WO2016163231A1 - 眼鏡型表示装置 - Google Patents

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WO2016163231A1
WO2016163231A1 PCT/JP2016/059132 JP2016059132W WO2016163231A1 WO 2016163231 A1 WO2016163231 A1 WO 2016163231A1 JP 2016059132 W JP2016059132 W JP 2016059132W WO 2016163231 A1 WO2016163231 A1 WO 2016163231A1
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WO
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light emitting
emitting element
emitting elements
display device
transparent
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/059132
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English (en)
French (fr)
Inventor
信明 寺口
佐藤　拓也
足立　浩一郎
柴田　晃秀
岩田　浩
高橋　明
Original Assignee
シャープ株式会社
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Publication date
Application filed by シャープ株式会社 filed Critical シャープ株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/02—Viewing or reading apparatus
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00—Details of television systems
    • H04N5/64—Constructional details of receivers, e.g. cabinets or dust covers

Definitions

  • the present invention relates to a glasses-type display device.
  • Patent Document 1 discloses a glasses-type communication support device that applies a half mirror coating to the inside of a spectacle lens and displays an image on the half mirror by a projector.
  • Patent Document 2 discloses a wearable display device in which a display is provided at a position corresponding to one eye, an image displayed on the display can be seen with one eye, and the surroundings can be seen with the other eye.
  • Patent Document 3 discloses a glasses-type display including a liquid crystal panel and a lens array.
  • the half mirror coating is applied to the inside of the glasses lens, so that the transparency is lowered.
  • the front can be seen only with one eye where a display is not arranged in front.
  • An object of the present invention is to provide a glasses-type display device with high transmittance.
  • An eyeglass-type display device includes a transparent substrate positioned in front of a user's eye when worn, a plurality of transparent light emitting elements disposed on the transparent substrate, and each of the plurality of transparent light emitting elements. And a plurality of lenses positioned between the user's eye and the plurality of transparent light emitting elements when worn, and a control unit that controls light emission of the plurality of transparent light emitting elements to display an image.
  • the transmittance of the glasses-type display device can be improved.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an appearance shape of the eyeglass-type display device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an enlarged view of a part of the spectacle lens.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an arrangement example of a plurality of light emitting elements provided in the spectacle lens.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a connection state of adjacent microlenses.
  • FIG. 5 is a sectional view taken along line VV in FIG.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a driving circuit for one light emitting element.
  • FIG. 7A is a cross-sectional view for explaining an example of a method for manufacturing a rod-like light emitting element.
  • FIG. 7B is a cross-sectional view for explaining an example of the manufacturing method of the rod-shaped light emitting element.
  • FIG. 7C is a top view for explaining an example of the manufacturing method of the rod-shaped light emitting element.
  • FIG. 7D is a cross-sectional view for explaining an example of the manufacturing method of the rod-shaped light emitting element.
  • FIG. 7E is a cross-sectional view for explaining an example of the manufacturing method of the rod-shaped light emitting element.
  • FIG. 7F is a cross-sectional view for explaining an example of the manufacturing method of the rod-shaped light emitting element.
  • FIG. 7G is a cross-sectional view for explaining an example of the manufacturing method of the rod-shaped light emitting element.
  • FIG. 7H is a cross-sectional view for explaining an example of the manufacturing method of the rod-shaped light emitting element.
  • FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the arrangement of rod-like light emitting elements.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing the principle of arranging rod-like light emitting elements on electrodes.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a state in which a plurality of light emitting elements are arranged.
  • FIG. 11A is a cross-sectional view illustrating an example of a process from fixing a light emitting element to a spectacle lens to forming an ohmic electrode on the light emitting element.
  • FIG. 11B is a cross-sectional view illustrating an example of a process from fixing the light emitting element to the spectacle lens to forming an ohmic electrode on the light emitting element.
  • FIG. 11C is a cross-sectional view illustrating an example of a process from fixing a light emitting element to a spectacle lens to forming an ohmic electrode on the light emitting element.
  • FIG. 11D is a cross-sectional view illustrating an example of a process from fixing the light emitting element to the spectacle lens to forming an ohmic electrode on the light emitting element.
  • FIG. 12 is a diagram showing a state in which gate lines and source lines are formed from the state shown in FIG. FIG.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of an arrangement location of a wiring group for connecting a plurality of gate lines and a control circuit and a wiring group for connecting a plurality of source lines and a control circuit.
  • FIG. 14A is a cross-sectional view for explaining an example of a method of manufacturing a circular light emitting element.
  • FIG. 14B is a cross-sectional view for explaining an example of the manufacturing method of the circular light emitting element.
  • FIG. 14C is a cross-sectional view for explaining an example of the manufacturing method of the circular light emitting element.
  • FIG. 14D is a cross-sectional view for explaining an example of the manufacturing method of the circular light-emitting element.
  • FIG. 14A is a cross-sectional view for explaining an example of a method of manufacturing a circular light emitting element.
  • FIG. 14B is a cross-sectional view for explaining an example of the manufacturing method of the circular light emitting element.
  • FIG. 14C is a cross-sectional view
  • FIG. 14E is a cross-sectional view for explaining an example of the manufacturing method of the circular light emitting element.
  • FIG. 14F is a cross-sectional view for explaining an example of the manufacturing method of the circular light-emitting element.
  • FIG. 14G is a cross-sectional view for explaining an example of the manufacturing method of the circular light emitting element.
  • FIG. 14H is a cross-sectional view for explaining an example of the manufacturing method of the circular light emitting element.
  • FIG. 15A is a diagram for explaining a method of arranging circular light emitting elements.
  • FIG. 15B is a diagram illustrating a state where circular light emitting elements are arranged.
  • FIG. 16 is a top view in the process of manufacturing a flat light-emitting element.
  • FIG. 15A is a diagram for explaining a method of arranging circular light emitting elements.
  • FIG. 15B is a diagram illustrating a state where circular light emitting elements are arranged.
  • FIG. 16 is a top view in
  • FIG. 17 is a diagram showing a state in which flat electrodes are arranged by forming array electrodes.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating an example of a method of arranging three types of light emitting elements.
  • FIG. 19 is an enlarged plan view showing one of the segments.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating an external shape of the eyeglass-type display device according to the fifth embodiment.
  • An eyeglass-type display device includes a transparent substrate positioned in front of a user's eye when worn, a plurality of transparent light emitting elements disposed on the transparent substrate, and each of the plurality of transparent light emitting elements. And a plurality of lenses positioned between the user's eye and the plurality of transparent light emitting elements when worn, and a control unit that controls light emission of the plurality of transparent light emitting elements to display an image. Provided (first configuration).
  • a glasses-type display device with high transmittance can be provided.
  • the plurality of transparent light emitting elements may include a transparent light emitting element that emits red light, a transparent light emitting element that emits green light, and a transparent light emitting element that emits blue light.
  • Good (second configuration).
  • a full color video can be displayed.
  • the plurality of lenses may be lenses that are not Fresnel lenses (third configuration).
  • the cost of the entire apparatus can be reduced by using a lens with a simple configuration that is easy to manufacture.
  • the plurality of transparent light emitting elements can have any one of a rod shape, a circular shape, and a flat plate shape (fourth configuration).
  • a spectacles-type display device having a high transmittance is provided. be able to.
  • FIG. 1 is a diagram showing an external shape of the eyeglass-type display device 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an enlarged view of a part of the spectacle lens 1 of the spectacles type display device 100.
  • FIG. 3 is a diagram showing an arrangement example of the plurality of light emitting elements 11 arranged on the spectacle lens 1.
  • the eyeglass-type display device 100 includes left and right eyeglass lenses (transparent substrates) 1, left and right temples 2, and a lens frame 3. As shown in FIG. 2, a plurality of fine and transparent light emitting elements 11 are provided on the inner surfaces of the left and right eyeglass lenses 1. A plurality of fine microlenses 21 are provided at positions facing the light emitting elements 11 respectively.
  • the glasses-type display device 100 further includes a control circuit (control unit) 30 for controlling the light emission of the plurality of light emitting elements 11 in order to display an image (see FIG. 3).
  • the eyeglass-type display device 100 is provided corresponding to each of the eyeglass lens 1 that is a transparent substrate, the plurality of light emitting elements 11 arranged in the eyeglass lens 1, and the plurality of light emitting elements 11.
  • a plurality of microlenses 21 and at least a control circuit 30 for controlling light emission of the plurality of light emitting elements 11 to display an image are provided.
