TWI604224B - 顯示系統以及半透射光學板 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種顯示系統以及半透射光學板，且特別是有關於一種有助於改善鬼影(ghost image)的顯示系統以及半透射光學板。
隨著用於交通工具之電子零件需求的逐年攀高，各種用於交通工具的顯示系統已相繼地被研發。抬頭顯示器(Head Up Display, HUD)是目前普遍運用在航空器上的飛行輔助儀器，部分汽車亦配備抬頭顯示器，以將車速、轉速、引擎水溫、車門是否關閉、行車里程或是油耗等行車資訊投射在擋風玻璃上供駕駛者觀看。由於抬頭顯示器可以減少駕駛者的視線離開前方道路的頻率，故行車安全可獲得進一步的保障。
抬頭顯示器所投射出的影像光投射在擋風玻璃後，經由擋風玻璃反射進入人眼，人眼就會在擋風玻璃外看到外部影像和行車資訊結合的影像。然而，擋風玻璃具有厚度，且擋風玻璃的內表面及外表面皆會反射影像光，在上述影像光不重合的情況下，人眼會看到多重影像，此即俗稱的「鬼影」。承上述，如何改善鬼影，實為目前研發人員亟欲解決的問題之一。
“先前技術”段落只是用來幫助了解本發明內容，因此在“先前技術”段落所揭露的內容可能包含一些沒有構成所屬技術領域中具有通常知識者所知道的先前技術。在“先前技術”段落所揭露的內容，不代表該內容或者本發明一個或多個實施例所要解決的問題，也不代表在本發明申請前已被所屬技術領域中具有通常知識者所知曉或認知。
本發明提供一種顯示系統，其具有良好的成像品質。
本發明提供一種半透射光學板，其有助於改善鬼影。
本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。
為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明之一實施例提供一種顯示系統，其包括影像源以及半透射光學板。影像源提供偏振影像光。半透射光學板配置在偏振影像光的傳遞路徑上且包括偏振轉換單元、光學膜以及透光保護層。偏振轉換單元適於改變偏振影像光的偏振態且包括合光片。光學膜配置在合光片上。透光保護層配置在光學膜上，且光學膜位於合光片與透光保護層之間。
在本發明的一實施例中，上述的偏振轉換單元更包括半波片。半波片配置在合光片上且位於合光片與透光保護層之間。
在本發明的一實施例中，上述的半波片位於光學膜與合光片之間。
在本發明的一實施例中，上述的半波片位於透光保護層與光學膜之間。
在本發明的一實施例中，上述的半透射光學板更包括相位補償膜。相位補償膜配置在合光片上且位於合光片與透光保護層之間。
在本發明的一實施例中，上述的合光片由非等向性材料固化形成，而適於改變偏振影像光的偏振態。
在本發明的一實施例中，上述的合光片由等向性材料與非等向性材料混合形成，而適於改變偏振影像光的偏振態。
在本發明的一實施例中，上述的合光片由等向性材料拉延形成，而適於改變偏振影像光的偏振態。
在本發明的一實施例中，上述的光學膜是金屬、合金或上述兩者之組合所形成的薄膜，且光學膜的厚度在500Å以下。
在本發明的一實施例中，上述的光學膜是多個奈米金屬粒子與高分子材料混合所形成的薄膜，且各奈米金屬粒子的粒徑在150nm以下。
在本發明的一實施例中，上述的光學膜是多層高折射率介電層與多層低折射率介電層交替堆疊而成的多層膜。
在本發明的一實施例中，上述的光學膜對紅外光的反射率在70%以上。
在本發明的一實施例中，上述的光學膜對可見光的反射率在50%以下。
在本發明的一實施例中，上述的透光保護層的上表面至光學膜的上表面的距離小於0.5mm。
在本發明的一實施例中，上述的光學膜對可見光的吸收率在50%以下。
