CN114089532A - 显示器*** - Google Patents
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Abstract
一种显示器***包括光源模组、成像模组、曲面镜以及光学模组。光源模组配置用以投射第一偏振影像与第二偏振影像，其中第一偏振影像具有第一偏振态，且第二偏振影像具有不同于第一偏振态的第二偏振态。成像模组配置用以将第一偏振影像于第一位置成第一实像，并将第二偏振影像于第二位置成第二实像。光学模组置于曲面镜与成像模组之间，光学模组配置用以将第一实像与第二实像同时投射至曲面镜，使得第一实像与第二实像于曲面镜中产生景深不同的第一虚像与第二虚像。由于本案的显示器***可在同一时间产生两个虚像，有助于在短时间内提供多视角影像。此外，显示器***之配置可在相同扫描频率的情况下提供更多影像。
Description
技术领域
本揭露内容有关于一种显示器***，特别是有关于一种抬头显示器(head-updisplay；HUD)***。
背景技术
抬头显示器可安装于车辆中，其能够在车辆的前玻璃窗投射所需的信息，使得观察者能够在注视前方的同时获得所投射的信息，进而提升道路驾驶的安全性。此外，通过抬头显示器，能够以增强现实(augmented reality；AR)的形式显示特定的信息。增强现实是把三维虚拟的物体重叠呈现到观察者的肉眼所能看到的现实世界之技术。然而，现有的抬头显示器***仅能在单一时间、单一空间中显示一个虚像。因此，现有的抬头显示器***仍需进行改良。
发明内容
本揭露之一技术态样为一种显示器***。
根据本揭露一些实施方式，一种显示器***包括光源模组、成像模组、曲面镜以及光学模组。光源模组配置用以投射第一偏振影像与第二偏振影像，其中第一偏振影像具有第一偏振态，且第二偏振影像具有不同于第一偏振态的第二偏振态。成像模组配置用以将第一偏振影像于第一位置成第一实像，并将第二偏振影像于第二位置成第二实像。光学模组置于曲面镜与成像模组之间，光学模组配置用以将第一实像与第二实像同时投射至曲面镜，使得第一实像与第二实像于曲面镜中产生景深不同的第一虚像与第二虚像。
在本揭露一些实施方式中，成像模组包括第一扩散片与第二扩散片。第一扩散片设置于光源模组与光学模组之间，其中第一偏振影像在通过第一扩散片后散射以形成第一实像，且第二偏振影像在通过第一扩散片后不散射。第二扩散片设置于第一扩散片与光学模组之间，其中第二偏振影像在通过第二扩散片后散射以形成第二实像，且第一偏振影像在通过第二偏振片后不散射。
在本揭露一些实施方式中，第一扩散片与第二扩散片具有不同的液晶轴向。
在本揭露一些实施方式中，成像模组更包括偏振调变元件。偏振调变元件置于第二扩散片与光学模组之间，其中当偏振调变元件关闭时，该偏振调变元件用以将第一偏振影像转换为具有第二偏振态的第三偏振影像，且当偏振调变元件开启时，该偏振调变元件用以让第一偏振影像通过且保持该第一偏振态。
在本揭露一些实施方式中，当偏振调变元件关闭时，成像模组更使得第一实像于曲面镜中产生与第一虚像景深不同的第三虚像。
在本揭露一些实施方式中，光学模组包括棱镜。棱镜具有复数个面，面的第一面能够让第一偏振影像反射并让第二偏振影像通过。
在本揭露一些实施方式中，光学模组更包括反射镜与偏振元件。反射镜置于棱镜的面的第二面，并配置用以反射第二偏振影像偏振元件，置于棱镜的第二面与反射镜之间，并配置用以让第二偏振影像反射且消除入射至偏振元件的第一偏振影像。
在本揭露一些实施方式中，棱镜的面的总数为偶数。
在本揭露一些实施方式中，光源模组包括第一光源组、第二光源组与光调制器。第一光源组配置用以产生具有第一偏振态的第一偏振光束。第二光源组配置用以产生具有第二偏振态的第二偏振光束。光调制器用以将第一偏振光束调制成第一偏振影像且将第二偏振光束调制成第二偏振影像。
在本揭露一些实施方式中，显示器***更包括准直透镜。准直透镜置于光源模组与成像模组之间，且配置用以准直第一偏振影像与第二偏振影像。
根据本揭露上述实施方式，由于本案的显示器***包括光源模组、成像模组、曲面镜与光学模组，可在同一时间产生两个虚像，有助于在短时间内提供多视角影像，进而提升观察者在道路驾驶的安全性。此外，与单一时间提供单一影像的显示器相比，本揭露一些实施方式的显示器***之配置可在相同扫描频率的情况下提供更多影像。
应当了解前面的一般说明和以下的详细说明都仅是示例，并且旨在提供对本揭露的进一步解释。
附图说明
本揭露之态样可从以下实施方式的详细说明及随附的图式理解。
图1绘示根据本揭露一些实施方式之显示器***的示意图。
图2绘示图1之光源模组的示意图。
图3绘示根据本揭露一些实施方式之图1的显示器***于第一时序时的光路径的示意图。
