特開 2024-178721 表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024178721

(43)【公開日】2024-12-25

(54)【発明の名称】表示装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 27/02 20060101AFI20241218BHJP

   G02B 5/30 20060101ALI20241218BHJP

   G02B 5/32 20060101ALI20241218BHJP

   H10K 50/00 20230101ALI20241218BHJP

   H10K 50/86 20230101ALI20241218BHJP

   H10K 77/10 20230101ALI20241218BHJP

   H10K 50/842 20230101ALI20241218BHJP

【ＦＩ】

G02B27/02 Z

G02B5/30

G02B5/32

H10K50/00

H10K50/86

H10K77/10

H10K50/842

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023097089

(22)【出願日】2023-06-13

(71)【出願人】

【識別番号】502356528

【氏名又は名称】株式会社ジャパンディスプレイ

(74)【代理人】

【識別番号】110001737

【氏名又は名称】弁理士法人スズエ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大島 徹也

(72)【発明者】

【氏名】小村 真一

(72)【発明者】

【氏名】多胡 恵二

【テーマコード（参考）】

2H149

2H199

2H249

3K107

【Ｆターム（参考）】

2H149AA02

2H149AA18

2H149AB01

2H149BA04

2H149DA04

2H149DA12

2H149EA06

2H149FC02

2H199CA23

2H199CA25

2H199CA29

2H199CA47

2H199CA48

2H199CA63

2H199CA64

2H199CA65

2H199CA66

2H199CA68

2H199CA86

2H199CA87

2H249CA01

2H249CA06

2H249CA07

2H249CA09

2H249CA22

3K107AA01

3K107BB01

3K107CC32

3K107DD11

3K107EE26

3K107EE42

(57)【要約】

【課題】表示品位の低下を抑制できる表示装置を提供する。
【解決手段】一実施形態によれば、表示装置は、直線偏光の表示光を出射するように構成された表示素子と、前記表示素子に重なる第１位相差板と、前記表示素子及び前記第１位相差板に重なり、レンズ作用を有する光学素子と、前記光学素子に重なる第２位相差板と、前記第２位相差板に対して空気層を介して重なり、前記第２位相差板に対して相対回転可能な反射型偏光板と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

直線偏光の表示光を出射するように構成された表示素子と、
前記表示素子に重なる第１位相差板と、
前記表示素子及び前記第１位相差板に重なり、レンズ作用を有する光学素子と、
前記光学素子に重なる第２位相差板と、
前記第２位相差板に対して空気層を介して重なり、前記第２位相差板に対して相対回転可能な反射型偏光板と、
を備える、表示装置。

【請求項2】

前記第１位相差板及び前記第２位相差板は、１／４波長板であり、
前記反射型偏光板は、第１直線偏光を反射し、前記第１直線偏光と異なる第２直線偏光を透過するように構成されている、請求項１に記載の表示装置。

【請求項3】

前記表示素子は、照明装置と、前記照明装置と前記第１位相差板との間に配置された液晶パネルと、前記照明装置と前記液晶パネルとの間に配置された第１偏光板と、前記液晶パネルと前記第１位相差板との間に配置された第２偏光板と、を備える、請求項１に記載の表示装置。

【請求項4】

前記光学素子は、ホログラフィック光学素子であり、前記反射型偏光板で反射された光を前記反射型偏光板に向けて反射するように構成されている、請求項１に記載の表示装置。

【請求項5】

前記光学素子は、前記第２位相差板と向かい合う側が凹状に形成された半透過層であり、前記反射型偏光板で反射された光を前記反射型偏光板に向けて反射するように構成されている、請求項１に記載の表示装置。

【請求項6】

さらに、前記光学素子及び第２位相差板が配置される第１透明支持体と、
前記反射型偏光板が配置される第２透明支持体と、を備える、請求項１に記載の表示装置。

【請求項7】

前記第１位相差板、前記第２位相差板、及び、前記反射型偏光板は、それぞれ反射防止層で覆われている、請求項１に記載の表示装置。

【請求項8】

さらに、前記第１透明支持体または前記第２透明支持体の回転角度を調整する調整機構を備える、請求項６に記載の表示装置。

【請求項9】

前記第１透明支持体または前記第２透明支持体は、円形に形成され、
前記調整機構は、前記第１透明支持体または前記第２透明支持体の中心を回転軸として回転させるように構成されている、請求項８に記載の表示装置。

【請求項10】

前記調整機構は、前記第１透明支持体または前記第２透明支持体の外縁に接する固定点を回転軸として回転させるように構成されている、請求項８に記載の表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年では、ユーザの頭部に装着されるヘッドマウントディスプレイを用いて、例えば仮想現実（ＶＲ：ＶｉｒｔｕａｌＲｅａｌｉｔｙ）を提供する技術が注目されている。ヘッドマウントディスプレイは、ユーザの眼前に設けられたディスプレイに画像が表示されるように構成されている。これにより、ヘッドマウントディスプレイを装着したユーザは、臨場感のある仮想現実空間を体験することができる。
このような表示装置において、表示品位を改善する観点で、不所望な反射光に起因した迷光の低減が要望されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５－１４８６５５号公報

