CN114415376B - 显示装置与虚拟现实显示设备 - Google Patents
显示装置与虚拟现实显示设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114415376B CN114415376B CN202210096310.2A CN202210096310A CN114415376B CN 114415376 B CN114415376 B CN 114415376B CN 202210096310 A CN202210096310 A CN 202210096310A CN 114415376 B CN114415376 B CN 114415376B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- light
- light guide
- layer
- coupling
- backlight module
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
- G02B27/017—Head mounted
- G02B27/0172—Head mounted characterised by optical features
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/133526—Lenses, e.g. microlenses or Fresnel lenses
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/1336—Illuminating devices
- G02F1/133602—Direct backlight
- G02F1/133605—Direct backlight including specially adapted reflectors
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/1336—Illuminating devices
- G02F1/133602—Direct backlight
- G02F1/133606—Direct backlight including a specially adapted diffusing, scattering or light controlling members
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/1336—Illuminating devices
- G02F1/133602—Direct backlight
- G02F1/133606—Direct backlight including a specially adapted diffusing, scattering or light controlling members
- G02F1/133607—Direct backlight including a specially adapted diffusing, scattering or light controlling members the light controlling member including light directing or refracting elements, e.g. prisms or lenses
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/1336—Illuminating devices
- G02F1/133614—Illuminating devices using photoluminescence, e.g. phosphors illuminated by UV or blue light
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Planar Illumination Modules (AREA)
Abstract
本发明公开了一种显示装置与虚拟现实显示设备,所述显示装置包括背光模组、显示面板与透镜组件,其中,所述背光模组包括导光组件、光源以及光耦出调节元件,所述光耦出调节元件用于调整所述背光模组光线耦出的方向,使其沿靠近所述透镜组件光轴的预设方向耦出,即使得更多的光线射至所述透镜组件,所述透镜组件再将接收的光线会聚后射至目标区域,即人眼的瞳孔区域,如此一来,通过所述光耦出调节元件对背光模组光耦出方向的定向调节,进一步与所述透镜组件相配合,使得背光模组耦出的光线更多地透射入人眼,即提升所述背光模组的光线利用率,在不增加或不极大增加背光模组亮度与功耗的情况下满足显示装置对亮度的需求。