图4绘示根据本揭露一些实施方式之图1的显示器***于第二时序时的光路径的示意图。
图5A绘示图1之偏振调变元件于一操作状态的示意图。
图5B绘示图1之偏振调变元件于另一操作状态的示意图。
图6至图9绘示根据本揭露一些实施方式之扩散片的制造方法于各步骤的剖面图。
图10A绘示图1之第一扩散片于一操作状态的示意图。
图10B绘示图1之第一扩散片于另一操作状态的示意图。
图11A绘示图1之第二扩散片于一操作状态的示意图。
图11B绘示图1之第二扩散片于另一操作状态的示意图。
图12绘示根据本揭露另一实施方式之扩散片的制造方法的剖面图。
图13A绘示根据本揭露另一实施方式之第一扩散片于一操作状态的示意图。
图13B绘示根据本揭露另一实施方式之第一扩散片于另一操作状态的示意图。
图14A绘示根据本揭露另一实施方式之第二扩散片于一操作状态的示意图。
图14B绘示根据本揭露另一实施方式之第二扩散片于另一操作状态的示意图。
附图标记：
10:显示器*** 100:光源模组
110:控制器 112B:分光镜
112G:分光镜 112R:分光镜
120:控制器 122B:分光镜
122G:分光镜 122R:分光镜
130:光调制器 132:扫描轨迹
200:准直透镜 300:成像模组
310:第一扩散片 310’:第一扩散片
311:第一基板 312:第一导电膜
313:第一聚合物层 313a:第一聚合物层
313T:上表面 314:第一配向膜
314a:第一配向膜 315:配向制程
316a:液晶 316b:液晶
316c:液晶 316d:液晶
316e:液晶 316f:液晶
316g:液晶 316h:液晶
317e:光轴 317f:光轴
317g:光轴 317h:光轴
318:第二配向膜 318a:第二配向膜
319:第二聚合物层 319a:第二聚合物层
320:第二扩散片 320’:第二扩散片
322:第二导电膜 324:第二基板
330:偏振调变元件 400:光学模组
402:镜面 404:镜面
406:镜面 408:镜面
410:棱镜 420:反射镜
430:偏振元件 500:曲面镜
600:反射镜 700:观察者
702:视线 704:视线
B1:光源 B2:光源
E:电轴 G1:光源
G2:光源 I1:第一虚像
I2:第二虚像 I3:虚像
I4:虚像 P1:第一偏振影像
P2:第二偏振影像 PB1:第一偏振光束
PB2:第二偏振光束 PS1:第一位置
PS2:第二位置 R:滚轮
R1:光源 R2:光源
S1:第一光源组 S2:第二光源组
具体实施方式
以下将以图式揭露本揭露之复数个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本揭露。也就是说，在本揭露部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的，因此不应用以限制本揭露。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与元件在图式中将以简单示意的方式绘示之。另外，为了便于读者观看，图式中各元件的尺寸并非依实际比例绘示。
此外，诸如「下」或「底部」和「上」或「顶部」的相对术语可在本文中用于描述一个元件与另一元件的关系，如图所示。应当理解，相对术语旨在包括除了图中所示的方位之外的装置的不同方位。例如，如果一个附图中的装置翻转，则被描述为在其他元件的「下」侧的元件将被定向在其他元件的「上」侧。因此，示例性术语「下」可以包括「下」和「上」的取向，取决于附图的特定取向。类似地，如果一个附图中的装置翻转，则被描述为在其它元件「下方」或「下方」的元件将被定向为在其它元件「上方」。因此，示例性术语「下面」或「下面」可以包括上方和下方的取向。
图1绘示根据本揭露一些实施方式之显示器***10的示意图。显示器***10包含光源模组100、成像模组300、光学模组400以及曲面镜500。
光源模组100配置用以投射第一偏振影像P1与第二偏振影像P2。第一偏振影像P1具有第一偏振态，且第二偏振影像P2具有不同于第一偏振态的第二偏振态。举例而言，第二偏振态正交于第一偏振态。在一些实施方式中，第一偏振态为0度偏振，而第二偏振态为90度偏振。成像模组300配置用以将第一偏振影像P1于第一位置(例如图3与图4所示的第一位置PS1)形成第一实像，并将第二偏振影像P2于第二位置(例如图3与图4所示的第二位置PS2)形成第二实像。光学模组400设置于曲面镜500与成像模组300之间。光学模组400配置用以将第一实像与第二实像同时投射至曲面镜500，使得第一实像与第二实像于曲面镜500中产生景深不同的第一虚像I1与第二虚像I2。如此一来，显示器***10可在同一时间产生两个虚像，有助于在短时间内提供多视角影像，进而提升观察者700在道路驾驶的安全性。此外，与单一时间提供单一影像的显示器相比，本揭露一些实施方式的显示器***10之配置可在相同扫描频率的情况下提供更多影像。