在本發明的一實施例中，上述的透光保護層的材料包括玻璃、碳酸丙烯酯(Propylene carbonate, PC)、環烯烴共聚物(Cyclic Olefin Copolymer, COC)、環烯烴聚合物(Cyclo-Olefin Polymer, COP)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate, PMMA)、三乙醯纖維素(Tri-Acetyl-Cellulose, TAC)、氧化矽或氧化鈦。
在本發明的一實施例中，上述的偏振影像光為S偏振光，且偏振影像光在透光保護層的入射角大於40度。
在本發明的一實施例中，上述的偏振影像光為P偏振光，且偏振影像光在透光保護層的入射角在47度以上且在68度以下。
在本發明的一實施例中，上述的偏振轉換單元的相位延遲量在1/2λ與1/4λ之間。
為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明之一實施例提供一種半透射光學板，其包括偏振轉換單元、光學膜以及透光保護層。偏振轉換單元適於改變偏振影像光的偏振態且包括合光片。光學膜配置在合光片上。透光保護層配置在光學膜上，且光學膜位於合光片與透光保護層之間。
在本發明的一實施例中，上述的偏振轉換單元的相位延遲量在1/2λ與1/4λ之間。
在本發明的一實施例中，上述的偏振轉換單元更包括半波片。半波片配置在合光片上且位於合光片與透光保護層之間。
在本發明的一實施例中，上述的半透射光學板更包括相位補償膜。相位補償膜配置在合光片上且位於合光片與透光保護層之間。
基於上述，本發明的實施例至少具有以下其中一個優點或功效。本發明的實施例藉由偏振轉換單元改變偏振影像光的偏振態，以利用不同偏振光在介面反射之反射率的差異提高被半透射光學板之內表面反射之偏振影像光(以下簡稱內側偏振影像光)與被半透射光學板之外表面反射之偏振影像光(以下簡稱外側偏振影像光)的光強度差異。此外，本發明的實施例還可藉由光學膜進一步提高內側偏振影像光與外側偏振影像光的光強度差異或降低環境光的干擾。是以，本發明的半透射光學板有助於改善鬼影，且本發明的顯示系統具有良好的成像品質。
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。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。
圖1是依照本發明的一實施例的一種顯示系統的示意圖。圖2是圖1中半透射光學板的第一種示意圖。在圖1中，顯示系統100以車用顯示系統舉例說明，但顯示系統100的應用範疇不以此為限。舉例而言，顯示系統100也可以是其他交通工具的顯示系統，如飛機或船等交通工具的顯示系統。
請參照圖1及圖2，顯示系統100包括影像源110以及半透射光學板120。影像源110提供偏振影像光P1。影像源110可以是顯示模組或投影模組。以投影模組為例，影像源110可包括光源模組(未繪示)以及成像元件(未繪示)。光源模組可包括發光二極體或其他種類的光源。成像元件可包括微機電(Micro Electro-Mechanical Systems, MEMS)掃描鏡、液晶顯示器(Liquid Crystal Device, LCD)、矽基液晶(Liquid Crystal On Silicon, LCOS)元件或數位微鏡裝置(Digital Micromirror Device, DMD)。依據不同的需求，影像源110也可進一步包括至少一光學元件，如透鏡或反射元件等。
半透射光學板120配置在偏振影像光P1的傳遞路徑上且具有內表面SI以及與內表面SI相對的外表面SO。內表面SI為半透射光學板120面向駕駛者的表面，而外表面SO為半透射光學板120遠離駕駛者的表面。