Description
技术领域
本申请涉及显示技术领域,具体涉及一种显示装置与虚拟现实显示设备。
背景技术
随着人们对消费类电子产品显示要求的不断提高,虚拟现实(Virtual Reality,VR)显示技术因具有沉浸式的视觉体验受到越来越多人的关注。
然而,由于VR显示需要近距离观看,因此需要较高的像素解析度,通常VR显示技术所使用的显示面板的像素解析度在1000ppi以上,较高的像素解析度使得显示面板的开口率与穿透率降低,由此需要更高亮度的背光以保证显示面板的发光亮度,一方面,高亮背光易造成背光模组发热严重及信赖性降低的问题,背光的发光效率也会因此降低,另一方面,对于目前常规结构的侧入式背光或直下式背光来说,较难实现高亮背光。
因此,如何提升背光光线利用率,在不增加或不极大增加背光亮度、功耗的情况下满足VR光学系统对亮度的需求,成为VR显示技术设计的关键难点之一。
发明内容
本发明提供一种显示装置与虚拟现实显示设备,解决了背光模组无法满足显示装置亮度需求的问题。
为解决上述问题,第一方面,本发明提供一种显示装置,所述显示装置包括:
背光模组;
显示面板,设置于所述背光模组出光方向的一侧;
透镜组件,设置于所述显示面板出光方向的一侧,所述透镜组件的光轴与所述显示面板出光面的中心轴重合;
其中,所述背光模组包括:
导光组件;
光源,设置于所述导光组件的耦入端;
光耦出调节元件,设置于所述导光组件的耦出端,用于调节所述背光模组的出射光线向所述透镜组件的光轴或与所述透镜组件的光轴平行的方向出射,所述透镜组件用于将接收的所述显示面板的出射光线会聚至一目标区域。
在本发明实施例提供的一显示装置中,所述光耦出调节元件包括衍射光栅,包括多条相互平行排布的光栅条,相邻的所述光栅条间形成狭缝。
在本发明实施例提供的一显示装置中,所述显示面板的出光面包括一垂直于所述出光面的对称面,且所述对称面与所述光栅条的延伸方向平行,多条所述光栅条相较所述对称面呈对称排布。
在本发明实施例提供的一显示装置中,所述光耦出调节元件包括浮雕光栅,包括多条相互平行排布的浮雕条,所述浮雕条包括相接的第一反射面与第二反射面,所述第一反射面倾斜于或垂直于所述导光组件,所述第二反射面覆盖于所述导光组件上,且相邻的两所述第二反射面间隔排布,沿远离所述光源的方向,所述第一反射面与所述第二反射面形成的夹角逐渐增大。
在本发明实施例提供的一显示装置中,所述导光组件包括导光层与设置于所述导光层靠近所述光源一端的导光件,所述耦入端位于所述导光组件中靠近所述导光件的一侧,所述导光件用于将所述光源所发出的光线导入到所述导光层中,所述耦出端位于所述导光层的一侧面,所述导光层远离所述耦出端的侧面设置有反射层。
在本发明实施例提供的一显示装置中,所述光源为蓝光光源,所述光耦出调节元件远离所述导光层的一侧还设置有色转换层,用于将蓝光转换为白光。
在本发明实施例提供的一显示装置中,所述导光组件包括层叠设置的第一导光层和第二导光层、以及设置于所述第一导光层和第二导光层靠近所述光源一端的导光件,所述耦入端位于所述导光组件中靠近所述导光件的一侧,所述耦出端位于所述第二导光层远离所述第一导光层的侧面;
所述光源包括第一子光源、第二子光源以及第三子光源,所述第一子光源发射第一颜色光线,所述第二子光源发射第二颜色光线,所述第三子光源发射第三颜色光线;
所述导光件包括与所述第一导光层对应的第一导光部和与所述第二导光层对应的第二导光部,所述第一导光部用于将所述第一颜色光线和所述第二颜色光线导入到所述第一导光层中,所述第二导光部用于将所述第三颜色光线导入到所述第二导光层中;
所述光耦出调节元件包括第一光耦出调节元件与第二光耦出调节元件,所述第一光耦出调节元件设置于所述第一导光层与所述第二导光层之间,所述第二光耦出调节元件设置于所述第二导光层远离所述第一导光层的侧面;
所述背光模组还包括反射层与半透半反层,所述反射层设置于所述第一导光层远离所述第二导光层的侧面,所述半透半反层设置于所述第二导光层与所述第一光耦出元件之间,所述半透半反层反射所述第三颜色光线,透射所述第一颜色光线和所述第二颜色光线。
在本发明实施例提供的一显示装置中,所述第一导光部设置于所述第一导光层上并与所述第一光耦出调节元件邻接,所述第二导光部设置于所述第二导光层上并与所述第二光耦出调节元件邻接;
所述光源设置于所述第一导光部远离所述第二导光部的一端,所述第三子光源出射的第三颜色光线穿透所述第二导光部射至所述第二导光部。
在本发明实施例提供的一显示装置中,所述光耦出调节元件为菲涅尔透镜。
