JP2022118703A - タッチ表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明のタッチ表示装置は機体、表示モジュール、光制御素子及びタッチモジュールを含む。【解決手段】機体は開口を有する。表示モジュールは機体内に設置される。表示モジュールは開口に向けて複数本の画像光束を発する。光制御素子は機体の開口に重畳して設置され、かつ、表示モジュールからの複数の画像光束を結像空間まで反射して、表示モジュールの画像画面を表示する。結像空間と表示モジュールはそれぞれ光制御素子の対向する両側に位置する。タッチモジュールは光制御素子の一方側に設置され、かつ、結像空間中においてユーザのタッチ動作を識別するために配置される。【選択図】図１

Description

本発明はインタラクティブ装置に関し、特にタッチ表示装置に関する。

スマートモバイル装置（例えば、スマートフォン、タブレットパソコン及びスマートウォッチ）の普及に従って、タッチ操作は既に人間とコンピューターの相互作用の主流形式になっている。その中でも、フローティング（ｆｌｏａｔｉｎｇ）表示とタッチ機能を備えた表示装置は、ユーザにより直観的な操作方式を提供することができ、例えば、ユーザは表示画像の異なる位置を直接タッチして対応する機能を起動させ、ユーザのタッチ体験を向上させることができる。一般的に、このようなタッチ表示装置は、液晶パネルを有するディスプレイ、光制御素子、及びタッチ検出のための赤外光源と赤外センサを含む。タッチ空間と結像空間を整合させるために、ほとんどの場合は赤外光源と赤外センサをそれそれ光制御素子の対向する両側に設置する。そのため、タッチ表示装置の前記部品の間の位置合わせを全て精確にしてこそ、比較的に良いフローティングタッチ効果が得られるが、タッチ表示装置の組み立て難易度が増す原因となる。

本発明は、生産コストが比較的に低くて、光エネルギーの利用率が比較的に高いタッチ表示装置を提供する。

前記目的の一つ、一部若しくは全て、またはその他の目的を達成するために、本発明の一実施例はタッチ表示装置を提供する。タッチ表示装置は機体、表示モジュール、光制御素子及びタッチモジュールを含む。機体は開口を有する。表示モジュールは機体内に設置される。表示モジュールは開口に向けて複数本の画像光束を発する。光制御素子は機体の開口に重畳して設置され、かつ、表示モジュールからの複数本の画像光束を結像空間まで反射して、表示モジュールの画像画面を表示する。結像空間と表示モジュールはそれぞれ光制御素子の対向する両側に位置する。タッチモジュールは光制御素子の一方側に設置され、かつ、結像空間中においてユーザのタッチ動作を識別するように配置される。

本発明の一実施例において、前記タッチ表示装置の表示モジュールは第一導光板、第一光源及び複数の第一光学微構造を含む。第一導光板は第一入光面及び第一底面を有し、第一底面が第一入光面に接続される。第一光源は第一導光板の第一入光面の一方側に設置される。複数の第一光学微構造は第一導光板の第一底面に設置される。複数の第一光学微構造は第一画像パターンを形成する。

本発明の一実施例において、前記タッチ表示装置の表示モジュールはさらに、第一導光板の第一底面の一方側に設置された反射シートを含む。

本発明の一実施例において、前記タッチ表示装置の表示モジュールはさらに、第一導光板の第一底面の一方側に設置された自発光型表示パネルを含む。

本発明の一実施例において、前記タッチ表示装置の表示モジュールはさらに、第二導光板、第二光源及び複数の第二光学微構造を含む。第二導光板は第二入光面及び第二底面を有し、第二底面が第二入光面に接続される。第二光源は第二導光板の第二入光面の一方側に設置される。複数の第二光学微構造は第二導光板の第二底面に設置される。複数の第二光学微構造は第二画像パターンを形成する。画像画面は第一画像パターンと第二画像パターンによって構成され、かつ、結像空間中における第一画像パターンと第二画像パターンの結像位置が互いに異なる。

本発明の一実施例において、前記タッチ表示装置の表示モジュールは自発光型表示パネルである。

本発明の一実施例において、前記タッチ表示装置はさらに、機体に設置された回転機構を含む。回転機構は光制御素子、表示モジュール及び結像空間を回転軸に沿って同期回転させ、かつ、回転軸が表示モジュールの出光面及び機体の光制御素子を設置した表面に平行である。

