特許 6990597 光導波素子及び表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2021-12-08

(45)【発行日】2022-01-12

(54)【発明の名称】光導波素子及び表示装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 27/02 20060101AFI20220104BHJP

【ＦＩ】

G02B27/02 Z

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2018023888

(22)【出願日】2018-02-14

(65)【公開番号】P2018132765

(43)【公開日】2018-08-23

【審査請求日】2020-07-10

(31)【優先権主張番号】201710083128.2

(32)【優先日】2017-02-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】500093133

【氏名又は名称】中強光電股▲ふん▼有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100091214

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 進介

(72)【発明者】

【氏名】翁 懿萱

(72)【発明者】

【氏名】蔡 志賢

(72)【発明者】

【氏名】謝 ▲啓▼堂

(72)【発明者】

【氏名】潘 浩▲うぇい▼

【審査官】鈴木 俊光

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１０９９２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２６８８７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０２４２６６１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ２７／０１ － ２７／０２

Ｈ０４Ｎ ５／６４

Ｈ０４Ｎ １３／３４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

表示光束を受けるための光導波素子であって、
前記光導波素子は入光部及び出光部を含み、
前記入光部は、
第一導光層と、
前記第一導光層の上面に、底面が接続される第二導光層と、
前記第一導光層又は前記第二導光層の上面又は底面に、底面又は上面が接続される少なくとも一つの第三導光層とを含み、
前記第一導光層及び前記第二導光層の一端側の側壁面からなる入光面が共同で第一斜面を構成し、かつ、前記第一導光層及び前記第二導光層の他端側の側壁面からなる出光面が共同で第二斜面を構成し、前記第一斜面及び前記第二斜面がそれぞれ前記第一導光層の底面に対し傾斜して接続され、
前記出光部は前記第二斜面に接続され、かつ、前記出光部の厚さが前記第一導光層、前記第二導光層及び前記少なくとも一つの第三導光層の合計厚さより小さく、
前記表示光束は前記入光部を経由して前記光導波素子に入り、かつ前記出光部を経由して表示領域まで伝送されることを特徴とする光導波素子。

【請求項2】

前記出光部はその中に位置する複数のビームスプリッターを有し、前記複数のビームスプリッターが互いに平行かつ間隔を空けて配列されることを特徴とする請求項１に記載の光導波素子。

【請求項3】

前記第一導光層は、前記第二導光層と前記少なくとも一つの第三導光層との間に位置することを特徴とする請求項１に記載の光導波素子。

【請求項4】

前記第一導光層と前記第二導光層との間に第一界面を有し、前記少なくとも一つの第三導光層とそれに接続する前記第一導光層又は前記第二導光層との間に第二界面を有し、前記第一界面が前記第二界面と平行し、
前記光導波素子はさらに、
前記第一界面に設置された第一部分透過部分反射層と、
前記第二界面に設置された第二部分透過部分反射層とを含むことを特徴とする請求項１に記載の光導波素子。

【請求項5】

前記第一部分透過部分反射層と前記第二部分透過部分反射層の光透過率が異なることを特徴とする請求項４に記載の光導波素子。

【請求項6】

前記第一導光層、前記第二導光層及び前記出光部の屈折率が同じく、かつ前記第一導光層、前記第二導光層及び前記出光部の屈折率がそれぞれ前記少なくとも一つの第三導光層の屈折率以下であることを特徴とする請求項１に記載の光導波素子。

【請求項7】

前記出光部はその中に位置する複数のビームスプリッターを有し、前記複数のビームスプリッターが互いに平行かつ間隔を空けて配列され、
前記出光部の底面が前記第二斜面及び前記第一導光層の底面に接続され、
前記出光部の底面と前記第二斜面の接続部と、前記第二斜面に最も近いビームスプリッターの前記出光部の底面における正投影との間の距離が０以上であることを特徴とする請求項１に記載の光導波素子。

