CN108732749A - 显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种显示装置，包括偏光控制元件以及光源。偏光控制元件包括具有双折射特性的玻璃。光源设置在偏光控制元件的一侧。本发明的显示装置具有理想的显示质量。

Description

显示装置
技术领域
本发明涉及一种显示装置，尤其涉及一种具有偏光控制元件的显示装置。
背景技术
近年来随着显示科技以及相关技术日新月异的进步，显示装置有着逐渐轻薄化的趋势以满足使用者对可携式的需求，头戴式显示装置即是其中一种应用。一般而言，头戴式显示装置已被设计成可供使用者经由眼镜式、护目镜式或头盔式可戴式装置来观看显示画面。
在现有技术中，越来越多头戴式显示装置使用激光光源，以控制配色并提供充足的亮度。此外，越来越多头戴式显示装置使用高分子塑材的偏光片来控制线偏光，使各种颜色的光束接能够进入显示屏幕或被分开接收。然而，激光光源所提供的激光光束具有高能量以及能量集中等特性。高分子塑材的偏光片容易吸收激光照射所产生的热，且容易因激光照射而劣化，进而影响偏光效果甚至失去偏光效果，使得显示质量降低。
发明内容
本发明提供一种显示装置，其具有良好的显示质量。
本发明的一种显示装置，包括偏光控制元件以及光源。偏光控制元件包括具有双折射特性的玻璃。光源设置在偏光控制元件的一侧。
在本发明的一实施例中，具有双折射特性的玻璃的光穿透率大于80％。
在本发明的一实施例中，具有双折射特性的玻璃的折射率差值低于0.015。
在本发明的一实施例中，具有双折射特性的玻璃包括石英玻璃或蓝宝石玻璃。
在本发明的一实施例中，偏光控制元件还包括多个柱状光栅。柱状光栅设置在具有双折射特性的玻璃的表面上。
在本发明的一实施例中，柱状光栅的侧壁面分别垂直于具有双折射特性的玻璃的表面。
在本发明的一实施例中，柱状光栅的侧壁面分别倾斜于具有双折射特性的玻璃的表面。
在本发明的一实施例中，光源包括激光发光元件或可见光发光元件。
在本发明的一实施例中，显示装置还包括透镜元件。透镜元件设置在偏光控制元件与光源之间。
在本发明的一实施例中，显示装置还包括固定元件。固定元件将偏光控制元件以及光源邻近设置在使用者的眼睛附近。
基于上述，在本发明实施例的显示装置中，偏光控制元件利用具有双折射特性的玻璃来控制偏振光。由于具有双折射特性的玻璃可耐高热以及耐光劣化，因此可有效改善因激光照射而劣化或失效的问题，使显示装置具有理想的显示质量。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所示附图作详细说明如下。
附图说明
图1是用以显示双折射现象的示意图；
图2是依照本发明的实施例的一种显示装置的示意图；
图3A及图3B分别是图2中具有双折射特性的玻璃的两种放大示意图；
图4是依照本发明的实施例的另一种显示装置的示意图。
附图标记说明：
100、100A：显示装置；
110：偏光控制元件；
112：具有双折射特性的玻璃；
114：柱状光栅；
120：光源；
130：透镜元件；
140：固定元件；
B、B1、B2：光束；
M：具有双折射特性的介质；
S：表面；
SC：侧面；
SI：内表面；
SO：外表面；
SS：侧壁面；
T：厚度；
U：使用者；
X、Y、Z：方向。
具体实施方式
图1是用以显示双折射现象的示意图。请参照图1，当光束B照射到具有双折射特性的介质M时，会发生两个不同方向的折射，而分成两道光，如光束B1以及光束B2。光束B1以及光束B2皆为偏振光。光束B1遵守折射定律而称为寻常光(ordinary ray)，其偏振方向垂直于主截面(如纸面)。光束B2不遵从折射定律而称为非常光(extraordinary ray)，其偏振方向平行于主截面。此处，光束照射双折射特性的介质使得寻常光与非常光分离(产生位移)的现象即称为双折射现象。下文将介绍应用具有双折射特性的介质的显示装置的具体实例。
图2是依照本发明的实施例的一种显示装置的示意图。请参照图2，显示装置100包括偏光控制元件110以及光源120。偏光控制元件110包括具有双折射特性的玻璃112。在偏光控制元件110中，具有双折射特性的玻璃112除了可用以分光(例如分开寻常光与非常光)之外，还可作为导光元件，使进入双折射特性的玻璃112的光束B经由全内反射(TotalInternal Reflection,TIR)均匀分布于其中，而非集中于光源120处，进而形成均匀的面光源。
具有双折射特性的玻璃112可具有高穿透率，以降低对光束B的耗损(如吸收)，使来自光源120的大部分光束B能够传递至使用者U。例如，具有双折射特性的玻璃112的光穿透率可大于80％，但不以此为限。
具有双折射特性的玻璃112的折射率差值可低于0.015，以利于其厚度T的控制。所述折射率差值指寻常光的折射率与非常光的折射率的差值的绝对值。例如，具有双折射特性的玻璃112的折射率差值约为0.008，使光束B的波长区间对具有双折射特性的玻璃112的厚度T的敏感度低。
举例而言，具有双折射特性的玻璃112可包括石英玻璃或蓝宝石玻璃。石英玻璃可利用c面来分光。蓝宝石玻璃可利用m面或a面来分光。所述c面、m面以及a面分别指(0001)、(1010)以及(1120)晶格面。另外，偏光控制元件110可具有一个以上的具有双折射特性的玻璃112。在偏光控制元件110中，当具有双折射特性的玻璃112的数量大于1，多个具有双折射特性的玻璃112可通过固定机构或黏着层而彼此接合。
图3A及图3B分别是图2中具有双折射特性的玻璃的两种放大示意图。请参照图3A及图3B，偏光控制元件110可进一步包括多个柱状光栅114，以将不同颜色(波长)的光束分开。柱状光栅114设置在具有双折射特性的玻璃112的表面S上。表面S可以是具有双折射特性的玻璃112的外表面SO或内表面SI(标示于图2)。外表面SO为具有双折射特性的玻璃112远离使用者的表面，而内表面SI为具有双折射特性的玻璃112靠近使用者的表面。在一实施例中，具有双折射特性的玻璃112的外表面SO以及内表面SI可皆设置有柱状光栅。此外，柱状光栅114与具有双折射特性的玻璃112可以是一体成形或是分开制作再接合在一起。