本発明の一実施例において、前記タッチ表示装置はさらに、光制御素子からの複数本の画像光束の伝達経路上に設置されたフレネルレンズを含む。

本発明の一実施例において、前記タッチ表示装置はさらにタッチ通知素子を含み、前記タッチ通知素子は、タッチモジュールがユーザの前記タッチ動作を感知した後に通知信号を発する。

本発明の一実施例において、前記タッチ表示装置のタッチ通知素子がジェット素子である。

本発明の一実施例において、前記タッチ表示装置はさらに視角制御シートを含み、視角制御シートは光制御素子に重畳して設置され、かつ複数本の画像光束の伝達経路上に位置する。

本発明の一実施例において、前記タッチ表示装置の視角制御シートは、光制御素子を通過した複数本の画像光束の伝達経路上に設置される。

本発明の一実施例において、前記タッチ表示装置のタッチモジュールは、結像空間の周りに設置され複数の発射器と複数の受信器を含む。複数の発射器は複数本の感知信号を発し、かつ、複数の受信器は前記複数本の感知信号の少なくとも一部を受信して、ユーザのタッチ動作を識別する。

本発明の一実施例において、前記タッチ表示装置の複数本の感知信号が赤外線または超音波である。

本発明の一実施例において、前記タッチ表示装置の光制御素子は複数の第一鏡面と複数の第二鏡面を有する。複数の第一鏡面は互いに間隔を空けて配列され、かつ第一方向に延伸し、複数の第二鏡面は互いに間隔を空けて配列され、かつ第二方向に延伸する。第一方向が第二方向と交差する。

本発明の一実施例において、前記タッチ表示装置の表示モジュールと結像空間は光制御素子を対称中心として鏡映対称になっている。

本発明の一実施例において、前記タッチ表示装置の表示モジュールは光制御素子に対し傾斜して設置される。

以上により、本発明の一実施例のタッチ表示装置において、光制御素子はその一方側に位置する表示モジュールが発した複数本の画像光束をその他方側に位置する結像空間中まで反射する。表示モジュールの自発光特性により、タッチ表示装置の光エネルギーの利用率を有効に高めることができる。また、結像空間の周りにタッチモジュールを設置することにより、タッチ表示装置の組立て位置合わせ工程を有効に簡略化して、全体の生産コストを低減することができる。

本発明の前記特徴と利点をより明確、分かりやすく示すために、以下は実施例を挙げて、かつ図面を参照しながら詳しく説明する。

本発明の第一実施例に基づくタッチ表示装置の側面概略図。 図１の表示モジュールの正面概略図。 図２の表示モジュールの一部領域の底面拡大概略図。 図２の表示モジュールの一部領域の断面概略図。 本発明の別の実施例の表示モジュールの一部領域の断面概略図。 図１の光制御素子の概略図。 本発明の別の実施例の光制御素子の概略図。 図１のタッチ表示装置の結像空間とタッチモジュールの正面概略図。 本発明の第二実施例に基づくタッチ表示装置の側面概略図。 図９の複数の導光板の正面概略図。 図９の複数の導光板の正面概略図。 図９の複数の導光板の正面概略図。 本発明の第三実施例に基づくタッチ表示装置の側面概略図。 本発明の第四実施例に基づくタッチ表示装置の側面概略図。 本発明の第五実施例に基づくタッチ表示装置の側面概略図。 本発明の第五実施例に基づくタッチ表示装置の側面概略図。 本発明の第六実施例に基づくタッチ表示装置の側面概略図。 本発明の第七実施例に基づくタッチ表示装置の側面概略図。 本発明の第八実施例に基づくタッチ表示装置の側面概略図。

本発明の前記及びその他の技術内容、特徴と効果について、以下は参照図面に基づき、好ましい実施例の詳細説明において明確に示すとする。以下の実施例で言及される方向用語、例えば、上、下、左、右、前または後等は図面を参照する方向のみである。従って、これらの方向用語は説明目的に用いられたものであり、本発明を制限するものではない。

図１は本発明の第一実施例に基づくタッチ表示装置の側面概略図である。図２は図１の表示モジュールの正面概略図である。図３は図２の表示モジュールの一部領域の底面拡大概略図である。図４は図２の表示モジュールの一部領域の断面概略図である。図５は本発明の別の実施例の表示モジュールの一部領域の断面概略図である。図６は図１の光制御素子の概略図である。図７は本発明の別の実施例の光制御素子の概略図である。図８は図１のタッチ表示装置の結像空間とタッチモジュールの正面概略図である。なお、開示と説明をより明確にすべく、図４において図１の反射シート２５０の図示を省略している。

