TW202208935A

TW202208935A - 波導的製作方法以及具有波導的頭戴式顯示裝置

Info

Publication number: TW202208935A
Application number: TW109135686A
Authority: TW
Inventors: 施智維; 簡宏達
Original assignee: 中強光電股份有限公司
Priority date: 2020-08-28
Filing date: 2020-10-15
Publication date: 2022-03-01
Also published as: TWI781462B; CN114114519A; US20220066216A1; US11960085B2; JP2022040040A; EP3964879A1

Abstract

一種頭戴式顯示裝置。頭戴式顯示裝置用於配置在使用者的至少一眼睛前方，包括一顯示單元、第一波導以及第二波導。顯示單元用於提供一影像光束。第一波導位於顯示單元與第二波導之間，第一波導用以傳遞影像光束至第二波導，並調整影像光束的光形，以保持視場角，並在單一維度上擴大光瞳。第二波導用以傳遞影像光束至所述使用者的至少一眼睛，且能夠延長光的傳遞路徑，並提供均勻的影像光束。如此，頭戴式顯示裝置能夠具有大視角，並保持使用者的觀賞品質。

Description

波導的製作方法以及具有波導的頭戴式顯示裝置

本發明是有關於一種光學結構的製作方法以及具有光學結構的光學裝置，且特別是有關於一種波導的製作方法以及具有波導的頭戴式顯示裝置。

隨著顯示技術的進步及人們對於高科技的渴望，虛擬實境（virtual reality）與擴充實境（augmented reality）的技術已漸趨成熟，其中頭戴式顯示器（head mounted display, HMD）則是用以實現此技術的顯示器。頭戴式顯示器的發展歷史可以追溯到1970年代的美國軍方，其利用一個光學投影系統，將顯示器元件上的影像或文字訊息投影到使用者的眼中。近年來，隨著微型顯示器中的解析度越來越高，尺寸功耗越來越小，頭戴式顯示器亦發展成為一種攜帶式(portable)顯示裝置。除了在軍事領域外，其他諸如工業生產、模擬訓練、立體顯示、醫療、運動、導航和電子遊戲等相關領域，頭戴式顯示器的顯示技術亦皆有所成長而佔據了重要的地位。

然而，在頭戴式顯示器的光機設計中，為了達到大視角且小體積的目標，在設計上，會遇到許多困難。例如，由於光展量(etendue) 守恆的原因，當視場角越大時，光圈值 (f-number)提高，光瞳(Pupil aperture) 將會越小，以提升鏡頭所需要的調製傳遞函數（Modulation Transfer Function, MTF）的目標值。因此若在有限的長度下希望達到大角度的視場角輸出，光瞳縮小是需要考慮的因素，然而因為光瞳縮小的關係，影像光束在波導中的擴張也會變得更加的困難，這會使得影像光束的亮度無法降低。由於人眼的瞳孔在光量的亮度為1000至2000 尼特(nit) 的照射情況下，其尺寸僅有約2.5毫米左右，因此在小光瞳的情況下，要讓影像光束中所有角度的影像光皆能夠順利的進入人眼，就會變得更加的困難。

另一方面，在現有的幾何式波導設計中，頭戴式顯示器的光機的光瞳需要伸進波導內，使得光瞳縮束的最小位置能夠在進入主波導的位置使最多的光線能耦合進入波導內，以提高效率，並有效地將不容易進入波導的大角度光線順利傳遞進入主波導內。然而，這樣的設計下，光瞳的長度以及其通過的波導需要在一定的長度以上。如此一來，當頭戴式顯示器中容置空間不足以容納一定長度的波導時，就容易形成大角度的影像畫面的缺失與效率的降低。

“先前技術”段落只是用來幫助了解本發明內容，因此在“先前技術”段落所揭露的內容可能包含一些沒有構成所屬技術領域中具有通常知識者所知道的習知技術。在“先前技術”段落所揭露的內容，不代表該內容或者本發明一個或多個實施例所要解決的問題，在本發明申請前已被所屬技術領域中具有通常知識者所知曉或認知。

為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明的一實施例提供一種頭戴式顯示裝置，具有大視角，且縮短頭戴式顯示裝置的體積，縮短波導元件的長度，可更貼近人臉的輪廓。在單一維度上擴大光瞳並提供均勻的影像光束。

本發明還提供一種波導的製作方法，能夠簡易地製作具有用以擴大光瞳或延長光傳遞路徑的波導。

本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。

為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明的一實施例提出一種頭戴式顯示裝置，頭戴式顯示裝置用於配置在使用者的至少一眼睛前方，包括顯示單元、第一波導以及第二波導。顯示單元用於提供影像光束。第一波導，位於影像光束的傳遞路徑上，且第一波導包括：第一板體；以及多個第一光學微結構，位於第一板體中，且該些第一光學微結構包括中央光學微結構，分別位於該影像光束的主軸的兩側，以及邊緣光學微結構，分別位於影像光束的主軸的兩側，且中央光學微結構比邊緣光學微結構還靠近影像光束的主軸，其中影像光束經由第一板體的第一表面進入第一板體後，影像光束的一部分穿透中央光學微結構，影像光束的另一部分經由中央光學微結構而分別被傳遞至對應的邊緣光學微結構，並通過對應的邊緣光學微結構後自第一板體的第二表面離開第一板體。第二波導，位於影像光束的傳遞路徑上，其中第一波導位於顯示單元與第二波導之間，第一波導用以傳遞影像光束至第二波導，並調整影像光束的光形，第二波導用以傳遞影像光束至所述使用者的至少一眼睛。第二波導包括第二板體，具有入光面，入光面連接第二板體的第一表面與第二表面，以及多個第二光學微結構，位於第二板體中，其中各第二光學微結構分別具有光學面，該些第二光學微結構的該些光學面分別相對於第二板體的第一表面傾斜，以及多個導光光學膜圖案，該些導光光學膜圖案位於該些第二光學微結構的該些光學面上，且該些導光光學膜圖案用以使一部分的影像光束穿透，並反射另一部分的影像光束，其中影像光束經由入光面進入第二板體後，影像光束的一部分穿透該些導光光學膜圖案，影像光束的另一部分經由該些導光光學膜圖案反射後自第二板體的第二表面離開第二板體。

