(57)【要約】【課題】電子機器の小型化と表示画像の高品位化とを両立させる表示装置を実現する事。【解決手段】表示装置８０は、第一の発光素子８３０と、第二の発光素子８３０と、第一の発光素子８３０からの光が通過する第一のカラーフィルター８４０と、第二の発光素子８３０からの光が通過する第二のカラーフィルター８４０と、を備えている。第一の発光素子８３０の中心と第一のカラーフィルター８４０の中心との位置関係は、第二の発光素子８３０の中心と第二のカラーフィルター８４０の中心との位置関係と、異なっている。発光素子８３０からの光軸に合わせてカラーフィルター８４０が配置されるので、発光素子８３０の大きさを或る程度維持したまま画角を広げられ、表示画像の画質と電子機器の小型化とを両立させる事ができる。【選択図】図４
2020177245.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の発光素子と、
第二の発光素子と、
前記第一の発光素子からの光が通過する第一のカラーフィルターと、
前記第二の発光素子からの光が通過する第二のカラーフィルターと、を備え、
平面視に於ける前記第一の発光素子の中心と前記第一のカラーフィルターの中心との相対的な位置関係が、平面視に於ける前記第二の発光素子の中心と前記第二のカラーフィルターの中心との相対的な位置関係と、異なっている事を特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記第一の発光素子と前記第一のカラーフィルターと前記第二の発光素子と前記第二のカラーフィルターとは表示領域に配置され、
前記第一の発光素子からの光軸は前記第一の発光素子に対する法線から前記表示領域の中心側に傾斜しており、
平面視に於ける前記第一のカラーフィルターの中心は、平面視に於ける前記第一の発光素子の中心よりも前記表示領域の中心側にずれている事を特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記第二の発光素子と前記第二のカラーフィルターとは、前記表示領域内にて前記第一の発光素子と前記第一のカラーフィルターとより内側に配置され、
平面視に於ける前記第一の発光素子の中心と前記第一のカラーフィルターの中心とのずれ量を第一ずれ量とし、平面視に於ける前記第二の発光素子の中心と前記第二のカラーフィルターの中心とのずれ量を第二ずれ量とした際に、前記第二ずれ量は前記第一ずれ量よりも小さい事を特徴とする請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記カラーフィルターを分ける分離部を更に備え、
前記第一ずれ量と前記第二ずれ量との差は、前記第一のカラーフィルターと前記第二のカラーフィルターとの間に配置されている分離部の幅に依ってもたらされる事を特徴とする請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記カラーフィルターには、赤カラーフィルターと緑カラーフィルターと青カラーフィルターとが含まれ、
前記第一ずれ量と前記第二ずれ量との差は、前記第一のカラーフィルターと前記第二のカラーフィルターとの間に配置され、前記赤カラーフィルターと前記青カラーフィルターとを分けている分離部の幅に依ってもたらされる事を特徴とする請求項３に記載の表示装置。
【請求項６】
前記表示領域に前記発光素子と前記カラーフィルターとは行列状に配置されており、
前記第一ずれ量と前記第二ずれ量との差を作り出している分離部の行方向の位置は、第一の行と前記第一の行に隣り合う第二の行とでは、異なっている事を特徴とする請求項４又は５に記載の表示装置。
【請求項７】
前記第一ずれ量と前記第二ずれ量との差は、前記第一のカラーフィルターと前記第二のカラーフィルターとの間に配置された別のカラーフィルターの幅に依ってもたらされる事を特徴とする請求項３に記載の表示装置。
【請求項８】
前記カラーフィルターには、赤カラーフィルターと緑カラーフィルターと青カラーフィルターとが含まれ、
前記別のカラーフィルターは前記青カラーフィルターである事を特徴とする請求項７に記載の表示装置。
【請求項９】
前記表示領域に前記発光素子と前記カラーフィルターとは行列状に配置されており、
前記別のカラーフィルターの行方向の位置は、第一の行と前記第一の行に隣り合う第二の行とでは、異なっている事を特徴とする請求項７又は８に記載の表示装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の表示装置を備えた事を特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ヘッドマウントディスプレイの様に虚像の形成及び観察を可能にする虚像表示装置として、表示素子からの映像光を観察者の瞳に導くタイプのヘッドマウントディスプレイが提案されている。こうした虚像表示装置では、特許文献１に記載されている様に、映像光と外界光とを重畳させるシースルー光学系が採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２００５５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の虚像表示装置では、表示画像の画質と、ヘッドマウントディスプレイ等の電子機器の小型化と、を両立し難いと云った課題があった。従来の虚像表示装置では、表示画像を明るくして高解像度とすると、表示装置が大きくなる為である。換言すると従来は、電子機器に適応させた際に使用者に不快感を与えない程度に軽量小型で、且つ高品位画像を表示する表示装置を実現し難いという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決する為になされたものであり、以下の形態又は適用例として実現する事が可能である。
