CN108732763A - 用于虚拟现实的显示屏和头显装置与虚拟现实头显系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于虚拟现实的显示屏、头显装置和虚拟现实头显系统。显示屏包括:显示面板;第一偏振片,第一偏振片设置在显示面板的第一表面上,且第一偏振片包括多个第一区域和多个第二区域,多个第一区域和多个第二区域在第一方向上交替分布,其中,第一区域和第二区域的偏振方向相互垂直。由此,用户的两只眼睛均可以看到整个显示屏,如此可以大大提高虚拟现实头显系统的视场角和双眼重叠区,进而增强用户的虚拟世界沉浸感,相比于现有技术,采用一个显示屏,可以免去了双显示屏安装过程中严格的对齐关系的限制,提高生产良率。

Description

用于虚拟现实的显示屏和头显装置与虚拟现实头显系统
技术领域
本发明涉及虚拟现实技术领域,具体的,涉及用于虚拟现实的显示屏和头显装置与虚拟现实头显系统。
背景技术
参照图1,相关技术中虚拟现实(VR)头显系统通常采用双显示屏(左眼显示屏4和右眼显示屏6)和双透镜(左眼透镜3和右眼透镜5)的形式,即人的左眼1和右眼2各自对应一块显示屏和一块透镜,观察者通过两只眼睛分别看到各自显示屏上的图像从而获得立体视觉感,其中,左眼看到的图像9、右眼看到的图像10重叠后得到双眼看到的重叠图像7。但是这种头显系统中有个很重要的结构挡光板8(镜筒结构),设置在两块透镜和两块显示屏中间,其作用是连接固定两个透镜,并防止左眼看到右边的显示屏以及右眼看到左边的显示屏,进而避免双眼视觉错乱。但是上述结构的头显系统至少存在以下缺陷:头显系统的视场角β(单眼视场角)受到限制,很难增大;两块显示屏在安装固定时要严格对齐,且百分百无夹角,故而对结构设计精度要求较高,很容易降低量产时的良率;两块显示屏中间的遮挡板会增加系统的结构复杂度和重量负担。
需要说明的是,图1中a-h八条虚线的含义为:a为左眼显示屏4顶端成的像与左眼1的连线,b是左眼显示屏4顶端经过左眼透镜3折射到左眼1的实际光线,c是左眼显示屏4底端经过左眼透镜3折射到左眼的实际光线,d是左眼显示屏4底端成的像与左眼1的连线;e为右眼显示屏6顶端成的像与右眼2的连线,f是右眼显示屏6顶端经过右眼透镜5折射到右眼2的实际光线,g是右眼显示屏6底端经过右眼透镜5折射到右眼2的实际光线,h是右眼显示屏6底端成的像与右眼2的连线。
因此,关于虚拟现实头显系统的研究仍有待深入。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此,本发明的一个目的在于提出一种具有结构简单、重量较轻、量产良率高、视场角大或体验效果更佳等优点的用于虚拟现实的显示屏和头显装置与VR头显系统。
在本发明的一个方面,本发明提供了一种用于虚拟现实的显示屏。根据本发明的实施例,所述显示屏包括:显示面板;第一偏振片,所述第一偏振片设置在所述显示面板的第一表面上,且所述第一偏振片划分为多个第一区域和多个第二区域,多个所述第一区域和多个所述第二区域在第一方向上交替分布,其中,所述第一区域和所述第二区域的偏振方向相互垂直。由此,从第一区域和第二区域出射的光线为偏振方向相互垂直的两种光线,从而可以利用一个显示面板同时为用户的双眼提供显示画面,如通过配合具有合适的偏振方向的偏振片可以使得用户的一只眼睛只能看到第一区域的显示图像,另一只眼睛只能看到第二区域的显示图像,或者说显示面板中的同一帧画面会输出两个图像,即多个第一区域对应输出一个图像,多个第二区域对应输出另一个图像,这两个图像分别进入用户的两只眼睛,然后通过大脑合成整体画面,使用户产生立体的视觉感;同时,相比于现有技术,采用一个显示屏,可以免去了双显示屏安装过程中严格的对齐关系的限制,提高生产良率,此外,用户的两只眼睛均可以看到整个显示屏,如此可以大大提高虚拟现实头显系统的视场角和双眼重叠区,进而增强用户的虚拟世界沉浸感。
