CN117471749A - 电控光学屏幕 - Google Patents

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Abstract

一种电控光学屏幕，包括可切换式散射元件以及电控装饰模块。可切换式散射元件配置于电控装饰模块的一侧，用以在散射态及透明态之间切换。电控装饰模块包括依序层叠配置的第一偏光层、第一1/4波片、胆固醇液晶层、电控式波片、第二1/4波片以及第二偏光层。电控式波片具备液晶层。第二偏光层配置于可切换式散射元件以及第二1/4波片之间。投射至电控光学屏幕的影像光可以产生对比度高的影像。

Description

电控光学屏幕
技术领域
本发明是有关于一种光学装置，且特别是有关于一种电控光学屏幕。
背景技术
已知的投影装置是将影像光束投射于投影屏幕(projection screen)上，影像光束被投影屏幕散射后入射人眼，使得人眼得以看见影像。投影屏幕并不限于常见的投影幕，也可以例如是玻璃橱窗或广告板。此外，投影屏幕的光学表现可以透过电控方式呈现，具体可以由电控散射元件来实现。电控散射元件例如是使用高分子分散液晶(Polymer-dispersed Liquid Crystal，PDLC)技术，使电控散射元件可在一散射态或是一透明态之间切换。但电控散射元件无法遮蔽光线，若其非投影侧为明亮的环境，则会有影像对比不佳的问题。
“背景技术”段落只是用来帮助了解本发明内容，因此在“背景技术”段落所揭露的内容可能包含一些没有构成所属技术领域中的技术人员所知道的已知技术。在“背景技术”段落所揭露的内容，不代表该内容或者本发明一个或多个实施例所要解决的问题，在本发明申请前已被所属技术领域中的技术人员所知晓或认知。
发明内容
本发明提供一种电控光学屏幕，具备电控散射元件以及电控装饰模块，电控装饰模块可遮蔽电控散射元件非投影侧的光，投射至电控光学屏幕的影像光可以产生对比度高的影像。
本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。
为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，根据本发明一实施例，提供一种电控光学屏幕，包括可切换式散射元件以及电控装饰模块。电控光学屏幕用于在不同光学模式之间切换。可切换式散射元件配置于电控装饰模块的一侧，用以在散射态及透明态之间切换。电控装饰模块包括依序层叠配置的第一偏光层、第一1/4波片、胆固醇液晶层、电控式波片、第二1/4波片以及第二偏光层。电控式波片具备液晶层。第二偏光层配置于可切换式散射元件以及第二1/4波片之间。胆固醇液晶层用于反射左旋圆偏光或右旋圆偏光中的一者。其中，第一偏光层的光吸收轴垂直第二偏光层的光吸收轴，第一1/4波片的光轴平行于第二1/4波片的光轴，或者第一偏光层的光吸收轴平行第二偏光层的光吸收轴，第一1/4波片的光轴垂直于第二1/4波片的光轴。
根据本发明一实施例提供一种电控光学屏幕，包括散射元件以及电控装饰模块。电控光学屏幕用于在不同光学模式之间切换。散射元件配置于电控装饰模块的一侧。电控装饰模块包括依序层叠配置的第一偏光层、第一1/4波片、胆固醇液晶层、电控式波片、第二1/4波片以及第二偏光层。第一偏光层配置于散射元件以及第一1/4波片之间，胆固醇液晶层用于反射左旋圆偏光或右旋圆偏光中的一者。其中，第一偏光层的光吸收轴垂直第二偏光层的光吸收轴，第一1/4波片的光轴平行于第二1/4波片的光轴，或者第一偏光层的光吸收轴平行第二偏光层的光吸收轴，第一1/4波片的光轴垂直于第二1/4波片的光轴。
基于上述，本发明实施例提供的电控光学屏幕具备电控散射元件以及电控装饰模块，用于在不同光学模式之间切换。更具体而言，可切换式散射元件可在散射态及透明态之间切换，并搭配电控装饰模块中的电控式波片来产生多种光学模式。各种光学模式提供使用者不同的视觉感受。
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，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是根据本发明实施例的电控光学屏幕示意图。
图2A是根据本发明实施例的电控光学屏幕在投影模式下的光学机制示意图。
图2B是根据本发明实施例的电控光学屏幕示意图。
图2C是根据本发明实施例的电控光学屏幕示意图。
图2D是根据本发明实施例的投影装置示意图。
图3是根据本发明实施例的电控光学屏幕在装饰模式下的光学机制示意图。
图4是根据本发明实施例的电控光学屏幕在透明模式下的光学机制示意图。
图5是根据本发明实施例的电控光学屏幕在采光模式下的光学机制示意图。
图6是根据本发明实施例的电控光学屏幕在投影模式下的光学机制示意图。
图7是根据本发明实施例的电控光学屏幕示意图。