在本发明实施例提供的一显示装置中,所述导光组件背离出光方向的一侧设置有反射层,所述导光组件沿出光方向的一侧设置有扩散层,所述扩散层沿出光方向的一侧设置有棱镜层,所述菲涅尔透镜设置于所述扩散层与所述棱镜层之间,或所述菲涅尔透镜设置于所述棱镜层远离所述扩散层的一侧。
第二方面,本发明还提供了一种虚拟现实显示设备,包括前述的显示装置。
有益效果:本发明提供了一种显示装置,所述显示装置包括背光模组,液晶显示面板以及透镜组件,通过在背光模组的耦出端设置一光耦出调节元件,用于调整所述背光模组光线耦出的方向,使其沿靠近所述透镜组件光轴的预设方向耦出,即使得更多的光线射至所述透镜组件,所述透镜组件再将接收的光线会聚后射至目标区域,即人眼的瞳孔区域,如此一来,通过所述光耦出调节元件对背光模组光耦出方向的定向调节,进一步与所述透镜组件相配合,使得背光模组耦出的光线更多地透射入人眼,即提升所述背光模组的光线利用率,在不增加或不极大增加背光模组亮度与功耗的情况下满足显示装置对亮度的需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种显示装置的截面结构示意图;
图2是本发明实施例提供的一种显示装置的光路原理示意图;
图3是本发明实施例提供的一种显示装置的背光模组中的一光耦出调节元件的结构示意图;
图4是本发明实施例提供的一种显示装置的背光模组中的一光耦出调节元件的光路原理示意图;
图5是本发明实施例提供的一种显示装置的背光模组中的另一光耦出调节元件的结构示意图;
图6是本发明实施例提供的一种显示装置的一背光模组中的截面结构示意图;
图7是本发明实施例提供的一种显示装置的另一背光模组中的截面结构示意图;
图8是本发明实施例提供的一种显示装置的又一背光模组中的截面结构示意图;
图9是本发明实施例提供的一种显示装置的再一背光模组中的截面结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。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所述特征。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。
在本申请中,“示例性”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本申请中被描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例更优选或更具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本发明,给出了以下描述。在以下描述中,为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是,本领域普通技术人员可以认识到,在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本发明。在其它实例中,不会对公知的结构和过程进行详细阐述,以避免不必要的细节使本发明的描述变得晦涩。因此,本发明并非旨在限于所示的实施例,而是与符合本申请所公开的原理和特征的最广范围相一致。
本发明实施例提供一种显示装置,以下图1示出的该显示装置的截面结构示意图进行说明。
所述显示装置包括背光模组100、显示面板200以及透镜组件300;
其中,所述显示面板200设置于所述背光模组100出光方向的一侧,所述显示面板200为液晶显示面板;
所述透镜组件300设置于所述显示面板200出光方向的一侧,所述透镜组件300的光轴OA与所述显示面板200出光面的中心轴重合;
所述背光模组100包括导光组件110,光源120以及光耦出调节元件130;
其中,所述光源120设置于所述导光组件110的耦入端E1,所述光源120所发射的光线经由所述耦入端E1射入所述导光组件110,所射入的光线在所述导光组件110传导后经所述耦出端E2射出;
所述光耦出调节元件130设置于所述导光组件110的耦出端E2,起到会聚所述背光模组100的出射光线的作用,即调节所述背光模组100的出射光线向所述透镜组件300的光轴OA或与所述透镜组件300的光轴OA平行的方向出射,所述透镜组件300用于将接收的所述背光模组所发射并穿透所述显示面板200的光线会聚至一目标区域A1,所述目标区域A1即为用于接收光线的人眼的瞳孔所在区域;
