(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの照明ビームを提供するよう構成された少なくとも１つの光源と、
第１面、前記第１面と向かい合う第２面、および前記第１面と前記第２面を接続する少なくとも１つの入射面を有し、前記入射面を介して前記照明ビームが入射される導光板と、
前記導光板に接続されるとともに、前記照明ビームのうちの少なくとも一部の伝播方向を変化させるよう構成され、前記第２面に対して傾斜した複数の第１反射面を有する反射素子と、
前記照明ビームの偏光状態を変調して、変調ビームを形成することができる反射表示ユニットと、
前記変調ビームを画像ビームにフィルタする反射偏光子と
を含み、
前記第２面は、前記反射表示ユニットと前記第１面との間に配置され、
前記第１面は、前記第２面と前記反射偏光子との間に配置され、
前記第１反射面は、前記導光板との接続面であり、前記第１反射面は前記第２面に向く表示モジュール。
【請求項２】
前記反射素子が、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）フィルムであって、それぞれ前記第１反射面を形成するよう構成された複数の傾斜部を含み、前記傾斜部が、前記入射面から入射した第１偏光方向を有する前記照明ビームのうちの少なくとも一部を反射する請求項１に記載の表示モジュール。
【請求項３】
前記反射素子が、さらに、複数の接続部を含み、前記傾斜部と前記接続部が、互いに接続され、前記ＰＢＳフィルムが、前記第１偏光方向を有する略垂直に入射した光を通過させるとともに、第２偏光方向を有する略垂直に入射した光を通過させ、前記第１偏光方向が、前記第２面および前記第１反射面に実質的に平行であり、前記第２偏光方向が、前記第１偏光方向に実質的に垂直である請求項２に記載の表示モジュール。
【請求項４】
前記反射素子が、多層フィルムである請求項１〜３のいずれか１項に記載の表示モジュール。
【請求項５】
前記反射素子の材料が、酸化チタン、酸化タンタル、酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、またはその組み合わせを含む請求項１〜４のいずれか１項に記載の表示モジュール。
【請求項６】
前記反射素子が、２〜１００層を有する請求項１〜５のいずれか１項に記載の表示モジュール。
【請求項７】
前記各層の厚さが、１０ｎｍ〜１μｍの間である請求項６に記載の表示モジュール。
【請求項８】
前記反射素子が、０．５μｍ≦Ｗ＜Ｐ≦１００μｍを満たし、Ｗが、前記各第１反射面の幅であり、Ｐが、前記各第１反射面のピッチである請求項１〜７のいずれか１項に記載の表示モジュール。
【請求項９】
前記反射素子が、前記導光板の前記第１面に配置された請求項１〜８のいずれか１項に記載の表示モジュール。
【請求項１０】
前記導光板が、前記第１面を有する第１サブ導光板と、前記第２面を有する第２サブ導光板とを含み、前記反射素子が、前記第１サブ導光板と前記第２サブ導光板の間に狭持され、前記第１面と前記第２面の間に設置された請求項１〜８のいずれか１項に記載の表示モジュール。
【請求項１１】
前記反射素子が、
それぞれ前記第１反射面を有する複数の第１傾斜部と、
前記第２面に対して傾斜し、前記第１傾斜部と交互に配置された複数の第２傾斜部と、
それぞれ互いに隣接する前記第１傾斜部のうちの１つの上端と前記第２傾斜部のうちの１つの上端を接続する複数の上部接続部と、
それぞれ互いに隣接する前記第１傾斜部のうちの１つの下端と前記第２傾斜部のうちの１つの下端を接続し、前記上部接続部と互いに接続された複数の下部接続部と
を含む請求項１〜１０のいずれか１項に記載の表示モジュール。
【請求項１２】
前記反射素子が、
それぞれ前記第１反射面を有する複数の第１傾斜部と、
それぞれ前記第１傾斜部に接続され、前記第１傾斜部のうちの対応する１つとＶ形状を形成する複数の接続部と、
それぞれ前記接続部のうちの１つの上端と前記第１傾斜部のうちの１つの上端を接続し、２つの隣接するＶ形状の間に設置された複数の上部接続部と
を含む請求項１〜１０のいずれか１項に記載の表示モジュール。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの入射面が、向かい合う２つの入射面を含み、前記少なくとも１つの光源が、前記向かい合う２つの入射面のそばにそれぞれ配置された２つの光源を含み、前記各接続部が、前記第２面に対して傾斜した第２反射面を有する請求項１２に記載の表示モジュール。