【特許文献2】特開２０１３－１６７７７９号公報

【特許文献3】特開２００９－５４３０５号公報

【特許文献4】特開平９－１０５９２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

実施形態の目的は、表示品位の低下を抑制できる表示装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

一実施形態によれば、表示装置は、
直線偏光の表示光を出射するように構成された表示素子と、前記表示素子に重なる第１位相差板と、前記表示素子及び前記第１位相差板に重なり、レンズ作用を有する光学素子と、前記光学素子に重なる第２位相差板と、前記第２位相差板に対して空気層を介して重なり、前記第２位相差板に対して相対回転可能な反射型偏光板と、を備える。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】図１は、本実施形態の表示装置ＤＳＰを適用したメガネ１の外観の一例を示す斜視図である。

【図2】図２は、図１に示した表示装置ＤＳＰの一構成例を示す図である。

【図3】図３は、図２に示した表示装置ＤＳＰに適用可能な表示素子ＤＥの一構成例を示す図である。

【図4】図４は、図２に示した表示装置ＤＳＰの光学作用を説明するための図である。

【図5】図５は、第１軸角度θ１及び第２軸角度θ２を説明するための図である。

【図6】図６は、第２透明支持体ＢＳ２の回転角度を調整する調整機構３の一構成例を示す図である。

【図7】図７は、第２透明支持体ＢＳ２の回転角度を調整する調整機構３の他の構成例を示す図である。

【図8】図８は、図２に示した表示装置ＤＳＰに含まれる界面での反射光を説明するための図である。

【図9】図９は、比較例としての表示装置ＤＳＰに含まれる界面での反射光を説明するための図である。

【図10】図１０は、図１に示した表示装置ＤＳＰの他の構成例を示す図である。

【図11】図１１は、図１に示した表示装置ＤＳＰの他の構成例を示す図である。

【図12】図１２は、シミュレーション結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、本実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。

【0008】

なお、図面には、必要に応じて理解を容易にするために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、及び、Ｚ軸を記載する。Ｘ軸に沿った方向を第１方向Ｘと称し、Ｙ軸に沿った方向を第２方向Ｙと称し、Ｚ軸に沿った方向を第３方向Ｚと称する。Ｘ軸、Ｙ軸、及び、Ｚ軸は、９０°以外の角度で交差していてもよい。Ｘ軸及びＹ軸によって規定される面をＸ－Ｙ平面と称し、Ｘ－Ｙ平面を見ることを平面視という。

【0009】

図１は、本実施形態の表示装置ＤＳＰを適用したメガネ１の外観の一例を示す斜視図である。
メガネ１は、例えば、右眼用の表示装置ＤＳＰＲと、左眼用の表示装置ＤＳＰＬと、を備えている。表示装置ＤＳＰＲ、ＤＳＰＬは、第２方向Ｙに並んでいる。このようなメガネ１は、例えば、仮想現実を提供する用途、拡張現実を提供する用途などに利用することができる。
表示装置ＤＳＰＲ、ＤＳＰＬは、実質的に同一構成であり、以下、単に表示装置ＤＳＰとして説明する。

【0010】

図２は、図１に示した表示装置ＤＳＰの一構成例を示す図である。

【0011】

表示装置ＤＳＰは、表示素子ＤＥと、第１位相差板Ｒ１と、ホログラフィック光学素子ＨＥと、第２位相差板Ｒ２と、反射型偏光板ＲＰと、を備えている。表示素子ＤＥ、第１位相差板Ｒ１、ホログラフィック光学素子ＨＥ、第２位相差板Ｒ２、及び、反射型偏光板ＲＰは、いずれもＸ－Ｙ平面に沿った平板状に形成されている。後に詳述するが、第２位相差板Ｒ２及び反射型偏光板ＲＰの少なくとも一方は、Ｘ－Ｙ平面で回転可能に構成されている。

【0012】

表示素子ＤＥは、照明装置ＩＬと、液晶パネルＰＮＬと、第１偏光板Ｐ１と、第２偏光板Ｐ２と、を備えている。第１偏光板Ｐ１は、第３方向Ｚにおいて照明装置ＩＬと液晶パネルＰＮＬとの間に配置されている。液晶パネルＰＮＬは、第３方向Ｚにおいて第１偏光板Ｐ１と第２偏光板Ｐ２との間に配置されている。第１偏光板Ｐ１の透過軸Ｔ１と、第２偏光板Ｐ２の透過軸Ｔ２とは、互いに直交している。一例では、透過軸Ｔ１は第１方向Ｘに平行であり、透過軸Ｔ２は第２方向Ｙに平行である。このような表示素子ＤＥは、直線偏光の表示光ＤＬを第２偏光板ＰＬ２から出射するように構成されている。第２偏光板ＰＬ２から出射時の表示光ＤＬの偏光軸は、透過軸Ｔ２に平行である。第２偏光板ＰＬ２から出射時の表示光ＤＬは、例えば、発散光である。