根据本发明的实施例,多个所述第一区域和多个所述第二区域分别被构造为沿第二方向延伸的条形,其中,所述第二方向与所述第一方向相互交叉。
根据本发明的实施例,所述显示面板中的子像素沿所述第一方向成行分布且沿所述第二方向成列分布,每个所述第一区域和每个所述第二区域在所述显示面板上的正投影分别覆盖1~3列所述子像素。
根据本发明的实施例,所述显示面板为液晶显示面板,且所述显示屏还包括第二偏振片,所述第二偏振片设置在所述显示面板远离所述第一偏振片的一侧,且所述第二偏振片划分为多个第三区域和多个第四区域,多个所述第三区域和多个所述第四区域在所述显示面板上的正投影分别和多个所述第一区域和多个所述第二区域在所述显示面板上的正投影重叠,且所述第三区域和所述第四区域的偏振方向分别与所述第一区域和所述第二区域的偏振方向垂直。
在本发明的另一方面,本发明提供了一种用于虚拟现实的头显装置。根据本发明的实施例,所述头显装置包括:透镜;第三偏振片和第四偏振片,所述第三偏振片和所述第四偏振片并列设置在所述透镜的第二表面上,且所述第三偏振片和所述第四偏振片的偏振方向相互垂直,其中,所述头显装置不包含液晶层。由此,头显装置结构简单、轻便,没有液晶层的设置,不仅可以实现虚拟现实的虚拟效果,还可以简化头显装置;配合前面所述的显示屏,从第一区域和第二区域出射的偏振方向相互垂直的两种光线,经过第三偏振片和第四偏振片后,使得上述两种相互垂直的偏振光分别入射到用户的双眼中,即使得显示屏中同一帧画面输出的两个图像分别进入用户的两只眼睛,防止用户的同一只眼睛看到两个图像,之后两个图像通过大脑合成整体画面,使用户产生立体的视觉感;此外,相比于现有技术,本申请的用于虚拟现实的头显装置只需采用一块透镜对显示屏的图像进行放大即可,即透镜只有一个成像面,不需要考虑双透镜结构的严格对齐关系,避免了双透镜可能存在的两个透镜成像面不再一个面上的问题(双透镜成像面不在一个面上的原因有如下两个:a、两个透镜光学参数不完全一致,即可能存在不良;b、两个透镜的固定结构不对齐,这两个原因容易导致量产时产品良率下降),同时简化透镜固定结构,便于安装,特别适用于量产,且良率较高。
根据本发明的实施例,所述第三偏振片和所述第四偏振片之间没有间隙。
根据本发明的实施例,所述第三偏振片和所述第四偏振片在所述第二表面上的正投影覆盖所述第二表面。
根据本发明的实施例,所述透镜为菲涅尔透镜,且所述第三偏振片和所述第四偏振片设置在所述菲涅尔透镜的平坦面上。
在本发明的又一方面,本发明提供了一种虚拟现实头显系统。根据本发明的实施例,虚拟现实头显系统包括:前面所述的显示屏;前面所述的头显装置,所述头显装置用于观看所述显示屏的显示画面;其中,所述显示屏中的第一偏振片的第一区域和第二区域的偏振方向分别与所述头显装置中的第三偏振片和第四偏振片的偏振方向相同。由此,从显示屏的第一区域和第二区域出射的光线为偏振方向相互垂直的两种光线,所以说,显示面板中的同一帧画面会输出两个偏振方向相互垂直的两个图像,即多个第一区域对应输出一个图像,多个第二区域对应输出另一个图像;上述从第一区域和第二区域出射的两种偏振光线穿过头显装置的透镜后分别经过第三偏振片和第四偏振片后,分别入射到用户的两只眼睛中,即上述两个图像分别进入用户的两只眼睛(或者说,用户的一只眼睛只能看到第一区域的显示图像,另一只眼睛只能看到第二区域的显示图像),之后两个图像通过大脑合成整体画面,并使用户产生立体的视觉感。其中,第三偏振片和第四偏振片的设置可以防止用户的同一只眼睛看到两个图像,影响用户的体验感。
根据本发明的实施例,所述第三偏振片和所述第四偏振片位于所述头显装置中的透镜远离所述显示屏的一侧。
附图说明
图1是现有技术中虚拟现实头显系统的结构示意图。
图2是本发明一个实施例中用于虚拟现实的显示屏的立体结构示意图。
图3是本发明另一个实施例中第一偏光片与子像素的位置对应关系图。
图4是本发明又一个实施例中显示屏的截面结构示意图。