示例性地,请参阅图2,针对所述显示面板200上的P点,存在着多个方向的出射光线,例如图中示出分别向四个不同方向出射的光线R1、R2、R3以及R4,其中R2与R3出射后经透镜组件300的折射,可射至目标区域A1,即可被人眼所接受到,而R1与R4出射后经透镜组件300的折射射至目标区域A1以外,即不可被人眼所接收到,那么通过对所述光耦出调节元件130的参数进行设计,使得更P点处朝R2、R3方向的出射的光线的光强极大,朝R1与R4方向的出射的光线的光强极大,即可使得P点出射的光线更多地射入至人眼,除点P以外的其他区域均按此原则进行设计,最终使得所述背光模组所发出的光线可更多地射入至人眼,即提升了背光模组光线的利用率。
在本实施例所提供的显示装置中,通过在背光模组100的耦出端E2设置一光耦出调节元件130,用于调整所述背光模组100光线耦出的方向,使其沿靠近所述透镜组件300的光轴OA的预设方向耦出,即可使得更多的光线射至所述透镜组件300,所述透镜组件300再将接收的光线会聚后射至目标区域A1,即用于接收光线的人眼的瞳孔所在区域,如此一来,通过所述光耦出调节元件130对背光模组100光耦出方向的定向调节,进一步与所述透镜组件300相配合,使得背光模组100耦出的光线更多地透射入人眼,即提升所述背光模组的光线利用率,进而在不增加或不极大增加背光模组亮度与功耗的情况下便满足显示装置对亮度的需求。
其中,所述透镜组件300包括至少一个透镜,当包括多个透镜时,多个透镜的光轴重合。
在一些实施例中,所述光耦出调节元件130可以设置为衍射光栅131,所述衍射光栅131的结构请参阅图3,包括多条相互平行排布的光栅条1311,相邻的所述光栅条1311间形成狭缝1312;
进一步地,当所述光耦出调节元件130为衍射光栅131时,请继续参阅图4,以双狭缝衍射进行示例性的说明,狭缝S1和狭缝S2出射的光线由于衍射作用,经过上方的透镜会分别出射到A点和B点,假设A点位于目标区域A1范围以外,B点位于目标区域A1范围以内,那么可通过控制所述衍射光栅的狭缝间距、材料折射率、光栅形状、厚度等参数,使得两束光线在A点的相位相反,在B点的相位相同,即可保证B点位置的光强增强,A点位置的光强减弱,即可进一步地使得背光模组100耦出的光线更多地透射入人眼。
进一步地,当所述显示装置应用于虚拟现实显示领域时,需求所述背光模组100耦出的光线沿透镜组件300的光轴OA呈中心对称,即,所述背光模组100耦出的光线沿所述显示面板200出光面的中心轴呈中心对称,相对应地,所述衍射光栅131的多个所述光栅条1311同样需对称设置,具体地,所述显示面板200出光面包括一垂直于所述出光面的对称面P1,所述显示面板200出光面相较该对称面P1呈对称分布,且所述对称面P1与所述光栅条的延伸方向平行,多条所述光栅条相较所述对称面P1呈对称排布,可以理解的是,所述光线沿透镜组件300的光轴OA与所述显示面板200出光面的中心轴均在所述对称面P1的面内,从而使得所述背光模组100耦出的光线穿透所述透镜组件300后仍沿所述透镜组件300的光轴OA呈中心对称,满足左右眼同时观测的视觉需求,以实现良好的虚拟现实显示效果。
补充说明的是,在图3中,对称面P1仅示出了一条直线,此处应当理解,所述对称面P1即为由该示出的直线向垂直于图3面内方向延伸而形成的对称面。
在一些实施例中,所述光耦出调节元件130可以设置为浮雕光栅132,所述浮雕光栅132的结构请参阅图5,包括多条相互平行排布的浮雕条1321,所述浮雕条1321包括一反射面1321a,所述反射面倾斜于或垂直于所述导光组件,同时所述反射面1321a用于将所述背光模组的光线进行反射后耦出,并可通过调整所述反射面设置的角度使得所述光线按照预定角度耦出。
如下结合背光模组的具体结构进行进一步详述。
在一些实施例中,请参阅图6示出的一种背光模组的截面结构,所述导光组件110包括导光层112与设置于所述导光层112靠近所述光源120一端的导光件111,所述耦入端E1位于所述导光组件110中靠近所述导光件111的一侧,所述导光件111用于将所述光源120所发出的光线导入到所述导光层112中,所述耦出端E2位于所述导光层112的一侧面,所述导光层112远离所述耦出端E2的侧面设置有反射层140,在本实施例所提供的背光模组中,所述光源发出的光线射至所述导光件111,光线在所述导光层112中发生反射,以一定角度射入所述导光层112中,并在所述导光层112两侧的反射层140以及光耦出调节元件130的反射作用下,在所述导光层112内向远离所述耦入端E1的方向传播;
具体地,当所述光耦出调节元件130为衍射光栅时,结合图3,光线在所述导光层112传播的过程中,射至所述衍射光栅的光线,一部分光线会射至狭缝1312并发生衍射而射出,一部分光线会射至光栅条发生反射射至所述反射层140,继续在所述导光层112中传播,直至所有的光线均从所述衍射光栅的狭缝出射;