【0013】

なお、表示素子ＤＥの構成は、図示した例に限らない。例えば、表示素子ＤＥは、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子、マイクロＬＥＤ、ミニＬＥＤなどの自発光型の発光素子を備えた表示パネルであってもよい。表示素子ＤＥが発光素子を備えた表示パネルである場合、照明装置や第１偏光板は省略される。

【0014】

第１位相差板Ｒ１は、第３方向Ｚにおいて表示素子ＤＥに重なっている。図示した例では、第１位相差板Ｒ１は、第２偏光板Ｐ２に重なり、第２偏光板Ｐ２に対して固定されている。このような第１位相差板Ｒ１は、１／４波長板であり、透過する所定波長の光に対して１／４波長の位相差を付与するものである。後述するが、第１位相差板Ｒ１の遅相軸は、第１偏光板Ｐ１の透過軸Ｔ１に対して約４５°の角度で交差している。
本明細書で、２つの部材が「重なる」状態とは、一方の部材の法線上に他の部材の一部が存在している状態と定義する。そして、「重なる」状態は、２つの部材が互いに接している状態、２つの部材が互いに接着されている状態、２つの部材の間に空間や他の部材が存在している状態を含むものとする。

【0015】

ホログラフィック光学素子ＨＥは、レンズ作用を有する光学素子の一例に相当する。ホログラフィック光学素子ＨＥは、第３方向Ｚにおいて表示素子ＤＥ及び第１位相差板Ｒ１に重なっている。ホログラフィック光学素子ＨＥは、干渉縞のパターンを記録した樹脂フィルムであり、特定波長の入射光を所定の方向に回折するとともに、入射光を集光するレンズ作用を有している。

【0016】

第２位相差板Ｒ２は、第３方向Ｚにおいてホログラフィック光学素子ＨＥに重なっている。一例では、第２位相差板Ｒ２は、ホログラフィック光学素子ＨＥに積層されている。このような第２位相差板Ｒ２は、１／４波長板であり、透過する所定波長の光に対して１／４波長の位相差を付与するものである。後述するが、第２位相差板Ｒ２の遅相軸は、第２偏光板Ｐ２の透過軸Ｔ２に対して約４５°の角度で交差し、また、第１位相差板Ｒ１の遅相軸と直交している。

【0017】

第１透明支持体ＢＳ１は、平板状に形成され、第３方向Ｚにおいて第１位相差板Ｒ１と向かい合う第１面Ｓ１と、第１面Ｓ１の反対側の第２面Ｓ２と、を有している。第１面Ｓ１及び第２面Ｓ２は、いずれもＸ－Ｙ平面に平行な平面である。図示した例では、ホログラフィック光学素子ＨＥ及び第２位相差板Ｒ２の積層体は、第２面Ｓ２に配置されている。
なお、ホログラフィック光学素子ＨＥ及び第２位相差板Ｒ２の積層体は、第１面Ｓ１に配置されてもよい。また、ホログラフィック光学素子ＨＥは第１面Ｓ１に配置され、第２位相差板Ｒ２は第２面Ｓ２に配置されてもよい。

【0018】

反射型偏光板ＲＰは、第３方向Ｚにおいて、第２位相差板Ｒ２に対して空気層Ａを介して重なっている。反射型偏光板ＲＰとしては、多層薄膜型のものや、ワイヤグリッド型のものなどを適用可能である。このような反射型偏光板ＲＰは、第１直線偏光を反射し、第１直線偏光とは異なる第２直線偏光を透過するように構成されている。反射型偏光板ＲＰの透過軸Ｔｒｐと、第２偏光板Ｐ２の透過軸Ｔ２とは、互いに直交している。一例では、透過軸Ｔｒｐは第１方向Ｘに平行であり、第１直線偏光の偏光軸は透過軸Ｔｒｐに直交し、第２直線偏光の偏光軸は透過軸Ｔｒｐに平行である。

【0019】

第２透明支持体ＢＳ２は、平板状に形成され、第３面Ｓ３と、第３面Ｓ３の反対側の第４面Ｓ４と、を有している。第３面Ｓ３及び第４面Ｓ４は、いずれもＸ－Ｙ平面に平行な平面である。反射型偏光板ＲＰは、第３面Ｓ３に配置されている。なお、反射型偏光板ＲＰは、第４面Ｓ４に配置されてもよい。
第１透明支持体ＢＳ１及び第２透明支持体ＢＳ２は、ガラス基板あるいは樹脂基板である。

