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公開番号2025114089
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-05
出願番号2024008538
出願日2024-01-24
発明の名称虚像表示装置及び光学ユニット
出願人セイコーエプソン株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G02B 27/02 20060101AFI20250729BHJP(光学)
要約【課題】アイボックス上での色均一性等を向上させること。
【解決手段】虚像表示装置100A,100B及び光学ユニット100は、第1色の第1映像光ML1を射出する第1表示パネル11aと、第2色の第2映像光ML2を射出する第2表示パネル11bと、第3色の第3映像光ML3を射出する第3表示パネル11cと、第1表示パネル11a、第2表示パネル11b及び第3表示パネル11cからの映像光ML1,ML2,ML3をコリメートする投影装置20と、映像光を導光する導光板51a,52a,53aと、導光板に映像光を入射させる入力回折光学素子DIと、導光板から映像光を射出させる出力回折光学素子DOとを有する導光部材51,52,53を含む導光装置50とを備え、第1表示パネル11a等は、光路調整層ALとしての無機絶縁層74bを含む2次共振型の光共振構造RSが設けられた有機ELディスプレイ14a等である。
【選択図】図10
特許請求の範囲【請求項１】
第１色の映像光を射出する第１表示パネルと、
第２色の映像光を射出する第２表示パネルと、
第３色の映像光を射出する第３表示パネルと、
前記第１表示パネル、前記第２表示パネル及び第３表示パネルからの前記映像光をコリメートする投影装置と、
前記映像光を導光する導光板と、前記導光板に前記映像光を入射させる入力回折光学素子と、前記導光板から前記映像光を射出させる出力回折光学素子とを有する導光部材を含む導光装置と
を備え、
前記第１表示パネル、前記第２表示パネル及び前記第３表示パネルは、光路調整層を含む２次共振型の光共振構造が設けられた有機ＥＬディスプレイである、
虚像表示装置。
続きを表示（約 910 文字）【請求項２】
前記光共振構造の前記光路調整層は、無機絶縁層である、
請求項１に記載の虚像表示装置。
【請求項３】
前記光共振構造の前記光路調整層は、有機機能層である、
請求項１に記載の虚像表示装置。
【請求項４】
前記光共振構造の前記光路調整層は、基板側の透明電極層である、
請求項１に記載の虚像表示装置。
【請求項５】
前記有機ＥＬディスプレイの発光機能層は、ピークの半値全幅が波長３０ｎｍ以内で蛍光発光する材料で形成される、
請求項１に記載の虚像表示装置。
【請求項６】
前記有機ＥＬディスプレイの発光機能層を形成する材料は、ＴＡＤＦ材料で形成される、
請求項１に記載の虚像表示装置。
【請求項７】
前記有機ＥＬディスプレイの発光機能層を形成する材料が燐光材料又は蛍光材料である、
請求項１に記載の虚像表示装置。
【請求項８】
前記有機ＥＬディスプレイの陰極は、Ａｇをベースとする材料で形成された半透明電極層である、
請求項１に記載の虚像表示装置。
【請求項９】
前記半透明電極層は、膜厚が３２ｎｍ以上である、
請求項８に記載の虚像表示装置。
【請求項１０】
前記導光装置は、前記導光部材である第１色用の第１導光部材と、第２色用の第２導光部材と、第３色用の第３導光部材とを有し、
前記第１表示パネルの発光ピーク波長と、前記第１導光部材に設けられた前記入力回折光学素子及び前記出力回折光学素子の回折特性のピーク波長とが一致し、
前記第２表示パネルの発光ピーク波長と、前記第２導光部材に設けられた入力回折光学素子及び出力回折光学素子の回折特性のピーク波長とが一致し、
前記第３表示パネルの発光ピーク波長と、前記第３導光部材に設けられた入力回折光学素子及び出力回折光学素子の回折特性のピーク波長とが一致する、
請求項１に記載の虚像表示装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、虚像の観察を可能にする虚像表示装置及び光学ユニットに関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
頭部装着型表示装置として、画像表示装置と、投射光学系と、２つの導光板とを備え、各導光板に、入射した映像光を回折させ導光板内を伝搬させる入力格子と、導光板内を伝搬してきた映像光を瞳の方へ出射する出力格子とを設けたものが公知となっている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１５－４９３７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の頭部装着型表示装置において、入力格子又は出力格子といった回折格子は、波長や入射角度に対する依存性があり、波長や入射角度によって回折効率と回折角とが変わるため、映像の色ムラや輝度ムラを引き起こす。また、回折格子は、回折効率が低いため、導光板への光の入射や射出に際してミラーによる反射を用いるタイプの頭部装着型表示装置に比べると光の利用効率が低下する。