図１を参照すると、タッチ表示装置１０は機体１００、表示モジュール２００と光制御素子３００を含む。機体１００は開口ＯＰを有する。表示モジュール２００は機体１００内に設置され、かつ、開口ＯＰに向けて複数本の画像光束ＩＢを発する。光制御素子３００は機体１００の開口ＯＰに重畳して設置され、かつ、表示モジュール２００からの複数本の画像光束ＩＢを結像空間Ｓまで反射して、表示モジュール２００の画像画面を形成する。

なお、結像空間Ｓと表示モジュール２００はそれぞれ光制御素子３００の対向する両側に位置する。例を挙げると、本実施例において、表示モジュール２００と結像空間Ｓは光制御素子３００を対称中心にして鏡映対称になっている。しかし、本発明はこれに限定されず、別の実施例において、表示モジュール２００と結像空間Ｓが光制御素子３００に対し鏡映対称性を有せず、結像空間Ｓが機体１００の外側に位置していればよいとする。本実施例において、表示モジュール２００（または結像空間Ｓ）が光制御素子３００に対し傾斜して設置されている。

図２ないし図４を同時に参照すると、表示モジュール２００は導光板２１０、光源２１５及び複数の光学微構造ＭＳを含む。導光板２１０は入光面２１０ａ及び入光面２１０ａに接続された底面２１０ｂを有し、かつ、光源２１５は導光板２１０の入光面２１０ａの一方側に設置されている。複数の光学微構造ＭＳは導光板２１０の底面２１０ｂに設置され、かつ、画像パターンＩＰ（図２が示すように）を形成する。例を挙げると、本実施例において、画像パターンＩＰはユーザＵＳＲが数字列の入力を行うためのテンキーパッドであってもよいが、これに限定されない。別の実施例において、画像パターンＩＰが画像、文字（例えば、漢字、英字または多国言語の文字の組み合わせ）、またはこれらの組み合わせを含んでもよい。

詳しく言うと、本実施例において、複数の光学微構造ＭＳが導光板２１０の底面２１０ｂから陥凹した溝構造であり、この溝構造の占める領域が底面２１０ｂにおいて垂直に投影された輪郭が矩形であってもよいが、これに限定されない。別の実施例において、表示モジュール２００Ａの光学微構造ＭＳ’が導光板２１０Ａの底面２１０ｂから突出した突起構造（図５が示すように）であり、かつ、突起構造の占める領域が底面２１０ｂにおいて垂直に投影された輪郭が弧線線分を含んでもよい（図示せず）。

本実施例において、表示モジュール２００の光源２１５は導光板２１０の入光面２１０ａに向けて複数本の光源光束Ｂを発する。複数本の光源光束Ｂは導光板２１０内での少なくとも一回の全反射により横方向へ伝達され、底面２１０ｂに位置する複数の光学微構造ＭＳに到達し、かつ、複数本の光源光束Ｂが複数の光学微構造ＭＳの受光面ＭＳｒの反射により、導光板２１０の出光面２１０ｃへ出射され、前記複数本の画像光束ＩＢを形成する。具体的に言うと、本実施例では、直接光源２１５から発された光源光束Ｂが導光板２１０内の複数の光学微構造ＭＳによって構成された画像パターンＩＰに反射された後、導光板２１０の出光面２１０ｃから出射されて画像光束ＩＢを形成し、従来の液晶表示パネル等の非自発光素子によって画像光束を形成するものではない。

本実施例において、光源２１５は例えば発光ダイオード（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ、ＬＥＤ）素子であり、かつ、光源２１５が発した光源光束Ｂが導光板２１０の反射及び光学微構造ＭＳの反射を経た後に損失する光エネルギーが比較的に少ない。言い換えれば、本実施例の表示モジュール２００（またはタッチ表示装置１０）は自発光表示パネルに類似する特性（即ち、比較的に高い光エネルギーの利用率）を有することができる。