【請求項8】

前記少なくとも一つの第三導光層の第一側壁面と前記第一斜面が同一平面にあることを特徴とする請求項１に記載の光導波素子。

【請求項9】

前記少なくとも一つの第三導光層の第二側壁面と前記第二斜面が同一平面にあることを特徴とする請求項１に記載の光導波素子。

【請求項10】

前記少なくとも一つの第三導光層の第一側壁面及び第二側壁面のうち少なくとも一つに反射層又は吸光層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光導波素子。

【請求項11】

前記少なくとも一つの第三導光層の第一側壁面及び第二側壁面のうち少なくとも一つがつや消し面であることを特徴とする請求項１に記載の光導波素子。

【請求項12】

表示装置であって、
請求項１に記載の光導波素子と、
前記第一斜面の傍に設置された表示光源とを含み、
前記表示光源が前記表示光束を発することを特徴とする表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は光導波素子及びこの光導波素子を備えた表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ヘッドマウント式ディスプレイ（Head-Mounted Display、HMD）は今最も将来性を有する製品の一つである。関連する応用において、今は拡張現実（Augmented Reality、AR）技術及び仮想現実（Virtual Reality、VR）技術に分類することができる。完全な仮想環境を作り出す仮想現実技術に対し、拡張現実はユーザに外部環境の映像及び表示情報を同時に見せることが可能であり、拡張現実の表示効果を実現するものである。

【0003】

拡張現実を実現する基本的な光学構造として、広視角、フルカラー映像及び軽量薄型を兼ね備えたビームスプリッターアレイ導波路（Beam Splitter Array Waveguide）は、今は各種拡張現実の表示装置の主な選択肢の一つになっている。しかし、このように構造の表示装置では、光導波素子に入射した表示光束が光導波素子中のこれらのビームスプリッターの断面積を効率よく充満することができず、出力された表示画面の明るさにムラがある現象が起こる。

【0004】

なお、「背景技術」部分は本発明の内容を理解する目的のみに用いられ、「背景技術」部分で開示された内容には、当業者に知られている既知技術を構成していないものが含まれている可能性がある。「背景技術」部分で開示された内容は、当該内容又は本発明の一つ或いは複数の実施例が解決しようとする課題が、本発明の出願前に既に当業者に把握又は認識されていたことを意味しない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、光導波素子を離れた表示光束を空間中に均一に分布させるに有利な光導波素子を提供する。

【0006】

本発明は、上記光導波素子を応用した、優れた表示品質を有する表示装置を提供する。

【0007】

本発明のその他の目的と利点について、本発明が開示する技術的特徴から一層理解を深めることができる。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記一部又はすべての目的又はその他の目的を達成するために、本発明の実施例は、表示光束を受けるための光導波素子を開示する。光導波素子は入光部及び出光部を含む。入光部は第一導光層、第一導光層に接続される第二導光層、及び第一導光層又は第二導光層に接続される少なくとも一つの第三導光層を含み、第一導光層及び第二導光層の入光面が共同で第一斜面を構成し、かつ第一導光層及び第二導光層の出光面が共同で第二斜面を構成する。第一斜面及び第二斜面はそれぞれ第一導光層の底面に対し傾斜して接続される。出光部は第二斜面に接続され、かつ出光部の厚さが第一導光層、第二導光層及び前記少なくとも一つの第三導光層の合計厚さより小さい。表示光束は入光部を経由して光導波素子に入り、かつ出光部を経由して表示領域まで伝送される。

【0009】

上記一部又はすべての目的又はその他の目的を達成するため、本発明の実施例は、上記光導波素子及び表示光源を含む表示装置を提供する。表示光源は第一斜面の傍に配置され、表示光源が表示光束を発する。

【0010】

以上により、本発明の実施例は少なくとも以下の一つの利点又は効果を有する。本発明の実施例の光導波素子において、表示光束が第一導光層、第二導光層及び第三導光層を通過する時に分光され続けて、表示光束の断面積が大きくなるため、光導波素子は従来の表示光束が導波素子中のビームスプリッターの断面積を有効に充満できないため発生する明るさのムラを改善できて、光導波素子を離れた表示光束を空間中に均一分布させることができる。その他、上記光導波素子を応用した表示装置は優れた表示品質を有する。