【０００６】
（適用例１）  本適用例に係わる表示装置は、第一の発光素子と、第二の発光素子と、第一の発光素子からの光が通過する第一のカラーフィルターと、第二の発光素子からの光が通過する第二のカラーフィルターと、を備え、平面視に於ける第一の発光素子の中心と第一のカラーフィルターの中心との相対的な位置関係が、平面視に於ける第二の発光素子の中心と第二のカラーフィルターの中心との相対的な位置関係と、異なっている事を特徴とする。
この構成とすると、発光素子からの光軸に合わせてカラーフィルターが配置されるので、発光素子の大きさを或る程度維持したまま、画角を広げる事ができる。従って、表示画像の画質とヘッドマウントディスプレイ等の電子機器の小型化とを両立させる事ができる。
【０００７】
（適用例２）  上記適用例１に記載の表示装置に於いて、第一の発光素子と第一のカラーフィルターと第二の発光素子と第二のカラーフィルターとは表示領域に配置され、第一の発光素子からの光軸は第一の発光素子に対する法線から表示領域の中心側に傾斜しており、平面視に於ける第一のカラーフィルターの中心は、平面視に於ける第一の発光素子の中心よりも表示領域の中心側にずれている事が好ましい。
集光光学系を有するヘッドマウントディスプレイ等の電子機器の表示装置では、表示領域の中心部を除いて、発光素子からの光軸は表示領域の中心側に傾斜する。従って、この構成とすると、発光素子に対してカラーフィルターが中心側にずれて配置されているので、発光素子の大きさを或る程度維持したまま、画角を広げる事ができる。即ち、集光光学系を有するヘッドマウントディスプレイ等の電子機器の小型化と、その電子機器に表示される画像の高品位化とを両立させる事ができる。
【０００８】
（適用例３）  上記適用例２に記載の表示装置に於いて、第二の発光素子と第二のカラーフィルターとは、表示領域内にて第一の発光素子と第一のカラーフィルターとより内側に配置され、平面視に於ける第一の発光素子の中心と第一のカラーフィルターの中心とのずれ量を第一ずれ量とし、平面視に於ける第二の発光素子の中心と第二のカラーフィルターの中心とのずれ量を第二ずれ量とした際に、第二ずれ量は第一ずれ量よりも小さい事が好ましい。
集光光学系を有するヘッドマウントディスプレイ等の電子機器の表示装置では、表示領域の外側ほど発光素子からの光軸の傾きが大きくなる。この構成とすると、表示領域内での発光素子の位置に応じて発光素子とカラーフィルターとのずれ量が調整されるので、発光素子の大きさを或る程度維持したまま、画角を広げる事ができる。即ち、集光光学系を有するヘッドマウントディスプレイ等の電子機器の小型化と、その電子機器に表示される画像の高品位化とを両立させる事ができる。
【０００９】
（適用例４）  上記適用例３に記載の表示装置に於いて、カラーフィルターを分ける分離部を更に備え、第一ずれ量と第二ずれ量との差は、第一のカラーフィルターと第二のカラーフィルターとの間に配置されている分離部の幅に依ってもたらされる事が好ましい。
この構成とすると、分離部の幅を変えるだけで、容易に発光素子とカラーフィルターとの位置関係を調整する事ができる。
【００１０】
（適用例５）  上記適用例３に記載の表示装置に於いて、カラーフィルターには、赤カラーフィルターと緑カラーフィルターと青カラーフィルターとが含まれ、第一ずれ量と第二ずれ量との差は、第一のカラーフィルターと第二のカラーフィルターとの間に配置され、赤カラーフィルターと青カラーフィルターとを分けている分離部の幅に依ってもたらされる事が好ましい。
人の視感度は緑が高い。従って、この構成とすると、視感度の高い緑カラーフィルターを避けてずれ量の差を作り出すので、使用者が差を作り出している分離部の存在に気づく可能性を抑制する事ができる。
【００１１】
（適用例６）  上記適用例４又は５に記載の表示装置に於いて、表示領域に発光素子とカラーフィルターとは行列状に配置されており、第一ずれ量と第二ずれ量との差を作り出している分離部の行方向の位置は、第一の行と第一の行に隣り合う第二の行では、異なっている事が好ましい。
この構成とすると、幅が異なる分離部が一列とならないので、使用者が差を作り出している分離部の存在に気づく可能性を抑制する事ができる。
【００１２】
（適用例７）  上記適用例３に記載の表示装置に於いて、第一ずれ量と第二ずれ量との差は、第一のカラーフィルターと第二のカラーフィルターとの間に配置された別のカラーフィルターの幅に依ってもたらされる事が好ましい。
この構成とすると、カラーフィルターの幅を変えるだけで、容易に発光素子とカラーフィルターとの位置関係を調整する事ができる。
【００１３】
（適用例８）  上記適用例７に記載の表示装置に於いて、カラーフィルターには、赤カラーフィルターと緑カラーフィルターと青カラーフィルターとが含まれ、別のカラーフィルターは青カラーフィルターである事が好ましい。