なお、本実施例において、導光板２１０の入光面２１０ａの一方側に設置された光源２１５の数が６個である例を用いて例示的に説明するが、本発明は開示内容に限定されるものではない。別の実施例において、光源２１５の配置数は実際の製品設計（例えば、導光板２１０のサイズまたは表示輝度値）に基づいて調整することができる。光源２１５の光エネルギーの利用率をさらに高めるために、表示モジュール２００はさらに導光板２１０の底面２１０ｂの一方側に設置された反射シート２５０を含み、反射シート２５０は例えば白い反射シート、アルミニウム反射シート、銀フィルムまたはアルミニウムフィルムであってもよいが、これに限定されない。

図１及び図６を参照すると、光制御素子３００は表示モジュール２００からの複数本の画像光束ＩＢの伝達経路上に設置されている。例を挙げると、本実施例において、光制御素子３００は複数の第一鏡面３１０と複数の第二鏡面３２０を有する。複数の第一鏡面３１０は互いに間隔を空けて配列され、かつ第一方向Ｄ１に延伸し、複数の第二鏡面３２０は互いに間隔を空けて配列され、かつ第二方向Ｄ２に延伸する。より具体的に、第一方向Ｄ１が第二方向Ｄ２と交差し、即ち、複数の第一鏡面３１０と複数の第二鏡面３２０が交差して設置される。

表示モジュール２００からの画像光束ＩＢは、第一鏡面３１０及び第二鏡面３２０によって順次反射された後、機体１００の開口ＯＰから出射され、かつ、機体１００の外側に位置する結像空間Ｓまで伝達され、画像画面を形成し、ユーザＵＳＲに視認される。本実施例において、ユーザＵＳＲが結像空間Ｓ中に見た画像画面は、導光板２１０上の複数の光学微構造ＭＳが配列されてなる画像パターンＩＰである（図２が示すように）。しかし、本発明はこれに限定されず、その他の実施例において、光制御素子３００Ａは二つのプリズムシートの組み合わせであり、それぞれ第一プリズムシート３３１と第二プリズムシート３３２であり、この二つのプリズムシートのプリズム構造の延伸方向が互いに交差し（図７が示すように）、かつ、各プリズムシートのプリズム構造の斜面のうちの一つ（例えば、第一プリズムシート３３１の斜面３３１ｓと第二プリズムシート３３２の斜面３３２ｓ）が鏡面であってもよい。

なお、本実施例において、表示モジュール２００からの画像光束ＩＢが光制御素子３００内で反射される回数が２回である例を用いて例示的に説明するが、本発明はこれに限定されない。別の実施例において、光制御素子が画像光束ＩＢに対する反射回数は実際の光学設計または製品ニーズに基づいて調整してもよい。

さらに言うと、タッチ表示装置１０はさらにタッチモジュール４００を含み、タッチモジュール４００は光制御素子３００における結像空間Ｓが設置された一方側に設置され、かつ、結像空間Ｓ中においてユーザＵＳＲのタッチ動作を識別するように配置されている。図８を同時に参照すると、本実施例において、タッチモジュール４００は複数の発射器４１０と複数の受信器４２０を含み、複数の発射器４１０と受信器４２０がユーザＵＳＲの視線方向において結像空間Ｓを囲んで設置されている。例を挙げると、複数の発射器４１０の一部と複数の受信器４２０の一部が結像空間Ｓの水平方向において対向する両側に位置し、複数の発射器４１０の別の一部と複数の受信器４２０の別の一部が結像空間Ｓの垂直方向において対向する両側に位置するが、これに限定されない。

タッチモジュール４００の複数の発射器４１０はそれぞれ対応する受信器４２０に向けて感知信号ＤＳを発し、複数の受信器４２０は複数の発射器４１０からの複数本の感知信号ＤＳの少なくとも一部を受信して、ユーザＵＳＲのタッチ動作を識別する。例を挙げると、ユーザＵＳＲはその見た画像画面（例えば、図２の画像パターンＩＰ）に基づいて、指ＦＧでタッチ操作を行った時に、一部の感知信号ＤＳは指ＦＧに遮られて、対応する受信器４２０が受信することができず、信号が変更される。この信号の変更により、ユーザＵＳＲは接触した位置を識別することができる。本実施例において、感知信号ＤＳは例えば赤外線（ｉｎｆｒａｒｅｄ ｌｉｇｈｔ）または超音波（ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ）であるが、これに限定されない。

