TWM617658U - 浮空影像觸控顯示裝置 - Google Patents

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Abstract

本新型揭露一種浮空影像觸控顯示裝置，包含：一浮空影像顯示元件，其設置於一殼體的容置空間；一顯示器，其設置於該容置空間，且與該浮空影像顯示元件之間的夾角為一角度，該顯示器產生一影像光，該影像光能穿透該浮空影像顯示元件並形成一浮空影像；一光學膜，其鋪設於該顯示器的一顯示面，其中該光學膜包含複數個以矩陣方式排列的微型柵；一感測器，其設置於該殼體的該容置空間，且用以感測一物件在該感測區的位置；本新型藉由該光學膜阻隔該影像光，讓使用者僅能在可視區觀察到該浮空影像，藉此減少顯示器可視及重影的影響。

Description

浮空影像觸控顯示裝置
一種觸控顯示裝置，尤其是一種能減少重影及顯示器可視問題的浮空影像觸控顯示裝置。
現有常見浮空影像的技術，多屬於全息投影(Hologram)，全息影像是將虛擬影像以3D立體的方式投影在空中，讓觀看者能看到立體的畫面。但由於全息投影的影像屬於虛像，並非由實際的光線組合而成的實像，因此影像和觀看者之間必須設置透明的間隔物，讓觀看者透過透明的間隔物觀看全息影像。此一缺點導致全息影像無法進一步整合浮空觸控的技術，因此現有的全息投影技術僅能作為浮空展示的用途。
為能讓浮空影像能進一步結合浮空觸控技術，在中華民國專利公告號第I654445專利案中揭露一種浮空影像顯示元件，請參見圖5，浮空影像顯示元件70可進一步結合一顯示器80，該顯示器80放置於該浮空影像顯示元件70的其中一側且與該浮空影像顯示元件70夾一角度，該顯示器80所顯示的影像(如圖5中的影像光L1)即可透過浮空影像顯示元件70反射後，在另一側得到該顯示器80之浮空影像90。由於該浮空影像90是實際光線匯聚的影像，屬於實像，因此該浮空影像90與觀看者之間不需要設置間隔物。
但在實際使用時，如圖5所示，會發現該顯示器80所顯示的影像不只反射形成之浮空影像90，顯示器80的影像亦有可能直接透射該浮空影像顯示元件70(如圖5中的透視光L2)，因此若觀看者正視顯示器80，則有可能透過該浮空影像顯示元件70直接看見該顯示器80本體及其產生的影像，造成視覺觀感不佳的問題。
此外，請參見圖6，該浮空影像顯示元件70雖然能以實像的方式投射出該顯示器80所顯示的影像，但同時在該浮空影像90旁亦會產生重影91(Ghost Imaging)，該浮空影像90與該重影91會疊合，造成影像模糊不清的問題，影響觀看者的觀看體驗。
為解決現有浮空影像會產生重影及顯示器可透視的問題，本新型提供一種浮空影像觸控顯示裝置，藉由在顯示器上設置可限制光線透設範圍的光學膜，消除浮空影像所伴隨的重影以及避免使用者會直接觀察到顯示器本體的問題。
為達成上述目的，本新型提供之包含： 一殼體，其包含一容置空間，在該殼體的其中一表面形成一顯示窗； 一浮空影像顯示元件，其設置於該殼體的該容置空間，且覆蓋該顯示窗，該浮空影像顯示元件包含一基板及複數開口，該複數開口以矩陣的方式設置於該基板上，該複數開口分別包含兩反射鏡，該兩反射鏡分別設置於各開口相鄰的側表面上，且該兩反射鏡的反射鏡面分別朝向一第一方向及一第二方向； 一顯示器，其設置於該容置空間，且與該浮空影像顯示元件之間的夾角為一角度，該顯示器包含一顯示面，該顯示面朝向該浮空影像顯示元件，且該顯示面能產生一影像光，該影像光能穿透該浮空影像顯示元件，並在與該顯示器對稱處形成一浮空影像； 一光學膜，其鋪設於該顯示器的該顯示面，其中該光學膜包含複數個以矩陣方式排列的微型柵； 一感測器，其設置於該殼體的該容置空間，且電性連接該顯示器，該感測器朝該浮空影像發射一感測光，該感測光疊合該浮空影像，並使該感測光與該浮空影像疊合處形成一感測區，該感測器用以感測一物件在該感測區的位置。
本新型藉由該光學膜的該複數微型柵阻隔該顯示器產生的該影像光，使該影像光僅能透過該可視區穿透該浮空影像顯示元件，並在與該感測光共平面且與該顯示器對稱的一顯示區顯示該浮空影像，讓使用者僅能在該顯示區觀察到該浮空影像，而不能在非顯示區的範圍觀察到該浮空影像，不但能避免該顯示器本體的光線及該影像光直接穿透該浮空影像顯示元件而被使用者觀察到，藉此減少使用時被顯示器本體的光線及該影像光影響而使該浮空影像模糊的問題，同時能減少該浮空影像周遭的重影，讓使用者能觀看更加清晰的該浮空影像，增加使用者良好的使用體驗，亦能避免因該浮空影像模糊導致使用者因看不清楚該浮空影像而操作失誤的問題。
為能詳細瞭解本新型的技術特徵及實用功效，並可依照新型內容來實現，茲進一步以圖式所示的較佳實施例，詳細說明如後：
請參見圖1，本新型提供一種浮空影像觸控顯示裝置，包含：一殼體10、一浮空影像顯示元件20、一顯示器30、一光學膜40及一感測器50。
該殼體10大致呈一立方體，且包含一容置空間11，在該殼體10的其中一表面形成有一顯示窗13。
請進一步參見圖2，該浮空影像顯示元件20設置於該殼體10的該容置空間11，且覆蓋該顯示窗13。該浮空影像顯示元件20包含一基板21及複數開口23，該複數開口23以矩陣的方式設置於該基板21上，且各開口23的截面呈方形，該複數開口23分別朝該基板21的一厚度方向貫穿該基板21，該複數開口23分別包含兩反射鏡231，該兩反射鏡231分別設置於各開口23相鄰的側表面上，且該兩反射鏡231的反射鏡面分別朝向一第一方向及一第二方向，其中該第一方向及該第二方向互相垂直；舉例而言，該第一方向可為一X軸的正向，該第二方向可為一Y軸的正向。當該浮空影像顯示元件20覆蓋該顯示窗13時，該兩反射鏡231朝上設置。