半透射光學板120包括偏振轉換單元122、光學膜124以及透光保護層126。偏振轉換單元122適於改變偏振影像光P1的偏振態。偏振轉換單元122包括合光片1221。光學膜124配置在合光片1221上。透光保護層126配置在光學膜124上，且光學膜124位於合光片1221與透光保護層126之間。
在本實施例中，合光片1221作為擋風玻璃用，其例如由各向同性材料或低複折射率材料製作而成。所述低複折射率材料是指材料之折射率差值與厚度的乘積在1000nm以下，且較佳在100nm以下。舉例而言，合光片1221的材料可包括玻璃、碳酸丙烯酯、環烯烴共聚物、環烯烴聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯、三乙醯纖維素、氧化矽或氧化鈦等，但不以此為限。在另一實施例中，合光片1221與擋風玻璃可為獨立的構件，且合光片1221可配置於車內並鄰近擋風玻璃，以減少駕駛者的視線離開前方道路的頻率。此外，合光片1221可以是不具曲率的透光板(如圖2所示)，也可以是具有曲率的透光板。
偏振轉換單元122可進一步包括半波片1222，以改變偏振影像光P1的偏振態。半波片1222配置在合光片1221上且位於合光片1221與透光保護層126之間。圖2雖繪示半波片1222位於合光片1221與光學膜124之間，但本發明不以此為限。在另一實施例中，半波片1222也可位於光學膜124與透光保護層126之間(如圖6及圖8所示)。
以下藉由圖2至圖5說明顯示系統100如何改善鬼影。圖3是顯示系統設置有偏振轉換單元且影像源所投射之偏振影像光為S偏振光時入射角與反射率/外側偏振影像光與內側偏振影像光的影像光強度比例值的關係圖。圖4是顯示系統設置有偏振轉換單元且影像源所投射之偏振影像光為P偏振光時入射角與反射率/外側偏振影像光與內側偏振影像光的影像光強度比例值的關係圖。圖5是顯示系統沒有設置偏振轉換單元且影像源所投射之影像光為非偏振光時入射角與反射率/非偏振光在外表面與內表面的影像光強度比例值的關係圖。在圖3及圖4中，曲線L1表示內側偏振影像光的反射率，曲線L2表示外側偏振影像光的反射率，且曲線L3表示外側偏振影像光與內側偏振影像光的影像光強度比例值。在圖5中，曲線L1表示非偏振光在沒有設置偏振轉換單元的半透射光學板之內表面的反射率，曲線L2表示非偏振光在沒有設置偏振轉換單元的半透射光學板之外表面的反射率，且曲線L3表示非偏振光在外表面與內表面的影像光強度比例值。圖三、四、五補充圖表縱軸右側影像光比例值的說明。
請參照圖2，影像源110所投射出的具有偏振態(如P偏振光或S偏振光)的偏振影像光P1傳遞至半透射光學板120的內表面SI(半透射光學板120面對駕駛者的一側面)後，部分的偏振影像光P1(如偏振影像光P11)會被內表面SI反射至駕駛者的眼中，而部分的偏振影像光P1(如偏振影像光P12)會通過內表面SI進入半透射光學板120並朝外表面SO傳遞。在偏振影像光P12傳遞至外表面SO的過程中，偏振影像光P12的偏振態會因通過半波片1222而改變。例如由P偏振光改變成S偏振光，或由S偏振光改變成P偏振光。其中部分傳遞至外表面SO的偏振影像光P12會發生介面反射而轉向，並朝內表面SI傳遞，部分的偏振影像光P12則穿透外表面SO離開半透射光學板120。在偏振影像光P12傳遞至內表面SI的過程中，偏振影像光P12的偏振態因再次通過半波片1222而再次改變。由上述，被外表面SO反射且通過內表面SI而傳遞至人眼的偏振影像光P12(即外側偏振影像光)的偏振態會相同於影像源110所投射出的偏振影像光P1的偏振態以及被內表面SI反射的偏振影像光P11(即內側偏振影像光)的偏振態，而被內表面SI反射的偏振影像光P11(即內側偏振影像光)的偏振態會不同於在半透射光學板120中被外表面SO反射的偏振影像光P12的偏振態。