なお、タッチモジュール４００は結像空間Ｓの周りに設置されているため、タッチモジュール４００と表示モジュール２００の間（或いは、タッチモジュール４００と光制御素子３００の間）の位置合わせ要求を省くことができる。言い換えれば、タッチ表示装置１０の組立て位置合わせ工程を有効に簡略化して、全体の生産コストを低減することができる。

以下は別の実施例を挙げて本発明を詳しく説明するが、同じ部材に同じ符号を付与し、かつ同じ技術内容を省略し、省略部分については前文の実施例を参照できるため、以下は繰り返さない。

図９は本発明の第二実施例に基づくタッチ表示装置の側面概略図である。図１０Ａないし図１０Ｃは図９の複数の導光板の正面概略図である。図９を参照すると、本実施例のタッチ表示装置１０Ａと図１のタッチ表示装置１０の差異は、導光板と光源の数が異なることである。具体的には、タッチ表示装置１０Ａの導光板の数は３個であり、それぞれ第一導光板２１１、第二導光板２１２と第三導光板２１３である。これに応じて、光源２１５の数は図２の光源２１５数の三倍である（即ち、１８個）。

本実施例において、複数の導光板は重なり合うように機体１００内に設置されている。複数の導光板のそれぞれと光源２１５との配置関係は図２の表示モジュール２００に類似し、詳細説明について前文の実施例の関連段落を参照できるため、ここでは省略する。

図１０Ａないし図１０Ｃを同時に参照すると、本実施例の複数の導光板それそれの複数の光学微構造（図示せず）によって構成される画像パターンはすべて異なる。例を挙げると、第一導光板２１１の複数の光学微構造によって構成される第一画像パターンＩＰ１中のテンキーの部分が図１０Ａの第一導光板２１１の左側に形成され、第二導光板２１２の複数の光学微構造によって構成される第二画像パターンＩＰ２中のテンキー部分が図１０Ｂの第二導光板２１２の上側に形成され、第三導光板２１３の複数の光学微構造によって構成される第三画像パターンＩＰ３中のテンキー部分が図１０Ｃの第三導光板２１３の右側に形成され、かつ、これらのテンキーの配列順番が互いに異なる。

本実施例において、第一導光板２１１上の第一画像パターンＩＰ１、第二導光板２１２上の第二画像パターンＩＰ２及び第三導光板２１３上の第三画像パターンＩＰ３が結像空間Ｓ中における結像位置が互いに異なる。例を挙げると、第一導光板２１１からの複数本の第一画像光束ＩＢ１は光制御素子３００に反射された後、結像空間Ｓの第一位置Ｐ１において第一画像画面を形成し（即ち、第一画像パターンＩＰ１）、第二導光板２１２からの複数本の第二画像光束ＩＢ２は光制御素子３００に反射された後、結像空間Ｓの第二位置Ｐ２において第二画像画面を形成し（即ち、第二画像パターンＩＰ２）、第三導光板２１３からの複数本の第三画像光束ＩＢ３は光制御素子３００に反射された後、結像空間Ｓの第三位置Ｐ３において第三画像画面を形成する（即ち、第三画像パターンＩＰ３）。

例を挙げると、ユーザＵＳＲがタッチ表示装置１０Ａに対し操作を行う時に、表示モジュール２００Ｂの複数の導光板のうちの一つに対応する光源２１５が起動される。つまり、１個の導光板上の画像パターンのみが結像空間Ｓ中に現れる。この時、起動されなかった光源２１５に対応する導光板は伝達される画像光束に対し実質的な光路変更を引き起こさない。なお、ここで例示した操作方式を現金自動預払機（ａｕｔｏｍａｔｅｄ ｔｅｌｌｅｒ ｍａｃｈｉｎｅ，ＡＴＭ）に応用することができる。これにより、ユーザＵＳＲがパスワードを入力しようとすると、システムは点灯させたい導光板をランダムに選択することができ、他人が覗き込んでキー位置を記録することを防止し、システム安全性を高めるには有利である。しかし、本発明はこれに限定されず、別の実施例では、タッチ表示装置の表示モジュールにおいて点灯する導光板の数を実際の応用状況に応じて２個以上に調整してもよい。