  • the surface close to the user's eye is the inner surface and the side far from the user's eye in a state where the user wears the spectacle-type display device 100.
  • This surface is called the outer surface.
  • the light emitting element 11 is a light emitting diode.
  • the light emitting element 11 has a rod shape (rod shape) extending in one direction.
  • a plurality of light emitting elements 11 are regularly arranged vertically and horizontally on the inner surface of the spectacle lens 1 (see FIG. 3).
  • the microlens 21 is disposed between the user's eyes and the light emitting element 11 in a state where the user wears the glasses-type display device 100. In the direction parallel to the plane of the spectacle lens 1, the size of the microlens 21 is about the same as the size of the light emitting element 11.
  • the microlens 21 has a function of condensing the light emitted from the light emitting element 11 on the eyes of the user.
  • the microlenses 21 adjacent in the X direction are connected by a lens support glass 40.
  • a structure which connects the micro lens 21 adjacent to a Y direction and is good also as a structure which connects the micro lens 21 adjacent to a X direction and a Y direction.
  • the inner surface of the spectacle lens 1 is provided with gate lines X (X1 to X5) and source lines Y (Y1 to Y5) for driving the plurality of light emitting elements 11.
  • gate lines X (X1 to X5) and source lines Y (Y1 to Y5) for driving the plurality of light emitting elements 11.
  • FIG. 3 only a part of the spectacle lens 1 is shown, and thus five gate lines X and (X1 to X5) and source lines Y (Y1 to Y5) are shown. More gate lines X and more source lines Y are provided depending on the number of light emitting elements 11 arranged.
  • the gate lines X extend in the X direction, and a plurality of gate lines X are provided at predetermined intervals in the Y direction.
  • the source lines Y extend in the Y direction, and a plurality of source lines Y are provided at predetermined intervals in the X direction.
  • FIG. 3 an array electrode (array wiring) 12 described later is also shown.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG.
  • An array electrode 12 is formed on the spectacle lens 1 which is a transparent substrate.
  • the array electrode 12 is a metal film such as aluminum.
  • the array electrode 12 is disposed so as to partially overlap the light emitting element 11 in plan view.
  • an insulating film 13 is formed between the light emitting element 11 and the arraying electrode 12, and the light emitting element 11 and the arraying electrode 12 are not electrically connected.
  • the arraying electrode 12 is used to array the light emitting elements 11.
  • the insulating film 14 is formed so as to cover a part of the light emitting element 11 and the insulating film 13.
  • the insulating film 14 fixes the light emitting element 11 on the insulating film 13.
  • the insulating films 13 and 14 are, for example, SiO 2 films.
  • the insulating film 15 is formed so as to cover a part of the light emitting element 11, the insulating film 13, and the insulating film 14.
  • the insulating film 15 is an SOG (SpinGOn Glass) film, for example, and planarizes the surface of the spectacle lens 1.
  • the ohmic electrodes 16 ⁇ / b> A and 16 ⁇ / b> B are formed so as to penetrate the insulating films 14 and 15 and contact the light emitting element 11.
  • the ohmic electrodes 16A and 16B are, for example, a laminated film of aluminum and titanium.
  • the light emitting element 11 includes a semiconductor layer 111 made of, for example, n-type GaN, an InGaN quantum well layer 112, and a semiconductor layer 113 made of p-type GaN.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a drive circuit for one light emitting element 11.
  • the selection voltage pulse is supplied to the gate line X1, and the data signal is supplied to the source line Y1.
  • the selection voltage pulse is input to the TFT (thin film transistor) 61 and the TFT 61 is turned on, the data signal is transmitted from the source to the drain of the TFT 61 and stored as a voltage in the capacitor C.
  • the drain of the TFT 61 is connected to the gate of the TFT 62.
  • a current flows from the power source Vs to the light emitting element 11 connected to the drain of the TFT 62, and the light emitting element 11 is driven (emits light).
  • FIGS. 7A to 7H A method for manufacturing the rod-shaped light emitting element 11 will be described with reference to FIGS. 7A to 7H. 7A to 7H, FIGS. 7A to 7B and FIGS. 7D to 7H are cross-sectional views, and FIG. 7C is a top view.
  • a method for manufacturing a blue light emitting element using a nitride semiconductor will be described as an example of the light emitting element 11.
  • a semiconductor layer 72 made of n-type GaN is formed on the sapphire substrate 71 to a thickness of 20 ⁇ m by HVPE (Hydride Vapor Phase Epitaxy) method (see FIG. 7A).
  • HVPE Hadride Vapor Phase Epitaxy
  • MOCVD Metal-Organic-Chemical-Vapor-Deposition
  • the thickness of the semiconductor layer 72 made of n-type GaN is not limited to 20 ⁇ m, and can be appropriately determined according to the length of the rod-like light emitting element 11 to be manufactured. Specifically, it can be determined in the range from 10 ⁇ m, which is the minimum length that can be used for wiring patterning, to about 50 ⁇ m in consideration of the epiwafer stress.
  • 50 ⁇ m in consideration of the stress of the epi-wafer means that when a semiconductor layer 72 made of n-type GaN is formed on the sapphire substrate 71, a crack generated in the sapphire substrate 71 due to the stress propagates back to the semiconductor layer 72. However, it is about the same as the critical value at which the crystallinity of the semiconductor layer 72 deteriorates.
  • an SiO 2 film 73 is deposited by about 5 ⁇ m by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method (see FIG. 7B), and patterned into a hexagonal lattice pattern by a photolithography method (see FIG. 7C), for example, and an unnecessary SiO 2 film is formed. Is removed (see FIG. 7D).
  • the thickness of the SiO 2 film 73 depends on the thickness of the semiconductor layer 72 and may be any thickness that remains as an etching mask when the semiconductor layer 72 is etched to the sapphire substrate 71.
  • the semiconductor layer 72 is dry-etched up to the sapphire substrate 71 (see FIG. 7E). After the etching is completed, the SiO 2 film 73 is removed by wet etching using a hydrofluoric acid-based etchant.
  • an InGaN quantum well layer 74 is formed on the surface of the semiconductor layer 72, and a semiconductor layer 75 made of p-type GaN is formed on the surface of the InGaN quantum well layer 74 (see FIG. 7F).
  • InGaN quantum well layer 74 corresponds to the InGaN quantum well layer 112 in FIG. 5, the semiconductor layer 75 corresponding to the semiconductor layer 113 in FIG. 5.
  • the material used for manufacture changes with the luminescent color of the light emitting element 11.
  • an InGaP-based material can be used.
  • an InGaN-based material with a high In composition ratio can be used.
  • an InGaN-based material having a lower In composition ratio than that of a green light-emitting element can be used.
  • array electrodes 12 for arraying a plurality of light emitting elements 11 are formed on the inner surface of the spectacle lens 1 as shown in FIG.
  • the array electrode 12 can be formed, for example, by forming a metal film such as aluminum by sputtering or vapor deposition and patterning the film by photolithography.
  • the light emitting elements 11 are arranged as shown in FIG.
  • the process of arranging the light emitting elements 11 will be described with reference to FIGS. 8 and 9.
  • the light emitting element 11 is dispersed in a solvent.
  • the solvent is, for example, isopropyl alcohol (IPA).
  • IPA isopropyl alcohol
  • water, ethylene glycol, propylene glycol, methanol, ethanol, acetone or the like may be used as a solvent.
  • a solvent S in which the light emitting element 11 is dispersed is applied to the spectacle lens 1.
  • the thickness for applying the solvent S may be any thickness that allows the light emitting element 11 to move in the solvent S.
  • the thickness of the solvent S is, for example, several ⁇ m to several mm.
  • the density of the light-emitting element 11 in the solvent S is preferably 1 ⁇ 10 4 to 1 ⁇ 10 7 pieces / cm 3 .
  • an alternating voltage of about 1 to 2 V (about 10 to 100 kHz) is applied between the pair of electrodes 12, that is, between the electrode 12a and the electrode 12b.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing the principle of arranging the light emitting element 11 between the pair of electrodes 12a and 12b.
  • a voltage V L is applied to the electrode 12a and a voltage V R is applied to the electrode 12b (V L ⁇ V R )
  • V L voltage
  • V R voltage
  • a negative charge is induced in the electrode 12a
  • a positive charge is applied to the electrode 12b.
  • an attractive force due to electrostatic force acts between the light emitting element 11 and the electrodes 12a and 12b, and the light emitting element 11 is arranged along lines of electric force generated between the electrode 12a and the electrode 12b.