在本發明的一實施例中，該些導光光學膜圖案在第二板體上的正投影面積與第二板體的面積之間的比值小於30%。

在本發明的一實施例中，上述的第一波導與第二波導之間的夾角介於90度至135度之間。

在本發明的一實施例中，上述的第一波導的第一光學微結構沿著第一方向排列，第二波導的第二光學微結構沿著第二方向排列，且該第一方向與該第二方向垂直。

在本發明的一實施例中，上述的各第一光學微結構分別具有一光學面，第一光學微結構的光學面分別自靠近影像光束的主軸與第一板體的第一表面處往遠離影像光束的主軸以及靠近第一板體的第二表面處延伸而相對於第一板體的第一表面傾斜。

在本發明的一實施例中，上述的第一波導具有一第一光學區以及一第二光學區，第一光學區以及第二光學區分別位於影像光束的主軸的兩側，位於第一光學區中的第一光學微結構的光學面的傾斜方向與第二光學區中的第一光學微結構的光學面的傾斜方向成鏡像對稱。

在本發明的一實施例中，上述的第一波導具有至少一光學膜，至少一光學膜位於第一光學微結構的光學面的至少一者上，且光學膜用以使一部分的影像光束穿透，並反射另一部分的影像光束。

在本發明的一實施例中，位於上述的中央光學微結構或邊緣光學微結構上的至少一光學膜對影像光束的反射率大於對影像光束的穿透率。

在本發明的一實施例中，上述的第一光學微結構還包括多個中繼光學微結構，且中央光學微結構與邊緣光學微結構之間存在至少一中繼光學微結構，其中來自於中央光學微結構的影像光束的一部分穿透中繼光學微結構後被傳遞至對應的邊緣光學微結構，來自於中央光學微結構的影像光束的另一部分經由中繼光學微結構反射而自第一板體的第二表面離開第一板體。

在本發明的一實施例中，位於上述的中繼光學微結構上的至少一光學膜對影像光束的反射率小於對影像光束的穿透率。

在本發明的一實施例中，上述的第一板體包括一第一結構層以及一第二結構層。第一板體的第一結構層具有多個第一斜面與多個第一連接面，其中各第一連接面連接相鄰的第一斜面的不同端，以形成一第一鋸齒狀結構。第一板體的第二結構層具有多個第二斜面與多個第二連接面，其中各第二連接面連接相鄰的第二斜面的不同端，以形成一第二鋸齒狀結構，且第二斜面與第一斜面相對應，第二連接面與第一連接面相對應，以使第一鋸齒狀結構與第二鋸齒狀結構吻合，且第二斜面與第一斜面相接觸而形成第一光學微結構的光學面。

在本發明的一實施例中，上述的第一波導具有至少一光學膜，至少一光學膜位於第一結構層的第一斜面與第二結構層的第二斜面的至少一者上，且光學膜用以使一部分的影像光束穿透，並反射另一部分的影像光束。

在本發明的一實施例中，相鄰的二上述的導光光學膜圖案之間的最小距離小於使用者瞳孔的尺寸。

在本發明的一實施例中，上述的各導光光學膜圖案的尺寸與相鄰的二導光光學膜圖案之間的最小距離的比值介於0.6至0.7之間。

在本發明的一實施例中，上述的第二板體包括一第一結構層以及一第二結構層。第二板體的第一結構層具有多個第一斜面與多個第一連接面，其中各第一連接面連接相鄰的第一斜面的不同端，以形成一第一鋸齒狀結構。第二板體的第二結構層具有多個第二斜面與多個第二連接面，其中各第二連接面連接相鄰的第二斜面的不同端，以形成一第二鋸齒狀結構，且第二斜面與第一斜面相對應，第二連接面與第一連接面相對應，以使第一鋸齒狀結構與第二鋸齒狀結構吻合，且第二斜面與第一斜面相接觸而形成第二光學微結構的光學面。

在本發明的一實施例中，上述的第二波導具有一第一光學區以及一第二光學區，其中第一光學區位於入光面與第二光學區之間，且第一鋸齒狀結構、第二鋸齒狀結構與第二光學微結構位於第二光學區中，且第二波導還包括一導光膜。導光膜位於第二波導的內部的一導光面上，導光面位於第一光學區中並與第一表面平行，其中導光膜用以使一部分的影像光束穿透，並反射另一部分的影像光束，且通過導光膜的影像光束在第二波導中以全反射的方式被傳遞。

在本發明的一實施例中，上述的第二波導的第一結構層還具有第一平面，第二結構層還具有第二平面，第二平面與第一平面相接觸而形成導光面。

為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明的一實施例提出一種頭戴式顯示裝置的波導的製作方法，其中波導用以傳遞影像光束，且波導的製作方法包括下列步驟。提供第一結構層，其中第一結構層具有多個第一斜面與多個第一連接面，其中各第一連接面連接相鄰的第一斜面的不同端，以形成一第一鋸齒狀結構。提供一第二結構層，其中第二結構層具有多個第二斜面與多個第二連接面，其中各第二連接面連接相鄰的第二斜面的不同端，以形成一第二鋸齒狀結構。在第一結構層的至少一第一斜面或第二結構層的至少一第二斜面上形成至少一光學膜，其中至少一光學膜用以使一部分的影像光束穿透，並反射另一部分的影像光束。接合第一結構層與第二結構層，其中第二斜面與第一斜面相對應，第二連接面與第一連接面相對應，以使第一鋸齒狀結構與第二鋸齒狀結構能夠吻合，且第二斜面與第一斜面相接觸而形成多個光學微結構的多個光學面。

在本發明的一實施例中，上述的波導為一第一波導，第一結構層與第二結構層接合後形成第一波導的一第一板體，光學微結構為多個第一光學微結構，第一波導具有一第一光學區以及一第二光學區，第一光學區以及第二光學區分別位於影像光束的主軸的兩側，位於第一光學區中的第一光學微結構的光學面的傾斜方向與第二光學區中的第一光學微結構的光學面的傾斜方向成鏡像對稱。

在本發明的一實施例中，上述的第一光學微結構包括二中央光學微結構以及二邊緣光學微結構。中央光學微結構分別位於影像光束的主軸的兩側。邊緣光學微結構，分別位於影像光束的主軸的兩側，且中央光學微結構比邊緣光學微結構更靠近影像光束的主軸，其中影像光束經由第一表面進入第一板體後，影像光束的一部分穿透中央光學微結構，影像光束的另一部分經由中央光學微結構而分別被傳遞至對應的邊緣光學微結構，並通過對應的邊緣光學微結構後離開第一板體。

