光学叠加方法与光学叠加结构

摘要

本发明是关于一种光学叠加结构，其用以叠加一背景影像与一虚拟影像。该光学叠加结构包含：一第一显示面板，呈透明状并且设置成局部产生遮蔽影像；以及一第二显示面板，呈透明状并且以影像叠加方式产生该虚拟影像。该第一显示面板与该第二显示面板是设置在同一光路径上。当该背景影像经由该光路径入射到该第一显示面板时，该第一显示面板上产生该遮蔽影像的区域能够遮蔽该背景影像的光线，而该第一显示面板上未产生该遮蔽影像的区域能够允许该背景影像的光线穿透该第一显示面板而与该第二显示面板所产生的该虚拟影像叠加。本发明也关于一种光学叠加方法。

权利要求

1.一种光学叠加结构，用以叠加一背景影像与一虚拟影像，其特征在于，该光学叠加结构包含：一第一显示面板，呈透明状并且设置成局部产生发光影像；及

一第二显示面板，呈透明状并且以影像叠减方式产生该虚拟影像，其中该第一显示面板与该第二显示面板是设置在同一光路径上；

其中，当该背景影像经由该光路径入射到该第一显示面板时，该第一显示面板上产生该发光影像的区域能够遮蔽该背景影像的光线，而该第一显示面板上未产生该发光影像的区域能够允许该背景影像的光线穿透该第一显示面板而与该第二显示面板所产生的该虚拟影像叠加；以及该发光影像所发出的光用以对该虚拟影像提供补强背光。

2.如权利要求1所述的光学叠加结构，其特征在于，该发光影像所发出的光为白光或其他颜色的光。

3.如权利要求1所述的光学叠加结构，其特征在于，该第一显示面板整体设置成仅产生该发光影像，以使该发光影像完全遮蔽该背景影像的光线。

4.如权利要求1所述的光学叠加结构，其特征在于，该第一显示面板为透明发光二极管显示面板、透明有机发光二极管显示面板、透明主动矩阵有机发光二极管显示面板、或透明高分子发光二极管显示面板。

5.如权利要求1所述的光学叠加结构，其特征在于，该第二显示面板为透明液晶显示面板、透明扭曲向列液晶显示面板、透明超扭曲向列液晶显示面板、透明非晶硅薄膜晶体管显示面板、透明低温多晶硅薄膜晶体管显示面板、透明高温多晶硅薄膜晶体管显示面板、或透明氧化铟镓锌薄膜晶体管显示面板。

6.一种光学叠加结构，用以叠加一背景影像与一虚拟影像，其特征在于，该光学叠加结构包含：一显示面板，呈透明状并且以影像叠减方式产生该虚拟影像；

一投射式影像设备，设置成局部产生发光影像，并且投射该发光影像；及一半透反射镜，与该显示面板设置在同一光路径上，并且通过使该发光影像的反射方向与该背景影像的入射方向为同向的方式，将该投射式影像设备所投射的该发光影像反射到该光路径上；

其中，当该背景影像经由该光路径入射并穿透该半透反射镜时，由该半透反射镜所反射的该发光影像能够局部遮蔽该背景影像的光线，而未被该发光影像所遮蔽的该背景影像的光线能够与该显示面板所产生的该虚拟影像叠加；以及该发光影像所发出的光用以对该虚拟影像提供补强背光。

7.如权利要求6所述的光学叠加结构，其特征在于，该发光影像所发出的光为白光或其他颜色的光。

8.如权利要求6所述的光学叠加结构，其特征在于，该投射式影像设备整体设置成仅产生该发光影像，以使该半透反射镜所反射的该发光影像完全遮蔽该背景影像的光线。

9.如权利要求6所述的光学叠加结构，其特征在于，该显示面板为透明液晶显示面板、透明扭曲向列液晶显示面板、透明超扭曲向列液晶显示面板、透明非晶硅薄膜晶体管显示面板、透明低温多晶硅薄膜晶体管显示面板、透明高温多晶硅薄膜晶体管显示面板、或透明氧化铟镓锌薄膜晶体管显示面板。

10.如权利要求6所述的光学叠加结构，其特征在于，该投射式影像设备为数字光处理投影机、液晶显示投影机、或反射式液晶平面显示投影机。

11.一种光学叠加方法，用以叠加一背景影像与一虚拟影像，其特征在于，该方法包含：将一第一显示面板与一第二显示面板设置在同一光路径上，其中该第一显示面板呈透明状并且设置成局部产生发光影像，以及该第二显示面板呈透明状并且以影像叠减方式产生该虚拟影像；

当该背景影像经由该光路径入射到该第一显示面板时，该第一显示面板上产生该发光影像的区域能够遮蔽该背景影像的光线，而该第一显示面板上未产生该发光影像的区域能够允许该背景影像的光线穿透该第一显示面板而与该第二显示面板所产生的该虚拟影像叠加，其中该发光影像所发出的光用以对该虚拟影像提供补强背光。

12.如权利要求11所述的光学叠加方法，其特征在于，该发光影像所发出的光为白光或其他颜色的光。

13.如权利要求11所述的光学叠加方法，其特征在于，该第一显示面板整体设置成仅产生该发光影像，以使该发光影像完全遮蔽该背景影像的光线。

14.如权利要求11所述的光学叠加方法，其特征在于，该第一显示面板为透明发光二极管显示面板、透明有机发光二极管显示面板、透明主动矩阵有机发光二极管显示面板、或透明高分子发光二极管显示面板。

15.如权利要求11所述的光学叠加方法，其特征在于，该第二显示面板为透明液晶显示面板、透明扭曲向列液晶显示面板、透明超扭曲向列液晶显示面板、透明非晶硅薄膜晶体管显示面板、透明低温多晶硅薄膜晶体管显示面板、透明高温多晶硅薄膜晶体管显示面板、或透明氧化铟镓锌薄膜晶体管显示面板。

16.一种光学叠加方法，用以叠加一背景影像与一虚拟影像，其特征在于，该方法包含：将一半透反射镜与一显示面板设置在同一光路径上，其中该显示面板呈透明状并且以影像叠减方式产生该虚拟影像；