【0020】

以下に、表示装置ＤＳＰにおける光学作用について簡単に説明する。
表示素子ＤＥから出射された表示光ＤＬは、破線で示すように、第１位相差板Ｒ１を透過した後に、第１透明支持体ＢＳ１、ホログラフィック光学素子ＨＥ及び第２位相差板Ｒ２を透過し、空気層Ａを経由して反射型偏光板ＲＰで反射される。反射型偏光板ＲＰで反射された表示光ＤＬは、空気層Ａを経由して第２位相差板Ｒ２を透過した後に、ホログラフィック光学素子ＨＥで反射される。ホログラフィック光学素子ＨＥで反射された表示光ＤＬは、第２位相差板Ｒ２を透過した後に、空気層Ａを経由して反射型偏光板ＲＰを透過し、さらに、第２透明支持体ＢＳ２を透過し、ホログラフィック光学素子ＨＥのレンズ作用を受けてユーザの瞳Ｅに集光される。

【0021】

図３は、図２に示した表示装置ＤＳＰに適用可能な表示素子ＤＥの一構成例を示す図である。

【0022】

表示素子ＤＥは、液晶パネルＰＮＬと、照明装置ＩＬと、プリズムシートＰＳと、を備えている。プリズムシートＰＳは、第３方向Ｚにおいて液晶パネルＰＮＬと照明装置ＩＬとの間に配置されている。

【0023】

液晶パネルＰＮＬは、透過型であり、第１基板ＳＵＢ１と、第２基板ＳＵＢ２と、液晶層ＬＣと、を備えている。液晶層ＬＣは、第３方向Ｚにおいて第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２との間に保持され、シールＳＥによって封止されている。
液晶パネルＰＮＬは、第３方向Ｚにおいて照明装置ＩＬと第１位相差板Ｒ１との間に配置されている。第１偏光板Ｐ１は、第３方向Ｚにおいて照明装置ＩＬと液晶パネルＰＮＬとの間に配置され、例えば第１基板ＳＵＢ１に接着されている。第２偏光板Ｐ２は、第３方向Ｚにおいて液晶パネルＰＮＬと第１位相差板Ｒ１との間に配置され、例えば第２基板ＳＵＢ２に接着されている。
表示部ＤＡは、液晶パネルＰＮＬにおいて、画像を表示するように構成された領域である。

【0024】

照明装置ＩＬは、導光板ＬＧと、光源ＬＳと、を備えている。導光板ＬＧは、第３方向ＺにおいてプリズムシートＰＳと向かい合っている。光源ＬＳは、第１方向Ｘにおいて導光板ＬＧの側面ＬＧａと向かい合っている。光源ＬＳは、詳述しないが、青波長の光を出射するように構成された発光素子、緑波長の光を出射するように構成された発光素子、及び、赤波長の光を出射するように構成された発光素子と、を備えている。これらの発光素子としては、例えば、レーザー素子が適用される。

【0025】

光源ＬＳから出射された光は、導光板ＬＧの内部で全反射されながら伝播される。伝播される光のうち、全反射条件から外れた光は、導光板ＬＧから液晶パネルＰＮＬに向かって出射される。導光板ＬＧから出射された光は、プリズムシートＰＳで屈折され、第３方向Ｚに沿って出射される照明光を形成する。液晶パネルＰＮＬは、表示部ＤＡにおいて照明光を選択的に変調する。そして、照明光の一部は、第２偏光板Ｐ２の透過時には直線偏光の表示光ＤＬを形成する。

【0026】

図４は、図２に示した表示装置ＤＳＰの光学作用を説明するための図である。

【0027】

まず、表示素子ＤＥの第２偏光板Ｐ２を透過した第１直線偏光ＬＰ１の表示光ＤＬは、第１位相差板Ｒ１を透過して第１円偏光ＣＰ１に変換される。第１位相差板Ｒ１を透過した第１円偏光ＣＰ１は、ホログラフィック光学素子ＨＥを透過した後に、第２位相差板Ｒ２を透過して第１直線偏光ＬＰ１に変換される。なお、第１位相差板Ｒ１を透過した第１円偏光ＣＰ１のうち、ホログラフィック光学素子ＨＥで反射された第１円偏光ＣＰ１は、再び第１位相差板Ｒ１を透過して第２直線偏光に変換された後に、第２偏光板Ｐ２で吸収される。第２直線偏光ＬＰ２は、第１直線偏光ＬＰ１と直交する偏光軸を有する直線偏光である。

【0028】

第２位相差板Ｒ２を透過した第１直線偏光ＬＰ１は、反射型偏光板ＲＰで反射される。反射型偏光板ＲＰで反射された第１直線偏光ＬＰ１は、第２位相差板Ｒ２を透過して第２円偏光ＣＰ２に変換される。第２円偏光ＣＰ２は、第１円偏光ＣＰ１とは逆回りの円偏光である。