在本發明的一實施例中，上述的波導為第二波導，第一結構層與第二結構層接合後形成第二波導的第二板體，光學微結構為多個第二光學微結構，且形成至少一光學膜的方法包括下列步驟。提供光罩，且光罩具有多個貫孔。使光罩與第一結構層或第二結構層重疊，且貫孔在第一結構層或第二結構層上的投影面與第一結構層的至少一第一斜面或第二結構層的至少一第二斜面重疊。通過光罩的多個貫孔在第一結構層的至少一第一斜面或第二結構層的至少一第二斜面上形成至少一光學膜的多個導光光學膜圖案，其中影像光束經由入光面進入第二板體後，影像光束的一部分穿透導光光學膜圖案，影像光束的另一部分經由導光光學膜圖案反射後離開第二板體，且導光光學膜圖案在第二板體上的正投影面積與第二板體的面積之間的比值小於30%。

在本發明的一實施例中，上述的光罩為平板狀結構或具有鋸齒狀結構，當光罩具有鋸齒狀結構時，鋸齒狀結構與第一鋸齒狀結構或第二鋸齒狀結構能夠吻合，且光罩的貫孔貫穿鋸齒狀結構的多個斜面，鋸齒狀結構的斜面與第一結構層的至少一第一斜面或第二結構層的至少一第二斜面相對應。

在本發明的一實施例中，上述的第二波導具有一第一光學區以及一第二光學區，其中第一光學區位於入光面與第二光學區之間，且第一結構層還具有第一平面，第二結構層還具有第二平面，第一平面與第二平面位於第一光學區中，而第一鋸齒狀結構、第二鋸齒狀結構與第二光學微結構位於第二光學區中，且波導的製作方法還包括下列步驟。在第一平面或第二平面上形成導光膜，其中導光膜用以使一部分的影像光束穿透，並反射另一部分的影像光束，當第一結構層與第二結構層接合後，第一平面與第二平面相接觸以形成導光面，且通過導光面上的導光膜的影像光束在第二波導中以全反射的方式被傳遞。

基於上述，本發明的實施例至少具有以下其中一個優點或功效。在本發明的實施例中，通過第一波導的配置，影像光束能夠被傳遞至第二波導，且光形得到調整，而能保持視場角，並在單一維度上擴大光瞳。通過第二波導的配置，影像光束的傳遞路徑能夠被延長，且具有良好的均勻性。如此，頭戴式顯示裝置能夠具有大視角，並能夠提供良好的觀賞品質。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。

圖1A是使用者穿戴本發明一實施例的一種頭戴式顯示裝置的上視示意圖。圖1B是圖1A的頭戴式顯示裝置的架構示意圖。請參照圖1A與圖1B，在本實施例中，頭戴式顯示裝置300用於配置在使用者的至少一眼睛EY前方，包括一照明系統310、一顯示單元320、以及包括一第一波導100與一第二波導200的波導元件WG。顯示單元320用於提供一影像光束IB。在本實施例中，顯示單元320例如包括數位微型反射鏡元件（Digital Micromirror Device，DMD），用於將來自照明系統310的照明光束（第一照明光束）轉換為影像光束IB。在一實施例中，顯示單元320例如包括液晶覆矽（Liquid Crystal On Silicon，簡稱LCoS）顯示裝置，本發明對顯示單元320的類型並不加以限制。顯示單元320還可包括稜鏡(Prism)，用於傳遞照明光束。

具體而言，如圖1A與圖1B所示，影像光束IB離開顯示單元320後，經由透鏡模組LS被傳遞至波導元件WG並收斂在光欄ST處。

在本實施例中，第一波導100位於顯示單元320與第二波導200之間，第一波導100用以傳遞影像光束IB至第二波導200，並調整影像光束IB的光形，第二波導200用以傳遞影像光束IB至所述使用者的至少一眼睛EY。

在本實施例中，光欄ST位於顯示單元320之外，而在影像光束IB的傳遞路徑上，顯示單元320位於照明系統310與光欄ST之間。光欄ST處位於第一波導100內、第二波導200內或者第一波導100與第二波導200的連接處的其中之一。光欄ST處是具有影像光束IB的光束縮束的最小截面積的位置。舉例而言，在本實施例中，影像光束IB的光束縮束的最小截面積定義為光瞳，光瞳的形狀例如是圓形，但在本實施例中，在光欄ST處的光瞳的形狀及尺寸僅用以例示說明，不以此來限定本發明。

在本實施例中，影像光束IB會聚至光欄ST，並且在通過光欄ST之後經由波導元件WG發散而進行傳遞。在本實施例中，波導元件WG具有位在第一波導100上的光入口端及位在第二波導200上的光出口端。光入口端適於接收影像光束IB。影像光束IB藉由波導元件WG的傳遞並由光出口端發出，而被傳遞至人眼。

如圖1A與圖1B所示，在本實施例中，第一波導100與第二波導200組合而成的波導元件WG為一側入式的波導架構，並且，在本實施例中，第一波導100與第二波導200之間的夾角θ為鈍角設定，介於90度至135度之間。如此，頭戴式顯示裝置的光欄ST處位於波導元件WG內，能夠使最多的影像光束能耦合進入波導元件WG內，以提高效率，並有效地將不容易進入波導元件WG的大角度影像光束順利傳遞進入其中，其所需要的從透鏡模組LS至光欄ST處的長度也可被縮短至8毫米以內。相較於習知的頭戴式顯示器，在具有相同的光機結構(即照明系統310與顯示單元320)的情況下，習知的頭戴式顯示器中從透鏡模組LS至光欄ST處的長度為11毫米左右的長度，由此可知，本實施例的由第一波導100與一第二波導200組合而成的波導元件WG的尺寸可被縮小，而易於設於頭戴式顯示裝置中，且可降低形成大角度的影像畫面的缺失與效率的降低的風險。

此外，本實施例的由第一波導100與第二波導200組合而成的波導元件WG的結構還能夠有效符合使用者的頭形輪廓，而縮短波導元件WG的長度。具體而言，當第一波導100與第二波導200相互垂直的話，波導元件WG與使用者的臉之間將會產生空隙，因此所需要的波導元件WG的長度就必須更長。然而，如圖1A所示，在本實施例中，第一波導100與第二波導200之間的夾角介於90度至135度之間，如此，可以符合使用者的頭形輪廓，以儘可能減少波導元件WG與使用者的臉之間的空隙，並進步縮短所需的波導元件WG的長度。如此，影像光束IB可以更快地進入到人眼，擴散趨勢較少，而使得眼睛的可視角可以放大。

