CN107703638B - 图像显示系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种图像显示系统。图像显示系统包括一显示装置、一反射单元、一第一偏光片以及一第二偏光片。第一偏光片设置于显示装置和反射单元之间，反射单元位于第一偏光片和第二偏光片之间。第一偏光片的一吸收轴沿逆时针方向与第二偏光片的一吸收轴所形成的一第一角度大于或等于‑10度且小于或等于10度。
Description
技术领域
本发明涉及一种图像显示系统，且特别是涉及一种产生三维悬浮图像的图像显示系统。
背景技术
近年来，用来在空中显示悬浮图像(floating image)的悬浮图像显示器(floating image display)已经成为现在发展中的新科技，这对于未来人机互动式的显示装置是一个充满希望的开端。目前发展中的悬浮图像为二维图像，因此如何提供三维悬浮图像已经成为业界重要的研究课题。
发明内容
本发明是有关一种图像显示系统。经由本发明的实施例的设计，大部分的鬼影(ghost image)现象可以显著降低，同时可以实质上维持住期望的三维悬浮图像的光效率，也就是三维悬浮图像可以具有更高的亮度和清晰度，因而可以改善三维悬浮图像的显示效果。
根据本发明的一实施例，提出一种图像显示系统。图像显示系统包括一显示装置、一反射单元、一第一偏光片以及一第二偏光片。第一偏光片设置于显示装置和反射单元之间，反射单元位于第一偏光片和第二偏光片之间。第一偏光片的一吸收轴沿逆时针方向与第二偏光片的一吸收轴所形成的一第一角度大于或等于-10度且小于或等于10度。
根据本发明的另一实施例，提出一种图像显示系统。图像显示系统包括一显示装置、一反射单元、一第一偏光片、一第二偏光片、一第一延迟片和一第二延迟片。第一偏光片设置于显示装置和反射单元之间，反射单元位于第一偏光片和第二偏光片之间，其中第一偏光片的一吸收轴沿逆时针方向与第二偏光片的一吸收轴所形成的一第一角度大于或等于-10度且小于或等于10度。第一延迟片和第二延迟片设置于第一偏光片和第二偏光片之间。一光线通过第一延迟片和第二延迟片的一线性偏极沿逆时针方向与第二偏光片的吸收轴所形成的一夹角大于或等于80度且小于或等于100度。
为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合附图详细说明如下：
附图说明
图1为本发明一实施例的一图像显示系统的示意图；
图2为本发明一实施例的一反射单元的示意图；
图3A为一常见的三维悬浮图像显示系统的示意图；
图3B为一常见的三维悬浮图像显示系统产生的图像的示意图；
图4为本发明一实施例的一图像显示系统的显示装置的输出光的偏极态的模拟结果(a)～(i)图；
图5为一常见的具有交错镜面阵列(crossed mirror array)的三维悬浮图像显示系统的显示装置的输出光的偏极态的模拟结果(a)～(i)图，其中显示装置的输出光先经过一偏光片被线性偏极化后才进入交错镜面阵列；
图6A为本发明另一实施例的一图像显示系统的示意图；
图6B为本发明又一实施例的一图像显示系统的示意图；
图7为本发明更一实施例的一图像显示系统的示意图；
图8为本发明更一实施例的一图像显示系统的显示装置的输出光的偏极态的模拟结果(a)～(i)的示意图；
图9为本发明又另一实施例的一图像显示系统的示意图；
图10为本发明又另一实施例的一图像显示系统的显示装置的输出光的偏极态的模拟结果(a)～(c)的示意图；
图11为一常见的具有交错镜面阵列的三维悬浮图像显示系统的显示装置的输出光的偏极态的模拟结果(a)～(c)图，其中显示装置的输出光先经过一偏光片被线性偏极化、接着经过λ/4延迟片被圆偏极化后才进入交错镜面阵列；
图12为本发明再另一实施例的一图像显示系统的示意图；