【請求項１４】
前記第１反射面が、前記第２面に対して２５度〜６０度傾斜した請求項１〜１３のいずれか１項に記載の表示モジュール。
【請求項１５】
前記反射偏光子から出射される前記画像ビームの経路に配置され、実像または虚像を形成する結像レンズをさらに含む請求項１〜１４のいずれか１項に記載の表示モジュール。
【請求項１６】
前記反射表示ユニットが、マイクロディスプレイである請求項１〜１５のいずれか１項に記載の表示モジュール。
【請求項１７】
前記導光板が、さらに、前記入射面と向かい合う第３面を有し、前記第３面が、前記第１面と前記第２面を接続し、前記表示モジュールが、さらに、前記第３面に配置されたリフレクタを含む請求項１〜１６のいずれか１項に記載の表示モジュール。
【請求項１８】
前記入射面に配置された光結合光学系をさらに含む請求項１〜１７のいずれか１項に記載の表示モジュール。
【請求項１９】
前記光源が、
不偏光ビームを出射するよう構成された少なくとも１つの発光装置と、
前記不偏光ビームの経路に配置され、前記不偏光ビームを偏光ビームにフィルタするよう構成された偏光子と
を含み、前記照明ビームが、前記偏光ビームである請求項１〜１８のいずれか１項に記載の表示モジュール。
【請求項２０】
前記光源が、偏光された光源であり、前記照明ビームが、偏光されたビームである請求項１〜１８のいずれか１項に記載の表示モジュール。
【請求項２１】
第１面、前記第１面と向かい合う第２面、および前記第１面と前記第２面を接続する少なくとも１つの入射面を有し、前記少なくとも１つの入射面を介して少なくとも１つの光ビームが入射される導光板と、
前記導光板に接続されるとともに、前記照明ビームのうちの少なくとも一部の伝播方向を変化させるよう構成され、前記第２面に対して傾斜した複数の第１反射面を有する反射素子と
を含み、
前記第１反射面は、前記導光板との接続面であり、前記第１反射面は前記第２面に向く導光装置。
【請求項２２】
前記第１面に配置された反射偏光子をさらに含む請求項２１に記載の導光装置。
【請求項２３】
前記反射素子が、ＰＢＳフィルムであって、それぞれ前記第１反射面を形成するよう構成された複数の傾斜部を含み、前記傾斜部が、前記入射面から入射した第１偏光方向を有する前記照明ビームのうちの少なくとも一部を反射する請求項２１または２２に記載の導光装置。
【請求項２４】
前記反射素子が、さらに、複数の接続部を含み、前記傾斜部と前記接続部が、互いに接続され、前記ＰＢＳフィルムが、前記第１偏光方向を有する略垂直に入射した光を通過させるとともに、第２偏光方向を有する略垂直に入射した光を通過させ、前記第１偏光方向が、前記第２面および前記第１反射面に実質的に平行であり、前記第２偏光方向が、前記第１偏光方向に実質的に垂直である請求項２３に記載の導光装置。
【請求項２５】
前記反射素子が、多層フィルムである請求項２１〜２４のいずれか１項に記載の導光装置。
【請求項２６】
前記反射素子の材料が、酸化チタン、酸化タンタル、酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、またはその組み合わせを含む請求項２１〜２５のいずれか１項に記載の導光装置。
【請求項２７】
前記反射素子が、２〜１００層を有する請求項２１〜２６のいずれか１項に記載の導光装置。
【請求項２８】
前記各層の厚さが、１０ｎｍ〜１μｍの間である請求項２７に記載の導光装置。
【請求項２９】
前記反射素子が、０．５μｍ≦Ｗ＜Ｐ≦１００μｍを満たし、Ｗが、前記各第１反射面の幅であり、Ｐが、前記各第１反射面のピッチである請求項２１〜２８のいずれか１項に記載の導光装置。
【請求項３０】
前記反射素子が、前記導光板の前記第１面に配置された請求項２１〜２９のいずれか１項に記載の導光装置。
【請求項３１】
前記導光板が、前記第１面を有する第１サブ導光板と、前記第２面を有する第２サブ導光板とを含み、前記反射素子が、前記第１サブ導光板と前記第２サブ導光板の間に狭持され、前記第１面と前記第２面の間に設置された請求項２１〜２９のいずれか１項に記載の導光装置。
【請求項３２】
前記反射素子が、
それぞれ前記第１反射面を有する複数の第１傾斜部と、
前記第２面に対して傾斜し、前記第１傾斜部と交互に配置された複数の第２傾斜部と、
それぞれ互いに隣接する前記第１傾斜部のうちの１つの上端と前記第２傾斜部のうちの１つの上端を接続する複数の上部接続部と、