图5是本发明又一个实施例中用于虚拟现实的头显装置的截面结构示意图。
图6是本发明又一个实施例中菲涅尔透镜的结构示意图,其中图6中A是菲涅尔透镜的侧视图,图6中的B是菲涅尔透镜的正视图。
图7是本发明又一个实施例中虚拟现实头显系统的结构示意图。
图8是本发明又一个实施例中虚拟现实头显系统的显示图像的输出示意图。
图9是本发明又一个实施例中虚拟现实头显系统的结构示意图。
图10是本发明又一个实施例中虚拟现实头显系统的结构示意图。
附图标记:
左眼1;右眼2;左眼透镜3;左眼显示屏4;右眼透镜5;右眼显示屏6;重叠图像7;挡光板(镜筒结构)8;左眼看到的图像9;右眼看到的图像10;显示面板100;第一表面101;第一偏振片110;第一区域111;第二区域112;子像素102;第二偏振片120;第三区域123;第四区域124;显示屏1000;透镜200,第二表面201;;第三偏振片210;第四偏振片220;头显装置2000;第一图像300;第二图像400;显示图像500;最终画面3000
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的,按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。
在本发明的一个方面,本发明提供了一种用于虚拟现实的显示屏。根据本发明的实施例,参照图2,所述显示屏包括:显示面板100;第一偏振片110,所述第一偏振片110设置在所述显示面板100的第一表面101上,且所述第一偏振片110包括多个第一区域111和多个第二区域112,多个所述第一区域111和多个所述第二区域112在第一方向上交替分布,其中,所述第一区域111和所述第二区域112的偏振方向相互垂直。由此,从第一区域和第二区域出射的光线为偏振方向相互垂直的两种光线,从而可以利用一个显示面板同时为用户的双眼提供显示画面,如通过配合具有合适的偏振方向的偏振片可以使得用户的一只眼睛只能看到第一区域的显示图像,另一只眼睛只能看到第二区域的显示图像,或者说显示面板中的同一帧画面会输出两个图像,即多个第一区域对应输出一个图像,多个第二区域对应输出另一个图像,这两个图像分别进入用户的两只眼睛,然后通过大脑合成整体画面,使用户产生立体的视觉感;同时,相比于现有技术,采用一个显示屏,可以免去了双显示屏安装过程中严格的对齐关系的限制,提高生产良率,此外,用户的两只眼睛均可以看到整个显示屏,如此可以大大提高虚拟现实头显系统的视场角和双眼重叠区,进而增强用户的虚拟世界沉浸感。
根据本发明的实施例,参照图2,为了增强用户体验,多个所述第一区域111和多个所述第二区域112分别呈沿第二方向延伸的条形,其中,所述第二方向与所述第一方向相互交叉。由此,满足第一区域和第二区域分别输出相互垂直的偏振光,使得显示面板输出分别对应两只眼睛的两个图像,而且第一偏光片可以划分更多个第一区域和第二区域,使得画面显示更为清晰,增强用户的体验,当该显示屏用于虚拟现实头显系统时,还可以增强画面的立体视觉感。
需要说明的是,第一方向是指显示屏的长边方向(或短边方向),第二方向是指显示屏的短边方向(或长边方向)。所述第一表面是指使用显示面板实际使用时靠近用户的表面。
根据本发明的实施例,为了提高显示屏显示图像的质量,以及当该显示屏用于虚拟现实头显系统时,增强图像的立体视觉感,参照图3(图中为了便于描述第一区域和第二区域分别与子像素之间的位置关系,省略了显示面板中的其他结构),所述显示面板中的子像素102沿所述第一方向成行分布且沿所述第二方向成列分布,每个所述第一区域111和每个所述第二区域112在所述显示面板100上的正投影分别覆盖1~3列所述子像素102。