TWI706200B

TWI706200B - 光學裝置

Info

Publication number: TWI706200B
Application number: TW108116928A
Authority: TW
Inventors: 楊玄菱; 李朝暐
Original assignee: 友達光電股份有限公司
Priority date: 2019-05-16
Filing date: 2019-05-16
Publication date: 2020-10-01
Also published as: TW202043872A

Abstract

一種光學裝置，包括第一基板、第一電極、第一配向膜、第二基板、第二電極、第二配向膜、負型液晶層、第一偏光片、第二偏光片及顯示元件。第一電極設置於第一基板上。第一配向膜設置於第一電極上。第二電極設置於第二基板上。第二配向膜設置於第二電極上。第一配向膜的第一摩擦方向與第二配向膜的第二摩擦方向具有一夾角θ，且80 ^o≤θ≤100 ^o。負型液晶層設置於第一配向膜與第二配向膜之間。第二偏光片為具有偏極性的一反射片。第一偏光片的穿透軸與第二偏光片的穿透軸具有夾角α，且80 ^o≤α≤100 ^o。第二偏光片設置於負型液晶層與顯示元件之間。

Description

光學裝置

本發明是有關於一種光學裝置。

電子後視鏡可接收來自於後方攝影機的電訊號，以顯示行車後方路況。藉此，駕駛者可觀看到更清晰甚至視角更廣的後方路況畫面，以提升行車安全。此外，無電力供應時，電子後視鏡仍保可有反射鏡功能。因此，電子後視鏡已廣為大眾使用。

一般而言，電子後視鏡包括以下第一至三種架構。第一種電子後視鏡包括顯示元件和半穿半反鏡。第一種電子後視鏡不具抗眩光功能，且顯示畫面時其反射率過高，導致反射畫面和顯示畫面重疊（即疊影），影響顯示效果。第二種電子後視鏡包括電致變色元件和顯示面板。第二種電子後視鏡的電致變色元件的反應時間過長，此外，也存在疊影問題。第三種電子後視鏡包括液晶反射率調控元件和顯示面板。液晶反射率調控元件的電極具有分光性，於環境光束的照射下，會產生干涉及/或繞射圖像，影響電子後視鏡的反射效果。

本發明提供一種光學裝置，顯示及反射效果俱佳。

本發明的光學裝置，包括第一基板、第一電極、第一配向膜、第二基板、第二電極、第二配向膜、負型液晶層、第一偏光片、第二偏光片及顯示元件。第一電極設置於第一基板上。第一配向膜設置於第一電極上。第二基板設置於第一基板的對向。第二電極設置於第二基板上。第二配向膜設置於第二電極上。第一配向膜的第一摩擦方向與第二配向膜的第二摩擦方向具有一夾角θ，且80 ^o≤θ≤100 ^o。負型液晶層設置於第一配向膜與第二配向膜之間。第一偏光片及第二偏光片分別設置於負型液晶層的相對兩側。第二偏光片為具有偏極性的一反射片。第一偏光片的穿透軸與第二偏光片的穿透軸具有夾角α，且80 ^o≤α≤100 ^o。第二偏光片設置於負型液晶層與顯示元件之間。

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。

現將詳細地參考本發明的示範性實施例，示範性實施例的實例說明於附圖中。只要有可能，相同元件符號在圖式和描述中用來表示相同或相似部分。

應當理解，當諸如層、膜、區域或基板的元件被稱為在另一元件“上”或“連接到”另一元件時，其可以直接在另一元件上或與另一元件連接，或者中間元件可以也存在。相反，當元件被稱為“直接在另一元件上”或“直接連接到”另一元件時，不存在中間元件。如本文所使用的，“連接”可以指物理及/或電性連接。再者，“電性連接”或“耦合”係可為二元件間存在其它元件。

本文使用的“約”、“近似”、或“實質上”包括所述值和在本領域普通技術人員確定的特定值的可接受的偏差範圍內的平均值，考慮到所討論的測量和與測量相關的誤差的特定數量（即，測量系統的限制）。例如，“約”可以表示在所述值的一個或多個標準偏差內，或±30％、±20％、±10％、±5％內。再者，本文使用的“約”、“近似”或“實質上”可依光學性質、蝕刻性質或其它性質，來選擇較可接受的偏差範圍或標準偏差，而可不用一個標準偏差適用全部性質。

除非另有定義，本文使用的所有術語（包括技術和科學術語）具有與本發明所屬領域的普通技術人員通常理解的相同的含義。將進一步理解的是，諸如在通常使用的字典中定義的那些術語應當被解釋為具有與它們在相關技術和本發明的上下文中的含義一致的含義，並且將不被解釋為理想化的或過度正式的意義，除非本文中明確地這樣定義。