以下將搭配圖2A至圖3E來進一步分別說明第一波導100與第二波導200的結構。

圖2A是圖1B的第一波導的透視示意圖。圖2B是圖2A的第一波導的爆炸圖。圖2C是圖2A的第一波導的側視示意圖。圖2D是圖2A的第一波導的光路示意圖。如圖2A至圖2C所示，在本實施例中，第一波導100包括一第一板體110以及多個第一光學微結構120。第一板體110具有一第一表面111S與一第二表面112S。多個第一光學微結構120位於第一板體110中。第一光學微結構120包括兩中央光學微結構121、多個中繼光學微結構122以及兩邊緣光學微結構123。兩中央光學微結構121分別位於影像光束IB的主軸O的兩側。兩邊緣光學微結構123分別位於影像光束IB的主軸O的兩側，且兩中央光學微結構121比兩邊緣光學微結構123更靠近影像光束IB的主軸O。並且，在中央光學微結構121與邊緣光學微結構123之間存在至少一中繼光學微結構122。

進一步而言，如圖2A至圖2C所示，在本實施例中，各第一光學微結構120分別具有一光學面110OS，第一光學微結構120的光學面110OS分別自靠近影像光束IB的主軸O往遠離影像光束IB的主軸O的方向延伸而相對於第一表面111S傾斜。並且，在本實施例中，第一波導100具有一第一光學區101R以及一第二光學區102R，第一光學區101R以及第二光學區102R分別位於影像光束IB的主軸O的兩側，位於第一光學區101R中的第一光學微結構120的光學面110OS的傾斜方向與第二光學區102R中的第一光學微結構120的光學面110OS的傾斜方向成鏡像對稱。

進一步而言，如圖2C所示，第一波導100具有至少一光學膜110F，至少一光學膜110F位於第一光學微結構120的光學面110OS的至少一者上，且光學膜110F用以使一部分的影像光束IB穿透，並反射另一部分的影像光束IB。舉例而言，第一波導100例如可以下列步驟製作。首先，如圖2B所示，提供一第一結構層111與一第二結構層112，其中第一結構層111具有多個第一斜面111IS與多個第一連接面111LS，第二結構層112也具有多個第二斜面112IS與多個第二連接面112LS。第一結構層111的各第一連接面111LS連接相鄰的第一斜面111IS的不同端，以形成一第一鋸齒狀結構111ZS，第二結構層112的各第二連接面112LS連接相鄰的第二斜面112IS的不同端，以形成一第二鋸齒狀結構112ZS。並且，在第一結構層111的至少一第一斜面111IS或第二結構層112的至少一第二斜面112IS上形成至少一光學膜110F。換言之，至少一光學膜110F位於第一結構層111的第一斜面111IS與第二結構層112的第二斜面112IS的至少一者上。

接著，接合第一結構層111與第二結構層112，其中第二斜面112IS與第一斜面111IS相對應，第二連接面112LS與第一連接面111LS相對應，以使第一鋸齒狀結構111ZS與第二鋸齒狀結構112ZS能夠吻合，且第二斜面112IS與第一斜面111IS相接觸而形成多個光學微結構的多個光學面110OS。如此，第一結構層111與第二結構層112接合後，可形成第一波導100的第一板體110。

如此，如圖2D所示，當影像光束IB經由第一表面111S進入第一板體110後，影像光束IB的一部分穿透兩中央光學微結構121，影像光束IB的另一部分經由中央光學微結構121而分別被傳遞至對應的邊緣光學微結構123。更進一步而言，來自於中央光學微結構121的影像光束IB的一部分穿透中繼光學微結構122後被傳遞至對應的邊緣光學微結構123，來自於中央光學微結構121的影像光束IB的另一部分經由中繼光學微結構122反射而自第二表面112S離開第一板體110。而未被中繼光學微結構122反射而離開第一板體110的影像光束IB，則可繼續在第一板體110中傳遞，並在通過對應的邊緣光學微結構123後自第二表面112S離開第一板體110。由圖2D中可知，影像光束IB會以主軸O成鏡像且平行射出離開第一板體110。

具體而言，在本實施例中，位於不同光學微結構上的光學膜110F可因不同的反射/透射需求而有不同的反射率設計。舉例而言，在本實施例中，位於上述的兩中央光學微結構121或邊緣光學微結構123上的至少一光學膜110F對影像光束IB的反射率大於對影像光束IB的穿透率，位於上述的中繼光學微結構122上的至少一光學膜110F對影像光束IB的反射率小於對影像光束IB的穿透率。如此，具高反射特性的中央光學微結構121能夠有效地反射影像光束IB並使其傳遞路徑往後延伸。而具高穿透特性的中繼光學微結構122，能夠一邊使影像光束IB的傳遞路徑往後延伸外，還可反射影像光束IB並使其離開第一板體110，具高反射特性的邊緣光學微結構123則可有效地使影像光束IB離開第一板體110。如此，如圖1B與圖2C所示，離開第一波導100的第一板體110的影像光束IB會被傳遞至第二波導200之中，如此，被傳遞至第二波導200的影像光束IB的光瞳能被有效地擴大。

此外，由於影像光束IB可通過光學膜110F而進一步擴大其光瞳，因此，光學膜110F的特性也會影響整個光瞳的均勻性例如包括亮度的均勻性與顏色的均勻性。進一步而言，當光瞳均勻性不相同的時候，也會影響到進入瞳孔的色點均勻性。因為用以形成影像光束IB的照明光束由照明系統310的發光元件出發，也因為照明系統310的發光元件的射出的色光分佈不同的關係，會讓不同色光的光瞳的均勻性在不同顏色下具有不同的均勻性。舉例而言，當紅光、綠光、藍光的光瞳分佈都不相同時，色均勻性會較差，但當紅光、綠光、藍光的光瞳均勻性完全相同時，色點均勻性將會有大幅的提升。因此，在本實施例中，光學膜110F也可針對不同波長的色光條件，來進行反射率/穿透率之調配。如此，當確認光學膜110F的特性與不同色光的光瞳均勻性皆為理想狀態時，顯示單元320所輸出的色點分佈就會看人眼瞳孔所看到的色點分佈接近，進而提升觀賞品質。

此外，在圖2C中，光學膜110F的數量雖以分別位於不同光學微結構上的10 個光學膜為例示，但本發明不以此為限，光學膜110F的數量可因不同的光機而變化，但皆至少會有至少一個以上的光學膜。

