显示装置的制作方法

本发明是有关于一种显示技术，且特别是有关于一种高解析度的显示装置。

背景技术：

一般而言，显示器的影像解析度会受到面板尺寸以及像素大小的限制，例如近眼显示器(near-eyedisplay,ned)、虚拟实境(virtualreality,vr)显示器以及扩增实境(augmentedreality,ar)显示器等诸如此类的显示器。随着上述各类显示器的使用需求增加以及应用的层面越来越广，显示器的影像解析度的需求也越来越高。由于面板尺寸以及像素大小的限制并不易解决，其限制牵涉到制造良率、制造成本以及机体大小等，因此导致上述各类的显示器的影像解析度无法有效地提升。特别是，在光场显示器的显示机制下，当光场显示器欲产生具有深度感的影像时，光场显示器将会藉由牺牲更多解析度的方式来产生具有深度感的影像。然而，影像解析度不足将会导致人眼容易观察到纱窗效应(screen-dooreffect)。因此，在目前的显示器的影像解析度不足的情况下，如何有效提升影像解析度是目前本领域重要的课题之一。

“背景技术”段落只是用来帮助了解本

技术实现要素：
，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本领域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本领域技术人员所知晓或认知。

发明内容

本发明提供一种显示装置，可有效提升影像解析度，以提供良好的显示效果。

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。

为达上述的一或部份或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出一种显示装置包括分光元件、偏振调变元件、光偏移元件以及反射式液晶面板。分光元件用于接收照明光束且让一影像光束穿过。照明光束在分光元件中经反射而朝第一方向传递。偏振调变元件沿着第一方向配置在分光元件的一侧。偏振调变元件用于调变或者维持照明光束及影像光束的偏振态。光偏移元件沿着第一方向配置在偏振调变元件的一侧。光偏移元件用于调变具有一偏振态的影像光位移一距离。偏振调变元件配置于分光元件与光偏移元件之间。反射式液晶面板沿着第一方向配置在光偏移元件的一侧。反射式液晶面板用于接收照明光束且朝第二方向射出影像光束。第一方向相反于第二方向。光偏移元件配置于偏振调变元件与反射式液晶面板之间。

基于上述，本发明的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。本发明的显示装置可透过分光元件以及偏振调变元件先产生具有偏振态相互垂直的两个照明光束，并且经由反射式液晶面板反射后产生两个偏振态互相垂直的影像光束，其中具有第二偏振态的影像光束通过光偏移元件后产生偏移。最后，本发明的显示装置可透过偏振调变元件旋转具有第一偏振态的影像光束，以使这两个影像光束具有相同的第二偏振态，并且可经由分光元件投射至投影目标。因此，投影目标可依序接收到两个影像画面，这两个影像画面的其中之一的每一个像素将会部分重叠此两个影像画面的其中之另一的每一个像素。换言之，重叠后的影像画面将会相较于单一影像画面具有较高的解析度。因此，本发明的显示装置可有效提升反射式液晶面板的影像解析度，以提供良好的显示效果。

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，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1是依照本发明的一实施例的一种显示装置的示意图。

图2是依照本发明的另一实施例的显示装置的示意图。

图3是依照本发明的又一实施例的显示装置的示意图。

图4是依照本发明的又一实施例的显示装置的示意图。

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的一优选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，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

图1是依照本发明的一实施例的一种显示装置的示意图。参考图1，显示装置100包括分光元件110、偏振调变元件120、光偏移元件130以及反射式液晶面板140。在本实施例中，分光元件110、偏振调变元件120、光偏移元件130以及反射式液晶面板140沿着第一方向p1依序且间隔地排列。分光元件110的第一入射面is1接收照明光束lb0。分光元件110的分光面ss接收照明光束lb0，并且经由分光面ss反射照明光束lb1至第一出射面es1。偏振调变元件120沿着第一方向p1配置在分光元件110的一侧，并且光偏移元件130沿着第一方向p1配置在偏振调变元件120的一侧。进一步而言，在照明光束lb1传递的路径上，偏振调变元件120配置于分光元件110与光偏移元件130之间，光偏移元件130配置于偏振调变元件120与反射式液晶面板140之间。