图2绘示图1之光源模组100的示意图。一并参阅图1与图2。在一些实施方式中，光源模组100包含第一光源组S1、第二光源组S2以及光调制器130。第一光源组S1配置用以产生具有第一偏振态的第一偏振光束PB1，第二光源组S2用以产生具有第二偏振态的第二偏振光束PB2。光调制器130用以将第一偏振光束PB1调制成第一偏振影像P1，且将第二偏振光束PB2调制成第二偏振影像P2。
具体而言，在一些实施方式中，第一光源组S1包含控制器110、分光镜(beamsplitter)112B、分光镜112G与分光镜112R以及光源B1、光源G1与光源R1。在一些实施方式中，光源R1为红光雷射二极体、光源G1为绿光雷射二极体，且光源B1为蓝光雷射二极体。光源R1、光源G1与光源B1可分别产生红光、绿光与蓝光。控制器110连接至光源R1、光源G1与光源B1，并配置用以驱动光源R1、光源G1与光源B1分别发出具有第一偏振态的红光、绿光与蓝光，其分别入射分光镜112R、分光镜112G与分光镜112B。分光镜112B能够反射蓝光，分光镜112G能够反射绿光并让蓝光通过，且分光镜112R能够反射红光并让蓝光与绿光通过，因此自光源R1、光源G1与光源B1发出的光在经过分光镜112B、分光镜112G与分光镜112R后会合并成具有第一偏振态的第一偏振光束PB1。
同样地，第二光源组S2包含控制器120、第二分光镜122B、分光镜122G与分光镜112R以及光源B2、光源G2与光源R2。在一些实施方式中，光源R2为红光雷射二极体、光源G2为绿光雷射二极体，且光源B2为蓝光雷射二极体。光源R2、光源G2与光源B2可分别产生红光、绿光与蓝光。控制器120连接至光源R2、光源G2与光源B2，并配置用以驱动光源R2、光源G2与光源B2分别发出具有第二偏振态的红光、绿光与蓝光，其分别入射分光镜122R、分光镜122G与分光镜122B。分光镜122B能够反射蓝光，分光镜122G能够反射绿光并让蓝光通过，且分光镜122R能够反射红光并让蓝光与绿光通过，因此自光源R2、光源G2与光源B2发出的光在经过分光镜122B、分光镜122G与分光镜122R后会合并成具有第二偏振态的第二偏振光束PB2。
光调制器130用以将第一偏振光束PB1调制成第一偏振影像P1且将第二偏振光束PB2调制成第二偏振影像P2。在一些实施方式中，具有第一偏振态的第一偏振影像P1可以在成像模组300上调制为倒三角形，且具有第二偏振态的第二偏振影像P2可以在成像模组300上调制为正三角形，上述的两种偏振不互相干扰。应注意的是，上述的图案(倒三角形与正三角形)仅为示例，并非用以限制本揭露。在其他实施方式中，第一偏振影像P1与第二偏振影像P2可分别为不同视角的影像。
在一些实施方式中，光源模组100是雷射扫描仪(laser beam scanning；LBS)。光调制器130可以是微机电***(MEMS)元件的反光镜。如图2所示，第一偏振光束PB1与第二偏振光束PB2同时入射光调制器130，且光调制器130将第一偏振光束PB1与第二偏振光束PB2导引至成像模组300。光调制器130藉由旋转本身的反射面，以将第一偏振光束PB1与第二偏振光束PB2依时序导引至成像模组300的不同位置。举例而言，旋转光调制器130的反射面，以在成像模组300上形成扫描轨迹132。当扫描轨迹132到达第一偏振影像P1的位置时，第一光源组S1的控制器110开启至少一个光源B1、光源G1与光源R1，使得第一偏振光束PB1打在第一偏振影像P1的位置。同样的，当扫描轨迹132到达第二偏振影像P2的位置时，第二光源组S2的控制器120开启至少一个光源B2、光源G2与光源R2，使得第二偏振光束PB2打在第二偏振影像P2的位置。而当扫描轨迹132在第一偏振影像P1与第二偏振影像P2以外的位置时，控制器110关闭所有光源B1、光源G1与光源R1，且控制器120关闭所有光源B2、光源G2与光源R2。
回到图1。在一些实施方式中，显示器***10更包含准直透镜200。准直透镜200设置于光源模组100与成像模组300之间。准直透镜200配置用以准直第一偏振影像P1与第二偏振影像P2，因此入射准直透镜200的第一偏振影像P1与第二偏振影像P2可被准直成平行光。