【図面の簡単な説明】

【0011】

本発明の上記特徴及び利点をより明確に示すべく、以下は実施例を挙げるとともに、図面を併せて詳しく説明する。

【図1】本発明の第一実施例による表示装置の部分断面概略図である。

【図2】比較例の表示装置において、光導波素子が映像光束を伝送する光路概略図である。

【図3】図１の実施例において、光導波素子が映像光束を伝送する光路概略図である。

【図4】本発明の第二実施例による表示装置の部分断面概略図である。

【図5】本発明の第三実施例による表示装置の部分断面概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本発明の上記及びその他の技術内容、特徴と効果について、以下は図面を参照しながらその好ましい実施例を詳しく説明することにより、明確に示す。以下の実施例で言及される方向用語、例えば、上、下、左、右、前又は後などは、図面で参照される方向のみを示す。従って、これらの方向用語は説明目的で用いられたものであり、本発明を制限するものではない。

【0013】

図１は本発明の第一実施例の表示装置の部分断面概略図である。図１が示すように、本実施例の表示装置１００は、例えばヘッドマウント式ディスプレイであり、対応する構成部品と筐体（図示せず）を利用して、ユーザの頭部に固定することが可能であり、表示光束をユーザの目まで伝送するものである。

【0014】

表示装置１００は光導波素子１１０及び表示光源１２０を含む。光導波素子１１０は入光部１１２及び出光部１１４を含む。入光部１１２は第一導光層ＬＧ１、第二導光層ＬＧ２及び少なくとも一つの第三導光層ＬＧ３を含む。図１には一つの第三導光層ＬＧ３が概略的に示されているが、前記少なくとも一つの第三導光層ＬＧ３の数は１に等しい、又は１より大きくてもよい。

【0015】

第二導光層ＬＧ２は第一導光層ＬＧ１に接続され、かつ第三導光層ＬＧ３は第一導光層ＬＧ１又は第二導光層ＬＧ２に接続される。例を挙げると、第三導光層ＬＧ３は第二導光層ＬＧ２に接続され、第二導光層ＬＧ２が第三導光層ＬＧ３と第一導光層ＬＧ１との間に位置するようにしてよいが、これに限定されない。別の実施例において、第三導光層ＬＧ３は第一導光層ＬＧ１に接続され、第一導光層ＬＧ１が第三導光層ＬＧ３と第二導光層ＬＧ２との間に位置するようにしてもよい。又は、上記少なくとも一つの第三導光層ＬＧ３の数が１より大きい場合、例えば、上記少なくとも一つの第三導光層ＬＧ３の数が２である場合、第三導光層ＬＧ３はそれぞれ第一導光層ＬＧ１及び第二導光層ＬＧ２に接続され、第一導光層ＬＧ１及び第二導光層ＬＧ２が二つの第三導光層ＬＧ３の間に位置してもよく、これについて以下の明細書内容において詳しく述べる。

【0016】

第一導光層ＬＧ１、第二導光層ＬＧ２及び第三導光層ＬＧ３は平行に設置され、なお、第一導光層ＬＧ１と第二導光層ＬＧ２との間に第一界面ＩＦ１を有し、第三導光層ＬＧ３とそれに接続する第二導光層ＬＧ２との間に第二界面ＩＦ２を有する。第一界面ＩＦ１は第二界面ＩＦ２と平行する。必要に応じて第一界面ＩＦ１及び第二界面ＩＦ２それぞれに少なくとも一つのフィルム層を形成してもよい。例を挙げると、第一界面ＩＦ１及び第二界面ＩＦ２のうち少なくとも一つに接着層（図示せず）又は部分透過部分反射層（図示せず）を形成してもよい。

