TWI474101B - 可攜式顯示裝置 - Google Patents

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TWI474101B TW102126506A TW102126506A TWI474101B TW I474101 B TWI474101 B TW I474101B TW 102126506 A TW102126506 A TW 102126506A TW 102126506 A TW102126506 A TW 102126506A TW I474101 B TWI474101 B TW I474101B
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Wei Cheng Huang
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Description

可攜式顯示裝置
本發明是有關於一種顯示裝置，且特別是有關於一種可攜式顯示裝置。
現今科技發展下，為了方便使用者攜帶以及操作，可攜式顯示裝置(例如是智慧型行動電話以及平板電腦等)已成為現代人不可或缺的科技產品之一。一般可攜式顯示裝置包括了背光模組及液晶模組。背光模組配置於液晶模組的一側，用以提供光束至液晶模組，且自背光模組發出的光束經液晶模組之後轉換為影像而顯示。
然而，由於背光模組及液晶模組較為耗電，使用者在追求大螢幕的同時，連帶地也使得可攜式顯示裝置的重量與耗電量提高。並且，在一般的可攜式顯示裝置中，背光模組及液晶模組所佔的成本亦較高。
美國專利公開第2005/0259322號揭露了一種可觸控式投影螢幕。美國專利公開第2013/0016324號揭露了一種廣視角投影 裝置。美國專利公開第2008/0136973號揭露了一種膝上型電腦。
本發明提供一種可攜式顯示裝置，其與熟知的可攜式顯示裝置作比較，具有較輕的重量、較低的耗電量以及較少的成本，主要是本發明無需使用較昂貴、較重且高耗電的液晶模組與背光模組。
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，本發明的一實施例的一種可攜式顯示裝置包括一殼體、一微投影模組、一第一顯示屏幕及一觸控模組。微投影模組配置於殼體內，且用以提供一第一影像光束。第一顯示屏幕配置於殼體上，其中微投影模組適於將第一影像光束投影至第一顯示屏幕。觸控模組配置於第一顯示屏幕上。
在本發明的一實施例中，上述來自微投影模組的第一影像光束在殼體內傳遞至第一顯示屏幕。
在本發明的一實施例中，上述的微投影模組包括一照明系統、一光閥及多個光學元件，例如透鏡，以及一成像鏡頭。照明系統用以發出一照明光束，且包括一發光二極體、一雷射源或者雷射源與螢光模組所組合而成的一複合式光源。光閥配置於照明光束的傳遞路徑上，以將照明光束轉換為第一影像光束，其中 第一影像光束為一影像光束。成像鏡頭配置於第一影像光束的傳遞路徑上，且位於光閥與第一顯示屏幕之間。
在本發明的另一實施例中，上述的微投影模組包括一光源模組及一掃描模組(scanner module)。光源模組用於發出第一影像光束。掃描模組配置於第一影像光束的傳遞路徑上，且用於將第一影像光束掃描至第一顯示屏幕上的不同位置。
在本發明的一實施例中，上述的第一顯示屏幕可包括一菲涅耳透鏡(fresnel lens)與一透鏡陣列(lenticular)的組合或是一擴散板(diffuser plate)，又或是一繞射板(diffractive plate)。
在本發明的一實施例中，上述的第一顯示屏幕包括一螢光層，且當第一影像光束照射至螢光層時，第一影像光束激發螢光層以產生一第二影像光束。
在本發明的一實施例中，上述的光源為雷射光源。
在本發明的一實施例中，上述的殼體從靠近微投影模組的一端至遠離微投影模組的一端的厚度實質上相同，或者殼體的厚度從靠近微投影模組的一端往遠離微投影模組遞減。
在本發明的一實施例中，更包括一反射元件，用以將微投影模組所發出的第一影像光束反射至第一顯示屏幕。
在本發明的一實施例中，上述的殼體的厚度從靠近反射元件的一端往靠近微投影模組遞減。
在本發明的一實施例中，上述的微投影模組與反射元件位於殼體內相對的兩側或是相同的一側。
在本發明的一實施例中，上述的反射元件為一平面鏡、一凸面鏡、一凹面鏡、一柱狀凸面鏡或一柱狀凹面鏡。
在本發明的一實施例中，上述的殼體包括一凸出部，且微投影模組配置於凸出部內。
在本發明的一實施例中，上述的微投影模組配置於殼體內的一邊或一角落上。
在本發明的一實施例中，更包括一轉向構件，微投影模組藉由轉向構件而可轉動地連接於殼體，微投影模組適於轉動至一內投影位置與一外投影位置。當微投影模組轉動至內投影位置時，投影模組所投射出的第一影像光束投影至第一顯示屏幕，且當微投影模組轉動至外投影位置時，投影模組所投射出的第一影像光束投影至殼體以外。
在本發明的一實施例中，更包括一光發射器及一光擷取器，光發射器用以發射一第三光束至殼體以外之第一影像光束投影的區域，光擷取器用以感測第三光束的變化以獲得一物件相對於第一影像光束投影的區域的位置。
在本發明的一實施例中，更包括一極化分光器(Polarizing Beam Splitter,PBS)，微投影模組適於交替地投射出第一影像光束及一第四影像光束，第一影像光束與第四影像光束的偏振態不相同，第一影像光束被極化分光器反射至第一顯示屏幕，且第四影像光束穿透極化分光器後投影至殼體以外。