圖1A為本發明第一實施例之光學裝置10的剖面示意圖。圖1A的光學裝置10處於顯示模式。

圖1B為本發明第一實施例之光學裝置10的剖面示意圖。圖1B的光學裝置10處於鏡面模式。

圖2為圖1A及圖1B之第一偏光片F1、第一配向膜PI1、第二配向膜PI2、第二偏光片F2、第三偏光片F3及第四偏光片F4的立體示意圖。

請參照圖1A及圖1B，光學裝置10包括調光元件1及顯示元件2。調光元件1設置於顯示元件2的前方。也就是說，調光元件1較顯示元件2靠近使用者U。

調光元件1包括第一基板110、第一電極120、第一配向膜PI1、第二基板130、第二電極140、第二配向膜PI2、負型液晶層150、第一偏光片F1及第二偏光片F2。第一電極120設置於第一基板110上。第一配向膜PI1設置於第一電極120上。第二基板130設置於第一基板110的對向。第二電極140設置於第二基板130上。第二配向膜PI2設置於第二電極140上。負型液晶層150設置於第一配向膜PI1與第二配向膜PI2之間。負型液晶層150的液晶分子具有介電率異方性（dielectric anisotropy）∆ε，且∆ε＜0。第一偏光片F1及第二偏光片F2分別設置於負型液晶層150的相對兩側。

舉例而言，在本實施例中，第一基板110可設置於第一偏光片F1與負型液晶層150之間；第二基板130可設置於負型液晶層150與第二偏光片F2之間。也就是說，在本實施例中，第一基板110、第二基板130及負型液晶層150組成一晶胞（cell），而第一偏光片F1及第二偏光片F2可以選擇性地設置在晶胞上（on-cell）。然而，本發明不限於此，根據其它實施例，第一偏光片F1及/或第二偏光片F2也可以設置在晶胞內（in-cell）。

調光元件1的第一基板110及第二基板130為透明基板。舉例而言，在本實施例中，透明基板的材質可以是玻璃、石英、有機聚合物或是其它可適用的材料，但本發明不以此為限。

調光元件1的第一電極120及第二電極140為透明電極。舉例而言，在本實施例中，透明電極可包括金屬氧化物，例如：銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、銦鍺鋅氧化物、其它合適的氧化物或者是上述至少二者的堆疊層，但本發明不以此為限。

請參照圖1A、圖1B及圖2，第一配向膜PI1具有第一摩擦方向（rubbing direction）RD1。第二配向膜PI2具有第二摩擦方向（rubbing direction）RD2。第一摩擦方向RD1與第二摩擦方向RD2具有一夾角θ，且80 ^o≤θ≤100 ^o。舉例而言，在本實施例中，θ＝90 ^o，即第一摩擦方向RD1與第二摩擦方向RD2實質上可垂直，但本發明不以此為限。

第一電極120與第二電極140實質上不具電位差時（即第一電極120與第二電極140之間的電位差低於調光元件1的起始電壓時），如圖1B所示，負型液晶層150的液晶分子具有一預頃角（pre-title angle），所述預頃角落在80 ^o到100 ^o的範圍。舉例而言，在本實施例中，負型液晶層150之液晶分子的預頃角實質上可以是90 ^o，但本發明不以此為限。

第一偏光片F1包括一線性偏光膜。在本實施例中，第一偏光片F1還可選擇性地包括廣視角膜（EWV film），但本發明不以此為限。

第二偏光片F2為具有偏極性的反射片。舉例而言，在本實施例中，第二偏光片F2可以是反射偏極鏡（reflective polarization mirror）、線柵偏光片（wire grid polarizer；WGP）或其它型式的反射式偏光片。

第一偏光片F1的穿透軸A1與第二偏光片F2的穿透軸A2具有一夾角α，且80 ^o≤α≤100 ^o。舉例而言，在本實施例中，α＝90 ^o，即第一偏光片F1之穿透軸A1與第二偏光片F2之穿透軸A2實質上可垂直，但本發明不以此為限。

請參照圖1A及圖1B，調光元件1的第二偏光片F2設置於負型液晶層150與顯示元件2之間。顯示元件2包括第三基板210、第四基板220、顯示介質層230及多個畫素結構240。第四基板220設置於第三基板210的對向。每一畫素結構240包括主動元件241（例如但不限於：薄膜電晶體）及與主動元件241電性連接的畫素電極242。多個畫素結構240設置於第三基板210或第四基板220上。顯示介質層230設置於第三基板210與第四基板220之間。