【0017】

第一導光層ＬＧ１の入光面ＳＩ１及び第二導光層ＬＧ２の入光面ＳＩ２が共同で第一斜面Ｔ１を構成する。第一導光層ＬＧ１の出光面ＳＥ１及び第二導光層ＬＧ２の出光面ＳＥ２が共同で第二斜面Ｔ２を構成する。第一斜面Ｔ１及び第二斜面Ｔ２がそれぞれ傾斜して第一導光層ＬＧ１の底面ＳＢ１に接続される。つまり、第一斜面Ｔ１と底面ＳＢ１の夾角θ１は９０度ではない、かつ第二斜面Ｔ２と底面ＳＢ１の夾角θ２も９０度ではない。例を挙げると、夾角θ１と夾角θ２が（１８０°－θ１）／２＝θ２を満たすことにより、表示装置１００を組み立てる際の部品間の位置合わせに生じる誤差を低減させることができるが、これに限定されない。製造難易度を下げるように、第三導光層ＬＧ３の第一側壁面ＳＳ１が第一斜面Ｔ１と同一平面にあって、かつ第三導光層ＬＧ３の第二側壁面ＳＳ２が第二斜面Ｔ２と同一平面にあってもよいが、これに限定されない。別の実施例において、第三導光層ＬＧ３の第一側壁面ＳＳ１と第一斜面Ｔ１は同一平面ではなく、例えば第三導光層ＬＧ３の第一側壁面ＳＳ１が第一斜面Ｔ１より内側へ一定距離縮小されてもよいが、これに限定されない。その他、第三導光層ＬＧ３の第二側壁面ＳＳ２と第二斜面Ｔ２が同一平面ではなく、例えば第二側壁面ＳＳ２が第二斜面Ｔ２より内側へ一定距離縮小されてもよいが、これに限定されない。

【0018】

光導波素子１１０の出光部１１４は第二斜面Ｔ２に接続される。例を挙げると、出光部１１４は固定機構部又は接着層（例えば、光学接着剤）によって第二斜面Ｔ２と接合されるが、これに限定されない。出光部１１４の厚さＴ１１４は第一導光層ＬＧ１、第二導光層ＬＧ２及び前記少なくとも一つの第三導光層ＬＧ３の合計厚さＴＴより小さい。例を挙げると、出光部１１４の厚さＴ１１４は第一導光層ＬＧ１及び第二導光層ＬＧ２の合計厚さに等しくてもよいが、これに限定されない。

【0019】

複数のビームスプリッター（Ｂｅａｍ ｓｐｌｉｔｔｅｒ）ＢＳは光導波素子１１０の出光部１１４内に位置する。複数のビームスプリッターＢＳは互いに平行かつ間隔を空けて配列される。詳しく言うと、ビームスプリッターＢＳは出光部１１４の底面ＳＢ２に対し傾斜している。つまり、ビームスプリッターＢＳと底面ＳＢ２の夾角θ３は９０度ではなく、かつ９０度より小さい。また、ビームスプリッターＢＳと第二斜面Ｔ２の傾斜方向が同じである。夾角θ３は夾角θ２と同じでもよいが、これに限定されない。補足すると、ビームスプリッターＢＳの分布及び配列間隔を必要に応じて変更することが可能であり、図１が示すものに限定されない。

【0020】

表示光源１２０は第一斜面Ｔ１の傍に配置され、かつ表示光源１２０は表示光束ＤＢを発するものである。例を挙げると、表示光源１２０は液晶ディスプレイ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ、ＬＣＤ）、プラズマディスプレイ（ｐｌａｓｍａ ｄｉｓｐｌａｙ）、有機発光ダイオードディスプレイ（ＯＬＥＤ ｄｉｓｐｌａｙ）、エレクトロウェティングディスプレイ（Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｗｅｔｔｉｎｇ Ｄｉｓｐｌａｙ、ＥＷＤ）、電気泳動ディスプレイ（Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｐｈｏｒｅｔｉｃ Ｄｉｓｐｌａｙ、ＥＰＤ）、エレクトロクロミックディスプレイ（Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｃｈｒｏｍｉｃ Ｄｉｓｐｌａｙ、ＥＣＤ）、デジタルマイクロミラーデバイス（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ、ＤＭＤ）又はその他の応用可能な表示光源であってもよい。その他、表示光源１２０と第一斜面Ｔ１との間に光学素子、例えば表示光束ＤＢを集光又は均一に光導波素子１１０まで伝送するための単一又は複数のレンズを設置してもよいが、これに限定されない。光導波素子１１０は表示光束ＤＢを受けるためのものであり、表示光束ＤＢが入光部１１２を経由して光導波素子１１０に入り、かつ出光部１１４を経由して表示領域Ｐ又は受光領域（例えば、図１が示す開口絞りであるが、これに限定されない）まで伝送される。