图3绘示根据本揭露一些实施方式之图1的显示器***10于第一时序时的光路径的示意图。一并参阅图1与图3，在一些实施方式中，成像模组300包含第一扩散片310与第二扩散片320。第一扩散片310设置于光源模组100与光学模组400之间，而第二扩散片320设置于第一扩散片310与光学模组400之间。在一些实施方式中，第一扩散片310与第二扩散片320具有不同的液晶轴向，使得第一偏振影像P1在通过第一扩散片310散射以形成第一实像，且第二偏振影像P2在通过第一扩散片310后不散射。第二偏振影像P2在通过第二扩散片320后散射以形成第二实像，且第一偏振影像P1在通过第二偏振片后不散射(穿透)。详细来说，在电压未施加于第一扩散片310时，第一扩散片310具有与第一偏振态平行且与第二偏振态垂直的液晶轴向，因此具有第一偏振态的第一偏振影像P1在通过第一扩散片310后散射，而第二偏振影像P2在直接穿透第一扩散片310后不散射。在电压施加于第一扩散片310时，第一扩散片310具有平行于第一偏振影像P1与第二偏振影像P2的行进方向的液晶轴向，使得第一偏振影像P1与第二偏振影像P2皆直接穿透第一扩散片310后不散射。另外，在电压未施加于第二扩散片320时，第二扩散片320具有与第一偏振态垂直且与第二偏振态平行的液晶轴向，第一偏振影像P1直接穿透第二扩散片320后不散射，而第二偏振影像P2在通过第二扩散片320后散射。在电压施加于第二扩散片320时，第二扩散片320具有平行于第一偏振影像P1与第二偏振影像P2的行进方向的液晶轴向，使得第一偏振影像P1与第二偏振影像P2皆直接穿透第二扩散片320后不散射。
当显示器***10于第一时序时，第一扩散片310与第二扩散片320关闭(电压未施加于第一扩散片310与第二扩散片320)上。具有第一偏振态的第一偏振影像P1在通过第一扩散片310后散射以在第一位置PS1形成第一实像，且在通过第二扩散片320后不散射。再者，具有第二偏振态的第二偏振影像P2在通过第一扩散片310不散射，且在通过第二扩散片320后散射以在第二位置PS2形成第二实像。在一些实施方式中，藉由切换第一扩散片310或第二扩散片320的液晶的长轴与短轴，达到第一偏振影像P1或第二偏振影像P2在通过扩散片(第一扩散片310或第二扩散片320)后散射的特性，进而控制成像的位置。详细来说，第一扩散片310与第二扩散片320可分别包含第一玻璃层、位于第一玻璃层上的第一导电膜、位于第一导电膜上的液晶、位于液晶上的第二导电膜以及位于第二导电膜上的第二玻璃层。当第一扩散片310或第二扩散片320的液晶的短轴折射率等于玻璃层折射率，且液晶的长轴折射率大于玻璃层的折射率时，第一偏振影像P1或第二偏振影像P2在通过扩散片(第一扩散片310或第二扩散片320)后散射，而当液晶的长轴折射率等于玻璃层的折射率时，第一偏振影像P1或第二偏振影像P2在通过扩散片(第一扩散片310或第二扩散片320)后不散射。
在一些实施方式中，成像模组300更包含偏振调变元件330。偏振调变元件330设置于第二扩散片320与光学模组400之间。偏振调变元件330用以改变第一偏振影像P1与第二偏振影像P2的偏振态。在一些实施方式中，偏振调变元件330可例如是扭转向列型液晶盒(twisted nematic cell；TN cell)，可改变入射的偏振影像(第一偏振影像P1与第二偏振影像P2)的偏振态。透过施加电压于偏振调变元件330上来开启偏振调变元件330，或是撤除偏振调变元件330上的电压来关闭偏振调变元件330，以改变入射到偏振调变元件330的偏振影像的偏振态或保持偏振影像的偏振态不变。换句话说，当偏振调变元件330开启时，偏振调变元件330用以让第一偏振影像P1通过且保持第一偏振态，以及让第二偏振影像P2通过且保持第二偏振态。当偏振调变元件330关闭时(详细内容将在图4说明)，偏振调变元件330用以将第一偏振影像P1转换为具有第二偏振态的第三偏振影像P3，以及将第二偏振影像P2转换为具有第一偏振态的第四偏振影像P4。在一些实施方式中，偏振调变元件330可包含二个透明基板、位于二个透明基板之间的液晶以及用以调整偏振方向的驱动元件。
当显示器***10于第一时序时，偏振调变元件330开启(例如电压施加于偏振调变元件330上)，偏振调变元件330不改变第一偏振影像P1与第二偏振影像P2的偏振态。换句话说，第一偏振影像P1通过偏振调变元件330后仍保持第一偏振态，且第二偏振影像P2通过偏振调变元件330后仍保持第二偏振态，接着第一偏振影像P1与第二偏振影像P2一并入射光学模组400。