圖3A是圖1B的第二波導的爆炸示意圖。圖3B是一種製作圖3A的第二波導的光罩的示意圖。圖3C是另一種製作圖3A的第二波導的光罩的正視示意圖。圖3D是圖3C的光罩的底視示意圖。圖3E是圖1B的第二波導的正視示意圖。如圖3A至圖3E所示，在本實施例中，第二波導200包括一第二板體210、多個第二光學微結構220以及多個導光光學膜圖案210FP。第二板體210具有一第一表面211S、一第二表面212S以及一入光面用於連接第二表面112S。多個第二光學微結構220位於第二板體210中，其中各第二光學微結構220分別具有至少一光學面210OS，第二光學微結構220的光學面210OS分別相對於第一表面211S傾斜。

進一步而言，如圖3A與圖3B所示，多個導光光學膜圖案210FP位於第二光學微結構220的光學面210OS上，且導光光學膜圖案210FP用以使一部分的影像光束IB穿透，並反射另一部分的影像光束IB。舉例而言，第二波導200例如可以下列步驟製作。首先，提供一第一結構層211與一第二結構層212，其中第一結構層211具有多個第一斜面211IS與多個第一連接面211LS，第二結構層212也具有多個第二斜面212IS與多個第二連接面212LS。各第一連接面211LS連接相鄰的第一斜面211IS的不同端，以形成一第一鋸齒狀結構211ZS，各第二連接面212LS連接相鄰的第二斜面212IS的不同端，以形成一第二鋸齒狀結構212ZS。

在第一結構層211的至少一第一斜面211IS或第二結構層212的至少一第二斜面212IS上形成至少一光學膜210F，且形成至少一光學膜210F的方法包括下列步驟。提供一光罩OM，且光罩OM具有多個貫孔TH。舉例而言，如圖3B所示，光罩OM可為一平板狀結構PS。

進一步而言，如圖3B所示，在本實施例中，使光罩OM與第一結構層211或第二結構層212重疊，且貫孔TH在第一結構層211或第二結構層212上的投影面與第一結構層211的至少一第一斜面211IS或第二結構層212的至少一第二斜面212IS重疊。如此，通過如圖3C與圖3D所示的光罩OM的多個貫孔TH，在第一結構層211的至少一第一斜面211IS或第二結構層212的至少一第二斜面212IS上也可形成至少一光學膜210F的多個導光光學膜圖案210FP。但本發明不以此為限。值得注意的是，在另一實施例中，光罩OM也可為一鋸齒狀結構(如圖3C與圖3D所示)。

進一步而言，如圖3C與圖3D所示，當光罩OM具有一鋸齒狀結構時，鋸齒狀結構與第一鋸齒狀結構211ZS或第二鋸齒狀結構212ZS能夠吻合，且光罩OM的貫孔TH貫穿鋸齒狀結構的多個斜面，鋸齒狀結構的斜面與第一結構層211的至少一第一斜面211IS或第二結構層212的至少一第二斜面212IS相對應。接著，使圖3C與圖3D所示的光罩OM與第一結構層211或第二結構層212重疊，且貫孔TH在第一結構層211或第二結構層212上的投影面與第一結構層211的至少一第一斜面211IS或第二結構層212的至少一第二斜面212IS重疊。如此，通過如圖3C與圖3D所示的光罩OM的多個貫孔TH，在第一結構層211的至少一第一斜面211IS或第二結構層212的至少一第二斜面212IS上也可形成至少一光學膜210F的多個導光光學膜圖案210FP。

接著，接合第一結構層211與第二結構層212，其中第二斜面212IS與第一斜面211IS相對應，第二連接面212LS與第一連接面211LS相對應，以使第一鋸齒狀結構211ZS與第二鋸齒狀結構212ZS能夠吻合，且第二斜面212IS與第一斜面211IS相接觸而形成多個光學微結構的多個光學面210OS。如此，第一結構層211與第二結構層212接合後可形成第二波導200的一第二板體210，其中的光學微結構即為多個第二光學微結構220，且光學面210OS上形成有至少一光學膜210F的多個導光光學膜圖案210FP。

舉例而言，在本實施例中，第一波導100的第一光學微結構120沿著一第一方向D1排列，第二波導200的第二光學微結構220沿著一第二方向D2排列，且第一方向D1與第二方向D2垂直。如此，由於第一波導100與第二波導200中的光學微結構配置的方式不同，第二波導200與第一波導100的功能也不相同。第一波導100的功能主要是用以傳遞影像光束IB至第二波導200，並使被耦合至第二波導200的影像光束IB的光瞳能被有效地擴大。第二波導200的功能主要是用以使影像光束IB能被傳遞至使用者的人眼之中，並且需要提供較大的可視角度。因此，第二波導200的導光光學膜圖案210FP還可被設計為圓形的輪廓，且各導光光學膜圖案210FP的尺寸大小並不一致，且彼此之間具有間距，以使自第一波導100的影像光束IB能夠在第二波導200中被傳遞得更遠，有效控制大角度的影像光束IB能藉由第二波導200的導光光學膜圖案210FP反射至最後導入眼睛EY，進而可形成具有大視角的頭戴式顯示裝置300的光學系統。

更具體而言，導光光學膜圖案210FP之間的間距必須遵守人眼瞳孔大小來定義，以避免使用者感覺到導光光學膜圖案210FP過於密集，進而能夠具有良好的視覺感受。舉例而言，在本實施例中，相鄰的兩導光光學膜圖案210FP之間的最小距離小於或等於使用者瞳孔的尺寸。舉例而言，相鄰的兩導光光學膜圖案210FP之間的最小距離約等於使用者瞳孔的尺寸的0.5倍。

另一方面，使用者在不同的瞳孔大小下所看到導光光學膜圖案210FP的密集感受是不同的，當人眼瞳孔越大的時候，越能夠收到更多的光線，導光光學膜圖案210FP所造成的密集感將會大幅降低。因此，在設計的過程當中，也可以控制導光光學膜圖案210FP的大小，避免導光光學膜圖案210FP造成過嚴重的密集感。各導光光學膜圖案210FP的尺寸與相鄰的兩導光光學膜圖案210FP之間的最小距離的比值介於0.6至0.7之間，其中各導光光學膜圖案210FP的尺寸與相鄰的兩導光光學膜圖案210FP之間的最小距離的比值較佳為0.6。例如，在本實施例中，相鄰的二導光光學膜圖案210FP之間的最小距離為1.5毫米的條件下，導光光學膜圖案210FP的尺寸可控制在1.1毫米以下，如此，將可以使使用者有更好的視覺感受。

