CN108132559A - 显示屏及虚拟现实头盔 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及虚拟现实技术领域，具体而言，涉及一种显示屏及虚拟现实头盔。一种显示屏，包括用于发光显示的像素矩阵和用于防止所述像素矩阵中像素单元之间色光相互串扰的遮光层，所述像素矩阵的出光面上设有用于弱化所述遮光层光学表现的扩散膜，所述扩散膜为网状结构且由多个网格单元组成，每个所述像素单元对应的出光面上设有至少一个所述网格单元。本发明提供的显示屏相对于现有技术具有结构简单、使用方便、制作成本低等特点，且能提供更好的显示效果。

Description

显示屏及虚拟现实头盔
技术领域
本发明涉及虚拟现实技术领域，具体而言，涉及一种显示屏及虚拟现实头盔。
背景技术
LCD画面是透射型成像原理，液晶本身并不发光，所有光线来源于液晶板后面的光源，液晶分子有能让光线改变原来的方向的奇特功能，光线透过时可以经由液晶层控制光线的强弱。由于液晶本身没有色彩，所以人们在液晶射出的方向增加了一层彩色滤光膜，薄膜上有很多红、绿、蓝三原色像素。光线受液晶分子的控制，透过每个像素单元的光线强度也不同，三原色通过混合才得到我们所需要的色彩。
为了防止相邻像素单元之间透光串扰，常常通过遮光单元将各个像素单元之间分隔开来，各个像素单元的遮光单元相连即形成整个屏幕的遮光矩阵，即遮光层。由于每个像素之间的遮光层总有一定宽度，因此如果把液晶显示器放大的话，能清晰的看见一个一个的像素格。对液晶显示器来说，单一的像素格不容易观察，但许多这种像素格叠加后，在某些特定的光线条件下，就容易被人眼察觉。这种被察觉出来的像素，在普通消费者看来就认为显示器具有颗粒效果。
头戴式显示器包括显示屏及光学系统，显示屏接收经过计算机系统处理后发送的画面数据以进行画面显示，光学系统对显示屏显示的画面进行放大，人眼观察到的是经过光学系统放大后的显示画面。对于常规像素密度的显示屏在正常使用距离下，人眼分辩不出各个像素点之间的遮光层。但是由于头戴式显示器距离人眼比较近，并且画面通常需经过光学系统放大后进入人眼，常规像素密度的显示屏像素点之间的遮光层就容易展现出来，使得人眼观察到的显示图像的颗粒效果较强。
为了改善头戴式显示器显示画面的颗粒效果，通常做法是提高显示器的显示面板的像素密度，但是提高像素密度会增加显示屏制作过程的复杂度及制作成本。为达到良好的临场显示体验，实有必要对3D头戴显示器的显示画面做出进一步的改进。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种显示屏及虚拟现实头盔，能弱化像素单元边界遮光层的光学表现，同时不影响整体显示画面的质量，具有制作成本低、显示效果好等优点。
本发明采用的技术方案是：提供一种显示屏，包括用于发光显示的像素矩阵和用于防止所述像素矩阵中像素单元之间色光相互串扰的遮光层，所述像素矩阵的出光面上设有用于弱化所述遮光层光学表现的扩散膜，所述扩散膜为网状结构且由多个网格单元组成，每个所述像素单元对应的出光面上设有至少一个所述网格单元。
本发明所述的显示屏，所述扩散膜的雾度范围为82％至93％，穿透率范围为33％至45％。
本发明所述的显示屏，所述网格单元网线的宽度范围为360微米至580微米。
本发明所述的显示屏，所述网格单元网线的厚度范围为80微米至220微米。
本发明所述的显示屏，所述网格单元为边数为偶数的正多边形结构。
本发明所述的显示屏，每个所述像素单元对应的出光面上设有一个所述网格单元，所述网格单元为正方形结构且其四个顶点分别与所述像素单元四周的遮光层相接触。
本发明所述的显示屏，所述扩散膜的雾度值为85％，穿透率为35％，所述网格单元网线的宽度为500微米，所述网格单元网线的厚度为200微米。
本发明所述的显示屏，所述显示屏为液晶显示屏，所述液晶显示屏包括薄膜晶体管基板、彩膜基板、设置在薄膜晶体管基板和彩膜基板之间的液晶层、设置在薄膜晶体管基板远离液晶层一侧的下偏光片以及设置在彩膜基板远离液晶层一侧的上偏光片，所述扩散膜设置在所述上偏光片上。
本发明所述的显示屏，所述显示屏为有机发光显示屏，所述有机发光显示屏包括阵列基板、有机发光层和封盖玻璃，所述有机发光层设置在所述阵列基板上；所述封盖玻璃通过密封胶设置在所述阵列基板上方，所述扩散膜设置在所述封盖玻璃上。