人の視感度は青が低い。従って、この構成とすると、視感度の低い青カラーフィルターを用いてずれ量の差を作り出すので、使用者が差を作り出しているカラーフィルターの存在に気づく可能性を抑制する事ができる。
【００１４】
（適用例９）  上記適用例７又は８に記載の表示装置に於いて、表示領域に発光素子とカラーフィルターとは行列状に配置されており、別のカラーフィルターの行方向の位置は、第一の行と第一の行に隣り合う第二の行とでは、異なっている事が好ましい。
この構成とすると、幅が異なる別のカラーフィルターが一列とならないので、使用者が差を作り出している別のカラーフィルターの存在に気づく可能性を抑制する事ができる。
【００１５】
（適用例１０）  上記適用例１乃至９のいずれか一項に記載の表示装置を備えた事を特徴とする電子機器。
この構成とすると、ヘッドマウントディスプレイ等の電子機器の小型化と、その電子機器に表示される画像の高品位化とを両立させる事ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態に係わる電子機器の概要を説明する図。
【図２】本実施形態に係わる電子機器の内部構造を説明する図。
【図３】本実施形態に係わる電子機器の光学系を説明する図。
【図４】本実施形態に係わる表示装置を説明する図。
【図５】比較例に係わる表示装置を説明する図。
【図６】サブエリア境界の構成を説明する図。
【図７】サブエリア境界の配置を説明する図。
【図８】ずれ量と画角との関係を説明する図。
【図９】実施形態２に係わる表示装置のサブエリア境界の構成を説明する図。
【図１０】変形例１に係わる表示装置のサブエリア境界の配置を説明する図。
【図１１】変形例２に係わる表示装置のサブエリア境界の配置を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を、図面を用いて説明する。尚、以下の図面においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとする為、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。
【００１８】
（実施形態１）
「電子機器の概要」
図１は、本実施形態に係わる電子機器の概要を説明する図である。まず、図１を参照して電子機器の概要を説明する。
【００１９】
ヘッドマウントディスプレイ１００は、本実施形態に係わる電子機器の一例であり、表示装置８０（図３参照）を備えている。図１に示す様に、ヘッドマウントディスプレイ１００は、眼鏡のような外観を有している。このヘッドマウントディスプレイ１００を装着した使用者に対して、画像となる映像光ＧＬ（図３参照）を視認させると共に、使用者に外界光をシースルーで視認させている。要するに、ヘッドマウントディスプレイ１００は、外界光と映像光ＧＬとを重ねて表示させるシースルー機能を持ち、広画角・高性能でありながら、小型軽量となっている。
【００２０】
ヘッドマウントディスプレイ１００は、使用者の眼前を覆う透視部材１０１と、透視部材１０１を支持するフレーム１０２と、フレーム１０２の左右両端のカバー部から後方のつる部分（テンプル）にかけての部分に付加された第１内蔵装置部１０５ａと第２内蔵装置部１０５ｂとを備えている。透視部材１０１は、使用者の眼前を覆う肉厚で湾曲した光学部材（透過アイカバー）であり、第１光学部分１０３ａと第２光学部分１０３ｂとに分かれている。図１で左側の第１光学部分１０３ａと第１内蔵装置部１０５ａとを組み合わせた第１表示器機１５１は、シースルーにて右眼用の虚像を表示する部分であり、単独でも表示機能の付いた電子機器として機能する。又、図１で右側の第２光学部分１０３ｂと第２内蔵装置部１０５ｂとを組み合わせた第２表示器機１５２は、シースルーにて左眼用の虚像を形成する部分であり、単独でも表示機能の付いた電子機器として機能する。
【００２１】
「電子機器の内部構造」
図２は、本実施形態に係わる電子機器の内部構造を説明する図である。図３は、本実施形態に係わる電子機器の光学系を説明する図である。次に、図２と図３とを参照して電子機器の内部構造と光学系とを説明する。尚、図２と図３とでは第１表示器機１５１を電子機器の例として説明しているが、第２表示器機１５２に対しても左右対称で殆ど同じ構造をなしている。
【００２２】
図２に示す様に、第１表示器機１５１は、投射透視装置７０と、表示装置８０（図３参照）とを備えている。投射透視装置７０は、導光部材であるプリズム１０と、光透過部材５０と、結像用の投射レンズ３０（図３参照）とを備える。プリズム１０と光透過部材５０とは接合によって一体化され、例えばプリズム１０の上面１０ｅとフレーム６１の下面６１ｅとが接する様にフレーム６１の下側にしっかりと固定されている。投射レンズ３０は、これを収納する鏡筒６２を介してプリズム１０の端部に固定されている。投射透視装置７０のうちプリズム１０と光透過部材５０とは、図１における第１光学部分１０３ａに相当し、投射透視装置７０の投射レンズ３０と、表示装置８０とは、図１における第１内蔵装置部１０５ａに相当する。
【００２３】