如此，當來自第一波導100的影像光束IB經由入光面進入第二板體210後，影像光束IB的一部分能夠穿透導光光學膜圖案210FP，影像光束IB的另一部分經由導光光學膜圖案210FP反射後自第二表面212S離開第二板體210。更具體而言，在本實施例中，導光光學膜圖案210FP在第二板體210上的正投影面積與第二板體210的面積之間的比值小於30%，以獲得更好的穿透視野。舉例而言，導光光學膜圖案210FP的面積約為第二板體210的面積的20%左右，並且，由於導光光學膜圖案210FP有著50%左右的穿透率，因此頭戴式顯示裝置300的光學系統整體的穿透視野效率可以提升至約90%左右，進而達到良好的穿透視野。

圖4A是圖1A的頭戴式顯示裝置的光路示意圖。圖4B是圖1A的頭戴式顯示裝置所呈現的影像光束的亮度模擬數據圖。圖4C是一對照例的未配置有導光膜時的頭戴式顯示裝置所呈現的影像光束的亮度模擬數據圖。進一步而言，如圖4A所示，在本實施例中，第二波導200具有一第一光學區201R以及一第二光學區202R，其中第一光學區201R位於入光面與第二光學區202R之間，且第一鋸齒狀結構211ZS、第二鋸齒狀結構212ZS與第二光學微結構220位於第二光學區202R中，且第二波導200還包括一導光膜GF。導光膜GF位於第二波導200的內部的一導光面GS上，導光面GS位於第一光學區201R中並與第一表面211S平行。

進一步而言，導光膜GF的製作模式可在形成至少一光學膜210F的多個導光光學膜圖案210FP時，一起製作。舉例而言，在本實施例中，第二波導200的第一結構層211還具有一第一平面211PS，第二結構層212還具有一第二平面212PS，在形成至少一光學膜210F的多個導光光學膜圖案210FP的同時，也於第一平面或第二平面上形成導光膜GF，接著，在第一結構層211與第二結構層212接合後，第二平面與第一平面相接觸而形成導光面GS，且其上可形成有導光膜GF。

具體而言，如圖4A所示，導光膜GF用以使一部分的影像光束IB穿透，並反射另一部分的影像光束IB，且通過導光膜GF的影像光束IB在第二波導200中以全反射的方式被傳遞。如此，進入第二波導200的影像光束IB的均勻性可被進一步加強。

進一步而言，如圖4B所示，當配置有導光膜GF時，導光膜GF能夠有效增加影像光束IB的密集度。並且，由於導光膜GF位於第二波導200的內部之中，相較於在第二波導200的外表面鍍有導光膜GF的情況，能夠大幅增加其均勻性，並且保持其光學效率。如此，頭戴式顯示裝置300中通過第二波導200而傳遞至人眼的影像光束IB所呈現的影像畫面可以具有良好的均勻，且畫面不容易產生缺陷。相對於此，如圖4C所示，當未配置有導光膜GF時，頭戴式顯示裝置300中通過第二波導200而傳遞至人眼的影像光束IB的均勻度明顯下降，因此，進入人眼的影像光束IB將會有部分區域缺光，如此，人眼所看到的影像畫面就會有缺陷而不完整，進而影響觀賞品質。

綜上所述，本發明的實施例至少具有以下其中一個優點或功效。在本發明的實施例中，通過第一波導的配置，影像光束能夠被傳遞至第二波導，且光形得到調整，而能保持視場角，並在單一維度上擴大光瞳。通過第二波導的配置，影像光束的傳遞路徑能夠被延長，且具有良好的均勻性。如此，頭戴式顯示裝置能夠具有大視角，並能夠提供良好的觀賞品質。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。此外，本說明書或申請專利範圍中提及的“第一”、“第二”等用語僅用以命名元件（element）的名稱或區別不同實施例或範圍，而並非用來限制元件數量上的上限或下限。

100:第一波導 101R:第一光學區 102R:第二光學區 110:第一板體 110F:光學膜 110OS:光學面 111:第一結構層 111IS:第一斜面 111LS:第一連接面 111S:第一表面 111ZS:第一鋸齒狀結構 112:第二結構層 112IS:第二斜面 112LS:第二連接面 112S:第二表面 112ZS:第二鋸齒狀結構 120:第一光學微結構 121:中央光學微結構 122:中繼光學微結構 123:邊緣光學微結構 200:第二波導 201R:第一光學區 202R:第二光學區 210:第二板體 210F:光學膜 210FP:導光光學膜圖案 210OS:光學面 211:第一結構層 211IS:第一斜面 211LS:第一連接面 211PS:第一平面 211S:第一表面 211ZS:第一鋸齒狀結構 212:第二結構層 212IS:第二斜面 212LS:第二連接面 212ZS:第二鋸齒狀結構 212S:第二表面 212PS:第二平面 220:第二光學微結構 300:頭戴式顯示裝置 310:照明系統 320:顯示單元 D1:第一方向 D2:第二方向 EY:眼睛 GF:導光膜 GS:導光面 IB:影像光束 LS:透鏡模組 O:主軸 OM:光罩 PS:平板狀結構 ST:光欄 TH:貫孔 WG:波導元件 ZS:鋸齒狀結構 θ:夾角。

圖1A是使用者穿戴本發明一實施例的一種頭戴式顯示裝置的上視示意圖。圖1B是圖1A的頭戴式顯示裝置的架構示意圖。圖2A是圖1B的第一波導的透視示意圖。圖2B是圖2A的第一波導的爆炸圖。圖2C是圖2A的第一波導的側視示意圖。圖2D是圖2A的第一波導的光路示意圖。圖3A是圖1B的第二波導的爆炸示意圖。圖3B是一種製作圖3A的第二波導的光罩的示意圖。圖3C是另一種製作圖3A的第二波導的光罩的正視示意圖。圖3D是圖3C的光罩的底視示意圖。圖3E是圖1B的第二波導的正視示意圖。圖4A是圖1A的頭戴式顯示裝置的光路示意圖。圖4B是圖1A的頭戴式顯示裝置的光路示意圖。圖4C是一對照例的頭戴式顯示裝置的光路示意圖。