【0029】

第２位相差板Ｒ２を透過した第２円偏光ＣＰ２は、ホログラフィック光学素子ＨＥで反射・回折される。ホログラフィック光学素子ＨＥで反射された第２円偏光ＣＰ２は、第２位相差板Ｒ２を透過して第２直線偏光ＬＰ２に変換される。なお、第２位相差板Ｒ２を透過した第２円偏光ＣＰ２のうち、ホログラフィック光学素子ＨＥを透過した第２円偏光ＣＰ２は、ユーザ側には反射されず、表示に寄与しない。

【0030】

ホログラフィック光学素子ＨＥで反射された後に第２位相差板Ｒ２を透過した第２直線偏光ＬＰ２は、反射型偏光板ＲＰを透過し、ホログラフィック光学素子ＨＥのレンズ作用を受けてユーザの瞳Ｅに集光される。

【0031】

なお、図４を参照して説明した第１直線偏光ＬＰ１を第２直線偏光ＬＰ２に置換してもよいし、第１円偏光ＣＰ１を第２円偏光ＣＰ２に置換してもよい。

【0032】

このような構成例によれば、ガラスや樹脂などで形成された光学部品を備える光学システムと比較して、第３方向Ｚに沿った厚さを薄くすることができ、しかも、軽量化を実現することができる。したがって、表示装置ＤＳＰの小型化が可能となる。

【0033】

ところで、図４に実線で示した光路とは異なる光路で瞳Ｅに到達した光は、いわゆる迷光となり、表示品位の低下を招く。図４に示した例において迷光を抑制する観点では、ホログラフィック光学素子ＨＥを透過した後に第２位相差板Ｒ２から反射型偏光板ＲＰに向かう光の第１直線偏光ＬＰ１が反射型偏光板ＲＰの透過軸Ｔｒｐと精度よく直交することが重要である。第２位相差板Ｒ２から反射型偏光板ＲＰに向かう光の第１直線偏光ＬＰ１が反射型偏光板ＲＰの透過軸Ｔｒｐと精度よく直交しない場合には、一部の光が透過し、迷光が発生する。第１直線偏光ＬＰ１が反射型偏光板ＲＰの透過軸Ｔｒｐと精度よく直交しない状態が発生する一因としては、第２偏光板Ｐ２の透過軸Ｔ２と第１位相差板Ｒ１の遅相軸との間の第１軸角度と、反射型偏光板ＲＰの透過軸Ｔｒｐと第２位相差板Ｒ２の遅相軸との間の第２軸角度との不整合が挙げられる。

【0034】

そこで、本実施形態においては、第２偏光板Ｐ２及び第１位相差板Ｒ１が互いに固定されている一方で、反射型偏光板ＲＰ及び第２位相差板Ｒ２は、それぞれＸ－Ｙ平面で相対回転可能に構成されている。以下、より詳細に説明する。

【0035】

図５は、第１軸角度θ１及び第２軸角度θ２を説明するための図である。

【0036】

上記の通り、第２偏光板Ｐ２の透過軸Ｔ２は、例えば第２方向Ｙに平行である。第１位相差板Ｒ１の遅相軸ＡＸ１は、Ｘ－Ｙ平面において、透過軸Ｔ２あるいは第２方向Ｙに対して交差している。第１軸角度θ１は、透過軸Ｔ２と遅相軸ＡＸ１とのなす角度に相当する。第２偏光板Ｐ２を透過した第１直線偏光ＬＰ１を第１円偏光ＣＰ１に変換するためには、第１軸角度θ１は、４５°に設定される。

【0037】

反射型偏光板ＲＰの透過軸Ｔｒｐは、例えば第１方向Ｘに平行である。第２位相差板Ｒ２の遅相軸ＡＸ２は、Ｘ－Ｙ平面において、透過軸Ｔｒｐあるいは第１方向Ｘに対して交差している。第２軸角度θ２は、透過軸Ｔｒｐと遅相軸ＡＸ２とのなす角度に相当する。第２軸角度θ２は、第１軸角度θ１と同一に設定され、ここでは４５°に設定される。

【0038】

なお、遅相軸ＡＸ１と遅相軸ＡＸ２とのなす角度に相当する第３軸角度θ３は、９０°に設定される。

【0039】

第１直線偏光ＬＰ１と反射型偏光板ＲＰの透過軸Ｔｒｐとが精度良く直交する状態を実現するには、第１軸角度θ１と第２軸角度θ２を整合させれば良い。このために、第２位相差板Ｒ２及び反射型偏光板ＲＰの少なくとも一方は、Ｘ－Ｙ平面で回転可能に構成し、第１軸角度θ１と第２軸角度θ２との不整合が生じた場合、第２位相差板Ｒ２及び反射型偏光板ＲＰの少なくとも一方を回転させることで、第２軸角度θ２を第１軸角度θ１に整合させることができる。これにより、不所望な迷光を抑制し、表示品位の低下を抑制することができる。