图13为本发明再另一实施例的一图像显示系统的显示装置的输出光的偏极态的模拟结果(a)～(c)的示意图；
图14为本发明又另一实施例的一图像显示系统的角度参数的示意图；
图15为本发明再另一实施例的一图像显示系统的角度参数的示意图；
图16为延迟片的慢轴和偏光片的吸收轴的夹角的例子的示意图。
具体实施方式
以下是参照所附的附图详细叙述本发明内容的实施例。附图中相同的标号是用以标示相同或类似的部分。需注意的是，附图已简化以利清楚说明实施例的内容，实施例所提出的细部结构仅为举例说明之用，并非对本发明内容欲保护的范围做限缩。具有通常知识者当可依据实际实施态样的需要对该些结构加以修饰或变化。
图1绘示依照本发明一实施例的一图像显示系统10的示意图。如图1所示，图像显示系统10包括一显示装置100、一反射单元200、一第一偏光片300以及一第二偏光片400。第一偏光片300设置于显示装置100和反射单元200之间。反射单元200位于第一偏光片300和第二偏光片400之间。第一偏光片300的一吸收轴沿逆时针方向与第二偏光片400的一吸收轴所形成的一第一角度为等于或小于10度且等于或大于-10度(0±10度)。如图1所示，显示装置100发出的光线L被反射单元200反射两次且在一虚拟悬浮基准面上形成一三维悬浮图像500。显示装置100可以是液晶显示器(LCD)、无机发光二极管(LED)显示器或有机发光二极管(OLED)显示器。
一些实施例中，第一偏光片300的吸收轴实质上平行于第二偏光片400的吸收轴。
如图1所示，第二偏光片400设置于反射单元200和形成三维悬浮图像500的虚拟悬浮基准面之间。在如图1所示的实施例中，第二偏光片400附接于反射单元200的前表面且设置为面向观测者800。观测者800可以位于虚拟悬浮基准面或者邻近虚拟悬浮基准面。观测者800朝向反射单元200的视角为大于或等于40度且小于或等于50度以降低反射单元200底表面的反射效应。反射效应是指环境光被反射单元200和空气的介面(反射单元200的底表面)的反射。
实施例中，如图1所示，第一偏光片100附接于显示装置100的前表面。另一实施例中，第一偏光片100附接于反射单元200的底表面。
根据本发明的一些实施例，反射单元200可以反射显示装置100的入射光两次以产生一三维悬浮图像500于虚拟悬浮基准面上。举例而言，反射单元200可包括一交错镜面阵列(crossed mirror array)由多个反射镜交错形成，或一全反射结构(total internalreflection(TIR)structure)。全反射结构通常包括一透明主体具有空气孔洞形成于其中，且空气孔洞中的空气和透明主体的树脂材料具有巨大的折射率差，此巨大的折射率差可以使得入射光发生全反射。然而，应用于本发明实施例的反射单元200的类型可以依照实际需要做选择，并不以上述例子为限。
图2绘示依照本发明一实施例的一反射单元200的示意图。请参照图2，如图2所示的实施例中的反射单元200是交错镜面阵列，且此交错镜面阵列包括一透明基板210和多个垂直镜墙220，镜墙220设置于透明基板210上，且镜墙220彼此之间的角度大约是90度。透明基板210可以是玻璃基板或塑胶基板，镜墙220可以由高折射性材料所制成，例如是铝、银或其他高反射率材料。
图3A绘示一常见的三维悬浮图像显示系统的示意图，图3B绘示一常见的三维悬浮图像显示系统产生的图像的示意图。如图3A～图3B所示，常见的三维悬浮图像显示系统3100包括交错镜面阵列3110和一显示装置3120，并附接一偏光片设置于显示装置3120和交错镜面阵列3110之间。在此常见的三维悬浮图像显示系统中，交错镜面阵列3110和观测者3150之间没有再设置任何偏光片。如图3A～图3B所示，来自显示装置3120的光线L通过偏光片和交错镜面阵列3110会形成由二次反射光产生的三维悬浮图像3130和由一次反射光所产生的干扰图像3140，而这些图像都会被观测者3150所看到。干扰图像3140也称为鬼影(ghost image)，而鬼影的产生将影响三维悬浮图像的品质。如图3B所示，干扰图像3140(鬼影)出现在三维悬浮图像3130的相对两侧。