100:第一波導

110第一板體

111:第一結構層

111S:第一表面

112:第二結構層

112S:第二表面

200:第二波導

300:頭戴式顯示裝置

310:照明系統

320:顯示單元

IB:影像光束

LS:透鏡模組

ST:光欄

WG:波導元件

θ:夾角

Claims

一種頭戴式顯示裝置，用於配置在使用者的至少一眼睛前方，包括：一顯示單元，用於提供一影像光束；以及一第一波導，位於該影像光束的傳遞路徑上，且該第一波導包括：一第一板體；以及多個第一光學微結構，位於該第一板體中，且該些第一光學微結構包括：中央光學微結構，分別位於該影像光束的主軸的兩側；以及邊緣光學微結構，分別位於該影像光束的主軸的兩側，且該中央光學微結構比該邊緣光學微結構還靠近該影像光束的主軸，其中該影像光束經由該第一板體的一第一表面進入該第一板體後，該影像光束的一部分穿透該中央光學微結構，該影像光束的另一部分經由該中央光學微結構而分別被傳遞至對應的該邊緣光學微結構，並通過對應的該邊緣光學微結構後自該第一板體的一第二表面離開該第一板體；一第二波導，位於該影像光束的傳遞路徑上，其中該第一波導位於該顯示單元與該第二波導之間，該第一波導用以傳遞該影像光束至該第二波導，並調整該影像光束的光形，該第二波導用以傳遞影像光束至所述使用者的至少一眼睛，且該第二波導包括：一第二板體，具有一入光面，該入光面連接該第二板體的一第一表面與一第二表面；以及多個第二光學微結構，位於該第二板體中，其中各該第二光學微結構分別具有一光學面，該些第二光學微結構的該些光學面分別相對於該第二板體的該第一表面傾斜；以及多個導光光學膜圖案，該些導光光學膜圖案位於該些第二光學微結構的該些光學面上，且該些導光光學膜圖案用以使一部分的該影像光束穿透，並反射另一部分的該影像光束，其中該影像光束經由該入光面進入該第二板體後，該影像光束的一部分穿透該些導光光學膜圖案，該影像光束的另一部分經由該些導光光學膜圖案反射後自該第二板體的該第二表面離開該第二板體。
如請求項1所述的頭戴式顯示裝置，其中該些導光光學膜圖案在該第二板體上的正投影面積與該第二板體的面積之間的比值小於30%。
如請求項1所述的頭戴式顯示裝置，該第一波導與該第二波導之間的夾角介於90度至135度之間。
如請求項1所述的頭戴式顯示裝置，其中該第一波導的該些第一光學微結構沿著一第一方向排列，該第二波導的該些第二光學微結構沿著一第二方向排列，且該第一方向與該第二方向垂直。
如請求項1所述的頭戴式顯示裝置，其中各該第一光學微結構分別具有一光學面，該些第一光學微結構的該些光學面分別自靠近該影像光束的主軸與該第一板體的該第一表面處往遠離該影像光束的主軸以及靠近該第一板體的該第二表面處延伸而相對於該第一板體的該第一表面傾斜。
如請求項5所述的頭戴式顯示裝置，其中該第一波導具有一第一光學區以及一第二光學區，該第一光學區以及該第二光學區分別位於該影像光束的主軸的兩側，位於該第一光學區中的該些第一光學微結構的該些光學面的傾斜方向與該第二光學區中的該些第一光學微結構的該些光學面的傾斜方向成鏡像對稱。
如請求項5所述的頭戴式顯示裝置，其中該第一波導具有至少一光學膜，該至少一光學膜位於該些第一光學微結構的該些光學面的至少一者上，且該光學膜用以使一部分的該影像光束穿透，並反射另一部分的該影像光束。
如請求項7所述的頭戴式顯示裝置，其中位於該中央光學微結構或該邊緣光學微結構上的該至少一光學膜對該影像光束的反射率大於對該影像光束的穿透率。
如請求項7所述的頭戴式顯示裝置，其中該些第一光學微結構還包括多個中繼光學微結構，且該中央光學微結構與該邊緣光學微結構之間存在至少一該中繼光學微結構，其中來自於該中央光學微結構的該影像光束的一部分穿透該些中繼光學微結構後被傳遞至對應的該邊緣光學微結構，來自於該中央光學微結構的該影像光束的另一部分經由該些中繼光學微結構反射而自該第一板體的該第二表面離開該第一板體。
如請求項9所述的頭戴式顯示裝置，其中位於該些中繼光學微結構上的該至少一光學膜對該影像光束的反射率小於對該影像光束的穿透率。
如請求項5所述的頭戴式顯示裝置，其中該第一板體包括：一第一結構層，具有多個第一斜面與多個第一連接面，其中各該第一連接面連接相鄰的該些第一斜面的不同端，以形成一第一鋸齒狀結構；以及一第二結構層，具有多個第二斜面與多個第二連接面，其中各該第二連接面連接相鄰的該些第二斜面的不同端，以形成一第二鋸齒狀結構，且該些第二斜面與該些第一斜面相對應，該些第二連接面與該些第一連接面相對應，以使該第一鋸齒狀結構與該第二鋸齒狀結構吻合，且該些第二斜面與該些第一斜面相接觸而形成該些第一光學微結構的該些光學面。
如請求項11所述的頭戴式顯示裝置，其中該第一波導具有至少一光學膜，該至少一光學膜位於該第一結構層的該些第一斜面與該第二結構層的該些第二斜面的至少一者上，且該光學膜用以使一部分的該影像光束穿透，並反射另一部分的該影像光束。
如請求項1所述的頭戴式顯示裝置，其中相鄰的二該導光光學膜圖案之間的最小距離小於使用者瞳孔的尺寸。
如請求項13所述的頭戴式顯示裝置，其中各該導光光學膜圖案的尺寸與相鄰的二該導光光學膜圖案之間的最小距離的比值介於0.6至0.7之間。
如請求項13所述的頭戴式顯示裝置，其中該第二板體包括：一第一結構層，具有多個第一斜面與多個第一連接面，其中各該第一連接面連接相鄰的該些第一斜面的不同端，以形成一第一鋸齒狀結構；以及一第二結構層，具有多個第二斜面與多個第二連接面，其中各該第二連接面連接相鄰的該些第二斜面的不同端，以形成一第二鋸齒狀結構，且該些第二斜面與該些第一斜面相對應，該些第二連接面與該些第一連接面相對應，以使該第一鋸齒狀結構與該第二鋸齒狀結構吻合，且該些第二斜面與該些第一斜面相接觸而形成該些第二光學微結構的該些光學面。