投射透視装置７０のうち、プリズム１０は、平面視において顔面に沿う様に湾曲した円弧状の部材であり、鼻に近い中央側の第１プリズム部分１１と、鼻から離れた周辺側の第２プリズム部分１２とに分けて考える事ができる。第１プリズム部分１１は、光出射側に配置され、光学的な機能を有する側面として、第１面Ｓ１１（図３参照）と、第２面Ｓ１２と、第３面Ｓ１３とを有する。第２プリズム部分１２は、光入射側に配置され、光学的な機能を有する側面として、第４面Ｓ１４（図３参照）と、第５面Ｓ１５と、を有する。このうち、第１面Ｓ１１と第４面Ｓ１４とが隣接し、第３面Ｓ１３と第５面Ｓ１５とが隣接し、第１面Ｓ１１と第３面Ｓ１３との間に第２面Ｓ１２が配置されている。又、プリズム１０は、第１面Ｓ１１から第４面Ｓ１４に隣接する上面１０ｅを有する。
【００２４】
プリズム１０は、可視域で高い光透過性を示す樹脂材料で形成されており、例えば型内に熱可塑性樹脂を注入・固化させる事により、成形する。プリズム１０の本体部分１０ｓ（図３参照）は、一体形成品とされているが、第１プリズム部分１１と第２プリズム部分１２とに分けて考える事ができる。第１プリズム部分１１は、映像光ＧＬの導波及び出射を可能にすると共に、外界光の透視を可能にする。第２プリズム部分１２は、映像光ＧＬの入射及び導波を可能にする。
【００２５】
光透過部材５０は、プリズム１０と一体的に固定されている。光透過部材５０は、プリズム１０の透視機能を補助する部材（補助プリズム）である。光透過部材５０は、可視域で高い光透過性を示し、プリズム１０の本体部分１０ｓと略同一の屈折率を有する樹脂材料で形成されている。光透過部材５０は、例えば熱可塑性樹脂の成形によって形成される。
【００２６】
図３に示す様に、投射レンズ３０は、入射側光軸に沿って例えば３つのレンズ３１，３２，３３を有している。各レンズ３１，３２，３３は、レンズの光入射面の中心軸に回転対称なレンズであり、少なくとも１つ以上が非球面レンズとなっている。投射レンズ３０は、表示装置８０から出射された映像光ＧＬをプリズム１０内に入射させて眼ＥＹに再結像させる。要するに、投射レンズ３０は、表示装置８０の各画素８２０から出射された映像光ＧＬをプリズム１０を介して眼ＥＹに再結像させるためのリレー光学系である。投射レンズ３０は、鏡筒６２内に保持され、表示装置８０は、鏡筒６２の一端に固定されている。プリズム１０の第２プリズム部分１２は、投射レンズ３０を保持する鏡筒６２に連結され、投射レンズ３０及び表示装置８０を間接的に支持している。
【００２７】
表示装置８０には画素８２０がＭ行Ｎ列の行列状に配置されている。ＭとＮとは２以上の整数で、本実施形態では一例として、Ｍ＝７２０、Ｎ＝１２８０とされている。各画素８２０はｐ個のサブピクセルを含み、各サブピクセルは発光素子８３０と発光素子８３０から出射された光が通過するカラーフィルター８４０とを備えている。発光素子８３０は白色光を放ち、本実施形態では一例として有機ＥＬ素子が用いられている。発光素子８３０としては、この他にＬＥＤ素子や半導体レーザー素子などを使用する事ができる。本実施形態ではｐ＝３で、各画素８２０は３個の発光素子８３０と３個のカラーフィルター８４０とを含んでいる。各画素８２０のカラーフィルター８４０には、赤カラーフィルター８４０Ｒと緑カラーフィルター８４０Ｇと青カラーフィルター８４０Ｂとが含まれ、対応する発光素子８３０からの光を赤色光や緑色光、青色光へと変換して、映像光ＧＬとしている。この他にもｐ＝４として、カラーフィルター８４０には、これら以外にも、白色光用のカラーフィルター８４０（事実上、カラーフィルター８４０のないサブピクセル）を準備しても良いし、或いは、これら以外にも、黄色光用のカラーフィルター８４０を準備しても良い。
【００２８】
図３に示す様に、各画素８２０（正確には、各サブピクセル）から出射される映像光ＧＬの光軸は、画素８２０毎に（正確には、サブピクセル毎に）ずれている。本実施形態の表示装置８０は、このずれを補正するので、明るく高解像度の画像を使用者に視認させる事が可能となる。次にこの点を説明する。
【００２９】
「表示装置の構成」
図４は、本実施形態に係わる表示装置を説明する図で、（ａ）は全体の断面図、（ｂ）は画素の平面図、（ｃ）は画素の断面図である。図５は、比較例に係わる表示装置を説明する図で、（ａ）は画素の平面図、（ｂ）は画素の断面図である。次に、図４と図５とを参照して、本実施形態に係わる表示装置を説明する。尚、図５は比較例を説明する図であるが、判り易くする為に、本実施形態に係わる表示装置と同様な機能を示す部位には同じ名称と符番とを用いている。又、以下の図では、説明を判り易くする為に、ｘ、ｙ、ｚ、の直交座標系を導入し、表示装置の法線に沿う軸をｚ軸とし、表示装置で画素８２０がＭ行縦方向に並ぶ軸（列の延在方向に沿う軸）をｙ軸とし、表示装置で画素８２０がＮ列横方向に並ぶ軸（行の延在方向に沿う軸）をｘ軸としている。又、以下の図では、説明を判り易くする為に、縮尺は任意で、一つの図面の中でも部品毎に縮尺を異ならしている。
【００３０】
図４（ａ）に示す様に、表示装置８０は表示領域８１０を有する。表示領域８１０の中央部Ｃに位置する画素８２０からの映像光ＧＬの光軸は、表示装置の法線にほぼ沿っているが、表示装置の左端部Ｌに位置する画素８２０からの映像光ＧＬの光軸は、表示装置の法線から右に傾斜している。同様に、表示装置の右端部Ｒに位置する画素８２０からの映像光ＧＬの光軸は、表示装置の法線から左に傾斜している。この様に、集光光学系を有するヘッドマウントディスプレイ１００等の電子機器の表示装置８０では、表示領域８１０の中心部を除いて、発光素子８３０からの光軸は表示領域８１０の中心側に傾斜する。そこで本実施形態の表示装置８０では、表示領域８１０を２ｑ＋１個のサブエリアに分割し、異なったサブエリアに属する画素８２０では、発光素子８３０の中心とカラーフィルター８４０の中心との相対的な位置関係が異なる様に構成されている。尚、ｑは１以上の整数で、本実施形態ではｑ＝２０とされている。即ち、表示領域８１０は、その中央部Ｃを含む第１のサブエリアと、第１のサブエリアからｘ軸に沿って左方向で分割された２０個のサブエリアと、第１のサブエリアからｘ軸に沿って右方向で分割された２０個のサブエリアと、の合計４１個のサブエリアに分割されている。言い換えると、表示領域８１０内に発光素子８３０の中心とカラーフィルター８４０の中心との相対的な位置関係が異なった配置が２ｑ＋１種類存在する事になる。