具体的:图3中的B显示了每个所述第一区域111和每个所述第二区域112在所述显示面板100上的正投影分别覆盖3列所述子像素102,由此,显示屏的现实的图像质量较佳,当该显示屏用于虚拟现实头显系统时,还可以很好的增强图像的立体视觉感,提高用户虚拟世界的沉浸感;图3中的A显示了每个所述第一区域111和每个所述第二区域112在所述显示面板100上的正投影分别覆盖1列所述子像素102,如此,可以更进一步的提高显示屏的现实的图像质量,当该显示屏用于虚拟现实头显系统时,可以更很好的增强图像的立体视觉感,提高用户虚拟世界的沉浸感。如果每个所述第一区域111和每个所述第二区域112在所述显示面板100上的正投影分别覆盖大于3列子像素102,虽然依然可以实现输出对应用户两只眼睛的两个图像,但是可能会导致相邻第一区域和第二区域对应覆盖的相邻子像素间隔不均的问题被人眼察觉,影响体验。
根据本发明的实施例,在同一显示屏中,多个所述第一区域111和多个所述第二区域112对应覆盖的子像素列数可以相同,也可以不同。比如,在本发明的一些实施例中,每个所述第一区域111和每个所述第二区域112在所述显示面板100上的正投影分别覆盖1~3列且相同列数的所述子像素102;在本发明的另一些实施例中,每个所述第一区域111和每个所述第二区域112在所述显示面板100上的正投影分别覆盖1~3列且不相同列数的所述子像素102;在本发明的又一些实施例中,不同的第一区域111(或第二区域)在显示面板100上的正投影覆盖1~3列子像素102。在本发明的优选实施例中,每个所述第一区域111和每个所述第二区域112在所述显示面板100上的正投影分别覆盖1~3列且相同列数的所述子像素102,由此,画面显示效果最佳,画面立体感最强,观看效果最佳。根据本发明的实施例,所述子像素的具体种没有限制要求,本领域技术人员可以根据实际需求灵活设置。在本发明的一些实施例中,子像素可以为红色子像素、绿色子像素和蓝色子像素;在本发明的另一些实施例中,子像素可以为红色子像素、绿色子像素、蓝色子像素和白色子像素;在本发明的又一些实施例中,子像素可以为红色子像素、绿色子像素、蓝色子像素、白色子像素和黄色子像素。由此,可以扩大显示面板的选择范围。
根据本发明的实施例,所述显示面板可以为OLED显示面板,也可以为液晶显示面板,当所述显示面板为液晶显示面板时,本领域技术人员熟知,LCD显示面板具有上下两个偏振片,本申请为了在保证正常使用的前提下,简化制作工艺和所述显示屏的结构,本申请将上述的第一偏振片作为显示屏的上偏振片,其中,参照图4,所述显示屏还包括第二偏振片120,所述第二偏振片120设置在所述显示面板100远离所述第一偏振片的一侧,且所述第二偏振片120具有第三区域123和第四区域124,所述第三区域123和所述第四区域124在所述显示面板100上的正投影分别和所述第一区域111和所述第二区域112在所述显示面板100上的正投影重叠,且所述第三区域123和所述第四区域124的偏振方向分别与所述第一区域111和所述第二区域112的偏振方向垂直。由此,第一偏振片构成显示屏的上偏振片,第二偏振片构成显示屏的下偏振片,不仅可以满足显示屏的显示需求,还可以满足用于虚拟现实时对显示屏的前面所述的使用要求,同时简化显示屏的结构和制作工艺,降低成本。
本领域技术人员可以理解,所述显示面板除了前面所述的子像素,还包括常规显示面板所必备的结构或部件,比如薄膜晶体管、电极、遮光层、绝缘层、黑矩阵、基板衬底等结构或部件,所述显示屏除了前面所述的显示面板、第一偏振片和第二偏振片外,还包括常规显示屏所必备的结构或部件,比如盖板和中框等结构或部件。
