本技術涉及導光板和圖像顯示裝置。

背景技術：

1、通常，為了實現(xiàn)包括增強現(xiàn)實(ar)、虛擬現(xiàn)實(vr)和混合現(xiàn)實(mr)在內的擴展現(xiàn)實(xr)，已經開發(fā)了將圖像光投射到觀看者的瞳孔中的導光板。

2、近年來，已經開發(fā)出具有較寬視場角的導光板。已知的是，視場角隨著導光板的材料的折射率而增大。因此，主要使用具有高折射率的材料。

3、然而，較高的折射率可能在導光板的邊界表面上導致菲涅耳反射，由此不利地導致圖像劣化。例如，專利文獻1-3公開了與抑制圖像劣化的導光板有關的技術。

4、現(xiàn)有技術文獻

5、專利文獻

6、專利文獻1：美國專利申請公開號2019/0227321

7、專利文獻2：美國專利申請公開號2008/0193080

8、專利文獻3：美國專利申請公開號2021/0096379

技術實現(xiàn)思路

1、發(fā)明要解決的技術問題

2、然而，專利文獻1-3中公開的技術在抑制由菲涅耳反射引起的損耗方面存在改進的空間。

3、因此，本發(fā)明的主要目的是提供一種導光板和圖像顯示裝置，其通過抑制由菲涅耳反射引起的損耗來改善圖像質量。

4、解決問題的手段

5、本發(fā)明提供一種導光板，其至少包括：入射衍射光柵，所述入射衍射光柵將入射的光衍射到導光板中；基板，所述基板對由所述入射衍射光柵衍射到導光板中的所述光進行全內反射來引導光；功能部件，所述功能部件對入射的所述光進行透射和反射的一者或兩者，其中，當所述基板的折射率是nb時，位于用于引導光的視場角區(qū)域的基本上中心處的所述功能部件的零階透射光的透射率t0滿足以下公式(2)。

6、t0>1-(nb-1)2/(nb+1)2……(2)

7、當由所述入射衍射光柵衍射到所述導光板中的光束的與所述入射衍射光柵平行的橫截面積和照射在所述功能部件上的光束的橫截面積之比定義為s1時，所述功能部件的零階反射光的反射率r0可滿足以下公式(3)。

8、t0×(1-s1)+t0×s1×r0>1-(nb-1)2/(nb+1)2……(3)

9、還可以包括發(fā)射衍射光柵和擴展衍射光柵中的一者或兩者，所述發(fā)射衍射光柵衍射由所述基板引導的所述光并將光投射到觀看者的瞳孔中，所述擴展衍射光柵通過使從所述入射衍射光柵入射到所述導光板中的光在從正面觀察時與光軸正交的方向上衍射來進行擴展光。

10、所述入射衍射光柵所具有的光柵矢量和所述發(fā)射衍射光柵和所述擴展衍射光柵的一者或兩者所具有的基本光柵矢量之和可以是0。

11、發(fā)射衍射光柵可具有連接由總和為0的光柵矢量組成的多邊形的頂點并具有使光返回的功能的光柵矢量。

12、所述功能部件所具有的光柵矢量的大小可以是所述入射衍射光柵所具有的光柵矢量的大小的2倍以上的基本上整數(shù)倍，并且所述功能部件所具有的光柵矢量的方向可基本上平行于所述入射衍射光柵所具有的光柵矢量。

13、所述功能部件所具有的光柵矢量的大小可以是所述發(fā)射衍射光柵所具有的光柵矢量的大小的2倍以上的基本上整數(shù)倍，并且所述功能部件所具有的光柵矢量的方向可基本上平行于所述發(fā)射衍射光柵所具有的光柵矢量。

14、所述功能部件所具有的光柵矢量的大小與具有使光返回的功能的所述光柵矢量的大小可基本上相同，并且所述功能部件所具有的光柵矢量的方向可基本上平行于具有使光返回的功能的所述光柵矢量。

15、在波數(shù)空間坐標系中，當入射到所述導光板中的光的波矢量為kλ，所述入射衍射光柵的光柵矢量為kin，除了所述入射衍射光柵和所述功能部件之外的任意衍射光柵的光柵矢量為kg，所述功能部件的光柵矢量為kf，除了入射衍射光柵和功能部件的光柵矢量之外的由光束路徑p(p包括空集)確定的光柵矢量之和為∑g∈pkg，連接原點和所述導光板的導光區(qū)域與漸消逝區(qū)之間的邊界的波矢量為kw時，所有光路可滿足以下公式(1)。

16、[數(shù)學式1]

17、

18、所述功能部件的表面中的入射所述光的表面和發(fā)射所述光的表面可以是具有高度為20nm以下的衍射光柵的基本平坦的表面，所述功能部件的折射率可以比基板的折射率低0.1以上，并且在所述功能部件所具有的衍射光柵和所述基板之間形成的殘留膜的厚度可以是20nm以上。

19、所述殘留膜厚度可以是40nm以上。

20、功能部件的折射率在從側面觀察時可以隨著離基板的距離增加而減小。

21、所述功能部件的折射率可以比所述基板的折射率高0.1以上，并且在所述功能部件所具有的衍射光柵和所述基板之間形成的殘留膜的厚度可以小于20nm。

22、在滿足以下公式(4)的范圍內，所述功能部件所具有的光柵矢量的衍射效率可以是5％以下。

23、[數(shù)學式2]