本发明还提供一种虚拟现实头盔，包括上述所述的显示屏。
本发明提供的显示屏相对于现有技术具有结构简单、使用方便、制作成本低的特点，且能提供更好的显示效果；扩散膜采用优化设计的形状和结构，能均匀弱化遮光层的光学表现，使其在有效解决显示图像颗粒效果的基础上，保持了整体显示画面协调和一致，同时，网状结构的扩散膜最大程度减少了对显示画面透光度及亮度的整体影响，使整体呈现的画面清晰细腻，能提高显示屏的画面质感和用户体验。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1为本发明实施例一的结构示意图；
图2为本发明实施例一中扩散膜的结构示意图；
图3为本发明实施例二的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明所提供的显示屏包括薄膜晶体管基板1、彩膜基板2、设置在薄膜晶体管基板1和彩膜基板2之间的液晶层3、设置在薄膜晶体管基板1远离液晶层3一侧的下偏光片5以及设置在彩膜基板2远离液晶层3一侧的上偏光片6以及设置在上偏光片6出光面上的扩散膜7，还包括设置在上偏光片6下侧的第一玻璃基板和设置在下偏光片5上侧的第二玻璃基板。薄膜晶体管基板1包括由扫描线和数据线交叉设置而形成的透光的像素单元；彩膜基板2包括分别与像素单元相对应的滤色单元。背光源发射光首先入射到下偏光片5中，经下偏光片5偏光后透过第二玻璃基板入射到透光的像素单元。当显示屏通电后液晶层3中的液晶分子发生扭转，被下偏光片5偏光后的光束透射过透光的像素单元，然后部分通过经电压势差驱动的液晶分子进入到滤色单元，光束经过滤色单元滤光后透过第一玻璃基板再进入上偏光片6，被上偏光片6偏光后形成像素单元显示光束。像素单元显示光束一部分通过扩散膜扩散，其他部分则由上偏光片6直接入射到人眼中。
结合图1和图2可知，本实施例中的扩散膜7为网状结构且由多个网格单元组成，扩散膜7贴附在像素矩阵出光面上的上偏光片6的上表面，在其他优选实施例中，网状扩散膜7也可贴附在上偏光片6的下表面上。具体的，本实施例中每个像素单元对应的出光面上都设有一个网格单元，网格单元为正方形结构且其四个顶点分别与像素单元四周的遮光层相接触，扩散膜7的雾度范围为82％至93％，穿透率范围为33％至45％；网格单元网线的宽度范围为360微米至580微米，厚度范围为80微米至220微米。本实施例中优选雾度值为85％、穿透率为35％、宽度为500微米、厚度为200微米的扩散膜7，此优选数值下的扩散膜使光线是以相对于水平线方向45度角方向延伸布置的，光投射路径通过扩散膜网格单元局部网线时，光线被扩散分解为两侧大致均匀的扩散光。另外由于相邻像素显示区域中同样布设有上述特征的扩散膜，同样会对透射在此像素单元的对应该扩散膜贴附区域上的透射光进行发散处理，使像素单元周边遮光层的光学表现实现最佳的弱化效果。同时，由于每个像素单元出光面上的扩散膜7结构一致并完整对称，使整个屏幕仍能保持显示画面的和谐和一致性，有效保证了显示画面的质量。扩散膜7对光线的扩散原理为：扩散膜7在其表面或内部设置有具有随机排列的折射率不同的多种材料的扩散层。光线在扩散膜7中传播时不断的在两个折射率相异的介质中穿过，与此同时光线就会发生多次折射、反射与散射的现象，如此便形成了光学扩散的效果。表征扩散膜7对光线扩散的指标为雾度。雾度是指偏离入射光2.5度角以上的透射光强占总透射光强的百分数。雾度值越大，说明被扩散的光线占全部出射光线的百分比越大。当像素单元显示光束通过扩散膜7后，光被散射，且位于扩散膜7网格单元网线两侧的光大致分解为均匀的扩散光，相邻像素单元显示区域中同样布设有上述特征的扩散膜7，同样会对像素单元中对应的光束进行扩散处理形成均匀的扩散光，任意相邻上下左右像素单元的扩散光在边界处会有部分光路合成，而相邻像素单元之间边界的光学表现通常为用于防止像素单元之间色光相互串扰的遮光层8，因此，遮光层8的遮光表现被扩散光阻隔而被弱化，即减少了显示图像的颗粒效果。
由于本实施例中扩散膜7在每个像素单元的对应出光面上占据范围较小，其并不对所有的像素单元显示光束进行扩散处理，如此尽可能减少了扩散膜对整体显示光束透光的影响，提高了显示画面的亮度，同时，通过对扩散膜7形状、结构、设置位置的优化设计，能有效解决相邻像素单元之间的遮光层的显现问题，提高了显示画面的真实感和立体感，从而提高了用户体验。