在本发明的另一方面,本发明提供了一种用于虚拟现实的头显装置。根据本发明的实施例,参照图5,所述头显装置包括:透镜200;第三偏振片210和第四偏振片220,所述第三偏振片210和所述第四偏振片220并列设置在所述透镜200的第二表面202上,且所述第三偏振片210和所述第四偏振片220的偏振方向相互垂直,其中,所述头显装置不包含液晶层。由此,头显装置结构简单、轻便,没有液晶层的设置,不仅可以实现虚拟现实的虚拟效果,还可以简化头显装置;配合前面所述的显示屏,从第一区域和第二区域出射的偏振方向相互垂直的两种光线,经过第三偏振片和第四偏振片后,使得上述两种相互垂直的偏振光分别入射到用户的双眼中,即使得显示屏中同一帧画面输出的两个图像分别进入用户的两只眼睛,防止用户的同一只眼睛看到两个图像,之后两个图像通过大脑合成整体画面,使用户产生立体的视觉感;此外,相比于现有技术,本申请的用于虚拟现实的头显装置只需采用一块透镜对显示屏的图像进行放大,只有一个成像面,不需要考虑双透镜结构的严格对齐关系,避免了双透镜可能存在的两个透镜成像面不再一个面上的问题(双透镜成像面不在一个面上的原因有如下两个:a、两个透镜光学参数不完全一致,即可能存在不良;b、两个透镜的固定结构不对齐,这两个原因容易导致量产时产品良率下降),同时简化透镜固定结构,便于安装,特别适用于量产,且良率较高。
根据本发明的实施例,为了放大所需观看的图像,透镜采用凸透镜,具体的可以为双凸凸透镜、平凸凸透镜和凹凸凸透镜中的任意一种结构的凸透镜,此时,第三偏振片和第四偏振片可以选择设置的透镜的任意一面。在本发明的一些实施例中,当所述头显装置应用于虚拟现实头显系统时,为了使得从第三偏振片和第四偏振片出射的两种偏振光分别入射到用户的两只眼睛中,即避免第三偏振片出射的部分偏振光入射到不与之对应的另一只眼睛中,第四偏振片出射的部分偏振光入射到不与之对应的另一只眼睛中,进而避免发生混光现象和双眼视觉错乱,可以将第三偏振片和第四偏振片设置在透镜靠近用户眼睛的一侧,或者说,将第三偏振片和第四偏振片设置在透镜远离用于虚拟现实的显示屏的一侧,如此,可以更好的避免上述混光现象,防止双眼视觉错乱。
根据本发明的一些实施例,为了减轻用于虚拟现实的头显装置的重量,所述透镜为菲涅尔透镜,结构示意图参照图6,且所述第三偏振片和所述第四偏振片设置在所述菲涅尔透镜的平坦面上,如此,相比于其他种类的透镜,菲涅尔透镜较为轻薄,可以减轻所述头显装置的重量,又由于菲涅尔透镜另一面为非平坦面(刻录了由小到大的同心圆),所以须将第三偏振片和第四偏振片设置在所述菲涅尔透镜的平坦面上,以防第三偏振片和第四偏振片脱落,影响所述头显装置的质量。进一步的,当所述头显装置应用于虚拟现实头显系统时,为了避免上述的混光现象,可以将菲涅尔透镜的平坦面靠近用户眼睛的一侧设置,或者说,将菲涅尔透镜的平坦面远离用于虚拟现实的显示屏的一侧设置。
根据本发明的实施例,为了防止混光现象,所述第三偏振片和所述第四偏振片之间没有间隙。由此,可以防止从显示屏出射的部分光线既不经第三偏光片也不经过第四偏光片而直接入射到用户的眼睛中,配合用于虚拟现实的显示屏使用时,可防止用户的眼睛可以看到从上述显示屏出射的两种偏振光,即防止漏光现象的发生,若发生上述漏光现象,双眼会产生错乱,直接影响虚拟现实的立体效果。
根据本发明的实施例,为了更好的避免上述漏光现象,第三偏振片和第四偏振片在第二表面上的正投影覆盖第二表面。由此,使得从虚拟现实的显示屏出射的光线只能通过第三偏光片和第四偏光片入射到用户的眼睛中,防止从虚拟现实的显示屏出射的部分光线直接透过透镜入射到用户的眼睛中,进而避免漏光现象的发生,防止双眼视觉错乱,如此可以增强图像的立体的视觉感。
当然,本领域技术人员可以理解,所述用于虚拟现实的头显装置除了前面所述的透镜、第三偏振片和第四偏振片之外,还包括常规用于虚拟现实的头显装置所必备的结构或部件,比如主体框架等结构或部件。