根据本发明的一些实施例的图像显示系统，鬼影可以经由控制显示装置的输出光的偏极态而消除。图4绘示依照本发明一实施例的一图像显示系统10的显示装置10的输出光的偏极态的模拟结果(a)～(i)，其中显示装置100的输出光先被第一偏光片300线性偏极化之后才进入反射单元(例如是交错镜面阵列)200。图5绘示一常见的具有交错镜面阵列(crossed mirror array)的三维悬浮图像显示系统的显示装置的输出光的偏极态的模拟结果(a)～(i)，其中显示装置的输出光先经过一偏光片被线性偏极化后才进入交错镜面阵列。在以下附图的模拟结果中，例如是模拟结果4(a)～4(i)和5(a)～5(i)中，x轴的「Es」表示垂直电场幅度(senkrecht electric field amplitude)，y轴的「Ep」表示水平电场幅度。
模拟结果4(a)～4(c)呈现第一偏光片300的穿透轴为0度(沿x轴)时的模拟结果，也就是第一偏光片300的吸收轴为90度(沿y轴)的模拟结果，其中模拟结果4(a)为左侧一次反射光的偏极态，模拟结果4(b)为二次反射光的偏极态，模拟结果4(c)为右侧一次反射光的偏极态。模拟结果4(d)～4(f)呈现第一偏光片300的穿透轴为45度(位于x-y面，且夹角由x轴沿逆时针方向计算)时的模拟结果，其中模拟结果4(d)为左侧一次反射光的偏极态，模拟结果4(e)为二次反射光的偏极态，模拟结果4(f)为右侧一次反射光的偏极态。模拟结果4(g)～4(i)呈现第一偏光片300的穿透轴为90度(沿y轴)时的模拟结果，其中模拟结果4(g)为左侧一次反射光的偏极态，模拟结果4(h)为二次反射光的偏极态，模拟结果4(i)为右侧一次反射光的偏极态。模拟结果5(a)～5(c)呈现输出光通过偏光片其穿透轴为0度(沿x轴)时的模拟结果，其中模拟结果5(a)为左侧一次反射光的偏极态，模拟结果5(b)为二次反射光的偏极态，模拟结果5(c)为右侧一次反射光的偏极态。模拟结果5(d)～5(f)呈现输出光通过偏光片其穿透轴为45度(位于x-y面，且夹角由x轴沿逆时针方向计算)时的模拟结果，其中模拟结果5(d)为左侧一次反射光的偏极态，模拟结果5(e)为二次反射光的偏极态，模拟结果5(f)为右侧一次反射光的偏极态。模拟结果5(g)～5(i)呈现输出光通过偏光片其穿透轴为90度(沿y轴)时的模拟结果，其中模拟结果5(g)为左侧一次反射光的偏极态，模拟结果5(h)为二次反射光的偏极态，模拟结果5(i)为右侧一次反射光的偏极态。二次反射光形成预期的三维悬浮图像，左侧一次反射光和右侧一次反射光形成鬼影。
如图5的模拟结果5(a)～5(i)所示，输出光通过偏光片接着通过交错镜面阵列，和产生的二次反射光相比，产生的一次反射光呈现较少线性偏极态而较多的圆或椭圆偏极态。如图4的模拟结果4(a)～4(i)所示，当反射光都通过第二偏光片400，且第二偏光片400的吸收轴实质上垂直于第一偏光片300的吸收轴，则所有的一次反射光和二次反射光都呈现较多线性偏极态且较少的圆或椭圆偏极态。也就是说，大多二次反射光(三维悬浮图像)可通过第二偏光片400，且许多一次反射光(鬼影)被第二偏光片400过滤而挡掉。因此，相对于图1中的图像显示系统10的结构，二次反射光(三维悬浮图像)的亮度可以维持，而一次反射光(鬼影)的亮度明显降低。
表1列示图4和图5的模拟结果4(a)～4(i)和5(a)～5(i)的反射光的光效率。光效率以形成反射图像的发射光相对于原始输出光的比例来表示。