該顯示器30設置於該容置空間11，且與該浮空影像顯示元件20之間的夾角為一角度θ，較佳地，該角度θ為45∘。該顯示器30包含一顯示面，該顯示面朝向該浮空影像顯示元件20，且該顯示面能產生做為顯示用的一影像光L。該影像光L能穿透該浮空影像顯示元件20，並在與該顯示器30對稱處形成屬於實像的一浮空影像IM，該浮空影像IM與該浮空影像顯示元件20之間的夾角同樣為該角度θ。該顯示器30可為一液晶顯示器(LCD)或一發光二極體顯示器(LED)。
請進一步參見圖3，該光學膜40鋪設於該顯示器30的該顯示面，其中該光學膜40包含複數個以矩陣方式排列的微型柵41。該光學膜40供該影像光L穿透，且包含一入射面及一出光面，該入射面供該影像光L入射。該微型柵41可供直射的該影像光L穿透，而遮蔽斜射的該影像光L，因此該出光面可進一步形成一可視區43及一非可視區45，其中該可視區43為該光學膜40可供直射的該影像光L直接穿透的區域，該非可視區45為斜射的該影像光L無法穿透的區域。該影像光L穿透該複數微型柵41後，能在該可視區43顯影，而不會在該非可視區45顯影，藉此消除重影及該顯示器30的本體影像的問題。
請參見圖1，該感測器50設置於該殼體10的該容置空間11，並電性連接該顯示器30，且相對位於該浮空影像顯示元件20及該顯示器30的上方。該感測器50朝該浮空影像IM發射一感測光DL，該感測光DL與該浮空影像IM平行，使該感測光DL疊合該浮空影像IM，並使該感測光DL與該浮空影像IM疊合處形成一感測區，因此該感測光DL不會穿透該浮空影像顯示元件20。該感測器50用以感測出現在該感測區的一物件(例如手指)，並能判斷該物件在該感測區的位置。具體來說，該感測器50可為二維紅外線感測器，該二維紅外線感測器包含複數相鄰的紅外線感測元件，該複數紅外線感測元件分別能發射一紅外線，該紅外線發射至該物件並被該物件反射，被該物件反射的紅外線重新被該複數紅外線感測元件接收，該複數紅外線感測元件進一步計算所發射的該紅外線與接收反射的紅外線的時間差，根據該時間差判斷該物件在該感測區的位置。該感測器除了可為二維紅外線感測器，亦可為飛時測距感測器(ToF)，或是毫米波感測器。
如圖1所示，該顯示器30產生該影像光L，該影像光L入射該浮空影像顯示元件20的該複數開口23，並由各開口23的該兩反射鏡231反射，在與該顯示器30對稱處形成該浮空影像IM。同時，由於該光學膜40能限制該影像光L出光的角度，因此該影像光L僅能透過該可視區43穿透該浮空影像顯示元件20，並在與該感測光DL共平面且與該顯示器30對稱的一顯示區S顯示該浮空影像IM；而該影像光L無法透過該非可視區45於該顯示區S顯示，因此該浮空影像IM不會在非該顯示區的範圍顯示。同時，該光學膜40能限制該影像光L出光的角度，因此亦能遮蔽該顯示器30不透過該浮空影像顯示元件20的該複數開口23直接穿透的該影像光L，避免使用者在該顯示區S觀察到該顯示器30的本體。同時該感測區與該顯示區S係重疊。
請進一步參見圖4，同時，使用者能觀察該浮空影像IM，並利用手指60在該感測區點選該浮空影像IM上的操作介面或圖標，該感測器50能感測該手指60在該感測區的位置，並傳送一位置資料至該顯示器30，該顯示器30接收該位置資料並根據該位置資料執行對應的動作，例如該浮空影像顯示數字鍵盤25，該手指60依序點選「123」等數字做為密碼，該感測器50依序感測到數字「1」、「2」、「3」的位置被觸發，則將數字「1」、「2」、「3」的該位置資料回傳至該顯示器30，該顯示器30接收該位置資料並輸入該使用者輸入的密碼「123」，完成操作。
以上所述僅是本新型的較佳實施例而已，並非對本新型做任何形式上的限制，雖然本新型已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本新型，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本新型技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容做出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本新型技術方案的內容，依據本新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本新型技術方案的範圍內。
10:殼體
11:容置空間
13:顯示窗
20:浮空影像顯示元件
21:基板
23:開口
231:反射鏡
25:鍵盤
30:顯示器
40:光學膜
41:微型柵
43:可視區
45:非可視區
50:感測器
60:手指
70:顯示元件
80:顯示器
90:浮空影像
91:重影
L:影像光
L1:影像光
L2:透視光
IM:浮空影像
DL:感測光
θ:角度
S:顯示區
圖1：本新型之側視剖面示意圖。 圖2：本新型之浮空影像顯示元件立體外觀示意圖。 圖3：本新型之光學膜立體外觀示意圖。 圖4：本新型之實際應用立體外觀示意圖。 圖5：習用浮空影像技術產生顯示器可視問題之示意圖。 圖6：習用浮空影像技術產生重影問題之示意圖。
10:殼體
11:容置空間
13:顯示窗
20:浮空影像顯示元件
30:顯示器
40:光學膜
50:感測器
L:影像光
IM:浮空影像
DL:感測光
θ:角度
S:顯示區

