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TWI786758B - 顯示元件部件以及使用其之顯示元件 - Google Patents

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TWI786758B
TWI786758B TW110128306A TW110128306A TWI786758B TW I786758 B TWI786758 B TW I786758B TW 110128306 A TW110128306 A TW 110128306A TW 110128306 A TW110128306 A TW 110128306A TW I786758 B TWI786758 B TW I786758B
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辛富建
鄭普邏
黃惠垣
權徒敬
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南韓商Ｌｇ化學股份有限公司
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Abstract

本揭露是有關於一種顯示元件，且確切而言是有關於一種能夠藉由經由光散射單元使光輸出單元輸出的光在給定方向上散射來將由於光繞射所致的光損失最小化的顯示元件。

Description

顯示元件部件以及使用其之顯示元件
本揭露是有關於一種顯示元件部件以及使用其之顯示元件，且確切而言，是有關於一種可藉由經由光散射單元使光輸出單元輸出的光在給定方向上散射來將由於光繞射所致的光損失最小化的顯示元件部件以及一種使用其之顯示元件。
圖1是示意性地說明常用於車輛的抬頭顯示器(head-up display，HUD)系統的圖。
常用於車輛的HUD系統10可包括：顯示器1，用於產生並輸出影像；及光學系統2，用於朝向車輛的擋風玻璃導引對應的影像。
光學系統2使用多個鏡子3及4(如圖1中所說明)，以在保證顯示器1與擋風玻璃之間的光路徑的同時減小HUD系統10的總體積。
然而，儘管如上文所述使用多個鏡子，但將HUD系統10的總體積減小至10升水準仍受限制，原因在於需要保證顯示器1與所述多個鏡子3及4之間的距離。
在此種HUD系統中，自駕駛員的視角來看，難以寬廣地形成眼運動框(eye motion box，EMB)，即可經由擋風玻璃觀察影像的區域。因此，駕駛員不得不依據駕駛員的瞳孔軸線及影像的觀察角度來直接且不方便地調整所述多個鏡子3及4的角度，以使得影像可到達擋風玻璃的有限範圍。
此外，為瞭解決此問題，藉由使用光引導板使光一維地擴散。然而，問題在於由於入射光並非垂直地擴散因而無法寬廣地形成EMB。
因此，迫切需要開發一項藉由使光在顯示元件中擴散來寬廣地實施EMB的技術。
前述先前技術是發明人已掌握以導出本揭露實施例或在導出實施例的過程中獲得的技術資訊，且可本質上並不是在對本揭露實施例提出申請之前向一般公眾揭露的已知技術。
本揭露的各種實施例提供一種顯示元件部件以及一種使用其之顯示元件，所述顯示元件部件可擴大眼運動框(EMB)且亦藉由將繞射最小化以使光擴散來將光損失最小化，將繞射最小化以使光擴散是以使散射光在給定方向上入射於用於使光擴散的光引導單元上的方式來實現。
然而，本揭露要達成的目標並不僅限於前述目標，且熟習此項技術者閱讀以下說明可顯而易見地理解上文未闡述的其他 目標。
本揭露實施例提供一種顯示元件部件，所述顯示元件部件包括：光散射單元，被配置成使光散射；及光引導單元，被配置成使散射的所述光在給定方向上擴散。所述光引導單元包括：光引導件，被配置成引導光；第一光學裝置，設置於所述光引導件的一個表面或另一表面上以使得散射的所述光被接收並引導於所述光引導件上，且被配置成使所接收的所述光繞射；以及第二光學裝置，設置於所述光引導件的所述一個表面或所述另一表面上且被配置成接收由所述第一光學裝置繞射並被引導穿過所述光引導件的所述光，使所接收的所述光部分地繞射並自所述光引導件的所述一個表面或所述另一表面輸出經繞射的所述光。