【００３１】
図４（ｂＬ）は表示領域８１０の中央部Ｃよりも左側に位置する画素８２０の平面図であり、図４（ｂＣ）は表示領域８１０の中央部Ｃに位置する画素８２０の平面図であり、図４（ｂＲ）は表示領域８１０の中央部Ｃよりも右側に位置する画素８２０の平面図である。図４（ｃＬ）は表示領域８１０の中央部Ｃよりも左側に位置する画素８２０の断面図であり、図４（ｃＣ）は表示領域８１０の中央部Ｃに位置する画素８２０の断面図であり、図４（ｃＲ）は表示領域８１０の中央部Ｃよりも右側に位置する画素８２０の断面図である。本実施形態に係わる表示装置８０は、第一の発光素子８３０と、第一の発光素子８３０からの光が通過する第一のカラーフィルター８４０と、を備えている。これらは一例として、図４（ｂＬ）や図４（ｃＬ）に示される中央部Ｃよりも左側に位置する画素８２０や、図４（ｂＲ）や図４（ｃＲ）に示される中央部Ｃよりも右側に位置する画素８２０、等に含まれている。又、表示装置８０は、第二の発光素子８３０と、第二の発光素子８３０からの光が通過する第二のカラーフィルター８４０と、を備えている。これらは一例として、図４（ｂＣ）や図４（ｃＣ）に示される中央部Ｃに位置する画素８２０に含まれている。従って、例えば、表示領域８１０の中央部Ｃ付近に位置する画素８２０に含まれている第二の発光素子８３０と第二のカラーフィルター８４０とは、表示領域８１０内にて第一の発光素子８３０と第一のカラーフィルター８４０とより内側に配置されている。
【００３２】
そして、図４から判る様に、平面視に於ける第一の発光素子８３０の中心と第一のカラーフィルター８４０の中心との相対的な位置関係は、平面視に於ける第二の発光素子８３０の中心と第二のカラーフィルター８４０の中心との相対的な位置関係と、異なっている。更に、図４（ｃＬ）や図４（ｃＲ）から判る様に、第一の発光素子８３０からの光軸は第一の発光素子８３０に対する法線から表示領域８１０の中心側に傾斜しており、平面視に於ける第一のカラーフィルター８４０の中心は、平面視に於ける第一の発光素子８３０の中心よりも表示領域８１０の中心側にずれている。
【００３３】
平面視に於ける第一の発光素子８３０の中心と第一のカラーフィルター８４０の中心とのずれ量を第一ずれ量とし、平面視に於ける第二の発光素子８３０の中心と第二のカラーフィルター８４０の中心とのずれ量を第二ずれ量とした際に、第二ずれ量は第一ずれ量よりも小さくなっている。一例として、図４（ｂＣ）や図４（ｃＣ）に示される中央部Ｃに位置する画素８２０では、第二ずれ量はゼロで、第二の発光素子８３０の中心と第二のカラーフィルター８４０の中心とはほぼ一致している。これに対して、図４（ｂＬ）や図４（ｃＬ）に示される中央部Ｃよりも左側に位置する画素８２０や、図４（ｂＲ）や図４（ｃＲ）に示される中央部Ｃよりも右側に位置する画素８２０では、第一ずれ量は有限の正の値で、第二ずれ量は第一ずれ量よりも小さい。
【００３４】
要するに、サブエリア毎に発光素子８３０からの光軸に合わせてカラーフィルター８４０が配置される事になる。又、表示領域８１０の中央部Ｃから離れるに連れ、発光素子８３０に対してカラーフィルター８４０が表示領域８１０の中心側により大きくずれて配置される。集光光学系を有する電子機器の表示装置８０では、表示領域８１０の外側ほど発光素子８３０からの光軸の傾きが大きくなるが、表示装置８０では、表示領域８１０内での発光素子８３０の位置に応じて発光素子８３０とカラーフィルター８４０とのずれ量が調整される。
【００３５】
斯うした構成とした結果、発光素子８３０の大きさを或る程度維持したまま、画角を広げる事ができる。尚、画角とは画素８２０からの光軸が表示装置の法線となす角度θｃ（図８参照）である。この点を比較例と比較して説明する。図５に示される様に、従来の表示装置では表示領域８１０の至る所で発光素子８３０とカラーフィルター８４０との位置関係は同一であった。即ち、表示領域８１０のどの画素８２０でも発光素子８３０の中心とカラーフィルター８４０の中心とは一致していた。その為に高解像度化を進めると表示領域８１０の外側程画角が大きくなり、発光素子８３０を小さくせざるを得なかった。その為、映像光ＧＬは弱くなり、暗い表示となっていた。即ち、従来は高解像度化と明るい表示とを両立し得なかった。これに対して、本実施形態の表示装置では、高解像度化を進めて表示領域８１０の外側で画角が大きくなっても、発光素子８３０の大きさを或る程度維持する事ができ、映像光ＧＬの強さを保つ事ができる。換言すると、本実施形態に係わる表示装置では、高解像度化と明るい表示とが両立しており、集光光学系を有するヘッドマウントディスプレイ１００等の電子機器の小型化と、その電子機器に表示される画像の高品位化とが両立されている。一例として、サブピクセルの行方向の長さを７．５マイクロメーター、サブピクセルの列方向の幅を２．５マイクロメーター、とし、発光素子８３０の行方向の長さを６．１マイクロメーターとした場合、比較例の発光素子８３０の列方向の幅は１．１マイクロメーターであるが、本実施形態の発光素子８３０の列方向の幅は１．８マイクロメーターとなる。即ち、本実施形態の発光素子８３０の面積は比較例の発光素子８３０の面積に比べて１．６４倍とする事ができ、駆動の低電圧化や明るい表示を可能としている。