それぞれ互いに隣接する前記第１傾斜部のうちの１つの下端と前記第２傾斜部のうちの１つの下端を接続し、前記上部接続部と互いに接続された複数の下部接続部と
を含む請求項２１〜３１のいずれか１項に記載の導光装置。
【請求項３３】
前記反射素子が、
それぞれ前記第１反射面を有する複数の第１傾斜部と、
それぞれ前記第１傾斜部に接続され、前記第１傾斜部のうちの対応する１つとＶ形状を形成する複数の接続部と、
それぞれ対応する前記Ｖ形状における前記接続部のうちの１つの上端と前記第１傾斜部のうちの１つの上端を接続する複数の上部接続部と
を含む請求項２１〜３１のいずれか１項に記載の導光装置。
【請求項３４】
前記少なくとも１つの入射面が、向かい合う２つの入射面を含み、前記各接続部が、前記第２面に対して傾斜した第２反射面を有する請求項３３に記載の導光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示モジュールおよび導光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
表示装置は、透過型ＬＣＤ（liquid crystal display）パネル、ＬＣＯＳ（liquid crystal on silicon）パネル、ＤＭＤ（digital micro-mirror device）等の様々な種類の空間光変調器を表示領域に適用して、照明ビームを画像ビームに変換する。透過型ＬＣＤパネルは、ＬＣＯＳパネルよりも光効率が少なく、ＤＭＤは、ＬＣＯＳパネルよりもコストが高い。
【０００３】
一般的に、ＬＣＯＳパネルを用いたプロジェクタは、偏光ビームスプリッタ（polarizing beam splitter, PBS）によりＳ偏光ビームをＬＣＯＳパネルに反射する。そして、ＬＣＯＳパネルがＳ偏光ビームを他の偏光状態の偏光ビームに変調し、偏光ビームをＰＢＳに反射する。ＰＢＳは、偏光ビームを画像ビームにフィルタして、結像レンズに伝送する。最後に、結像レンズが画像ビームをスクリーンに投影して、スクリーンに画像を形成する、あるいは、空気中または任意の他の仮想画面に虚像を形成する。
【０００４】
ＬＣＯＳパネルを用いたプロジェクタは、ＰＢＳのビームスプリッタ面がＬＣＯＳパネルに対して約４５度連続傾斜しているため、ＬＣＯＳパネルと結像レンズの間の大きな空間をＰＢＳが占有する。その結果、結像レンズとＬＣＯＳパネルの間の距離が長くなり、プロジェクタが分厚くなってしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、厚い、コントラスト比が低い、光効率が低いといった従来の表示モジュールの問題を解決することのできる薄く、コントラスト比が高く、且つ光効率の高い表示モジュールを提供する。
【０００６】
本発明は、光ビームを効率よく誘導し、且つ光効率が低い問題を解決することのできる高光効率の導光装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの実施形態において、少なくとも１つの光源と、導光板と、反射素子と、反射表示ユニットと、反射偏光子とを含む表示モジュールを提供する。少なくとも１つの光源は、少なくとも１つの照明ビームを提供するよう構成される。導光板は、第１面、第１面と向かい合う第２面、および第１面と第２面を接続する少なくとも１つの入射面を有する。照明ビームは、入射面を介して導光板に入射する。反射素子は、導光板に接続され、照明ビームのうちの少なくとも一部の伝播方向を変化させるよう構成される。反射素子は、第２面に対して傾斜した複数の第１反射面を有する。反射表示ユニットは、照明ビームの偏光状態を変調して、変調ビームを形成することができる。第２面は、反射表示ユニットと第１面の間に配置される。第１面は、第２面と反射偏光子の間に配置される。反射偏光子は、変調ビームを画像ビームにフィルタする。
【０００８】