根據本揭露實施例，所述第一光學裝置及所述第二光學裝置中的每一者包括繞射光柵圖案，在所述繞射光柵圖案中高折射單元及低折射單元交替地設置於第一方向上。
根據本揭露實施例，所述光散射單元可以是漫射器，所述漫射器被配置成使光在所述第一方向上以給定角度散射。
根據本揭露實施例，所述光散射單元可以是漫射器，所述漫射器被配置成使光在第二方向上在與所述第一光學裝置的一個表面垂直的方向上散射，所述第二方向是所述繞射光柵圖案的長度方向。
根據本揭露實施例，所述光散射單元可使光在所述第一 方向上以最大散射角度散射，所述最大散射角度的範圍介於0.5°至3°。
根據本揭露實施例，所述光散射單元可使光在所述第二方向上以最大散射角度散射，所述最大散射角度的範圍介於3°至20°。
根據本揭露實施例，所述光散射單元可使光在所述第一方向及所述第二方向上散射。所述光在所述第一方向上散射的最大散射角度及所述光在所述第二方向上散射的最大散射角度滿足以下方程式1。
[方程式1]3
Figure 110128306-A0305-02-0005-13
光在第二方向上散射的最大散射角度/光在第一方向上散射的最大散射角度
Figure 110128306-A0305-02-0005-14
10。
根據本揭露實施例，所述光散射單元的光透射率的範圍介於80%至100%。
根據本揭露實施例，所述第二光學裝置可被配置成藉由在所述第一方向上的所述圖案來提高繞射效率。
根據本揭露實施例，所述第一光學裝置及所述第二光學裝置中的每一者可以是選自全像光學裝置及繞射光學裝置中的任一者。
本揭露的實施例提供一種顯示元件，所述顯示元件包括顯示元件部件及光輸出單元，所述光輸出單元被配置成輸出光以使得所述光被輻射至所述顯示元件部件的所述光散射單元。
根據本揭露實施例，所述光輸出單元可包括液晶顯示器面板或有機發光二極體顯示器面板。
根據本揭露實施例，所述光輸出單元從中輸出所述光的一部分的面積的範圍介於1平方公分至10平方公分。
根據本揭露實施例的顯示元件部件以及使用其之顯示元件可由於入射光不發生額外繞射而提高光效率，且亦藉由使入射光容易擴散來擴大顯示元件的EMB。
本揭露的效果並不僅限於前述效果，且熟習此項技術者閱讀本揭露的說明書及附圖可顯而易見地理解上文未闡述的效果。
1:顯示器
2:光學系統
3、4:鏡子
10:抬頭顯示器(HUD)系統
100:顯示元件
100’:顯示元件部件/部件
110:光輸出單元
130:光散射單元
150:光引導單元
151:光引導件
153:第一光學裝置
153p、155p:繞射光柵圖案
155:第二光學裝置
DB:繞射光
PB:輸入光/入射光
TB:透射光
x、z:軸
圖1是示意性地說明常用於車輛的HUD系統的圖。
圖2是示意性地說明根據本揭露實施例的顯示元件的圖。
圖3(a)及圖3(b)是說明光功率相對於偏離在無光散射單元的情況下由光輸出單元輸出的光的中心的角度的圖表，且是示意性地說明所述光的圖。
圖4(a)及圖4(b)是說明光功率相對於偏離由光輸出單元輸出且穿過光散射單元的光的中心的角度的圖表，且是示意性地說明所述光的圖。
圖5是示意性地說明透射光及繞射光的強度根據入射光的方 向及繞射光柵圖案的方向而改變的圖。
圖6是示意性地說明根據傳統技術透射光及繞射光的強度根據入射光的方向及繞射光柵圖案的方向而改變的圖。
圖7是示意性地說明根據比較實例的顯示元件的光路徑及所述光路徑中的主偏振方向的圖。
圖8是示意性地說明根據實施例的顯示元件的光路徑及所述光路徑的主偏振方向的圖。
圖9是說明由根據比較實例的顯示元件輸出的光的影像的圖，所述影像是在上部位置、中間位置及下部位置處拍攝。
圖10是說明由根據實施例的顯示元件輸出的光的影像的圖，所述影像是在上部位置、中間位置及下部位置處拍攝。