【００３６】
「サブエリア境界」
図６は、サブエリア境界の構成を説明する図で、（ａ）はサブエリア境界付近の画素の平面図、（ｂ）はサブエリア境界付近の画素の断面図である。図７は、サブエリア境界の配置を説明する図である。次に、図６と図７とを参照して、サブエリア境界ＳＢの構成と配置とを説明する。尚、サブエリア境界ＳＢとは一つのサブエリアとその隣のサブエリアとの境界である。
【００３７】
一つのサブエリア内に位置する画素８２０同士では、発光素子８３０とカラーフィルター８４０との位置関係は同一である。一方、図６に示す様に異なったサブエリアにそれぞれ所属する画素８２０間では、発光素子８３０とカラーフィルター８４０との位置関係は異なってくる。図６の例では、サブエリア境界ＳＢの左の画素８２０では発光素子８３０の中心とカラーフィルター８４０の中心とはほぼ一致しているが、右の画素８２０では発光素子８３０の中心に対してカラーフィルター８４０の中心は左にずれている。次に、サブエリア境界ＳＢの構成を説明する。
【００３８】
本実施形態に係わる表示装置８０は、カラーフィルター８４０を分ける分離部８５０を備えている。分離部８５０は、カラーフィルター８４０の色材の混ざりを抑制する部材であったり、カラーフィルター８４０を印刷法で形成する際のバンクであったり、或いは、色混合を避ける為のいわゆるブラックマトリックスと呼ばれる物であったりする。図６の例では、右のサブエリアに属する第一の発光素子８３０の中心と第一のカラーフィルター８４０の中心とのずれ量が第一ずれ量であり、左のサブエリアに属する第二の発光素子８３０の中心と第二のカラーフィルター８４０の中心とのずれ量が第二ずれ量である。前述の如く、第二ずれ量は第一ずれ量よりも小さいが、この第一ずれ量と第二ずれ量との差は、第一のカラーフィルター８４０と第二のカラーフィルター８４０との間に配置されている分離部８５０の幅に依ってもたらされている。一つのサブエリア内に位置するサブピクセル同士を分ける分離部８５０は標準幅ＷBSで一定である。これに対して、隣接するサブピクセルであってもこれらが属するサブエリアが異なる場合、分離部８５０は変更幅ＷBCとなる。標準幅ＷBSと変更幅ＷBCとは異なった幅で、本実施形態では、変更幅ＷBCは標準幅ＷBSよりも狭くされている。この様に、サブエリア境界ＳＢの分離部８５０の幅を変えるだけで、容易に発光素子８３０とカラーフィルター８４０との位置関係を調整する事ができる。
【００３９】
更に、使用者が差を作り出している分離部８５０の存在に気づく可能性を抑制する為に、第一ずれ量と第二ずれ量との差は、第一のカラーフィルター８４０と第二のカラーフィルター８４０との間に配置され、赤カラーフィルター８４０Ｒと青カラーフィルター８４０Ｂとを分けている分離部８５０の幅を変える事に依ってもたらされる。これは、人の視感度は緑が高い為、視感度の高い緑カラーフィルター８４０Ｇを避けてずれ量の差を作り出すと、変更幅ＷBCとなっている分離部８５０の存在に気付きにくいからである。
【００４０】
本実施形態では、表示領域８１０の列方向にＮ＝１２８０個の画素８２０が並び、表示領域８１０は２ｑ＋１個（ｑ＝２０）のサブエリアに分割されている。表示領域８１０の中央部Ｃに位置する４０列の画素８２０群が中央のサブエリアを構成し、ずれ量はゼロと設定されている。中央のサブエリア以外の４０個のサブエリアのそれぞれは、３１列の画素８２０群から構成されている。そして、変更幅ＷBCは０．０２５マイクロメーターとされている。従って、ずれ量は中央のサブエリアからその側のサブエリアに一つ移動する毎に０．０２５マイクロメーターずつ増えて行き、一番外側のサブエリアでのずれ量は０．５マイクロメーターとなっている。
【００４１】
図７に示されている様に、第一ずれ量と第二ずれ量との差を作り出している分離部８５０（サブエリア境界）の行方向の位置は、第一の行と第一の行に隣り合う第二の行では、異なっている事が好ましい。斯うすると、幅が異なる分離部８５０（サブエリア境界ＳＢ）が一列とならないので、使用者が差を作り出している分離部８５０の存在に気づく可能性を抑制する事ができるからである。本実施形態では、一行毎に１画素８２０分サブエリア境界ＳＢがずれ、３行で一周期をなしている。
【００４２】
「ずれ量」
図８は、ずれ量と画角との関係を説明する図である。次に、図８を参照して、ずれ量と画角との関係を説明する。
【００４３】
各サブエリアに於ける発光素子８３０とカラーフィルター８４０とのずれ量は、そのサブエリアが表示領域８１０のどこに位置し、そのサブエリアからの画角が幾らで有るかによって定められる。図８に示す様に、発光素子８３０の上面には封止層８６０が形成され、封止層８６０の上面にカラーフィルター８４０が形成される。カラーフィルター８４０の更に上面に充填層８７０が形成され、封止層８６０から充填層８７０までが有機物を主体に構成される。この三層に於ける屈折率をｎAとする。充填層８７０の上面にはカバーガラス８８０が配置され、本実施形態では石英ガラスが使用されている。このカバーガラス８８０の屈折率をｎBとする。カバーガラス８８０の上面は空気８９０であり、空気８９０の屈折率をｎCとする。更に、発光素子８３０からの映像光ＧＬの出射角（表示装置８０の法線からの傾き角）をθAとし、充填層８７０からカバーガラス８８０への映像光ＧＬの出射角（表示装置８０の法線からの傾き角）をθBとし、カバーガラス８８０から空気８９０への映像光ＧＬの画角（表示装置８０の法線からの傾き角）をθCとする。この際に屈折の法則は数式１にて表される。