图8是根据本发明实施例的电控光学屏幕在投影模式下的光学机制示意图。
图9是根据本发明实施例的电控光学屏幕在装饰模式下的光学机制示意图。
图10是根据本发明实施例的电控光学屏幕示意图。
图11是根据本发明实施例的电控光学屏幕示意图。
图12是根据本发明实施例的胆固醇液晶层的示意图。
图13是根据本发明实施例的胆固醇液晶层的制备示意图。
附图标记说明：
1：投影系统
20：投影装置
20I：影像光
30：反射镜
10A、10B、10C、10D、10E、10F、10G：电控光学屏幕
100、100D、100F：电控装饰模块
101：电控式波片
102：胆固醇液晶层
1021：胆固醇液晶分子
200：可切换式散射元件
300：散射元件
400：菲涅尔透镜层
401：半穿透半反射层
500：扩散层
600：硬表面层
700：棱镜层
701：反射层
702：吸光层
800：压印板
C1、C2、C11：环境光
H1：O-plate光学补偿膜
H2：补偿膜
OA：光轴
CA：螺旋轴
P1：第一偏光层
P2：第二偏光层
P3：反射式偏光层
Q1：第一1/4波片
Q2：第二1/4波片
X、Y、Z：方向
具体实施方式
有关本发明之前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图之一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
参照图1，其绘示根据本发明实施例的电控光学屏幕示意图。电控光学屏幕10A包括可切换式散射元件200以及电控装饰模块100。可切换式散射元件200配置于电控装饰模块100的一侧，且该侧为电控光学屏幕10A的投影侧，用以接收影像光束。可切换式散射元件200可以被控制在散射态及透明态之间切换。电控装饰模块100包括依序层叠配置的第一偏光层P1、第一1/4波片Q1、胆固醇液晶层102、电控式波片101、第二1/4波片Q2以及第二偏光层P2。电控式波片101具备液晶层。第二偏光层P2配置于可切换式散射元件200以及第二1/4波片Q2之间。第一偏光层P1的光吸收轴垂直第二偏光层P2的光吸收轴。在本实施例中，第一偏光层P1的光吸收轴平行X方向，第二偏光层P2的光吸收轴平行Z方向。第一1/4波片Q1的光轴平行于第二1/4波片Q2的光轴。胆固醇液晶层102用于反射左旋圆偏光或右旋圆偏光中的一者。
第一1/4波片Q1以及第二1/4波片Q2可例如用具有正分散(Normal wavelengthdispersion)或是具有逆分散(Inverse wavelength dispersion)特性的材料所制成，较佳为使用具有逆分散特性的材料。胆固醇液晶层102具备胆固醇液晶(Cholesteric liquidcrystal)并且可以具有装饰图案，例如木纹。具体而言，胆固醇液晶是一种具有布拉格反射及双稳态之特性的液晶分子，其可反射波长与其螺距相当且旋光性相同的入射光，在外加电场的驱动下可切换至反射态(planar state)或穿透态(focal-conic state)这两种稳态。胆固醇液晶在反射态时会反射特定波长之光线，因此对应的会呈现其装饰图案；在穿透态时会使光线穿透而不会呈现其装饰图案。为了理解的方便，在本发明图1至图9所描述的实施例中，胆固醇液晶层102设定为反射左旋圆偏光，右旋圆偏光则会穿透胆固醇液晶层102。
在一些实施例中，可切换式散射元件200包括液晶层。液晶层中的液晶分子例如是高分子分散液晶(PDLC)、聚合物网络液晶(Polymer Network Liquid Crystal，PNLC)、或是多稳态液晶(Multi Stable Liquid Crystal，MSLC)，使得可切换式散射元件200可以在散射态(雾态)以及透明态之间切换。
电控式波片101可以是应用垂直排列(Vertical Alignment，VA)技术、电控双折射(Electrically controlled birefringence，ECB)技术或是平面转换(In-PlaneSwitching，IPS)技术的液晶盒。以应用垂直排列(Vertical Alignment，VA)技术的实施例来说明，电控式波片101可借由施加电压或不施加电压的操作而于半波片的状态及无相位延迟的状态之间切换。基于上述可切换式散射元件200以及电控式波片101的结构及技术，电控光学屏幕10A可以在下面即将描述的不同光学模式之间切换。其中电控光学屏幕10A例如可于投影模式、装饰模式、透明模式以及采光模式之间切换，详述如下。