  • FIG. 10 is a diagram showing a state in which a plurality of light emitting elements 11 are arranged.
  • the insulating film 14 is formed by plasma CVD using, for example, tetraethyl orthosilicate (TEOS (Tetraethyl Orthosilicate)).
  • TEOS Tetraethyl Orthosilicate
  • the thickness of the insulating film 14 is, for example, 500 nm.
  • the conditions for plasma CVD are, for example, a pressure of 120 Pa, a TEOS flow rate of 5 sccm, an O 2 flow rate of 195 sccm, and an RF power of 80 W for 12 minutes.
  • the CVD conditions are not particularly limited, but conditions where the film stress is reduced are preferable.
  • a part of the light emitting element 11 is etched to form a notch 11a.
  • SOG is applied to form the insulating film 15.
  • the insulating films 14 and 15 where the electrodes are to be formed are removed by etching to form electrodes 16A and 16B.
  • driving wirings (gate lines X, source lines Y) for supplying signals, switching elements, and the like are formed. Since these configurations and manufacturing methods are the same as the configurations and manufacturing methods of wiring, switching elements, and the like in the conventional active matrix substrate, description thereof will be omitted.
  • FIG. 12 is a view showing a state in which the gate line X and the source line Y are formed from the state shown in FIG.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of the arrangement location of the wiring group 131 for connecting the plurality of gate lines X and the control circuit 30 and the wiring group 132 for connecting the plurality of source lines Y and the control circuit 30. is there. As shown in FIG. 13, the wiring group 131 and the wiring group 132 are arranged below the lens frame 3.
  • the method for manufacturing the spectacle-type display device 100 includes, for example, arranging the light-emitting elements 11 on a transparent film to form a display film.
  • a method of attaching the formed display film to the spectacle lens 1 may be used.
  • the transmittance (aperture ratio) of the eyeglass-type display device 100 manufactured by the method described above depends on the number of pixels, but is close to 80%, which is higher than that of the conventional eyeglass-type display device.
  • the field of view is greatly expanded. Thereby, safety is further improved.
  • the area of the transparent portion of the spectacle lens 1 when the light emitting element 11 is not formed the area of the array electrode 12 and the drive wiring (gate line X, source line Y) (array electrode) And the aperture ratio excluding the overlapping part of the drive wiring) is defined as the transmittance.
  • the light emitting element 11X has a circular shape (disc shape) instead of a rod shape.
  • a method for manufacturing the circular light emitting element 11X will be described with reference to FIGS. 14A to 14H.
  • an n-type GaN semiconductor layer 142, an InGaN quantum well layer 143, and a p-type GaN semiconductor layer 144 are sequentially formed on a sapphire substrate 141.
  • the semiconductor layer 142 made of n-type GaN, the InGaN quantum well layer 143, and the semiconductor layer 144 made of p-type GaN can be formed by the same method as described in the first embodiment.
  • the semiconductor layer 142, the InGaN quantum well layer 143, and the semiconductor layer 144 correspond to the semiconductor layer 111, the InGaN quantum well layer 112, and the semiconductor layer 113 in FIG.
  • a transparent electrode layer 145 made of ITO (Indium) Tin Oxide) is formed on the semiconductor layer 144 by, for example, a sputtering method, and a magnetic metal 146 is further deposited thereon.
  • the magnetic metal 146 is, for example, Ni (nickel).
  • an SiO 2 film 147 is deposited on the magnetic metal 146 (see FIG. 14B), and is patterned into a circular shape by, for example, photolithography (see FIG. 14C) to remove unnecessary SiO 2 film (see FIG. 14D). reference).
  • the diameter of the circle depends on the size of the electrode, but is, for example, about 10 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the SiO 2 film 147 is dry-etched to the sapphire substrate 141 (see FIG. 14E). After the etching is completed, the SiO 2 film 147 is removed by wet etching using a hydrofluoric acid-based etchant (see FIG. 14F).
  • a magnetic metal 146 is attached to the glass substrate 149 with wax 148 or the like, and an ArF excimer laser is irradiated from above the sapphire substrate 141 (see FIG. 14G). Thereby, the light emitting element 11X lifts off from the sapphire substrate 141 (see FIG. 14H).
  • FIGS. 15A to 15B A method of arranging the circular light emitting elements 11X will be described with reference to FIGS. 15A to 15B.
  • a hole 150 that is sufficiently smaller than the circular light emitting element 11X is made in the spectacle lens 1 in advance.
  • a plurality of holes 150 are opened at positions where the light emitting elements 11X are arranged. And it attracts
  • the circular light emitting element 11X moves to the position of the hole 150, a plurality of circular light emitting elements 11X can be arranged on the inner surface of the spectacle lens 1 (see FIG. 15B).
  • the light-emitting elements 11X may be in the opposite state. That is, there are the light emitting element 11X in which the semiconductor layer 142 made of n-type GaN is located on the upper side and the light emitting element 11X in which the semiconductor layer 144 made of p-type GaN is located on the upper side. 11X electrode polarities do not match.
  • the magnetic metal 146 it is preferable that the magnetic metal 146 is on the upper side, that is, the semiconductor layer 144 made of p-type GaN is on the upper side. This is because the transmittance is improved if Ni is oxidized and NiOx is changed into a transparent film with the magnetic metal 146 facing upward.
  • a driving wiring (gate line X, source line Y) for supplying a signal, a switching element, and the like are formed.
  • the glasses-type display device 200 is completed.
  • the circular light emitting elements 11X can be arranged without forming the arrangement electrodes 12 necessary for arranging the rod-like light emitting elements 11. Thereby, manufacturing cost can be reduced. Moreover, since it is not necessary to form the array electrode 12, the transmittance (aperture ratio) can be further improved as compared with the glasses-type display device 100 in the first embodiment.
  • the shape of the light emitting elements 11Y arranged on the inner surface of the glasses lens 1 is a flat plate.
  • the manufacturing method of the flat light emitting element 11Y is substantially the same as the manufacturing method of the rod-shaped light emitting element 11 described in the first embodiment, but the patterning of the SiO 2 film 160 deposited on the semiconductor layer made of GaN.
  • the shape is different. That is, instead of the patterning shape shown in FIG. 7C, patterning is performed in a rectangular shape as shown in FIG.
  • a method of forming and arranging the array electrodes 12 may be used, or as described in the second embodiment.
  • a method of making a hole in the eyeglass lens 1 and sucking it may be used.
  • FIG. 17 is a view showing a state in which the plate-like light emitting elements 11Y are arranged by forming the arrangement electrodes 12, similarly to the arrangement method described in the first embodiment.
  • the flat light emitting elements 11Y are arranged so that the surface having the largest area faces the surface of the spectacle lens 1.
  • the vertical length L1 and the horizontal length L2 of the surface having the largest area may be at least twice as large as the thickness of the flat light emitting element 11Y.
  • the longer one is called the vertical and the shorter one is called the horizontal.
  • the vertical length L1 is determined by the length of the pattern, but is preferably 100 ⁇ m or less, for example.
  • the lateral length L2 needs to be determined in consideration of the warpage of the wafer, but is preferably 50 ⁇ m or less, for example.
  • the glasses-type display device 300 After arranging the plurality of light emitting elements 11Y, as described in the first embodiment, by forming driving wirings (gate lines X, source lines Y) for supplying signals, switching elements, and the like, The glasses-type display device 300 is completed.
  • the surface structure having the largest area is the same on the front surface and the back surface.
  • the eyeglass lens 1 is perforated and sucked. Even if the method to use is used, it is not necessary to consider the polarity of the front surface and the back surface. Therefore, since the process for matching the electrode polarities of all the light emitting elements as described in the second embodiment can be omitted, the manufacturing cost can be reduced.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating an example of a method of arranging three types of light emitting elements 11R, 11G, and 11B.
  • Each of the light emitting elements 11R, 11G, and 11B is the rod-shaped light emitting element described in the first embodiment.
  • the three light emitting elements 11R, 11G, and 11B form one segment SG1.
  • a plurality of segments SG1 are regularly arranged vertically and horizontally.
  • FIG. 19 is an enlarged plan view showing one of the segments SG1.
  • the array electrode 12 includes an electrode pair 12a (first electrode pair) composed of electrodes 12a1 and 12a2, an electrode pair 12b (second electrode pair) composed of electrodes 12b1 and 12b2, and an electrode pair 12c (second electrode pair) composed of electrodes 12c1 and 12c2. A third electrode pair).