【００４４】
【数１】
2020177245.tif 000003
【００４５】
一方、発光素子８３０に対するカラーフィルター８４０のずれ量をＬ（ｘ）とし、発光素子８３０の上面からカラーフィルター８４０上面までの距離をＺ0とすると、Ｌ（ｘ）とＺ0とθAとの関係は数式２にて表される。
【００４６】
【数２】
2020177245.tif 000004
【００４７】
数式１と数式２とから画角θCとずれ量Ｌ（ｘ）とは数式３の関係となる。
【００４８】
【数３】
2020177245.tif 000005
【００４９】
各サブエリアにて数式３の関係を概ね満たすのが理想的である。本実施形態では最も外側のサブエリアにて数式３を満たす様にした。具体的には、ｎA＝１．８０、ｎB＝１．４８、ｎC＝１．００、θA＝６．０°、θB＝７．３°、θC＝１０．８°、Ｌ（ｘ＝４．６８３５７ｍｍ、最も外側のサブエリア）＝０．５マイクロメーターである。この結果、最も外側のサブエリアからの画角はレンズ３３への設計上の光軸とほぼ一致した。
【００５０】
（実施形態２）
「サブエリア境界を変えた形態」
図９は、実施形態２に係わる表示装置のサブエリア境界の構成を説明する図で、（ａ）はサブエリア境界付近の画素の平面図、（ｂ）はサブエリア境界付近の画素の断面図である。以下、図９を参照して、実施形態２に係わる表示装置８０を説明する。尚、実施形態１と同一の構成部位については、同一の符号を附し、重複する説明は省略する。
【００５１】
本実施形態（図９）は実施形態１（図６）と比べて、サブエリア境界ＳＢの構成が異なっている。それ以外の構成は、実施形態１とほぼ同様である。実施形態１（図６）では、分離部８５０の幅を変える事でサブエリア境界ＳＢを形成していた。これに対して、図９に示す様に、本実施形態では、分離部８５０の幅は同一で、カラーフィルター８４０の幅を変える事でサブエリア境界ＳＢを形成している点が異なっている。それ以外の構成は実施形態１と同様である。
【００５２】
図９の例では、右側のサブエリアに属する第一の発光素子８３０の中心と第一のカラーフィルター８４０の中心とのずれ量が第一ずれ量であり、左側のサブエリアに属する第二の発光素子８３０の中心と第二のカラーフィルター８４０の中心とのずれ量が第二ずれ量である。前述の如く、第二ずれ量は第一ずれ量よりも小さいが、この第一ずれ量と第二ずれ量との差は、第一のカラーフィルター８４０と第二のカラーフィルター８４０との間に配置されている別のカラーフィルター８４０の幅に依ってもたらされている。一つのサブエリア内に位置するサブピクセルのカラーフィルター８４０は、そのサブエリアの最も端にある一列のサブピクセル（別のカラーフィルター８４０を有するサブピクセル）を除いて、一定である。例えば、図９の右のサブエリアでは、赤カラーフィルター８４０Ｒの標準幅ＷCFRSと緑カラーフィルター８４０Ｇの標準幅ＷCFGSとは等しい。一方、青カラーフィルター８４０Ｂではサブエリア境界ＳＢをなす一列の青カラーフィルター８４０Ｂの変更幅ＷCFBCとその他の青カラーフィルター８４０Ｂの標準幅ＷCFBSとは異なっている。青カラーフィルター８４０Ｂの標準幅ＷCFBSは赤カラーフィルター８４０Ｒの標準幅ＷCFRSと緑カラーフィルター８４０Ｇの標準幅ＷCFGSとに等しい。本実施形態では、サブエリア境界をなす一列の青カラーフィルター８４０Ｂの変更幅ＷCFBCは、赤カラーフィルター８４０Ｒの標準幅ＷCFRSや緑カラーフィルター８４０Ｇの標準幅ＷCFGS、青カラーフィルター８４０Ｂの標準幅ＷCFBSよりも狭くされている。この様に、サブエリア境界をなすカラーフィルター８４０の幅を変えるだけで、容易に発光素子８３０とカラーフィルター８４０との位置関係を調整する事ができる。
【００５３】
更に、使用者が差を作り出しているカラーフィルター８４０の存在に気づく可能性を抑制する為に、第一ずれ量と第二ずれ量との差は、第一のカラーフィルター８４０と第二のカラーフィルター８４０との間に配置される青カラーフィルター８４０Ｂに依ってもたらされる事が好ましい。これは、人の視感度は青が低い為、視感度の低い青カラーフィルター８４０Ｂでずれ量の差を作り出すと、差を作り出しているカラーフィルター８４０の存在に気づく可能性を抑制する事ができるからである。斯うした構成としても実施形態１と同じ効果が得られる。
尚、本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。
【００５４】
（変形例１）
「サブエリア境界の配置が異なる形態１」
図１０は、変形例１に係わる表示装置のサブエリア境界ＳＢの配置を説明する図である。実施形態１（図７）では、サブエリア境界ＳＢは３行で一周期をなしていた。これに対して、本変形例では、図１０に示す様にサブエリア境界ＳＢの周期は２行である。この他にもサブエリア境界ＳＢの周期は４行であっても構わないし、何行であっても構わない。又、行毎に無作為に配置されても良い。この場合、行毎の平均値が実施形態１にて論じたサブエリア境界ＳＢの位置に相当すればよい。