同时参照图1、图2A以及图2D。图2D是根据本发明一些实施例的投影装置示意图，图2A是图1的电控光学屏幕10A在投影模式下的光学机制示意图。在本实施例中，投影系统1包括电控光学屏幕10A、投影装置20以及反射镜30。投影装置20用以提供影像光20I。从投影装置20投射出之影像光20I被反射镜30反射后，影像光20I投射于电控光学屏幕10A上，本实施例中，投影装置20以及电控光学屏幕10A配置于反射镜30的同一侧，而影像光20I从电控光学屏幕10A的投影侧入射。其中反射镜30可例如为独立配置之反射镜或与投影装置配置于同一壳体内的反射镜。
在本发明的各个实施例中，影像光20I被配置为斜向入射电控光学屏幕10A(或其他实施例将描述的电控光学屏幕10B至电控光学屏幕10E)，如图2D所示。具体而言，影像光20I自投影装置20出射后，被反射镜30反射至电控光学屏幕10A。在反射镜30以及电控光学屏幕10A之间的影像光20I与投影装置20之间具有一间隙，该间隙受限于一偏移量(Offset)的大小，若偏移量(Offset)过小，则影像光20I会与投影装置20的镜头干涉，其中偏移量为(h+h’)×100％/h，其中h’为电控光学屏幕10A上的投影影像下缘与投影装置20的光轴OA的延伸线之垂直距离，h为电控光学屏幕10A上的投影影像于垂直光轴OA的延伸线之方向的长度。较佳地，上述偏移量应大于或等于120％。
在本实施例中，当电控光学屏幕10A切换至投影模式，其中设置于电控光学屏幕10A的投影侧的可切换式散射元件200被配置为散射态，且电控式波片101被配置为半波片(半波片的状态)。
当来自投影装置20的影像光20I从电控光学屏幕10A的投影侧入射可切换式散射元件200，其中部分的影像光20I会被反射及被散射，以形成被位于投影侧的人眼看到的投影影像。另一部分的影像光20I则是穿透及被散射，然后会依序穿透第二偏光层P2、第二1/4波片Q2、电控式波片101、胆固醇液晶层102。由于这部分影像光20I中多数是斜向入射胆固醇液晶层102，并且，对于斜向入射胆固醇液晶层102的影像光，胆固醇液晶层102的反射频谱往短波长(即蓝色波段)的方向偏移，其反射率会大幅降低，使得多数的光得以穿透胆固醇液晶层102并被第一偏光层P1吸收。
接下来，将详述电控光学屏幕10A对来自电控光学屏幕10A的投影侧的环境光C1以及来自非投影侧的环境光C2的影响，其中电控光学屏幕10A的投影侧为电控光学屏幕10A接受影像光的一侧，电控光学屏幕10A的非投影侧为相对投影侧的另一侧。
电控光学屏幕10A为投影模式，来自投影侧的环境光C1朝可切换式散射元件200行进，一部分的环境光C1穿透可切换式散射元件200且被可切换式散射元件200散射。另一部分的环境光C1则被可切换式散射元件200的表面散射及反射，其中穿透可切换式散射元件200的该部分的环境光C1在穿透第二偏光层P2后形成为X方向的线偏光。在穿透第二1/4波片Q2后，环境光C1形成为右旋圆偏光，并在穿透电控式波片101(被配置为半波片)后形成为左旋圆偏光C1。当此左旋圆偏光C1入射胆固醇液晶层102，其一部分会被胆固醇液晶层102反射而形成环境光C11，而另一部分的左旋圆偏光C1会因为其波长较偏离胆固醇液晶分子所对应的主波长(dominant wavelength)而穿透胆固醇液晶层102。在穿透第一1/4波片Q1后，穿透胆固醇液晶层102的环境光C1形成为X方向的线偏光，并被第一偏光层P1吸收。
被胆固醇液晶层102反射后，环境光C11在穿透电控式波片101(被配置为半波片)后形成为右旋圆偏光C11。在穿透第二1/4波片Q2后，被胆固醇液晶层102反射的环境光C11形成为X方向线偏光并穿透第二偏光层P2。最后，环境光C11被可切换式散射元件200散射。此时环境光C11的亮度相较于环境光C1的初始亮度已降低许多。
来自于非投影侧的环境光C2在穿透第一偏光层P1后形成为Z方向线偏光。在穿透第一1/4波片Q1后形成为右旋圆偏光C2而得以穿透胆固醇液晶层102。右旋圆偏光C2穿透电控式波片101(被配置为半波片)后形成为左旋圆偏光。在穿透第二1/4波片Q2后，环境光C2形成为Z方向线偏光，并被第二偏光层P2吸收。因此，环境光C2无法透射电控光学屏幕10A，大幅降低来自非投影侧的环境光C2对投影影像品质的影响。
基于上述，当电控光学屏幕10A被切换至投影模式时，可切换式散射元件200被配置为散射态，且电控式波片101被配置为半波片，电控光学屏幕10A得以大幅避免来自非投影侧的环境光C2以及来自投影侧的环境光C1对投影影像品质的影响。
为了充分说明本发明的各种实施态样，将在下文描述本发明的其他实施例。在此必须说明的是，下述实施例沿用前述实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，下述实施例不再重复赘述。
同时参照图1、图2B以及图2D。图2B是根据本发明实施例的电控光学屏幕示意图。在本实施例中，投影系统1包括电控光学屏幕10B、投影装置20以及反射镜30，其中反射镜30可例如为独立配置的反射镜或与投影装置20配置于同一壳体内的反射镜。投影装置20用以提供影像光20I。被反射镜30反射后，影像光20I自电控光学屏幕10B的投影侧投射于电控光学屏幕10B上。