參考實施例，本揭露將變得顯而易見，所述實施例將在稍後結合附圖詳細地闡述。然而，本揭露並不僅限於本文中所揭露的實施例，且將體現為其他各種形式。提供本發明實施例僅是為了使本揭露完整且允許熟習本揭露所涉及技術的人員充分地理解本揭露的範疇。本揭露僅由申請專利範圍的範疇界定。與此同時，本揭露中所使用的用語是為了闡述實施例，並不旨在限制本揭露。
在整個說明書中，單數形式亦包括複數形式，除非上下文另有特殊闡述。
在整個說明書中，本文中所使用的「包括(comprise及/ 或comprising)」意指所提及的裝置、步驟、操作及/或元件不排除存在或添加一或多個其他裝置、步驟、操作及/或元件，且可更包括另一裝置而不排除所述另一裝置，除非有相反的特殊闡述。
在整個說明書中，可使用例如「第一」及「第二」等用語來闡述各種裝置，但裝置不應受該些用語侷限。用語僅用於將一個裝置與另一裝置區分開。
在本揭露的整個說明書中，當闡述一個構件放置於另一構件「上」時，此包括一個構件與另一構件聯接的情形及第三構件介於兩個構件之間的情形。
在本揭露的整個說明書中，「A及/或B」意指「A及B或者A或B。」
在整個說明書中，用語「光引導件」可被界定為藉由使用全內反射在其中引導光的結構。在全內反射條件下，光引導件的折射率需要大於與所述光引導件的表面相鄰的周圍介質的折射率。光引導件可被形成為包含玻璃及/或塑膠材料，且可以是透明或半透明的。光引導件可被形成為具有各種佈局的板型。在此種情形中，用語「板」意指在其一個表面與和所述一個表面相對的另一表面之間具有給定厚度的三維結構。所述一個表面及另一表面中的每一者可以是實質上平整表面，但所述一個表面及另一表面中的至少一個表面可一維或二維地彎曲。舉例而言，板型光引導件可一維地彎曲，且板型光引導件的一個表面及/或另一表面可具有與圓柱體的一側的一部分對應的形狀。然而，較佳地，曲面 所形成的曲率的曲率半徑足夠大以促進全內反射從而在光引導件中引導光。
在整個說明書中，用語「光學裝置」可具有因到達光學裝置的光發生繞射而改變的光路徑。光學裝置可被理解為如下結構：設置於光引導件的一個表面或另一表面中且藉由在光引導件中使光繞射來改變光路徑。
在整個說明書中，用語「繞射光學裝置」意指包括繞射光柵圖案的裝置，在所述繞射光柵圖案中高折射單元及低折射單元交替地設置於給定方向上，且所述「繞射光學裝置」可被界定為藉由在光引導件上使光繞射來改變光路徑的結構。在此種情形中，「繞射光學裝置」可意指在光引導件上定向於一個方向上的多個光柵線排列於預定方向上以形成具有圖案的給定區域的一部分。
在整個說明書中，「繞射光柵圖案的長度方向」可被界定為與高折射單元及低折射單元交替地排列的方向垂直的方向。
在整個說明書中，「表面不平坦光柵圖案」意指在給定方向上交替地設置有高折射單元及低折射單元的表面不平坦光柵圖案，且可被界定為藉由在光引導件上使光繞射來改變光路徑的結構。在此種情形中，「表面不平坦光學裝置」可意指在光引導件中定向於一個方向上的多個表面不平坦光柵線排列於預定方向上以形成具有圖案的給定區域的一部分。
在整個說明書中，用語「表面不平坦光柵線」可意指具 有給定高度且形成於光引導件的表面上的突出形態(即，凸起圖案)及/或具有給定深度且形成於光引導件的表面上的凹槽形態(即，內刻圖案)。在此種情形中，光柵線的定向方向可被自由地設計成使得經由繞射光學裝置的繞射將光路徑改變至既定方向上。排列有所述多個表面不平坦光柵線的圖案可意指「表面不平坦光柵圖案。」
在整個說明書中，用語「全像光學裝置」意指在給定方向上交替地設置有高折射單元及低折射單元的全像光柵圖案。到達全像光學裝置的光發生繞射，且因此全像光學裝置的光路徑可改變。由於多個雷射之間的干擾，可將此全像光柵圖案記錄於例如光聚合物等感光性材料上。全像光學裝置可被理解為設置於光引導件的一個表面或另一表面上且藉由在光引導件上使光繞射來改變光路徑的結構。
在整個說明書中，「全像光柵圖案的長度方向」可被界定為與高折射單元及低折射單元交替地排列的方向垂直的方向。
在整個說明書中，用語「繞射效率」可意指當光學裝置使在光引導件上經受全內反射的光部分地繞射且因此光的光路徑可發生改變且光的其餘部分可沿著繞射之前的光路徑經受全反射時，藉由將光路徑由於繞射而改變的繞射光的量除以在繞射之前的光量所獲得的值。