【0040】

以下、反射型偏光板ＲＰが配置された第２透明支持体ＢＳ２を回転させる例について説明する。

【0041】

図６は、第２透明支持体ＢＳ２の回転角度を調整する調整機構３の一構成例を示す図である。

【0042】

メガネ１において、右眼用の表示装置ＤＳＰＲ及び左眼用の表示装置ＤＳＰＬは、それぞれフレーム２に保持されている。表示装置ＤＳＰＲ及び表示装置ＤＳＰＬの各々において、反射型偏光板ＲＰが配置される第２透明支持体ＢＳ２は、円形に形成されている。例えば、表示装置ＤＳＰＲの第２透明支持体ＢＳ２は、拡大して示すように、円形の外縁Ｅｂｓを有している。ダイヤル式の調整機構３は、外縁Ｅｂｓに接する円形の接触部３ａを有している。

【0043】

図示した例では、調整機構３が右回りに回転すると、第２透明支持体ＢＳ２は、その中心Ｏｂｓを回転軸として左回りに回転する。つまり、調整機構３により、第２透明支持体ＢＳ２の回転角度を調整することができる。第２透明支持体ＢＳ２が回転するのに伴って、反射型偏光板ＲＰが回転する。これにより、反射型偏光板ＲＰの透過軸ＴｒｐのＸ－Ｙ平面内における方位を調整することができる。

【0044】

例えば、第２透明支持体ＢＳ２の直径が６０ｍｍであり、接触部３ａの直径が６ｍｍである場合、調整機構３が１０°回転すると、第２透明支持体ＢＳ２及び反射型偏光板ＲＰは１°回転する。

【0045】

なお、図示しないが、第２位相差板Ｒ２が配置される第１透明支持体ＢＳ１は、フレーム２に固定され、回転しない。

【0046】

このように、固定された第２位相差板Ｒ２に対して、反射型偏光板ＲＰが回転することで、第２軸角度θ２を微調整することができ、第２軸角度θ２を第１軸角度θ１に整合させることができる。

【0047】

図７は、第２透明支持体ＢＳ２の回転角度を調整する調整機構３の他の構成例を示す図である。

【0048】

表示装置ＤＳＰＲ及び表示装置ＤＳＰＬの各々において、反射型偏光板ＲＰが配置される第２透明支持体ＢＳ２は、非円形に形成されている。例えば、表示装置ＤＳＰＲの第２透明支持体ＢＳ２は、拡大して示すように、略四角形に形成され、外縁Ｅｂｓとして、４つの辺Ｅ１乃至Ｅ４を有している。辺Ｅ１は辺Ｅ３に対向し、辺Ｅ２は辺Ｅ４に対向している。

【0049】

ネジ式の調整機構３は、辺Ｅ２のうち、辺Ｅ１の近傍に接している。辺Ｅ３及び辺Ｅ４が交差する角の近傍は、フレーム２の固定点４に接している。辺Ｅ１とフレーム２との間、及び、辺Ｅ４とフレーム２との間には、それぞれバネ等の弾性体５が介在している。
図示した例では、調整機構３を回転させて辺Ｅ２に向かって押し込むと、第２透明支持体ＢＳ２は、固定点４を回転軸として左回りに回転する。つまり、調整機構３により、第２透明支持体ＢＳ２の回転角度を調整することができる。第２透明支持体ＢＳ２が回転するのに伴って、反射型偏光板ＲＰが回転する。これにより、反射型偏光板ＲＰの透過軸ＴｒｐのＸ－Ｙ平面内における方位を調整することができる。

【0050】

例えば、第２透明支持体ＢＳ２が正方形であり、辺Ｅ１乃至Ｅ４の各々の長さが５０ｍｍであり、調整機構３のネジ径が２ｍｍであり、調整機構３のネジピッチが０．２５ｍｍである場合、調整機構３が１回転すると、第２透明支持体ＢＳ２及び反射型偏光板ＲＰは０．４６°回転する。

【0051】

なお、図示しないが、第２位相差板Ｒ２が配置される第１透明支持体ＢＳ１は、フレーム２に固定され、回転しない。

【0052】

このように、固定された第２位相差板Ｒ２に対して、反射型偏光板ＲＰが回転することで、第２軸角度θ２を微調整することができ、第２軸角度θ２を第１軸角度θ１に整合させることができる。

【0053】

また、図６及び図７に示した各構成例においては、第２透明支持体ＢＳ２がフレーム２に固定され、第１透明支持体ＢＳ１が調整機構３によって回転するように構成されてもよい。この場合、固定された反射型偏光板ＲＰに対して、第２位相差板Ｒ２が回転することで、第２軸角度θ２を微調整することができる。