在本实施例中，电控光学屏幕10B与电控光学屏幕10A不同在于，电控光学屏幕10B还包括菲涅尔透镜层400，且菲涅尔透镜层400上涂布半穿透半反射层401，其中半穿透半反射层401例如涂布于所述菲涅尔透镜层400远离所述可切换式散射元件200的至少部分表面上。影像光20I被半穿透半反射层401反射后入射人眼，提高可视亮度以及对比度。在一实施例中，半穿透半反射层401可以具备较高反射率的反射层来取代。
在另一实施例中，电控光学屏幕10B还包括硬表面层600与扩散层500，且扩散层500例如配置于硬表面层600及菲涅尔透镜层400之间。在影像光20I穿透硬表面层600与扩散层500后，至少一部分影像光20I会被半穿透半反射层401反射，并依序穿透扩散层500以及硬表面层600后入射人眼。可切换式散射元件200被用作为基材，并被用来将穿透了半穿透半反射层401与菲涅尔透镜层400的另一部分的影像光20I散射及反射，以避免眩光。硬表面层600用于保护电控光学屏幕10B，其具有防刮功能，可以透明玻璃或塑胶来制作。
同时参照图1、图2C以及图2D。图2C是根据本发明实施例的电控光学屏幕示意图。在本实施例中，投影系统1包括电控光学屏幕10C、投影装置20以及反射镜30，其中反射镜30可例如为独立配置之反射镜或与投影装置20配置于同一壳体内的反射镜。投影装置20用以提供影像光20I。被反射镜30反射后，影像光20I自投影侧投射于电控光学屏幕10C上。
在本实施例中，电控光学屏幕10C与电控光学屏幕10A不同在于，电控光学屏幕10B还包括棱镜层700，其中棱镜层700包括沿着X方向排列的多个棱镜结构，反射层701及吸光层702分别涂布于所述棱镜层的每个棱镜结构远离所述可切换式散射元件的表面上且反射层701及吸光层702交替配置。反射层701配置于棱镜层700的每个棱镜结构的迎光面。
影像光20I被棱镜结构的迎光面上的反射层701反射后入射人眼，提高影像光20I的可视亮度以及对比。环境光则会被棱镜结构上的吸光层702吸收，以提高影像的对比。可切换式散射元件200被用作为基材，并将少部分穿透棱镜层700的影像光20I散射及反射。
同时参照图1以及图3。图3是图1的电控光学屏幕10A在装饰模式下的光学机制示意图。
在本实施例中，当电控光学屏幕10A被切换至装饰模式时，可切换式散射元件200被配置为透明态，且电控式波片101被配置为半波片(半波片的状态)。
来自于电控光学屏幕10A的非投影侧的环境光C2在穿透第一偏光层P1后形成为Z方向线偏光。在穿透第一1/4波片Q1后形成为右旋圆偏光C2而得以穿透胆固醇液晶层102。右旋圆偏光C2穿透电控式波片101(被配置为半波片)后形成为左旋圆偏光。在穿透第二1/4波片Q2后，环境光C2形成为Z方向线偏光，并被第二偏光层P2吸收。
来自电控光学屏幕10A的投影侧的环境光C1朝可切换式散射元件200行进，其会穿透可切换式散射元件200，并在穿透第二偏光层P2后形成为X方向的线偏光。在穿透第二1/4波片Q2后，环境光C1形成为右旋圆偏光，并在穿透电控式波片101(被配置为半波片)后形成为左旋圆偏光C1。当此左旋圆偏光C1入射胆固醇液晶层102，其一部分会被胆固醇液晶层102反射而形成环境光C11，而另一部分的左旋圆偏光C1会因为其波长较偏离胆固醇液晶分子所对应的主波长(dominant wavelength)而穿透胆固醇液晶层102。在穿透第一1/4波片Q1后，穿透胆固醇液晶层102的环境光C1形成为X方向的线偏光，并被第一偏光层P1吸收。
被胆固醇液晶层102反射后，环境光C11在穿透电控式波片101(被配置为半波片)后形成为右旋圆偏光C11。在穿透第二1/4波片Q2后，环境光C11形成为X方向线偏光并穿透第二偏光层P2。最后，穿透透明态的可切换式散射元件200，致使人眼可以看到胆固醇液晶层102的装饰图案(例如木纹)。
同时参照图1以及图4。图4是图1的电控光学屏幕10A在透明模式下的光学机制示意图。
在本实施例中，电控光学屏幕10A被切换至透明模式，其中可切换式散射元件200被配置为透明态，且电控式波片101被配置为无相位延迟的状态。
来自于电控光学屏幕10A的非投影侧的环境光C2在穿透第一偏光层P1后形成为Z方向线偏光。在穿透第一1/4波片Q1后形成为右旋圆偏光C2而得以穿透胆固醇液晶层102。右旋圆偏光C2穿透电控式波片101(无相位延迟功能)后依旧是右旋圆偏光。在穿透第二1/4波片Q2后，环境光C2形成为X方向线偏光，而得以穿透第二偏光层P2以及透明态的可切换式散射元件200。