根據菲涅爾方程式(Fresnel Equation)，P偏振光與S偏振光對相同介質具有不同反射率。以偏振光在空氣與玻璃的介面反射為例，光束由空氣入射至玻璃時，在入射角度大於20度的情況下，S偏振光的反射率會大於P偏振光的反射率。此外，光束由玻璃入射至空氣時，在入射角度大於10度且小於40度的情況下，S偏振光的反射率亦會大於P偏振光的反射率。
利用不同偏振光(P偏振光與S偏振光)在介面反射之反射率的差異，本實施例藉由偏振轉換單元122改變偏振影像光的偏振態，使被內表面SI反射的偏振影像光P11(即內側偏振影像光)的偏振態不同於被外表面SO反射的偏振影像光P12的偏振態，以有效提高外側偏振影像光與內側偏振影像光的光強度差異，從而使半透射光學板120有效改善鬼影，且使顯示系統100具有良好的成像品質。
舉例而言，如圖3所示，當偏振影像光P1為S偏振光時，可令偏振影像光P1於入射透光保護層126的入射角θ大於40度，以使得外側偏振影像光與內側偏振影像光的影像光比例值低於10%。另一方面，如圖4所示，當偏振影像光P1為P偏振光時，可令偏振影像光P1於入射透光保護層126的入射角θ在47度以上且在68度以下。如此，可有效改善鬼影，使顯示系統100具有良好的成像品質。在圖5的比較例中，影像源110所投射出的影像光為非偏振光，且半透射光學板120沒有偏振轉換單元122。在此架構下，影像光的入射角需大於87度，外側影像光與內側影像光的影像光比例值才能降至10%以下。然而，如此大的入射角度會造成影像光不易投射至人眼，而造成系統建構困難。相較於上述比較例，利用不同偏振影像光在介面反射之反射率的差異，本實施例能在可具以實施的入射角度下有效改善鬼影。
在鬼影被改善的情況下，影像源110所提供的偏振影像光P1的光強度降低時，駕駛者仍能清楚看到影像畫面。因此，本實施例可進一步降低影像源110所提供的偏振影像光P1的光強度，藉以降低影像源110的功耗以及投影所產生之熱量。
另外，本實施例還可藉由光學膜124進一步提高外側影像光與內側影像光的光強度差異或降低環境光的干擾。舉例而言，光學膜124可以是一紅外光反射膜，用以反射太陽光等外部光線中的紅外光，以減少紅外光由外部經半透射光學板120進入車內，可增加隔熱的效果。在此架構下，光學膜124對紅外光的反射率在70%以上。或者，光學膜124可以是一可見光微反射膜，其對可見光的反射率在50%以下。可見光微反射膜較佳的反射率在15%以上且在20%以下，以維持理想的穿透率(大於70%的穿透率)。可見光微反射膜可降低偏振影像光P12通過內表面SI而傳遞至人眼的光強度，從而進一步提高外側影像光與內側影像光的光強度差異。在此架構下，透光保護層126的上表面(即內表面SI)至光學膜124的上表面ST的距離D可小於0.5mm，以避免被內表面SI反射的偏振影像光P12與被上表面ST反射回人眼的偏振影像光(未繪示)產生鬼影。
在光學膜124為紅外光反射膜或可見光微反射膜的架構下，光學膜124可以是金屬、合金或上述兩者之組合所形成的薄膜，且光學膜124的厚度在500Å以下，較佳為150Å以下，以具有理想的穿透率。或者，光學膜124可以是多個奈米金屬粒子與高分子材料混合所形成的薄膜，且各奈米金屬粒子的粒徑在150nm以下，較佳為100nm以下。再者，光學膜124也可以是多層高折射率介電層與多層低折射率介電層交替堆疊而成的多層膜。
在一實施例中，光學膜124也可以是一可見光微吸收膜，以降低偏振影像光P12通過內表面SI而傳遞至人眼的光強度，從而進一步提高外側影像光與內側影像光的光強度差異。在此架構下，光學膜124可以是染料加入高分子材料後固化形成後再貼附於半波片1222上。或者，光學膜124可以是染料塗佈於半波片1222上並固化而成。