回到图1。在一些实施方式中，光学模组400包含棱镜410。棱镜410与偏振调变元件330对应设置，棱镜410具有镜面402，镜面402能够让第一偏振影像P1反射并让第二偏振影像P2通过。详细来说，当第一偏振影像P1具有第一偏振态时，第一偏振影像P1经由棱镜410的镜面402反射。当第二偏振影像P2具有第二偏振态时，第二偏振影像P2经由棱镜410的镜面402穿透。镜面402上具有偏振选择涂层，例如高度偏振转换膜(advanced polarizationconversion film；APCF)或双增亮膜(dual brightness enhancement film；DBEF)，使得具有第二偏振态的偏振光束穿透，而具有第一偏振态的偏振光束被反射。在一些实施方式中，棱镜410更具有镜面404连接镜面402、镜面406连接镜面404，以及镜面408连接镜面402与镜面406。当偏振光束具有第二偏振态时，偏振光束(例如第二偏振影像P2)通过镜面402、抵达镜面404后被反射至镜面406、抵达镜面406后被反射至镜面408、抵达镜面408后被反射而通过镜面402。
在一些实施方式中，光学模组400更包含反射镜420与偏振元件430。反射镜420设置于棱镜410的镜面404上，并且配置用以反射第二偏振影像P2。偏振元件430设置于棱镜410的镜面404与反射镜420之间，与镜面402分隔设置，且偏振元件430配置用以消除杂光。具体而言，偏振元件430配置用以让第二偏振影像P2反射且消除入射至偏振元件430的第一偏振影像P1。因此若有些许的第一偏振影像P1穿透镜面402而到达镜面404，则入射至偏振元件430的第一偏振影像P1会被偏振元件430消除，仅第二偏振影像P2可被偏振元件430反射，因此偏振元件430可用以纯化第二偏振影像P2的影像，以降低第一偏振影像P1与第二偏振影像P2的影像干扰。
通过光学模组400的第一偏振影像P1与第二偏振影像P2接着到达曲面镜500。在一些实施方式中，曲面镜500可以是高反射介电材料涂覆的部分透射部分反射的光学元件。在一些实施方式中，曲面镜500的反射面形状是弯曲的(自由(freeform)曲面或非自由曲面)、分段的、渐进式焦距的与/或分段的棱镜，或菲涅耳透镜成型，并且可以是金属或全息涂层的。在一些实施方式中，曲面镜500是具有特定放大倍率的曲面镜、透镜或其组合。
在一些实施方式中，显示器***10更包含反射镜600。自曲面镜500反射的第一偏振影像P1与第二偏振影像P2会入射至反射镜600，第一偏振影像P1与第二偏振影像P2再经由反射镜600反射至观察者700(的眼中)，因此观察者700可观察到第一虚像I1与第二虚像I2。第一虚像I1与第二虚像I2可于同一时序下同时形成，并且分别对应于具有不同偏振态的第一偏振影像P1与第二偏振影像P2。在一些实施方式中，在观察者700对应于反射镜600的视线702或视线704上，第一虚像I1与第二虚像I2对齐。在一些实施方式中，反射镜600由玻璃制成。
一并参照图1与图3。在一些实施方式中，第一偏振影像P1在第一位置PS1处形成第一实像后，第一实像至曲面镜500之间的光路径为通过第二扩散片320与偏振调变元件330的路径、从偏振调变元件330至棱镜410的镜面402之间的路径以及被镜面402反射至曲面镜500之间的路径之总和，且光学模组400配置用以将第一实像投射至曲面镜500中产生第一虚像I1。第二偏振影像P2在第二位置PS2处形成第二实像后，第二实像至曲面镜500之间的光路径为从偏振调变元件330至棱镜410的镜面402之间的路径、在棱镜410中的路径以及被镜面402反射至曲面镜500之间的路径之总和，且光学模组400配置用以将第二实像投射至曲面镜500中产生第二虚像I2。在一些实施方式中，光学模组400将第一实像与第二实像同时投射至曲面镜500。如上所述，因第一实像至曲面镜500之间的光路径与第二实像至曲面镜500之间的光路径距离不同，使得第一实像与第二实像于曲面镜500中产生景深不同的第一虚像I1与第二虚像I2，亦即第二虚像I2距离观察者700的距离大于第一虚像I1距离观察者700的距离，进而使观察者700可同时获得景深不同的视觉影像，故可提升观察者700在道路驾驶的安全性。
在一些实施方式中，显示器***10可显示大于二个虚像。图4绘示根据本揭露一些实施方式之图1的显示器***10于第二时序时的光路径的示意图，其中第二时序不同于第一时序。一并参阅图1与图4，当显示器***10于第二时序时，第一扩散片310与第二扩散片320关闭(电压未施加于第一扩散片310与第二扩散片320)上，具有第一偏振态的第一偏振影像P1在通过第一扩散片310后散射以在第一位置PS1形成第一实像，且在通过第二扩散片320后不散射。再者，具有第二偏振态的第二偏振影像P2在通过第一扩散片310不散射，且在通过第二扩散片320后散射以在第二位置PS2形成第二实像。