来自电控光学屏幕10A的投影侧的环境光C1朝可切换式散射元件200行进，其会穿透可切换式散射元件200，并在穿透第二偏光层P2后形成为X方向的线偏光。在穿透第二1/4波片Q2后，环境光C1形成为右旋圆偏光，并在穿透电控式波片101(无相位延迟功能)维持是右旋圆偏光C1，因此得以穿透胆固醇液晶层102。在穿透第一1/4波片Q1后，环境光C1形成为Z方向的线偏光，因此得以穿透第一偏光层P1。因此，当电控光学屏幕10A为透明模式时，从电控光学屏幕10A的两相对侧入射的环境光皆会穿过电控光学屏幕10A。
同时参照图1以及图5。图5是图1的电控光学屏幕10A在采光模式下的光学机制示意图。
在本实施例中，电控光学屏幕10A被切换至采光模式，其中可切换式散射元件200被配置为散射态，且电控式波片101被配置为无相位延迟功能。本实施例与图4所示透明模式的差异在于，环境光C1以及环境光C2皆被电控光学屏幕10A的可切换式散射元件200散射，具有防窥效果。
参照图6以及图2D，图6绘示根据本发明实施例的电控光学屏幕示意图。电控光学屏幕10D相较于电控光学屏幕10A，其电控装饰模块100D包括反射式偏光层P3以及O-plate光学补偿膜H1，其中反射式偏光层P3配置于第二1/4波片Q2以及第二偏光层P2之间，且O-plate光学补偿膜H1配置于第二偏光层P2以及反射式偏光层P3之间。在本实施例中，反射式偏光层P3的反射轴与第二偏光层P2的光吸收轴相平行，且皆平行于方向Z，但本发明不局限于此。
与图2A所示的实施例相同，部分的影像光20I会被可切换式散射元件200反射及被散射，以形成被人眼看到的投影影像。除此之外，穿透可切换式散射元件200的部分影像光20I会(至少部分)穿透第二偏光层P2并穿透O-plate光学补偿膜H1，形成为Z方向的线偏光。在穿透O-plate光学补偿膜H1的线偏光被反射式偏光层P3反射后，其再次穿透O-plate光学补偿膜H1，并形成为可穿透第二偏光层P2的线偏光。此线偏光可再次穿透可切换式散射元件200，借此有效的提高入射人眼的影像光20I的光量，提升对比。
在一些实施例中，O-plate光学补偿膜H1可以两个相垂直光轴的A-Plate或是C-Plate来取代。
应当说明的是，在图1至图6的实施例中，第一1/4波片Q1的光轴与第二1/4波片Q2的光轴也可以相垂直，且第一偏光层P1的光吸收轴与第二偏光层P2的光吸收轴互相平行。由于第一1/4波片Q1的光轴与第二1/4波片Q2的光轴相垂直，色偏现象将会降低。
在一些实施例中，电控光学屏幕10A、电控光学屏幕10B、电控光学屏幕10C以及电控光学屏幕10D的胆固醇液晶层102为右旋胆固醇液晶，且第一1/4波片Q1的光轴与第二1/4波片Q2的慢轴旋转90度，使环境光通过第一偏光层P1与第一1/4波片Q1或是通过第二偏光层P2与第二1/4波片Q2后变成为左旋圆偏光，使得环境光可以通过胆固醇液晶层102，以隐藏胆固醇液晶层102的装饰图案，而使该些电控光学屏幕呈现透明模式。
参照图7以及图2D，图7绘示根据本发明实施例的电控光学屏幕示意图。电控光学屏幕10E包括散射元件300以及电控装饰模块100。散射元件300配置于电控装饰模块100的一侧，且该侧为电控光学屏幕10E的非投影侧。电控装饰模块100包括依序层叠配置的第一偏光层P1、第一1/4波片Q1、胆固醇液晶层102、电控式波片101、第二1/4波片Q2以及第二偏光层P2，第一偏光层P1位于散射元件300及第一1/4波片Q1之间。电控式波片101具备液晶层。第一偏光层P1的光吸收轴垂直第二偏光层P2的光吸收轴。在本实施例中，第一偏光层P1的光吸收轴平行X方向，第二偏光层P2的光吸收轴平行Z方向。第一1/4波片Q1的光轴平行于第二1/4波片Q2的光轴。胆固醇液晶层102用于反射左旋圆偏光或右旋圆偏光中的一者。
电控式波片101可以是应用垂直排列(Vertical Alignment，VA)技术、电控双折射(Electrically controlled birefringence，ECB)技术或是平面转换(In-PlaneSwitching，IPS)技术的液晶盒。以应用垂直排列(Vertical Alignment，VA)技术的实施例来说明，电控式波片101可借由施加电压或不施加电压的操作而于半波片的状态及无相位延迟的状态之间切换。基于上述电控式波片101的结构及技术，电控光学屏幕10E可以在下面即将描述的不同光学模式之间切换。其中电控光学屏幕10E例如可于投影模式以及装饰模式之间切换，详述如下。
同时参照图2D、图7以及图8。图8是图7的电控光学屏幕10E在投影模式下的光学机制示意图。在本实施例中，投影系统1包括电控光学屏幕10E、投影装置20以及反射镜30。投影装置20用以提供影像光20I。被反射镜30反射后，影像光20I自电控光学屏幕10E的投影侧投射于电控光学屏幕10E上。其中反射镜30可例如为独立配置之反射镜或与投影装置配置于同一壳体内的反射镜。