在本實施例中，顯示介質層230可以選擇性地是液晶層，而顯示元件2還可包括背光源BLU及第四偏光片F4。第三基板210、第四基板220及顯示介質層230構成顯示元件2的晶胞（cell）。顯示元件2的晶胞設置於背光源BLU與調光元件1之間。

顯示介質層230設置於調光元件1的第二偏光片F2與顯示元件2的第四偏光片F4之間。舉例而言，在本實施例中，第四基板220可設置於顯示介質層230與第四偏光片F4與之間。也就是說，在本實施例中，第四偏光片F4可以選擇性地設置在顯示元件2的晶胞上（on-cell）。然而，本發明不限於此，根據其它實施例，第四偏光片F4也可設置在顯示元件2的晶胞內（in-cell）。

請參照圖1A、圖1B及圖2，調光元件1之第二偏光片F2的穿透軸A2與第四偏光片F4的穿透軸A4具有一夾角β，且80 ^o≤β≤100 ^o。舉例而言，在本實施例中，β＝90 ^o，即第四偏光片F4的穿透軸A4與第二偏光片F2的穿透軸A2實質上可垂直，但本發明不以此為限。

請參照圖1A及圖1B，在本實施例中，顯示元件2還可選擇性包括第三偏光片F3。第三偏光片F3設置於第二偏光片F2與顯示介質層230之間。舉例而言，在本實施例中，第三基板210可設置於第三偏光片F3與顯示介質層230之間。也就是說，在本實施例中，第三偏光片F3可以選擇性地設置在顯示元件2的晶胞上（on-cell）。然而，本發明不限於此，根據其它實施例，第三偏光片F3也可設置在顯示元件2的晶胞內（in-cell）。

請參照圖1A、圖1B及圖2，在本實施例中，第二偏光片F2的穿透軸A2與第三偏光片F3的穿透軸A3具有一夾角γ（未標示），且0 ^o≤γ≤10 ^o。舉例而言，在本實施例中，γ＝0 ^o，即第二偏光片F2的穿透軸A2與第三偏光片F3的穿透軸A3實質上可平行，但本發明不以此為限。

在本實施例中，顯示元件2可包括第三偏光片F3。然而，本發明不以此為限，於另一實施例中，顯示元件2也可省略第三偏光片F3的設置，而顯示元件2與調光元件1可共用同一第二偏光片F2。

請參照圖1A，調光元件1的第一電極120與第二電極140實質上具有一電位差時（即所述電位差大於調光元件1的起始電壓而調光元件1致能時），光學裝置10處於顯示模式。

請參照圖1A及圖2，舉例而言，顯示元件2發出一顯示光束L1，顯示光束L1具有第一偏極態（例如：s偏極態）。具有第一偏極態的顯示光束L1可通過第二偏光片F2。來自第二偏光片F2的顯示光束L1通過被所述電位差驅動的負型液晶層150後，其偏極態由第一偏極態（例如：s偏極態）變為第二偏極態（例如：p偏極態）。來自負型液晶層150且具有第二偏極態的顯示光束L1能通過第一偏光片F1。如此一來，使用者U 便能看到顯示元件2所顯示的畫面。

另一方向，於顯示模式時，環境光束L2自調光元件1的第一偏光片F1入射光學裝置10。舉例而言，未偏極化的環境光束L2通過第一偏光片F1後具有第二偏極態（例如：p偏極態）；具有第二偏極態的環境光束L2通過被所述電位差驅動的負型液晶層150後，其偏極態由第二偏極態（例如：p偏極態）變為第一偏極態（例如：s偏極態）。具有第一偏極態（例如：s偏極態）之環境光束L2的絕大部分會通過第二偏光片F2，極少量（甚至無）環境光束L2會被第二偏光片F2反射。

也就是說，於顯示模式時，致能的調光元件1能有效抑制光學裝置10反射環境光束L2。如此一來，在顯示模式下，使用者U便能不受環境光束L2的干擾，而觀看到清晰的顯示畫面。習知技術所述的疊影問題能獲得改善。

請參照圖1B，調光元件1的第一電極120與第二電極140實質上不具電位差時（即所述電位差小於調光元件1的起始電壓而調光元件1未致能時），光學裝置10處於鏡面模式。

請參照圖1B及圖2，舉例而言，環境光束L2從調光元件1的第一偏光片F1入射光學裝置10，未偏極化的環境光束L2通過第一偏光片F1後具有第二偏極態（例如：p偏極態）；具有第二偏極態的環境光束L2通過未被驅動的負型液晶層150後，其偏極態仍維持第二偏極態（例如：p偏極態）。具有第二偏極態（例如：p偏極態）之環境光束L2的絕大部分無法通過第二偏光片F2而被第二偏光片F2反射。被第二偏光片F2反射的環境光束L2通過未被驅動的負型液晶層150後可穿過第一偏光片F1而傳遞至使用者U眼中。藉此，光學裝置10有如一鏡面。