柱状光栅114的延伸方向、尺寸(包括宽度、长度以及高度)、间隔、分布或形状可依据不同的设计需求改变。举例而言，柱状光栅114可沿方向X排列并分别沿方向Y延伸，但不以此为限。在其他实施例中，柱状光栅114的延伸方向可与方向Z(具有双折射特性的玻璃112的厚度方向)垂直且与方向X(或方向Y)夹一角度，所述角度大于0度且小于90度。另外，如图3A所示，柱状光栅114的侧壁面SS可分别垂直于具有双折射特性的玻璃112的表面S。或者，如图3B所示，柱状光栅114的侧壁面SS可分别倾斜于具有双折射特性的玻璃112的表面S。
请再参照图2，光源120设置在偏光控制元件110的一侧。举例而言，光源120可以邻近具有双折射特性的玻璃112的外表面SO设置，使得外表面SO位于内表面SI与光源120之间。或者，光源120可以邻近具有双折射特性的玻璃112的内表面SI设置，使得内表面SI位于外表面SO与光源120之间。再者，光源120可以邻近具有双折射特性的玻璃112的侧面SC设置。
光源120可以是显示光源或是照明光源。显示光源与照明光源皆包括发光元件(未示出)。发光元件可包括激光发光元件或可见光发光元件。除了发光元件之外，显示光源可进一步包括显示面板(未示出)。显示面板可包括硅基液晶(Liquid Crystal On Silicon,LCOS)显示面板、数字微镜元件(Digital Micromirror Devices,DMD)或其他可提供图像画面的元件。
依据不同的需求，显示装置100可进一步包括其他元件。举例而言，显示装置100可进一步包括透镜元件130，以将来自光源120的光束B汇聚至具有双折射特性的玻璃112。透镜元件130设置在偏光控制元件110与光源120之间，其可包括一个以上的透镜。所述透镜可以是胶合透镜或非胶合透镜。
图4是依照本发明的实施例的另一种显示装置的示意图。请参照图4，显示装置100A相似于图2的显示装置100。两者的主要差异如下所述。显示装置100A包括两个偏光控制元件110。两个偏光控制元件110适于设置在使用者的双眼前，以将来自光源120的光束传递至使用者的双眼。此外，除了偏光控制元件110、光源120以及透镜元件130之外，显示装置100A进一步包括固定元件140。固定元件140适于将偏光控制元件110、光源120以及透镜元件130邻近设置在使用者的眼睛附近。图4示出固定元件140为眼镜式固定元件，其中偏光控制元件110设置在眼镜的镜框中，而光源120以及透镜元件130设置在镜框之间。然而，偏光控制元件110、光源120、透镜元件130以及固定元件140的相对设置关系不以此为限。举例而言，光源120以及透镜元件130也可设置在眼镜的耳挂部附近，且光源120以及透镜元件130的数量可以分别为一个以上。在其他实施例中，固定元件140也可为眼罩式、头盔式或其他种形式的固定元件。
综上所述，在本发明实施例的显示装置中，偏光控制元件利用具有双折射特性的玻璃来控制偏振光。由于具有双折射特性的玻璃可耐高热以及耐光劣化，因此可有效改善因激光照射而劣化或失效的问题，使显示装置具有理想的显示质量。此外，具有双折射特性的玻璃还可具有高光穿透率以及低折射率差值，以降低光损耗以及光束的波长区间对厚度的敏感度。另外，具有双折射特性的玻璃具有高抗压强度且比一般的玻璃更耐磨，因此有助于提升显示装置的可靠性(reliability)以及使用寿命。相较于将偏光片和/或相位延迟片层压(laminate)在掺杂杂质的玻璃上以将偏振光转向，本发明的实施例利用具有双折射特性的玻璃来将偏振光转向可节省层压的成本且可具有较佳的制程良率。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种显示装置，其特征在于，包括：
偏光控制元件，包括：
具有双折射特性的玻璃；以及
光源，设置在所述偏光控制元件的一侧。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述具有双折射特性的玻璃的光穿透率大于80％。
3.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述具有双折射特性的玻璃的折射率差值低于0.015。
4.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述具有双折射特性的玻璃包括石英玻璃或蓝宝石玻璃。
5.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述偏光控制元件还包括：
多个柱状光栅，设置在所述具有双折射特性的玻璃的表面上。
6.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于，所述多个柱状光栅的侧壁面分别垂直于所述具有双折射特性的玻璃的所述表面。
7.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于，所述多个柱状光栅的侧壁面分别倾斜于所述具有双折射特性的玻璃的所述表面。
8.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述光源包括激光发光元件或可见光发光元件。
9.根据权利要求8所述的显示装置，其特征在于，还包括：
透镜元件，设置在所述偏光控制元件与所述光源之间。
10.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，还包括：
固定元件，将所述偏光控制元件以及所述光源邻近设置在使用者的眼睛附近。
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