  • the electrode 12a1 and the electrodes 12a2, are spaced apart by a distance d 1 from each other.
  • the electrode 12b1 and the electrode 12b2 are spaced apart by a distance d 2 from each other.
  • the electrode 12c1 and the electrode 12 c 2 are spaced apart by a distance d 3 from each other.
  • the light emitting element 11R is disposed so that one end is adjacent to the electrode 12a1 and the other end is adjacent to the electrode 12a2.
  • the light emitting element 11G is arranged so that one end is adjacent to the electrode 12b1 and the other end is adjacent to the electrode 12b2.
  • the light emitting element 11B is disposed so that one end is adjacent to the electrode 12c1 and the other end is adjacent to the electrode 12c2.
  • the lower limit of the axial length of each light emitting element 11R, 11G, and 11B depends on the width of the wiring for supplying a signal, but is about 10 ⁇ m, for example.
  • the upper limit of the axial length of each light emitting element 11R, 11G, 11B depends on the stress of the epi wafer or the number of pixels. Generally, when the length of the red light emitting element 11R in the axial direction is the longest, the influence of the stress on the epi wafer is reduced. This is due to the small distortion caused by the lattice constant difference.
  • the arrangement method described in the first embodiment can be used, but in this embodiment, the light emitting elements 11R, the light emitting elements 11G, and the light emitting elements 11B are arranged in this order.
  • the light emitting element 11R When the light emitting element 11R is arranged using the arrangement method described in the first embodiment, since the axial length R 1 of the light emitting element 11R is shorter than d 2 and d 3 , the light emitting element 11R includes the electrode pair 12b. And 12c are not arranged. Accordingly, the light emitting elements 11R are arranged in the electrode pair 12a.
  • the light emitting element 11G when the light emitting element 11G is arranged using the arrangement method described in the first embodiment, since the axial length R 2 of the light emitting element 11G is shorter than d 3 , the light emitting element 11G includes the electrode pair 12c. Do not array. Accordingly, the light emitting elements 11G are arranged in the electrode pair 12b.
  • the light emitting elements 11B are arranged using the arrangement method described in the first embodiment, the light emitting elements 11B are arranged in the electrode pairs 12c.
  • a possible glasses-type display device 400 is completed.
  • the lengths R 1 to R 3 in the axial direction of the light emitting elements 11R, 11G, and 11B have been described as having a relationship of R 1 ⁇ R 2 ⁇ R 3 , they are not limited to this relationship.
  • the length R 2 in the axial direction of the green light emitting element 11G may be the shortest.
  • a Fresnel lens obtained by dividing a normal lens into concentric regions in order to eliminate chromatic aberration.
  • a Fresnel lens for eliminating chromatic aberration is unnecessary, and a simple configuration other than the Fresnel lens is provided.
  • a lens can be used.
  • the eyeglass-type display device 500 according to the fifth embodiment further includes a bone conduction speaker in addition to the configuration of the eyeglass-type display device 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 20 is a diagram showing the external shape of the eyeglass-type display device 500 according to the fifth embodiment.
  • the bone conduction speaker 50 is attached to the right temple 2.
  • the bone conduction speaker 50 may be attached to the left temple 2 or may be incorporated in the temple 2. That is, the bone conduction speaker 50 can be attached to an arbitrary position of the glasses-type display device 500.
  • the bone conduction speaker 50 is a device that can transmit sound by bone conduction, and a known one can be used.
  • the appearance is the same as that of general glasses, so even a person who is resistant to wearing a hearing aid can wear it without resistance.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment.
  • a light emitting diode is used as the light emitting element, it may be any light emitting element that is transparent and emits light, and is not limited to the light emitting diode.
