TW201805661A - 能夠在空氣中顯示影像的顯示器及成像系統 - Google Patents

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Abstract

一種能夠在空氣中顯示影像的顯示器，包括第一顯示層以及設置於第一顯示層之上的第二顯示層，第一顯示層以及第二顯示層的表面分別形成一入光面以及一出光面，第一顯示層包括層疊設置的多個沿第一方向延伸的透明的第一條形薄板，第二顯示層包括層疊設置的多個沿與第一方向垂直的第二方向延伸的透明的第二條形薄板，每相鄰的兩個第一條形薄板以及每相鄰的兩個第二條形薄板之間均形成一空氣間隙，每一第一條形薄板的折射率以及每一第二條形薄板的折射率均大於所述空氣間隙的折射率。

Description

能夠在空氣中顯示影像的顯示器及成像系統
本發明涉及顯示器，尤其涉及一種能夠在空氣中顯示影像的顯示器以及包括所述顯示器的成像系統。
現如今，三維的虛擬實境(VR)顯示相關技術已成為新一代顯示器技術焦點所在。例如，日本大阪市立大學(Osaka City University)與新創企業Parity Innovations合作開發的投影式影像顯示器，就是採用特殊的雙面角反射陣列(Dihedral Corner Reflector Array，DCRA)讓影像以3D方式浮現於空氣中。然而，雙面角反射陣列的製備過程較為複雜，成本較高。
有鑑於此，有必要提供一種製備簡單且成本較低的能夠在空氣中顯示影像的顯示器，從而解決上述問題。
另，還有必要提供一種包括上述顯示器的成像系統。
一種能夠在空氣中顯示影像的顯示器，包括第一顯示層以及設置於所述第一顯示層之上的第二顯示層，所述第一顯示層遠離所述第二顯示層的表面以及所述第二顯示層遠離所述第一顯示層的表面分別形成一入光面以及一出光面，所述第一顯示層包括層疊設置的多個沿第一方向延伸的透明的第一條形薄板，所述第二顯示層包括層疊設置的多個沿與所述第一方向垂直的第二方向延伸的透明的第二條形薄板，每相鄰的兩個第一條形薄板以及每相鄰的兩個第二條形薄板之間均形成一空氣間隙，每一第一條形薄板的折射率以及每一第二條形薄板的折射率均大於所述空氣間隙的折射率，使得由所述入光面入射的光線能夠在每一第一條形薄板和/或每一第二條型薄板與相鄰的空氣間隙的接觸面上發生全反射，然後以與在所述入光面上的入射角相等的出射角由所述出光面射出。
優選的，所述顯示器使得所述光線中平行於由所述第一方向和第二方向組成的平面的部分光線在每一第一條形薄板和相鄰的空氣間隙的接觸面上發生全反射，然後穿過所述第二顯示層並以與在所述入光面上的入射角相等的出射角由所述出光面上射出；且使得所述光線中平行於與所述第一方向垂直的平面的部分光線穿過所述第一顯示層並在每一第二條形薄板和相鄰的空氣間隙的接觸面上發生全反射，然後以與在所述入光面上的入射角相等的出射角由所述出光面上射出。
優選的，每一第一條形薄板以及每一第二條形薄板的折射率均大於1。
優選的，每一第一條形薄板以及每一第二條形薄板的材質均為玻璃，其折射率大於1.52。
優選的，所述顯示器還包括一外框，其圍繞所述第一條形薄板以及第二條形薄板的邊緣設置，用於將所述第一條形薄板以及第二條形薄板相互固定。
一種成像系統，包括：一影像發生源，用於生成影像；以及一能夠在空氣中顯示影像的顯示器，包括第一顯示層以及設置於所述第一顯示層之上的第二顯示層，所述第一顯示層遠離所述第二顯示層的表面以及所述第二顯示層遠離所述第一顯示層的表面分別形成一入光面以及一出光面，所述第一顯示層包括層疊設置的多個沿第一方向延伸的透明的第一條形薄板，所述第二顯示層包括層疊設置的多個沿與所述第一方向垂直的第二方向延伸的透明的第二條形薄板，每相鄰的兩個第一條形薄板以及每相鄰的兩個第二條形薄板之間均形成一空氣間隙，每一第一條形薄板的折射率以及每一第二條形薄板的折射率均大於所述空氣間隙的折射率，使得由所述入光面入射的光線能夠在每一第一條形薄板和/或每一第二條型薄板與相鄰的空氣間隙的接觸面上發生全反射，然後以與在所述入光面上的入射角相等的出射角由所述出光面射出，從而使得用戶可在位於所述出光面一側觀察到形成於空氣介質中的與所述影像呈鏡面對稱的另一影像。
優選的，所述影像發生源為一液晶顯示器。
優選的，所述顯示器使得所述光線中平行於由所述第一方向和第二方向組成的平面的部分光線在每一第一條形薄板和相鄰的空氣間隙的接觸面上發生全反射，然後穿過所述第二顯示層並以與在所述入光面上的入射角相等的出射角由所述出光面上射出；且使得所述光線中平行於與所述第一方向垂直的平面的部分光線穿過所述第一顯示層並在每一第二條形薄板和相鄰的空氣間隙的接觸面上發生全反射，然後以與在所述入光面上的入射角相等的出射角由所述出光面上射出。