【0054】

次に、表示装置ＤＳＰに含まれる界面での反射の影響について検討する。

【0055】

図８は、図２に示した表示装置ＤＳＰに含まれる界面での反射光を説明するための図である。

【0056】

ここで検討する界面とは、第２位相差板Ｒ２と空気層Ａとの界面Ｂ１、及び、反射型偏光板ＲＰと空気層Ａとの界面Ｂ２である。

【0057】

ホログラフィック光学素子ＨＥから第２位相差板Ｒ２に向かう光の一部が界面Ｂ１で反射された場合、この反射光は、瞳Ｅに向かって反射されることはなく、表示に寄与しない。
第２位相差板Ｒ２から反射型偏光板ＲＰに向かう光の一部が界面Ｂ２で反射された場合も、この反射光も、瞳Ｅには到達せず、表示に寄与しない。

【0058】

反射型偏光板ＲＰから第２位相差板に向かう光の一部が界面Ｂ２で反射された場合、この反射光は、第１直線偏光の偏光状態に維持されており、反射型偏光板ＲＰを透過せず、表示に寄与しない。
反射型偏光板ＲＰから第２位相差板に向かう光の一部が界面Ｂ１で反射された場合、この反射光も、反射型偏光板ＲＰを透過せず、表示に寄与しない。

【0059】

つまり、本実施形態によれば、第１軸角度θ１と第２軸角度θ２との不整合に起因した迷光を抑制できるのに加えて、界面Ｂ１及びＢ２での不所望な反射に起因した迷光も抑制することができる。

【0060】

図９は、比較例としての表示装置ＤＳＰに含まれる界面での反射光を説明するための図である。

【0061】

図示した比較例は、図８に示した本実施形態と比較して、第２位相差板及び反射型偏光板ＲＰが積層され、ホログラフィック光学素子ＨＥと第２位相差板Ｒ２との間に空気層Ａが介在している点で相違している。ここで検討する界面とは、ホログラフィック光学素子ＨＥと空気層Ａとの界面Ｂ１１、及び、第２位相差板Ｒ２と空気層Ａとの界面Ｂ１２である。

【0062】

ここで注目すべき反射光は、反射型偏光板ＲＰで反射された光のうち、界面Ｂ１１及び界面Ｂ１２で反射される光である。界面Ｂ１１及び界面Ｂ１２において反射型偏光板ＲＰに向かって反射された光は、第２位相差板Ｒ２を透過した際に第２直線偏光ＬＰ２に変換される。このため、実線で示した光路とは別の光路の一部の反射光が反射型偏光板ＲＰを透過し、迷光として瞳Ｅに到達し、表示品位の低下を招く。

【0063】

しかも、ここに示す比較例では、第２偏光板Ｐ２及び第１位相差板Ｒ１が積層され、且つ、第２位相差板Ｒ２及び反射型偏光板ＲＰが積層されている。このため、第１軸角度θ１及び第２軸角度θ２の不整合が生じた場合に、第１軸角度θ１及び第２軸角度θ２のいずれも調整することができず、さらなる表示品位の低下を招くおそれがある。

【0064】

このような比較例に対して、本実施形態は、迷光を抑制することができ、表示品位の低下が抑制できる点で優位である。

【0065】

図１０は、図１に示した表示装置ＤＳＰの他の構成例を示す図である。
図１０に示す構成例は、図２に示した構成例と比較して、第１位相差板Ｒ１、第２位相差板Ｒ２、及び、反射型偏光板ＲＰがそれぞれ反射防止層ＡＲで覆われている点で相違している。図示した例では、さらに、第１透明支持体ＢＳ１の第１面Ｓ１、及び、第２透明支持体ＢＳ２の第４面Ｓ４もそれぞれ反射防止層ＡＲで覆われている。
図１０に示す構成例によれば、第１位相差板Ｒ１と空気層との界面、第１面Ｓ１と空気層との界面、第２位相差板Ｒ２と空気層との界面、反射型偏光板ＲＰと空気層との界面、及び、第４面Ｓ４と空気層との界面において、不所望な反射が抑制される。このため、表示品位の低下を抑制することができる。

【0066】

図１１は、図１に示した表示装置ＤＳＰの他の構成例を示す図である。
図１１に示す構成例は、図２に示した構成例と比較して、レンズ作用を有する光学素子として、ホログラフィック光学素子ＨＥの代わりに、第２位相差板Ｒ２と向かい合う側が凹状に形成された半透過層（ハーフミラー）ＨＭである点で相違している。
図示した例では、第１透明支持体ＢＳ１は、平凸レンズとして形成されている。すなわち、第１透明支持体ＢＳ１において、第１面Ｓ１は凸面として形成され、第２面Ｓ２はＸ－Ｙ平面に平行な平面として形成されている。半透過層ＨＭは、第１面Ｓ１に配置されている。第２位相差板Ｒ２は、第２面Ｓ２に配置されている。