本発明の１つの実施形態において、導光板と、反射素子とを含む導光装置を提供する。導光板は、第１面、第１面と向かい合う第２面、および第１面と第２面を接続する少なくとも１つの入射面を有する。少なくとも１つの光ビームは、少なくとも１つの入射面を介して導光板に入射する。反射素子は、導光板に接続され、照明ビームのうちの少なくとも一部の伝播方向を変化させるよう構成される。反射素子は、第２面に対して傾斜した複数の第１反射面を有する。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように、本発明の実施形態に係る表示モジュールは、導光板、反射素子および反射偏光子を設置して、照明ビームを反射表示ユニットに誘導する。導光板は、厚さが薄いため、表示モジュールは、厚さが薄く、体積が小さい。さらに、本発明の実施形態に係る導光装置は、光ビームの伝播方向を変化させる反射素子を設置するため、導光装置は、光ビームを効率よく誘導することができる。
【００１０】
本発明の上記および他の目的、特徴、および利点をより分かり易くするため、図面と併せた幾つかの実施形態を以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の１つの実施形態に係る表示モジュールの概略的断面図である。
【図２】本発明の別の実施形態に係る表示モジュールの概略的断面図である。
【図３】本発明の別の実施形態に係る表示モジュールの概略的断面図である。
【図４】本発明の別の実施形態に係る導光装置の概略的断面図である。
【図５】本発明の別の実施形態に係る導光装置の概略的断面図である。
【図６】本発明の別の実施形態に係る導光装置の概略的断面図である。
【図７】本発明の別の実施形態に係る表示モジュールの概略的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付の図面を例として、本発明の実施形態を詳細に説明する。各図面および関連説明において、同一または類似する構成要素には、同一の参照番号を使用する。
【００１３】
図１は、本発明の１つの実施形態に係る表示モジュールの概略的断面図である。図１を参照すると、本実施形態の表示モジュール１００は、少なくとも１つの光源１１０（図１において、１つの光源１１０を例示する）と、導光板１２０と、反射素子１３０と、反射表示ユニット１４０と、反射偏光子１５０とを含む。光源１１０は、照明ビームＰ、すなわち、光ビームを提供するよう構成される。本実施形態において、光源１１０は、少なくとも１つの発光装置１１２（図１において、１つの発光装置を例示する）と、偏光子１１４とを含む。発光装置１１２は、不偏光ビームＵを出射するよう構成される。偏光子１１４は、不偏光ビームＵの経路に配置され、不偏光ビームＵを偏光ビームにフィルタするよう構成される。照明ビームＰは、偏光ビームである。詳しく説明すると、偏光子１１４は、第１偏光方向を有する不偏光ビームＵの一部を貫通させ、第２偏光方向を有する不偏光ビームＵを反射して発光装置１１２に戻す反射偏光子である。偏光子１１４は、輝度上昇フィルム（dual brightness enhancement film, DBEF）または任意の他の反射偏光素子であってもよい。しかしながら、別の実施形態において、偏光子１１４は、第１偏光方向を有する不偏光ビームＵの一部を貫通させ、第２偏光方向を有する不偏光ビームＵの一部を吸収する吸収型偏光子であってもよい。本実施形態において、第１偏光方向は、第２偏光方向に垂直である。別の実施形態において、光源１１０は、偏光子１１４を含まなくてもよく、光源１１０は、不偏光ビームを提供する。すなわち、照明ビームＰは、不偏光ビームであってもよい。しかしながら、別の実施形態において、光源１１０は、偏光光源、例えば、レーザー光源であってもよく、照明ビームＰは、偏光ビームであり、光源１１０は、偏光子１１４を含まない。
【００１４】
本実施形態において、発光装置１１２は、発光ダイオード（light-emitting diode, LED）、例えば、白色ＬＥＤである。白色ＬＥＤは、青色光を出射するよう構成された青色ＬＥＤチップおよび青色ＬＥＤを包む封止剤を有する。青色光が封止剤中の蛍光体を励起した時、蛍光体は、青色光を黄色光に変換することができる。変換されなかった青色光と黄色光は、組み合わせて白色光、すなわち、不偏光ビームＵを形成する。しかしながら、別の実施形態において、光源１１０は、複数の色、例えば、原色の光を出射する複数の発光装置を含んでもよい。例えば、光源１１０は、赤色光、緑色光および青色光をそれぞれ出射するよう構成された赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤを含んでもよい。第２偏光方向を有し、偏光子１１４によって反射された不偏光ビームの一部（例えば、青色部）は、ＬＥＤの封止剤中の蛍光体（例えば、黄色蛍光体）を励起することにより、光再利用を達成し、光源１１０の光効率を向上させることができる。さらに別の実施形態において、光源１１０は、レーザー発光器、例えば、レーザーダイオードを含んでもよく、複数の色を有するレーザー光をそれぞれ出射して、照明ビームＰを形成する。