将一投射式影像设备设置成局部产生发光影像并且投射该发光影像；

透过该半透反射镜，通过使该发光影像的反射方向与该背景影像的入射方向为同向的方式，将该投射式影像设备所投射的该发光影像反射到该光路径上；及当该背景影像经由该光路径入射并穿透该半透反射镜时，由该半透反射镜所反射的该发光影像能够局部遮蔽该背景影像的光线，而未被该发光影像所遮蔽的该背景影像的光线能够与该显示面板所产生的该虚拟影像叠加，其中该发光影像所发出的光用以对该虚拟影像提供补强背光。

17.如权利要求16所述的光学叠加方法，其特征在于，该发光影像所发出的光为白光或其他颜色的光。

18.如权利要求16所述的光学叠加方法，其特征在于，该投射式影像设备整体设置成仅产生该发光影像，以使该半透反射镜所反射的该发光影像完全遮蔽该背景影像的光线。

19.如权利要求16所述的光学叠加方法，其特征在于，该显示面板为透明液晶显示面板、透明扭曲向列液晶显示面板、透明超扭曲向列液晶显示面板、透明非晶硅薄膜晶体管显示面板、透明低温多晶硅薄膜晶体管显示面板、透明高温多晶硅薄膜晶体管显示面板、或透明氧化铟镓锌薄膜晶体管显示面板。

20.如权利要求16所述的光学叠加方法，其特征在于，该投射式影像设备为数字光处理投影机、液晶显示投影机、或反射式液晶平面显示投影机。

说明书

光学叠加方法与光学叠加结构

技术领域

[0001] 本发明是关于一种光学叠加方法与光学叠加结构。

背景技术

[0002] 目前，在现有影像上叠加电脑所产生的虚拟对象影像或信息影像乃属常见的应用，例如扩增实境(AR，Augmented Reality)、汽车或飞机的抬头显示器(HUD，Head-Up Display)、AR眼镜(例如Google Glass)、透明屏幕等等。既有的现有技术大致上可分为『影像叠加(image adding)』与『影像叠减(image subtracting)』两种，其各有缺点。

[0003] 上述『影像叠加』技术是指，在原始影像的光路径(optical path)上，利用增加亮度的方式，叠加上虚拟影像。也即，在该原始影像各个不同像素点位置，根据该虚拟影像在该像素点的色彩值，叠加上相对应的色光，而使结果影像同时具有该原始影像与该虚拟影像的效果。

[0004] 欲达到上述『影像叠加』的效果，常见方式有二。其方式一为将透明自发光型显示面板设置在原始影像的光路径上，并且使该透明自发光型显示面板产生虚拟影像，以达到虚拟影像与原始影像叠加的效果。该透明自发光型显示面板可为透明发光二极管显示面板(LED)、透明有机发光二极管显示面板(OLED)、透明主动矩阵有机发光二极管显示面板(AMOLED)、透明高分子发光二极管显示面板(PLED)等等，但不限于此。举例而言，图1是显示使用『影像叠加』方式的现有光学叠加结构的示意图。图1所示的光学叠加结构是使用透明自发光型显示面板1来产生发光影像(即，虚拟影像)，借以在背景影像(外界景象)上叠加虚拟影像。图1所示的光学叠加结构可应用于产品展示橱窗。

[0005] 其方式二则是利用投射式影像设备，将虚拟影像投射到位在原始影像的光路径上的半透反射镜上，以达到虚拟影像与原始影像叠加的效果。该投射式影像设备可为数字光处理投影机(DLP Projector，Digital Light Processing Projector)、液晶显示投影机(LCD Projector)、反射式液晶平面显示投影机(LCoS Projector，Liquid Crystal on Silicon Projector)等等，但不限于此。举例而言，图2是显示使用『影像叠加』方式的另一现有光学叠加结构的示意图。图2所示的光学叠加结构是通过投射式影像设备3与半透反射镜5之间的光路径设计来达成影像的叠加。图2所示的光学叠加结构可应用于汽车或飞机的抬头显示器以及AR眼镜。

[0006] 然而，如图3所示，图1、2的光学叠加结构具有下列缺点：虽然可显示较亮的影像，但深色影像的显示效果不佳，具体来说，在叠加影像的深色区域会出现背景影像(外界景象)。以图1-图3为例，若叠加影像为人像的话，则会在深色头发处看到前方的外界景象而无法使外界景象被完全遮蔽，因此会使得人像呈现半透明而缺乏真实感。

[0007] 上述『影像叠减』技术则是指，在原始影像的光路径上，利用减少亮度的方式，产生虚拟影像。也即，在该原始影像各个不同像素点位置，根据该虚拟影像在该像素点的色彩值，遮蔽不需要的色光，而使结果影像同时具有该原始影像与该虚拟影像的效果。欲达到上述『影像叠减』的效果，其方式为将透明非自发光型显示面板设置在原始影像的光路径上，并且使该透明非自发光型显示面板产生虚拟影像，以达到虚拟影像与原始影像叠加的效果。该透明非自发光型显示面板可为透明液晶显示面板(LCD)、透明扭曲向列液晶显示面板(TN)、透明超扭曲向列液晶显示面板(STN)、透明非晶硅薄膜晶体管显示面板(a-Si TFT-LCD)、透明低温多晶硅薄膜晶体管显示面板(LTPS)、透明高温多晶硅薄膜晶体管显示面板(HTPS)、透明氧化铟镓锌薄膜晶体管显示面板(IGZO)等等，但不限于此。举例来说，图4是显示使用『影像叠减』方式的现有光学叠加结构的示意图。图4所示的光学叠加结构是使用透明非自发光型显示面板7来产生虚拟影像，借以在背景影像(外界景象)上叠加虚拟影像。图4所示的光学叠加结构可应用于产品展示橱窗或数字窗帘。

[0008] 然而，如图5所示，图4的光学叠加结构具有下列缺点：浅色影像的显示效果不佳，具体来说，在叠加影像的亮色区域会出现背景影像(外界景象)。此外，若外界景象的背景光线不足，也会导致成像不佳。以图4-图5为例，若叠加影像为人像的话，则会在人像的脸孔处看到前方的外界景象而无法使外界景象被完全遮蔽，因此会使得人像呈现半透明而缺乏真实感。