在本發明的一實施例中，更包括一光學補償元件，其中 來自極化分光器的第四影像光束的經由光學補償元件傳遞並投影至殼體以外，且光學補償元件用以補償第四影像光束投影至殼體以外時所產生的像差。
在本發明的一實施例中，更包括一光發射器及一光擷取器，光發射器用以發射一第五光束至殼體以外之第四影像光束投影的區域，光擷取器用以感測第五光束的變化以獲得一物件相對於第四影像光束投影的區域的位置。
在本發明的一實施例中，更包括一第二顯示屏幕，適於收納於殼體內或被展開至殼體外，當第二顯示屏幕收納於殼體內時，微投影模組將第一影像光束投影至第一顯示屏幕，且當第二顯示屏幕被展開至殼體外時，第一影像光束投影至第一顯示屏幕與第二顯示屏幕。
在本發明的一實施例中，上述的觸控模組為一電容式觸控面板。
在本發明的一實施例中，上述的觸控模組為一光波導式(optical waveguide type)觸控模組，包括一光投射器、一導光板及一光偵測器。光投射器用以發出一偵測光束。導光板配置於偵測光束的傳遞路徑上。光偵測器配置於來自導光板的偵測光束的傳遞路徑上，其中當一物體接觸光波導式觸控模組時，物體改變在導光板中傳遞的偵測光束，且光偵測器偵測被物體改變的偵測光束。
在本發明的一實施例中，上述的觸控模組為一光遮斷式 (optical curtain type)觸控模組，包括一光投射模組及一光接收模組。光投射模組配置於第一顯示屏幕的一側，且發出一在第一顯示屏幕前方傳遞之偵測光束。光接收模組配置於第一顯示屏幕的另一側，且用以接收偵測光束。
在本發明的一實施例中，上述的觸控模組為一光掃描式(optical scanning type)觸控模組，包括至少一掃描光源及一光接收器。掃描光源配置於第一顯示屏幕旁，且用以發出一偵測光束，其中偵測光束掃描第一顯示屏幕前方的空間。光接收器配置於第一顯示屏幕旁，以偵測來自第一顯示屏幕前方的空間中的偵測光束，其中當一物體接觸或靠近第一顯示屏幕時，光接收器偵測被物體反射的偵測光束。
在本發明的一實施例中，更包括一透光式太陽能面板，配置於第一顯示屏幕的一側且位於第一影像光束的傳遞路徑上。
在本發明的一實施例中，更包括一太陽能面板，配置於殼體內相對於第一顯示屏幕的一側。
本發明之實施例可達到下列優點或功效的至少其中之一。本發明之可攜式顯示裝置透過設置於殼體內的微投影模組將影像投射至顯示屏幕上，以取代傳統的背光模組與液晶模組，而使本發明之可攜式顯示裝置具有較低的重量、耗電量以及製造成本。
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。
L1‧‧‧第一影像光束
L2‧‧‧第二影像光束
L3‧‧‧第三光束
L4‧‧‧第四影像光束
L5‧‧‧第五光束
LL‧‧‧照明光束
LD‧‧‧偵測光束
P1‧‧‧內投影位置
P2‧‧‧外投影位置
10‧‧‧物體
100、300、400、500、600、700、800、900、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、2100、2200、2300‧‧‧可攜式顯示裝置
110、410、510、610、810、910、1110、1210、1310、1410、1510、1610、1710、1810、2210、2310‧‧‧殼體
120、220、420、520、620、820、920、1020、1120、1220、 1320、1520、1620、2320‧‧‧微投影模組
122‧‧‧照明系統
124‧‧‧光閥
126‧‧‧成像鏡頭
130、330、530、930、1030、1130、1330、1630、1830、2030、2130、2230、2330‧‧‧第一顯示屏幕
140、1940、2040、2140、2240‧‧‧觸控模組
141‧‧‧電極保護層
142‧‧‧基板
143‧‧‧第一電極圖案層
144‧‧‧第二電極圖案層
145‧‧‧光學膠層
146‧‧‧蓋板
222‧‧‧光源模組
224‧‧‧掃描模組
224a‧‧‧反射鏡
332‧‧‧螢光層
550、650、750、850、950、1050‧‧‧反射元件
1112、1212‧‧‧凸出部
1360、1560‧‧‧轉向構件
1470、1770‧‧‧光發射器
1475、1775‧‧‧光擷取器
1680‧‧‧極化分光器
1685‧‧‧光學補償元件
1890‧‧‧第二顯示屏幕
1942‧‧‧光投射器
1944‧‧‧導光板
1946‧‧‧光偵測器
2042‧‧‧光投射模組
2046‧‧‧光接收模組
2142‧‧‧掃描光源
2146‧‧‧光接收器
2292‧‧‧透光式太陽能面板
2294‧‧‧透明蓋板
2396‧‧‧太陽能面板
圖1A是依照本發明的第一實施例的一種可攜式顯示裝置的正面示意圖。
圖1B是圖1A之可攜式顯示裝置的剖面示意圖。
圖1C是圖1A之可攜式顯示裝置的微投影模組的示意圖。
圖1D是圖1A之可攜式顯示裝置的觸控模組的局部剖面示意圖。
圖2是依照本發明的第二實施例的一種可攜式顯示裝置的微投影模組的示意圖。
圖3A是依照本發明的第三實施例的一種可攜式顯示裝置的正面示意圖。
圖3B是圖3A之可攜式顯示裝置的剖面示意圖。
圖4A是依照本發明的第四實施例的一種可攜式顯示裝置的正面示意圖。
圖4B是圖4A之可攜式顯示裝置的剖面示意圖。