在本实施例中，第一方向p1相反于第二方向p2。第三方向p3以及第四方向p3垂直于第一方向p1以及第二方向p2。第三方向p3相反于第四方向p4。

在本实施例中，照明光束lb1具有第一偏振态。照明光束lb1朝第一方向射出分光元件110，并且经由偏振调变元件120以及光偏移元件130传递至反射式液晶面板140。在本实施例中，偏振调变元件120可时序性地操作在两种操作状态，以时序性地改变照明光束lb1的偏振态。举例而言，当偏振调变元件120运作在开启状态时，偏振调变元件120不调变照明光束lb1，使照明光束lb1保持第一偏振态。当偏振调变元件120运作在关闭状态时，偏振调变元件120调变照明光束lb1的偏振态，以产生具有第二偏振态的照明光束lb2。第一偏振态垂直于第二偏振态。因此，在不同时序中藉由偏振调变元件120的运作，反射式液晶面板140的反射面rs1可接收到具有不同偏振态的照明光束lb1、lb2。

在本实施例中，反射式液晶面板140用于产生影像画面。反射式液晶面板140转换照明光束lb1而形成影像光束ib1并朝第二方向p2反射出影像光束ib1，影像光束ib1具有第二偏振态。此外，反射式液晶面板140转换照明光束lb2而形成影像光束ib2并朝第二方向p2反射出影像光束ib2，影像光束ib2具有第一偏振态。

在本实施例中，光偏移元件130可对具有第二偏振态的光束产生垂直于第一方向p1的方向上的偏移。因此，由于影像光束ib1具有第二偏振态，当影像光束ib1通过光偏移元件130后，光偏移元件130将射出偏移的影像光束ib1’。此外，当影像光束ib2离开反射式液晶面板140，由于影像光束ib2具有第一偏振态，影像光束ib2直接通过光偏移元件130而到达偏振调变元件120。此时，由于偏振调变元件120运作在关闭状态(相同于产生影像光束ib2的状态)，偏振调变元件120将旋转影像光束ib2的偏振态，由第一偏振态转为第二偏振态。因此，当影像光束ib2通过偏振调变元件120后，偏振调变元件120将射出具有第二偏振态的影像光束ib2’。影像光束ib1’、ib2’具有相同的偏振态。最后，影像光束ib1’、ib2’经由分光元件110的第二入射面is2入射至分光面ss，并且影像光束ib1’、ib2’会穿透分光面ss，朝第二方向p2经由第二出射面es2射出分光元件110。因此，射出分光元件110影像光束ib1’、ib2’可在投影目标上依序产生两个影像画面。并且，由于影像光束ib1’朝垂直于第一方向p1的方向偏移一距离，因此，影像光束ib1’所产生的影像画面的每一个像素将会部分重叠于影像光束ib2’所产生的影像画面的每一个像素。也就是说，重叠后的影像画面将会相较于单一影像画面具有较高的影像解析度，可以解决纱窗效应。

在本实施例中，分光元件110例如为分光镜(beamsplitter,bs)、分光棱镜或偏振棱镜(polarizedbeamsplitter,pbs)，分光元件110也可以是玻璃平板涂布(coating)分光材料或者偏振材料，但不以此为限。在本实施例中，偏振调变元件120例如为极化调变器(polarizationmodulator)或可调式液晶盒(liquidcrystalcell)，其中偏振调变元件120可包括扭曲向列型(twistednematic,tn)液晶。偏振调变元件120可例如时序性地操作在开启状态以及关闭状态，以时序性地改变通过偏振调变元件120的光束的偏振态。在本实施例中，光偏移元件130可为光折变晶体(photorefractivecrystal)、固定偏振方向的液晶或者石英(quartz)。光偏移元件130可使具有特定偏振态的光束通过光偏移元件130后产生垂直于光束传递方向的偏移。在本实施例中，反射式液晶面板140可为硅基液晶面板(liquidcrystalonsilicon,lcos)。反射式液晶面板140用于产生显示画面，并且当照明光束lb1、lb2射入反射式液晶面板140时，反射式液晶面板140可转换照明光束lb1、lb2而形成影像光束ib1、ib2。