接着第一实像与第二实像入射偏振调变元件330。当显示器***10于第二时序时，偏振调变元件330关闭(例如电压未施加于偏振调变元件330上)，偏振调变元件330改变第一偏振影像P1与第二偏振影像P2的偏振态。换句话说，偏振调变元件330用以将具有第一偏振态的第一偏振影像P1转换为具有第二偏振态的第三偏振影像P3，而将具有第二偏振态的第二偏振影像P2转换为具有第一偏振态的第四偏振影像P4。接着，由于棱镜410的镜面402具有偏振选择涂层，会使得具有第二偏振态的第三偏振影像P3通过，而具有第一偏振态的第四偏振影像P4被反射。因第三偏振影像P3于棱镜410的光路径与第二偏振影像P2(图3)相同，且第四偏振影像P4于棱镜410的光路径与第一偏振影像P1(图3)相同，因此在此不再赘述。在一些实施方式中，于第二时序的第一实像至曲面镜500之间的光路径为通过第二扩散片320与偏振调变元件330的路径、从偏振调变元件330至棱镜410的镜面402之间的路径、在棱镜410中的路径以及被镜面402反射至曲面镜500之间的路径之总和，且光学模组400配置用以将第一实像投射至曲面镜500中产生第三虚像I3。于第二时序的第二实像至曲面镜500之间的光路径为从偏振调变元件330至棱镜410的镜面402之间的路径以及被镜面402反射至曲面镜500之间的路径之总和，且光学模组400配置用以将第二实像投射至曲面镜500中产生第四虚像I4。在一些实施方式中，光学模组400将第一实像与第二实像同时投射至曲面镜500。如上所述，因第一实像至曲面镜500之间的光路径与第二实像至曲面镜500之间的光路径距离不同，使得第一实像与第二实像于曲面镜500中产生景深不同的第三虚像I3与第四虚像I4，亦即第三虚像I3距离观察者700的距离大于第四虚像I4距离观察者700的距离，进而使观察者700可同时获得景深不同的视觉影像，故可提升观察者700在道路驾驶的安全性。
在一些实施方式中，如图3与图4所示，透过快速切换第一时序与第二时序，观察者可看到四个虚像(第一虚像I1至第四虚像I4)，使观察者可同时获得景深不同的视觉影像，进而提升观察者在道路驾驶的安全性。举例来说，当偏振调变元件330关闭时，成像模组300可使得第一实像于曲面镜500中产生与第一虚像I1景深不同的第三虚像I3，以及使得第二实像于曲面镜500中产生与第二虚像I2景深不同的第四虚像I4，进而使观察者700同时看到远近不同的多个虚像。由于偏振调变元件330具有快速响应的特性，透过快速切换两种不同偏振态之第一偏振影像P1与第二偏振影像P2，可使观察者700同时看到远近不同的多个影像，进而提升观察者700在道路驾驶的安全性。
图5A绘示图1之偏振调变元件330于一操作状态的示意图，以及图5B绘示图1之偏振调变元件330于另一操作状态的示意图。如图5A所示，当偏振调变元件330关闭(例如电压未施加于偏振调变元件330)时，偏振调变元件330改变偏振光束的偏振态，使得入射到偏振调变元件330的偏振光束的偏振态与通过偏振调变元件330后的偏振光束的偏振态不同。具体而言，偏振调变元件330改变偏振光束的偏振态，使偏振光束的偏振旋转90度。具有第一偏振态的第一偏振影像P1在入射到偏振调变元件330之后，被偏振调变元件330转换为具有第二偏振态的第三偏振影像P3。具有第二偏振态的第二偏振影像P2在入射到偏振调变元件330之后，被偏振调变元件330转换为具有第一偏振态的第四偏振影像P4。
如图5B所示，当偏振调变元件330开启(例如电压施加于偏振调变元件330)时，偏振调变元件330不改变偏振光束的偏振态，使得入射到偏振调变元件330的偏振光束的偏振态与通过偏振调变元件330后的偏振光束的偏振态相同。具体而言，具有第一偏振态的第一偏振影像P1在入射到偏振调变元件330之后，仍保持第一偏振态。具有第二偏振态的第二偏振影像P2在入射到偏振调变元件330之后，仍保持第二偏振态。
图6至图9绘示根据本揭露一些实施方式之扩散片的制造方法于各步骤的剖面图，其中扩散片可对应于在图1至图4中的第一扩散片310或第二扩散片320。参阅图6，第一导电膜312形成于第一基板311上。在一些实施方式中，第一导电膜312涂布形成于第一基板311上。第一基板311可使用透射可见光及具有绝缘表面之基板。在一些实施方式中，第一基板311为玻璃基板，可使用钡硼硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃等的无碱玻璃基板。在一些其他的实施方式中，第一基板311为石英基板、蓝宝石基板，或其他适当的基板。第一导电膜312为透光导电膜，例如氧化物导电膜。在一些实施方式中，第一导电膜312包含含氧化钨之氧化铟、含氧化钨之氧化铟锡、含氧化钛之氧化铟、含氧化钛之氧化铟锡、氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌、添加氧化硅之氧化铟锡，或其他适当的材料。