圖5A是依照本發明的第五實施例的一種可攜式顯示裝置的正面示意圖。
圖5B是圖5A之可攜式顯示裝置的剖面示意圖。
圖6A是依照本發明的第六實施例的一種可攜式顯示裝置的正面示意圖。
圖6B是圖6A之可攜式顯示裝置的剖面示意圖。
圖7A是依照本發明的第七實施例的一種可攜式顯示裝置的正面示意圖。
圖7B是圖7A之可攜式顯示裝置的剖面示意圖。
圖8A是依照本發明的第八實施例的一種可攜式顯示裝置的正面示意圖。
圖8B是圖8A之可攜式顯示裝置的剖面示意圖。
圖9A是依照本發明的第九實施例的一種可攜式顯示裝置的正面示意圖。
圖9B是圖9A之可攜式顯示裝置的剖面示意圖。
圖10A是依照本發明的第十實施例的一種可攜式顯示裝置的正面示意圖。
圖10B是圖10A之可攜式顯示裝置的剖面示意圖。
圖11A是依照本發明的第十一實施例的一種可攜式顯示裝置的正面示意圖。
圖11B是圖11A之可攜式顯示裝置的剖面示意圖。
圖12A是依照本發明的第十二實施例的一種可攜式顯示裝置的正面示意圖。
圖12B是圖12A之可攜式顯示裝置的剖面示意圖。
圖13A是依照本發明的第十三實施例的一種可攜式顯示裝置的微投影模組投影至第一顯示屏幕示意圖。
圖13B是圖13A之可攜式顯示裝置的微投影模組投影至殼體 以外示意圖。
圖14是依照本發明的第十四實施例的一種可攜式顯示裝置的正面示意圖。
圖15A是依照本發明的第十五實施例的一種可攜式顯示裝置的微投影模組投影至第一顯示屏幕示意圖。
圖15B是圖15A之可攜式顯示裝置的微投影模組投影至殼體以外示意圖。
圖16A是依照本發明的第十六實施例的一種可攜式顯示裝置的微投影模組投影至第一顯示屏幕及殼體外示意圖。
圖16B是圖16A之可攜式顯示裝置的剖面示意圖。
圖17是依照本發明的第十七實施例的一種可攜式顯示裝置的正面示意圖。
圖18A是依照本發明的第十八實施例的一種可攜式顯示裝置的第二顯示屏幕收納於殼體內的示意圖。
圖18B是圖18A之可攜式顯示裝置的的第二顯示屏幕被展開至殼體外的示意圖。
圖19A是依照本發明的第十九實施例的一種可攜式顯示裝置的正面示意圖。
圖19B與圖19C是圖19A之可攜式顯示裝置的觸控模組的作動示意圖。
圖20A是依照本發明的第二十實施例的一種可攜式顯示裝置的正面示意圖。
圖20B是圖20A之可攜式顯示裝置的觸控模組的作動示意圖。
圖21是依照本發明的第二十一實施例的一種可攜式顯示裝置的示意圖。
圖22A是依照本發明的第二十二實施例的一種可攜式顯示裝置的側面示意圖。
圖22B是圖22A的可攜式顯示裝置的局部剖面示意圖。
圖23是依照本發明的第二十三實施例的一種可攜式顯示裝置的剖面示意圖。
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1A是依照本發明的第一實施例的一種可攜式顯示裝置的正面示意圖。圖1B是圖1A之可攜式顯示裝置的剖面示意圖。請參閱圖1A及圖1B，在本實施例中，可攜式顯示裝置100以一平板電腦為例，但在其他實施例中，可攜式顯示裝置100亦可為一智慧型行動電話、一筆記型電腦、個人數碼助理(P ersonalD igitalA ssistant，PDA)或是單體全備電腦(all-in-one computer)等。
本實施例之可攜式顯示裝置100包括一殼體110、一微投影模組120、一第一顯示屏幕130及一觸控模組140。微投影模組120配置於殼體110內，且用以提供一第一影像光束L1。第一顯示屏幕130配置於殼體110上，微投影模組120適於將第一影像光束L1在殼體110內傳遞至第一顯示屏幕130。觸控模組140配置於第一顯示屏幕130上。
在本實施例中，微投影模組120為符合殼體110內部的尺寸與配置，微投影模組120使用超短焦(ultra short throw,UST)系統的投影模組，將第一影像光束L1清楚地成像於第一顯示屏幕130上。在本實施例中，第一顯示屏幕130可選用一菲涅耳透鏡(fresnel lens)與一柱狀透鏡陣列(lenticular)的組合、一擴散板(diffuser plate)或一繞射板(diffractive plate)等。菲涅耳透鏡用以將非平行光束調整為平行光束，並搭配柱狀透鏡陣列用以聚集光束並調整光形。擴散板可將光束均勻地擴散。繞射板可調整光束的方向，以使光束被傳遞至所需的位置。當然，第一顯示屏幕130的種類不以上述為限制。
圖1C是圖1A之可攜式顯示裝置的微投影模組的示意圖。在本實施例中，微投影模組120包括一照明系統122、一光閥124及一成像鏡頭126。照明系統122用以發出一照明光束LL。光閥124配置於照明光束LL的傳遞路徑上，以將照明光束LL轉換為第一影像光束L1(影像光束)。成像鏡頭126配置於第一影像光束L1的傳遞路徑上，且位於光閥124與第一顯示屏幕130之 間，以將第一影像光束L1投射至第一顯示屏幕130上。在其他實施例中，微投影模組120還可包括多個光學元件，例如透鏡等。
照明系統122可選用發光二極體、雷射源或者雷射源與螢光模組(如具有不同扇形螢光區域且可轉動的螢光粉輪)所組合而成的一複合式光源。光閥124可選用矽基液晶面板(liquid-crystal-on-silicon panel,LCOS panel)、數位微鏡元件(digital micro-mirror device,DMD)或液晶顯示面板(liquid crystal display panel,LCD panel)，但照明系統122與光閥124的種類不以上述為限制。