发明内容

[0009] 鉴于上述问题，依据本发明的一实施例，提供一种光学叠加结构，用以叠加一背景影像与一虚拟影像，该光学叠加结构包含：一第一显示面板，呈透明状并且设置成局部产生遮蔽影像；及一第二显示面板，呈透明状并且以影像叠加方式产生该虚拟影像，其中该第一显示面板与该第二显示面板是设置在同一光路径上；其中，当该背景影像经由该光路径入射到该第一显示面板时，该第一显示面板上产生该遮蔽影像的区域能够遮蔽该背景影像的光线，而该第一显示面板上未产生该遮蔽影像的区域能够允许该背景影像的光线穿透该第一显示面板而与该第二显示面板所产生的该虚拟影像叠加。

[0010] 其中，该第一显示面板更设置成局部产生半遮蔽影像，当该背景影像经由该光路径入射到该第一显示面板时，该半遮蔽影像能够允许该背景影像的一部分光线穿透该第一显示面板而与该第二显示面板所产生的该虚拟影像叠加。

[0011] 其中，该第一显示面板整体设置成仅产生该遮蔽影像，以使该背景影像的光线完全无法穿透该第一显示面板。

[0012] 其中，该半遮蔽影像为具有颜色的半遮蔽影像。

[0013] 其中，该第一显示面板为透明液晶显示面板、透明扭曲向列液晶显示面板、透明超扭曲向列液晶显示面板、透明非晶硅薄膜晶体管显示面板、透明低温多晶硅薄膜晶体管显示面板、透明高温多晶硅薄膜晶体管显示面板、或透明氧化铟镓锌薄膜晶体管显示面板。

[0014] 其中，该第二显示面板为透明发光二极管显示面板、透明有机发光二极管显示面板、透明主动矩阵有机发光二极管显示面板、或透明高分子发光二极管显示面板。

[0015] 依据本发明的一实施例，提供一种光学叠加结构，用以叠加一背景影像与一虚拟影像，该光学叠加结构包含：一显示面板，呈透明状并且设置成局部产生遮蔽影像；一投射式影像设备，用以产生并投射该虚拟影像；及一半透反射镜，与该显示面板设置在同一光路径上，并且通过使该虚拟影像的反射方向与该背景影像的入射方向为同向的方式，将该投射式影像设备所投射的该虚拟影像反射到该光路径上；其中，当该背景影像经由该光路径入射到该显示面板时，该显示面板上产生该遮蔽影像的区域能够遮蔽该背景影像的光线，而该显示面板上未产生该遮蔽影像的区域能够允许该背景影像的光线穿透该显示面板而与该半透反射镜所反射的该虚拟影像叠加。

[0016] 其中，该显示面板更设置成局部产生半遮蔽影像，当该背景影像经由该光路径入射到该显示面板时，该半遮蔽影像能够允许该背景影像的一部分光线穿透该显示面板而与该半透反射镜所反射的该虚拟影像叠加。

[0017] 其中，该显示面板整体设置成仅产生该遮蔽影像，以使该背景影像的光线完全无法穿透该显示面板。

[0018] 其中，该半遮蔽影像为具有颜色的半遮蔽影像。

[0019] 其中，该显示面板为透明液晶显示面板、透明扭曲向列液晶显示面板、透明超扭曲向列液晶显示面板、透明非晶硅薄膜晶体管显示面板、透明低温多晶硅薄膜晶体管显示面板、透明高温多晶硅薄膜晶体管显示面板、或透明氧化铟镓锌薄膜晶体管显示面板。

[0020] 其中，该投射式影像设备为数字光处理投影机、液晶显示投影机、或反射式液晶平面显示投影机。

[0021] 依据本发明的一实施例，提供一种光学叠加结构，用以叠加一背景影像与一虚拟影像，该光学叠加结构包含：一第一显示面板，呈透明状并且设置成局部产生发光影像；及一第二显示面板，呈透明状并且以影像叠减方式产生该虚拟影像，该第一显示面板与该第二显示面板是设置在同一光路径上；其中，当该背景影像经由该光路径入射到该第一显示面板时，该第一显示面板上产生该发光影像的区域能够遮蔽该背景影像的光线，而该第一显示面板上未产生该发光影像的区域能够允许该背景影像的光线穿透该第一显示面板而与该第二显示面板所产生的该虚拟影像叠加；以及该发光影像所发出的光可用以对该虚拟影像提供补强背光。

[0022] 其中，该发光影像所发出的光为白光或其他颜色的光。

[0023] 其中，该第一显示面板整体设置成仅产生该发光影像，以使该发光影像完全遮蔽该背景影像的光线。

[0024] 其中，该第一显示面板为透明发光二极管显示面板、透明有机发光二极管显示面板、透明主动矩阵有机发光二极管显示面板、或透明高分子发光二极管显示面板。

[0025] 其中，该第二显示面板为透明液晶显示面板、透明扭曲向列液晶显示面板、透明超扭曲向列液晶显示面板、透明非晶硅薄膜晶体管显示面板、透明低温多晶硅薄膜晶体管显示面板、透明高温多晶硅薄膜晶体管显示面板、或透明氧化铟镓锌薄膜晶体管显示面板。

[0026] 依据本发明的一实施例，提供一种光学叠加结构，用以叠加一背景影像与一虚拟影像，该光学叠加结构包含：一显示面板，呈透明状并且以影像叠减方式产生该虚拟影像；一投射式影像设备，设置成局部产生发光影像，并且投射该发光影像；及一半透反射镜，与该显示面板设置在同一光路径上，并且通过使该发光影像的反射方向与该背景影像的入射方向为同向的方式，将该投射式影像设备所投射的该发光影像反射到该光路径上；其中，当该背景影像经由该光路径入射并穿透该半透反射镜时，由该半透反射镜所反射的该发光影像能够局部遮蔽该背景影像的光线，而未被该发光影像所遮蔽的该背景影像的光线能够与该显示面板所产生的该虚拟影像叠加；以及该发光影像所发出的光可用以对该虚拟影像提供补强背光。