図１１は本発明の第三実施例に基づくタッチ表示装置の側面概略図である。図１１を参照すると、本実施例のタッチ表示装置１１と図１のタッチ表示装置１０の差異は、表示モジュールの構成が異なることである。具体的には、タッチ表示装置１１の表示モジュール２００Ｃは電気回路基板２４１及びアレイまたはその他の分布方式で電気回路基板２４１上に設置された複数の発光素子２４２を有し、電気回路基板２４１が複数の発光素子２４２に対し個々に制御を行って画像を表示することができる。つまり、本実施例において、表示モジュール２００Ｃは自発光型表示パネル２４０であり、例えば、マイクロ発光ダイオード（ｍｉｃｒｏ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ，ｍｉｃｒｏ－ＬＥＤ）パネル、サブミリ発光ダイオード（ｍｉｎｉ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ，ｍｉｎｉ－ＬＥＤ）パネルまたは有機発光ダイオード（ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ，ＯＬＥＤ）パネルである。そのため、本実施例のタッチ表示装置１１は動態画像の表示を実現できる。

図１２は本発明の第四実施例に基づくタッチ表示装置の側面概略図である。図１２を参照すると、本実施例のタッチ表示装置１１Ａと図９のタッチ表示装置１０Ａの差異は、表示モジュールの構成が異なることである。本実施例において、表示モジュール２００Ｄは図９の表示モジュール２００Ｂの反射シート２５０の代わりに図１１の自発光型表示パネル２４０を用いている。そのため、表示モジュール２００Ｄの詳細説明について前文の実施例の関連段落を参照できるため、ここで省略する。

例を挙げると、本実施例において、ユーザＵＳＲの指ＦＧが結像空間Ｓ中の画像画面のあるテンキーに接触した場合、自発光型表示パネル２４０の対応する発光素子２４２を起動して、コマンド入力が成功したことに対するレスポンス信号とすることができる。これにより、タッチ表示装置１１Ａの応用柔軟性を高めることができる。

図１３Ａ及び図１３Ｂは本発明の第五実施例に基づくタッチ表示装置の側面概略図である。図１３Ａ及び図１３Ｂを参照すると、本実施例のタッチ表示装置１０Ｂと図１のタッチ表示装置１０の差異は、タッチ表示装置１０Ｂがさらに機体１００Ａ上に設置された回転機構１５０を含むことである。具体的には、この回転機構１５０は機体１００Ａ、光制御素子３００、表示モジュール２００及び結像空間Ｓを回転軸ＡＸに沿って同期回転させる。ここで、回転軸ＡＸは表示モジュール２００の出光面２００ｓ（または導光板２１０の出光面２１０ｃ）と機体１００Ａの光制御素子３００が設置された表面１００ｓに対して平行である。

なお、回転機構１５０を設置することにより、タッチ表示装置１０Ｂは異なる身長のユーザに対し個別化した設置を行い、各ユーザの操作体験を最適化することができる。例を挙げると、ユーザＵＳＲ１がタッチ表示装置１０Ｂの操作を行う時に、回転機構１５０は動作しない（図１３Ａが示すように）。身長の低いユーザＵＳＲ２が操作しようとした場合、タッチ表示装置１０Ｂの機体１００Ａ、結像空間Ｓ、表示モジュール２００と光制御素子３００は回転機構１５０に動かされて、方向ＲＤに沿って回転軸ＡＸに対し、回転至能讓ユーザＵＳＲ２画像画面を正視できる位置まで回転する（図１３Ｂが示すように）。

図１４は本発明の第六実施例に基づくタッチ表示装置の側面概略図である。図１４を参照すると、本実施例のタッチ表示装置１０Ｃと図１のタッチ表示装置１０の差異は、タッチ表示装置１０Ｃはさらにフレネルレンズ５００を含み、フレネルレンズ５００は光制御素子３００Ｂからの画像光束ＩＢの伝達経路上に設置され、かつ、光制御素子３００Ｂと結像空間Ｓとの間に位置する。このフレネルレンズ５００の設置により、光制御素子３００Ｂと表示モジュール２００Ｅのサイズを有効に縮小することができ、タッチ表示装置１０Ｃの生産コストを低減することができる。

なお、本実施例において、フレネルレンズ５００の数が１個である例を用いて例示的に説明したが、本発明は図面開示内容に限定されない。別の実施例において、フレネルレンズ５００の数は実際の光学設計または製品規格に基づいて調整することができる。

図１５は本発明の第七実施例に基づくタッチ表示装置の側面概略図である。図１５を参照すると、本実施例のタッチ表示装置１０Ｄと図１のタッチ表示装置１０の差異は、タッチ表示装置１０Ｄが更にタッチ通知素子５５０を含むことである。このタッチ通知素子５５０は結像空間Ｓの近くに設置され、かつ、タッチモジュール４００感知がユーザＵＳＲのタッチ動作を検出した後、通知信号ＲＳを発する。