【0067】

以下に、表示装置ＤＳＰにおける光学作用について簡単に説明する。
表示素子ＤＥから出射された表示光ＤＬは、破線で示すように、第１位相差板Ｒ１を透過した後に、半透過層ＨＭを透過し、さらに、第１透明支持体ＢＳ１及び第２位相差板Ｒ２を透過し、空気層Ａを経由して反射型偏光板ＲＰで反射される。反射型偏光板ＲＰで反射された表示光ＤＬは、空気層Ａを経由して第２位相差板Ｒ２及び第１透明支持体ＢＳ１を透過した後に、半透過層ＨＭで反射される。半透過層ＨＭで反射された表示光ＤＬは、第１透明支持体ＢＳ１及び第２位相差板Ｒ２を透過した後に、空気層Ａを経由して反射型偏光板ＲＰを透過し、さらに、第２透明支持体ＢＳ２を透過し、半透過層ＨＭのレンズ作用を受けてユーザの瞳Ｅに集光される。

【0068】

このような構成例においても、上記の構成例と同様の効果が得られる。

【0069】

図示していないが、図１０に示した構成例と同様に、反射防止層ＡＲが適用されてもよい。

【0070】

次に、発明者は、第１軸角度θ１及び第２軸角度θ２の不整合の影響について、シミュレーションにより検証した。

【0071】

図１２は、シミュレーション結果を示す図である。
シミュレーションの条件は以下の通りである。第２偏光板Ｐ２の透過軸Ｔ２のＸ－Ｙ平面内での方位を基準とし、透過軸Ｔ２は０°の方位に設定する。第１位相差板Ｒ１の遅相軸ＡＸ１は４５°の方位に設定し、第１軸角度θ１は４５°とする。
第２位相差板Ｒ２の遅相軸ＡＸ２は１３５°の方位を設計値とし、設計値からのズレ量をΔθｒと表す。
反射型偏光板ＲＰの透過軸Ｔｒｐは９０°の方位を設計値とし、設計値からのズレ量をΔθｐと表す。
第１位相差板Ｒ１及び第２位相差板Ｒ２のリタデーションΔｎ・ｄは、いずれも１４４ｎｍである。Δｎは、各位相差板における屈折率異方性あるいは複屈折性を示すパラメータである。ｄは、各位相差板の厚さに相当する。

【0072】

図１２の横軸はズレ量Δθｒ（°）であり、縦軸は漏れ光量（ａ．ｕ．）である。漏れ光とは、図９を参照して説明したように、第２軸角度θ２と第１軸角度θ１との不整合による不所望な迷光であり、反射型偏光板ＲＰを透過して瞳Ｅに到達する光に相当する。

【0073】

図中の実線は、ズレ量Δθｐが０°の場合に生ずる漏れ光量のシミュレーション結果を示している。ズレ量Δθｒが０°の場合、第２軸角度θ２は、第１軸角度θ１と等しく、４５°となる。この場合には漏れ光量が最低となる。ズレ量Δθｒの絶対値が増加するにしたがって、第１軸角度θ１と第２軸角度θ２との差分が増加し、漏れ光量が増加することが確認できた。

【0074】

図中の破線は、ズレ量Δθｐが２°の場合に生ずる漏れ光量のシミュレーション結果を示している。ズレ量Δθｒが２°の場合、第２軸角度θ２は、第１軸角度θ１と等しく、４５°となる。この場合には漏れ光量が最低となる。ズレ量Δθｒが２°よりも増加するあるいは２°よりも減少するにしたがって、第１軸角度θ１と第２軸角度θ２との差分が増加し、漏れ光量が増加することが確認できた。

【0075】

図中の一点鎖線は、ズレ量Δθｐが５°の場合に生ずる漏れ光量のシミュレーション結果を示している。ズレ量Δθｒが５°の場合、第２軸角度θ２は、第１軸角度θ１と等しく、４５°となる。この場合には漏れ光量が最低となる。ズレ量Δθｒが５°よりも増加するあるいは５°よりも減少するにしたがって、第１軸角度θ１と第２軸角度θ２との差分が増加し、漏れ光量が増加することが確認できた。

【0076】

以上説明したように、本実施形態によれば、表示品位の低下を抑制できる表示装置を提供することができる。

【0077】

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0078】

ＤＳＰ…表示装置
ＤＥ…表示素子 ＰＮＬ…液晶パネル ＩＬ…照明装置 Ｐ１…第１偏光板 Ｐ２…第２偏光板 Ｒ１…第１位相差板 Ｒ２…第２位相差板 ＲＰ…反射型偏光板
ＨＥ…ホログラフィック光学素子 ＨＭ…半透過層
ＳＢ１…第１透明支持体 ＳＢ２…第２透明支持体
１…メガネ ２…フレーム ３…調整機構

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】