[0027] 其中，该发光影像所发出的光为白光或其他颜色的光。

[0028] 其中，该投射式影像设备整体设置成仅产生该发光影像，以使该半透反射镜所反射的该发光影像完全遮蔽该背景影像的光线。

[0029] 其中，该显示面板为透明液晶显示面板、透明扭曲向列液晶显示面板、透明超扭曲向列液晶显示面板、透明非晶硅薄膜晶体管显示面板、透明低温多晶硅薄膜晶体管显示面板、透明高温多晶硅薄膜晶体管显示面板、或透明氧化铟镓锌薄膜晶体管显示面板。

[0030] 其中，该投射式影像设备为数字光处理投影机、液晶显示投影机、或反射式液晶平面显示投影机。

[0031] 依据本发明的一实施例，提供一种光学叠加方法，用以叠加一背景影像与一虚拟影像，该方法包含：将一第一显示面板与一第二显示面板设置在同一光路径上，其中该第一显示面板呈透明状并且设置成局部产生遮蔽影像，以及该第二显示面板呈透明状并且以影像叠加方式产生该虚拟影像；当该背景影像经由该光路径入射到该第一显示面板时，该第一显示面板上产生该遮蔽影像的区域能够遮蔽该背景影像的光线，而该第一显示面板上未产生该遮蔽影像的区域能够允许该背景影像的光线穿透该第一显示面板而与该第二显示面板所产生的该虚拟影像叠加。

[0032] 其中，该第一显示面板更设置成局部产生半遮蔽影像，当该背景影像经由该光路径入射到该第一显示面板时，该半遮蔽影像能够允许该背景影像的一部分光线穿透该第一显示面板而与该第二显示面板所产生的该虚拟影像叠加。

[0033] 其中，该第一显示面板整体设置成仅产生该遮蔽影像，以使该背景影像的光线完全无法穿透该第一显示面板。

[0034] 其中，该半遮蔽影像为具有颜色的半遮蔽影像。

[0035] 其中，该第一显示面板为透明液晶显示面板、透明扭曲向列液晶显示面板、透明超扭曲向列液晶显示面板、透明非晶硅薄膜晶体管显示面板、透明低温多晶硅薄膜晶体管显示面板、透明高温多晶硅薄膜晶体管显示面板、或透明氧化铟镓锌薄膜晶体管显示面板。

[0036] 其中，该第二显示面板为透明发光二极管显示面板、透明有机发光二极管显示面板、透明主动矩阵有机发光二极管显示面板、或透明高分子发光二极管显示面板。

[0037] 依据本发明的一实施例，提供一种光学叠加方法，用以叠加一背景影像与一虚拟影像，该方法包含：将一半透反射镜与一显示面板设置在同一光路径上，其中该显示面板呈透明状并且设置成局部产生遮蔽影像；通过一投射式影像设备产生并投射该虚拟影像；透过该半透反射镜，通过使该虚拟影像的反射方向与该背景影像的入射方向为同向的方式，将该投射式影像设备所投射的该虚拟影像反射到该光路径上；及当该背景影像经由该光路径入射到该显示面板时，该显示面板上产生该遮蔽影像的区域能够遮蔽该背景影像的光线，而该显示面板上未产生该遮蔽影像的区域能够允许该背景影像的光线穿透该显示面板而与该半透反射镜所反射的该虚拟影像叠加。

[0038] 其中，该显示面板更设置成局部产生半遮蔽影像，当该背景影像经由该光路径入射到该显示面板时，该半遮蔽影像能够允许该背景影像的一部分光线穿透该显示面板而与该半透反射镜所反射的该虚拟影像叠加。

[0039] 其中，该显示面板整体设置成仅产生该遮蔽影像，以使该背景影像的光线完全无法穿透该显示面板。

[0040] 其中，该半遮蔽影像为具有颜色的半遮蔽影像。

[0041] 其中，该显示面板为透明液晶显示面板、透明扭曲向列液晶显示面板、透明超扭曲向列液晶显示面板、透明非晶硅薄膜晶体管显示面板、透明低温多晶硅薄膜晶体管显示面板、透明高温多晶硅薄膜晶体管显示面板、或透明氧化铟镓锌薄膜晶体管显示面板。

[0042] 其中，该投射式影像设备为数字光处理投影机、液晶显示投影机、或反射式液晶平面显示投影机。

[0043] 依据本发明的一实施例，提供一种光学叠加方法，用以叠加一背景影像与一虚拟影像，该方法包含：将一第一显示面板与一第二显示面板设置在同一光路径上，其中该第一显示面板呈透明状并且设置成局部产生发光影像，以及该第二显示面板呈透明状并且以影像叠减方式产生该虚拟影像；当该背景影像经由该光路径入射到该第一显示面板时，该第一显示面板上产生该发光影像的区域能够遮蔽该背景影像的光线，而该第一显示面板上未产生该发光影像的区域能够允许该背景影像的光线穿透该第一显示面板而与该第二显示面板所产生的该虚拟影像叠加。该发光影像所发出的光可用以对该虚拟影像提供补强背光。

[0044] 其中，该发光影像所发出的光为白光或其他颜色的光。

[0045] 其中，该第一显示面板整体设置成仅产生该发光影像，以使该发光影像完全遮蔽该背景影像的光线。

[0046] 其中，该第一显示面板为透明发光二极管显示面板、透明有机发光二极管显示面板、透明主动矩阵有机发光二极管显示面板、或透明高分子发光二极管显示面板。

[0047] 其中，该第二显示面板为透明液晶显示面板、透明扭曲向列液晶显示面板、透明超扭曲向列液晶显示面板、透明非晶硅薄膜晶体管显示面板、透明低温多晶硅薄膜晶体管显示面板、透明高温多晶硅薄膜晶体管显示面板、或透明氧化铟镓锌薄膜晶体管显示面板。