在本实施例中，电控光学屏幕10E被切换至投影模式，其中电控式波片101被配置为无相位延迟的状态。来自投影装置20的影像光20I(X方向的线偏光)会穿透第二偏光层P2。在穿透第二1/4波片Q2后，影像光20I会形成为右旋圆偏光。由于电控式波片101被配置为无相位延迟的状态，影像光20I在穿透电控式波片101后维持是右旋圆偏光，因而得以穿透胆固醇液晶层102。右旋圆偏光20I在穿透第一1/4波片Q1后形成为Z方向线偏光，因此得以穿透第一偏光层P1，并进一步被散射元件300反射及散射。被散射元件300反射及散射的影像光20I再依序穿透第一偏光层P1、第一1/4波片Q1、胆固醇液晶层102、电控式波片101、第二1/4波片Q2以及第二偏光层P2，并形成入射人眼的影像光20I。
同时参照图7以及图9。图9是图7的电控光学屏幕10E在装饰模式下的光学机制示意图。
在本实施例中，电控光学屏幕10E被切换至装饰模式，其中电控式波片101被配置为半波片的状态。来自投影侧的环境光C1在穿透第二偏光层P2后形成为X方向的线偏光。在穿透第二1/4波片Q2后，环境光C1形成为右旋圆偏光，并在穿透电控式波片101(被配置为半波片)后形成为左旋圆偏光C1。当此左旋圆偏光C1入射胆固醇液晶层102，其大部分会被胆固醇液晶层102反射而形成左旋圆偏光C11，而另一部分的左旋圆偏光C1会因为其波长较偏离胆固醇液晶分子所对应的主波长(dominant wavelength)而穿透胆固醇液晶层102(未绘示)。穿透胆固醇液晶层102的左旋圆偏光在穿透第一1/4波片Q1后，形成为X方向的线偏光，并被第一偏光层P1吸收(未绘示)。
被胆固醇液晶层102反射后，左旋圆偏光C11在穿透电控式波片101(被配置为半波片)后形成为右旋圆偏光C11。在穿透第二1/4波片Q2后，右旋圆偏光C11形成为X方向线偏光并穿透第二偏光层P2，致使人眼可以看到胆固醇液晶层102的装饰图案。
参照图10以及图2D，图10绘示根据本发明实施例的电控光学屏幕示意图。电控光学屏幕10F包括可切换式散射元件200以及电控装饰模块100F。相较于图1所示的电控光学屏幕10A，电控光学屏幕10F的电控装饰模块100F还包括了补偿膜H2，补偿膜H2配置于第一1/4波片Q1以及第二1/4波片Q2之间，以补偿胆固醇液晶层102的平面外相位差值(out-of-plane retardation,Rth)。
具体而言，由于胆固醇液晶具有平面外相位差值，致使胆固醇液晶层102提供的相位延迟量会随着入射光的角度和波长而有不同，因此不同入射角度和/或不同波长的光线在穿透胆固醇液晶层102后被第一偏光层P1及第二偏光层P2吸收的比例不同，从而使得穿透光发生颜色变化。因此，本实施例借由配置补偿膜H2来补偿胆固醇液晶层102的平面外相位差值，以消除上述的色偏现象。
根据本发明一些实施例，补偿膜H2的平面外相位差值以及胆固醇液晶层102的平面外相位差值之和小于100nm，可以得到较佳的色彩表现，当小于50nm，可以得到更佳的色彩表现。
根据本发明一些实施例，补偿膜H2可以是C板(例如正C板)或O板等，其平面外相位差值可与胆固醇液晶层102的平面外相位差值互相抵销。根据本发明一些实施例，胆固醇液晶层102具有装饰图案，且补偿膜H2的图案与胆固醇液晶层102的装饰图案相同且相重叠，若图案不同或不互相重叠，补偿膜H2的平面外相位差值与胆固醇液晶层102的平面外相位差值将无法互相抵销。
当同时考虑第一1/4波片Q1的平面外相位差值以及第二1/4波片Q2的平面外相位差值，根据本发明一些实施例，补偿膜H2的平面外相位差值、胆固醇液晶层102的平面外相位差值、第一1/4波片Q1的平面外相位差值以及第二1/4波片Q2的平面外相位差值之和小于100nm，可以得到较佳的色彩表现，当小于50nm，可以得到更佳的色彩表现。
根据本发明一些实施例，胆固醇液晶层102具有装饰图案，且补偿膜H2的图案、第一1/4波片Q1的图案以及第二1/4波片Q2的图案与胆固醇液晶层102的装饰图案相同且相重叠，若图案不同或不互相重叠，补偿膜H2的平面外相位差值、第一1/4波片Q1的平面外相位差值、第二1/4波片Q2的平面外相位差值以及胆固醇液晶层102的平面外相位差值将无法互相抵销。
接下来请参照图11以及图2D，图11绘示根据本发明实施例的电控光学屏幕示意图。电控光学屏幕10G包括散射元件300以及电控装饰模块100F。散射元件300配置于电控装饰模块100F的一侧，且该侧为电控光学屏幕10G的非投影侧。相较于图7所示的电控光学屏幕10E，电控光学屏幕10G的电控装饰模块100F配置有补偿膜H2以补偿胆固醇液晶层102的平面外相位差值，或是进一步补偿第一1/4波片Q1的平面外相位差值以及第二1/4波片Q2的平面外相位差值，其补偿机制如前述，于此不赘述。