在後文中，更具體地闡述本揭露。
本揭露實施例提供顯示元件部件100’，顯示元件部件 100’包括：光散射單元130，被配置成使光散射；及光引導單元150，被配置成使經散射光在給定方向上擴散。光引導單元包括：光引導件151，被配置成引導光；第一光學裝置153，設置於光引導件的一個表面或另一表面上以使得接收經散射光並將其引導於光引導件151上，且被配置成使輸入的光繞射；及第二光學裝置155，設置於光引導件的一個表面或另一表面中且被配置成接收由第一光學裝置153繞射的光並引導所述光穿過光引導件151，使所接收的光部分地繞射，並自光引導件151的一個表面或另一表面輸出繞射光。
根據本揭露實施例的顯示元件部件100’可由於入射光不會發生額外繞射而提高光效率，且亦可藉由使入射光容易擴散來擴大顯示元件100的眼運動框(EMB)。
圖2是示意性地說明根據本揭露實施例的顯示元件100的圖。參考圖2，根據本揭露實施例的顯示元件100包括光輸出單元110、光散射單元130及光引導單元150。根據本揭露實施例的顯示元件部件100’包括光散射單元130及光引導單元150。此外，光引導單元150包括光引導件151、第一光學裝置153及第二光學裝置155。由於顯示元件部件100’包括上文所述的前述裝置，因此部件100’可提高由顯示元件100輸出的光的效率且擴大EMB。
根據本揭露實施例，顯示元件部件100’包括使光散射的光散射單元130。如上文所述，由於顯示元件部件100’包括光散射單元130以用於使由光輸出單元110(稍後加以闡述)輸出的光 散射，因此部件100’可藉由在不減少光量的情況下使光輸出單元110輸出的光在給定方向上散射來寬廣地保證顯示元件100的EMB，並且藉由將繞射最小化以在給定方向上擴大EMB來提高光效率並播放出色的影像。
圖3(a)及圖3(b)是說明光功率相對於偏離在無光散射單元130的情況下由光輸出單元110輸出的光的中心的角度的圖表，且是示意性地說明所述光的圖。如圖3(a)中所示，由光輸出單元110輸出的光不穿過光散射單元130。因此，所輸出的光並未在任何方向上發生散射且在光的中心部分處具有最強輸出。隨著所輸出的光偏離中心部分，光輸出迅速減小。同樣地，如圖3(b)的圖表中所示，可預期隨著所輸出的光遠離光的中心，光輸出迅速減小。
圖4(a)及圖4(b)是說明光功率相對於偏離由光輸出單元110輸出且穿過光散射單元130的光的中心的角度的圖表，且是示意性地說明所述光的圖。如圖4(a)中所示，由光輸出單元110輸出的光在穿過光散射單元130之後在給定方向上發生散射，且甚至在偏離光的中心部分的位置仍維持了光輸出。同樣地，如圖4(b)的圖表中所示，可預期儘管所輸出的光遠離光的中心但仍能維持光輸出。
根據本揭露實施例，顯示元件部件100’包括用於使經散射光在給定方向上擴散的光引導單元150。由於部件100’包括上文所述的光引導單元150，因此部件100’可接收由光散射單元130 散射的光、使由光散射單元130散射的光在給定方向上繞射並擴散，藉此寬廣地實施顯示元件100的EMB。
根據本揭露實施例，光引導單元150包括用於引導光的光引導件151、第一光學裝置153及第二光學裝置155。由於光引導單元150包括上文所述的光引導件151、第一光學裝置153及第二光學裝置155，因此光引導單元150可接收經散射光並使經散射光在給定方向上繞射。光引導單元150可藉由使繞射光繞射來將繞射光中的一些輸出至光引導件151的外部，且可透射繞射光中的一些並使由光輸出單元110輸出的光擴散。
根據本揭露實施例，光引導單元150包括第一光學裝置153。第一光學裝置153可設置於光引導件151的一個表面或另一表面上以使得由光輸出單元110(稍後加以闡述)輸出的光在穿過光散射單元130之後被接收並引導於光引導件151上，且第一光學裝置153可被配置成使輸入的輸入光PB繞射。由於光引導單元150包括上文所述的第一光學裝置153，因此光引導單元150可將所接收的光實施成經受全反射並由光引導件151引導。