【００５５】
（変形例２）
「サブエリア境界の配置が異なる形態２」
図１１は、変形例２に係わる表示装置のサブエリア境界の配置を説明する図である。実施形態１（図７）では、サブエリア境界ＳＢは３行で一周期をなしていた。これに対して、本変形例では、図１１に示す様にサブエリア境界ＳＢは１列の直線となっている。斯うした形態であっても構わない。
【符号の説明】
【００５６】
Ｃ…中央部、ＳＢ…サブエリア境界、Ｓ１１…第１面、Ｓ１２…第２面、Ｓ１３…第３面、Ｓ１４…第４面、Ｓ１５…第５面、１０…プリズム、１０ｅ…上面、１０ｓ…本体部分、１１…第１プリズム部分、１２…第２プリズム部分、３０…投射レンズ、３１…レンズ、３２…レンズ、３３…レンズ、５０…光透過部材、６１…フレーム、６１ｅ…下面、６２…鏡筒、７０…投射透視装置、８０…表示装置、１００…ヘッドマウントディスプレイ、１０１…透視部材、１０２…フレーム、１０３ａ…第１光学部分、１０３ｂ…第２光学部分、１０５ａ…第１内蔵装置部、１０５ｂ…第２内蔵装置部、１５１…第１表示器機、１５２…第２表示器機、８１０…表示領域、８２０…画素、８３０…発光素子、８４０…カラーフィルター、８４０Ｂ…青カラーフィルター、８４０Ｒ…赤カラーフィルター、８４０Ｇ…緑カラーフィルター、８５０…分離部、８６０…封止層、８７０…充填層、８８０…カバーガラス、８９０…空気。
【図１】
2020177245.tif 000006
【図２】
2020177245.tif 000007
【図３】
2020177245.tif 000008
【図４】
2020177245.tif 000009
【図５】
2020177245.tif 000010
【図６】
2020177245.tif 000011
【図７】
2020177245.tif 000012
【図８】
2020177245.tif 000013
【図９】
2020177245.tif 000014
【図１０】
2020177245.tif 000015
【図１１】
2020177245.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】令和2年8月3日(2020.8.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
表示領域に配置された第一の発光素子と、
前記表示領域に、前記第一の発光素子よりも前記表示領域の中心側に配置された第二の発光素子と、
前記第一の発光素子に対応して配置された第一のカラーフィルターと、前記第二の発光素子に対応して配置された第二のカラーフィルターと、
前記第一のカラーフィルターおよび前記第二のカラーフィルターを基準として、前記基板とは反対側に配置され、前記表示領域から出射された光が入射するレンズと、
を備え、
平面視における前記第一の発光素子の中心と前記第一のカラーフィルターの中心のずれ量である第一のずれ量は、平面視における前記第二の発光素子の中心と前記第二のカラーフィルターの中心のずれ量である第二のずれ量よりも大きい、
ことを特徴とする電子機器。
【請求項２】
平面視における前記第一のカラーフィルターの中心は、平面視における前記第一の発光素子の中心よりも前記表示領域の中心側に位置していることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
前記レンズを基準として、前記第一のカラーフィルター及び前記第二のカラーフィルターとは反対側に配置された導光部材を備え、
前記表示領域から出射された光は、前記導光部材によって導かれることを特徴とする請求項１また２に記載の電子機器。
【請求項４】
複数のカラーフィルターを分ける複数の分離部を備え、
前記第一のずれ量と前記第二のずれ量との差は、前記第一のカラーフィルターと前記第二のカラーフィルターとの間に配置されている分離部の幅によってもたらされることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子機器。
【請求項５】
前記表示領域に複数の発光素子と前記複数のカラーフィルターとは行列状に配置されており、
前記第一のずれ量と前記第二のずれ量との差を作り出している分離部の行方向の位置は、第一の行と前記第一の行に隣り合う第二の行とでは、異なっていることを特徴とする請求項４に記載の電子機器。
【請求項６】
前記第一のずれ量と前記第二のずれ量との差は、前記第一のカラーフィルターと前記第二のカラーフィルターとの間に配置された別のカラーフィルターの幅によってもたらされることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子機器。
【請求項７】
前記第一のカラーフィルター及び前記第二のカラーフィルターは、それぞれ赤カラーフィルターと緑カラーフィルターと青カラーフィルターのいずれかであり、
前記別のカラーフィルターは前記青カラーフィルターであることを特徴とする請求項６に記載の電子機器。
【請求項８】
前記表示領域に複数の発光素子と複数のカラーフィルターとは行列状に配置されており、
前記別のカラーフィルターの行方向の位置は、第一の行と前記第一の行に隣り合う第二の行とでは、異なっていることを特徴とする請求項６または７に記載の電子機器。