如請求項15所述的頭戴式顯示裝置，其中該第二波導具有一第一光學區以及一第二光學區，其中該第一光學區位於該入光面與該第二光學區之間，且該第一鋸齒狀結構、該第二鋸齒狀結構與該些第二光學微結構位於該第二光學區中，且該第二波導還包括：一導光膜，位於該第二波導的內部的一導光面上，該導光面位於該第一光學區中並與該第二板體的該第一表面平行，其中該導光膜用以使一部分的該影像光束穿透，並反射另一部分的該影像光束，且通過該導光膜的該影像光束在該第二波導中以全反射的方式被傳遞。
如請求項15所述的頭戴式顯示裝置，其中該第一結構層還具有一第一平面，該第二結構層還具有一第二平面，該第二平面與該第一平面相接觸而形成該導光面。
一種頭戴式顯示裝置的波導的製作方法，其中該波導用以傳遞一影像光束，且該波導的製作方法包括：提供一第一結構層，其中該第一結構層具有多個第一斜面與多個第一連接面，其中各該第一連接面連接相鄰的該些第一斜面的不同端，以形成一第一鋸齒狀結構；提供一第二結構層，其中該第二結構層具有多個第二斜面與多個第二連接面，其中各該第二連接面連接相鄰的該些第二斜面的不同端，以形成一第二鋸齒狀結構；在該第一結構層的至少一該些第一斜面或該第二結構層的至少一該些第二斜面上形成至少一光學膜，其中該至少一光學膜用以使一部分的該影像光束穿透，並反射另一部分的該影像光束；以及接合該第一結構層與該第二結構層，其中該些第二斜面與該些第一斜面相對應，該些第二連接面與該些第一連接面相對應，以使該第一鋸齒狀結構與該第二鋸齒狀結構能夠吻合，且該些第二斜面與該些第一斜面相接觸而形成多個光學微結構的多個光學面。
如請求項18所述的波導的製作方法，其中該波導為一第一波導，該第一結構層與該第二結構層接合後形成該第一波導的一第一板體，該些光學微結構為多個第一光學微結構，該第一波導具有一第一光學區以及一第二光學區，該第一光學區以及該第二光學區分別位於該影像光束的主軸的兩側，位於該第一光學區中的該些第一光學微結構的該些光學面的傾斜方向與該第二光學區中的該些第一光學微結構的該些光學面的傾斜方向成鏡像對稱。
如請求項19所述的波導的製作方法，其中該些第一光學微結構包括：中央光學微結構，分別位於該影像光束的主軸的兩側；以及邊緣光學微結構，分別位於該影像光束的主軸的兩側，且該中央光學微結構比該邊緣光學微結構更靠近該影像光束的主軸，其中該影像光束經由該第一表面進入該第一板體後，該影像光束的一部分穿透該中央光學微結構，該影像光束的另一部分經由該中央光學微結構而分別被傳遞至對應的該邊緣光學微結構，並通過對應的該邊緣光學微結構後離開該第一板體。
如請求項20所述的波導的製作方法，其中位於該中央光學微結構或該邊緣光學微結構上的該至少一光學膜對該影像光束的反射率大於對該影像光束的穿透率。
如請求項20所述的波導的製作方法，其中該些第一光學微結構還包括多個中繼光學微結構，且該中央光學微結構與該邊緣光學微結構之間存在至少一該中繼光學微結構，其中來自於該中央光學微結構的該影像光束的一部分穿透該些中繼光學微結構後被傳遞至對應的該邊緣光學微結構，來自於該中央光學微結構的該影像光束的另一部分經由該些中繼光學微結構反射而離開該第一板體。
如請求項22所述的波導的製作方法，其中位於該些中繼光學微結構上的該至少一光學膜對該影像光束的反射率小於對該影像光束的穿透率。
如請求項18所述的波導的製作方法，其中該波導為一第二波導，該第一結構層與該第二結構層接合後形成該第二波導的一第二板體，該些光學微結構為多個第二光學微結構，且形成至少一光學膜的方法包括：提供一光罩，且該光罩具有多個貫孔；使該光罩與該第一結構層或該第二結構層重疊，且該些貫孔在該第一結構層或該第二結構層上的投影面與該第一結構層的至少一該些第一斜面或該第二結構層的至少一該些第二斜面重疊；以及通過該光罩的多個貫孔在該第一結構層的至少一該些第一斜面或該第二結構層的至少一該些第二斜面上形成該至少一光學膜的多個導光光學膜圖案，其中該影像光束經由該入光面進入該第二板體後，該影像光束的一部分穿透該些導光光學膜圖案，該影像光束的另一部分經由該些導光光學膜圖案反射後離開該第二板體，且該些導光光學膜圖案在該第二板體上的正投影面積與該第二板體的面積之間的比值小於30%。
如請求項24所述的波導的製作方法，其中該光罩為一平板狀結構或具有一鋸齒狀結構，當該光罩具有一鋸齒狀結構時，該鋸齒狀結構與該第一鋸齒狀結構或該第二鋸齒狀結構能夠吻合，且該光罩的該些貫孔貫穿該鋸齒狀結構的多個斜面，該鋸齒狀結構的該些斜面與該第一結構層的至少一該些第一斜面或該第二結構層的至少一該些第二斜面相對應。
如請求項24所述的波導的製作方法，其中相鄰的二該導光光學膜圖案之間的最小距離小於使用者瞳孔的尺寸。
如請求項24所述的波導的製作方法，其中各該導光光學膜圖案的尺寸與相鄰的二該導光光學膜圖案之間的最小距離的比值介於0.6至0.7之間。
如請求項24所述的波導的製作方法，其中該第二波導具有一第一光學區以及一第二光學區，其中該第一光學區位於該入光面與該第二光學區之間，且該第一結構層還具有一第一平面，該第二結構層還具有一第二平面，該第一平面與該第二平面位於該第一光學區中，而該第一鋸齒狀結構、該第二鋸齒狀結構與該些第二光學微結構位於該第二光學區中，且該波導的製作方法還包括：在該第一平面或該第二平面上形成導光膜，其中該導光膜用以使一部分的該影像光束穿透，並反射另一部分的該影像光束，當該第一結構層與該第二結構層接合後，該第一平面與該第二平面相接觸以形成一導光面，且通過該導光面上的該導光膜的該影像光束在該第二波導中以全反射的方式被傳遞。