[0048] 依据本发明的一实施例，提供一种光学叠加方法，用以叠加一背景影像与一虚拟影像，该方法包含：将一半透反射镜与一显示面板设置在同一光路径上，其中该显示面板呈透明状并且以影像叠减方式产生该虚拟影像；将一投射式影像设备设置成局部产生发光影像并且投射该发光影像；透过该半透反射镜，通过使该发光影像的反射方向与该背景影像的入射方向为同向的方式，将该投射式影像设备所投射的该发光影像反射到该光路径上；及当该背景影像经由该光路径入射并穿透该半透反射镜时，由该半透反射镜所反射的该发光影像能够局部遮蔽该背景影像的光线，而未被该发光影像所遮蔽的该背景影像的光线能够与该显示面板所产生的该虚拟影像叠加。该发光影像所发出的光可用以对该虚拟影像提供补强背光。

[0049] 其中，该发光影像所发出的光为白光或其他颜色的光。

[0050] 其中，该投射式影像设备整体设置成仅产生该发光影像，以使该半透反射镜所反射的该发光影像完全遮蔽该背景影像的光线。

[0051] 其中，该显示面板为透明液晶显示面板、透明扭曲向列液晶显示面板、透明超扭曲向列液晶显示面板、透明非晶硅薄膜晶体管显示面板、透明低温多晶硅薄膜晶体管显示面板、透明高温多晶硅薄膜晶体管显示面板、或透明氧化铟镓锌薄膜晶体管显示面板。

[0052] 其中，该投射式影像设备为数字光处理投影机、液晶显示投影机、或反射式液晶平面显示投影机。

[0053] 本发明的其他实施样态以及优点可从以下与用以例示本发明原理范例的随附图式相结合的详细说明而更显明白。此外，为了不对本发明造成不必要的混淆，在本说明书中将不再赘述为人所熟知的组件与原理。

附图说明

[0054] 图1是显示使用『影像叠加』方式的现有光学叠加结构的示意图。

[0055] 图2是显示使用『影像叠加』方式的另一现有光学叠加结构的示意图。

[0056] 图3是显示图1与图2的现有光学叠加结构的缺点示意图。

[0057] 图4是显示使用『影像叠减』方式的现有光学叠加结构的示意图。

[0058] 图5是显示图4的现有光学叠加结构的缺点示意图。

[0059] 图6是显示依照本发明的一实施例使用『影像叠加』方式的光学叠加结构的示意图。

[0060] 图7与图8是分别显示图6的光学叠加结构的其他使用范例。

[0061] 图9是显示依照本发明的另一实施例使用『影像叠加』方式的光学叠加结构的示意图。

[0062] 图10与图11是分别显示图9的光学叠加结构的其他使用范例。

[0063] 图12是显示依照本发明的一实施例使用『影像叠减』方式的光学叠加结构的示意图。

[0064] 图13与图14是分别显示图12的光学叠加结构的其他使用范例。

[0065] 图15是显示依照本发明的另一实施例使用『影像叠减』方式的光学叠加结构的示意图。

[0066] 图16与图17是分别显示图15的光学叠加结构的其他使用范例。

[0067] 符号说明：

[0068] 1 自发光型显示面板

[0069] 3 投射式影像设备

[0070] 5 半透反射镜

[0071] 7 透明非自发光型显示面板

[0072] 9 第一显示面板

[0073] 11 第二显示面板

[0074] 13 光路径

[0075] 15 显示面板

[0076] 17 第一显示面板

[0077] 19 第二显示面板

[0078] 21 显示面板

具体实施方式

[0079] 图6是显示依照本发明的一实施例使用『影像叠加』方式的光学叠加结构的示意图，该光学叠加结构用以叠加背景影像(外界景象)与虚拟影像。如图6所示，该光学叠加结构可包含：第一显示面板9，呈透明状并且设置成局部产生遮蔽影像；以及第二显示面板11，呈透明状并且以影像叠加方式产生虚拟影像。第一显示面板9与第二显示面板11是设置在同一光路径13上。当背景影像经由光路径13入射到第一显示面板9时，第一显示面板9上产生遮蔽影像的区域能够遮蔽背景影像的光线，而第一显示面板9上未产生遮蔽影像的区域(即，透明区域)能够允许背景影像的光线穿透第一显示面板9而与第二显示面板11所产生的虚拟影像叠加。

[0080] 又，如图6所示，在一实施例中，第一显示面板9可更设置成局部产生半遮蔽影像(即，半透明影像)。当背景影像经由光路径13入射到第一显示面板9时，半遮蔽影像能够允许背景影像的一部分光线穿透第一显示面板9而与第二显示面板11所产生的虚拟影像叠加。

[0081] 在本发明的实施例中，第一显示面板9可为透明液晶显示面板(LCD)、透明扭曲向列液晶显示面板(TN)、透明超扭曲向列液晶显示面板(STN)、透明非晶硅薄膜晶体管显示面板(a-Si TFT-LCD)、透明低温多晶硅薄膜晶体管显示面板(LTPS)、透明高温多晶硅薄膜晶体管显示面板(HTPS)、透明氧化铟镓锌薄膜晶体管显示面板(IGZO)等等，但不限于此。

[0082] 在本发明的实施例中，第二显示面板11可为透明发光二极管显示面板(LED)、透明有机发光二极管显示面板(OLED)、透明主动矩阵有机发光二极管显示面板(AMOLED)、透明高分子发光二极管显示面板(PLED)等等，但不限于此。

[0083] 于图6所示的实施例中，在背景影像(外界景象)与第二显示面板11之间设置具有局部遮蔽功能的第一显示面板9，可对背景影像予以遮蔽或减弱光线，以使叠加影像的暗色区域不受背景影像的影响。以此方式，即可克服在图1、3中于叠加影像的深色区域出现背景影像的问题，借以增加叠加影像的真实感。

[0084] 举例而言，在图6中，背景影像点a0的光线可穿透第一显示面板9上未产生遮蔽影像的区域(即，透明区域)，故a1＝a0。然后，点a1的亮度再与第二显示面板11上的点a2的虚拟影像叠加。因此，所见影像点a3的叠加颜色＝a1+a2＝a0+a2。

[0085] 背景影像点b0的光线会被第一显示面板9上的遮蔽影像所遮蔽而无法穿透第一显示面板9，故b1＝0。第二显示面板11上的点b2产生虚拟影像。所见影像点b3＝b1+b2＝b2，仅有点b2的虚拟影像的颜色，故不会被背景影像点b0的颜色所干扰。