【0021】

表示光束ＤＢが第一斜面Ｔ１に入射する角度を制御するこのよって、表示光束ＤＢが光導波素子１１０から出射する角度を調節する。例を挙げると、大部分の表示光束ＤＢが正面から第一斜面Ｔ１に入射するよう、表示光源１２０の光出射面Ｓ１２０を第一斜面Ｔ１と平行するように設置してもよい。これにより、大部分の表示光束ＤＢを光導波素子１１０の正面方向から出射させる。例を挙げると、表示光源１２０の光出射面Ｓ１２０が第一斜面Ｔ１と平行するように設置され、大部分の表示光束ＤＢが第一斜面Ｔ１に対し垂直な角度（第一斜面Ｔ１と表示光束ＤＢの夾角が約９０度）で光導波素子１１０の入光部１１２内に入射され、これによって、大部分の表示光束ＤＢが光導波素子１１０の出光部１１４の底面ＳＢ２に対し垂直に（表示光束ＤＢと出光部１１４の底面ＳＢ２の夾角が約９０度）光導波素子１１０から出射される。

【0022】

また、第一導光層ＬＧ１、第二導光層ＬＧ２及び第三導光層ＬＧ３が透光材質（例えばガラス、アクリル又はその他の適切な材質など）であって、かつ第一導光層ＬＧ１、第二導光層ＬＧ２及び第三導光層ＬＧ３の屈折率が空気の屈折率より大きいため、全内反射（Ｔｏｔａｌ Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ、ＴＩＲ）の条件を満たす場合、入光部１１２に入射した表示光束ＤＢは全内反射によって出光部１１４へ伝送され、かつ出光部１１４が第二斜面Ｔ２と接続している領域から出光部１１４に入ることができる。同じく、出光部１１４は透光材質（例えば、ガラス、アクリル又はその他の適切な材質など）であって、かつ出光部１１４の屈折率が空気の屈折率より大きいため、全内反射の条件を満たす場合、出光部１１４に入射した表示光束ＤＢは全内反射によって引き続き前へ伝送され（表示光源１２０を離れる方向へ伝送され）、そのうちビームスプリッターＢＳまで伝送された一部の表示光束ＤＢがビームスプリッターＢＳによって表示領域Ｐへ反射され、その他の一部の表示光束ＤＢがビームスプリッターＢＳを透過して引き続き前へ伝送される。一実施例において、異なるビームスプリッターＢＳから出射される光導波素子１１０の表示光束ＤＢの光強度分布が均一になるように、ビームスプリッターＢＳの反射率（Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ）が第二斜面Ｔ２を離れる方向に沿って次第に大きくなるようにして、かつビームスプリッターＢＳの透過率（Ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ）が第二斜面Ｔ２を離れる方向にそって次第に小さくなるようにしてもよい。

【0023】

入光部１１２が多層式設計の場合、表示光束ＤＢが第一界面ＩＦ１（又は第二界面ＩＦ２）まで伝送される度に、一部の表示光束ＤＢが第一界面ＩＦ１（或第二界面ＩＦ２）に反射され、かつその他の一部の表示光束ＤＢが第一界面ＩＦ１（又は第二界面ＩＦ２）を透過する。表示光束ＤＢが第一界面ＩＦ１及び第二界面ＩＦ２で分光され続けることを利用して（界面で反射され、又は界面を透過すること）、入光部１１２における陰領域（即ち、表示光束ＤＢ間の空白領域）を小さくして、つまり表示光束ＤＢの断面積を大きくして、表示光束ＤＢが出光部１１４まで伝送される時に、ビームスプリッターＢＳの断面積を有効に充満し、出光部１１４において陰領域が発生することを防止できる。言い換えれば、入光部１１２の多層式設計を利用して、光導波素子１１０の入光部１１２における表示光束ＤＢの分布を均等化させることができる。従って、光導波素子１１０は従来の明るさにムラがある現象を改善し、光導波素子１１０から離れた表示光束ＤＢを空間中に均一に分布させることができる。また、入光部１１２の多層式設計は、製造が簡単で歩留まりが良いなどの利点も有する。

