CN108267860A - 头戴式显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种头戴式显示装置。该装置包括：头戴支架；曲面的显示屏，设置于头戴支架内侧，显示屏上设有第一像素区和第二像素区；以及视差屏障结构，位于显示屏与用户之间，用于使第一像素区射出的光线射向用户的左眼，第二像素区射出的光线射向用户的右眼。上述头戴式显示装置，显示屏为曲面显示屏，一方面，曲面显示屏占用空间较小，可以使得头盔显示装置的体积较小，可实现个人隐私观看；另一方面，曲面显示屏可以较为贴近实景角度的方式显示全景图像，加之3D显示，便可以较为真实的显示全景图像。因此，上述头戴式显示装置中的全景3D图像的显示效果较好，且可实现用户的隐私观看。

Description

头戴式显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种头戴式显示装置。

背景技术

与普通2D(Dimension)画面显示相比，3D显示技术可以使画面变得立体逼真，图像不再局限于屏幕平面，仿佛能够走出屏幕外面，让观众有身临其境的感觉。如今主流的3D立体显示技术，仍然不能使我们摆脱特制眼镜的束缚，这使得其应用范围以及使用舒适度都打了折扣。

由此，裸眼3D技术应运而生。其中一种为头盔显示器，即头显，可单独与主机相连以接受来自主机的3D图像信号，且观察者可做空间上的自由移动，如自由行走、旋转等，沉浸感极强。所以可以使用头盔显示器观察3D图像，观察者的舒适度较好。但是，目前的头盔显示器对于3D全景图像的显示效果不好。

发明内容

本发明的目的是针对于目前的头盔显示器对于3D全景图像的显示效果不好的问题，提供一种头戴式显示装置。

为此，在本发明中提供了一种头戴式显示装置，该装置包括头戴支架、曲面的显示屏及视差屏障结构。曲面的显示屏设置于所述头戴支架内侧，所述显示屏包括第一像素区和第二像素区；视差屏障结构位于所述显示屏与所述用户之间，所述视差屏障结构用于使所述第一像素区射出的光线射向所述用户的左眼，所述第二像素区射出的光线射向所述用户的右眼。

上述头戴式显示装置，显示屏上设有第一像素区和第二像素区。视差屏障结构位于显示屏和用户之间，所述视差屏障结构用于使所述第一像素区射出的光线射向所述用户的左眼，所述第二像素区射出的光线射向所述用户的右眼。因此，在显示屏与视差屏障结构相配合的情况下，使用户观看到3D图像。并且，显示屏为曲面显示屏，一方面，曲面显示屏占用空间较小，可以使得头盔显示装置的体积较小，可实现个人隐私观看；另一方面，曲面显示屏可以较为贴近实景角度的方式显示全景图像，加之3D显示，便可以较为真实的显示全景图像。因此，上述头戴式显示装置中的全景3D图像的显示效果较好，且可实现用户的隐私观看。

在其中一个优选实施例中，所述显示屏包括平行设置的第一像素层和第二像素层；所述第一像素层中排布有间隔排列的多个第一像素区，所述第二像素层中排布有间隔排布多个第二像素区，所述第一像素层位于所述第二像素层和所述视差屏障结构之间；

其中，所述第一像素层射向所述用户的右眼的光线被所述视差屏障结构所遮挡，且所述第二像素层射向所述用户的左眼的光线被所述第一像素层的像素所遮挡，以使所述用户的左眼只能接收所述第一像素层所发出的光线、所述用户的右眼只能接收所述第二像素层所发出的光线。

在其中一个优选实施例中，所述头戴式显示装置还包括设置于所述头戴支架上的第一控制单元；所述第一控制单元在所述第一像素层工作时控制所述第二像素层的开启与关闭，以相应的将显示屏显示的图像控制为三维或二维。