图2是依照本发明的一实施例的显示装置的示意图。参考图2，本实施例的显示装置200例如是一种显示器，并且投影目标pt可为人眼或影像的接收器例如摄影机等。显示装置200包括分光元件210、偏振调变元件220、光偏移元件230、反射式液晶面板240、发光元件250以及偏光元件260。在本实施例中，发光元件250沿着第三方向p3配置在分光元件210的一侧，但不以此为限，依照实际设计可调整发光元件250与分光元件210的相对位置。发光元件250可为激光(laser)光源或发光二极管(lightemittingdiode,led)光源。发光元件250用于提供照明光束lb。第三方向p3垂直于第一方向p1。偏光元件260配置在发光元件250以及分光元件210之间。在本实施例中，偏光元件260用于过滤照明光束lb，以使经由偏光元件260射出的照明光束lb0具有单一偏振态。偏光元件260可为偏光片(polarizer)。

详细而言，首先，当发光元件250发射的照明光束lb通过偏光元件260后，偏光元件260射出照明光束lb0。照明光束lb0例如为s偏振态。并且，照明光束lb0经由分光元件210的第一入射面is1入射分光元件210。分光元件210可为偏振分光棱镜。分光元件210的分光面ss可反射s偏振态的光束，并且使p偏振态的光束透射出分光面ss。因此，分光元件210的分光面ss接收且反射具有s偏振态的照明光束lb0，以产生具有s偏振态的照明光束lb1。照明光束lb1朝第一方向p1经由分光面ss传递至第一出射面es1。

接着，照明光束lb1朝第一方向p1射出分光元件210，并且传递至偏振调变元件220。当偏振调变元件220运作在开启状态时，偏振调变元件220不调变照明光束lb1。当偏振调变元件220运作在关闭状态时，偏振调变元件220调变照明光束lb1，以产生照明光束lb2。照明光束lb2为p偏振态。因此，照明光束lb1、lb2通过光偏移元件230后，反射式液晶面板240可接收到具有不同偏振态的照明光束lb1、lb2。

再接着，反射式液晶面板240转换照明光束lb1而形成影像光束ib1，且反射式液晶面板240朝第二方向p2反射出影像光束ib1，影像光束ib1的偏振态垂直于照明光束lb1。并且，反射式液晶面板240转换照明光束lb2而形成影像光束ib2，且朝第二方向p2反射出影像光束ib2，影像光束ib2的偏振态垂直于照明光束lb2。也就是说，影像光束ib1为p偏振态，并且影像光束ib2为s偏振态。值得注意的是，光偏移元件230可对具有p偏振态的光束产生垂直于第一方向p1的方向上的偏移。因此，当影像光束ib1、ib2通过光偏移元件230后，影像光束ib1将会朝垂直于第一方向p1的方向偏移一距离。经偏移的影像光束ib1’以及未经偏移的影像光束ib2将朝第二方向p2继续传递。