圖1D是圖1A之可攜式顯示裝置的觸控模組的局部剖面示意圖。在本實施例中，觸控模組140為一電容式觸控面板。觸控模組140包括一電極保護層141、配置於電極保護層141上的一基板142、配置於基板142上方且相互相疊的一第一電極圖案層143及一第二電極圖案層144及一蓋板146。蓋板146藉由一光學膠層145配置於第一電極圖案層143及該第二電極圖案層144上方。
第一電極圖案層143及第二電極圖案層144採用銦錫氧化物(ITO)製作而成。當第一電極圖案層143與第二電極圖案層144分別被施以適當的電壓時，第一電極圖案層143與第二電極圖案層144之間可產生電容效應。一導體(例如是手指)接觸觸控模組140時，藉由偵測特定位置的電容變化，便可判斷出導體位置所在的位置。
本實施例之可攜式顯示裝置100透過設置於殼體110內的微投影模組120將影像投射至第一顯示屏幕130上，以取代傳統的背光模組與液晶模組，而使可攜式顯示裝置100具有較低的重量、耗電量、成本及較薄的外型。並且，在一實施例中，可攜式顯示裝置100藉由微投影模組120可使第一顯示屏幕130的亮度達到420尼特，且對比度達1200：1以上，提供了良好的顯示品質。
圖2是依照本發明的第二實施例的一種可攜式顯示裝置的微投影模組的示意圖。在本實施例中提供另一種微投影模組220，微投影模組220包括一光源模組222及一掃描模組224。光源模組222用以發出第一影像光束L1，掃描模組224配置於第一影像光束L1的傳遞路徑上，且用於將第一影像光束L1掃描至第一顯示屏幕(未繪示)上的不同位置。
在本實施例中，掃瞄模組224包括轉軸互相垂直的兩反射鏡224a(X-mirror與Y-mirror)，依序將第一影像光束L1傳遞至第一顯示屏幕上，進而產生影像。在其他實施例中，為了縮小掃描掃瞄模組224的體積，兩反射鏡224a的轉軸亦可不垂直，或者，亦可透過能夠沿兩個垂直的轉軸轉動的一反射鏡(未繪示)來將第一影像光束L1掃描至第一顯示屏幕上的不同位置。在本實施例中，光源模組222可包括雷射光源，例如為雷射二極體(laser diode)，而第一影像光束L1例如為雷射光束。
圖3A是依照本發明的第三實施例的一種可攜式顯示裝 置的正面示意圖。圖3B是圖3A之可攜式顯示裝置的剖面示意圖。在本實施例中，光源(未繪示)為雷射光源。第一顯示屏幕330包括一螢光層332，且當第一影像光束L1照射至螢光層332時，第一影像光束L1激發螢光層332以產生一第二影像光束L2，其中第一影像光束L1之波長小於第二影像光束L2之波長。
螢光層332可包括紅、綠、藍色的螢光粉，透過波長相同的第一影像光束L1打到螢光層332中不同顏色的螢光粉，以激發出具有多種波長的第二影像光束L2。或是，螢光層332可包括多種不同顏色的螢光粉，且第一影像光束L1包括多種不同波長的子光束，這些子光束分別照射於不同顏色的螢光粉，以激發出所需波長的第二影像光束L2。此時，第二影像光束L2亦可包括多種不同顏色的子光束，以形成彩色畫面。
圖4A是依照本發明的第四實施例的一種可攜式顯示裝置的正面示意圖。圖4B是圖4A之可攜式顯示裝置的剖面示意圖。請參閱圖4A及圖4B，本實施例之可攜式顯示裝置400與圖1B之可攜式顯示裝置100的主要差異在於，在圖1B中，可攜式顯示裝置100的殼體110呈長方體，也就是說，殼體110從靠近微投影模組120的一端至遠離微投影模組120的一端的厚度實質上相同。在本實施例中，可攜式顯示裝置400的殼體410呈楔型體(wedge-shaped)。詳細而言，可攜式顯示裝置400的殼體410的厚度從靠近微投影模組420的一端往遠離微投影模組420遞減。本實施例之可攜式顯示裝置400透過殼體410呈楔型體的設計， 以縮減可攜式顯示裝置400的體積，使其更加地薄化。
圖5A是依照本發明的第五實施例的一種可攜式顯示裝置的正面示意圖。圖5B是圖5A之可攜式顯示裝置的剖面示意圖。請參閱圖5A及圖5B，在本實施例中，可攜式顯示裝置500更包括一反射元件550，微投影模組520與反射元件550位於殼體510內相對的兩側。在本實施例中，反射元件550為一平面鏡。反射元件550用以將微投影模組520所發出的第一影像光束L1反射至第一顯示屏幕530，以使第一影像光束L1具有較長的光學路徑。
圖6A是依照本發明的第六實施例的一種可攜式顯示裝置的正面示意圖。圖6B是圖6A之可攜式顯示裝置的剖面示意圖。請參閱圖6A及圖6B，本實施例之可攜式顯示裝置600與圖5B之可攜式顯示裝置500的主要差異在於，在圖5B中，可攜式顯示裝置500的殼體510從靠近微投影模組520的一端至反射元件550的一端的厚度實質上相同。在本實施例中，殼體610的厚度從靠近反射元件650的一端往靠近微投影模組620遞減，以縮減可攜式顯示裝置600的體積與厚度。
圖7A是依照本發明的第七實施例的一種可攜式顯示裝置的正面示意圖。圖7B是圖7A之可攜式顯示裝置的剖面示意圖。請參閱圖7A及圖7B，本實施例之可攜式顯示裝置700與圖5A之可攜式顯示裝置500的主要差異在於，本實施例之反射元件750為一柱狀凸面鏡。因此，在圖7A的視角中所看到的反射元件750為長條狀，但在圖7B的視角中可見到反射元件750具有凸面。當 然，反射元件750的種類不以此為限制，在其他實施例中，反射元件750亦可為一柱狀凹面鏡等。