在本发明的又一方面,本发明提供了一种虚拟现实头显系统。根据本发明的实施例,参照图7-10,虚拟现实头显系统包括:前面所述的显示屏1000;前面所述的头显装置2000,所述头显装置2000用于观看所述显示屏1000的显示画面;其中,所述显示屏1000中的第一偏振片的第一区域111和第二区域112的偏振方向分别与头显装置2000中的第三偏振210片和第四偏振片220的偏振方向相同。由此,从显示屏的多个第一区域和多个第二区域出射的光线为偏振方向相互垂直的第一偏振光和第二偏振光,所以说,对于显示面板的同一帧画面,显示屏会输出偏振方向相互垂直的第一图像300和第二图像400,具体的,多个第一区域输出多个条形子图像,所述多个条形子图像形成第一图像300,即多个第一区域对应输出第一图像300,最终对应入射到用户的一只眼睛,多个第二区域输出多个条形子图像,所述多个条形子图像形成第二图像400,即多个第二区域对应输出第二图像400,最终对应入射到用户的另一只眼睛;上述从第一区域和第二区域出射的两种光线穿过透镜后分别经过第三偏振片和第四偏振片后分别入射到用户的两只眼睛中,即上述第一图像300和第二图像400分别进入用户的两只眼睛,之后第一图像300和第二图像400通过大脑合成整体画面500,即第一图像300和第二图像400中的多个条形子图像相互交替交叉,形成整体显示图像500,即显示屏的显示画面,由于上述输出图像的方式,再经过透镜的放大,用户看到的最终画面3000具有立体的视觉感,显示图像输出的示意图可参照图8和图9(图中的1-18是表示多个子图像的画面,并非标号)。其中,第三偏振片和第四偏振片的设置可以使得从第一区域和第二区域的光线分别入射到用户的两只眼睛中,即防止从第一区域和第二区域出射的部分光线入射到不与之对应的眼睛中,以此避免混光和漏光的现象,进而避免导致双眼视觉错乱。
需要说明的是,图10中i-p八条虚线的含义为:i为显示屏1000顶端成的像与左眼1的连线,j是显示屏1000顶端成的像与右眼2的连线,k是显示屏1000顶端经过透镜200折射到左眼1的实际光线,l是显示屏1000顶端经过透镜200折射到右眼2的实际光线,m是显示屏1000底端经过透镜200折射到左眼1的实际光线,o是显示屏1000底端经过透镜200折射到右眼2的实际光线,n为显示屏1000底端成的像与左眼1的连线,p是显示屏1000底端成的像与右眼2的连线。其中,连线i与连线n的夹角α是左眼的视场角,连线j与连线p的夹角α是右眼的视场角,即该虚拟现实头显系统的视场角为α。
根据本发明的实施例,所述虚拟现实头显系统相比于相关技术至少还具有以下有益效果:
1、本发明采用单透镜对显示屏的图像进行放大,不需要考虑双透镜结构的严格对齐关系,避免了双透镜可能存在的两个透镜成像面不再一个面上的问题,同时简化透镜固定结构,便于安装,特别适用于量产,且良率较高;
2、本发明采用单透镜、单显示屏,希望用户的双眼可以看到整个显示屏,即左眼可以看到整个显示屏的最右端,右眼可以看到整个显示屏的最左端,极大地提高了VR头显系统的视场角α(参照图10)和双眼重叠区(即最终画面3000的显示区),从而很好地增强了体验者的虚拟世界沉浸感;
3、采用单透镜、单屏幕的组合形式,不再需要双透镜中间的镜筒结构等,极大简化了结构,减轻了VR头显系统重量,同时免去了双显示屏安装过程中严格的对齐关系限制。
根据本发明的实施例,本领域技术人员可以根据实际需求选择将第三偏振片和第四偏振片设置在透镜的其中一个表面。在本发明的一些实施例中,为了使得从第一区域和第二区域的光线分别经过第三偏振片和第四偏振片后分别入射到用户的两只眼睛中,即防止从第三偏振片和第四偏振片出射的部分光线入射到不与之对应的眼睛中,以此避免混光现象和双眼视觉错乱,故而将第三偏振片和第四偏振片尽可能的靠近用户眼睛。在本发明的一些实施例中,为了便于简化虚拟现实头显系统的结构,使之更轻便,可将第三偏振片和第四偏振片位于头显装置中的所述透镜远离所述显示屏的一侧,参照图7和图10。如此,既可以防止上述混光现象的发生,也可以简化虚拟现实头显系统的结构,使之更为轻便。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种用于虚拟现实的显示屏,其特征在于,包括:
显示面板;