当所述光耦出调节元件130为浮雕光栅时,结合图5,所述浮雕光栅包括多条相互平行排布的浮雕条1321,所述浮雕条1321包括相接的第一反射面1321a与第二反射面1321b,所述第一反射面1321a倾斜于或垂直于所述导光组件110的导光层112,所述第二反射面1321b覆盖于所述导光组件110的导光层112的一侧面上,且相邻的两所述第二反射面1321b间隔排布,光线在所述导光层112传播的过程中,射至所述浮雕光栅的光线,一部分光线会射至经相邻的所述第二反射面的间隙处射至所述第一反射面1321a,并在所述第一反射面1321a的反射作用下出射,一部分光线会射至所述第二反射面1321b发生反射射至所述反射层140,继续在所述导光层112中传播,直至所有的光线均射至所述第一反射面1321a经反射而出射,进一步地,为了使得所述背光模组按照预定的角度耦出光线,沿远离所述光源120的方向,所述第一反射面1321a与所述第二反射面1321b形成的夹角α逐渐增大。
在一些实施例中,在所述耦入端E1,即所述光源120与所述导光件111之间还设置有光偏转元件(图中未示出),如全息光学元件或特定角度的棱镜微结构,使得所述光源所发出的光线发生一定角度的偏转,以某一特定角度入射至所述导光件111上,如此可对该入射角度进行设计以保证一定的出光角度出射至所述耦出端E2。
在一些实施例中,所述反射层140的反射率大于等于98%。
进一步地,当所述光耦出调节元件130通常需根据光线的波长进行设计,而光源通常为白光光源,即包括红光子光源、绿光子光源以及蓝光子光源,红光、绿光以及蓝光的波长差异较大,若共用同一光耦出调节元件,对耦出光线方向的调节能力不够精准。
因此,为了进一步实现所述背光模组对光耦出方向更精准地调节,在一些实施例中,提供了另一种背光模组,其截面结构请参阅图7,该背光模组的结构与前一实施例所提供的背光模组的结构大体相似,唯一不同的是,将所述光源120设置为蓝光光源,再在所述光耦出调节元件130远离所述导光层112的一侧上增设一色转换层150,用于将蓝光转换为白光出射。
另外,还可在背光模组中设置多个光耦出调节元件,分别对不同颜色的光线进行精准调节,在一些实施例中,提供了另一种背光模组,其截面结构请参阅图8,所述导光组件110包括层叠设置的第一导光层1121和第二导光层1122、以及设置于所述第一导光层1121和第二导光层1122靠近所述光源120一端的导光件111,所述耦入端E1位于所述导光组件110中靠近所述导光件111的一侧,所述耦出端E2位于所述第二导光层1122远离所述第一导光层1121的侧面;
所述光源120包括第一子光源121、第二子光源122以及第三子光源123,所述第一子光源121发射第一颜色光线,所述第二子光源122发射第二颜色光线,所述第三子光源123发射第三颜色光线;
所述导光件111包括与所述第一导光层1121对应的第一导光部1111和与所述第二导光层1122对应的第二导光部1112,所述第一导光部1111用于将第一子光源121出射的所述第一颜色光线和第二子光源122出射的所述第二颜色光线导入到所述第一导光层1121中,所述第二导光部1112用于将第三子光源123出射的所述第三颜色光线导入到所述第二导光层1122中;
所述光耦出调节元件130包括第一光耦出调节元件131与第二光耦出调节元件132,所述第一光耦出调节元件131设置于所述第一导光层1121与所述第二导光层1122之间,所述第二光耦出调节元件132设置于所述第二导光层1122远离所述第一导光层1121的侧面;
所述背光模组还包括反射层140与半透半反层150,所述反射层140设置于所述第一导光层1121远离所述第二导光层1122的侧面,所述半透半反层150设置于所述第二导光层1122与所述第一光耦出元件131之间,所述半透半反层150反射所述第三颜色光线,透射所述第一颜色光线和所述第二颜色光线。
在本实施例中,根据所述第一颜色光线与第二颜色光线设计对应结构的所述第一光耦出调节元件,根据所述第三颜色光线设计对应结构的所述第三光耦出调节元件,以此实现所述背光模组对光耦出方向更精准地调节。
在一些实施例中,所述第一颜色光线为红光,所述第二颜色光线为绿光,所述第三颜色光线为蓝光;或第一颜色光线为绿光,所述第二颜色光线为蓝光,所述第三颜色光线为红光。
在一些实施例中,所述半透半反层150对所述第三颜色光线的反射率大于等于95%,且对所述第一颜色光线和所述第二颜色光线的透过率大于等于95%。
进一步地,在一些实施例中,所述第一导光部1111设置于所述第一导光层1121上并与所述第一光耦出调节元件131邻接,所述第二导光部1112设置于所述第二导光层1122上并与所述第二光耦出调节元件132邻接;