根據本揭露實施例，第一光學裝置153可包括繞射光柵圖案153p，在繞射光柵圖案153p中高折射單元及低折射單元交替地設置於給定方向上。在此種情形中，第一光學裝置153的高折射單元及低折射單元交替設置的方向被界定為第一方向，且可以是基於圖2的x軸方向。在此種情形中，第一光學裝置153的繞射光柵圖案153p的長度方向可以是與所述第一方向垂直的第二方 向，即基於圖2的z軸方向。
根據本揭露實施例，光引導單元150包括第二光學裝置155。第二光學裝置155可被實施成自第一光學裝置153接收經引導的光並使由光輸出單元110(稍後加以闡述)輸出的光擴散，且藉由使所接收的光中的一些繞射來將所接收的光中的一些輸出至光引導件151的外部且藉由透射未發生繞射的光中的一些來使所接收的光一維地擴散，以此來拓寬顯示元件100的EMB。
具體而言，第二光學裝置155被配置成接收由第一光學裝置153繞射並被引導穿過光引導件151的光L1，藉由繞射朝向光引導件151的另一表面導引所接收的光L1中的一些，且能夠藉由全反射沿著現有光路徑將所接收的光L1的其餘部分引導於光引導件151上。更具體而言，使由第二光學裝置155首先接收的光L1在特定方向上(例如，在第一方向上)以給定間隔在每一分離點處多次部分地繞射，以使得將繞射光L2輸出至光引導件151的外部且其餘光經受全反射並在第一方向上被引導於光引導件151內。因此，可執行初級擴散。
根據本揭露實施例，第二光學裝置155可包括繞射光柵圖案155p，在繞射光柵圖案155p中高折射單元及低折射單元交替地設置於給定方向上。在此種情形中，第二光學裝置155的高折射單元及低折射單元交替設置的方向被界定為第一方向，且可以是基於圖2的x軸方向。在此種情形中，第二光學裝置155的繞射光柵圖案155p的長度方向可以是與所述第一方向垂直的第二方 向，即基於圖2的z軸方向。
根據本揭露實施例，第一光學裝置153及第二光學裝置155可分別包括繞射光柵圖案153p及155p，在繞射光柵圖案153p及155p中的每一者中高折射單元及低折射單元交替地設置於第一方向上。由於如上文所述繞射光柵圖案153p及155p被實施於相同的方向上，因此不會減少入射光的輸出，可提高所輸出的光的光效率，且可提高由顯示元件100播放的影像的清晰度。更具體而言，第一光學裝置153及第二光學裝置155可分別包括繞射光柵圖案153p及155p，在繞射光柵圖案153p及155p中的每一者中高折射單元及低折射單元交替地設置於第一方向上。如上文所述，第一光學裝置的繞射光柵圖案153p被實施成包括在第一方向上交替地設置有高折射單元及低折射單元的繞射光柵圖案。第二光學裝置的繞射光柵圖案155p被實施成包括在第一方向上交替地設置有高折射單元及低折射單元的繞射光柵圖案。因此，可防止由光輸出單元110(稍後加以闡述)輸出的光的量減少。
圖5是示意性地說明透射光TB及繞射光DB的強度根據入射光PB的方向及繞射光柵圖案的方向而改變的圖。參考圖5，當輻射在第一方向上偏振的光作為入射光PB時，在光穿過已在第一方向上形成有繞射光柵圖案153p的第一光學裝置153時，繞射光的量被實施為高的，但透射光的量被實施為低的。因此，可藉由將第一光學裝置153及第二光學裝置155兩者的繞射光柵圖案153p及155p的方向設定為第一方向來將光輸出單元110輸出的光 的量維持於高水準上。
圖6是示意性地說明根據傳統技術透射光及繞射光的強度根據入射光的方向及繞射光柵圖案的方向而改變的圖。參考圖6，當輻射在第一方向上偏振的光作為入射光PB時，在光穿過已在第一方向上形成有繞射光柵圖案153p的第一光學裝置153時，繞射光的量被實施為高的，但透射光的量被實施為低的。此後，已在第二方向上形成有繞射光柵圖案的第二光學裝置所繞射的繞射光被實施成具有高強度的透射光，且被實施成具有低量的繞射光。因此，可減少光輸出單元110輸出的光的量。