【００１５】
導光板１２０は、第１面１２２、第１面１２２と向かい合う第２面１２４、および第１面１２２と第２面１２４を接続する少なくとも１つの入射面１２６（図１において、１つの入射面を例示する）を有する。照明ビームＰは、入射面１２６を介して導光板１２０に入射する。
【００１６】
本実施形態において、第１面１２２は、導光板１２０の内側にある第１媒体（すなわち、導光板１２０の材料）と導光板１２０の外側にある第２媒体（例えば、空気）の界面であり、第１媒体の屈折率は、第２媒体の屈折率よりも大きい。さらに、本実施形態において、第２面１２４は、導光板１２０の内側にある第１媒体（すなわち、導光板１２０の材料）と導光板１２０の外側にある第３媒体（例えば、空気）の界面であり、第１媒体の屈折率は、第３媒体の屈折率よりも大きい。その結果、入射面１２６から入射した照明ビームＰは、第１面１２２および第２面１２４によって繰り返し内部で反射するため、照明ビームＰは、入射面１２６の反対側にある第１面１２２と第２面１２４を接続する第３面１２８に伝送される。
【００１７】
反射素子１３０は、導光板１２０に接続され、照明ビームＰの伝播方向を変化させるよう構成される。反射素子１３０は、第２面１２４に対して傾斜した複数の第１反射面１３１を有する。本実施形態において、反射素子１３０は、複数の第１傾斜部１３２と、複数の接続部１３４と、複数の上部接続部１３６とを含む。第１傾斜部１３２は、それぞれ、第１反射面１３１を有する。接続部１３４は、それぞれ、第１傾斜部１３２に接続され、各接続部１３４は、第１傾斜部１３２のうちの対応する１つとＶ形状を形成する。各上部接続部１３６は、接続部１３４のうちの１つの上端と第１傾斜部１３２のうちの１つの上端を接続し、２つの隣接するＶ形状の間に配置される。
【００１８】
本実施形態において、反射素子１３０は、ＰＢＳフィルムであり、第１傾斜部１３２は、入射面１２６から入射した第１偏光方向を有する照明ビームＰのうちの少なくとも一部を反射する。さらに、本実施形態において、第１傾斜部１３２と接続部（それぞれ、接続部１３４および上部接続部１３６を含む）は、互いに接続される。ＰＢＳフィルムは、第１偏光方向を有するＰＢＳフィルムに略垂直に入射した光を通過させ、且つ第２偏光方向を有するＰＢＳフィルムに略垂直に入射した（４０℃よりも小さい入射角を有する）光を通過させる。本実施形態において、第１偏光方向は、第２面１２４および第１反射面１３１に実質的に平行であり、第２偏光方向は、第１偏光方向に実質的に垂直である。つまり、第１偏光方向は、Ｓ偏光であり、第２偏光方向は、Ｐ偏光である。
【００１９】
本実施形態において、Ｓ偏光が比較的大きな入射角、例えば、４０度よりも大きい角でＰＢＳフィルムに斜めに入射した時、ＰＢＳフィルムは、Ｓ偏光を反射する。Ｐ偏光が比較的大きな入射角、例えば、４０度よりも大きい角でＰＢＳフィルムに斜めに入射した時、ＰＢＳフィルムは、Ｐ偏光を反射する。しかしながら、入射角が比較的小さい、例えば、４０度よりも小さい時、Ｐ偏光およびＳ偏光の両方がＰＢＳフィルムを貫通する。
【００２０】
第２面１２４は、反射表示ユニット１４０と第１面１２２の間に配置される。入射面１２６から入射した照明ビームＰが第１傾斜部１３２に斜めに進入した時、照明ビームＰは、Ｓ偏光ビームであるため、第１傾斜部１３２は、照明ビームＰの伝播方向を変化させ、例えば、第２面１２４を介して照明ビームＰの少なくとも一部を反射表示ユニット１４０に反射する。照明ビームＰの伝播方向が変化することにより、照明ビームＰの一部は、臨界角よりも小さい角度を有する第２面１２４に入射することができる。その結果、第１傾斜部１３２によって反射した照明ビームＰは、第２面１２４を貫通することができる。
【００２１】
第１面１２２は、第２面１２４と反射偏光子１５０の間に配置される。本実施形態において、反射偏光子１５０は、第１偏光方向を有する光（例えば、Ｓ偏光）を反射し、第２偏光方向を有する光（例えば、Ｐ偏光）を貫通させる。入射面１２６から入射した照明ビームＰは、第１偏光方向を有するため、第１傾斜部１３２によって反射されず、且つ接続部（接続部１３４と上部接続部１３６を含む）と第１面１２２を貫通した照明ビームＰは、反射偏光子１５０によって反射されて第１面１２２に戻り、その後、導光板１２０に伝送される。