第一偏振片,所述第一偏振片设置在所述显示面板的第一表面上,且所述第一偏振片划分为多个第一区域和多个第二区域,多个所述第一区域和多个所述第二区域在第一方向上交替分布,其中,所述第一区域和所述第二区域的偏振方向相互垂直。
2.根据权利要求1所述的显示屏,其特征在于,多个所述第一区域和多个所述第二区域分别被构造为沿第二方向延伸的条形,其中,所述第二方向与所述第一方向相互交叉。
3.根据权利要求2所述的显示屏,其特征在于,所述显示面板中的子像素沿所述第一方向成行分布且沿所述第二方向成列分布,每个所述第一区域和每个所述第二区域在所述显示面板上的正投影分别覆盖1~3列所述子像素。
4.根据权利要求1所述的显示屏,其特征在于,所述显示面板为液晶显示面板,且所述显示屏还包括第二偏振片,所述第二偏振片设置在所述显示面板远离所述第一偏振片的一侧,且所述第二偏振片划分为多个第三区域和多个第四区域,多个所述第三区域和多个所述第四区域在所述显示面板上的正投影分别和多个所述第一区域和多个所述第二区域在所述显示面板上的正投影重叠,且所述第三区域和所述第四区域的偏振方向分别与所述第一区域和所述第二区域的偏振方向垂直。
5.一种用于虚拟现实的头显装置,其特征在于,包括:
透镜;
第三偏振片和第四偏振片,所述第三偏振片和所述第四偏振片并列设置在所述透镜的第二表面上,且所述第三偏振片和所述第四偏振片的偏振方向相互垂直,
其中,所述头显装置不包含液晶层。
6.根据权利要求5所述的头显装置,其特征在于,所述第三偏振片和所述第四偏振片之间没有间隙。
7.根据权利要求6所述的头显装置,其特征在于,所述第三偏振片和所述第四偏振片在所述第二表面上的正投影覆盖所述第二表面。
8.根据权利要求5-7中任一项所述的头显装置,其特征在于,所述透镜为菲涅尔透镜,且所述第三偏振片和所述第四偏振片设置在所述菲涅尔透镜的平坦面上。
9.一种虚拟现实头显系统,其特征在于,包括:
权利要求1-4中任一项所述的显示屏;
权利要求5-8中任一项所述的头显装置,所述头显装置用于观看所述显示屏的显示画面;
其中,所述显示屏中的第一偏振片的第一区域和第二区域的偏振方向分别与所述头显装置中的第三偏振片和第四偏振片的偏振方向相同。
10.根据权利要求9所述的虚拟现实头显系统,其特征在于,所述第三偏振片和所述第四偏振片位于所述头显装置中的透镜远离所述显示屏的一侧。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019228352A1 (zh) * 2018-05-31 2019-12-05 京东方科技集团股份有限公司 用于虚拟现实的显示装置和观看装置与头戴式显示设备
CN114326129A (zh) * 2022-02-22 2022-04-12 亿信科技发展有限公司 一种虚拟现实眼镜

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090195873A1 (en) * 2008-01-17 2009-08-06 Panasonic Corporation Three-dimensional image reproducing apparatus
CN102109677A (zh) * 2011-03-10 2011-06-29 北京理工大学 头戴式立体视觉观片器
CN103852896A (zh) * 2014-02-13 2014-06-11 京东方科技集团股份有限公司 双视场显示装置
GB2516242A (en) * 2013-07-15 2015-01-21 Martin Leonardo Moreno Ten Head mounted display
CN205540574U (zh) * 2016-03-11 2016-08-31 深圳市漫游互联科技有限公司 一种基于虚拟现实眼镜的显示装置
CN205665452U (zh) * 2016-06-02 2016-10-26 钱晓峰 一种能快速准确组装在vr眼镜上的镜片