由上可知，本实施例解决了现有技术中颗粒效果程度和透光度之间的悖论，即现有技术在不提高显示屏像素密度的情况下为了减少显示画面的的颗粒效果程度只能通过加大扩散膜的雾度，使更多的显示光线被扩散，从而导致屏幕整体的亮度变弱，同时，显示画面的细腻程度和清晰程度也被降低。本实施例通过合理设置扩散膜的形状、结构和位置，能均匀弱化遮光层的光学表现，且其在有效解决显示图像颗粒效果的基础上，能保持了整体显示画面的协调和一致，同时，网状结构的扩散膜最大程度减少了对显示画面透光度及亮度的整体影响，使整体呈现的画面清晰细腻，能提高显示屏的画面质感和用户体验。
在其他优选实施例中，扩散膜7的网格单元可以是能使显示光线均匀扩散的其他不同形态，其网状线对显示光线的扩散斜率可以是相对于水平线方向的0-90度之间的其他角度。
实施例二
如图3所示，实施例二与实施例一的不同之处在于：显示屏为有机发光显示屏，有机发光显示屏包括阵列基板21、有机发光层22和封盖玻璃23，有机发光层22设置在阵列基板21上；封盖玻璃23通过密封胶设置在阵列基板上方21，扩散膜7设置在封盖玻璃23上。有机发光层22设有多个有机发光单元且在发光后形成像素矩阵，阵列基板21中的任意一个晶体管选通后，驱动与之对应的有机发光单元发光。该有机发光单元发出的光束经过封盖玻璃23后形成像素单元显示光束。扩散膜7可设置在封盖玻璃23的上表面或下表面，扩散膜7的雾度值为90％，穿透率为40％。本实施例中，扩散膜7设置在封盖玻璃23的出光面上，与实施例一中扩散膜7对光束的扩散作用相同，在本实施例中扩散膜7将小部分入射到其中的各个像素单元显示光束扩散后射出形成扩散光，扩散光在任意相邻两个像素单元的边界有部分交叠，从而弱化相邻像素单元之间的遮光层，减少显示图像的颗粒效果，改善显示屏的显示效果。
本申请还提供一种虚拟现实头盔，包括：显示器、用于处理图像并向显示器输出图像的图像处理单元、用于放大观看显示器上图像的光学系统以及用于控制图像处理单元的主控单元，其中，显示器包括如上所述的显示屏。此外，本领域技术人员可以明白，本申请的虚拟现实头盔除了包括上述的结构之外，还可以包括其它的一些公知的结构，为了不模糊本申请的重点，将不再对这些公知的结构进行进一步的描述。
以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种显示屏，包括用于发光显示的像素矩阵和用于防止所述像素矩阵中像素单元之间色光相互串扰的遮光层，其特征在于，所述像素矩阵的出光面上设有用于弱化所述遮光层光学表现的扩散膜，所述扩散膜为网状结构且由多个网格单元组成，每个所述像素单元对应的出光面上设有至少一个所述网格单元。
2.如权利要求1所述的显示屏，其特征在于，所述扩散膜的雾度范围为82％至93％，穿透率范围为33％至45％。
3.如权利要求1所述的显示屏，其特征在于，所述网格单元网线的宽度范围为360微米至580微米。
4.如权利要求1所述的显示屏，其特征在于，所述网格单元网线的厚度范围为80微米至220微米。
5.如权利要求1所述的显示屏，其特征在于，所述网格单元为边数为偶数的正多边形结构。
6.如权利要求1所述的显示屏，其特征在于，每个所述像素单元对应的出光面上设有一个所述网格单元，所述网格单元为正方形结构且其四个顶点分别与所述像素单元四周的遮光层相接触。
7.如权利要求6所述的显示屏，其特征在于，所述扩散膜的雾度值为85％，穿透率为35％，所述网格单元网线的宽度为500微米，所述网格单元网线的厚度为200微米。
8.如权利要求1所述的显示屏，其特征在于，所述显示屏为液晶显示屏，所述液晶显示屏包括薄膜晶体管基板、彩膜基板、设置在薄膜晶体管基板和彩膜基板之间的液晶层、设置在薄膜晶体管基板远离液晶层一侧的下偏光片以及设置在彩膜基板远离液晶层一侧的上偏光片，所述扩散膜设置在所述上偏光片上。
9.如权利要求1所述的显示屏，其特征在于，所述显示屏为有机发光显示屏，所述有机发光显示屏包括阵列基板、有机发光层和封盖玻璃，所述有机发光层设置在所述阵列基板上；所述封盖玻璃通过密封胶设置在所述阵列基板上方，所述扩散膜设置在所述封盖玻璃上。
10.一种虚拟现实头盔，其特征在于，包括上述权利要求1-9任一所述的显示屏。
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