圖8A是依照本發明的第八實施例的一種可攜式顯示裝置的正面示意圖。圖8B是圖8A之可攜式顯示裝置的剖面示意圖。請參閱圖8A及圖8B，在本實施例中，反射元件850為一凸面鏡。本實施例之反射元件850無論由圖8A或是圖8B的視角，均可見到反射元件850的凸面。當然，反射元件850的種類不以此為限制，反射元件850亦可為非球面反射鏡(aspheric mirror)或是自由曲面反射鏡(free form mirror)等。
圖9A是依照本發明的第九實施例的一種可攜式顯示裝置的正面示意圖。圖9B是圖9A之可攜式顯示裝置的剖面示意圖。請參閱圖9A及圖9B，本實施例之可攜式顯示裝置900與圖8A之可攜式顯示裝置800的主要差異在於，在圖8A中，微投影模組820與反射元件850位於殼體810內相對的兩側。在本實施例中，微投影模組920與反射元件950配置於殼體910內相同的一側，但微投影模組920與反射元件950的相對位置並不以上述為限制，只要可以將微投影模組920所發出的第一影像光束L1反射至第一顯示屏幕930即可。
圖10A是依照本發明的第十實施例的一種可攜式顯示裝置的正面示意圖。圖10B是圖10A之可攜式顯示裝置的剖面示意圖。請參閱圖10A及圖10B，本實施例之可攜式顯示裝置1000與圖9A之可攜式顯示裝置900的主要差異在於，在圖9A中，反射 元件950為一凸面鏡。在本實施例中，反射元件1050為一凹面鏡。反射元件1050的種類可視所搭配的微投影模組1020所發出的第一影像光束L1的型態而異，舉例而言，若微投影模組1020所發出的第一影像光束L1呈發散，則反射元件1050可選用如同本實施例中能夠匯聚光線的凹面鏡，以將發散的第一影像光束L1集中。當然，反射元件1050的型態並不以上述為限制，只要可以將微投影模組1020所發出的第一影像光束L1反射至第一顯示屏幕1030即可。
圖11A是依照本發明的第十一實施例的一種可攜式顯示裝置的正面示意圖。圖11B是圖11A之可攜式顯示裝置的剖面示意圖。請參閱圖11A及圖11B，在本實施例中，為增加第一影像光束L1之光學路徑的距離，將殼體1110的一側邊形成一凸出部1112以容置微投影模組1120。如此一來，微投影模組1120與第一顯示屏幕1130之間的距離可被增加，而增加了第一影像光束L1的光學路徑。
圖12A是依照本發明的第十二實施例的一種可攜式顯示裝置的正面示意圖。圖12B是圖12A之可攜式顯示裝置的剖面示意圖。請參閱圖12A及圖12B，本實施例之可攜式顯示裝置1200與圖11A之可攜式顯示裝置1100的主要差異在於，在圖11A中，凸出部1112及微投影模組1120位於殼體1110的一邊的中央位置。在本實施例中，凸出部1212及微投影模組1220位於殼體1210的一角落。當然，凸出部1212及微投影模組1220的位置並不以 上述為限制。
圖13A是依照本發明的第十三實施例的一種可攜式顯示裝置的微投影模組投影至第一顯示屏幕示意圖。圖13B是圖13A之可攜式顯示裝置的微投影模組投影至殼體以外示意圖。請參閱圖13A及圖13B，在本實施例中，為了可與他人共同分享影像，可攜式顯示裝置1300更包括一轉向構件1360。微投影模組1320藉由轉向構件1360而可轉動地連接於殼體1310，以使微投影模組1320適於轉動至一內投影位置P1與一外投影位置P2。
如圖13A所示，當微投影模組1320轉動至內投影位置P1時，微投影模組1320所投射出的第一影像光束L1投影至第一顯示屏幕1330。如圖13B所示，當微投影模組1320轉動至外投影位置P2時，微投影模組1320所投射出的第一影像光束L1投影至殼體1310以外的一物體上。物體可為一牆面、一天花板、一外部屏幕或是指任何可被投影的表面。因此，使用者可視需求將微投影模組1320相較於殼體1310翻轉至任意角度。
圖14是依照本發明的第十四實施例的一種可攜式顯示裝置的正面示意圖。請參閱圖14，為了對投影至殼體外的影像也能夠藉由手勢等方式達到觸控的效果，本實施例之可攜式顯示裝置1400更包括一光發射器1470及一光擷取器1475。光發射器1470用以發射一第三光束L3至殼體1410以外之第一影像光束L1投影的區域，光擷取器1475用以感測第三光束L3的變化以獲得一物件相對於第一影像光束L1投影的區域的位置。在本實施例中，第 三光束L3是不可見光，例如是紅外光，以避免干擾第一影像光束L1所投影出的影像，但第三光束L3的種類不以此為限制。
圖15A是依照本發明的第十五實施例的一種可攜式顯示裝置的微投影模組投影至第一顯示屏幕示意圖。圖15B是圖15A之可攜式顯示裝置的微投影模組投影至殼體以外示意圖。請參閱圖15A及圖15B，本實施例之可攜式顯示裝置1500與圖13A之可攜式顯示裝置1300的主要差異在於，在圖13A中，微投影模組1320及轉向構件1360配置於殼體1310的一邊。在本實施例中，微投影模組1520及轉向構件1560配置於殼體1510的一角落上。當然，微投影模組1520及轉向構件1560相對於殼體1510的位置不以上述為限制。
圖16A是依照本發明的第十六實施例的一種可攜式顯示裝置的微投影模組投影至第一顯示屏幕及殼體外示意圖。圖16B是圖16A之可攜式顯示裝置的剖面示意圖。請參閱圖16A及圖16B，在本實施例中，可攜式顯示裝置1600更包括一極化分光器1680及一光學補償元件1685。在本實施例中，極化分光器1680為極化分光鏡，其為塗佈有極性材料的凸面鏡。當然，在其他實施例中，極化分光器1680亦可為極化分光稜鏡，極化分光器1680的種類不以此為限制。