【０００５】
また、画像表示装置として、レーザー光源やＬＥＤ光源に比べて半値幅が広くなりやすいＯＬＥＤ光源を用いる場合には、特に広い波長幅を持った光が同じ導光板で伝搬されることになる。この時、回折格子の波長依存性に起因して各波長の回折角が異なるため、瞳拡大されて出射される光の空間的な間隔が波長ごとに異なることになる。これが原因でアイボックス上での色均一性が低下してしまう現象が発生する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面における虚像表示装置及び光学ユニットは、第１色の映像光を射出する第１表示パネルと、第２色の映像光を射出する第２表示パネルと、第３色の映像光を射出する第３表示パネルと、第１表示パネル、第２表示パネル及び第３表示パネルからの映像光をコリメートする投影装置と、映像光を導光する導光板と、導光板に映像光を入射させる入力回折光学素子と、導光板から映像光を射出させる出力回折光学素子とを有する導光部材を含む導光装置とを備え、第１表示パネル、第２表示パネル及び第３表示パネルは、光路調整層を含む２次共振型の光共振構造が設けられた有機ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイである。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
第１実施形態であるＨＭＤの装着状態を説明する図である。
虚像表示装置を構成する光学系の配置等を説明する側面図である。
虚像表示装置を構成する光学系の配置等を説明する平面図である。
導光装置又は導光部材を説明する背面図である。
第１表示駆動部の光学系を説明する平面図である。
第１表示パネルの有機ＥＬディスプレイ等を説明する拡大断面図である。
第１表示パネルから射出される第１映像光のスペクトル分布を示す。
２次共振型の有機ＥＬディスプレイにおける膜厚調整量の影響を説明するチャートである。
１次共振型の有機ＥＬディスプレイにおける膜厚調整量の影響を説明するチャートである。
第１導光部材における第１映像光の状態を説明する概念的な断面図である。
透過１次回折角と瞳拡大間隔との関係を示す図である。
第２実施形態に組み込まれる表示パネルを説明する拡大断面図である。
第３実施形態に組み込まれる表示パネルを説明する拡大断面図である。
第４実施形態の虚像表示装置を説明する平面図及び背面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
〔第１実施形態〕
以下、図１～３等を参照して、本発明に係る虚像表示装置１００Ａ，１００Ｂの第１実施形態について説明する。
【０００９】
図１は、頭部装着型表示装置（以下、ヘッドマウントディスプレイ又はＨＭＤとも称する。）２００の装着状態を説明する図であり、ＨＭＤ２００は、これを装着する観察者又は装着者ＵＳに虚像としての映像を認識させる。図１等において、Ｘ、Ｙ及びＺは、直交座標系であり、＋Ｘ方向は、ＨＭＤ２００を装着した観察者又は装着者ＵＳの両眼ＥＹの並ぶ横方向に対応し、＋Ｙ方向は、装着者ＵＳにとっての両眼ＥＹの並ぶ横方向に直交する上方向に相当し、＋Ｚ方向は、装着者ＵＳにとっての前方向又は正面方向に相当する。±Ｙ方向は、鉛直軸又は鉛直方向に平行になっている。
【００１０】
ＨＭＤ２００は、左眼用の第１虚像表示装置１００Ａと、右眼用の第２虚像表示装置１００Ｂと、虚像表示装置１００Ａ，１００Ｂを支持するテンプル状の一対の支持装置１００Ｃと、情報端末であるユーザー端末９０とを備える。第１虚像表示装置１００Ａは、単独でＨＭＤとして機能し、上部に配置される第１表示駆動部１０２ａと、メガネレンズ状で眼前を覆う第１導光装置１０３ａとで構成される。第２虚像表示装置１００Ｂも同様に、単独でＨＭＤとして機能し、上部に配置される第２表示駆動部１０２ｂと、メガネレンズ状で眼前を覆う第２導光光学系１０３ｂとで構成される。支持装置１００Ｃは、装着者ＵＳの頭部に装着される装着部材であり、外観上一体化されている表示駆動部１０２ａ，１０２ｂを介して一対の導光光学系１０３ａ，１０３ｂの上端側を支持している。第１虚像表示装置１００Ａと第２虚像表示装置１００Ｂとは、光学的に同一又は左右反転させたものであり、第２虚像表示装置１００Ｂについては、詳細な説明を省略する。
（【００１１】以降は省略されています）

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