【００２２】
反射偏光子１５０によって反射した照明ビームＰは、順番に第１面１２２および第２面１２４を貫通し、反射表示ユニット１４０に到達することができる。
【００２３】
本実施形態において、反射偏光子１５０は、第１面１２２に配置されるが、反射偏光子１５０と第１面１２２の間には空隙があってもよい。その結果、第１面１２２は、空気と導光板１２０の材料の間の界面であってもよい。
【００２４】
本実施形態において、表示モジュール１００は、さらに、第３面１２８に配置されたリフレクタ１６０を含む。リフレクタ１６０は、第２面１２４を貫通していない照明ビームＰの一部を反射するため、照明ビームＰの一部を導光板１２０に伝送することができる。その結果、照明ビームＰが第１傾斜部１３２によって反射され、第２面１２４を貫通して反射表示ユニット１４０に到達する確率が上がる。そのため、表示モジュール１００の光効率および均一性が向上する。
【００２５】
反射表示ユニット１４０は、照明ビームＰの偏光状態を変調して、変調ビームＭを形成することができる。反射表示ユニット１４０は、マイクロディスプレイであってもよい。本実施形態において、反射表示ユニット１４０は、照明ビームＰを変調および反射するよう構成されたＬＣＯＳパネルである。例えば、照明ビームＰの少なくとも一部は、Ｓ偏光ビームからＰ偏光ビーム、または円や楕円偏光状態のビームに変調されるか、あるいは、照明ビームＰは、変調されず、Ｓ偏光ビームの状態を維持する。言い換えると、変調ビームＭは、Ｓ偏光ビーム、Ｐ偏光ビーム、円偏光ビーム、楕円偏光ビーム、またはその任意の組み合わせであってもよい。別の実施形態において、反射表示ユニット１４０は、ＭＥＭＳ（micro-electromechanical system）ディスプレイ、例えば、ＤＭＤであってもよい。
【００２６】
反射偏光子１５０は、変調ビームＭを画像ビームＩにフィルタする。本実施形態において、反射偏光子１５０は、第２偏光方向を有する変調ビームＭの一部、例えば、Ｐ偏光を貫通させ、第１偏光方向を有する変調ビームＭの一部、例えば、Ｓ偏光を反射する。その結果、反射偏光子１５０を貫通した第２偏光方向の変調ビームＭの一部は、画像ビームＩを形成する。上部接続部１３６に入射する変調ビームＭの入射角は、比較的小さい（例えば、４０度よりも小さい）ため、変調ビームＭのＳ偏光部およびＰ偏光部の両方が上部接続部１３６を貫通する。さらに、変調ビームＭのＰ偏光部は、第１傾斜部１３２を貫通する。画像ビームＩは、Ｐ偏光され、Ｐ偏光された光は、反射素子１３０を貫通することができるため、反射素子１３０は、表示モジュール１００の画像処理に不利に影響を与えない。その結果、表示モジュール１００のコントラスト比および光効率が向上し、画像の焼き付き問題を解決することができる。
【００２７】
本実施形態において、表示モジュール１００は、反射偏光子１５０から出射される画像ビームＩの経路に配置された結像レンズ１７０を含み、スクリーンに実像を形成するか、あるいは、空気中または任意の他の仮想画面に虚像を形成する。結像レンズ１７０がスクリーンに実像を形成する場合、表示モジュール１００は、実像プロジェクタである。結像レンズ１７０が空気中または任意の他の仮想画面に虚像を形成する場合、表示モジュール１００は、例えば、ヘッドマウントディスプレイ（head-mounted display, HMD）やヘッドアップディスプレイ（head-up display, HUD）等の虚像ディスプレイである。変調ビームＭの全ての部分が第２偏光方向を有する時、実像または虚像は、白フレームを形成する。変調ビームＭの全ての部分が第１偏光方向を有する時、実像または虚像は、黒フレームを形成する。変調ビームＭの一部が、例えば、円偏光状態、楕円偏光状態、Ｐ偏光状態、Ｓ偏光状態等の様々な偏光状態を有する場合、変調ビームＭの様々な部分が異なる位置で反射偏光子１５０を貫通するため、画像フレームが形成される。
【００２８】
本実施形態に係る表示モジュール１００は、導光板１２０、反射素子１３０および反射偏光子１５０を設置して、照明ビームＰを反射表示ユニット１４０に誘導する。ＰＢＳと比較して、導光板は厚さが薄いため、表示モジュールは、厚さが薄く、体積が小さい。つまり、表示モジュール１００は、超薄型である。その結果、ＨＭＤ、ＨＵＤまたはプロジェクタの体積を有効に減らすことができる。１つの実施形態において、導光板１２０の厚さＴは、１０ｍｍよりも小さい。