CN108445633A (zh) * 2018-03-30 2018-08-24 京东方科技集团股份有限公司 一种vr头戴式显示设备、vr显示方法及vr显示系统

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6353508B1 (en) * 2000-01-06 2002-03-05 Douglas Burke Polarizing fresnel enhanced apparent depth viewing screens and systems
JP2005215325A (ja) * 2004-01-29 2005-08-11 Arisawa Mfg Co Ltd 立体画像表示装置
CN205608305U (zh) 2015-12-15 2016-09-28 乐视致新电子科技(天津)有限公司 一种3d虚拟现实头盔及其显示模块
CN206991015U (zh) 2017-06-01 2018-02-09 胡星昭 一种拍摄和显示三维影像的装置
CN108732763B (zh) 2018-05-31 2020-07-24 京东方科技集团股份有限公司 用于虚拟现实的显示屏和头显装置与虚拟现实头显系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090195873A1 (en) * 2008-01-17 2009-08-06 Panasonic Corporation Three-dimensional image reproducing apparatus
CN102109677A (zh) * 2011-03-10 2011-06-29 北京理工大学 头戴式立体视觉观片器
GB2516242A (en) * 2013-07-15 2015-01-21 Martin Leonardo Moreno Ten Head mounted display
CN103852896A (zh) * 2014-02-13 2014-06-11 京东方科技集团股份有限公司 双视场显示装置
CN205540574U (zh) * 2016-03-11 2016-08-31 深圳市漫游互联科技有限公司 一种基于虚拟现实眼镜的显示装置
CN205665452U (zh) * 2016-06-02 2016-10-26 钱晓峰 一种能快速准确组装在vr眼镜上的镜片
CN108445633A (zh) * 2018-03-30 2018-08-24 京东方科技集团股份有限公司 一种vr头戴式显示设备、vr显示方法及vr显示系统

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019228352A1 (zh) * 2018-05-31 2019-12-05 京东方科技集团股份有限公司 用于虚拟现实的显示装置和观看装置与头戴式显示设备
US11137619B2 (en) 2018-05-31 2021-10-05 Beijing Boe Optoelectronics Technology Co., Ltd. Display device for virtual reality, viewing device for virtual reality and head-mounted display apparatus
CN114326129A (zh) * 2022-02-22 2022-04-12 亿信科技发展有限公司 一种虚拟现实眼镜
WO2023159919A1 (zh) * 2022-02-22 2023-08-31 亿信科技发展有限公司 一种虚拟现实眼镜

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