【0024】

一実施例において、さらに、異なる屈折率によって光導波素子１１０における表示光束ＤＢの分布がより均一になるように、第一導光層ＬＧ１、第二導光層ＬＧ２、第三導光層ＬＧ３及び出光部１１４の材質を選択することができる。具体的には、第一導光層ＬＧ１、第二導光層ＬＧ２、第三導光層ＬＧ３及び出光部１１４の屈折率が全て同じである場合、表示光束ＤＢが第一界面ＩＦ１又は第二界面ＩＦ２を透過する際に屈曲しない（図１の破線が示す表示光束ＤＢ’を参照）。しかし、第一導光層ＬＧ１、第二導光層ＬＧ２及び出光部１１４の屈折率が同じで、かつ第一導光層ＬＧ１、第二導光層ＬＧ２及び出光部１１４の屈折率がそれぞれ第三導光層ＬＧ３の屈折率以下である場合、光束が光学的に薄い媒体（屈折率が比較的に小さいフィルム層）から光学的に密な媒体（屈折率が比較的に大きいフィルム層）に進入する際に、屈折角が入射角より小さいため、第三導光層ＬＧ３における表示光束ＤＢの伝送距離が短縮し、即ち表示光束ＤＢが第三導光層ＬＧ３に進入する点と表示光束ＤＢが第三導光層ＬＧ３から出射される点との間の距離が短縮し（距離Ｄから距離Ｄ’に短縮する）、表示光束ＤＢが第一界面ＩＦ１又は第二界面ＩＦ２を通過する回数を増やすには有利であり、つまり分光回数が増えて、入光部１１２における表示光束ＤＢの分布をより均一になる。

【0025】

本実施例において、第三導光層ＬＧ３の第一側壁面ＳＳ１及び第二側壁面ＳＳ２のうち少なくとも一つに反射層（図示せず）若しくは吸光層（図示せず）が形成され、又は、第一側壁面ＳＳ１及び第二側壁面ＳＳ２のうち少なくとも一つがつや消し面であり、表示光束ＤＢが外部に漏れることを防止する。

【0026】

また、第二斜面Ｔ２に最も近いビームスプリッターＢＳと第二斜面Ｔ２の適切な距離を保つことにより、第二斜面Ｔ２に最も近いビームスプリッターＢＳに反射された表示光束ＤＢと第二斜面Ｔ２を透過した表示光束ＤＢとが干渉することを防止する。具体的には、出光部１１４の底面ＳＢ２が第二斜面Ｔ２及び第一導光層ＬＧ１の底面ＳＢ１に接続され、かつ出光部１１４の底面ＳＢ２と第二斜面Ｔ２の接続部Ｘと、第二斜面Ｔ２に最も近いビームスプリッターＢＳの出光部１１４の底面ＳＢ２における正投影点ＯＰとの間の距離ＤＴが０以上である。言い換えれば、第二斜面Ｔ２に最も近いビームスプリッターＢＳが第二斜面Ｔと重ならない。

【0027】

図２は比較例の表示装置における光導波素子が映像光束を伝送する光路概略図であり、なお、比較例の光導波素子は単一の導光板であり、多層式設計が採用されていない。図３は図１の実施例における光導波素子が映像光束を伝送する光路概略図である。図２の表示装置１００’において、表示光束ＤＢが光導波素子１１０’を充満することができず、光導波素子１１０’を離れた表示光束ＤＢの空間中の分布が不均一であり、表示光束ＤＢ間の隙間Ｇが比較的に大きく、明らかに陰領域が形成されている。図２の表示装置１００’に対し、本願の表示装置１００は入光部１１２の多層式設計を利用し、入光部１１２における表示光束ＤＢの分布を比較的に均一にすることで（囲み部分を参照）、光導波素子１１０を離れた表示光束ＤＢの空間中の分布がより均一になり、かつ表示光束ＤＢ間の隙間Ｇが比較的に小さく、陰領域が取り除かれている。