在其中一个优选实施例中，所述第一像素区具有AMOLED像素结构，所述第二像素区具有AMOLED像素结构或PMOLED像素结构。

在其中一个优选实施例中，所述显示屏包括多个第一像素区和多个第二像素区，且所述第一像素区和所述第二像素区交替排列在同一像素层中；

其中，所述视差屏障结构使所述用户的左眼只能接收到所述第一像素区所发出的光线、所述用户的右眼只能接收到所述第二像素区所发出的光线。

在其中一个优选实施例中，头戴式显示装置还包括驱动结构，所述驱动结构设置于所述头戴支架上，所述驱动结构与所述显示屏或视差屏障结构连接；所述驱动结构用于调节所述显示屏与所述视差屏障结构的相对位置。

在其中一个优选实施例中，所述头戴式显示装置还包括人眼追踪设备和第二控制单元，所述第二控制单元与所述人眼追踪设备和所述驱动结构分别连接；所述人眼追踪设备用于实时探测人眼的位置并输出位置信息；所述第二控制单元根据所述位置信息控制所述驱动结构运行。

在其中一个优选实施例中，所述头戴支架的内侧设置有圆弧面；所述显示屏为柔性显示屏，所述显示屏覆盖在所述圆弧面上。

在其中一个优选实施例中，所述头戴支架的内测设置有环形闭合圆弧面，所述显示屏覆盖在所述环形闭合圆弧面上形成闭合环形屏幕。

在其中一个优选实施例中，用户双眼的中心至所述显示屏的直线距离在25cm至40cm的范围内。

附图说明

图1为一实施例的头戴式显示装置的显示屏和视差屏障结构的示意图；

图2是另一实施例头戴式显示装置的显示屏与视差屏障结构的示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

一种头戴式显示装置100，用于向用户呈现立体图像。头戴式显示装置100比如头盔显示器，可以由用户戴在头上观看其上的显示图像。头戴式显示装置100可以用于观看虚拟现实应用中的3DVR(Virtual Reality)图像。

该头戴式显示装置100包括头戴支架(未图示)、曲面的显示屏120及视差屏障结构140。

头戴支架用于设置显示屏120和视差屏障结构140，并且该头戴支架可以由用户戴在头上。

图1为一实施例的头戴式显示装置100的显示屏120和视差屏障结构140的示意图。显示屏120设置于头戴支架内侧。显示屏120为曲面显示屏120。由于全景图像反映的是空间上各个角度的物体的图像，因此，在显示全景图像时，曲面屏可以按照预设曲率设置，以尽可能贴近实景的角度，更为真实的显示全景图像。显示屏120包括第一像素区121和第二像素区122，以分别发出光线。

如图1所示，视差屏障结构140设置于显示屏120靠近用户双眼(左眼310和右眼320)的一侧。即视差屏障结构140位于显示屏120和用户双眼之间，且视差屏障结构140靠近显示屏120。视差屏障结构140用于使第一像素区121射出的光线射向用户的左眼310，第二像素区122射出的光线射向用户的右眼320。这样，视差屏障结构140将左眼310和右眼320的可视画面分开。在人脑的视觉系统处理左眼310图像和右眼320图像，便可感知到相应的3D影像。

上述头戴式显示装置100，在显示屏120靠近用户双眼的一侧设置视差屏障结构140，在显示屏120与视差屏障结构140相配合的情况下，使用户观看到3D图像。并且，显示屏120为曲面显示屏120，一方面，曲面显示屏120占用空间较小，可以使得头盔显示装置的体积较小，可实现个人隐私观看；另一方面，曲面显示屏120可以较为贴近实景角度的方式显示全景图像，加之3D显示，便可以较为真实的显示全景图像。因此，上述头戴式显示装置100中的全景3D图像的显示效果较好，且可实现用户的隐私观看。

本实施例中，头戴支架的内侧设置为圆弧面，以设置相应的显示屏120。此处的圆弧面主要是指以用户脖子转动方向呈现弧形的面，当然该圆弧面在用户头部抬起与落下方向也可以呈现弧形，但这并不是必须的。