所述光源120设置于所述第一导光部1111远离所述第二导光部1112的一端,即,所述第一导光部1111设置于所述光源120与所述第二导光部1112之间,从而使得所述第三子光源123出射的第三颜色光线穿透所述第二导光部射至所述第二导光部,其中,所述第一导光部1111为半透半反结构,透射所述第三颜色光线,反射所述第一颜色光线与第二颜色光线,所述第二导光部1112反射所述第三颜色光线。
具体地,所述光源120出射的光线首先射至所述第一导光部1111,其中所述第一颜色光线与第二颜色光线发生反射而射至所述第一导光层1121,并经由所述第一光耦出调节元件131出射,而所述第三颜色光线穿透所述第一导光部1111射至所述第二导光部1112,发生反射而射至所述第二导光层1122,并经由所述第二光耦出调节元件132出射。
在一些实施例中,所述光耦出调节元件还可设置为菲涅尔透镜,其一侧是平面,另一侧用一系列同心槽代替了传统透镜的曲面,每个环带都相当于一个独立的折射面,十字剖面像许多小棱镜,这些环带都能使入射光线会聚到一个共同的焦点,通过这些齿纹可以达到对光线特定的反射或者折射的作用,将所述菲涅尔透镜设置于所述背光模组的耦出端,并通过对菲涅尔透镜表面齿纹的形状、大小以及间距进行设计,从而实现对背光模组光耦出方向的特定调节。
具体地,当所述光耦出调节元件设置为菲涅尔透镜时,请参阅图9示出的一种背光模组的截面结构示意图,所述导光组件110背离出光方向的一侧设置有反射层140,所述导光组件110沿出光方向的一侧设置有扩散层160,所述扩散层160沿出光方向的一侧设置有棱镜层170,所述菲涅尔透镜133设置于所述扩散层160与所述棱镜层170之间(图中未具体示意出),或所述菲涅尔透镜133设置于所述棱镜层170远离所述扩散层160的一侧。
在本实施例所提供的背光模组中,所述光源120出射的光线进入所述导光组件110,并在所述反射层140以及所述扩散层160的辅助下,在所述导光组件中传播,并穿透所述棱镜层170以及所述菲涅尔透镜133出射,并通过对所述菲涅尔透镜133结构的设计,实现特定角度出射。
在一些实施例中,所述菲涅尔透镜133沿出光方向的一侧还设置有多层反射式偏光片180,与所述菲涅尔透镜配合使用,实现所述背光模组对光耦出方向更精准地调节。
进一步地,根据实际工艺需求,所述菲涅尔透镜133的齿纹设置为朝向所述导光组件110或背离所述导光组件110。
本发明的一实施例还提供了一种虚拟现实显示设备,包括前述实施例所提供的显示装置,由于VR光学系统沿光轴对称,因此背光模组不同位置的出光方向及范围也应该是呈中心对称的,进一步地,可对所述背光模组中的光耦出调节元件的结构进行设计,即可满足背光模组耦出光线呈中心对称。
在本发明所提供的虚拟现实显示设备中,由于采用了前述实施例所提供的显示装置,其背光模组的耦出端设置一光耦出调节元件,用于调整所述背光模组光线耦出的方向,使其沿靠近所述透镜组件光轴的预设方向耦出,即使得更多的光线射至所述透镜组件,所述透镜组件再将接收的光线会聚后射至目标区域,即人眼的瞳孔区域,如此一来,通过所述光耦出调节元件对背光模组光耦出方向的定向调节,进一步与所述透镜组件相配合,使得背光模组耦出的光线更多地透射入人眼,即提升所述背光模组的光线利用率,在不增加或不极大增加背光模组亮度与功耗的情况下满足虚拟现实显示设备对亮度的需求。
在上述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有详述的部分,可以参见上文针对其他实施例的详细描述,此处不再赘述。
以上对本发明实施例所提供的一种显示装置与虚拟现实显示设备进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种显示装置,其特征在于,所述显示装置包括:
背光模组;
显示面板,设置于所述背光模组出光方向的一侧;
透镜组件,设置于所述显示面板出光方向的一侧,所述透镜组件的光轴与所述显示面板出光面的中心轴重合;
其中,所述背光模组包括导光组件、光源、光耦出调节元件:
所述导光组件包括层叠设置的第一导光层和第二导光层、以及导光件、耦入端、耦出端,所述耦入端位于所述导光组件中靠近所述导光件的一侧,所述耦出端位于所述第二导光层远离所述第一导光层的侧面;
所述光源设置于所述导光组件的所述耦入端,所述光源包括第一子光源、第二子光源以及第三子光源,所述第一子光源发射第一颜色光线,所述第二子光源发射第二颜色光线,所述第三子光源发射第三颜色光线,所述导光件设置于所述第一导光层和第二导光层靠近所述光源的一端,所述导光件包括与所述第一导光层对应的第一导光部和与所述第二导光层对应的第二导光部,所述第一导光部用于将所述第一颜色光线和所述第二颜色光线导入到所述第一导光层中,所述第二导光部用于将所述第三颜色光线导入到所述第二导光层中;
