２変形例の画像表示モジュールにおいて、複数の第１画素の像２６ｓの位置と複数の第２画素および複数の第３画素の像２７ｓ，２８ｓの位置とは、合成画像Ｇ３の斜め方向に画素の斜め方向ピッチの１／２の距離だけずれている。なお、画素の斜め方向ピッチは、画素の斜め方向（対角線方向）に並ぶ２つの画素の中心間距離である。

［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について、図１１および図１２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は第１実施形態と同様であり、第２表示パネルの構成が第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１１は、第２実施形態の第２表示パネルの正面図である。図１２は、合成画像における各画素の重ね合わせ状態を示す図である。
図１１および図１２において、第１実施形態の図６および図８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。

第２実施形態の画像表示モジュールにおいて、第１表示パネルの構成は、図５に示した第１実施形態の第１表示パネル２１の構成と同様である。すなわち、複数の第１画素２６の各々は、略正方形状の形状を有しており、第１画素２６の水平方向Ｈの寸法と垂直方向Ｖの寸法とは互いに等しい。

第２実施形態においては、図１１に示すように、第２表示パネル３２において、第２画素３７と第３画素３８とは略長方形状の形状を有する。第２画素３７および第３画素３８の垂直方向Ｖの寸法は、第１画素２６の垂直方向Ｖの寸法と等しい。第２画素３７の水平方向Ｈの寸法と第３画素３８の水平方向Ｈの寸法とは、互いに異なり、かつ、第１画素２６の水平方向Ｈの寸法とも異なる。

第２画素３７の水平方向Ｈの寸法は、第１画素２６の水平方向Ｈの寸法よりも長く、第３画素３８の水平方向Ｈの寸法は、第１画素２６の水平方向Ｈの寸法よりも短い。すなわち、第１画素２６の水平方向Ｈの寸法をＷ１（図５参照）とし、第２画素３７の水平方向Ｈの寸法をＷ２とし、第３画素３８の水平方向Ｈの寸法をＷ３とすると、各画素２６，３７，３８の水平方向Ｈの寸法の関係は、Ｗ３＜Ｗ１＜Ｗ２である。したがって、第２表示パネル３２において、第２画素３７の面積は、第３画素３８の面積よりも大きい。また、第２画素３７の水平方向Ｈの寸法Ｗ２と第３画素３８の水平方向Ｈの寸法Ｗ３との合計は、第１画素２６の水平方向Ｈの寸法Ｗ１の２倍と略等しい。

第２表示パネル３２において、最上行の複数の画素は、左端から第３画素３８、第２画素３７、第３画素３８、第２画素３７、…の順に配列され、上から２行目の複数の画素は、左端から第２画素３７、第３画素３８、第２画素３７、第３画素３８、…の順に配列され、以降はこの繰り返しとなっている。すなわち、複数の第２画素３７と複数の第３画素３８とは、第２表示パネル３２の水平方向Ｈおよび垂直方向Ｖにおいて交互に配置されている。
画像表示モジュールのその他の構成は、第１実施形態と同様である。

図１２に示すように、合成画像Ｇ４において、複数の第１画素の像２６ｓの位置と複数の第２画素および複数の第３画素の像３７ｓ，３８ｓの位置とはずれている。具体的には、第２画素および第３画素の各々の像３７ｓ，３８ｓは、隣り合う２つの第１画素の像２６ｓの双方に跨がって配置される。

第２実施形態においても、高品位で明るい画像が得られる、特定の画像を表示した際の違和感を緩和できる、小型で軽量、低コストの画像表示装置を実現できる、等の第１実施形態と同様の効果が得られる。

さらに第２実施形態の画像表示モジュールによれば、以下の効果を奏することができる。
第１実施形態で例示したように、発光層２９３の構成材料は発光色によって異なる。また、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、第２実施形態の第２表示パネル３２において、寿命が相対的に短い青色光用発光層材料を用いた第２画素３７の面積は、寿命が相対的に長い赤色光用発光層材料を用いた第３画素３８の面積よりも大きい。そのため、仮に第２画素３７と第３画素３８とに同じ量の駆動電流を供給したとしても、第２画素３７における単位面積当たりの電流密度は、第３画素３８における単位面積当たりの電流密度に比べて小さくなる。これにより、第２画素３７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として、表示品位を保ちつつ寿命を確保することができる。なお、第２画素３７の面積と第３画素３８の面積との比については、発光層材料の寿命に応じて適宜設定すればよい。

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例示した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、上記実施形態では、画像表示モジュールとして有機ＥＬパネルとダイクロイックプリズムとを組み合わせた構成の例を挙げたが、画像表示パネルは有機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表示モジュールを備えた画像表示装置の例として、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）等を挙げることができる。

２１…第１画像表示パネル、２２，３２…第２画像表示パネル、２６…第１画素、２６ｓ…（第１画素の）像、２７，３７…第２画素、２７ｓ，３７ｓ…（第２画素の）像、２８，３８…第３画素、２８ｓ，３８ｓ…（第３画素の）像、６０…合成光学系、６１…ダイクロイックプリズム、１００…画像表示装置、１５０…画像表示モジュール、２６０…第１発光素子、２７０…第２発光素子、２８０…第３発光素子、６１１…ダイクロイックミラー、Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４…合成画像、Ｌ１Ｇ…第１色光、Ｌ２Ｂ…第２色光、Ｌ３Ｒ…第３色光。

Claims (3)

1. 第１発光素子を有する第１画素を複数備え、複数の前記第１画素の各々から第１波長域の第１色光を射出する第１表示パネルと、
   第２発光素子を有する第２画素と第３発光素子を有する第３画素とを複数備え、複数の前記第２画素の各々から前記第１波長域とは異なる第２波長域の第２色光を射出し、複数の前記第３画素の各々から前記第１波長域および前記第２波長域とは異なる第３波長域の第３色光を射出する第２表示パネルと、
   前記第１色光を透過もしくは反射させ、前記第２色光および前記第３色光を反射もしくは透過させるダイクロイックミラーを有し、前記第１色光、前記第２色光および前記第３色光を合成するダイクロイックプリズムを有する合成光学系と、を備え、
   前記第１色光は緑色光であり、前記第２色光は青色光であり、前記第３色光は赤色光であり、
   前記第１画素、前記第２画素および前記第３画素は、互いに寸法が異なり、
   前記第２画素の面積は、前記第１画素の面積よりも大きく、
   前記第１画素の面積は、前記第３画素の面積よりも大きい、画像表示モジュール。
2. 前記第２画素の水平方向の寸法と前記第３画素の水平方向の寸法との合計は、前記第１画素の水平方向の寸法の２倍である、請求項１に記載の画像表示モジュール。
3. 請求項１または請求項２に記載の画像表示モジュールを備えた、画像表示装置。

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