【００２９】
本実施形態において、表示モジュール１００は、さらに、入射面１２６に配置され、光源１１０から出射される照明ビームＰを収集するよう構成された光結合光学系１８０を含む。光結合光学系１８０は、凸レンズ等のレンズ、または、凸面等の曲面であってもよい。本実施形態において、導光板１２０、反射素子１３０、リフレクタ１６０、光結合光学系１８０および反射偏光子１５０は、導光装置を形成することができる。
【００３０】
本実施形態において、表示モジュール１００は、さらに、反射表示ユニット１４０と第２面１２４の間にある画像ビームＰの経路に配置された集束レンズ１９０を含む。別の実施形態において、集束レンズ１９０を使用せず、表示モジュール１００の厚さをさらに減らしてもよい。
【００３１】
本実施形態において、反射素子１３０は、多層フィルムであり、反射素子１３０の材料は、酸化チタン（例えば、ＴｉＯ2、Ｔｉ3Ｏ5）、酸化タンタル（例えば、Ｔａ2Ｏ5）、酸化シリコン（例えば、ＳｉＯ2）、酸化アルミニウム（例えば、Ａｌ2Ｏ3）、酸化マグネシウム（例えば、ＭｇＯ）、またはその組み合わせを含む。本実施形態において、多層フィルムは、２〜１００層を有し、各層の厚さは、１０ｎｍ〜１μｍの間である。しかしながら、別の実施形態において、反射素子１３０は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）または銀（Ａｇ）等の金属層であってもよい。さらに、本実施形態において、反射素子１３０は、０．５μｍ≦Ｗ＜Ｐ≦１００μｍを満たし、Ｗは、各第１反射面１３１の幅であり、Ｐは、各第１反射面１３１のピッチである。また、本実施形態において、第１反射面１３１は、第２面に対して２５度〜６０度傾斜している。
【００３２】
本実施形態において、導光板１２０は、第１面１２２を有する第１サブ導光板１２０２と、第２面１２４を有する第２サブ導光板１２０４とを含み、反射素子１３０は、第１サブ導光板１２０２と第２サブ導光板１２０４の間に狭持され、第１面１２２と第２面１２４の間に設置される。本実施形態において、導光板１２０の材料は、例えば、プラスチックまたはガラス等の透明材料である。
【００３３】
さらに、導光板１２０、反射偏光子１５０、反射素子１３０およびリフレクタ１６０は、導光装置２００を形成する。
【００３４】
図２は、本発明の別の実施形態に係る表示モジュールの概略的断面図である。図２を参照すると、本実施形態の表示モジュール１００ａは、図１の表示モジュール１００に類似しており、主な相違点は、以下の通りである。本実施形態において、第１反射面１３１のピッチＰ’は、入射面１２６ａから離れる方向（すなわち、図２の左方向）に沿って徐々に減少する。照明ビームＰの光エネルギー密度は、その方向に沿って減少し、光エネルギー密度は、入射面１２６ａから導光板１２０ａの端部に向かうにつれてより小さくなる。その結果、より高密度な第１反射面１３１は、より多くの照明ビームＰを反射することができるため、反射表示ユニット１４０に入射する照明ビームＰが均一になる。さらに、本実施形態において、入射面１２６ａは、平面である。
【００３５】
図３は、本発明の別の実施形態に係る表示モジュールの概略的断面図である。図３を参照すると、本実施形態の表示モジュール１００ｂは、図１の表示モジュール１００に類似しており、主な相違点は、以下の通りである。本実施形態において、第１反射面１３１の幅Ｗ’は、入射面１２６ａから離れる方向（すなわち、図３の左方向）に沿って徐々に減少する。照明ビームＰの光エネルギー密度は、その方向に沿って減少し、光エネルギー密度は、入射面１２６ａから導光板１２０ａの端部に向かうにつれてより小さくなる。その結果、より大きな第１反射面１３１は、より多くの照明ビームＰを反射することができるため、反射表示ユニット１４０に入射する照明ビームＰが均一になる。
【００３６】
図４は、本発明の別の実施形態に係る導光装置の概略的断面図である。図４を参照すると、本実施形態の導光装置２００ｃは、図１の導光装置２００に類似しており、主な相違点は、以下の通りである。導光装置２００ｃは、反射素子１３０ｃが、さらに、複数の第２傾斜部１３４ｃと、複数の下部接続部１３８ｃとを含む。第２傾斜部１３４ｃは、第２面１２４に対して傾斜し、第１傾斜部１３２と第２傾斜部１３４ｃが交互に配置される。本実施形態において、第１傾斜部１３２および第２傾斜部１３４ｃは、実質的に互いに平行であってもよい。