例を挙げると、本実施例において、タッチ通知素子５５０は例えばジェット素子であり、かつ、噴射気流を生成すｒ。ここで、噴射気流はユーザＵＳＲのタッチ動作を実行する手部に向かって噴出され、コマンド入力の成功に対するレスポンス信号としてもよい。これにより、タッチ表示装置１０Ｄの応用柔軟性を高めることができる。なお、理解すべきなのは、別の実施例において、タッチ通知素子がスピーカー（ｓｐｅａｋｅｒ）であり、通知音を生成してコマンド入力の成功に対するレスポンス信号としてもよい。

図１６は本発明の第八実施例に基づくタッチ表示装置の側面概略図である。図１６を参照すると、本実施例のタッチ表示装置１０Ｅと図１のタッチ表示装置１０の差異は、タッチ表示装置１０Ｅがさらに視角制御シート６００を含み、視角制御シート６００は光制御素子３００に重畳して設置されている。

本実施例において、視角制御シート６００は光制御素子３００からの複数本の画像光束ＩＢの伝達経路上に設置されているが、これに限定されない。別の実施例において、視角制御シート６００は表示モジュール２００と光制御素子３００との間に伝達される画像光束ＩＢの伝達経路上に設置されてもよい。視角制御シート６００は、例えば、３Ｍのルーバーフィルム（Ｌｏｕｖｅｒ ｆｉｌｍ）、ＴｏｒａｙのＰＩＣＡＳＵＳ ＶＴ、または偏光式視角制御素子である。視角制御シート６００を設置することにより、結像空間Ｓ中の画像画面の視野角範囲を縮減しすることができ、タッチ表示装置１０Ｅを操作する時の覗き見防止機能の強化に有利である。

以上をまとめると、本発明の一実施例のタッチ表示装置において、光制御素子は一方側に位置する表示モジュールが発した複数本の画像光束を他方側に位置する結像空間中まで反射する。表示モジュールの自発光特性により、タッチ表示装置の光エネルギーの利用率を有効に高めることができる。さらに、結像空間の周りにタッチモジュールを設置することにより、タッチ表示装置の組立て位置合わせプロセスを有効に簡略化し、全体の生産コストを低減することができる。

本発明は実施例の開示した通りであるが、本発明は実施例に限定されず、当業者により本発明の精神と範囲内において一定の変更と調整を行うことが可能であり、本発明の保護範囲は請求の範囲の定める通りとする。

１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１１、１１Ａ タッチ表示装置
１００、１００Ａ 機体
１００ｓ 表面
１５０ 回転機構
２００、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、２００Ｄ、２００Ｅ 表示モジュール
２００ｓ 出光面
２１０、２１０Ａ、２１１、２１２、２１３ 導光板
２１０ａ 入光面
２１０ｂ 底面
２１０ｃ 出光面
２１５ 光源
２４０ 自発光型表示パネル
２４１ 電気回路基板
２４２ 発光素子
２５０ 反射シート
３００、３００Ａ、３００Ｂ 光制御素子
３１０ 第一鏡面
３２０ 第二鏡面
３３１ 第一プリズムシート
３３１ｓ、３３２ｓ 斜面
３３２ 第二プリズムシート
４００ タッチモジュール
４１０ 発射器
４２０ 受信器
５００ フレネルレンズ
５５０ タッチ通知素子
６００ 視角制御シート
Ｂ 光源光束
ＤＳ 感知信号
Ｄ１、Ｄ２、ＲＤ 方向
ＦＧ 指
ＩＢ、ＩＢ１、ＩＢ２、ＩＢ３ 画像光束
ＩＰ、ＩＰ１、ＩＰ２、ＩＰ３ 画像パターン
ＭＳ、ＭＳ’ 光学微構造
ＭＳｒ、ＭＳ’ｒ 受光面
ＯＰ 開口
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３ 位置
ＲＳ 通知信号
Ｓ 結像空間
ＵＳＲ、ＵＳＲ１、ＵＳＲ２ ユーザ

Claims (17)

