CN109507800A

CN109507800A - 近眼显示装置

Info

Publication number: CN109507800A
Application number: CN201810273564.0A
Authority: CN
Inventors: 吴松阳; 郑伟民
Original assignee: Wu Sung Yang
Current assignee: Wu Sung Yang
Priority date: 2017-09-15
Filing date: 2018-03-29
Publication date: 2019-03-22
Also published as: US20190086584A1; US10379266B2

Abstract

本发明公开了一种近眼显示装置，包括显示面板以及多个光调变单元。其中显示面板包括多个显示像素单元，显示像素单元放出显示光。各光调变单元设置于显示面板的光放出表面，并分别与多个显示像素单元中的一个对应设置。各光调变单元的配置是用以将对应的显示像素单元所放出的显示光导向使用者的眼睛，且导向使用者的眼睛的显示光的宽度小于眼睛的瞳孔尺寸。当近眼显示装置失焦时，使用者仍然可以从近眼显示装置中接收到清晰的影像，因为导向使用者的眼睛的显示光的宽度小于眼睛的瞳孔尺寸。

Description

近眼显示装置

技术领域

本发明是涉及一种近眼显示装置，特别是包括用以将显示光导向使用者的眼睛的光调变单元的一种近眼显示装置。

背景技术

随着虚拟实境(virtual reality,VR)及其相关应用越来越受到注意，虚拟实境装置例如近眼显示装置以及头戴式显示装置发展地非常迅速。虚拟实境装置的使用者能够环视所见到的人造环境并与其中的虚拟物件互动。然而，由于使用者的眼镜必须聚焦在动态的影像上，部分的使用者在使用虚拟实境装置时可能感到不适，进而影响使用者的使用体验。

发明内容

本发明的目的在于提供一种近眼显示装置。近眼显示装置的各光调变单元分别与多个显示像素单元中的一个对应设置，且光调变单元是用以将显示像素单元所放出的显示光导向使用者的眼睛，且使得导向使用者的眼睛的显示光的宽度小于眼睛的瞳孔尺寸。因此，当使用者的眼睛聚焦在错误的距离上，使用者仍然可以由近眼显示装置接受到清晰的影像，且使用者不会因为使用者眼睛和近眼显示装置之间的距离变化以及使用者两眼之间的视差而受到影响。本发明的近眼显示装置可缓解使用近眼显示装置时使用者眼睛的紧绷感，因此使用者对于近眼显示装置的使用体验能够被提升。

本发明的一实施例提供一近眼显示装置，包括一显示面板以及多个光调变单元。显示面板包括用以放出显示光的多个显示像素单元。光调变单元设置在显示面板的光放出表面上，且各光调变单元分别与多个显示像素单元中的一个对应设置。各光调变单元的配置是用以将显示像素单元所放出的显示光导向使用者的眼睛，且导向使用者的眼睛的显示光的宽度小于眼睛的瞳孔尺寸。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1是本发明第一实施例的近眼显示装置的示意图；

图2是本发明第一实施例的近眼显示装置的显示像素单元以及其所对应的光调变单元的示意图；

图3是本发明第一实施例的近眼显示装置中光调变单元的设置示意图；

图4是本发明第二实施例的近眼显示装置的示意图；

图5是本发明第二实施例的近眼显示装置的显示像素单元以及其所对应的光调变单元的示意图。

其中，附图标记说明如下：

10 显示面板

10P 显示像素单元

10S 光放出表面

100、200 近眼显示装置

20 光调变单元

20A 微透镜

20B 光屏蔽层

20C 微百叶窗

D1 第一方向

D2 第二方向

D3 第三方向

DL 显示光

E 眼睛

H 针孔

L 长度

PP 瞳孔

W1 第一宽度

W2 第二宽度

W3 第三宽度

具体实施方式

以下详细描述本发明，并引用附图做为参考。这些附图形成说明书所描述的一部分。附图通过图示的方式表示本发明可以被实践的具体实施例。所提供的实施例足够详细地描述本发明，使得本领域技术人员能够实现本发明。在不偏离本发明的范围的情况下，可利用其他实施例，或者可以做出结构上的变化。

因此，不应在限制的意义上来理解以下的描述，并且本发明的范围仅由权利要求及其等同物限定。以下详细描述了许多具体细节并参照附图描述各个方面和实施方式，以提供对实施方式的一个或多个方面的透彻理解。附图中相似参考的标号通常是指类似的元件。此外，应当注意的是，附图不一定是按比例绘制的。