  • the shape is not limited to the above-described rod shape, circular shape, or flat plate shape, and can be any shape.
  • the shape and type of the microlens 21 are not limited to those of the above-described embodiments, and any type of lens such as a contact multilayer DOE lens can be used.
  • three types of light emitting elements 11R, 11G, and 11B that respectively emit red, green, and blue light are arranged to realize full color video display.
  • full color video display is realized.
  • the combination is not limited to red, green, and blue.
  • four types of light emitting elements that respectively emit red, green, blue, and yellow light may be arranged.
  • the plurality of light emitting elements 11, 11X, 11Y, 11R, 11G, and 11B can be arranged not on spectacle lenses but on transparent glass or plastic. That is, any structure may be used as long as a plurality of light emitting elements are arranged on a transparent substrate.
  • the transparent substrate is not limited to the configuration in which two transparent substrates are provided corresponding to the left and right eyes, and may be one integrated configuration positioned in front of the left and right eyes.

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Abstract

　眼鏡型表示装置は、装着時に使用者の眼の前に位置する眼鏡レンズ（透明基板）１と、眼鏡レンズ１に配置された複数の透明な発光素子１１と、複数の透明な発光素子１１の各々に対応し、装着時に使用者の眼と複数の透明な発光素子１１との間に位置する複数のマイクロレンズ２１と、映像を表示するために複数の透明な発光素子１１の発光を制御する制御回路とを備える。

Description

眼鏡型表示装置
　本発明は、眼鏡型表示装置に関する。
　特許文献１には、眼鏡のレンズの内側にハーフミラーコーティングを施して、プロジェクタによってハーフミラーに映像を映し出す眼鏡型コミュニケーション支援装置が開示されている。
　特許文献２には、片目に対応する位置にディスプレイを設けて、片目でディスプレイに表示される映像を見て、もう片方の目で周囲を見ることが可能なウェアラブルディスプレイ装置が開示されている。
　特許文献３には、液晶パネルとレンズアレイを備えた眼鏡型ディスプレイが開示されている。
特開２００８－１７６６８１号公報 特開２０１０－０８１５５９号公報 特開２０１４－１３０２１８号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の眼鏡型コミュニケーション支援装置では、眼鏡のレンズの内側にハーフミラーコーティングを施すので、透過性が低くなる。
　特許文献２に記載のウェアラブルディスプレイ装置では、前にディスプレイが配置されていない片目でしか前方を見ることができない。
　特許文献３に記載の眼鏡型ディスプレイでは、映像源として透過型または反射型の液晶パネルを用いているが、非動作時の液晶パネルの透過率は最大で５０％程度であり、透過率は高くない。
　本発明は、透過率の高い眼鏡型表示装置を提供することを目的とする。
　本発明の一実施形態における眼鏡型表示装置は、装着時に使用者の眼の前に位置する透明基板と、前記透明基板に配置された複数の透明発光素子と、前記複数の透明発光素子の各々に対応し、装着時に使用者の眼と前記複数の透明発光素子との間に位置する複数のレンズと、映像を表示するために前記複数の透明発光素子の発光を制御する制御部と、を備える。
　本発明の実施形態によれば、透明基板に、複数の透明な発光素子を配置するので、眼鏡型表示装置の透過率を向上させることができる。
図１は、第１の実施形態における眼鏡型表示装置の外観形状を示す図である。 図２は、眼鏡レンズの一部を拡大した図である。 図３は、眼鏡レンズに設けられた複数の発光素子の配置例を示す図である。 図４は、隣接するマイクロレンズの接続状態を示す図である。 図５は、図３のＶ－Ｖ線に沿った断面図である。 図６は、１つの発光素子の駆動回路の一例を示す図である。 図７Ａは、棒状の発光素子の製造方法の一例を説明するための断面図である。 図７Ｂは、棒状の発光素子の製造方法の一例を説明するための断面図である。 図７Ｃは、棒状の発光素子の製造方法の一例を説明するための上面図である。 図７Ｄは、棒状の発光素子の製造方法の一例を説明するための断面図である。 図７Ｅは、棒状の発光素子の製造方法の一例を説明するための断面図である。 図７Ｆは、棒状の発光素子の製造方法の一例を説明するための断面図である。 図７Ｇは、棒状の発光素子の製造方法の一例を説明するための断面図である。 図７Ｈは、棒状の発光素子の製造方法の一例を説明するための断面図である。 図８は、棒状の発光素子の配列を説明するための模式図である。 図９は、棒状の発光素子が電極に配列する原理を示す模式図である。 図１０は、複数の発光素子を配列した状態を示す図である。 図１１Ａは、発光素子を眼鏡レンズに固定してから、発光素子にオーミック電極を形成するまでの工程の一例を説明するための断面図である。 図１１Ｂは、発光素子を眼鏡レンズに固定してから、発光素子にオーミック電極を形成するまでの工程の一例を説明するための断面図である。 図１１Ｃは、発光素子を眼鏡レンズに固定してから、発光素子にオーミック電極を形成するまでの工程の一例を説明するための断面図である。 図１１Ｄは、発光素子を眼鏡レンズに固定してから、発光素子にオーミック電極を形成するまでの工程の一例を説明するための断面図である。 図１２は、図１０に示す状態から、ゲート線及びソース線を形成した状態を示す図である。 図１３は、複数のゲート線と制御回路とを接続するための配線群、及び複数のソース線と制御回路とを接続するための配線群の配置場所の一例を示す図である。 図１４Ａは、円形状の発光素子の製造方法の一例を説明するための断面図である。 図１４Ｂは、円形状の発光素子の製造方法の一例を説明するための断面図である。 図１４Ｃは、円形状の発光素子の製造方法の一例を説明するための断面図である。 図１４Ｄは、円形状の発光素子の製造方法の一例を説明するための断面図である。 図１４Ｅは、円形状の発光素子の製造方法の一例を説明するための断面図である。 図１４Ｆは、円形状の発光素子の製造方法の一例を説明するための断面図である。 図１４Ｇは、円形状の発光素子の製造方法の一例を説明するための断面図である。 図１４Ｈは、円形状の発光素子の製造方法の一例を説明するための断面図である。 図１５Ａは、円形状の発光素子の配列方法を説明するための図である。 図１５Ｂは、円形状の発光素子が配列された状態を示す図である。 図１６は、平板状の発光素子の製造途中の上面図である。 図１７は、配列用電極を形成して平板状の発光素子を配列した状態を示す図である。 図１８は、３種類の発光素子の配列方法の一例を示す図である。 図１９は、セグメントの１つを拡大して示す平面図である。 図２０は、第５の実施形態における眼鏡型表示装置の外観形状を示す図である。
　本発明の一実施形態における眼鏡型表示装置は、装着時に使用者の眼の前に位置する透明基板と、前記透明基板に配置された複数の透明発光素子と、前記複数の透明発光素子の各々に対応し、装着時に使用者の眼と前記複数の透明発光素子との間に位置する複数のレンズと、映像を表示するために前記複数の透明発光素子の発光を制御する制御部と、を備える（第１の構成）。
　第１の構成によれば、 透明基板に、透明な複数の発光素子を配置するので、透過率の高い眼鏡型表示装置を提供することができる。
　第１の構成において、複数の透明発光素子には、赤色の光を放射する透明発光素子、緑色の光を放射する透明発光素子、及び青色の光を放射する透明発光素子が含まれていても良い（第２の構成）。
　第２の構成によれば、フルカラーの映像を表示することができる。
　第２の構成において、前記複数のレンズは、フレネルレンズではないレンズとすることができる（第３の構成）。
　第３の構成によれば、製造が容易な簡易な構成のレンズを用いることにより、装置全体のコストを低減することができる。
　第１から第３のいずれかの構成において、前記複数の透明発光素子は、棒状、円形状、及び平板状のうちのいずれかの形状とすることができる（第４の構成）。
　第４の構成によれば、棒状、円形状、及び平板状のうちのいずれかの形状をした、複数の透明発光素子を透明基板に配置するので、透過率の高い眼鏡型表示装置を提供することができる。
　［実施の形態］
　以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。なお、説明を分かりやすくするために、以下で参照する図面においては、構成が簡略化または模式化して示されたり、一部の構成部材が省略されたりしている。また、各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。