参阅图7，第一聚合物层313形成于第一导电膜312上。在一些实施方式中，第一聚合物层313涂布形成于第一导电膜312上。第一聚合物层313可包含导电高分子，例如聚苯胺及其衍生物、聚比喀及其衍生物、聚塞吩及其衍生物，前述之组合，或其他适当的材料。
参阅图8，透过滚轮R压印于第一聚合物层313的上表面313T，使得第一聚合物层313的上表面313T形成非平坦的粗糙表面。举例来说，第一聚合物层313具有不均匀的厚度。在一些实施方式中，透过滚轮R压印于第一聚合物层313的上表面313T，第一聚合物层313的表面可印出至少一条的平行沟槽，使得后续形成的液晶可以依前述的沟槽的方向对准，进而使液晶呈同一方向排列。在滚轮R压印于第一聚合物层313的上表面313T之后，执行固化制程于第一聚合物层313的上表面313T上。
参阅图9，第一配向膜314形成于第一聚合物层313上。在一些实施方式中，第一配向膜314涂布形成于第一聚合物层313上。第一配向膜314可包含聚酰亚胺(polyimide)。在一些实施方式中，在第一配向膜314上执行配向制程315，使得第一配向膜314上之液晶会因分子之间之作用力而达到定向效果，产生配向作用，如此可控制液晶分子依特定之方向与预定之倾斜角度排列。举例而言，第一扩散片310与第二扩散片320于制作时，第一配向膜314的配向方向不同，使得第一扩散片310与第二扩散片320的液晶具有不同轴向。
图10A绘示图1之第一扩散片310于一操作状态的示意图，以及图10B绘示图1之第一扩散片310于另一操作状态的示意图。第一扩散片310包含依次排列的第一基板311、第一导电膜312、第一聚合物层313、第一配向膜314、液晶316a、第二配向膜318、第二聚合物层319、第二导电膜322以及第二基板324，其中液晶316a位于第一配向膜314与第二配向膜318之间。如图10A所示，当电压未施加于第一扩散片310时，液晶316a具有平行入射面且沿图面左右方向延伸的液晶轴向。
参阅图10B，当电压施加于第一扩散片310时，液晶316b具有平行入射面的液晶轴向且垂直于第一基板311与第二基板324的长度方向。
图11A绘示图1之第二扩散片320于一操作状态的示意图，以及图11B绘示图1之第二扩散片320于另一操作状态的示意图。第二扩散片320之材料与配置细节实质相同或类似于第一扩散片310之材料与配置细节，故在此不重复叙述。如图11A所示，当电压未施加于第二扩散片320时，液晶316c具有平行入射面且出入纸面的液晶轴向。
参阅图11B，当电压施加于第二扩散片320时，液晶316d具有垂直入射面的液晶轴向且垂直于第一基板311与第二基板324的长度方向。
图12绘示根据本揭露另一实施方式之扩散片的制造方法的剖面图，前述的扩散片可对应于图1的第一扩散片310或第二扩散片320。在图7的步骤之后，第一配向膜314a形成于第一聚合物层313a上。接着，在第一配向膜314a上执行配向制程315，使得第一配向膜314a上之液晶会因分子之间之作用力而达到定向效果，产生配向作用，如此可控制液晶分子依特定之方向与预定之倾斜角度排列。在一些实施方式中，图12之实施例与图9之实施例的差异在于图12的第一聚合物层313a与第一配向膜314a皆具有实质平坦的上表面。具体而言，在形成第一聚合物层313a于第一导电膜312上之后，第一聚合物层313a未执行压印制程(例如滚轮R压印于第一聚合物层313a，如图8所示)，故第一聚合物层313a与第一配向膜314a未具有非平坦的粗糙上表面，而具有实质上均匀的厚度。图12的扩散片之材料与配置细节实质相同或类似于图9之扩散片之材料与配置细节，故在此不重复叙述。
图13A绘示根据本揭露另一实施方式之第一扩散片310’于一操作状态的示意图，以及图13B绘示根据本揭露另一实施方式之第一扩散片310’于另一操作状态的示意图。第一扩散片310’包含依次排列的第一基板311、第一导电膜312、第一聚合物层313a、第一配向膜314a、液晶316e、第二配向膜318a、第二聚合物层319a、第二导电膜322以及第二基板324，其中液晶316e位于第一配向膜314a与第二配向膜318a之间。图13A的第一扩散片310’与图10A的第一扩散片310的差异除了第一聚合物层313a、第一配向膜314a、第二聚合物层319a以及第二配向膜318a之外，更包含液晶316e。如图13A所示，液晶316e为高分子分散液晶(polymer-dispersed liquid crystal Film；PDLC)，液晶316e中的光轴317e表示液晶316e中的液晶轴向。当电压未施加于第一扩散片310’时，电轴E不平行于液晶316e的光轴317e。此外，液晶316e的光轴317e方向为随机且不一致。其中电轴E为在第一导电膜312与第二导电膜322施加电压后的电场方向。