表1
表1中，模拟结果4(a)～4(i)的光效率分别与模拟结果5(a)～5(i)的光效率进行比较。举例而言，模拟结果4(a)的18％的光效率和模拟结果5(a)的85％的光效率相比，明显下降了79％，而模拟结果4(b)的53％的光效率和模拟结果5(b)的59％的光效率相比，仅些微下降了11％。简言之，如表1所示，根据本发明的实施例，二次反射光的光效率可以维持在53％或更高，同时大多的一次反射光的光效率可以明显降低至18％或更低，特别是在穿透轴是0度或90度的情形。即使是在穿透轴为45度时，一次反射光的光效率的下降幅度仍然大于二次反射光的光效率的下降幅度。
并且，显示亮度在不同的显示区域不同。显示亮度以正规化光强度表示，中间部分(二次反射光投影的区域)具有较高的显示亮度，而边缘部分(一次反射光投影的区域)具有较低的显示亮度。举例而言，二次反射的显示亮度可能是100％，同时一次反射的显示亮度可能是15％。总而言之，三维悬浮图像的亮度等于「显示亮度」乘以「反射光效率」。举例而言，以图4的模拟结果4(a)为例，其三维悬浮图像的亮度可以是15％x18％＝2.7％，而模拟结果4(b)的三维悬浮图像的亮度可以是100％x53％＝53％。
因此，经由本发明的实施例的设计，大部分的鬼影的光效率可以显著降低，同时可以实质上维持住期望的三维悬浮图像的光效率。因此，鬼影可以实质上被减少或消除，期望的三维悬浮图像可以具有更高的亮度和清晰度，因而可以改善三维悬浮图像的显示效果。
图6A绘示依照本发明另一实施例的一图像显示系统20的示意图。本实施例中与前述实施例相同或相似的元件沿用同样或相似的元件标号，且相同或相似元件的相关说明请参考前述，在此不再赘述。
如图6A所示，第一偏光片300附接于反射单元200的后表面。在图6A的实施例中，第一偏光片300和第二偏光片400分别附接于反射单元200的相对两侧(前表面和后表面)。
图6B绘示依照本发明又一实施例的一图像显示系统30的示意图。本实施例中与前述实施例相同或相似的元件沿用同样或相似的元件标号，且相同或相似元件的相关说明请参考前述，在此不再赘述。
一些实施例中，如图6B所示，图像显示系统30可还包括一抗反射层600，抗反射层600形成于第二偏光片400的前表面上。一些实施例中，抗反射层600位于第二偏光片400和形成一三维悬浮图像500的一虚拟悬浮基准面之间。
一些实施例中，如图6B所示，图像显示系统30还可包括一胶层700，胶层700形成于第二偏光片400和反射单元200之间。一些实施例中，胶层700的一第一折射率等于或大于反射单元200的一第二折射率，且胶层700的第一折射率等于或小于第二偏光片400的一第三折射率。一些实施例中，反射单元200的第二折射率可以是大约1.5。
图7绘示依照本发明更一实施例的一图像显示系统40的示意图。本实施例中与前述实施例相同或相似的元件沿用同样或相似的元件标号，且相同或相似元件的相关说明请参考前述，在此不再赘述。
一些实施例中，如图7所示，图像显示系统40可还包括一第三偏光片900，第三偏光片900设置于第一偏光片300和反射单元200之间。一些实施例中，第一偏光片300的吸收轴沿逆时针方向与第三偏光片900的一吸收轴所形成的一第二角度为等于或小于10度且等于或大于-10度(0±10度)。
一些实施例中，如图7所示，第二偏光片400和第三偏光片900附接于反射单元200的相对两侧(前表面和后表面)，且第一偏光片300附接于显示装置100。
一些实施例中，如图7所示，第一偏光片300的吸收轴实质上平行于第二偏光片400的吸收轴，且第一偏光片300的吸收轴实质上平行于第三偏光片900的吸收轴。