根據本揭露實施例，光散射單元130可以是漫射器，所述漫射器使光在相對於第一方向具有給定角度的方向上散射。具體而言，光散射單元130可以是使光在相對於第一方向具有給定角度的第二方向上散射的漫射器。更具體而言，光散射單元130可以是使光在橢圓體中散射的漫射器。更具體而言，光散射單元130可以是使光在第二方向(即繞射光柵圖案的長度方向)上在與第一光學裝置的一個表面垂直的方向上散射的漫射器。由於如上文所述地將光散射單元130選擇為使光在特定方向上散射的漫射器，因此可寬廣地實施顯示元件100播放的影像的EMB。
在整個說明書中，「光在特定方向上散射」可意指光在特定方向上在與輻射光的方向垂直的表面上散射。具體而言，參考圖2，由光輸出單元110輻射的光入射至光散射單元130上。光散射單元130對入射光進行散射。由光輸出單元110輻射的光的擴 展方向可被界定為散射光被輻射的方向。光被散射同時相對於散射光被輻射並散射於光引導件151(第一光學裝置153的表面)上的方向形成一定角度的特定方向可被界定為「光在特定方向上散射」。
在整個說明書中，「光在特定方向上散射」可意指以使光盡可能在特定方向上散射且在另一方向上的散射很弱的方式使光散射於一個區域中。
根據本揭露實施例，光散射單元130可使光在第一方向上以最大散射角度散射，所述最大散射角度的範圍介於0.5°至3°°。具體而言，光散射單元130可使由光輸出單元110輸出並輻射至光散射單元130的光在第一方向上以最大散射角度散射，所述最大散射角度的範圍介於0.7°至2.7°、1.0°至2.5°、或者1.5°至2.0°。可藉由在前述範圍中調整由光輸出單元110輸出並由光散射單元130輻射的光的最大散射角度來調整待擴大的影像的大小且提高影像的清晰度。
在整個說明書中，「最大散射角度」可意指當光在光被輻射的方向上形成角度的同時被散射時，在散射光當中與光被輻射的方向盡可能分離且被散射的光所形成的角度。
根據本揭露實施例，光散射單元130可使光在第二方向上以最大散射角度散射，所述最大散射角度的範圍介於3°至20°。具體而言，光散射單元130可使光在第二方向上以最大散射角度散射，所述最大散射角度的範圍介於4°至19°、5°至18°、6°至17°、 7°至16°、8°至15°、9°至14°、10°至13°、或者11°至12°。可藉由在前述範圍中調整由光輸出單元110輸出並由光散射單元130輻射的光的最大散射角度來調整待擴大的影像的大小且提高影像的清晰度。
根據本揭露實施例，光散射單元130使光在第一方向及第二方向上散射。光在第一方向上散射的最大散射角度及光在第二方向上散射的最大散射角度可滿足以下方程式1。具體而言，光散射單元130使由光輸出單元110(稍後加以闡述)輸出並輻射至光散射單元130的光在第一方向及第二方向上散射。光在第一方向上散射的最大散射角度及光在第二方向上散射的最大散射角度可滿足以下方程式1。
[方程式1]3
Figure 110128306-A0305-02-0018-15
光在第二方向上散射的最大散射角度/光在第一方向上散射的最大散射角度
Figure 110128306-A0305-02-0018-16
10
具體而言，方程式1中的值可以是4或大於4至9或小於9、5或大於5至8或小於8、或者6或大於6至7或小於7。可藉由在前述範圍中調整方程式1中的值來調整待擴大的影像的大小且提高影像的清晰度。
根據本揭露實施例，光散射單元130的光透射率可以是80%或大於80%至100%或小於100%。具體而言，光散射單元130的光透射率的範圍介於82%至98%、84%至96%、86%至94%、或者88%至92%。可藉由在前述範圍中調整光散射單元130的光透 射率來提高顯示元件100播放的光的亮度。
根據本揭露實施例，第二光學裝置155可被配置成藉由在第一方向上的繞射光柵圖案來提高繞射效率。