Claims (10)

  1. 一種浮空影像觸控顯示裝置，包含：一殼體，其包含一容置空間，在該殼體的其中一表面形成一顯示窗；一浮空影像顯示元件，其設置於該殼體的該容置空間，且覆蓋該顯示窗，該浮空影像顯示元件包含一基板及複數開口，該複數開口以矩陣的方式設置於該基板上，該複數開口分別包含兩反射鏡，該兩反射鏡分別設置於各開口相鄰的側表面上，且該兩反射鏡的反射鏡面分別朝向一第一方向及一第二方向；一顯示器，其設置於該容置空間，且與該浮空影像顯示元件之間的夾角為一角度，該顯示器包含一顯示面，該顯示面朝向該浮空影像顯示元件，且該顯示面能產生一影像光，該影像光能穿透該浮空影像顯示元件，並在與該顯示器對稱處形成一浮空影像；一光學膜，其鋪設於該顯示器的該顯示面，其中該光學膜包含複數個以矩陣方式排列的微型柵；一感測器，其設置於該殼體的該容置空間，且電性連接該顯示器，該感測器朝該浮空影像發射一感測光，該感測光疊合該浮空影像，並使該感測光與該浮空影像疊合處形成一感測區，該感測器用以感測一物件在該感測區的位置。
  2. 如請求項1所述之浮空影像觸控顯示裝置，其中該浮空影像顯示元件的各開口的截面呈方形。
  3. 如請求項2所述之浮空影像觸控顯示裝置，其中該光學膜包含一入射面及一出光面，該入射面供該影像光入射，該出光面形成一可視區及一非可視區，該影像光能在該可視區顯影。
  4. 如請求項1到3中任一項所述之浮空影像觸控顯示裝置，該感測器為二維紅外線感測器。
  5. 如請求項4所述之浮空影像觸控顯示裝置，其中該二維紅外線感測器包含複數相鄰的紅外線感測元件，該複數紅外線感測元件分別能發射一紅外線，該紅外線發射至該物件並被該物件反射，並根據所發射的該紅外線與接收反射的紅外線的時間差，判斷該物件在該感測區的位置。
  6. 如請求項1到3中任一項所述之浮空影像觸控顯示裝置，該感測器為飛時測距感測器。
  7. 如請求項1到3中任一項所述之浮空影像觸控顯示裝置，該感測器為毫米波感測器。
  8. 如請求項4所述之浮空影像觸控顯示裝置，其中該感測器能感測該手指在該感測區的位置，並傳送一位置資料至該顯示器，該顯示器接收該位置資料並根據該位置資料執行對應的動作。
  9. 如請求項6所述之浮空影像觸控顯示裝置，其中該感測器能感測該手指在該感測區的位置，並傳送一位置資料至該顯示器，該顯示器接收該位置資料並根據該位置資料執行對應的動作。
  10. 如請求項7所述之浮空影像觸控顯示裝置，其中該感測器能感測該手指在該感測區的位置，並傳送一位置資料至該顯示器，該顯示器接收該位置資料並根據該位置資料執行對應的動作。
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