[0086] 背景影像点c0的一部分光线可穿透第一显示面板9上的半遮蔽影像，其中仅有α比例的光线能穿透该半遮蔽影像。举例来说，当α＝1/2时，则c1＝α×c0＝1/2×c0。然后，点c1的亮度再与第二显示面板11上的点c2的虚拟影像叠加。因此，所见影像点c3的叠加颜色＝c1+c2＝α×c0+c2＝1/2×c0+c2。

[0087] 图7与图8是分别显示图6的光学叠加结构的其他使用范例。

[0088] 在图7所示的范例中，该半遮蔽影像可为具有颜色的半遮蔽影像。背景影像点c0的一部分光线可穿透第一显示面板9上的具有颜色的半遮蔽影像，其中仅有α比例的光线能穿透该具有颜色的半遮蔽影像。该具有颜色的半遮蔽影像对RGB颜色的光线通过率可例如为(αRc1，αGc1，αBc1)。因此，c1(R，G，B)＝(Rc0×αRc1，Gc0×αGc1，Bc0×αBc1)。然后，点c1的亮度再与第二显示面板11上的点c2的虚拟影像叠加。因此，所见影像点c3的叠加颜色＝(Rc0×αRc1+Rc2，Gc0×αGc1+Gc2，Bc0×αBc1+Bc2)。

[0089] 在图8所示的范例中，第一显示面板9整体设置成仅产生该遮蔽影像(即，全遮蔽)，以使背景影像的光线完全无法穿透第一显示面板9，其中，a3＝a2，b3＝b2，c3＝c2。图8所示的范例是相当于将影像叠加于面板，如OLED屏幕，因此其光学叠加结构可作为屏幕使用。

[0090] 图9是显示依照本发明的另一实施例使用『影像叠加』方式的光学叠加结构的示意图，该光学叠加结构用以叠加背景影像(外界景象)与虚拟影像。如图9所示，该光学叠加结构可包含：显示面板15，呈透明状并且设置成局部产生遮蔽影像；投射式影像设备3，用以产生并投射虚拟影像；以及半透反射镜5，与显示面板15设置在同一光路径13上，并且通过使虚拟影像的反射方向与背景影像的入射方向为同向的方式，将投射式影像设备3所投射的虚拟影像反射到光路径13上，其中，当背景影像经由光路径13入射到显示面板15时，显示面板15上产生遮蔽影像的区域能够遮蔽背景影像的光线，而显示面板15上未产生遮蔽影像的区域能够允许背景影像的光线穿透显示面板15而与半透反射镜5所反射的虚拟影像叠加。

[0091] 又，如图9所示，在一实施例中，显示面板15可更设置成局部产生半遮蔽影像(即，半透明影像)。当背景影像经由光路径13入射到显示面板15时，半遮蔽影像能够允许背景影像的一部分光线穿透显示面板15而与半透反射镜5所反射的虚拟影像叠加。

[0092] 在本发明的实施例中，显示面板15可为透明液晶显示面板、透明扭曲向列液晶显示面板、透明超扭曲向列液晶显示面板、透明非晶硅薄膜晶体管显示面板、透明低温多晶硅薄膜晶体管显示面板、透明高温多晶硅薄膜晶体管显示面板、透明氧化铟镓锌薄膜晶体管显示面板等等，但不限于此。

[0093] 在本发明的实施例中，投射式影像设备3可为数字光处理投影机、液晶显示投影机、反射式液晶平面显示投影机等等，但不限于此。

[0094] 于图9所示的实施例中，在背景影像(外界景象)与半透反射镜5之间设置具有局部遮蔽功能的显示面板15，可对背景影像予以遮蔽或减弱光线，以使叠加影像的暗色区域不受背景影像的影响。以此方式，即可克服在图2、3中于叠加影像的深色区域出现背景影像的问题，借以增加叠加影像的真实感。

[0095] 举例而言，在图9中，背景影像点a0的光线可穿透显示面板15上未产生遮蔽影像的区域(即，透明区域)，故a1＝a0。然后，点a1的亮度再与半透反射镜5上的点a2的虚拟影像叠加。点a2的颜色为点a2x所投射。例如，当投射式影像设备3的影像投射效率比例设为β时，a2＝β×a2x。所见影像点a3的叠加颜色＝a1+a2＝a0+β×a2x。

[0096] 背景影像点b0的光线会被显示面板15上的遮蔽影像所遮蔽而无法穿透显示面板15，故b1＝0。

[0097] 点b2的颜色为点b2x所投射。当影像投射效率比例设为β时，b2＝β×b2x。所见影像点b3的叠加颜色＝b1+b2＝β×b2x，仅有β×b2x的颜色，故不会被背景影像点b0的颜色所干扰。

[0098] 背景影像点c0的一部分光线可穿透显示面板15上的半遮蔽影像，其中仅有α比例的光线能穿透该半遮蔽影像。举例而言，当α＝1/2时，c1＝1/2×c0。然后，点c1的亮度再与半透反射镜5上的点c2的虚拟影像叠加。点c2的颜色为点c2x所投射。当影像投射效率比例设为β时，c2＝β×c2x。

[0099] 因此，所见影像点c3的叠加颜色＝c1+c2＝α×c0+β×c2x＝1/2×c0+β×c2x。

[0100] 图10与图11是分别显示图9的光学叠加结构的其他使用范例。

[0101] 在图10所示的范例中，该半遮蔽影像可为具有颜色的半遮蔽影像。背景影像点c0的一部分光线可穿透显示面板15上的具有颜色的半遮蔽影像，其中仅有α比例的光线能穿透该具有颜色的半遮蔽影像。该具有颜色的半遮蔽影像对RGB颜色的光线通过率可例如为(αRc1，αGc1，αBc1)。因此，c1(R，G，B)＝(Rc0×αRc1，Gc0×αGc1，Bc0×αBc1)。然后，点c1的亮度再与半透反射镜5上的点c2的虚拟影像叠加。点c2的颜色为点c2x所投射。当影像投射效率比例设为β时，c2＝β×c2x。因此，所见影像点c3的叠加颜色＝(Rc0×αRc1+β×Rc2x，Gc0×αGc1+β×Gc2x，Bc0×αBc1+β×Bc2x)。