優選的，每一第一條形薄板以及每一第二條形薄板的材質均為玻璃，其折射率大於1.52。
優選的，所述顯示器還包括一外框，其圍繞所述第一條形薄板以及第二條形薄板的邊緣設置，用於將所述第一條形薄板以及第二條形薄板相互固定。
以上能夠在空氣中顯示影像的顯示器製備方法較為簡單，有利於降低製造成本。
圖1為本發明較佳實施例中的包括一能夠在空氣中顯示影像的顯示器的成像系統的結構示意圖。
圖2為圖1所示的成像系統的工作原理圖。
圖3為圖1所示的成像系統的另一工作原理圖。
請參照圖1至圖3，本發明較佳實施方式提供一種成像系統100，其包括一影像發生源10以及一能夠在空氣中顯示影像的顯示器20。
所述影像發生源10用於生成影像。在本實施方式中，所述影像發生源10為一液晶顯示器。
所述顯示器20包括第一顯示層21以及設置於所述第一顯示層21之上的第二顯示層22，所述第一顯示層21遠離所述第二顯示層22的表面以及所述第二顯示層22遠離所述第一顯示層21的表面分別形成一入光面23以及一出光面24。所述影像發生源20設置於所述入光面23的一側。
所述第一顯示層21包括層疊設置的多個沿第一方向（如圖1所述，即Y軸方向）延伸的透明的第一條形薄板210。所述第二顯示層22包括層疊設置的多個沿與所述第一方向垂直的第二方向（如圖1所述，即X軸方向）延伸的透明的第二條形薄板220。每相鄰的兩個第一條形薄板210以及每相鄰的兩個第二條形薄板220之間均形成一空氣間隙25（在圖2中示出）。每一第一條形薄板210的折射率以及每一第二條形薄板220的折射率均大於所述空氣間隙25的折射率，使得由所述入光面23入射的光線能夠在每一第一條形薄板210和/或每一第二條型薄板220與相鄰的空氣間隙25的接觸面上發生全反射，然後以與在所述入光面201上的入射角相等的出射角由所述出光面24上射出(即所述入射角θ1 和θ2 分別等於所述出射角α1 和α2 )。
在本實施方式中，當光線由所述入光面23入射時，所述光線中平行於由所述第一方向和第二方向組成的平面的部分光線（如圖2所示，即平行於XZ平面的部分光線）將在每一第一條形薄板210和相鄰的空氣間隙25的接觸面上發生全反射，然後穿過所述第二顯示層22並以與在所述入光面201上的入射角相等的出射角由所述出光面24射出；所述光線中平行於與所述第一方向垂直的平面的部分光線（如圖3所示，即平行於YZ平面的部分光線）將穿過所述第一顯示層21並在每一第二條形薄板220和相鄰的空氣間隙25的接觸面上發生全反射，然後以與在所述入光面201上的入射角相等的出射角由所述出光面24上射出。
在本實施方式中，每一第一條形薄板210以及每一第二條形薄板220的折射率均大於1。
在本實施方式中，每一第一條形薄板210以及每一第二條形薄板220的材質均為玻璃，其折射率大於1.52。
請一併參照圖2，當所述影像發生源10生成所述影像時，來自所述影像的光線將進入所述入光面23時，接著在每一第一條形薄板210和/或每一第二條型薄板220與相鄰的空氣間隙25的接觸面上發生全反射，並從所述出光面24射出，然後彙聚於位於所述出光面24一側的空氣中的成像面300上。即，用戶可在位於所述出光面24一側（即所述成像面300處）觀察到形成於空氣介質中的與所述影像大致呈鏡面對稱的另一影像。
在本實施方式中，所述顯示器20還包括一外框（圖未示），其圍繞所述第一條形薄板210以及第二條形薄板220的邊緣設置，用於將所述第一條形薄板210以及第二條形薄板220相互固定。
以上第一條形薄板210和第二條形薄板220可通過鐳射或其它習知方法切割整塊玻璃板而獲得，然後通過將獲得的第一條形薄板210和第二條形薄板220分別層疊設置即可獲得所述第一顯示層21和第二顯示層22。因此，由所述第一顯示層21和第二顯示層22組成的顯示器20製備方法較為簡單，有利於降低製造成本。
可以理解，以上實施例僅用來說明本發明，並非用作對本發明的限定。對於本領域的普通技術人員來說，根據本發明的技術構思做出的其它各種相應的改變與變形，都落在本發明權利要求的保護範圍之內。
100‧‧‧成像系統
10‧‧‧影像發生源
20‧‧‧顯示器
21‧‧‧顯示層
22‧‧‧第二顯示層
23‧‧‧入光面
24‧‧‧出光面
25‧‧‧空氣間隙
210‧‧‧第一條形薄板
220‧‧‧第二條形薄板
300‧‧‧成像面
無
100‧‧‧成像系統
10‧‧‧影像發生源
20‧‧‧顯示器
21‧‧‧顯示層
22‧‧‧第二顯示層
23‧‧‧入光面
24‧‧‧出光面
210‧‧‧第一條形薄板
220‧‧‧第二條形薄板

