(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミラー間の光学的長さが発光波長オーダーであって、R,G,Bそれぞれの色の波長に応じた共振長である共振器構造の発光素子を含む発光デバイスと、前記発光デバイスからの出射光に対して斜め方向に出射される正面方向より短波長の発光をカットし、R,G,B各色の発光を正面方向に取り出す井戸型カットフィルタと、前記井戸型カットフィルタから出力された光が投射される感光機能部位とを有する投射型表示装置。
【請求項２】
請求項１記載の投射型表示装置において、前記発光デバイスと前記感光機能部位との間に、導光部位を有する投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学的共振器構造を有する投射型表示装置に係り、特に、発光波長のオーダーの共振器構造を導入した発光素子を、個人装着用の小型情報表示装置に適用した構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発光波長のオーダーの共振器構造を導入した発光素子は、従来は、「複数の発光色を有する発光素子」 (特開平６―２７５３８１号公報)などに示されるように、平面型の直視ディスプレイなど開放型の光学系において用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の装置では、デバイスから出される発光を高効率利用し、小型軽量化するためにどのような構造をとればよいかについては考慮されていない。特にＲＧＢフルカラー化に際しては、通常の有機LEDはＲＧＢ発光の微細パターン作成が技術的に困難という問題があり適用できなかった。また、共振器構造有機LEDが角度依存性のある発光をするという問題がある。
【０００４】
さらに、発光を高効率利用すると同時に、ｇ単位での軽量化、ｍｍ単位での超小型化を実現した表示装置の実現が課題である。
【０００５】
本発明の目的は、上記問題を解決し、高効率化，小型化、軽量化の可能な発光表示装置を提供することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、小型化、軽量化の可能な網膜投射型表示装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は投射型表示装置の光源として、ミラー間の光学的長さが発光波長のオーダーの共振器構造を有する発光デバイスを用いたことに特徴がある。他の特徴は、共振器構造を有する発光デバイスを光源として使用するために、出射軸方向に対して特定の角度域の光のみを利用するための分別構造を設けたことにある。
【０００８】
ミラー間の光学的長さが発光波長のオーダーの共振器構造を有する発光デバイスとしては、例えば、共振器構造有機LEDがある。共振器構造有機LEDは、薄膜内部からの指向性面発光のため光学系が簡単になり、単色性の高い発光が高効率で利用可能になる。特にＲＧＢフルカラー化に際しては、共振器構造有機LEDは容易なプロセスで作成可能である。共振器構造有機LEDが角度依存性のある発光をするという問題は、出射軸方向に対して特定の角度方向の光のみを利用するための分別構造を付与することで解決できる。
【０００９】
本発明の投射型表示装置を網膜投射型表示装置として用いることができる。バックライト付き液晶素子や点光源LEDが用いられていたこれまでの網膜投射型表示装置と比較しても、本発明の構造により小型軽量化が達成される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の第一の実施例になる投射型表示装置の全体構成を示す。１０は光学的共振器構造を有する発光素子部（LED）、２０はＲ，Ｇ，Ｂなどの各画素の発光パターン、３０は井戸型カットフィルタ、４０は光ファイバー束などの導光構造、５０は出力光、６０は感光機能部位が配置される位置である。
【００１１】
発光素子部（LED）１０は、金属電極１１、有機薄膜積層１２、透明電極１３、半透明反射層１４、透明電極１５を有しており、ミラー間の光学的長さが発光波長のオーダーである。この実施例は、共振器構造発光素子に特定範囲の発光のみを透過する井戸型カットフィルタ３０を設け、導光構造３０の各導光ファイバ束に入射させる構造に特徴がある。
【００１２】
透明電極１５は、例えば厚さ０．２〜０．３ｍｍ程度のガラス板である。透明電極１５の上に積層されるLEDの各層（１１〜１４）は図面では拡大して表示されているが、実際の厚みは、例えば１μｍ程度である。
【００１３】
共振器構造発光素子１０は、特性として、指向性発光、設計上の許容性を産む極限的に優れた単色性、発光効率のエンハンス、基板部のパターニングだけで多色化可能という作成プロセス上のメリットがある。なお、共振器構造有機LEDの構成や特質については、例えば 中山：「共振器構造を有する有機発光素子」 ：日本印刷学会誌、vol.３４, ４,  pp.２３３-２４２ (１９９７). （特集「次世代ディスプレイ：有機ＥＬの技術動向」）に詳説されている。
【００１４】
感光機能部位の配置位置６０には、スクリーンのほか、光プリンタの感光ドラムや人の目の網膜などがある。
【００１５】