接下来请参照图12以及图13，图12是根据本发明实施例的胆固醇液晶层的示意图，且图13是根据本发明实施例的胆固醇液晶层的制备示意图。
如图13所示，在胆固醇液晶层的制备过程中，借由控制压印板800的不同区域的孔洞深度，使得对应胆固醇液晶层102边缘的孔洞具有较小的深度，可以使胆固醇液晶层102在边缘处的厚度渐变减小，借此改善或消除在透明模式下因胆固醇液晶层102的边缘段差所产生的图案轮廓问题。
如图12以及图13所示，本发明实施例的胆固醇液晶层102包括多个胆固醇液晶分子1021，且每个胆固醇液晶分子1021形成为螺旋结构，且具有一螺旋轴CA，每个螺旋轴CA皆不平行于胆固醇液晶层102的法线。在一些实施例中，每个螺旋轴CA与胆固醇液晶层102的法线之间的夹角落在±45度的范围内。在一些较佳的实施例中，每个螺旋轴CA与胆固醇液晶层102的法线之间的夹角落在±30度的范围内。在一些更佳的实施例中，每个螺旋轴CA与胆固醇液晶层102的法线之间的夹角落在±10度的范围内。借由上述相对于胆固醇液晶层102的法线倾斜每个螺旋轴CA，可以改善胆固醇液晶层102在大视角下的蓝移问题。
综上所述，本发明实施例提供的电控光学屏幕具备电控散射元件以及电控装饰模块，用于在不同光学模式之间切换。更具体而言，可切换式散射元件可在散射态及透明态之间切换，并搭配电控装饰模块中的电控式波片来产生多种光学模式。电控光学屏幕的各种光学模式提供使用者不同的视觉感受。当电控光学屏幕被配置为投影模式，可以有效提高可视亮度及对比度。
惟以上所述者，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施之范围，即凡依本发明权利要求书及发明内容所作之简单的等效变化与修改，皆仍属本发明专利涵盖之范围内。另外本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露之全部目的或优点或特点。此外，摘要和标题(发明名称)仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本发明之权利范围。此外，本说明书或权利要求书中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。

Claims (29)

1.一种电控光学屏幕，其特征在于，所述电控光学屏幕包括可切换式散射元件以及电控装饰模块，用于在不同光学模式之间切换，其中：
所述可切换式散射元件配置于所述电控装饰模块的一侧，用以在散射态及透明态之间切换，以及
所述电控装饰模块包括依序层叠配置的第一偏光层、第一1/4波片、胆固醇液晶层、电控式波片、第二1/4波片以及第二偏光层，
其中，所述电控式波片具备液晶层，所述第二偏光层配置于所述可切换式散射元件以及所述第二1/4波片之间，所述胆固醇液晶层用于反射左旋圆偏光或右旋圆偏光中的一者，其中，所述第一偏光层的光吸收轴垂直所述第二偏光层的光吸收轴，所述第一1/4波片的光轴平行于所述第二1/4波片的光轴，或者所述第一偏光层的所述光吸收轴平行所述第二偏光层的所述光吸收轴，所述第一1/4波片的所述光轴垂直于所述第二1/4波片的所述光轴，
其中，所述电控装饰模块还包括补偿膜，其配置于所述第一1/4波片以及所述第二1/4波片之间，以补偿所述胆固醇液晶层的平面外相位差值。
2.根据权利要求1所述的电控光学屏幕，其特征在于，所述可切换式散射元件包括液晶层。
3.根据权利要求1所述的电控光学屏幕，其特征在于，所述电控式波片为垂直配向模式的液晶盒、ECB模式的液晶盒、IPS模式的液晶盒中的一者。
4.根据权利要求1所述的电控光学屏幕，其特征在于，当所述电控光学屏幕切换至投影模式，所述可切换式散射元件被配置为所述散射态且所述电控式波片被配置为半波片。
5.根据权利要求4所述的电控光学屏幕，其特征在于，当所述电控光学屏幕在所述投影模式下，所述电控光学屏幕接收影像光，且所述可切换式散射元件用以对所述影像光进行散射。
6.根据权利要求4所述的电控光学屏幕，其特征在于，还包括菲涅尔透镜层，所述可切换式散射元件位于所述电控装饰模块以及所述菲涅尔透镜层之间，所述菲涅尔透镜层包括半穿透半反射层，其中所述半穿透半反射层配置于所述菲涅尔透镜层远离所述可切换式散射元件的至少部分表面上。
7.根据权利要求4所述的电控光学屏幕，其特征在于，还包括棱镜层，所述可切换式散射元件位于所述电控装饰模块以及所述棱镜层之间，所述棱镜层包括反射层，其中所述反射层配置于所述棱镜层远离所述可切换式散射元件的至少部分表面上。
8.根据权利要求1所述的电控光学屏幕，其特征在于，当所述电控光学屏幕切换至装饰模式，所述可切换式散射元件被配置为所述透明态，且所述电控式波片被配置为半波片。
9.根据权利要求1所述的电控光学屏幕，其特征在于，当所述电控光学屏幕切换至透明模式，所述可切换式散射元件被配置为所述透明态，且所述电控式波片被配置为无相位延迟功能。