【0028】

以下は図４及び図５を併せて、本発明の表示装置の別の実施例を説明するが、同じ又は類似する素子に同じ又は類似する符号を付与し、かつ同じ又は類似する素子が同じ又は類似する機能を有するため、同じ説明を省略する。図４及び図５は本発明の第二実施例及び第三実施例の表示装置の部分断面概略図である。

【0029】

図４が示すように、表示装置２００と図１の表示装置１００は主に以下の点において相違する。表示装置２００において、第三導光層ＬＧ３が第一導光層ＬＧ１に接続され、第一導光層ＬＧ１が第三導光層ＬＧ３と第二導光層ＬＧ２との間に位置する。

【0030】

図５が示すように、表示装置３００と図１の表示装置１００は主に以下の点において相違する。表示装置３００において、光導波素子１１０はさらに、第一界面ＩＦ１に設置された第一部分透過部分反射層１１６及び第二界面ＩＦ２に設置された第二部分透過部分反射層１１８を有する。第一部分透過部分反射層１１６と第二部分透過部分反射層１１８の光透過率が異なってもよい。例を挙げると、第二部分透過部分反射層１１８の光透過率を５０％の光束を透過させ、かつ５０％の光束を反射するように設計し、また第一部分透過部分反射層１１６の光透過率を入射角が５０度より小さい光束を透過させ、かつ入射角が５０度より大きい光束を反射させるように設計してもよいが、これに限定されない。

【0031】

以上をまとめると、本発明の実施例は少なくとも以下の一つの利点又は効果を有する。本発明の実施例の光導波素子において、表示光束が第一導光層、第二導光層及び第三導光層を経由する時に分光され続け、表示光束の断面積が大きくなるため、光導波素子は従来の表示光束が光導波素子中のビームスプリッターの断面積を有効に充満できないため引き起こす明るさのムラを改善できて、光導波素子を離れた表示光束を空間中に均一に分布させることができる。また、上記光導波素子を用いた表示装置は優れた表示品質を有する。

【0032】

以上は本発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明の実施の範囲はこれに限定されることなく、即ち、請求の範囲及び明細書の説明内容に基づく簡単かつ同じ効果を有する変更又は修正も本発明の範囲に属する。また、本発明の任意の実施例又は請求項は必ずしも本発明が開示した全ての目的又は利点又は特徴を有する必要がない。さらに、要約書と発明の名称は特許検索に利用されるものであり、本発明の請求の範囲を制限するものではない。さらに、明細書又は請求の範囲に言及する「第一」、「第二」、「第三」又は「第四」などの用語は素子（ｅｌｅｍｅｎｔ）を命名する名称又は異なる実施例や範囲を区別するものであり、素子の数量の上限又は下限を限定するものではない。

【符号の説明】

【0033】

１００、１００’、２００、３００：表示装置
１１０、１１０’、３１０：光導波素子
１１２：入光部
１１４：出光部
１１６：第一部分透過部分反射層
１１８：第二部分透過部分反射層
１２０：表示光源
ＢＳ：ビームスプリッター
Ｄ、Ｄ’、ＤＴ：距離
ＤＢ、ＤＢ’：表示光束
Ｇ：隙間
ＩＦ１：第一界面
ＩＦ２：第二界面
ＬＧ１：第一導光層
ＬＧ２：第二導光層
ＬＧ３：第三導光層
ＯＰ：正投影
Ｐ：表示領域
Ｓ１２０：光出射面
ＳＢ１、ＳＢ２：底面
ＳＥ１、ＳＥ２：出光面
ＳＩ１、ＳＩ２：入光面
ＳＳ１：第一側壁面
ＳＳ２：第二側壁面
Ｔ１：第一斜面
Ｔ２：第二斜面
Ｔ１１４：厚さ
ＴＴ：合計厚さ
Ｘ：接続部
θ１、θ２、θ３：夾角

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】