根據本揭露實施例，較佳地，第二光學裝置155被配置成藉由在第一方向上的繞射光柵圖案來逐漸提高繞射效率。第二光學裝置的繞射光柵圖案的效率可被配置成在10%與100%之間逐漸增大。第二光學裝置155自第一光學裝置153接收的光L1在以繞射光柵圖案設置於光引導件151上的第一方向作為主方向上的方向上經受全反射。繞射光柵圖案使光L2中的一些在全反射路徑上除發生繞射之外亦分支，以使得在光引導件151輸出光的方向上形成光路徑。因此，光的量沿著以第一方向作為主方向的全反射路徑減少。因此，儘管到達繞射光柵圖案的光的量沿著全反射路徑減少，但若第二光學裝置155被配置成提高第一方向上的繞射效率，則由第二光學裝置155的繞射光柵圖案155p繞射並由光引導件151輸出的光L2的份額量可類似。
根據本揭露實施例，第一光學裝置153及第二光學裝置155中的每一者可以是自全像光學裝置及表面不平坦光學裝置選擇的任一者。具體而言，第一光學裝置153及第二光學裝置155兩者皆可以是全像光學裝置或皆可以是表面不平坦光學裝置。此外，第一光學裝置153及第二光學裝置155中的一者可以是全像光學裝置，且第一光學裝置153及第二光學裝置155中的另一者可以是表面不平坦光學裝置。可根據所實施的顯示元件的情況藉 由選擇上文所述的第一光學裝置153及第二光學裝置155來實施適當繞射效率。
本揭露實施例提供顯示元件100，顯示元件100包括：顯示元件部件100’；及光輸出單元110，用於輸出光以使得光輻射至顯示元件部件100’的光散射單元130。
根據本揭露實施例的顯示元件100可由於入射光不發生額外繞射而提高光效率，且亦可藉由使入射光容易擴散來擴大顯示元件100的眼運動框(EMB)。
根據本揭露實施例，光輸出單元110將所輸出的光輻射至光散射單元130。由於由光輸出單元110輻射的光被上文所述的光散射單元130散射，因此顯示元件可不需要額外光學裝置來使光在特定方向上擴散。
根據本揭露實施例，顯示元件100包括用於輸出光的光輸出單元110。由於顯示元件100包括上文所述的光輸出單元110，因此顯示元件100可藉由以光的形式輻射影像來在給定位置處輸出預定影像。此外，若顯示元件100對應於車輛的抬頭顯示器(HUD)，則顯示元件100可在擋風玻璃上播放影像。
根據本揭露實施例，光輸出單元110可包括液晶顯示器(liquid crystal display，LCD)面板或有機發光二極體(organic light-emitting diode，OLED)顯示器面板。具體而言，光輸出單元110可以是LCD面板或包括OLED的顯示器面板(在後文中被稱為有機發光顯示器面板)或雷射束掃描投影儀。更具體而言，光 輸出單元110意指接收具有影像資訊的電性訊號並針對所述影像資訊輸出影像顯示光的零件。可藉由選擇光輸出單元110作為上文所述的LCD面板或OLED顯示器面板來播放移動影像以及靜態影像且提高所播放的影像的圖像品質。
根據本揭露實施例，光輸出單元110從中輸出光的一部分的面積的範圍介於1平方公分至10平方公分。具體而言，光輸出單元110從中輸出光的所述部分的面積的範圍介於2平方公分至9平方公分、3平方公分至8平方公分、4平方公分至7平方公分、5平方公分至6平方公分。可藉由在前述範圍中調整從中輸出光的一部分的面積來提高所播放的影像的圖像品質。
發明模式
在後文中，詳細地闡述實例以詳細地闡述本揭露。然而，可以各種其他形式修改根據本揭露的實例，且本揭露的範疇被解釋為限於以下實例。提供本說明書的實例以向熟習此項技術者更充分地闡釋本揭露。
圖7是示意性地說明根據比較實例的顯示元件的光路徑及所述光路徑的主偏振方向的圖。參考圖7，顯示元件不包括光散射單元130，且光輸出單元110輸出光L。此後，光L入射至第一光學裝置153上，在光引導件151上經受全反射並由第二光學裝置155接收。所接收的光L1被第二光學裝置155繞射且一維地擴散，且因此光引導件151輸出光L2。
圖8是示意性地說明根據實例的顯示元件100的光路徑 及所述光路徑的主偏振方向的圖。參考圖8，光L由光輸出單元110輸出並穿過光散射單元130。此後，光L入射至第一光學裝置153上，在光引導件151上經受全反射並由第二光學裝置155接收。所接收的光L1被第二光學裝置155繞射且一維地擴散，且因此光引導件輸出光L2。