24、

25、在從側面觀察時，所述功能部件所具有的衍射光柵的橫截面形狀可以相對于與所述光以0°入射角入射的方向正交的方向不對稱。

26、所述功能部件可以設置在入射到所述入射衍射光柵中的所述光直線行進的光路上。

27、所述功能部件可以設置在從所述發(fā)射衍射光柵射出的所述光直線行進的光路上。

28、所述功能部件可以設置在入射到所述入射衍射光柵中的所述光直線行進的光路上和從所述發(fā)射衍射光柵射出的所述光直線行進的光路上。

29、本發(fā)明還提供了一種圖像顯示裝置，其包括導光板和將圖像光射到導光板的成像單元。

30、本發(fā)明提供一種導光板和圖像顯示裝置，其可以通過抑制由菲涅耳反射引起的損耗來改善圖像質量，而不顯著增加制造步驟的數(shù)量。本文描述的效果并非是限制性的，也可以是本公開內容中描述的任何效果。

技術特征：

1.一種導光板，所述導光板至少包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的導光板，其中，當由所述入射衍射光柵衍射到所述導光板中的光束的與所述入射衍射光柵平行的橫截面積和照射在所述功能部件上的所述光束的橫截面積之比定義為s1時，

3.根據(jù)權利要求1所述的導光板，進一步包括發(fā)射衍射光柵和擴展衍射光柵中的一者或兩者，所述發(fā)射衍射光柵衍射由所述基板引導的所述光并將所述光投射到觀看者的瞳孔中，所述擴展衍射光柵通過使從所述入射衍射光柵入射到所述導光板中的光在從正面觀察時與光軸正交的方向上衍射來進行擴展。

4.根據(jù)權利要求3所述的導光板，其中所述入射衍射光柵所具有的光柵矢量和所述發(fā)射衍射光柵和所述擴展衍射光柵的一者或兩者所具有的基本光柵矢量之和為0。

5.根據(jù)權利要求3所述的導光板，其中所述發(fā)射衍射光柵包括連接由總和為0的光柵矢量組成的多邊形的頂點并具有使光返回的功能的光柵矢量。

6.根據(jù)權利要求1所述的導光板，其中所述功能部件所具有的光柵矢量的大小是所述入射衍射光柵的光柵矢量的大小的2倍以上的基本上整數(shù)倍，并且

7.根據(jù)權利要求3所述的導光板，其中所述功能部件所具有的光柵矢量的大小是所述發(fā)射衍射光柵所具有的光柵矢量的大小的基本上2倍以上的整數(shù)倍，并且

8.根據(jù)權利要求6所述的導光板，其中所述功能部件所具有的光柵矢量的大小與具有使光返回的功能的所述光柵矢量的大小基本相同，并且

9.根據(jù)權利要求3所述的導光板，其中在波數(shù)空間坐標系中，

10.根據(jù)權利要求1所述的導光板，其中

11.根據(jù)權利要求10的導光板，其中所述殘留膜厚度為40nm以上。

12.根據(jù)權利要求10的導光板，其中，所述功能部件的折射率在從側面觀察時隨著離所述基板的距離增加而減小。

13.根據(jù)權利要求1所述的導光板，其中所述功能部件的折射率比所述基板的折射率高0.1以上，并且

14.根據(jù)權利要求9所述的導光板，其中在滿足下式(4)的范圍內，所述功能部件所具有的光柵矢量的衍射效率為5％以下：

15.根據(jù)權利要求1所述的導光板，其中，當從側面觀察時，所述功能部件所具有的衍射光柵的橫截面形狀相對于與所述光以0°的入射角入射的方向正交的方向不對稱。

16.根據(jù)權利要求1所述的導光板，其中所述功能部件設置在入射到所述入射衍射光柵中的所述光直線行進的光路上。

17.根據(jù)權利要求3所述的導光板，其中所述功能部件設置在從所述發(fā)射衍射光柵射出的所述光直線行進的光路上。

18.根據(jù)權利要求3所述的導光板，其中所述功能部件設置在入射到所述入射衍射光柵中的所述光的直線行進的光路上并設置在從所述發(fā)射衍射光柵射出的所述光直線行進的光路上。

19.一種圖像顯示裝置，包括：

技術總結
本發(fā)明的目的在于通過抑制由菲涅耳反射引起的損耗來改善圖像質量。本發(fā)明的導光板至少包括：入射衍射光柵、基板和功能部件，所述入射衍射光柵將入射光衍射到所述導光板中，所述基板對由所述入射衍射光柵衍射到所述導光板中的光進行全內反射并引導光，所述功能部件對入射的所述光進行透射或反射，或對入射的所述光進行透射或反射兩者，其中，當所述基板的折射率為Nb時，位于用于引導光的視場角區(qū)域的基本上中心處的功能部件的零階透射光的透射率T0滿足以下公式。T0>1?(Nb?1)<supgt;2</supgt;/(Nb+1)<supgt;2</supgt;。

技術研發(fā)人員：清水一恵
受保護的技術使用者：索尼集團公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/9/29