值得注意的是，第二偏光片F2為具有偏極性的反射片，相較於一般的反射元件，第二偏光片F2對於通過第一偏光片F1的環境光束L2具有較高的反射率。藉此，於鏡面模式時，光學裝置10具有高反射率。

總言之，調光元件1包括配向方向RD1、RD2交錯的第一、二配向膜PI1、PI2及負型液晶層150，利用致能的調光元件1可使光學裝置10處於顯示模式且具有低反射率，利用未致能的調光元件1可使光學裝置10處於鏡面模式且具有高反射率，光學裝置10兼具優良的顯示及鏡面效果。

此外，在本實施例中，調光元件1的第一電極120係整面性地設置於第一基板110上且與顯示元件2的多個畫素電極242及多個畫素電極242之間的間隙g重疊；調光元件1的第二電極140係整面性地設置於第二基板130上且與顯示元件2的多個畫素電極242及多個畫素電極242之間的間隙g重疊。也就是說，在本實施例中，第一電極120及第二電極140為完整的導電層，而未被圖案化。

由於第一電極120及/或第二電極140未被圖案化，於鏡面模式下，環境光束L2傳遞至第一電極120及/或第二電極140時不易被分光。亦即，在環境光束L2照射下，光學裝置10不易產生干涉及/或繞射圖像，而影響光學裝置10的鏡面效果。

在此必須說明的是，下述實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，下述實施例不再重述。

圖3A為本發明第二實施例之光學裝置10A的剖面示意圖。圖3A的光學裝置10A處於顯示模式。

圖3B為本發明第一實施例之光學裝置10A的剖面示意圖。圖3B的光學裝置10A處於鏡面模式。

圖4為圖3A及圖3B之第一偏光片F1、第一配向膜PI1、第二配向膜PI2、第二偏光片F2、第三偏光片F3及的四分之一波片250的立體示意圖。

請參照圖3A、圖3B及圖4，本實施例的光學裝置10A與第一實施例的光學裝置10類似，兩者的差異在於：光學裝置10A的顯示介質層230A與光學裝置10的顯示介質層230不同；以及光學裝置10A還包括四分之一波片250。

具體而言，在本實施例中，光學裝置10A的顯示介質層230A為有機電致發光層。

在本實施例中，顯示元件2還包括四分之一波片250。四分之一波片250設置於第二偏光片F2與顯示介質層230A之間。舉例而言，四分之一波片250可設置於第三偏光片F3與顯示介質層230A之間，但本發明不以此為限。第二偏光片F2的穿透軸A2與四分之一波片250的快軸A6具有一夾角δ（未標示），且0 ^o≤δ≤10 ^o。在本實施例中，δ＝0 ^o，即第二偏光片F2的穿透軸A2與四分之一波片250的快軸A6實質上可平行，但本發明不以此為限。第二偏光片F2的穿透軸A2與第三偏光片F3的穿透軸A3具有一夾角ρ（未標示），且0 ^o≤ρ≤10 ^o。在本實施例中，ρ＝0 ^o，第二偏光片F2的穿透軸A2與第三偏光片F3的穿透軸A3實質上可平行，但本發明不以此為限。

本實施例的光學裝置10A具有與第一實施例之光學裝置10類似的功效與優點。值得一提的是，於顯示模式下，本實施例的光學裝置10A透過四分之一波片250的作用，環境光束L2被光學裝置10A所反射的量能更進一步地被抑制，而使光學裝置10A的顯示效果更佳。

前述的光學裝置10、10A可應用在交通工具的後視鏡上。然而，本發明不限於此，根據其它實施例，光學裝置10、10A也可做為其它用途。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

1:調光元件 2:顯示元件 10、10A:光學裝置 110:第一基板 120:第一電極 130:第二基板 140:第二電極 150:負型液晶層 210:第三基板 220:第四基板 230、230A:顯示介質層 240:畫素結構 241:主動元件 242:畫素電極 250:四分之一波片 A1、A2、A3、A4:穿透軸 A6:快軸 BLU:背光源 F1:第一偏光片 F2:第二偏光片 F3:第三偏光片 F4:第四偏光片 g:間隙 L1:顯示光束 L2:環境光束 PI1:第一配向膜 PI2:第二配向膜 RD1:第一摩擦方向 RD2:第二摩擦方向 U:使用者 θ、α、β:夾角