　［第１の実施形態]
　図１は、第１の実施形態における眼鏡型表示装置１００の外観形状を示す図である。図２は、眼鏡型表示装置１００の眼鏡レンズ１の一部を拡大した図である。図３は、眼鏡レンズ１に配置された複数の発光素子１１の配置例を示す図である。
　図１に示すように、眼鏡型表示装置１００は、左右の眼鏡レンズ（透明基板）１と、左右のテンプル２と、レンズフレーム３とを備える。図２に示すように、左右の眼鏡レンズ１の内側表面には、複数の微細で透明な発光素子１１が設けられている。また、複数の発光素子１１とそれぞれ対向した位置に、微細な複数のマイクロレンズ２１が設けられている。眼鏡型表示装置１００はさらに、映像を表示するために複数の発光素子１１の発光を制御するための制御回路（制御部）３０を備える（図３参照）。
　すなわち、本実施形態における眼鏡型表示装置１００は、透明基板である眼鏡レンズ１と、眼鏡レンズ１に配置された複数の発光素子１１と、複数の発光素子１１の各々に対応して設けられた複数のマイクロレンズ２１と、映像を表示するために複数の発光素子１１の発光を制御するための制御回路３０を少なくとも備えている。
　なお、本明細書では、眼鏡レンズ１の両表面のうち、使用者が眼鏡型表示装置１００を装着した状態で、使用者の眼に近い側の表面を内側表面、使用者の眼から遠い側の表面を外側表面と呼ぶ。
　本実施形態において、発光素子１１は発光ダイオードである。発光素子１１は、一方向に延伸した棒状（ロッド状）の形状である。眼鏡レンズ１の内側表面には、複数の発光素子１１が縦、横に規則的に配置されている（図３参照）。
　マイクロレンズ２１は、使用者が眼鏡型表示装置１００を装着した状態で、使用者の眼と発光素子１１との間に配置されている。眼鏡レンズ１の平面と平行な方向において、マイクロレンズ２１の大きさは、発光素子１１の大きさと同じくらいである。マイクロレンズ２１は、発光素子１１から放射された光を使用者の眼に集光させる機能を有する。
　図４に示すように、Ｘ方向に隣接するマイクロレンズ２１は、レンズ支持ガラス４０によって接続されている。ただし、Ｙ方向に隣接するマイクロレンズ２１を接続する構成としても良いし、Ｘ方向及びＹ方向に隣接するマイクロレンズ２１を接続する構成としても良い。
　図３に示すように、眼鏡レンズ１の内側表面には、複数の発光素子１１を駆動するためのゲート線Ｘ（Ｘ１～Ｘ５）及びソース線Ｙ（Ｙ１～Ｙ５）が設けられている。なお、図３では、眼鏡レンズ１の一部の領域のみを示しているため、それぞれ５本のゲート線Ｘ及び（Ｘ１～Ｘ５）及びソース線Ｙ（Ｙ１～Ｙ５）を示しているが、実際には、配置されている発光素子１１の数に応じて、より多くのゲート線Ｘ及びソース線Ｙが設けられている。
　ゲート線Ｘは、Ｘ方向に延伸しており、Ｙ方向に所定の間隔で複数設けられている。ソース線Ｙは、Ｙ方向に延伸しており、Ｘ方向に所定の間隔で複数設けられている。
　なお、図３では、後述する配列用電極（配列用配線）１２も示している。
　図５は、図３のＶ－Ｖ線に沿った断面図である。透明基板である眼鏡レンズ１の上には、配列用電極１２が形成されている。配列用電極１２は、例えばアルミニウム等の金属膜である。配列用電極１２は、平面視において、発光素子１１と一部が重なるように配置されている。ただし、発光素子１１と配列用電極１２との間には絶縁膜１３が形成されており、発光素子１１と配列用電極１２とは、電気的に接続されていない。後述するように、配列用電極１２は、発光素子１１を配列するために用いられる。
　絶縁膜１４は、発光素子１１及び絶縁膜１３の一部を覆って形成されている。絶縁膜１４は、発光素子１１を絶縁膜１３の上に固定する。絶縁膜１３、１４は、例えばＳｉＯ2膜である。
　絶縁膜１５は、発光素子１１、絶縁膜１３、及び絶縁膜１４の一部を覆って形成されている。絶縁膜１５は、例えばＳＯＧ（Spin On Glass）膜であり、眼鏡レンズ１の表面を平坦化する。
　オーミック電極１６Ａ、１６Ｂは、絶縁膜１４，１５を貫通して、発光素子１１に接するように形成されている。オーミック電極１６Ａ、１６Ｂは、例えばアルミニウムとチタンとの積層膜である。
　発光素子１１は、例えばｎ型のＧａＮからなる半導体層１１１、ＩｎＧａＮ量子井戸層１１２、ｐ型のＧａＮからなる半導体層１１３を備える。
　図６は、１つの発光素子１１の駆動回路の一例を示す図である。選択電圧パルスがゲート線Ｘ１に供給され、データ信号がソース線Ｙ１に供給される。選択電圧パルスがＴＦＴ（薄膜トランジスタ）６１に入力されて、ＴＦＴ６１がオンすると、データ信号は、ＴＦＴ６１のソースからドレインに伝達され、キャパシタＣに電圧として記憶される。
　ＴＦＴ６１のドレインは、ＴＦＴ６２のゲートと接続されている。ＴＦＴ６１からのデータ信号によってＴＦＴ６２がオンすると、電源Ｖｓから、ＴＦＴ６２のドレインと接続されている発光素子１１に電流が流れて、発光素子１１が駆動（発光）する。
　棒状の発光素子１１の製造方法について、図７Ａ～図７Ｈを参照しながら説明する。図７Ａ～図７Ｈのうち、図７Ａ～図７Ｂ、図７Ｄ～図７Ｈは断面図であり、図７Ｃは上面図である。以下では、発光素子１１の一例として、窒化物半導体を用いた青色発光素子の製造方法について説明する。
　まず始めに、サファイア基板７１上に、ｎ型のＧａＮからなる半導体層７２をＨＶＰＥ（Hydride Vapor Phase Epitaxy）法により２０μｍの厚さで成膜する（図７Ａ参照）。ただし、成膜の方法は、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法など、他の方法を用いても良い。半導体層７２は、図５の半導体層１１１に対応する。
　また、ｎ型のＧａＮからなる半導体層７２の厚さは２０μｍに限られず、製造する棒状の発光素子１１の長さに応じて適宜決定することができる。具体的には、配線パターニング可能な最小長さの１０μｍから、エピウェハの応力を考慮した５０μｍ程度までの範囲で決定することができる。ここで、エピウェハの応力を考慮した５０μｍとは、サファイア基板７１上にｎ型のＧａＮからなる半導体層７２を成膜した場合に、応力によってサファイア基板７１に発生したクラックが半導体層７２に逆伝播し、半導体層７２の結晶性が悪化する臨界値と同程度である。
　次に、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により、ＳｉＯ2膜７３を約５μｍ堆積し（図７Ｂ参照）、例えばフォトリソグラフィ法によって六方格子状にパターニングして（図７Ｃ参照）、不要なＳｉＯ2膜を除去する（図７Ｄ参照）。ＳｉＯ2膜７３の厚さは、半導体層７２の厚さに依存し、半導体層７２をサファイア基板７１までエッチングする際にエッチングマスクとして残存する厚さであれば良い。
　次に、ＳｉＯ2膜７３をエッチングマスクとして、半導体層７２をサファイア基板７１までドライエッチングする（図７Ｅ参照）。エッチング完了後、フッ酸系のエッチング液を用いて、ウェットエッチングによりＳｉＯ2膜７３を除去する。
　続いて、ＭＯＣＶＤ装置内でＬＥＤ構造を形成するための成膜を行う。具体的には、半導体層７２の表面にＩｎＧａＮ量子井戸層７４を成膜し、ＩｎＧａＮ量子井戸層７４の表面にｐ型のＧａＮからなる半導体層７５を成膜する（図７Ｆ参照）。ＩｎＧａＮ量子井戸層７４は、図５のＩｎＧａＮ量子井戸層１１２に対応し、半導体層７５は、図５の半導体層１１３に対応する。
　次に、サファイア基板７１を上にして、ワックス７７等で発光素子１１の一端をガラス基板７６に貼り付ける（図７Ｇ参照）。そして、サファイア基板７１の上方からＡｒＦエキシマレーザを照射して、発光素子１１をサファイア基板７１からリフトオフする（図７Ｈ参照）。
　なお、発光素子１１の発光色によって、製造に用いる材料は異なる。例えば赤色の発光素子を製造する場合には、ＩｎＧａＰ系の材料を、緑色の発光素子を製造する場合には、Ｉｎの組成比率を高くしたＩｎＧａＮ系の材料を用いることができる。また、青色の発光素子を製造する場合には、緑色の発光素子と比べてＩｎの組成比率を低くしたＩｎＧａＮ系の材料を用いることができる。
　続いて、複数の透明な発光素子１１を眼鏡レンズ１の内側表面に配列した自発光透明ディスプレイの製造方法について説明する。
　まず、眼鏡レンズ１の内側表面に、複数の発光素子１１を配列するための配列用電極１２を、図３に示すように形成する。配列用電極１２は、例えばアルミニウム等の金属膜をスパッタリングまたは蒸着によって成膜し、フォトリソグラフィによってパターニングすることで形成することができる。
　次に、発光素子１１を図３に示すように配列する。以下、図８及び図９を用いて発光素子１１を配列する工程について説明する。
　まず、発光素子１１を溶媒に分散させる。溶媒は例えば、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）である。ＩＰＡに代えて、水、エチレングリコール、プロピレングリコール、メタノール、エタノール、アセトン等を溶媒として用いても良い。
　次に、図８に示すように、発光素子１１を分散させた溶媒Ｓを眼鏡レンズ１に塗布する。溶媒Ｓを塗布する厚さは、溶媒Ｓ中で発光素子１１が移動できる厚さであれば良い。一方、溶媒Ｓの厚さが厚すぎると、乾燥させるための時間が長くなる。溶媒Ｓの厚さは、例えば数μｍ～数ｍｍである。溶媒Ｓ中の発光素子１１の密度は、１×１０4～１×１０7本／ｃｍ3が好ましい。
　続いて、対となる電極１２間、すなわち、電極１２ａと電極１２ｂとの間に、１～２Ｖ程度の交流電圧（１０～１００ｋＨｚ程度）を印加する。
　図９は、発光素子１１を一対の電極１２ａ、１２ｂ間に配列する原理を示す模式図である。図９に示すように、電極１２ａに電圧ＶLを印加し、電極１２ｂに電圧ＶRを印加すると（ＶL＜ＶR）、電極１２ａには負電荷が誘起され、電極１２ｂには正電荷が誘起される。発光素子１１が電極１２ａ、１２ｂに接近すると、静電誘導により、発光素子１１の電極１２ａに近い側に正電荷が誘起され、電極１２ｂに近い側に負電荷が誘起される。その結果、発光素子１１と電極１２ａ、１２ｂとの間に静電力による引力が働き、発光素子１１は、電極１２ａと電極１２ｂとの間に生じる電気力線に沿って配列する。