所述光耦出调节元件设置于所述导光组件的所述耦出端,用于调节所述背光模组的出射光线向所述透镜组件的光轴或与所述透镜组件的光轴平行的方向出射,所述透镜组件用于将接收的所述显示面板的出射光线会聚至一目标区域,所述光耦出调节元件包括第一光耦出调节元件与第二光耦出调节元件,所述第一光耦出调节元件设置于所述第一导光层与所述第二导光层之间,所述第二光耦出调节元件设置于所述第二导光层远离所述第一导光层的侧面,所述背光模组还包括反射层与半透半反层,所述反射层设置于所述第一导光层远离所述第二导光层的侧面,所述半透半反层设置于所述第二导光层与所述第一光耦出调节元件之间,所述半透半反层反射所述第三颜色光线,透射所述第一颜色光线和所述第二颜色光线,所述光耦出调节元件包括衍射光栅,包括多条相互平行排布的光栅条,相邻的所述光栅条间形成狭缝。
2.根据权利要求1所述的显示装置,其特征在于,所述显示面板的出光面包括一垂直于所述出光面的对称面,且所述对称面与所述光栅条的延伸方向平行,多条所述光栅条相较所述对称面呈对称排布。
3.根据权利要求1所述的显示装置,其特征在于,所述光耦出调节元件包括浮雕光栅,包括多条相互平行排布的浮雕条,所述浮雕条包括相接的第一反射面与第二反射面,所述第一反射面倾斜于或垂直于所述导光组件,所述第二反射面覆盖于所述导光组件上,且相邻的两所述第二反射面间隔排布,沿远离所述光源的方向,所述第一反射面与所述第二反射面形成的夹角逐渐增大。
4.根据权利要求1-3所述的显示装置,其特征在于,所述光源为蓝光光源,所述光耦出调节元件远离所述导光层的一侧还设置有色转换层,用于将蓝光转换为白光。
5.根据权利要求1-3所述的显示装置,其特征在于,所述第一导光部设置于所述第一导光层上并与所述第一光耦出调节元件邻接,所述第二导光部设置于所述第二导光层上并与所述第二光耦出调节元件邻接;
所述光源设置于所述第一导光部远离所述第二导光部的一端,所述第三子光源出射的第三颜色光线穿透所述第二导光部射至所述第二导光部。
6.根据权利要求1所述的显示装置,其特征在于,所述光耦出调节元件为菲涅尔透镜。
7.根据权利要求6所述的显示装置,其特征在于,所述导光组件背离出光方向的一侧设置有反射层,所述导光组件沿出光方向的一侧设置有扩散层,所述扩散层沿出光方向的一侧设置有棱镜层,所述菲涅尔透镜设置于所述扩散层与所述棱镜层之间,或所述菲涅尔透镜设置于所述棱镜层远离所述扩散层的一侧。
8.一种虚拟现实显示设备,其特征在于,包括权利要求1-7任意一项所述的显示装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210096310.2A CN114415376B (zh) | 2022-01-26 | 2022-01-26 | 显示装置与虚拟现实显示设备 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210096310.2A CN114415376B (zh) | 2022-01-26 | 2022-01-26 | 显示装置与虚拟现实显示设备 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114415376A CN114415376A (zh) | 2022-04-29 |
CN114415376B true CN114415376B (zh) | 2023-10-17 |
Family
ID=81276734
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202210096310.2A Active CN114415376B (zh) | 2022-01-26 | 2022-01-26 | 显示装置与虚拟现实显示设备 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114415376B (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2024124512A1 (en) * | 2022-12-16 | 2024-06-20 | Boe Technology Group Co., Ltd. | Light emitting substrate and virtual display apparatus |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010122590A (ja) * | 2008-11-21 | 2010-06-03 | Toshiba Corp | 液晶表示装置、導光板及び導光方法 |