以下搭配圖6至圖9說明可見光微反射膜以及可見光微吸收膜對於內外側影像光強度比例值(即外側影像光與內側影像光的影像光強度比例值)的影響。圖6是圖1中半透射光學板的第二種示意圖，且半透射光學板的光學膜為可見光微反射膜。圖7是顯示系統在有/無配置可見光微反射膜的情況下，入射角與內外側影像光強度比例值的關係圖。圖8是圖1中半透射光學板的第二種示意圖，且半透射光學板的光學膜為可見光微吸收膜。圖9是顯示系統在有/無配置可見光微吸收膜的情況下，入射角與內外側影像光強度比例值的關係圖。在圖7中，曲線L4表示有配置可見光微反射膜下的內外側影像光強度比例值，而曲線L5表示沒有配置可見光微反射膜下的內外側影像光強度比例值。在圖9中，曲線L6表示有配置可見光微吸收膜下的內外側影像光強度比例值，而曲線L7表示沒有配置可見光微吸收膜下的內外側影像光強度比例值。圖6以及圖8的半透射光學板120A相似於圖2的半透射光學板120，兩者的主要差異在於半波片1222與光學膜124的堆疊順序。
請參照圖6，在影像源110所投射出的偏振影像光P1為S偏振光的架構下，若入射角θ為75度時，被內表面SI反射的偏振影像光P11的光強度比例約為40%，而經由折射通過內表面SI進入半透射光學板120的偏振影像光P12的光強度比例約為60%，其中折射角為37.7度。進入半透射光學板120的偏振影像光P12於第一次通過半波片1222時，會將原本S偏振光轉換為P偏振光，然後繼續傳遞至可見光微反射膜(光學膜124)的偏振影像光P12會部分被反射且部分穿透。以反射率20%的可見光微反射膜為例，約有12%的偏振影像光P12會被反射，且約有48%的偏振影像光P12會穿透可見光微反射膜。被可見光微反射膜反射並依次穿透半波片1222、內表面SI而傳遞至人眼的偏振影像光P13的光強度比例約為7.2%，而轉換為P偏振光的偏振影像光P12穿透可見光微反射膜並被外表面SO反射的光強度比例約為5.1%。利用可見光微反射膜再次將被外表面SO反射的偏振影像光P12反射，可將被外表面SO反射且穿過可見光微反射膜的偏振影像光P12的光強度比例進一步降低至4.1%，然後偏振影像光P12於第二次通過半波片1222時，會將原本P偏振光轉回為S偏振光，然後繼續傳遞並穿透內表面SI的偏振影像光P12的光強度進一步降低至2.5%。在此架構下，透光保護層126的上表面(即內表面SI)至光學膜124的上表面ST的距離D可小於0.5mm，以避免被內表面SI反射的偏振影像光P12與被上表面ST反射回人眼的偏振影像光P13產生鬼影，且可將由內表面SI反射的偏振影像光P12與被上表面ST反射回人眼的偏振影像光P13的光強度疊加，可視同被內表面SI反射的偏振影像光P12的光強度為47.2%，相較於由外表面SO反射至人眼中的光強度2.5%而言，內側影像光(即偏振影像光P11)的光強度會遠高於外側影像光(即偏振影像光P12)的光強度。如圖7所示，相比於未設置可見光微反射膜的情況，可見光微反射膜的設置確實可較佳地抑制鬼影。
請參照圖8，在影像源110所投射出的偏振影像光P1為S偏振光的架構下，若入射角θ為75度時，被內表面SI反射的偏振影像光P11的光強度比例約為40%，而通過內表面SI進入半透射光學板120的偏振影像光P12的比例約為60%。進入半透射光學板120的偏振影像光P12於第一次通過半波片1222時，會將原本S偏振光轉換為P偏振光，然後繼續傳遞至可見光微吸收膜(光學膜124)的偏振影像光P12會部分被吸收且部分穿透。以吸收率20%的可見光微吸收膜為例，約剩45%的偏振影像光P12會穿透可見光微吸收膜。轉換為P偏振光的偏振影像光P12穿透可見光微吸收膜並被外表面SO反射的偏振影像光P12的光強度約為5%。