　図１０は、複数の発光素子１１を配列した状態を示す図である。
　続いて、図１１Ａ～図１１Ｄを参照して、発光素子１１を眼鏡レンズ１の内側表面に固定してから、発光素子１１にオーミック電極１６Ａ、１６Ｂを形成するまでの工程の一例を説明する。
　図１１Ａに示すように、例えばオルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ（Tetraethyl Orthosilicate））を用いたプラズマＣＶＤにより、絶縁膜１４を形成する。絶縁膜１４の厚さは、例えば５００ｎｍである。プラズマＣＶＤの条件は例えば、圧力１２０Ｐａ、ＴＥＯＳ流量５ｓｃｃｍ、Ｏ2流量１９５ｓｃｃｍ、ＲＦパワー８０Ｗで１２分である。ＣＶＤ条件は特に制限されないが、膜応力が小さくなる条件が好ましい。
　次に、図１１Ｂに示すように、発光素子１１の一部をエッチングして、切欠き部１１ａを形成する。
　次に、図１１Ｃに示すように、例えばＳＯＧを塗布して、絶縁膜１５を形成する。
　そして、図１１Ｄに示すように、電極を形成する部分の絶縁膜１４、１５をエッチングにより除去し、電極１６Ａ、１６Ｂを形成する。
　発光素子１１に駆動用の電極１６Ａ、１６Ｂを形成した後、信号を供給するための駆動用配線（ゲート線Ｘ、ソース線Ｙ）、スイッチング素子等を形成する。これらの構成及び製造方法は、従来のアクティブマトリクス基板における配線、スイッチング素子等の構成及び製造方法と同様であるため、説明を省略する。
　図１２は、図１０に示す状態から、ゲート線Ｘ及びソース線Ｙを形成した状態を示す図である。
　図１３は、複数のゲート線Ｘと制御回路３０とを接続するための配線群１３１、及び複数のソース線Ｙと制御回路３０とを接続するための配線群１３２配置場所の一例を示す図である。図１３に示すように、配線群１３１及び配線群１３２は、レンズフレーム３の下に配置する。
　なお、眼鏡型表示装置１００の製造方法としては、上述したように眼鏡レンズ１に直接、発光素子１１を配列する方法以外に、例えば透明フィルム上に発光素子１１を配列してディスプレイフィルムを形成し、形成したディスプレイフィルムを眼鏡レンズ１に貼り付ける方法でも良い。
　上述した方法により製造した眼鏡型表示装置１００の透過率（開口率）は、画素数にも依存するが、８０％近くなり、従来の眼鏡型表示装置と比べて透過率が高いため、前方の視野が大きく広がる。これにより、安全性がより向上する。なお、本明細書では、発光素子１１を形成していない場合の眼鏡レンズ１の透明部分の面積から、配列用電極１２及び駆動用配線（ゲート線Ｘ、ソース線Ｙ）の面積（配列用電極と駆動用配線の重複部分は除く）を差し引いた開口率を透過率と定義する。
　［第２の実施形態]
　第２の実施形態における眼鏡型表示装置２００では、発光素子１１Ｘが棒状ではなく、円形状（ディスク状）である。
　円形状の発光素子１１Ｘの製造方法を、図１４Ａ～図１４Ｈを参照しながら説明する。
　まず始めに、図１４Ａに示すように、サファイア基板１４１上に、ｎ型のＧａＮからなる半導体層１４２、ＩｎＧａＮ量子井戸層１４３、及びｐ型のＧａＮからなる半導体層１４４の順に成膜する。ｎ型のＧａＮからなる半導体層１４２、ＩｎＧａＮ量子井戸層１４３、及びｐ型のＧａＮからなる半導体層１４４は、第１の実施形態で説明した方法と同じ方法で成膜することができる。なお、半導体層１４２、ＩｎＧａＮ量子井戸層１４３、及び半導体層１４４は、図５の半導体層１１１、ＩｎＧａＮ量子井戸層１１２、及び半導体層１１３にそれぞれ対応する。
　また、図１４Ａに示すように、半導体層１４４の上に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる透明電極層１４５を、例えばスパッタ法により成膜し、さらにその上に磁性金属１４６を堆積する。磁性金属１４６は、例えばＮｉ（ニッケル）である。
　次に、磁性金属１４６の上にＳｉＯ2膜１４７を堆積し（図１４Ｂ参照）、例えばフォトリソグラフィ法によって円形状にパターニングして（図１４Ｃ参照）、不要なＳｉＯ2膜を除去する（図１４Ｄ参照）。円の直径は、電極の大きさにも依存するが、例えば１０μｍから１００μｍ程度である。
　次に、ＳｉＯ2膜１４７をエッチングマスクとして、半導体層１４２、ＩｎＧａＮ量子井戸層１４３、半導体層１４４、透明電極層１４５、及び磁性金属１４６をサファイア基板１４１までドライエッチングする（図１４Ｅ参照）。エッチング完了後、フッ酸系のエッチング液を用いて、ウェットエッチングによりＳｉＯ2膜１４７を除去する（図１４Ｆ参照）。
　次に、サファイア基板１４１を上にして、ワックス１４８等で磁性金属１４６をガラス基板１４９に貼り付け、サファイア基板１４１の上方からＡｒＦエキシマレーザを照射する（図１４Ｇ参照）。これにより、発光素子１１Ｘがサファイア基板１４１からリフトオフする（図１４Ｈ参照）。
　円形状の発光素子１１Ｘの配列方法について、図１５Ａ～図１５Ｂを参照しながら説明する。
　図１５Ａに示すように、眼鏡レンズ１に円形状の発光素子１１Ｘよりも十分小さい穴１５０を開けておく。穴１５０は、発光素子１１Ｘを配置する位置に複数開けておく。そして、眼鏡レンズ１の外側（図１５Ａに示す眼鏡レンズ１の下側）から吸引する。これにより、円形状の発光素子１１Ｘが穴１５０の位置に移動するので、眼鏡レンズ１の内側表面に円形状の発光素子１１Ｘを複数配列することができる（図１５Ｂ参照）。
　ここで、上述した方法により円形状の発光素子１１Ｘを配列した場合、発光素子１１Ｘの上下が反対の状態のものが存在することになる。すなわち、ｎ型のＧａＮからなる半導体層１４２が上側に位置する発光素子１１Ｘと、ｐ型のＧａＮからなる半導体層１４４が上側に位置する発光素子１１Ｘとが存在することになり、全ての発光素子１１Ｘの電極極性が一致しなくなる。
　このため、予め磁界を印加することによって、ｎ型のＧａＮからなる半導体層１４２を上側にするか、ｐ型のＧａＮからなる半導体層１４４を上側にするか統一しておく必要がある。磁性金属１４６としてＮｉを用いた場合、磁性金属１４６を上側、すなわち、ｐ型のＧａＮからなる半導体層１４４を上側にすることが好ましい。これは、磁性金属１４６を上側にした状態で、Ｎｉを酸化させてＮｉＯｘとして透明膜に変化させれば、透過率が向上するからである。
　上述した方法により複数の発光素子１１Ｘを配列した後、第１の実施形態で説明したように、信号を供給するための駆動用配線（ゲート線Ｘ、ソース線Ｙ）や、スイッチング素子等を形成することにより、眼鏡型表示装置２００が完成する。
　第２の実施形態における眼鏡型表示装置２００によれば、棒状の発光素子１１を配列するために必要な配列用電極１２を形成することなく、円形状の発光素子１１Ｘを配列することができる。これにより、製造コストを低減させることができる。また、配列用電極１２を形成する必要がないため、第１の実施形態における眼鏡型表示装置１００に比べて、透過率（開口率）をさらに向上させることができる。
　［第３の実施形態]
　第３の実施形態における眼鏡型表示装置３００では、眼鏡レンズ１の内側表面に配列されている発光素子１１Ｙの形状が平板状である。
　平板状の発光素子１１Ｙの製造方法は、第１の実施形態で説明した棒状の発光素子１１の製造方法とほぼ同じであるが、ＧａＮからなる半導体層の上に堆積したＳｉＯ2膜１６０のパターニングの形状が異なる。すなわち、図７Ｃに示すパターニングの形状の代わりに、図１６に示すように、矩形にパターニングする。
　平板状の発光素子１１Ｙを配列する方法としては、第１の実施形態で説明したように、配列用電極１２を形成して配列する方法を用いてもよいし、第２の実施形態で説明したように、眼鏡レンズ１に穴を開けて吸引する方法を用いてもよい。
　図１７は、第１の実施形態で説明した配列方法と同様に、配列用電極１２を形成して平板状の発光素子１１Ｙを配列した状態を示す図である。平板状の発光素子１１Ｙは、面積が最も広い面が眼鏡レンズ１の表面と対面するように配列する。このためには、平板状の発光素子１１Ｙの厚みに対して、面積が最も広い面の縦の長さＬ１及び横の長さＬ２がそれぞれ２倍以上あれば良い。ここでは、面積が最も広い面において、長さが長い方を縦、長さが短い方を横と呼ぶ。縦の長さＬ１は、パターンの長さによって決まるが、例えば１００μｍ以下であることが好ましい。また、横の長さＬ２は、ウェハの反りを考慮して決める必要があるが、例えば５０μｍ以下であることが好ましい。
　複数の発光素子１１Ｙを配列した後、第１の実施形態で説明したように、信号を供給するための駆動用配線（ゲート線Ｘ、ソース線Ｙ）や、スイッチング素子等を形成することにより、眼鏡型表示装置３００が完成する。
　平板状の発光素子１１Ｙを用いた場合、面積が最も広い面の構造は表面も裏面も同じであるため、例えば、第２の実施形態で説明したように、眼鏡レンズ１に穴を開けて吸引する方法を用いても、表面と裏面の極性を考慮する必要がない。従って、第２の実施形態で説明したような、全ての発光素子の電極極性を一致させるための工程を省略することができるので、製造コストを低減することができる。
　［第４の実施形態]
　第１～第３の実施形態における眼鏡型表示装置１００、２００、３００は、単色の光を放射する発光素子１１、１１Ｘ、１１Ｙを配列している。第４の実施形態における眼鏡型表示装置４００では、赤色、緑色、青色の光をそれぞれ放射する３種類の発光素子１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂを配列して、フルカラーの映像表示を可能とする。
　図１８は、３種類の発光素子１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂの配列方法の一例を示す図である。発光素子１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂはそれぞれ、第１の実施形態で説明した棒状の発光素子である。