光学的共振器構造を有するLED１０として白色などの、ブロードな発光スペクトルを出す発光材料を用い、ＲＧＢそれぞれの色の波長に応じた共振長の共振器構造を付与することにより、Ｒ（２１）、Ｇ（２２）、Ｂ（２３）各色の発光を正面方向に取り出す。図１の実施例においては、LED１０の各色対応の透明電極１３の厚さで共振器長を変えている。
【００１６】
ブロードな発光スペクトルを出す共振器構造発光素子の特性として、正面より短波長の光を斜め方向に出す特性を有するが、その成分は、図１の実施例においては井戸型のフィルタでカットしている。カットフィルタを透過した光は、光ファイバ束あるいは光学系等の導光構造４０を経て出力光５０となり、配置位置６０に設けられた感光機能部位、例えば網膜上に像を結ぶように集光して投射される。
【００１７】
この実施例によれば、表示装置は薄膜内部からの指向性面発光を利用するため光学系が簡単になり、単色性に優れた発光が高効率で利用可能になる。特にＲＧＢフルカラー化に際しては、通常の有機LEDはＲＧＢ発光の微細パターン作成が技術的に困難という問題があり適用できなかったが、共振器構造有機LEDは容易なプロセスで作成可能である。これらの特性を活かした設計により小型軽量化が実現される。すなわち、本実施例によれば、発光を高効率利用すると同時にｇ単位での軽量化、ｍｍ単位での超小型化を実現した表示装置の実現が可能となる。
【００１８】
なお、図２の実施例に示すように、ブロードな発光スペクトル成分を平面型フィルタ３２でカットしても良い。
【００１９】
次に、本発明の他の実施例として、図３は、白色などのブロードな発光スペクトルを出す発光材料を用いた共振器構造素子７０の、発光波長の角度依存性を利用して多色化した例である。この実施例においては、透明電極１３の厚さは均一である。そして、発光パターン８０に対応してブラックマトリックスタイプの平面型フィルタ３２が配置され、この平面型フィルタ３２を透過した光は、光ファイバ束あるいは光学系４０を介して目に送られ、配置位置６０に設けられた感光機能部位、例えば網膜上に像を結ぶように集光して投射される。
【００２０】
共振器構造素子１０の発光パターン８０は、図４に示すように、斜め方向には正面方向より短波長の発光が出る。そこで、赤、黄、青のように、違った角度の発光を投下するカットフィルタ３２によって、同一構造の共振器素子から異なる発光色（８２〜８６を取り出して並べることができる。
【００２１】
この実施例でも、発光を高効率利用すると同時に、ｇ単位での軽量化、ｍｍ単位での超小型化を実現した表示装置の実現が可能である。
【００２２】
本発明の他の実施例を図５に示す。すなわち、半値幅の狭い単色性の発光スペクトルを出す発光材料を用い共振器構造素子１０にすることにより、正面方向にのみ光を出す発光素子にすることができる。この場合は、カットフィルタを簡略化または省略した単色表示装置にすることができる。単色性のＲＧＢ各発光層を１枚の基板上に配列すれば、フルカラー化することもできる。
【００２３】
あるいは、図６に示したように、ＲＧＢ単色の発光基板１０を３枚用い（１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂ）、光ファイバあるいは光学系３０でＲＧＢ１画素ずつを合成あるいは交互配置することによってもフルカラー化することができる。
【００２４】
次に、本発明を応用した網膜投射型表示装置の例を図７に示す。この実施例は、共振器構造１０とブラックマトリックスタイプの平面型フィルタ３２を含むマトリックス構造や図５で示した構造の指向性有機発光素子の１次元アレイを用いた表示装置を、画像情報を目の網膜に直接投射する網膜投射型表示装置として用いるものである。光学的共振器構造を有するLED１０と光ファイバ束または光学系の導光構造４０との間に摺動ミラー７０が設けられている。この実施例では、感光機能部位配置位置６０が、図８に示すように目の網膜になるように設定される。
【００２５】
隣の画素からの混入（混色）を最小限にするために、画素間隔を広めに取り、フィルターとの距離を最適化する必要がある。
【００２６】
この実施例の表示装置は、薄膜内部からの指向性面発光を利用するため光学系が簡単になり、単色性に優れた発光が高効率で利用可能になる。特にＲＧＢフルカラー化に際しては、通常の有機LEDはＲＧＢ発光の微細パターン作成が技術的に困難という問題があり適用できなかったが、共振器構造有機LEDは容易なプロセスで作成可能である。これらの特性を活かした設計により小型軽量化が実現される。
【００２７】
有機LEDの多くのものは液晶と比べて応答・切り替え時間がはるかに早く、NTSCの１フレーム時間である３３m秒のあいだに１０００回以上異なる表示を出すことが可能である。
【００２８】
従って、図７に示したように、１画面を縦または横のライン群に分け、それを１ラインの有機発光素子に時系列で表示し、その表示周期に連動して角度を変える反射鏡により２次元に振り分けて面イメージとし、それを光ファイバ束または光学系に入射して目に出射することによって、２次元像を網膜に認識させることが可能となる。
【００２９】