圖1A為本發明第一實施例之光學裝置10的剖面示意圖。圖1B為本發明第一實施例之光學裝置10的剖面示意圖。圖2為圖1A及圖1B之第一偏光片F1、第一配向膜PI1、第二配向膜PI2、第二偏光片F2、第三偏光片F3及第四偏光片F4的立體示意圖。圖3A為本發明第二實施例之光學裝置10A的剖面示意圖。圖3B為本發明第一實施例之光學裝置10A的剖面示意圖。圖4為圖3A及圖3B之第一偏光片F1、第一配向膜PI1、第二配向膜PI2、第二偏光片F2、第三偏光片F3及的四分之一波片250的立體示意圖。

1:調光元件

2:顯示元件

10:光學裝置

110:第一基板

120:第一電極

130:第二基板

140:第二電極

150:負型液晶層

210:第三基板

220:第四基板

230:顯示介質層

240:畫素結構

241:主動元件

242:畫素電極

BLU:背光源

F1:第一偏光片

F2:第二偏光片

F3:第三偏光片

F4:第四偏光片

g:間隙

L1:顯示光束

L2:環境光束

PI1:第一配向膜

PI2:第二配向膜

U:使用者

Claims

一種光學裝置，包括：一第一基板；一第一電極，設置於該第一基板上；一第一配向膜，設置於該第一電極上，且具有一第一摩擦方向；一第二基板，設置於該第一基板的對向；一第二電極，設置於該第二基板上；一第二配向膜，設置於該第二電極上，且具有一第二摩擦方向，其中該第一摩擦方向與該第二摩擦方向具有一夾角θ，且80 ^o≤θ≤100 ^o；一負型液晶層，設置於該第一配向膜與該第二配向膜之間；一第一偏光片以及一第二偏光片，分別設置於該負型液晶層的相對兩側，其中該第二偏光片為具有偏極性的一反射片，該第一偏光片的一穿透軸與該第二偏光片的一穿透軸具有一夾角α，且80 ^o≤α≤100 ^o；以及一顯示元件，其中該第二偏光片設置於該負型液晶層與該顯示元件之間。
如申請專利範圍第1項所述的光學裝置，其中該第一電極與該第二電極實質上具有一電位差時，該光學裝置處於一顯示模式。
如申請專利範圍第1項所述的光學裝置，其中該第一電極與該第二電極實質上不具一電位差時，該光學裝置處於一鏡面模式。
如申請專利範圍第1項所述的光學裝置，其中該顯示元件包括：一第三基板；一第四基板，設置於該第三基板的對向；一顯示介質層，設置於該第三基板與該第四基板之間；以及一第四偏光片，其中該顯示介質層設置於該第二偏光片與該第四偏光片之間，其中該第二偏光片的該穿透軸與該第四偏光片的一穿透軸具有一夾角β，且80 ^o≤β≤100 ^o。
如申請專利範圍第4項所述的光學裝置，其中該顯示元件更包括：一第三偏光片，設置於該第二偏光片與該顯示介質層之間，其中該第二偏光片的該穿透軸與該第三偏光片的一穿透軸具有一夾角γ，且0 ^o≤γ≤10 ^o。
如申請專利範圍第5項所述的光學裝置，其中該顯示介質層包括一液晶層。
如申請專利範圍第1項所述的光學裝置，其中該顯示元件包括：一第三基板；一第四基板，設置於該第三基板的對向；一顯示介質層，設置於該第三基板與該第四基板之間；以及一四分之一波片，設置於該第二偏光片與該顯示介質層之間，該第二偏光片的該穿透軸與該四分之一波片的一快軸具有一夾角δ，且0 ^o≤δ≤10 ^o。
如申請專利範圍第7項所述的光學裝置，其中該顯示元件更包括：一第三偏光片，其中該四分之一波片設置於該第三偏光片與該顯示介質層之間，其中該第二偏光片的該穿透軸與該第三偏光片的一穿透軸具有一夾角ρ，且0 ^o≤ρ≤10 ^o。
如申請專利範圍第8項所述的光學裝置，其中該顯示介質層包括一有機電致發光層。
如申請專利範圍第1項所述的光學裝置，其中該顯示元件包括多個畫素結構，每一該畫素結構具有一主動元件和與該主動元件電性連接的一畫素電極，該第一電極整面性地設置於該第一基板上且與該些畫素結構的多個畫素電極及該些畫素電極之間的一間隙重疊。
如申請專利範圍第10項所述的光學裝置，其中該第二電極整面性地設置於該第二基板上且與該些畫素電極及該些畫素結構之間的該間隙重疊。