请参考图1、图2及图3。图1是本发明第一实施例的近眼显示装置的示意图。图2是本发明第一实施例的近眼显示装置的显示像素以及其所对应的光调变单元的示意图。图3是本发明第一实施例的近眼显示装置中光调变单元的设置示意图。如图1及图2所示，提供一近眼显示装置100，近眼显示装置100包括一显示面板10和多个光调变单元20。显示面板10包括多个显示像素单元10P，显示像素单元10P用以放出显示光DL。显示面板10可包括液晶显示面板(LCD)、有机发光二极管(OLED)面板、微发光二极管显示面板、投影型显示装置或其他适合的显示面板类型。在一些实施例中，各显示像素单元10P可以是一子像素发出多个原色中的一种颜色，而上述的原色可包括例如红色、绿色以及蓝色，但不以此为限。在一些实施例中，各显示像素单元10P也可以是以混色方式发出显示光DL的一像素。光调变单元20是设置在显示面板10的光放出表面10S上，且各光调变单元20分别和多个显示像素单元10P中的其中一个对应设置。换句话说，在第一方向D1中，各光调变单元20分别仅和显示像素单元10P的其中一个对应设置，且各显示单元10P分别仅和光调变单元20的其中一个对应设置。第一方向D1可为垂直于显示面板10的光放出表面10S的一方向，且第一方向D1可为显示面板10的厚度方向，但不以此为限。

各光调变单元20是配置用以将显示像素单元10P所放出的显示光DL导向使用者的眼睛E，且导向使用者的眼睛E的显示光DL的宽度(例如图2中的第一宽度W1)小于眼睛E的瞳孔PP的尺寸。一般而言，人眼的瞳孔PP尺寸范围为1.5毫米至5.0毫米。因此，导向使用者的眼睛E的显示光DL的第一宽度W1小于1.5毫米。在一些实施例中，导向使用者的眼睛E的显示光DL的第一宽度W1可小于1毫米，但不以此为限。由显示面板10的各显示像素单元10P所发射出的显示光DL可以直接被导向使用者的一只眼睛E。因为被导向使用者眼睛E的显示光DL的第一宽度W1小于眼睛E的瞳孔尺寸，故显示光DL可藉由针孔效应而直接投射到眼睛E的视网膜上，而当使用者聚焦在错误的距离时，使用者仍然可以从近眼显示装置100中接收到清晰的影像。因此，使用者不需要为了清楚地看到由显示面板10所产生的影像而聚焦在特定的距离，且亦不会因为使用者眼睛和近眼显示装置100之间的距离变化而影响使用状况。在一些实施例中，一部分的光调变单元20可配置用以将显示光DL导向使用者的一只眼睛E(例如使用者的右眼)并且另一部分的光调变单元20可配置用以将显示光DL导向使用者的另一只眼睛E(例如使用者的左眼)，且显示光DL可以被调控以提供使用者3D效果，但不以此为限。使用者不会因为两眼之间的视差而困扰，因为使用者的两只眼睛不需要为了清楚地看到由显示面板10所产生的影像而聚焦在特定的距离。本发明的近眼显示装置的设计可以帮助缓解使用近眼显示装置时使用者眼睛的紧绷感，使用者对于近眼显示装置的使用体验可因此提升。

如图1及图2所示，在一些实施例中，各光调变单元20可包含一微透镜20A配置用以将显示光DL导向使用者的眼睛E。被光调变单元20中的一个所导向的显示光DL的出光角度可不同于被光调变单元20中的另一个所导向的显示光DL的出光角度。在一些实施例中，至少两个微透镜20A可以将显示光DL导向不同的方向。举例来说，显示光DL被一个微透镜20A所导向的入射方向可能和显示光DL被另一个微透镜20A所导向的入射方向不相同。显示光DL被一些微透镜20A所导向的入射方向可以和第一方向D1平行，且显示光DL被一些微透镜20A所导向的入射方向可以和第一方向D1不平行。各微透镜20A可包含菲涅耳透镜(Fresnellens)、柱状透镜(lenticular lens)或其他适合类型的微透镜。在一些实施例中，各光调变单元20还可包含光屏蔽层20B，该光屏蔽层20B具有针孔H，且光屏蔽层20B是设置在显示面板10的光放出表面10S和微透镜20A之间。由各显示像素单元10P所发射出的显示光DL可穿过对应的针孔H，且各针孔H的宽度(例如图2中的第二宽度W2)小于眼睛E的瞳孔尺寸，以限制显示光DL进入对应微透镜20A的宽度。因此，各针孔H的第二宽度W2小于1.5毫米。在一些实施例中，各针孔H的第二宽度W2可以小于1毫米，但不以此为限。此外，导向使用者的眼睛E的显示光DL的第一宽度W1可以大于各针孔H的第二宽度W2。

如图1、图2及图3所示，光调变单元20可以在第二方向D2上和第三方向D3上以一阵列方式排列。第二方向D2和第三方向D3可以和第一方向D1正交，但不以此为限。光调变单元20的配置方式并不限于图3所示的情况，并且可以根据显示像素单元10P的排列状况而调整。

以下将详细描述本发明不同实施例之间的差异。为了简化叙述，以下各实施例中相同的物件标示为相同的标号。为了更轻易地了解不同实施例之间的差异，以下所叙述将详加描述不同实施例之间的差异，而不同实施例之间的相同特征将不再赘述。