图8绘示依照本发明更一实施例的一图像显示系统40的显示装置100的输出光的偏极态的模拟结果(a)～(i)。模拟结果8(a)～8(c)呈现第一偏光片300的穿透轴为0度(沿x轴)时的模拟结果，其中模拟结果8(a)为左侧一次反射光的偏极态，模拟结果8(b)为二次反射光的偏极态，模拟结果8(c)为右侧一次反射光的偏极态。模拟结果8(d)～8(f)呈现第一偏光片300的穿透轴为45度(位于x-y面，且夹角由x轴沿逆时针方向计算)时的模拟结果，其中模拟结果8(d)为左侧一次反射光的偏极态，模拟结果8(e)为二次反射光的偏极态，模拟结果8(f)为右侧一次反射光的偏极态。模拟结果8(g)～8(i)呈现第一偏光片300的穿透轴为90度(沿y轴)时的模拟结果，其中模拟结果8(g)为左侧一次反射光的偏极态，模拟结果8(h)为二次反射光的偏极态，模拟结果8(i)为右侧一次反射光的偏极态。并且，表2列示图8的模拟结果8(a)～8(i)的反射光的光效率。类似地，表2中，模拟结果8(a)～8(i)的光效率分别与模拟结果5(a)～5(i)的光效率进行比较。
表2
如图8的模拟结果8(a)～8(i)所示，当反射光都通过第二偏光片，且第二偏光片的吸收轴实质上垂直于第一偏光片的吸收轴，则所有的一次反射光和二次反射光都呈现线性偏极态。也就是说，具有较少线性偏极态的光线被过滤而挡掉。
类似地，如表2所示，根据本发明的实施例，二次反射光的光效率可以维持在47％或更高，同时大多的一次反射光的光效率可以明显降低至13％或更低，特别是在穿透轴是0度或90度的情形。即使是在穿透轴为45度时，一次反射光的光效率的下降幅度仍然大于二次反射光的光效率的下降幅度。
图9绘示依照本发明又另一实施例的一图像显示系统50的示意图。本实施例中与前述实施例相同或相似的元件沿用同样或相似的元件标号，且相同或相似元件的相关说明请参考前述，在此不再赘述。
一些实施例中，如图9所示，图像显示系统50可还包括一第一延迟片910和一第二延迟片920，第一延迟片910和第二延迟片920设置于第一偏光片300和第二偏光片400之间。
一些实施例中，如图9所示，一光线通过第一延迟片910和第二延迟片920的一线性偏极沿逆时针方向与第二偏光片400的吸收轴所形成的一夹角大于或等于80度且小于或等于100度(90±10度)。换言之，一光线通过第一延迟片910后接着通过第二延迟片920之后转变成一线性偏极光且具有一线性偏极，且此线性偏极沿逆时针方向与第二偏光片400的吸收轴所形成的夹角大于或等于80度且小于或等于100度(90±10度)。如此一来，从第二延迟片920输出的线性偏极光可以通过第二偏光片400而到达形成一三维悬浮图像500的虚拟悬浮基准面。
一些实施例中，如图9所示，光线通过第一延迟片910和第二延迟片920的此线性偏极实质上垂直于第二偏光片400的吸收轴。
符合光线通过第一延迟片910和第二延迟片920的线性偏极实质上垂直于第二偏光片400的吸收轴的情况会在本文后段叙述。
一些实施例中，第一延迟片910的一慢轴沿逆时针方向与第二延迟片920的一慢轴所形成的一夹角大于或等于80度且小于或等于100度(90±10度)。一些实施例中，第一延迟片910的慢轴可实质上垂直于第二延迟片920的慢轴。
一些实施例中，第一偏光片300的吸收轴沿逆时针方向与第一延迟片910的慢轴所形成的一夹角大于或等于35度且小于或等于55度(45±10度)，第一偏光片300的吸收轴沿逆时针方向与第二延迟片920的慢轴所形成的一夹角大于或等于125度且小于或等于145度(135±10度)。举例而言，第一偏光片300的吸收轴定义为0度，具有四分之一光波长(λ/4)延迟效果的第一延迟片910的慢轴可以是大约45度，具有四分之一光波长(λ/4)延迟效果的第二延迟片920的慢轴可以是大约135度，第二偏光片的吸收轴可以大约是0度。