利用可見光微吸收膜再次吸收被外表面SO反射的偏振影像光P12，可將被外表面SO反射且穿過可見光微吸收膜的偏振影像光P12進一步降低至4%以下，且經由外表面SO反射並穿透內表面SI的偏振影像光P12進一步降低光強度至約2%。被內表面SI反射的偏振影像光P12的光強度為40%，相較於由外表面SO反射至人眼中的光強度2%而言，內側影像光(即偏振影像光P11)的光強度會遠高於外側影像光(即偏振影像光P12)的光強度。如圖9所示，相比於未設置可見光微吸收膜的情況，可見光微吸收膜的設置確實可較佳地抑制鬼影。
請再參照圖2，透光保護層126全面覆蓋其下膜層，以避免所述膜層受到損傷(如刮傷或氧化等)。在本實施例中，透光保護層126全面覆蓋光學膜124，但不以此為限。在另一實施例中，半波片1222與光學膜124的位置可以對調，且透光保護層126可全面覆蓋半波片1222(如圖6及圖8所示)。透光保護層126例如由各向同性材料或低複折射率材料製作而成。舉例而言，透光保護層126的材料可包括玻璃、碳酸丙烯酯、環烯烴共聚物、環烯烴聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯、三乙醯纖維素、氧化矽或氧化鈦，但不以此為限。
在影像源110所投射出的偏振影像光P1為S偏振光的架構下，內側影像光(如偏振影像光P11)的光強度會高於外側影像光(如通過內表面SI而傳遞至人眼的偏振影像光P12)的光強度。藉由使透光保護層126的折射率高於其下膜層(如光學膜124或半波片1222)的折射率，可進一步降低偏振影像光P12通過內表面SI而傳遞至人眼的比例，從而進一步提高外側影像光與內側影像光的光強度差異。另一方面，在影像源110所投射出的偏振影像光P1為P偏振光的架構下，內側影像光(即偏振影像光P11)的光強度會低於外側影像光(即偏振影像光P12)的光強度，因此藉由使透光保護層126的折射率低於其下膜層(如光學膜124或半波片1222)的折射率，可提高偏振影像光P12通過內表面SI而傳遞至人眼的比例，從而進一步提高外側影像光與內側影像光的光強度差異。
以下以圖10及圖11說明圖1中半透射光學板的其他種實施型態，其中相同的元件以相同的標號表示，於下便不再贅述相同元件的材料、相對配置關係及其功效。圖10及圖11分別是圖1中半透射光學板的第三種及第四種示意圖。請先參照圖10，半透射光學板120B相似於圖2的半透射光學板120，兩者的主要差異在於半透射光學板120B進一步包括相位補償膜128。相位補償膜128配置在合光片1221上且位於合光片1221與透光保護層126之間。在本實施例中，半波片1222位於合光片1221與相位補償膜128之間，且光學膜124位於相位補償膜128與透光保護層126之間。然而，半波片1222、光學膜124與相位補償膜128的堆疊關係可依需求而改變。
藉由相位補償膜128補償斜向入射偏振轉換單元122的偏振影像光P12的相位延遲量，可使斜向入射偏振轉換單元122的偏振影像光P12的相位延遲量為二分之一波長，從而降低斜向入射對於偏振態轉換的影響。舉例而言，若斜向入射造成偏振影像光P12多出九分之一波長的相位延遲量，則可藉由相位補償膜128提供負九分之一波長的相位延遲量，使入射外表面SO的偏振影像光P12的相位延遲量為二分之一波長。然而，相位延遲量的補償方法不限於上述。
相位補償膜128可以由非等向性材料(如液晶高分子)照光配向形成。或者，相位補償膜128可以由等向性材料與非等向性材料混合形成。再者，相位補償膜128也可由等向性材料拉延形成。所述等向性材料可包括碳酸丙烯酯、環烯烴聚合物或聚醯亞胺(Polyimide, PI)，但不以此為限。