1. タッチ表示装置であって、
   開口を有する機体と、
   前記機体内に設置され、かつ前記開口に向けて複数本の画像光束を発する表示モジュールと、
   前記機体の前記開口に重畳して設置され、かつ、前記表示モジュールからの前記複数本の画像光束を結像空間まで反射して、前記表示モジュールの画像画面を表示する光制御素子と、
   前記光制御素子の一方側に設置され、かつ、前記結像空間中に配置されて、ユーザのタッチ動作を識別するタッチモジュールとを含み、
   前記結像空間と前記表示モジュールがそれぞれ前記光制御素子の対向する両側に位置する、タッチ表示装置。
2. 前記表示モジュールは、
   第一入光面及び前記第一入光面に接続された第一底面を有する第一導光板と、
   前記第一導光板の前記第一入光面の一方側に設置された第一光源と、
   前記第一導光板の前記第一底面に設置された複数の第一光学微構造とを含み、
   前記複数の第一光学微構造が第一画像パターンを形成する、請求項１に記載のタッチ表示装置。
3. 前記表示モジュールはさらに、前記第一導光板の前記第一底面の一方側に設置された反射シートを含む、請求項２に記載のタッチ表示装置。
4. 前記表示モジュールはさらに、前記第一導光板の前記第一底面の一方側に設置された自発光型表示パネルを含む、請求項２に記載のタッチ表示装置。
5. 前記表示モジュールはさらに、
   第二入光面及び前記第二入光面に接続された第二底面を有する第二導光板と、
   前記第二導光板の前記第二入光面の一方側に設置された第二光源と、
   前記第二導光板の前記第二底面に設置された複数の第二光学微構造とを含み、
   前記複数の第二光学微構造が第二画像パターンを形成し、
   前記画像画面は前記第一画像パターンと前記第二画像パターンによって構成され、かつ、前記結像空間中における前記第一画像パターンと前記第二画像パターンとの結像位置が互いに異なる、請求項２に記載のタッチ表示装置。
6. 前記表示モジュールは自発光型表示パネルである、請求項１に記載のタッチ表示装置。
7. 前記タッチ表示装置はさらに、前記機体に設置された回転機構を含み、
   前記回転機構は前記光制御素子、前記表示モジュール及び前記結像空間を回転軸に沿って同期回転させ、かつ、前記回転軸が前記表示モジュールの出光面及び前記機体において前記光制御素子が設置された表面に平行である、請求項１に記載のタッチ表示装置。
8. 前記タッチ表示装置はさらに、前記光制御素子からの前記複数本の画像光束の伝達経路上に設置されたフレネルレンズを含む、請求項１に記載のタッチ表示装置。
9. 前記タッチ表示装置はさらにタッチ通知素子を含み、
   前記タッチ通知素子は、前記タッチモジュールが前記ユーザの前記タッチ動作を検出した後、通知信号を発する、請求項１に記載のタッチ表示装置。
10. 前記タッチ通知素子がジェット素子である、請求項９に記載のタッチ表示装置。
11. 前記タッチ表示装置はさらに、前記光制御素子に重畳して設置され、かつ前記複数本の画像光束の伝達経路上に位置する視角制御シートを含む、請求項１に記載のタッチ表示装置。
12. 前記視角制御シートは、前記光制御素子を通る前記複数本の画像光束の伝達経路上に設置される、請求項１１に記載のタッチ表示装置。
13. 前記タッチモジュールは、前記結像空間の周りに設置された複数の発射器及び複数の受信器を含み、
    前記複数の発射器は複数本の感知信号を発し、かつ、前記複数の受信器は前記複数本の感知信号の少なくとも一部を受信し、前記ユーザの前記タッチ動作を識別する、請求項１に記載のタッチ表示装置。
14. 前記複数の感知信号は赤外線または超音波である、請求項１３に記載のタッチ表示装置。
15. 前記光制御素子は複数の第一鏡面及び複数の第二鏡面を有し、
    前記複数の第一鏡面は互い間隔を空けて、第一方向に延伸し、
    前記複数の第二鏡面は互いに間隔を空けて第二方向に延伸し、
    前記第一方向が前記第二方向と交差する、請求項１に記載のタッチ表示装置。
16. 前記表示モジュールと前記結像空間が前記光制御素子を対称中心に鏡映対称である、請求項１に記載のタッチ表示装置。
17. 前記表示モジュールは前記光制御素子に対し傾斜して設置される、請求項１に記載のタッチ表示装置。
    

Images