一些实施例中，如图9所示，反射单元200位于第一延迟片910和第二延迟片920之间。
图10绘示依照本发明又另一实施例的一图像显示系统50的显示装置100的输出光的偏极态的模拟结果(a)～(c)。图11绘示一常见的具有交错镜面阵列的三维悬浮图像显示系统的显示装置的输出光的偏极态的模拟结果(a)～(c)，其中显示装置的输出光先经过一偏光片被线性偏极化、接着经过四分之一光波长(λ/4)延迟片被圆偏极化后才进入交错镜面阵列。模拟结果10(a)～10(c)呈现图像显示系统50的模拟结果，其中模拟结果10(a)为左侧一次反射光的偏极态，模拟结果10(b)为二次反射光的偏极态，模拟结果10(c)为右侧一次反射光的偏极态。模拟结果11(a)～11(c)呈现一常见的且具有一交错镜面阵列、一偏光片及一四分之一光波长(λ/4)延迟片的三维悬浮图像显示系统的模拟结果，其中模拟结果11(a)为左侧一次反射光的偏极态，模拟结果11(b)为二次反射光的偏极态，模拟结果11(c)为右侧一次反射光的偏极态。
如图11的模拟结果11(a)～11(c)所示，输出光通过偏光片及四分之一光波长(λ/4)延迟片接着通过交错镜面阵列，和产生的二次反射光相比，产生的一次反射光呈现较少圆偏极态。如图10的模拟结果10(a)～10(c)所示，当反射光都通过第二延迟片920而使圆偏极光都转换为线性偏极光，接着此些光线都通过第二偏光片，且第二偏光片的吸收轴实质上垂直于从第二延迟片输出的光线的线性偏极，则所有的一次反射光和二次反射光都呈现线性偏极态。也就是说，具有较少圆偏极态的光线第二延迟片和第二偏光片过滤而挡掉。
表3列示图10和图11的模拟结果10(a)～10(c)和11(a)～11(c)的反射光的光效率。类似地，表3中，模拟结果10(a)～10(c)的光效率分别与模拟结果11(a)～11(c)的光效率进行比较。
表3
如表3所示，根据本发明的实施例，二次反射光的光效率可以维持在60％，同时大多的一次反射光的光效率可以明显降低至13％及24％。
因此，经由本发明的实施例的设计，无论是线性偏极光或圆偏极光，大部分的鬼影的光效率可以显著降低，同时可以实质上维持住期望的三维悬浮图像的光效率。因此，鬼影可以实质上被减少或消除，期望的三维悬浮图像可以具有更高的亮度和清晰度，因而可以改善三维悬浮图像的显示效果。
图12绘示依照本发明再另一实施例的一图像显示系统60的示意图。本实施例中与前述实施例相同或相似的元件沿用同样或相似的元件标号，且相同或相似元件的相关说明请参考前述，在此不再赘述。
一些实施例中，如图12所示，图像显示系统60可还包括一第三偏光片900，第三偏光片900设置于第一偏光片300和反射单元200之间，且第一延迟片910和第二延迟片920位于第一偏光片300和第三偏光片900之间。
一些实施例中，如图12所示，光线通过第一延迟片910和第二延迟片920的线性偏极沿逆时针方向与第三偏光片900的一吸收轴所形成的一夹角大于或等于80度且小于或等于100度(90±10度)，且光线通过第一延迟片910和第二延迟片920的线性偏极沿逆时针方向与第二偏光片400的吸收轴所形成的一夹角亦大于或等于80度且小于或等于100度(90±10度)。换言之，一光线通过第一延迟片910接着通过第二延迟片920而转换为线性偏极光且具有一线性偏极，线性偏极沿逆时针方向与第三偏光片900的吸收轴所形成的夹角和沿逆时针方向与第二偏光片400的吸收轴所形成的夹角大于或等于80度且小于或等于100度(90±10度)。如此一来，从第二延迟片920输出的线性偏极光可以通过第三偏光片900和第二偏光片400而到达形成一三维悬浮图像500的虚拟悬浮基准面。
一些实施例中，如图12所示，通过第一延迟片910和第二延迟片920的光线的线性偏极实质上垂直于第二偏光片400的吸收轴，此线性偏极也垂直于第三偏光片900的吸收轴。