请参考图4及图5。图4是本发明第二实施例的近眼显示装置的示意图。图5是本发明第二实施例的近眼显示装置的显示像素单元以及其所对应的光调变单元的示意图。如图4及图5所示，本实施例的近眼显示装置200和本发明第一实施例的近眼显示装置的差异在于近眼显示装置200中的各光调变单元20包含一微百叶窗(microlouver)20C，该微百叶窗20C是配置用以限制导向使用者眼睛E的显示光DL的出光角度。各微百叶窗20C的宽度(例如图5所示的第三宽度W3)小于眼睛E的瞳孔尺寸，以限制显示光DL进入使用者眼睛E的宽度。因此，各微百叶窗20C的第三宽度W3小于1.5毫米。在一些实施例中，各微百叶窗20C的第三宽度W3可小于1毫米，但不以此为限。此外，各微百叶窗20C的长度L可以大于各微百叶窗20C的第三宽度W3用以对显示光DL产生限制效果。各微百叶窗20C在第一方向D1上仅和显示像素单元10P的其中一个对应设置，且各显示单元10P在第一方向D1上仅和微百叶窗20C的其中一个对应设置。被多个微百叶窗20C中的一个所导向的显示光DL的出光角度可以不同于被多个微百叶窗20C中的另一个所导向的显示光DL的出光角度。在一些实施例中，至少两个微百叶窗20C可以将显示光DL导向不同的方向。举例来说，显示光DL被一个微百叶窗20C所导向的入射方向可能和显示光DL被另一个微百叶窗20C所导向的入射方向不相同。显示光DL被一些微百叶窗20C所导向的入射方向可以和第一方向D1平行，且显示光DL被一些微百叶窗20C所导向的入射方向可以和第一方向D1不平行。换句话说，一个微百叶窗20C的延伸方向可能和另一个微百叶窗20C的延伸方向不同，且近眼显示装置200中的多个微百叶窗20C可能彼此不平行设置。

综合以上所述，本发明的近眼显示装置中，显示面板的各显示像素单元所发出的显示光可以直接被导向使用者的眼睛，且因为显示光导向使用者的眼睛的显示光的宽度小于眼睛的瞳孔尺寸，并且因为针孔效应，显示光可直接投射到眼睛E的视网膜上，即使使用者的眼睛聚焦在错误的距离上使用者仍然可以由近眼显示装置接受到清晰的影像。使用者不需要为了清楚地看到由显示面板所产生的影像而聚焦在特定的距离，且使用者不会因为使用者眼睛和近眼显示装置之间的距离变化以及使用者两眼之间的视差而困扰。本发明近眼显示装置设计可以帮助缓解使用近眼显示装置时使用者眼睛的紧绷感，因此使用者的对于近眼显示装置的使用体验能够被提升。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种近眼显示装置，其特征在于，包括：

一显示面板，包括多个显示像素单元，该多个显示像素单元放出一显示光；以及

多个光调变单元，设置于该显示面板的一光放出表面，其中各光调变单元分别与该多个显示像素单元中的一个对应设置，各光调变单元的配置是用以将该多个显示像素单元所放出的该显示光导向使用者的眼睛，且导向该使用者的该眼睛的该显示光的宽度小于该眼睛的瞳孔尺寸。

2.根据权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，导向该使用者的该眼睛的该显示光的该宽度小于1.5毫米。

3.根据权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，各该光调变单元包括一微透镜。

4.根据权利要求3所述的近眼显示装置，其特征在于，各该光调变单元还包括一光遮罩层，该光遮罩层具有设置于该显示面板的该光放出表面和该微透镜之间的一针孔。

5.根据权利要求4所述的近眼显示装置，其特征在于，由各该显示像素单元放出的该显示光穿过对应的该针孔，且各该针孔的宽度小于该眼睛的该瞳孔尺寸。

6.根据权利要求5所述的近眼显示装置，其特征在于，各该针孔的该宽度小于1.5毫米。

7.根据权利要求5所述的近眼显示装置，其特征在于，导向该使用者的该眼睛的该显示光的该宽度大于各该针孔的该宽度。

8.根据权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，各该光调变单元仅与该多个显示像素单元中的一个对应设置。

9.根据权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，该多个光调变单元中，其中被该多个光调变单元中的一个所导向的该显示光的出光角度不同于被该多个光调变单元中的另一个所导向的该显示光的出光角度。

10.根据权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，各该光调变单元包括一微百叶窗，用以限制该显示光的出光角度。

11.根据权利要求10所述的近眼显示装置，其特征在于，各该微百叶窗的宽度小于该眼睛的该瞳孔尺寸。

12.根据权利要求11所述的近眼显示装置，其特征在于，各该微百叶窗的该宽度小于1.5毫米。

13.根据权利要求10所述的近眼显示装置，其特征在于，被该多个微百叶窗中的一个所导向的该显示光的出光角度不同于被该多个微百叶窗中的另一个所导向的该显示光的出光角度。

14.根据权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，该显示面板包括一液晶显示面板，一有机发光二极管面板或一微发光二极管显示面板。