[0102] 在图11所示的范例中，显示面板15整体设置成仅产生该遮蔽影像(即，全遮蔽)，以使背景影像的光线完全无法穿透显示面板15，其中，a3＝a2，b3＝b2，c3＝c2。图11所示的范例是相当于将影像叠加于面板，如OLED屏幕，因此其光学叠加结构可作为屏幕使用。

[0103] 图12是显示依照本发明的一实施例使用『影像叠减』方式的光学叠加结构的示意图，该光学叠加结构用以叠加背景影像(外界景象)与虚拟影像。如图12所示，该光学叠加结构可包含：第一显示面板17，呈透明状并且设置成局部产生发光影像；以及第二显示面板19，呈透明状并且以影像叠减方式产生虚拟影像。第一显示面板17与第二显示面板19是设置在同一光路径13上。当背景影像经由光路径13入射到第一显示面板17时，第一显示面板
17上产生发光影像的区域能够遮蔽背景影像的光线，而第一显示面板17上未产生发光影像的区域能够允许背景影像的光线穿透第一显示面板17而与第二显示面板19所产生的虚拟影像叠加。该发光影像所发出的光可用以对该虚拟影像提供补强背光。

[0104] 在本发明的实施例中，第一显示面板17可为透明发光二极管显示面板、透明有机发光二极管显示面板、透明主动矩阵有机发光二极管显示面板、透明高分子发光二极管显示面板等等，但不限于此。

[0105] 在本发明的实施例中，第二显示面板19可为透明液晶显示面板、透明扭曲向列液晶显示面板、透明超扭曲向列液晶显示面板、透明非晶硅薄膜晶体管显示面板、透明低温多晶硅薄膜晶体管显示面板、透明高温多晶硅薄膜晶体管显示面板、透明氧化铟镓锌薄膜晶体管显示面板等等，但不限于此。

[0106] 于图12所示的实施例中，在背景影像(外界景象)与第二显示面板19之间设置具有局部发光功能的第一显示面板17，可对第二显示面板19所产生的虚拟影像予以补强背光，以使虚拟影像不受背景影像的影响。以此方式，即可克服在图4、5中于叠加影像的亮色区域出现背景影像的问题，借以增加叠加影像的真实感。

[0107] 举例来说，在图12中，背景影像点a0的光线可穿透第一显示面板17上未产生发光影像的区域(即，透明区域)，该区域为透明不发光，故a1＝a0。然后，点a1的亮度再与第二显示面板19上的点a2的亮度叠加，在此范例中，点a2也设为透明。因此，所见影像点a3的叠加颜色＝a2＝a1＝a0，以及(Ra3，Ga3，Ba3)＝(Ra0，Ga0，Ba0)而呈现背景影像。

[0108] 背景影像点b0的光线可被第一显示面板17上的发光影像所遮蔽。在图12所示的实施例中，该发光影像为白光影像，即该发光影像所发出的光为白光，因此点b1为白光点，假设其颜色值为(0…1)，则(Rb1，Gb1，Bb1)＝(1，1，1)。第二显示面板19上的点b2产生虚拟影像，点b2对RGB颜色的光线通过率为(αRb2，αGb2，αBb2)。

[0109] 所见影像点b3的叠加颜色＝(Rb1×αRb2，Gb1×αGb2，Bb1×αBb2)＝(αRb2，αGb2，αBb2)，因此不会被背景影像点b0的颜色所干扰。

[0110] 背景影像点c0的光线可穿透第一显示面板17上未产生发光影像的区域(即，透明区域)，该区域为透明不发光，故c1＝c0。

[0111] 第二显示面板19上的点c2产生虚拟影像，点c2对RGB颜色的光线通过率为(αRc2，αGc2，αBc2)。

[0112] 因此，所见影像点c3的叠加颜色＝(Rc1×αRc2，Gc1×αGc2，Bc1×αBc2)。相较于所见影像点b3，由于第一显示面板17上的点c1未产生发光影像，所以点c3的叠加颜色会同时受到点c0与点c2的颜色光线的干扰。

[0113] 图13与图14是分别显示图12的光学叠加结构的其他使用范例。

[0114] 在图13所示的范例中，该发光影像所发出的光可为其他颜色的光。

[0115] 举例来说，在图13中，背景影像点a0的光线可穿透第一显示面板17上未产生发光影像的区域(即，透明区域)，该区域为透明不发光，故a1＝a0。然后，点a1的亮度再与第二显示面板19上的点a2的亮度叠加，在此范例中，点a2也设为透明。因此，所见影像点a3的叠加颜色＝a2＝a1＝a0，以及(Ra3，Ga3，Ba3)＝(Ra0，Ga0，Ba0)而呈现背景影像。

[0116] 背景影像点b0的光线可被第一显示面板17上的发光影像所遮蔽。在图12所示的实施例中，假设位于发光影像区域的点b1的颜色值为(Rb1，Gb1，Bb1)。第二显示面板19上的点b2产生虚拟影像，点b2对RGB颜色的光线通过率为(αRb2，αGb2，αBb2)。

[0117] 所见影像点b3的叠加颜色＝(Rb1×αRb2，Gb1×αGb2，Bb1×αBb2)，因此不会被背景影像点b0的颜色所干扰。

[0118] 背景影像点c0的光线可穿透第一显示面板17上未产生发光影像的区域(即，透明区域)，该区域为透明不发光，故c1＝c0。

[0119] 第二显示面板19上的点c2产生虚拟影像，点c2对RGB颜色的光线通过率为(αRc2，αGc2，αBc2)。

[0120] 因此，所见影像点c3的叠加颜色＝(Rc1×αRc2，Gc1×αGc2，Bc1×αBc2)。相较于所见影像点b3，由于第一显示面板17上的点c1未产生发光影像，所以点c3的叠加颜色会同时受到点c0与点c2的颜色光线的干扰。

[0121] 在图14所示的范例中，第一显示面板17整体设置成仅产生该发光影像(即，全发光)，以使该发光影像完全遮蔽背景影像的光线。图14所示的范例是相当于将影像叠减于面板，如LCD屏幕，因此其光学叠加结构可作为屏幕使用。