請參照圖11，半透射光學板120C相似於圖2的半透射光學板120，兩者的主要差異在於半透射光學板122A的合光片1221A可改變偏振影像光的偏振態，故半透射光學板122A省略圖2的半波片1222。具體地，合光片1221A可由非等向性材料固化形成，而適於改變偏振影像光的偏振態。所述非等向性材料例如是液晶高分子，但不以此為限。或者，合光片1221A可由等向性材料與非等向性材料混合形成，而適於改變偏振影像光的偏振態。舉例而言，合光片1221A可由碳酸丙烯酯與液晶高分子混合形成，但不以此為限。再者，合光片1221A也可由等向性材料拉延形成，而適於改變偏振影像光的偏振態。所述等向性材料可包括碳酸丙烯酯、環烯烴聚合物或聚醯亞胺，但不以此為限。
前述圖10及圖11雖係透過相位補償膜128加上半波片1222來補償斜向入射偏振轉換單元122的偏振影像光P12的相位延遲量，從而降低斜向入射對於偏振態轉換的影響，但不以此為限，以圖2的半透射光學板120的結構為例，選擇相位延遲量在1/2λ與1/4λ之間的偏振轉換單元122，即能不需要額外設置相位補償膜來補償斜向入射偏振轉換單元122的偏振影像光P12的相位延遲量，從而降低斜向入射對於偏振態轉換的影響。
綜上所述，本發明的實施例至少具有以下其中一個優點或功效。本發明的實施例藉由偏振轉換單元改變偏振影像光的偏振態，以利用不同偏振光在介面反射之反射率的差異提高被半透射光學板之內表面反射之偏振影像光(以下簡稱內側偏振影像光)與被半透射光學板之外表面反射之偏振影像光(以下簡稱外側偏振影像光)的光強度差異。此外，本發明的實施例還可藉由光學膜進一步提高內側偏振影像光與外側偏振影像光的光強度差異或降低環境光的干擾。是以，本發明的半透射光學板有助於改善鬼影，且本發明的顯示系統具有良好的成像品質。在鬼影被改善的情況下，本發明的實施例還可藉由降低影像源所提供的偏振影像光的光強度，以降低影像源的功耗以及投影所產生之熱量。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。
100：顯示系統 110：影像源 120、120A、120B、120C：半透射光學板 122、122A：偏振轉換單元 P1、P11、P12、P13：偏振影像光 124：光學膜 126：透光保護層 128：相位補償膜 1221、1221A：合光片 1222：半波片 D：距離 L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7：曲線 SI：內表面 SO：外表面 ST：上表面 θ：入射角
圖1是依照本發明的一實施例的一種顯示系統的示意圖。 圖2是圖1中半透射光學板的第一種示意圖。 圖3是顯示系統設置有偏振轉換單元且影像源所投射之偏振影像光為S偏振光時入射角與反射率/外側偏振影像光與內側偏振影像光的影像光強度比例值的關係圖。 圖4是顯示系統設置有偏振轉換單元且影像源所投射之偏振影像光為P偏振光時入射角與反射率/外側偏振影像光與內側偏振影像光的影像光強度比例值的關係圖。 圖5是顯示系統沒有設置偏振轉換單元且影像源所投射之影像光為非偏振光時入射角與反射率/非偏振光在外表面與內表面的影像光強度比例值的關係圖。 圖6是圖1中半透射光學板的第二種示意圖，且半透射光學板的光學膜為可見光微反射膜。 圖7是顯示系統在有/無配置可見光微反射膜的情況下入射角與內外側影像光強度比例值的關係圖。 圖8是圖1中半透射光學板的第二種示意圖，且半透射光學板的光學膜為可見光微吸收膜。 圖9是顯示系統在有/無配置可見光微吸收膜的情況下入射角與內外側影像光強度比例值的關係圖。 圖10及圖11分別是圖1中半透射光學板的第三種及第四種示意圖。
120：半透射光學板 122：偏振轉換單元 P1、P11、P12：偏振影像光 124：光學膜 126：透光保護層 1221：合光片 1222：半波片 D：距離 SI：內表面 SO：外表面 ST：上表面 θ：入射角