在本實施例中，微投影模組1620可選擇地只投射出第一影像光束L1，或者是交替地投射出第一影像光束L1及一第四影像光束L4，其中第一影像光束L1與第四影像光束L4的偏振態不 相同。在本實施例中，第一影像光束L1與第四影像光束L4為偏振方向不同的光束，例如是偏振方向相互垂直的S偏振光(S-polarized light)及P偏振光(P-polarized light)，但第一影像光束L1與第四影像光束L4的種類不以此為限制。
在一般僅需在第一顯示屏幕1630上看到影像的情形下，微投影模組1620只會投射出第一影像光束L1，極化分光器1680可將第一影像光束L1反射至第一顯示屏幕1630，而在第一顯示屏幕1630上成像。
當需要將影像投射至第一顯示屏幕1630以及殼體1610以外的區域時，可透過微投影模組1620交替地投射出第一影像光束L1及一第四影像光束L4，第一影像光束L1會被極化分光器1680反射至第一顯示屏幕1630，而第四影像光束L4則會穿透極化分光器1680後投影至殼體1610以外。因此，本實施例之可攜式顯示裝置1600可讓影像同時顯示於第一顯示屏幕1630以及殼體1610以外的物件上。
在本實施例中，光學補償元件1685設置於第四影像光束L4通過極化分光器1680後的光學路徑上。光學補償元件1685用以補償第四影像光束L4投影至殼體1610以外時所產生的像差或是具有將影像放大等的功效。光學補償元件1685例如是透鏡組合或歪像透鏡(Anamorphic Lens)等，但不以此為限制。當然，在其他實施例中，亦可利用軟體補償的方式來取代光學補償元件1685。
圖17是依照本發明的第十七實施例的一種可攜式顯示裝置的正面示意圖。請參閱圖17，為了對投影至殼體外的影像也能夠藉由手勢等方式達到觸控的效果，本實施例之可攜式顯示裝置1700與圖16A之可攜式顯示裝置1600的主要差異在於，在本實施例中，可攜式顯示裝置1700更包括一光發射器1770及一光擷取器1775，光發射器1770用以發射一第五光束L5至殼體1710以外之第四影像光束L4投影的區域，光擷取器1775用以感測第五光束L5的變化以獲得一物件相對於第四影像光束L4投影的區域的位置。在本實施例中，第五光束L5是不可見光，例如是紅外光，以避免干擾第四影像光束L4所投影出的影像，但第五光束L5的種類不以此為限制。
圖18A是依照本發明的第十八實施例的一種可攜式顯示裝置的第二顯示屏幕收納於殼體內的示意圖。圖18B是圖18A之可攜式顯示裝置的的第二顯示屏幕被展開至殼體外的示意圖。請參閱圖18A及圖18B，在本實施例中，可攜式顯示裝置1800為了提供更大的實體顯示屏幕，更包括至少一第二顯示屏幕1890，適於收納於殼體1810內或被展開至殼體1810外。
如圖18A所示，在一般狀況下，使用者僅用第一顯示屏幕1830來觀看影像，此時，第二顯示屏幕1890可被收納於殼體1810內。第二顯示屏幕1890被收納於殼體1810內的方式例如是捲成捲軸狀的方式、直接彎折的方式或在一方向上滑動而在收納時與第一顯示屏幕1830重疊等方式，但第二顯示屏幕1890收納 於殼體1810內的方式不以此為限制。
當使用者需要更大的實體顯示屏幕時，如圖18B所示，只要將第二顯示屏幕1890展開至殼體1810外，第二顯示屏幕1890展開於第一顯示屏幕1830的兩側，第一影像光束L1便可投影至第一顯示屏幕1830與第二顯示屏幕1890。本實施例之可攜式顯示裝置1800利用可縮放伸展的第二顯示屏幕1890來增加實體顯示屏幕的尺寸。
圖19A是依照本發明的第十九實施例的一種可攜式顯示裝置的正面示意圖。圖19B與圖19C是圖19A之可攜式顯示裝置的觸控模組的作動示意圖。請參閱圖19A至圖19C，本實施例之可攜式顯示裝置1900的觸控模組1940與圖1D之觸控模組140的主要差異在於，在圖1D中，觸控模組140為電容式觸控模組。在本實施例中，觸控模組1940為一光波導式觸控模組。本實施例之觸控模組1940包括一光投射器1942、一導光板1944及一光偵測器1946。光投射器1942用以發出一偵測光束LD。導光板1944配置於偵測光束LD的傳遞路徑上。光偵測器1946配置於來自導光板1944的偵測光束LD的傳遞路徑上。當一物體10，例如是手指，接觸觸控模組1940時，物體會改變在導光板1944中傳遞的偵測光束LD，產生受抑全反射(Frustrated Total Internal Retlection，FTIR)，光偵測器1946會偵測到被物體改變的偵測光束LD，以得到物體的位置。
圖20A是依照本發明的第二十實施例的一種可攜式顯示 裝置的正面示意圖。圖20B是圖20A之可攜式顯示裝置的觸控模組的作動示意圖。請參閱圖20A及圖20B，在本實施例中，觸控模組2040為一光遮斷式觸控模組，包括一光投射模組2042及一光接收模組2046。光投射模組2042配置於第一顯示屏幕2030的一側，且發出在第一顯示屏幕2030前方傳遞之一偵測光束LD。光接收模組2046配置於第一顯示屏幕2030的另一側，且用以接收偵測光束LD。如圖20B所示，當一物體10(例如是手指)接觸或靠近第一顯示屏幕2030時，物體會遮住通過此位置的偵測光束LD，而使得對應於這個暗點位置的光接收模組2046未能接收到預設的偵測光線LD，以得到物體在第一顯示屏幕2030上的相對位置。