Claims (10)

  1. 一種能夠在空氣中顯示影像的顯示器，包括第一顯示層以及設置於所述第一顯示層之上的第二顯示層，所述第一顯示層遠離所述第二顯示層的表面以及所述第二顯示層遠離所述第一顯示層的表面分別形成一入光面以及一出光面，所述第一顯示層包括層疊設置的多個沿第一方向延伸的透明的第一條形薄板，所述第二顯示層包括層疊設置的多個沿與所述第一方向垂直的第二方向延伸的透明的第二條形薄板，每相鄰的兩個第一條形薄板以及每相鄰的兩個第二條形薄板之間均形成一空氣間隙，每一第一條形薄板的折射率以及每一第二條形薄板的折射率均大於所述空氣間隙的折射率，使得由所述入光面入射的光線能夠在每一第一條形薄板和/或每一第二條型薄板與相鄰的空氣間隙的接觸面上發生全反射，然後以與在所述入光面上的入射角相等的出射角由所述出光面射出。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的能夠在空氣中顯示影像的顯示器，其中，所述顯示器使得所述光線中平行於由所述第一方向和第二方向組成的平面的部分光線在每一第一條形薄板和相鄰的空氣間隙的接觸面上發生全反射，然後穿過所述第二顯示層並以與在所述入光面上的入射角相等的出射角由所述出光面上射出；且使得所述光線中平行於與所述第一方向垂直的平面的部分光線穿過所述第一顯示層並在每一第二條形薄板和相鄰的空氣間隙的接觸面上發生全反射，然後以與在所述入光面上的入射角相等的出射角由所述出光面上射出。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的能夠在空氣中顯示影像的顯示器，其中，每一第一條形薄板以及每一第二條形薄板的折射率均大於1。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的能夠在空氣中顯示影像的顯示器，其中，每一第一條形薄板以及每一第二條形薄板的材質均為玻璃，其折射率大於1.52。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的能夠在空氣中顯示影像的顯示器，其中，還包括一外框，其圍繞所述第一條形薄板以及第二條形薄板的邊緣設置，用於將所述第一條形薄板以及第二條形薄板相互固定。
  6. 一種成像系統，包括：
    一影像發生源，用於生成影像；以及
    一能夠在空氣中顯示影像的顯示器，包括第一顯示層以及設置於所述第一顯示層之上的第二顯示層，所述第一顯示層遠離所述第二顯示層的表面以及所述第二顯示層遠離所述第一顯示層的表面分別形成一入光面以及一出光面，所述第一顯示層包括層疊設置的多個沿第一方向延伸的透明的第一條形薄板，所述第二顯示層包括層疊設置的多個沿與所述第一方向垂直的第二方向延伸的透明的第二條形薄板，每相鄰的兩個第一條形薄板以及每相鄰的兩個第二條形薄板之間均形成一空氣間隙，每一第一條形薄板的折射率以及每一第二條形薄板的折射率均大於所述空氣間隙的折射率，使得由所述入光面入射的光線能夠在每一第一條形薄板和/或每一第二條型薄板與相鄰的空氣間隙的接觸面上發生全反射，然後以與在所述入光面上的入射角相等的出射角由所述出光面射出，從而使得用戶可在位於所述出光面一側觀察到形成於空氣介質中的與所述影像大致呈鏡面對稱的另一影像。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的成像系統，其中，所述影像發生源為一液晶顯示器。
  8. 如申請專利範圍第6項所述的成像系統，其中，所述顯示器使得所述光線中平行於由所述第一方向和第二方向組成的平面的部分光線在每一第一條形薄板和相鄰的空氣間隙的接觸面上發生全反射，然後穿過所述第二顯示層並以與在所述入光面上的入射角相等的出射角由所述出光面上射出；且使得所述光線中平行於與所述第一方向垂直的平面的部分光線穿過所述第一顯示層並在每一第二條形薄板和相鄰的空氣間隙的接觸面上發生全反射，然後以與在所述入光面上的入射角相等的出射角由所述出光面上射出。
  9. 如申請專利範圍第6項所述的成像系統，其中，每一第一條形薄板以及每一第二條形薄板的材質均為玻璃，其折射率大於1.52。
  10. 如申請專利範圍第6項所述的成像系統，其中，所述顯示器還包括一外框，其圍繞所述第一條形薄板以及第二條形薄板的邊緣設置，用於將所述第一條形薄板以及第二條形薄板相互固定。
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