如图13B所示，当电压施加于第一扩散片310’时，电轴E平行于液晶316f的光轴317f。因此藉由施加/不施加电压于第一导电膜312与第二导电膜322，可改变液晶(液晶316e/液晶316f)的光轴(光轴317e/光轴317f)方向，藉此改变第一扩散片310’的穿透性。
图14A绘示根据本揭露另一实施方式之第二扩散片320’于一操作状态的示意图，以及图14B绘示根据本揭露另一实施方式之第二扩散片320’于另一操作状态的示意图。第二扩散片320’之材料与配置细节实质相同或类似于第一扩散片310’之材料与配置细节，故在此不重复叙述。如图14A所示，当电压未施加于第二扩散片320’时，电轴E不平行于液晶316g的光轴317g。此外，液晶316g的光轴317g方向为随机且不一致。
如图14B所示，当电压施加于第二扩散片320’时，液晶316h的光轴317h为平行基板方向，且电轴E垂直于光轴317h。因此藉由施加/不施加电压于第一导电膜312与第二导电膜322，可改变液晶(液晶316g/液晶316h)的光轴(光轴317g/光轴317h)方向，藉此改变第二扩散片320’的穿透性。
虽然本揭露已经将实施方式详细地揭露如上，然而其他的实施方式也是可能的，并非用以限定本揭露。因此，所附之权利要求的精神及其范围不应限于本揭露实施方式之说明。
本领域任何熟习此技艺者，在不脱离本揭露之精神和范围内，当可作各种之改变或替换，因此所有的这些改变或替换都应涵盖于本揭露所附权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种显示器***，其特征在于，包含：
光源模组，配置用以投射第一偏振影像与第二偏振影像，其中所述第一偏振影像具有第一偏振态，且所述第二偏振影像具有不同于所述第一偏振态的第二偏振态；
成像模组，配置用以将所述第一偏振影像于第一位置成第一实像，并将所述第二偏振影像于第二位置成第二实像；
曲面镜；以及
光学模组，设置于所述曲面镜与成像模组之间，所述光学模组配置用以将所述第一实像与所述第二实像同时投射至所述曲面镜，使得所述第一实像与所述第二实像于所述曲面镜中产生景深不同的第一虚像与第二虚像。
2.如权利要求1所述的显示器***，其中所述成像模组包含：
第一扩散片，设置于所述光源模组与所述光学模组之间，其中所述第一偏振影像在通过所述第一扩散后散射以形成所述第一实像，且所述第二偏振影像在通过所述第一扩散片后不散射；以及
第二扩散片，设置于所述第一扩散片与所述光学模组之间，其中所述第二偏振影像在通过所述第二扩散片后散射以形成所述第二实像，且所述第一偏振影像在通过所述第二偏振片后不散射。
3.如权利要求2所述的显示器***，其中所述第一扩散片与所述第二扩散片具有不同的液晶轴向。
4.如权利要求2所述的显示器***，其中所述成像模组更包含：
偏振调变元件，置于所述第二扩散片与所述光学模组之间，其中当所述偏振调变元件关闭时，所述偏振调变元件用以将所述第一偏振影像转换为具有所述第二偏振态的第三偏振影像，且当所述偏振调变元件开启时，所述偏振调变元件用以让所述第一偏振影像通过且保持所述第一偏振态。
5.如权利要求4所述的显示器***，其中当所述偏振调变元件关闭时，所述成像模组更使得所述第一实像于所述曲面镜中产生与所述第一虚像景深不同的第三虚像。
6.如权利要求1所述的显示器***，其中所述光学模组包含：
棱镜，具有复数个面，所述面的第一面能够让所述第一偏振影像反射并让所述第二偏振影像通过。
7.如权利要求6所述的显示器***，其中所述光学模组更包含：
反射镜，置于所述棱镜的所述面的第二面，并配置用以反射所述第二偏振影像；以及
偏振元件，置于所述棱镜的所述第二面与所述反射镜之间，并配置用以让所述第二偏振影像反射且消除入射至所述偏振元件的所述第一偏振影像。
8.如权利要求6所述的显示器***，其中所述棱镜的所述面的总数为偶数。
9.如权利要求1所述的显示器***，其中所述光源模组包含：
第一光源组，配置用以产生具有所述第一偏振态的第一偏振光束；
第二光源组，配置用以产生具有所述第二偏振态的第二偏振光束；以及
光调制器，用以将所述第一偏振光束调制成所述第一偏振影像且将所述第二偏振光束调制成所述第二偏振影像。
10.如权利要求1所述的显示器***，还包含准直透镜，置于所述光源模组与所述成像模组之间，且配置用以准直所述第一偏振影像与所述第二偏振影像。
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