圖21是依照本發明的第二十一實施例的一種可攜式顯示裝置的示意圖。請參閱圖21，在本實施例中，可攜式顯示裝置2100的觸控模組2140為一光掃描式觸控模組，包括至少一掃描光源2142及一光接收器2146。在本實施例中，觸控模組2140包括兩掃描光源2142，且掃描光源為雷射光源。各掃描光源2142配置於第一顯示屏幕2130旁，且用以發出一偵測光束LD，此偵測光束LD用以掃描第一顯示屏幕2130前方的空間。光接收器2146配置於第一顯示屏幕2130旁，如圖21所示，在本實施例中，兩掃描光源2142及光接收器2146位於第一顯示屏幕2130的同側，但掃描光源2142及光接收器2146的位置不以此為限制。光接收器2146用來偵測來自第一顯示屏幕2130前方的空間中的偵測光束LD。 當一物體(例如是手指)接觸或靠近第一顯示屏幕2130時，光接收器2146偵測被物體反射的偵測光束LD，以得到物體在第一顯示屏幕2130上的相對位置。
圖22A是依照本發明的第二十二實施例的一種可攜式顯示裝置的側面示意圖。圖22B是圖22A的可攜式顯示裝置的局部剖面示意圖。請參閱圖22A及圖22B，在本實施例中，可攜式顯示裝置2200更包括一透光式太陽能面板2292，配置於殼體2210上靠近第一顯示螢幕2230的一側。如圖22B所示，觸控模組2240配置於第一顯示螢幕2230旁，透光式太陽能面板2292配置於觸控模組2240旁，一透明蓋板2294配置於透光式太陽能面板2292旁。在本實施例中，透光式太陽能面板2292位於第一影像光束L1的傳遞路徑上，由於目前的透光式太陽能面板2292的穿透率可達90%，對於遮蔽第一影像光束L1的影響並不大，因此，本實施例之可攜式顯示裝置2200可在第一影像光束L1顯示影像於第一顯示屏幕2230的同時，亦讓透光式太陽能面板2292吸收能量，以達到自給電力的功效。
圖23是依照本發明的第二十三實施例的一種可攜式顯示裝置的剖面示意圖。請參閱圖23，本實施例之可攜式顯示裝置2300與圖22A之可攜式顯示裝置2200的主要差異在於，在本實施例中，太陽能面板2396配置於殼體2310內相對於第一顯示屏幕2330的一側。由於太陽能面板2396並未位在第一影像光束L1的傳遞路徑上，太陽能面板2396可不具透光性。在本實施例中，太陽能 面板2396可吸收由第一顯示屏幕2330進入殼體2310的外部環境光線之外，也可同時吸收微投影模組2320投影時所產生的雜散光線，以轉化為自給電力。
綜上所述，本發明之可攜式顯示裝置透過設置於殼體內的微投影模組將影像投射至顯示屏幕上，以取代傳統的背光模組與液晶模組，而使本發明之可攜式顯示裝置具有較低的重量、耗電量以及製造成本。此外，本發明之可攜式顯示裝置的微投影模組可藉由轉向構件相對於殼體轉動，以供使用者選擇要將影像投影至顯示屏幕或是殼體之外的物件上。並且，當影像投影在殼體之外的物件上時，可攜式顯示裝置可在被投影物件上提供觸控的功能。另外，本發明之可攜式顯示裝置亦可藉由極化分光器以使微投影模組交替地投影至顯示屏幕及殼體之外的物件上，以供使用者在顯示屏幕及殼體之外的物件上均能看到影像。此外，本發明之可攜式顯示裝置亦可具有可收納於殼體內或被展開至殼體外的第二顯示屏幕，以視使用者需求調整顯示屏幕的大小。另外，本發明之可攜式顯示裝置藉由太陽能面板吸收外部光線、微投影模組所發出的少量光束與殼體內部的散亂光線而儲存能量，以自給部分的電力。
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。
L1‧‧‧第一影像光束
100‧‧‧可攜式顯示裝置
110‧‧‧殼體
120‧‧‧微投影模組
130‧‧‧第一顯示屏幕
140‧‧‧觸控模組

Claims (25)

  1. 一種可攜式顯示裝置，包括：一殼體；一微投影模組，配置於該殼體內，且用以提供一第一影像光束；一第一顯示屏幕，配置於該殼體上，其中該微投影模組適於將該第一影像光束投影至該第一顯示屏幕；一觸控模組，配置於該第一顯示屏幕上；以及一轉向構件，該微投影模組藉由該轉向構件而可轉動地連接於該殼體，該微投影模組適於轉動至一內投影位置與一外投影位置，其中當該微投影模組轉動至該內投影位置時，該投影模組所投射出的該第一影像光束投影至該第一顯示屏幕，且當該微投影模組轉動至該外投影位置時，該投影模組所投射出的該第一影像光束投影至該殼體以外。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的可攜式顯示裝置，其中來自該微投影模組的該第一影像光束在該殼體內傳遞至該第一顯示屏幕。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的可攜式顯示裝置，其中該微投影模組包括：一照明系統，用以發出一照明光束，且包括一發光二極體、一雷射源或者雷射源與螢光模組所組合而成的一複合式光源；一光閥，配置於該照明光束的傳遞路徑上，以將該照明光束 轉換為該第一影像光束，其中該第一影像光束為一影像光束；以及一成像鏡頭，配置於該第一影像光束的傳遞路徑上，且位於該光閥與該第一顯示屏幕之間。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的可攜式顯示裝置，其中該微投影模組包括：一光源模組，用以發出該第一影像光束；以及一掃描模組，配置於該第一影像光束的傳遞路徑上，且用以將該第一影像光束掃描至該第一顯示屏幕上的不同位置。