符合通过第一延迟片910和第二延迟片920的光线的线性偏极实质上垂直于第二偏光片400的吸收轴也垂直于第三偏光片900的吸收轴的情况会在本文后段叙述。
一些实施例中，如图12所示，第一偏光片300附接于显示装置100，且第一延迟片910和第二延迟片920分别附接于第一偏光片300和第三偏光片900。
图13绘示依照本发明再另一实施例的一图像显示系统60的显示装置100的输出光的偏极态的模拟结果(a)～(c)。并且，表4列示图13的模拟结果13(a)～13(c)的反射光的光效率。类似地，表4中，模拟结果13(a)～13(c)的光效率分别与模拟结果11(a)～11(c)的光效率进行比较。
表4
如表4所示，根据本发明的实施例，二次反射光的光效率可以维持在56％，同时大多的一次反射光的光效率可以明显降低至12％及13％。
以下是描述符合通过第一延迟片910和第二延迟片920的光线的线性偏极实质上垂直于第二偏光片400的吸收轴也选择性地垂直于第三偏光片900的吸收轴的情况。
图14绘示依照本发明又另一实施例的一图像显示系统50的角度参数，图15绘示依照本发明再另一实施例的一图像显示系统60的角度参数，图16绘示延迟片的慢轴和偏光片的吸收轴的夹角的例子。
请参照图14，图像显示系统50满足以下的方程式：nret1*sin(α’3)＝sin(α3)，npol2*sin(α’2)＝sin(α2)，nret2*sin(α”2)＝npol1*sin(α’2)，其中α1是显示装置100的倾角，α2是从观测者800的视角，α3＝α2-α1，nret1是第一延迟片910的折射率，nret2是第二延迟片920的折射率，npol1是第一偏光片300的折射率，npol2是第二偏光片400的折射率。R1(α’3)是第一延迟片910在角度α’3时的延迟，R2(α”2)是第二延迟片920在角度α”2时的延迟。
请参照图15，图像显示系统60满足以下的方程式：nret1*sin(α’3)＝sin(α3)，nret2*sin(α’2)＝sin(α2)，其中α1是显示装置100的倾角，α2是从观测者800的视角，α2大于或等于40度且小于或等于50度以降低反射单元200的底表面的反射效应，α3＝α2-α1，nret1是第一延迟片910的折射率，nret2是第二延迟片920的折射率。R1(α’3)是第一延迟片910在角度α’3时的延迟，R2(α’2)是第二延迟片920在角度α’2时的延迟。
接着，请参照图16，以下是以穆勒矩阵(Mueller Matrix)和史托克斯向量(Stokesvector)进行运算。
通过第一偏光片300的偏极态如以下公式(1)：
通过第一延迟片910的偏极态如以下公式(2)：
通过第二延迟片920的偏极态如以下公式(3)：
公式(1)、(2)和(3)合并如下：
其中，
θ可以是θ1或θ2，θ1是第一偏光片300的吸收轴A1沿逆时针方向与第一延迟片910的慢轴S1所形成夹角，θ2是第一偏光片300的吸收轴A1沿逆时针方向与第二延迟片920的慢轴S2所形成夹角，δ是延迟片的相位差(相位延迟)且定义为δ＝(2π/λ)*R，其中R延迟量，λ是波长。
为了使通过第二延迟片920的偏极态成为线性，需满足以下条件：
S”3＝0---(5)
针对图像显示系统50，需满足以下条件：
S”3＝(cos2(2θ1)+sin2(2θ1)cos(δR1(α'3)))sin2θ2sinδR2(α”2)
-sin2θ1cos2θ1(1-cosδR1(α'3))sinδR2(α”2)cos2θ2
+sin2θ1sinδR1(α'3)cosδR2(α”2)
＝0
θ2＝function(θ1,δR1(α'3),δR2(α”2))
针对图像显示系统60，需满足以下条件：