如图1所示，显示屏120为柔性显示屏，且显示屏120设置于头戴支架的圆弧面上。相应地，视差屏障结构140与所述圆弧面结构适配。这样，显示屏120可以更为真实地显示360度全景3D图像。一实施例中，所述头戴支架的内测设置有环形闭合圆弧面，所述显示屏120覆盖在所述环形闭合圆弧面上形成闭合环形屏幕这样可以实现显示屏120的平滑360度圆环显示，使得人眼可以360度自由观看。

在本发明中对于显示屏120与用户双眼之间的距离并没有特殊要求，只要适于配戴，且适于显示图像即可，优选情况下，用户双眼连线的中点至所述显示屏的直线距离在25cm至40cm的范围内，例如用户直视前方时，用户双眼连线的中点至所述显示屏的直线距离为30cm，视差屏障结构140靠近显示屏120，且相较于视差屏障结构140与用户眼睛之间的距离，视差屏障结构140与显示屏120之间的距离较小，因此，视差屏障结构140与用户眼睛之间的距离可以近似等于显示屏120与用户眼睛之间的距离。从而既实现用户观看比较舒适，又可以实现用户在头戴式显示装置100中隐私地观看3D全景图像。另外，一般情况下，人的双眼之间的距离为65mm，相较于30cm来讲，因此，显示屏120与双眼连线的中点之间的距离也可以近似等于显示屏120至一只眼睛的距离。

本实施例中，如图1所示，显示屏120包括基板123。显示屏120包括平行设置的第一像素层和第二像素层。第一像素层和第二像素层设置在基板123上。第一像素层和第二像素层均为圆弧面的结构。第一像素层中排布有间隔排列的多个第一像素区121，所述第二像素层中排布有间隔排布多个第二像素区122。第一像素层位于第二像素层和视差屏障结构140之间。本实施例中，第一像素层和第二像素层用于分别显示图像。第一像素层射向用户的右眼的光线被视差屏障结构所遮挡，且第二像素层射向用户的左眼的光线被第一像素层的像素所遮挡，以使用户的左眼只能接收第一像素层所发出的光线、用户的右眼只能接收第二像素层所发出的光线。也就是说，第一像素层发出的至右眼320的光线被视差屏障结构140遮挡，即第一像素层的发出的光在视差屏障结构140的作用下只射入左眼310。第二像素层发出的光在第一像素层的作用下只射入右眼320。具体地，第一像素层的像素遮挡了第二像素层发出的光至左眼310的光线。即第一像素层作为第二像素层的视差障壁。这样，第一像素层和第二像素层发出的光线分别到达用户的左眼310和右眼320。其中第一像素区121或第二像素区122均可以包括一个像素，也可以包括多个像素，可以视想要达到的3D效果而设置。

本实施例中，由于第一像素层和第二像素层的位置不同，因此，显示屏120可以在不同位置分别显示各自的图像，以使用户观看到立体图像。并且第一像素层和第二像素层单独设置，可以使得第一像素层和第二像素层的工作状态独立控制，从而使得显示屏120的显示效果容易调节。

在一实施例中，第一像素区121和第二像素区122可以均具有AMOLED像素结构，使得显示屏120为AMOLED显示屏。一方面，AMOLED显示屏可以使得曲面显示屏容易实现。另一方面，AMOLED显示屏的响应速度快，在显示屏120上显示的每帧3D图像之间都能快速地相应，使得相邻帧3D图像之间的串扰较小，从而使得显示屏120的3D显示效果较好。

在另一实施例中，第一像素区121具有AMOLED像素结构，第二像素区122具有AMOLED像素结构或PMOLED像素结构。AMOLED像素结构的响应速度较快。PMOLED像素结构较为省电，且适用于小尺寸的显示屏。如果第一像素区121和第二像素区122均采用AMOLED像素结构，则显示屏的反应速度较快。如果第一像素区121采用AMOLED像素结构，而第二像素区122采用PMOLED像素结构，则适用于小尺寸的显示屏，且比较节省电能。