　この眼鏡型表示装置４００では、発光素子１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂの３つの発光素子が１つのセグメントＳＧ１を形成している。眼鏡レンズ１の内側表面には、複数のセグメントＳＧ１が縦横に規則的に配置されている。
　図１９は、セグメントＳＧ１の１つを拡大して示す平面図である。配列用電極１２は、電極１２ａ１及び１２ａ２からなる電極対１２ａ（第１電極対）と、電極１２ｂ１及び１２ｂ２からなる電極対１２ｂ（第２電極対）と、電極１２ｃ１及び１２ｃ２からなる電極対１２ｃ（第３電極対）とを含んでいる。
　電極１２ａ１と電極１２ａ２とは、互いに間隔ｄ1だけ離れて配置されている。電極１２ｂ１と電極１２ｂ２とは、互いに間隔ｄ2だけ離れて配置されている。電極１２ｃ１と電極１２ｃ２とは、互いに間隔ｄ3だけ離れて配置されている。
　図１９に示すように、発光素子１１Ｒは、一端が電極１２ａ１に、他端が電極１２ａ２に隣接するように配置されている。発光素子１１Ｇは、一端が電極１２ｂ１に、他端が電極１２ｂ２に隣接するように配置されている。発光素子１１Ｂは、一端が電極１２ｃ１に、他端が電極１２ｃ２に隣接するように配置されている。
　発光素子１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂの軸方向の長さをそれぞれＲ1～Ｒ3とすると、長さＲ1～Ｒ3、及び間隔ｄ1～ｄ3は、下記の式（１）～（３）を満たす。
　　ｄ1≦Ｒ1＜ｄ2　　　　　（１）
　　ｄ2≦Ｒ2＜ｄ3　　　　　（２）
　　ｄ3≦Ｒ3　　　　　　　　（３）
　なお、各発光素子１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂの軸方向の長さの下限は、信号を供給するための配線の幅に依存するが、例えば１０μｍ程度である。また、各発光素子１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂの軸方向の長さの上限は、エピウェハの応力あるいは画素数に依存する。一般的には、赤色の発光素子１１Ｒの軸方向の長さが一番長い場合に、エピウェハの応力の影響が小さくなる。これは、格子定数差に起因した歪が小さいことに起因する。
　発光素子１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂの配列は、第１の実施形態で説明した配列方法を用いることができるが、本実施形態では、発光素子１１Ｒ、発光素子１１Ｇ、発光素子１１Ｂの順に配列する。
　発光素子１１Ｒを第１の実施形態で説明した配列方法を用いて配列すると、発光素子１１Ｒの軸方向の長さＲ1は、ｄ2及びｄ3より短いため、発光素子１１Ｒは、電極対１２ｂ及び１２ｃには配列しない。従って、発光素子１１Ｒは電極対１２ａに配列する。
　続いて、発光素子１１Ｇを第１の実施形態で説明した配列方法を用いて配列すると、発光素子１１Ｇの軸方向の長さＲ2は、ｄ3より短いため、発光素子１１Ｇは、電極対１２ｃには配列しない。従って、発光素子１１Ｇは電極対１２ｂに配列する。
　最後に、発光素子１１Ｂを第１の実施形態で説明した配列方法を用いて配列すると、発光素子１１Ｂは電極対１２ｃに配列する。
　上述した方法により赤、緑、青の発光素子を配列し、信号を供給するための駆動用配線（ゲート線Ｘ、ソース線Ｙ）や、スイッチング素子等を形成することにより、フルカラーの映像表示が可能な眼鏡型表示装置４００が完成する。
　なお、発光素子１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂの軸方向の長さＲ1～Ｒ3は、Ｒ1＜Ｒ2＜Ｒ3の関係を有するものとして説明したが、この関係に限定されることない。例えば緑色の発光素子１１Ｇの軸方向の長さＲ2が最も短くても良い。
　通常、発光素子として白色光を使った場合には、色収差を無くすために、通常のレンズを同心円状の領域に分割したフレネルレンズを用いる必要がある。しかし、赤、緑、青の３色の発光素子１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂを用いた本実施形態の構成によれば、色収差を無くすためのフレネルレンズが不要であり、フレネルレンズ以外の簡易な構成のレンズを用いることができる。
　［第５の実施形態]
　第５の実施形態における眼鏡型表示装置５００では、第１の実施形態における眼鏡型表示装置１００の構成に加えて、骨伝導スピーカをさらに備える。
　図２０は、第５の実施形態における眼鏡型表示装置５００の外観形状を示す図である。骨伝導スピーカ５０は、右側のテンプル２に取り付けられている。ただし、骨伝導スピーカ５０は、左側のテンプル２に取り付けられていても良いし、テンプル２に内蔵されていても良い。すなわち、骨伝導スピーカ５０は、眼鏡型表示装置５００の任意の位置に取り付けることができる。
　骨伝導スピーカ５０は、骨伝導によって音を伝えることができる装置であり、既知のものを用いることができる。
　現在、様々なタイプの補聴器があるが、補聴器と分かる外観形状から、補聴器を付けることに抵抗がある人もいる。しかし、第５の実施形態における骨伝導スピーカ付き眼鏡型表示装置５００によれば、外観は一般的な眼鏡と変わらないため、補聴器を付けることに抵抗がある人も抵抗無く装着することができる。
　本発明は、上述した実施形態に限定されない。例えば、発光素子として発光ダイオードを用いたが、透明で光を放射する発光素子であれば良く、発光ダイオードに限定されることはない。また、その形も、上述した棒状、円形状、平板状に限定されることはなく、任意の形状とすることができる。
　マイクロレンズ２１の形状やタイプは上述した実施形態のものに限定されることはなく、密着複層型ＤＯＥレンズ等、任意の種類のレンズを用いることができる。
　第４の実施形態では、赤色、緑色、青色の光をそれぞれ放射する３種類の発光素子１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂを配列して、フルカラーの映像表示を実現しているが、フルカラーの映像表示を実現できるのであれば、赤色、緑色、青色の組み合わせに限定されることはない。例えば、赤色、緑色、青色、黄色の光をそれぞれ放射する４種類の発光素子を配列しても良い。
　複数の発光素子１１、１１Ｘ、１１Ｙ、１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂは、眼鏡レンズではなく、透明なガラスやプラスチックに配置することもできる。すなわち、透明な基板に複数の発光素子を配置する構成であればよい。この透明な基板は、左右の眼に対応して２つ設けられている構成に限られず、左右の眼の前に位置する１つの一体的な構成のものでも良い。

Claims (4)

  1. 　装着時に使用者の眼の前に位置する透明基板と、
    　前記透明基板に配置された複数の透明発光素子と、
    　前記複数の透明発光素子の各々に対応し、装着時に使用者の眼と前記複数の透明発光素子との間に位置する複数のレンズと、
    　映像を表示するために前記複数の透明発光素子の発光を制御する制御部と、
    を備える、眼鏡型表示装置。
  2. 　前記複数の透明発光素子には、赤色の光を放射する透明発光素子、緑色の光を放射する透明発光素子、及び青色の光を放射する透明発光素子が含まれる、請求項１に記載の眼鏡型表示装置。
  3. 　前記複数のレンズは、フレネルレンズではない、請求項２に記載の眼鏡型表示装置。
  4. 　前記複数の透明発光素子は、棒状、円形状、及び平板状のうちのいずれかの形状である、請求項１から３のいずれか一項に記載の眼鏡型表示装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021520523A (ja) * 2018-03-01 2021-08-19 ヒーズ アイピー ホールディングス エルエルシー ディスプレイアセンブリ及びディスプレイ装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005250478A (ja) * 2004-03-04 2005-09-15 Crf Soc Consortile Per Azioni 観察者の視野内に虚像を投影するシステム
JP2009069364A (ja) * 2007-09-12 2009-04-02 Shimadzu Corp 頭部装着型表示装置及び頭部装着型表示装置システム
JP2014505271A (ja) * 2010-12-16 2014-02-27 ロッキード マーティン コーポレーション 画素レンズを有するコリメーティングディスプレイ

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005250478A (ja) * 2004-03-04 2005-09-15 Crf Soc Consortile Per Azioni 観察者の視野内に虚像を投影するシステム
JP2009069364A (ja) * 2007-09-12 2009-04-02 Shimadzu Corp 頭部装着型表示装置及び頭部装着型表示装置システム
JP2014505271A (ja) * 2010-12-16 2014-02-27 ロッキード マーティン コーポレーション 画素レンズを有するコリメーティングディスプレイ

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021520523A (ja) * 2018-03-01 2021-08-19 ヒーズ アイピー ホールディングス エルエルシー ディスプレイアセンブリ及びディスプレイ装置
US11927871B2 (en) 2018-03-01 2024-03-12 Hes Ip Holdings, Llc Near-eye displaying method capable of multiple depths of field imaging

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