S”3＝(cos2(2θ1)+sin2(2θ1)cos(δR1(α'3)))sin2θ2sinδR2(α'2)
-sin2θ1cos2θ1(1-cosδR1(α'3))sinδR2(α'2)cos2θ2
+sin2θ1sinδR1(α'3)cosδR2(α'2)
＝0
θ2＝function(θ1,δR1(α'3),δR2(α'2))
据此，通过第二延迟片920的偏极态表示如下：
其中χ为偏极态的弹性(elasticity)，φ为穿透方位角(Azimuth angle oftransmission)。
接着，由公式(5)可推导出以下关系式：
(S”3)＝(sin2χ)＝0
因此，χ＝0以及S”1＝cos2φ或S”2＝sin2φ。因此，可得到以下关系式：
φ＝(acos(S”1))/2＝(asin(S”2))/2
据此，第一偏光片300的吸收轴A1沿逆时针方向与第二偏光片400的吸收轴A2(从第二延迟片920输出的光线的线性偏极)所形成的夹角θ3可表示如下：
θ3＝φ+π/2
举例而言，当第一偏光片300的吸收轴定为0度，第一延迟片910的R1(α’3)是λ/4，θ1定为45度，第二延迟片920的R2(α’2)或R2(α”2)是λ/4，θ2定为135度，计算得到的第一偏光片300的吸收轴A1沿逆时针方向与第二偏光片400的吸收轴A2所形成的夹角θ3为大约0度。
综上所述，虽然结合以上实施例公开了本发明，然而其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围应当以附上的权利要求所界定的为准。
Claims (8)
1.一种图像显示系统，其特征在于，该图像显示系统包括：
显示装置；
反射单元；
第一偏光片，设置于该显示装置和该反射单元之间，该第一偏光片具有一第一吸收轴；以及
第二偏光片，其中该反射单元位于该第一偏光片和该第二偏光片之间，该第二偏光片具有一第二吸收轴；
第三偏光片，设置于该第一偏光片和该反射单元之间；以及
第一延迟片与第二延迟片，分别设置在该反射单元的其中同一侧，其中该第一延迟片和该第二延迟片位于该第一偏光片和该第三偏光片之间；
其中该第一吸收轴沿逆时针方向与该第二吸收轴所形成的一第一角度大于或等于-10度且小于或等于10度。
2.如权利要求1所述的图像显示系统，其中该第一吸收轴实质上平行于该第二吸收轴。
3.如权利要求1所述的图像显示系统，还包括：
该第三偏光片具有一第三吸收轴，其中该第一吸收轴沿逆时针方向与该第三吸收轴所形成的一第二角度大于或等于-10度且小于或等于10度。
4.如权利要求3所述的图像显示系统，其中该第一吸收轴实质上平行于该第二吸收轴，且该第一吸收轴实质上平行于该第三吸收轴。
5.如权利要求1所述的图像显示系统，还包括：
抗反射层，形成于该第二偏光片上，其中该抗反射层位于该第二偏光片和形成一三维悬浮图像的一虚拟悬浮基准面之间。
6.如权利要求1所述的图像显示系统，还包括：
胶层，形成于该第二偏光片和该反射单元之间，其中该胶层的一第一折射率等于或大于该反射单元的一第二折射率，且该胶层的该第一折射率等于或小于该第二偏光片的一第三折射率。
7.如权利要求1所述的图像显示系统，其中该第一延迟片和该第二延迟片设置于该第一偏光片和该第二偏光片之间，该第一延迟片具有一第一慢轴，该第二延迟片具有一第二慢轴，其中该第一慢轴沿逆时针方向与该第二慢轴所形成的一第三角度大于或等于80度且小于或等于100度。
8.如权利要求7所述的图像显示系统，其中该第一吸收轴沿逆时针方向与该第一慢轴所形成的一第四角度大于或等于35度且小于或等于55度，该第一吸收轴沿逆时针方向与该第二慢轴所形成的一第五角度大于或等于125度且小于或等于145度。
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