其中，AMOLED是Active-matrix organic light emitting diode的简写，中文全称是有源(主动)矩阵有机发光二极体；PMOLED是Passive-matrix organic lightemitting diode的简写，中文全称是被动矩阵有机发光二极体。

本实施例中，头戴式显示装置100还包括控制器(未图示)，控制器设置于头戴支架上，用于控制显示屏120的显示效果。控制器包括第一-控制单元和第二控制单元。第一控制单元用于控制显示屏120的工作状态。第二控制单元用于控制视差屏障结构140与显示屏120的相对位置。这样，控制器通过第一控制单元和第二控制单元去调节显示屏120的显示效果。

具体地，第一控制单元在第一像素层工作时控制第二像素层的开启与关闭，以相应将显示屏120显示的图像控制为三维或二维。具体地，在显示屏120要显示3D画面时，第一控制单元将第二像素层开启；在显示屏120要显示2D画面，第一控制单元将第二像素层关闭，由第一像素层显示图像。由于AMOLED显示屏的响应速度较快，第二像素层可以快速关闭，以节约电能。并且，在显示屏120显示的图像由3D切换到2D显示时，由于画面呈现在第一像素层，第一像素层靠近人眼，这样不会导致显示屏120的亮度衰减过大以及出现摩尔条纹现象，2D显示效果较好。

一实施例中，第一控制单元分别与第一像素层和第二像素层连接，第二控制单元和视差屏障结构140连接。在头戴式显示装置110所显示的图像为二维图像时，第一控制单元用于控制第一像素层处于工作状态、第二像素层处于关闭状态。第二控制单元控制视差屏障结构140处于非遮挡状态，以使得第一像素层出射的光线穿过视差屏障结构140分别射向用户的左眼和右眼，从而使得双眼同时看到第一像素层显示的2D图像。

本实施例中，视差屏障结构140可以为液晶光栅、柱镜光栅或狭缝光栅中的其中一种。工程人员在设计时，可以根据需求灵活选择视差屏障结构140的具体结构。

本实施例中，头戴式显示装置100还包括驱动结构(未图示)，驱动结构设置于头戴支架上，驱动结构与显示屏120或视差屏障结构140连接，驱动结构用于调节显示屏120与视差屏障结构140的相对位置，以确保第一像素区121和第二像素区122发出的光线分别入射至用户的左眼310和右眼320。本实施例中，驱动结构与显示屏120连接，用于调节显示屏120相对于视差屏障结构140的位置。这样，在原有的视差屏障结构140和显示屏120的位置下，用户的头部相对显示屏120转动时，由于用户眼睛与显示屏120的角度变化，第一像素层发出的光线有可能不能入射至左眼310，第二像素层发出的光线不能入射至右眼320，导致用户观看到3D图像质量不好或者看不到3D图像。因此，驱动结构可以调整显示屏120相对于视差屏障结构140的位置，以确保视差屏障结构140与第一像素层之间及第一像素层与第二像素层之间正常作用，从而确保用户观看到质量较好的3D图像。例如，驱动结构可以是电动马达。

需要说明的是，驱动结构与视差屏障结构140和显示屏120的连接关系不局限于此。在其它实施例中，也可以是驱动结构与视差屏障结构140连接，驱动结构调节视差屏障结构140的位置。只要能够实现驱动结构调节视差屏障结构140与显示屏120的相对位置即可，以确保用户观看到质量较好的3D图像。

本实施例中，头戴式显示装置100还包括人眼追踪设备(未图示)。人眼追踪设备用于实时探测人眼的位置并输出位置信息。第二控制单元与人眼追踪设备和驱动结构分别连接。第二控制单元根据位置信息控制驱动结构运行。从而实现第二控制单元根据人眼的位置控制显示屏120与视差屏障结构140的相对位置，确保用户能够给观看到质量较好的3D图像。