10.根据权利要求1所述的电控光学屏幕，其特征在于，当所述电控光学屏幕切换至采光模式，所述可切换式散射元件被配置为所述散射态且所述电控式波片被配置为无相位延迟功能。
11.根据权利要求1所述的电控光学屏幕，其特征在于，所述电控装饰模块还包括反射式偏光层以及O-plate光学补偿膜，其中所述反射式偏光层配置于所述第二1/4波片以及所述第二偏光层之间，且所述O-plate光学补偿膜配置于所述第二偏光层以及所述反射式偏光层之间。
12.根据权利要求11所述的电控光学屏幕，其特征在于，所述反射式偏光层的反射轴平行于所述第二偏光层的所述光吸收轴。
13.根据权利要求1所述的电控光学屏幕，其特征在于，所述补偿膜的平面外相位差值、所述胆固醇液晶层的所述平面外相位差值、所述第一1/4波片的平面外相位差值以及所述第二1/4波片的平面外相位差值之和小于100nm。
14.根据权利要求1所述的电控光学屏幕，其特征在于，所述胆固醇液晶层具有装饰图案，且所述补偿膜的图案与所述胆固醇液晶层的所述装饰图案相同。
15.根据权利要求14所述的电控光学屏幕，其特征在于，所述第一1/4波片以及所述第二1/4波片具备与所述胆固醇液晶层的所述装饰图案相同的图案。
16.根据权利要求1所述的电控光学屏幕，其特征在于，所述胆固醇液晶层在边缘处的厚度渐变减小。
17.根据权利要求1所述的电控光学屏幕，其特征在于，所述胆固醇液晶层包括多个胆固醇液晶分子，且所述多个胆固醇液晶分子形成多个螺旋结构，所述多个螺旋结构的每一个具有螺旋轴，多个所述螺旋轴的每一个不平行于所述胆固醇液晶层的法线。
18.根据权利要求17所述的电控光学屏幕，其特征在于，所述多个螺旋结构的每一个的所述螺旋轴与所述胆固醇液晶层的所述法线之间的夹角落在±45度的范围内。
19.一种电控光学屏幕，其特征在于，所述电控光学屏幕包括散射元件以及电控装饰模块，用于在不同光学模式之间切换，其中：
所述散射元件配置于所述电控装饰模块的一侧，以及
所述电控装饰模块包括依序层叠配置的第一偏光层、第一1/4波片、胆固醇液晶层、电控式波片、第二1/4波片以及第二偏光层，
其中，所述第一偏光层配置于所述散射元件以及所述第一1/4波片之间，所述胆固醇液晶层用于反射左旋圆偏光或右旋圆偏光中的一者，其中，所述第一偏光层的光吸收轴垂直所述第二偏光层的光吸收轴，所述第一1/4波片的光轴平行于所述第二1/4波片的光轴，或者所述第一偏光层的所述光吸收轴平行所述第二偏光层的所述光吸收轴，所述第一1/4波片的所述光轴垂直于所述第二1/4波片的所述光轴，
其中，所述电控装饰模块还包括补偿膜，其配置于所述第一1/4波片以及所述第二1/4波片之间，以补偿所述胆固醇液晶层的平面外相位差值。
20.根据权利要求19所述的电控光学屏幕，其特征在于，所述电控式波片为垂直配向模式的液晶盒、ECB模式的液晶盒、IPS模式的液晶盒中的一者。
21.根据权利要求19所述的电控光学屏幕，其特征在于，当所述电控光学屏幕切换至投影模式，所述电控式波片被配置为无相位延迟功能。
22.根据权利要求21所述的电控光学屏幕，其特征在于，当所述电控光学屏幕为所述投影模式，所述电控光学屏幕接收影像光，且所述影像光依序穿透所述第二偏光层、所述第二1/4波片、所述电控式波片、所述胆固醇液晶层、所述第一1/4波片以及所述第一偏光层后，被所述散射元件散射。
23.根据权利要求19所述的电控光学屏幕，其特征在于，当所述电控光学屏幕切换至装饰模式，所述电控式波片被配置为半波片。
24.根据权利要求19所述的电控光学屏幕，其特征在于，所述补偿膜的平面外相位差值、所述胆固醇液晶层的所述平面外相位差值、所述第一1/4波片的平面外相位差值以及所述第二1/4波片的平面外相位差值之和小于100nm。
25.根据权利要求19所述的电控光学屏幕，其特征在于，所述胆固醇液晶层具有装饰图案，且所述补偿膜的图案与所述胆固醇液晶层的所述装饰图案相同。
26.根据权利要求25所述的电控光学屏幕，其特征在于，所述第一1/4波片以及所述第二1/4波片具备与所述胆固醇液晶层的所述装饰图案相同的图案。
27.根据权利要求19所述的电控光学屏幕，其特征在于，所述胆固醇液晶层在边缘处的厚度渐变减小。
28.根据权利要求19所述的电控光学屏幕，其特征在于，所述胆固醇液晶层包括多个胆固醇液晶分子，且所述多个胆固醇液晶分子形成多个螺旋结构，所述多个螺旋结构的每一个具有螺旋轴，多个所述螺旋轴的每一个不平行于所述胆固醇液晶层的法线。
29.根据权利要求28所述的电控光学屏幕，其特征在于，所述多个螺旋结构的每一个的所述螺旋轴与所述胆固醇液晶层的所述法线之间的夹角落在±45度的范围内。
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