【００３７】
各上部接続部１３６ｃは、互いに隣接する第１傾斜部１３２のうちの１つの上端と第２傾斜部１３４ｃのうちの１つの上端を接続する。各下部接続部１３８ｃは、互いに隣接する第１傾斜部１３２のうちの１つの下端と第２傾斜部１３４ｃのうちの１つの下端を接続する。さらに、上部接続部１３６ｃと下部接続部１３８ｃは、交互に接続する。
【００３８】
さらに、反射素子１３０ｃは、導光板１２０ｃの第２サブ導光板１２０４ｃと第１サブ導光板１２０２ｃの間に狭持される。
【００３９】
図５は、本発明の別の実施形態に係る導光装置の概略的断面図である。図５を参照すると、本実施形態の導光装置２００ｄは、図１の導光装置２００に類似しており、主な相違点は、以下の通りである。導光装置２００ｄは、導光板１２０ｄの第１面１２２ｄに反射素子１３０が配置される。導光板１２０ｄは、単一面であり、反射素子１３０の上に反射偏光子１５０が配置される。
【００４０】
図６は、本発明の別の実施形態に係る導光装置の概略的断面図である。図６を参照すると、本実施形態の導光装置２００ｅは、図４の導光装置２００ｃに類似しており、主な相違点は、以下の通りである。導光装置２００ｅは、導光板１２０ｅの第１面１２２ｅに反射素子１３０ｃが配置される。導光板１２０ｅは、単一面であり、反射素子１３０ｃの上に反射偏光子１５０が配置される。
【００４１】
図７は、本発明の別の実施形態に係る表示モジュールの概略的断面図である。図７を参照すると、本実施形態の表示モジュール１００ｆは、図１の表示モジュール１００に類似しており、主な相違点は、以下の通りである。表示モジュール１００ｆは、向かい合う２つの入射面１２６ａのそばにそれぞれ配置された向かい合う２つの入射面１２６ａおよび２つの光源１１０を有する。各接続部１３４ｆは、第２面１２４に対して傾斜する第２反射面１３１ｆを有する。第２反射面１３１ｆは、図７中の左の入射面１２６ａから入射した照明ビームＰを反射することができる。
【００４２】
以上のように、本発明の実施形態に係る表示モジュールは、導光板、反射素子および反射偏光子を設置して、照明ビームを反射表示ユニットに誘導する。導光板は、厚さが薄いため、表示モジュールは、厚さが薄く、体積が小さい。さらに、本発明の実施形態に係る導光装置は、反射素子を設置して光ビームの伝播方向を変化させるため、導光装置は、光ビームを有効に導くことができる。また、反射素子は、表示モジュールの画像処理に不利に影響を与えないため、表示モジュールのコントラスト比および光効率が向上し、画像の焼き付き問題を解決することができる。
【００４３】
以上のごとく、この発明を実施形態により開示したが、もとより、この発明を限定するためのものではなく、当業者であれば容易に理解できるように、この発明の技術思想の範囲内において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
表示モジュールおよび導光装置は、小型投影システム等の投影システムに利用することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｆ  表示モジュール
１１０  光源
１１２  発光装置
１１４  偏光子
１２０、１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ、１２０ｅ  導光板
１２０２、１２０２ｃ  第１サブ導光板
１２０４、１２０４ｃ  第２サブ導光板
１２２、１２２ｄ、１２２ｅ  第１面
１２４  第２面
１２６、１２６ａ  入射面
１２８  第３面
１３０、１３０ａ、１３０ｃ  反射素子
１３１  第１反射面
１３１ｆ  第２反射面
１３２  第１傾斜部
１３４、１３４ｆ  接続部
１３４ｃ  第２傾斜部
１３６、１３６ｃ  上部接続部
１３８ｃ  下部接続部
１４０  反射表示ユニット
１５０  反射偏光子
１６０  リフレクタ
１７０  結像レンズ
１８０  光結合光学系
１９０  集束レンズ
２００、２００ｃ、２００ｄ、２００ｅ  導光装置
Ｉ  画像ビーム
Ｍ  変調ビーム
Ｐ  照明ビーム
Ｐ’  ピッチ
Ｕ  不偏光ビーム
Ｗ’  幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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