图2是另一实施例头戴式显示装置200的显示屏220与视差屏障结构240的示意图。本实施例中，头戴式显示装置200包括头戴支架、显示屏220和视差屏障结构240。显示屏220还包括多个第一像素区221和多个第二像素区222，第一像素区221和第二像素区222设置在基板223上，且所述第一像素区和所述第二像素区交替排列在同一像素层中。视差屏障结构240使第一显示单元221和第二显示单元222发出的光线分别入射至用户的左眼和右眼，即视差屏障结构240使用户的左眼只能接收到第一像素区221所发出的光线、用户的右眼只能接收到第二像素区222所发出的光线。本实施例中，第一像素区221和第二像素区222位于一块屏体上的不同位置，这样可以节约成本。第一像素区221或第二像素区222均可以包括一个像素，也可以包括多个像素，可以视想要达到的3D效果而设置。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种头戴式显示装置，其特征在于，所述装置包括：

头戴支架；

曲面的显示屏，设置于所述头戴支架内侧；所述显示屏包括第一像素区和第二像素区；以及

视差屏障结构，位于所述显示屏与所述用户之间；

其中，所述视差屏障结构用于使所述第一像素区射出的光线射向所述用户的左眼，所述第二像素区射出的光线射向所述用户的右眼。

2.根据权利要求1所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述显示屏包括平行设置的第一像素层和第二像素层；所述第一像素层中排布有间隔排列的多个第一像素区，所述第二像素层中排布有间隔排布多个第二像素区，所述第一像素层位于所述第二像素层和所述视差屏障结构之间；

其中，所述第一像素层射向所述用户的右眼的光线被所述视差屏障结构所遮挡，且所述第二像素层射向所述用户的左眼的光线被所述第一像素层的像素所遮挡，以使所述用户的左眼只能接收所述第一像素层所发出的光线、所述用户的右眼只能接收所述第二像素层所发出的光线。

3.根据权利要求2所述的头戴式显示装置，其特征在于，还包括设置于所述头戴支架上的第一控制单元；所述第一控制单元在所述第一像素层工作时控制所述第二像素层的开启与关闭，以相应的将显示屏显示的图像控制为三维或二维。

4.根据权利要求2所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述第一像素区具有AMOLED像素结构，所述第二像素区为具有AMOLED像素结构或PMOLED像素结构。

5.根据权利要求1所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述显示屏包括多个第一像素区和多个第二像素区，且所述第一像素区和所述第二像素区交替排列在同一像素层中；

其中，所述视差屏障结构使所述用户的左眼只能接收到各所述第一像素区所发出的光线、所述用户的右眼只能接收到各所述第二像素区所发出的光线。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的头戴式显示装置，其特征在于，还包括驱动结构，所述驱动结构设置于所述头戴支架上，所述驱动结构与所述显示屏或视差屏障结构连接；所述驱动结构用于调节所述显示屏与所述视差屏障结构的相对位置。

7.根据权利要求6所述的头戴式显示装置，其特征在于，还包括人眼追踪设备和第二控制单元，所述第二控制单元与所述人眼追踪设备和所述驱动结构分别连接；所述人眼追踪设备用于实时探测人眼的位置并输出位置信息；所述第二控制单元根据所述位置信息控制所述驱动结构运行。

8.根据权利要求1至5中任意一项所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述头戴支架的内侧设置有圆弧面，所述显示屏为柔性显示屏，所述显示屏覆盖在所述圆弧面上。

9.根据权利要求8所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述头戴支架的内测设置有环形闭合圆弧面，所述显示屏覆盖在所述环形闭合圆弧面上形成闭合环形屏幕。

10.根据权利要求9所述的头戴式显示装置，其特征在于，用户双眼连线的中点至所述显示屏的直线距离在25cm至40cm的范围内。