網膜投射型表示装置のフルカラー化に際しては、図９に示したように、ＲＧＢを１ライン上に形成する方法、それぞれ１ライン合計３ラインにする方法、あるいは１色１ライン＋２色１ラインを合わせた２ラインで構成する方法がある。また、摺動ミラーを用いず発光アレイを直接摺動させて２次元イメージに振り分けることも可能である。
【００３０】
また、右目と左目に異なる表示を送ることにより，情報の階層化や立体物表示など効果を得ることが容易である。
【００３１】
本発明の網膜投射型表示装置は、日常使用に邪魔にならない程度に小型軽量化を実現できる。会話相手に顔が隠れないようにして使用できるため，会話を妨害せず、セキュリティ上も問題を生じない。そのため、翻訳表示端末として好適である。
【００３２】
本発明の網膜投射型表示装置を用いた翻訳支援システムの実施例の構成要素を図１０９に示す。この翻訳支援システムでは、翻訳支援センター１００に、会話翻訳処理装置１１０が設けられており、この会話翻訳処理装置１１０がインターネットなどの通信ネットワーク（図示略）を介して顧客２００の携帯端末２１０と接続される。携帯端末２１０は、顧客２００が装着しその会話相手３００との会話内容を集音する音声集音手段やこの集音された音声電気信号またはそれをデジタルコード化したものを通信ネットワークを介して会話翻訳処理装置１１０に送る音声入力機能及び通信機能を備えている。会話翻訳処理装置１１０は、会話のデジタルコードを処理し解析する手段、会話を指示された別言語に翻訳する翻訳手段、翻訳した結果を携帯端末２１０に送る翻訳結果送信手段を備えている。
【００３３】
また、携帯端末２１０は、顧客２００の網膜に画像を表示する網膜投射型表示装置を備えており、翻訳結果送信手段から送られた翻訳結果を受信し、文字、画像情報として表示する。このようにして、会話内容を翻訳しそれを表示装置に表示することにより翻訳・通訳業務の機能を果たす。また、会話翻訳処理装置１１０は、回線接続時間、翻訳装置稼働時間，またはワード数に基づく費用を算出し、端末２１０を利用した個人に対し課金する機能を備えている。
【００３４】
会話翻訳処理装置１１０及び携帯端末２１０の処理フローを、図１１に示した情報ファイルの流れを中心に、時系列で進行プロセスを示すと，次のようになる。
【００３５】
１.翻訳作業の契約（予約）
２.翻訳作業の実行
音声（空気振動）→  録音（電気的記録信号）→  発音（記号）データ→
｛翻訳センターへの送信｝→
不明瞭部分の類推・補完→  テキストデータ→  文意からの訳語選択→
文脈・分野からの訳語選択・推察→  不明瞭部分の再補完→  翻訳テキストデータ→
｛顧客への送信｝→    翻訳結果の表示
３.清算
マシンタイム、回線接続時間、翻訳ワード数などにより顧客へ課金
といった手順で実行される。
【００３６】
【発明の効果】
発明によれば、発光表示装置の高効率化，小型化、軽量化を実現することができる。また、発光の高効率利用は素子の総発光量の低減となるため、結果的に製品としての長寿命化を実現することができる。
【００３７】
さらに、共振器構造発光素子の特性（指向性発光、設計上の許容性を産む極限的に優れた単色性、発光効率のエンハンス、基板部のパターニングだけで多色化可能という作成プロセス上のメリット）を網膜投射型表示装置に適用することにより、小型化、軽量化の可能な網膜投射型表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例になる共振器構造発光素子を用いた投射型表示装置の全体構成を示す図である。
【図２】  本発明の他の実施例になる共振器構造発光素子を用いた投射型表示装置の全体構成を示す図である。
【図３】  本発明の他の実施例になる共振器構造発光素子を用いた投射型表示装置の全体構成を示す図である。
【図４】  白色などの、ブロードな発光スペクトルを出す発光材料を用いた共振器構造素子の、発光波長の角度依存性を利用して多色化した投射装置の光源部を示す図である。
【図５】  単色性の発光スペクトルを出す発光材料を用いた共振器構造素子による網膜投射型表示装置の光入射部を示す図である。
【図６】  ＲＧＢ各単色基板を使った網膜投射装置の光入射部を示す図である。
【図７】  本発明の他の実施例になる１次元アレイ共振器素子を用いた網膜投射装置を示す図である。
【図８】  図７の網膜投射装置の動作説明図である。
【図９】  網膜投射装置の１次元アレイ共振器素子の構造例を示す図である。
【図１０】  本発明の表示装置を応用した通信通訳システムの実施例の構成を示す図である。
【図１１】  会話翻訳処理装置１１０及び携帯端末２１０の処理フローを示す図である。
【符号の説明】
１０…光学的共振器構造を有する発光素子部（LED）、１１…金属電極、１２…有機薄膜積層、１３…透明電極、１４…半透明反射層、１５…透明電極、２０…各画素の発光パターン、３０…井戸型カットフィルタ、４０…導光構造、５０…出力光、６０…感光機能部位の配置位置、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003885502.tif 000009
【図９】
0003885502.tif 000010
【図１０】
0003885502.tif 000011
【図１１】
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