Claims (23)
- 一種顯示系統，包括：一影像源，提供一偏振影像光；以及一半透射光學板，配置在該偏振影像光的傳遞路徑上且包括：一偏振轉換單元，適於改變該偏振影像光的偏振態且包括一合光片；一光學膜，配置在該合光片上；以及一透光保護層，配置在該光學膜上，且該光學膜位於該合光片與該透光保護層之間。
- 如申請專利範圍第1項所述的顯示系統，其中該偏振轉換單元更包括一半波片，該半波片配置在該合光片上且位於該合光片與該透光保護層之間。
- 如申請專利範圍第2項所述的顯示系統，其中該半波片位於該光學膜與該合光片之間。
- 如申請專利範圍第2項所述的顯示系統，其中該半波片位於該透光保護層與該光學膜之間。
- 如申請專利範圍第2項所述的顯示系統，其中該半透射光學板更包括一相位補償膜，該相位補償膜配置在該合光片上且位於該合光片與該透光保護層之間。
- 如申請專利範圍第1項所述的顯示系統，其中該合光片由非等向性材料固化形成，而適於改變該偏振影像光的偏振態。
- 如申請專利範圍第1項所述的顯示系統，其中該合光片由等向性材料與非等向性材料混合形成，而適於改變該偏振影像光的偏振態。
- 如申請專利範圍第1項所述的顯示系統，其中該合光片由等向性材料拉延形成，而適於改變該偏振影像光的偏振態。
- 如申請專利範圍第1項所述的顯示系統，其中該光學膜是金屬、合金或上述兩者之組合所形成的薄膜，且該光學膜的厚度在500Å以下。
- 如申請專利範圍第1項所述的顯示系統，其中該光學膜是多個奈米金屬粒子與高分子材料混合所形成的薄膜，且各該奈米金屬粒子的粒徑在150nm以下。
- 如申請專利範圍第1項所述的顯示系統，其中該光學膜是多層高折射率介電層與多層低折射率介電層交替堆疊而成的多層膜。
- 如申請專利範圍第1項所述的顯示系統，其中該光學膜對紅外光的反射率在70%以上。
- 如申請專利範圍第1項所述的顯示系統，其中該光學膜對可見光的反射率在50%以下。
- 如申請專利範圍第12項所述的顯示系統，其中該透光保護層的上表面至該光學膜的上表面的距離小於0.5mm。
- 如申請專利範圍第1項所述的顯示系統，其中該光學膜對可見光的吸收率在50%以下。
- 如申請專利範圍第1項所述的顯示系統，其中該透光保護層的材料包括玻璃、碳酸丙烯酯、環烯烴共聚物、環烯烴聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯、三乙醯纖維素、氧化矽或氧化鈦。
- 如申請專利範圍第1項所述的顯示系統，其中該偏振影像光為S偏振光，且該偏振影像光在該透光保護層的入射角大於40度。
- 如申請專利範圍第1項所述的顯示系統，其中該偏振影像光為P偏振光，且該偏振影像光在該透光保護層的入射角在47度以上且在68度以下。
- 如申請專利範圍第1項所述的顯示系統，其中該偏振轉換單元的相位延遲量在1/2 λ與1/4 λ之間。
- 一半透射光學板，包括：一偏振轉換單元，適於改變一偏振影像光的偏振態且包括一合光片；一光學膜，配置在該合光片上；以及一透光保護層，配置在該光學膜上，且該光學膜位於該合光片與該透光保護層之間。
- 如申請專利範圍第20項所述的半透射光學板，其中該偏振轉換單元更包括一半波片，該半波片配置在該合光片上且位於該合光片與該透光保護層之間。
- 如申請專利範圍第21項所述的半透射光學板，更包括： 一相位補償膜，配置在該合光片上且位於該合光片與該透光保護層之間。
- 如申請專利範圍第20項所述的半透射光學板，其中該偏振轉換單元的相位延遲量在1/2 λ與1/4 λ之間。
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