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的可攜式顯示裝置，其中該光源模組包括雷射光源。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的可攜式顯示裝置，其中該第一顯示屏幕包括一菲涅耳透鏡與一柱狀透鏡陣列的組合、一擴散板或一繞射板。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的可攜式顯示裝置，其中該第一顯示屏幕包括一螢光層，且當該第一影像光束照射至該螢光層時，該第一影像光束激發該螢光層以產生一第二影像光束。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的可攜式顯示裝置，其中該殼體從靠近該微投影模組的一端至遠離該微投影模組的一端的厚度實質上相同，或者該殼體的厚度從靠近該微投影模組的一端往遠離該微投影模組遞減。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的可攜式顯示裝置，更包括一反射元件，用以將該微投影模組所發出的該第一影像光束反射至該第一顯示屏幕。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的可攜式顯示裝置，其中該殼體的厚度從靠近該反射元件的一端往靠近該微投影模組遞減。
  11. 如申請專利範圍第9項所述的可攜式顯示裝置，其中該微投影模組與該反射元件位於該殼體內相對的兩側或是相同的一側。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的可攜式顯示裝置，其中該反射元件為一平面鏡、一凸面鏡、一凹面鏡、一柱狀凸面鏡或一柱狀凹面鏡。
  13. 如申請專利範圍第1項所述的可攜式顯示裝置，其中該殼體包括一凸出部，且該微投影模組配置於該凸出部內。
  14. 如申請專利範圍第1項所述的可攜式裝置，其中該微投影模組配置於該殼體內的一邊或一角落上。
  15. 如申請專利範圍第1項所述的可攜式顯示裝置，更包括一光發射器及一光擷取器，該光發射器用以發射一第三光束至該殼體以外之該第一影像光束投影的區域，該光擷取器用以感測該第三光束的變化以獲得一物件相對於該區域的位置。
  16. 如申請專利範圍第1項所述的可攜式顯示裝置，更包括一極化分光器，該微投影模組適於交替地投射出該第一影像光束 及一第四影像光束，該第一影像光束與該第四影像光束的偏振態不相同，該第一影像光束被該極化分光器反射至該第一顯示屏幕，且該第四影像光束穿透該極化分光器後投影至該殼體以外。
  17. 如申請專利範圍第16項所述的可攜式顯示裝置，更包括一光學補償元件，其中來自該極化分光器的該第四影像光束的經由該光學補償元件傳遞並投影至該殼體以外，且該光學補償元件用以補償該第四影像光束投影至該殼體以外時所產生的像差。
  18. 如申請專利範圍第16項所述的可攜式顯示裝置，更包括一光發射器及一光擷取器，該光發射器用以發射一第五光束至該殼體以外之該第四影像光束投影的區域，該光擷取器用以感測該第五光束的變化以獲得一物件相對於該區域的位置。
  19. 如申請專利範圍第1項所述的可攜式顯示裝置，更包括一第二顯示屏幕，適於收納於該殼體內或被展開至該殼體外，當該第二顯示屏幕收納於該殼體內時，該微投影模組將該第一影像光束投影至該第一顯示屏幕，且當該第二顯示屏幕被展開至該殼體外時，該第一影像光束投影至該第一顯示屏幕與該第二顯示屏幕。
  20. 如申請專利範圍第1項所述的可攜式顯示裝置，其中該觸控模組為一電容式觸控面板。
  21. 如申請專利範圍第1項所述的可攜式顯示裝置，其中該觸控模組為一光波導式觸控模組，包括： 一光投射器，用以發出一偵測光束；一導光板，配置於該偵測光束的傳遞路徑上；以及一光偵測器，配置於來自該導光板的該偵測光束的傳遞路徑上，其中當一物體接觸該光波導式觸控模組時，該物體改變在該導光板中傳遞的該偵測光束，且該光偵測器偵測被該物體改變的該偵測光束。
  22. 如申請專利範圍第1項所述的可攜式顯示裝置，其中該觸控模組為一光遮斷式觸控模組，包括：一光投射模組，配置於該第一顯示屏幕的一側，且發出一在該第一顯示屏幕前方傳遞之偵測光束；以及一光接收模組，配置於該第一顯示屏幕的另一側，且用以接收該偵測光束。
  23. 如申請專利範圍第1項所述的可攜式顯示裝置，其中該觸控模組為一光掃描式觸控模組，包括：至少一掃描光源，配置於該第一顯示屏幕旁，且用以發出一偵測光束，其中該偵測光束掃描該第一顯示屏幕前方的空間；以及一光接收器，配置於該第一顯示屏幕旁，以偵測來自該第一顯示屏幕前方的空間中的該偵測光束，其中當一物體接觸或靠近該第一顯示屏幕時，該光接收器偵測被該物體反射的該偵測光束。
  24. 如申請專利範圍第1項所述的可攜式顯示裝置，更包括一透光式太陽能面板，配置於該第一顯示屏幕的一側且位於該第 一影像光束的傳遞路徑上。
  25. 如申請專利範圍第1項所述的可攜式顯示裝置，更包括一太陽能面板，配置於該殼體內相對於該第一顯示屏幕的一側。
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