最后，当影像光束ib2通过偏振调变元件220时，由于偏振调变元件220运作在关闭状态(相同于产生影像光束ib2的状态)，偏振调变元件220将改变影像光束ib2的偏振态。也就是说，具有s偏振态的影像光束ib2通过偏振调变元件220后，偏振调变元件220将产生具有p偏振态的影像光束ib2’。具有p偏振态的影像光束ib1’、ib2’将朝第二方向p2继续传递。因此，当影像光束ib1’、ib2’入射至分光元件210的第二入射面is2后，影像光束ib1’、ib2’会穿透分光元件210的分光面ss，以朝第二方向p2经由第二出射面es2射出分光元件210。在本实施例中，投影目标pt配置在影像光束ib1’、ib2’的传递路径上。投影目标pt沿着第二方向p2配置在分光元件210的一侧，分光元件210设置于偏振调变元件220与投影目标pt之间。投影目标pt直接接收经由分光元件210的第二出射面es2射出的未经偏移的影像光束ib2’以及经偏移的影像光束ib1’。

据此，影像光束ib1’、ib2’可在投影目标pt上依序产生两个影像画面。并且，由于影像光束ib1’经偏移一距离，影像光束ib1’的影像画面的每一个像素将会部分重叠影像光束ib2’的影像画面的每一个像素。换言之，由于影像光束ib1’、ib2’重叠后所产生的影像画面将会相较于反射式液晶面板240所提供的原始影像画面具有较高的影像解析度，因此本实施例的显示器可有效提供高影像解析度的影像画面。

图3是依照本发明的另一实施例的显示装置的示意图。参考图3，本实施例的显示装置300例如是一种显示器，并且投影目标pt可为人眼。本实施例与图2的实施例差异在于，增加至少一光波导元件370。在本实施例中，显示装置300包括分光元件310、偏振调变元件320、光偏移元件330、反射式液晶面板340、发光元件350、偏光元件360以及至少一光波导元件370，其中依据不同的设计，可以调整至少一光波导元件370的数量。因此，在本实施例的显示装置300中，当影像光束ib1’、ib2’入射至分光元件310的第二入射面is2后，影像光束ib1’、ib2’会穿透分光元件310的分光面ss，以朝第二方向p2经由第二出射面es2射出分光元件310。

在本实施例中，至少一光波导元件370沿着第二方向p2配置在分光元件310的一侧。投影目标pt配置在影像光束ib1’、ib2’的传递路径上，并接收由至少一光波导元件370传递过来的影像光束ib1’、ib2’。在影像光束ib1’、ib2’的传递路径上至少一光波导元件370设置于分光元件310与投影目标pt之间。至少一光波导元件370藉由第三入射面is3接收经由分光元件310射出的经偏移的影像光束ib1’以及未经偏移的影像光束ib2’。在本实施例中，影像光束ib1’、ib2’在至少一光波导元件370的反射面rs2反射后，影像光束ib1’、ib2’将在至少一光波导元件370中传递(例如经多次反射)。并且，影像光束ib1’、ib2’在至少一光波导元件370的反射面rs3反射后，影像光束ib1’、ib2’经由第三出射面es3离开至少一光波导元件370，并且投射至投影目标pt。在本实施例中，至少一光波导元件370的第三入射面is3以及第三出射面es3位于至少一光波导元件370的同一侧。在其他实施例中，至少一光波导元件370的第三入射面is3以及第三出射面es3位于至少一光波导元件370的不同侧。

据此，影像光束ib1’、ib2’可在投影目标pt上依序产生两个影像画面。并且，由于影像光束ib1’经偏移一距离，影像光束ib1’的影像画面的每一个像素将会部分重叠影像光束ib2’的影像画面的每一个像素。换言之，由于影像光束ib1’、ib2’重叠后所产生的影像画面将会相较于反射式液晶面板340所提供的原始影像画面具有较高的影像解析度，因此本实施例的显示器可有效提供高影像解析度的影像画面。

图4是依照本发明的又一实施例的显示装置的示意图。参考图4，本实施例的显示装置400例如是一种显示器，并且投影目标pt可为人眼。本实施例与图3的实施例差异在于，增加影像合光元件480。在本实施例中，显示装置400包括分光元件410、偏振调变元件420、光偏移元件430、反射式液晶面板440、发光元件450、偏光元件460、至少一光波导元件470以及影像合光元件480。因此，在本实施例的显示装置400中，当影像光束ib1’、ib2’入射至分光元件410的第二入射面is2后，影像光束ib1’、ib2’会穿透分光元件410的分光面ss，以朝第二方向p2经由第二出射面es2射出分光元件410。