[0122] 图15是显示依照本发明的另一实施例使用『影像叠减』方式的光学叠加结构的示意图，该光学叠加结构用以叠加背景影像(外界景象)与虚拟影像。如图15所示，该光学叠加结构可包含：显示面板21，呈透明状并且以影像叠减方式产生虚拟影像；投射式影像设备3，设置成局部产生发光影像，并且投射发光影像；以及半透反射镜5，与显示面板21设置在同一光路径13上，并且通过使发光影像的反射方向与背景影像的入射方向为同向的方式，将投射式影像设备3所投射的发光影像反射到光路径13上。当背景影像经由光路径13入射并穿透半透反射镜5时，由半透反射镜5所反射的发光影像能够局部遮蔽背景影像的光线，而未被发光影像所遮蔽的背景影像的光线能够与显示面板21所产生的虚拟影像叠加。该发光影像所发出的光可用以对该虚拟影像提供补强背光。

[0123] 在本发明的实施例中，显示面板21可为透明液晶显示面板、透明扭曲向列液晶显示面板、透明超扭曲向列液晶显示面板、透明非晶硅薄膜晶体管显示面板、透明低温多晶硅薄膜晶体管显示面板、透明高温多晶硅薄膜晶体管显示面板、透明氧化铟镓锌薄膜晶体管显示面板等等，但不限于此。

[0124] 于图15所示的实施例中，在背景影像(外界景象)与显示面板21之间设置有用以将投射式影像设备3所投射的发光影像反射到光路径13上的半透反射镜5。由半透反射镜5所反射的发光影像可对显示面板21所产生的虚拟影像予以补强背光，以使虚拟影像不受背景影像的影响。以此方式，即可克服在图4、5中于叠加影像的亮色区域出现背景影像的问题，借以增加叠加影像的真实感。

[0125] 举例而言，在图15中，背景影像点a0的光线可穿透半透反射镜5，而点a1的颜色为点a1x所投射，假设点a1x不发光，故a1＝a0。然后，点a1的亮度再与显示面板21上的点a2的亮度叠加，在此范例中，点a2也设为透明。因此，所见影像点a3的叠加颜色＝a2＝a1＝a0，以及(Ra3，Ga3，Ba3)＝(Ra0，Ga0，Ba0)而呈现背景影像。

[0126] 背景影像点b0的光线可被半透反射镜5所反射的发光影像所遮蔽。在图15所示的实施例中，点b1的颜色为点b1x所投射，假设点b1所反射的发光影像为白光影像，即点b1为白光点，其颜色值为(0…1)，则(Rb1，Gb1，Bb1)＝(1，1，1)。显示面板21上的点b2产生虚拟影像，点b2对RGB颜色的光线通过率为(αRb2，αGb2，αBb2)。

[0127] 所见影像点b3的叠加颜色＝(Rb1×αRb2，Gb1×αGb2，Bb1×αBb2)＝(αRb2，αGb2，αBb2)，因此不会被背景影像点b0的颜色所干扰。

[0128] 背景影像点c0的光线可穿透半透反射镜5，而点c1的颜色为点c1x所投射，假设点c1x不发光，故c1＝c0。

[0129] 显示面板21上的点c2产生虚拟影像，点c2对RGB颜色的光线通过率为(αRc2，αGc2，αBc2)。

[0130] 因此，所见影像点c3的叠加颜色＝(Rc1×αRc2，Gc1×αGc2，Bc1×αBc2)。相较于所见影像点b3，由于半透反射镜5上的点c1未反射发光影像，所以点c3的叠加颜色会同时受到点c0与点c2的颜色光线的干扰。

[0131] 图16与图17是分别显示图15的光学叠加结构的其他使用范例。

[0132] 在图16所示的范例中，该发光影像所发出的光可为其他颜色的光。

[0133] 举例来说，在图16中，背景影像点a0的光线可穿透半透反射镜5，而点a1的颜色为点a1x所投射，假设点a1x不发光，故a1＝a0。然后，点a1的亮度再与显示面板21上的点a2的亮度叠加，在此范例中，点a2也设为透明。因此，所见影像点a3的叠加颜色＝a2＝a1＝a0，以及(Ra3，Ga3，Ba3)＝(Ra0，Ga0，Ba0)而呈现背景影像。

[0134] 背景影像点b0的光线可被半透反射镜5所反射的发光影像所遮蔽。在图16所示的实施例中，点b1的颜色为点b1x所投射，假设其光颜色值为(Rb1x，Gb1x，Bb1x)，b1＝b1x。显示面板21上的点b2产生虚拟影像，点b2对RGB颜色的光线通过率为(αRb2，αGb2，αBb2)。

[0135] 所见影像点b3的叠加颜色＝(Rb1x×αRb2，Gb1x×αGb2，Bb1x×αBb2)，故不会被背景影像点b0的颜色所干扰。

[0136] 背景影像点c0的光线可穿透半透反射镜5，而点c1的颜色为点c1x所投射，假设点c1x不发光，故c1＝c0。

[0137] 显示面板21上的点c2产生虚拟影像，点c2对RGB颜色的光线通过率为(αRc2，αGc2，αBc2)。

[0138] 因此，所见影像点c3的叠加颜色＝(Rc1×αRc2，Gc1×αGc2，Bc1×αBc2)。相较于所见影像点b3，由于半透反射镜5上的点c1未反射发光影像，所以点c3的叠加颜色会同时受到点c0与点c2的颜色光线的干扰。

[0139] 在图17所示的范例中，投射式影像设备3整体设置成仅产生该发光影像(即，全发光)，以使该半透反射镜所反射的该发光影像完全遮蔽该背景影像的光线。图17所示的范例是相当于将影像叠减于面板，如LCD屏幕，因此其光学叠加结构可作为屏幕使用。

[0140] 虽然本发明已参考较佳实施例及图式详加说明，但熟习本项技艺者可了解在不离开本发明的精神与范围的情况下，可进行各种修改、变化以及等效替代，然而这些修改、变化以及等效替代仍落入本发明的权利要求内。