圖9是說明根據比較實例的顯示元件輸出的光的影像的圖，所述影像是在上部位置、中間位置及下部位置處拍攝。參考圖9，可看到在中間位置處拍攝的光的影像是清楚的，但在上部位置或下部位置處拍攝的光影像無法看到，即光並未在第一方向上擴散。
圖10是說明根據實例的顯示元件100輸出的光的影像的圖，所述影像是在上部位置、中間位置及下部位置處拍攝。參考圖10，可看到，在全部的上部位置、中間位置及下部位置處皆可看到影像。因此，可看到由光輸出單元110輸出的光在第一方向上擴散。
因此，根據本揭露的顯示元件部件100’以及使用其之顯示元件100可藉由經由光散射單元130使光輸出單元110的光在第一方向上擴散來實施顯示元件100的光的擴散但不減少光的量。
儘管上文已結合有限的實施例及圖式闡述了本揭露，但本揭露並不僅限於所述實施例。熟習本揭露所涉及技術的人員可在本揭露的技術精神及以下申請專利範圍的等效範圍內修改及改變本揭露。
1:顯示器
2:光學系統
3、4:鏡子
10:抬頭顯示器(HUD)系統

Claims (12)

  1. 一種顯示元件部件，包括：光散射單元，被配置成使光散射，以及光引導單元，被配置成使散射的所述光在給定方向上擴散，其中所述光引導單元包括：光引導件，被配置成引導所述光；第一光學裝置，設置於所述光引導件的一個表面或另一表面上以使得散射的所述光被接收並引導於所述光引導件上，且被配置成使所接收的所述光繞射；以及第二光學裝置，設置於所述光引導件的所述一個表面或所述另一表面上且被配置成接收由所述第一光學裝置繞射並被引導穿過所述光引導件的所述光，使所接收的所述光部分地繞射並自所述光引導件的所述一個表面或所述另一表面輸出經繞射的所述光，其中所述光散射單元的光透射率的範圍介於80%至100%。
  2. 如請求項1所述的顯示元件部件，其中所述第一光學裝置及所述第二光學裝置中的每一者包括繞射光柵圖案，在所述繞射光柵圖案中高折射單元及低折射單元交替地設置於第一方向上。
  3. 如請求項2所述的顯示元件部件，其中所述光散射單元是漫射器，所述漫射器被配置成使所述光在所述第一方向上 以給定角度散射。
  4. 如請求項2所述的顯示元件部件，其中所述光散射單元是漫射器，所述漫射器被配置成使所述光在第二方向上在與所述第一光學裝置的一個表面垂直的方向上散射，所述第二方向是所述繞射光柵圖案的長度方向。
  5. 如請求項4所述的顯示元件部件，其中所述光散射單元使所述光在所述第一方向上以最大散射角度散射，所述最大散射角度的範圍介於0.5°至3°。
  6. 如請求項4所述的顯示元件部件，其中所述光散射單元使所述光在所述第二方向上以最大散射角度散射，所述最大散射角度的範圍介於3°至20°。
  7. 如請求項4所述的顯示元件部件，其中：所述光散射單元使所述光在所述第一方向及所述第二方向上散射，且所述光在所述第一方向上散射的最大散射角度及所述光在所述第二方向上散射的最大散射角度滿足以下方程式1：[方程式1]3
    Figure 110128306-A0305-02-0025-17
    所述光在所述第二方向上散射的所述最大散射角度/所述光在所述第一方向上散射的所述最大散射角度
    Figure 110128306-A0305-02-0025-18
    10。
  8. 如請求項2所述的顯示元件部件，其中所述第二光學裝置被配置成藉由在所述第一方向上的所述繞射光柵圖案來提高繞射效率。
  9. 如請求項1所述的顯示元件部件，其中所述第一光學裝置及所述第二光學裝置中的每一者是選自全像光學裝置及繞射光學裝置中的任一者。
  10. 一種顯示元件，包括：如請求項1至9中任一項所述的顯示元件部件；以及光輸出單元，被配置成輸出光以使得所述光被輻射至所述顯示元件部件的所述光散射單元。
  11. 如請求項10所述的顯示元件，其中所述光輸出單元包括液晶顯示器面板或有機發光二極體顯示器面板。
  12. 如請求項10所述的顯示元件，其中所述光輸出單元從中輸出所述光的一部分的面積是的範圍介於1平方公分至10平方公分。
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