在本实施例中，至少一光波导元件470沿着第二方向p2配置在分光元件410的一侧。影像合光元件480配置在至少一光波导元件470的一侧，并且让环境影像光束穿透。至少一光波导元件470可为楔型，或其他形状。至少一光波导元件470与影像合光元件480可形成为单一元件或者为两个元件。投影目标pt配置在影像光束ib1’、ib2’的传递路径上，且配置在至少一光波导元件470的一侧。至少一光波导元件470藉由第三入射面is3’接收经由分光元件410射出的经偏移的影像光束ib1’以及未经偏移的影像光束ib2’。在本实施例中，影像光束ib1’、ib2’在至少一光波导元件470中传递(例如经一次反射)。并且，影像光束ib1’、ib2’入射至影像合光元件480。值得一提的是，影像合光元件480例如为绕射元件，影像合光元件480的光学面rs2’例如是反射式绕射结构。在其他实施例中，光学面rs2’可以是穿透式绕射结构，不以此为限。此外，影像合光元件480将会结合/合并影像光束ib1’、ib2’以及来自显示器400以外的环境影像光束rib。影像合光元件480经由光学面rs2’反射影像光束ib1’、ib2’，并且让环境影像光束rib穿透。因此，反射影像光束ib1’、ib2’以及环境影像光束rib共同经由第三出射面es3’离开至少一光波导元件470，并且投射至投影目标pt，可达到扩充实境的效果。在本实施例中，至少一光波导元件470的第三入射面is3’以及第三出射面es3’位于至少一光波导元件470的相邻两侧，但不以此为限。

据此，影像光束ib1’、ib2’可在投影目标pt上依序产生两个影像画面。并且，由于影像光束ib1’经偏移一距离，影像光束ib1’的影像画面的每一个像素将会部分重叠影像光束ib2’的影像画面的每一个像素。换言之，由于影像光束ib1’、ib2’重叠后所产生的影像画面将会相较于反射式液晶面板440所提供的原始影像画面具有较高的影像解析度，因此本实施例的扩增实境显示器可有效提供高影像解析度的影像画面。

综上所述，本发明的显示装置可例如应用在一般显示器、近眼显示器、虚拟实境显示器以及扩增实境显示器上。并且，本发明的显示装置可藉由分光元件、偏振调变元件以及光偏移元件来产生经偏移的影像光束以及未经偏移的影像光束，以使经偏移的影像光束所产生的影像画面的每一个像素将会部分重叠于未经偏移的影像光束所产生的影像画面的每一个像素。因此，重叠后的影像画面将会相较于硅基液晶面板所提供的原始影像画面具有更高的影像解析度。据此，本发明的显示装置可有效提升反射式液晶面板的影像解析度，以提供良好的显示效果。

以上所述，仅为本发明的优选实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明权利要求书及发明说明书所作的简单的等效变化与修改，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。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的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和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的权利范围。此外，本说明书或申请专利范围中提及的“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。

附图标记

100、200、300、400：显示装置

110、210、310、410：分光元件

120、220、320、420：偏振调变元件

130、230、330、430：光偏移元件

140、240、340、440：反射式液晶面板

250、350、450：发光元件

260、360、460：偏光元件

370、470：光波导元件

480：影像合光元件

lb、lb0、lb1、lb2：照明光束

ib1、ib2、ib1’、ib2’：影像光束

rib：环境影像光束

p1、p2、p3、p4：方向

ss：分光面

is1、is2、is3、is3’：入射面

es1、es2、es3、es3’：出射面

rs1：入光面

rs2、rs3：反射面

rs2’：光学面

pt：投影目标