CN207636808U (zh) * | 2018-01-02 | 2018-07-20 | 北京京东方显示技术有限公司 | 背光模组及显示装置 |
CN108646338A (zh) * | 2018-07-02 | 2018-10-12 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种背光模组及显示装置 |
CN108663858A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-10-16 | 京东方科技集团股份有限公司 | 背光模组、显示装置及其驱动方法 |
CN109799568A (zh) * | 2019-03-27 | 2019-05-24 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种背光模组及显示装置 |
TW202036118A (zh) * | 2019-03-28 | 2020-10-01 | 宏達國際電子股份有限公司 | 頭戴式顯示器及其背光裝置 |
CN212083824U (zh) * | 2020-06-15 | 2020-12-04 | 歌尔股份有限公司 | 光波导结构和头戴显示设备 |
CN112213861A (zh) * | 2020-11-19 | 2021-01-12 | 南京芯视元电子有限公司 | 一种轻薄型光波导ar光学成像系统 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108319070B (zh) * | 2018-03-30 | 2023-08-11 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种显示装置及其显示方法 |
US11656458B2 (en) * | 2019-01-23 | 2023-05-23 | Fusao Ishii | Optics of a display using an optical light guide |
-
2022
- 2022-01-26 CN CN202210096310.2A patent/CN114415376B/zh active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010122590A (ja) * | 2008-11-21 | 2010-06-03 | Toshiba Corp | 液晶表示装置、導光板及び導光方法 |
CN207636808U (zh) * | 2018-01-02 | 2018-07-20 | 北京京东方显示技术有限公司 | 背光模组及显示装置 |
CN108663858A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-10-16 | 京东方科技集团股份有限公司 | 背光模组、显示装置及其驱动方法 |
CN108646338A (zh) * | 2018-07-02 | 2018-10-12 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种背光模组及显示装置 |
CN109799568A (zh) * | 2019-03-27 | 2019-05-24 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种背光模组及显示装置 |
TW202036118A (zh) * | 2019-03-28 | 2020-10-01 | 宏達國際電子股份有限公司 | 頭戴式顯示器及其背光裝置 |
CN212083824U (zh) * | 2020-06-15 | 2020-12-04 | 歌尔股份有限公司 | 光波导结构和头戴显示设备 |
CN112213861A (zh) * | 2020-11-19 | 2021-01-12 | 南京芯视元电子有限公司 | 一种轻薄型光波导ar光学成像系统 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN114415376A (zh) | 2022-04-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110596807B (zh) | 波导结构、显示装置及电子设备 | |
KR100535191B1 (ko) | 도광판, 면광원 장치 및 액정 디스플레이 | |
KR20190017909A (ko) | 디스플레이 시스템 및 도광체 | |
US20180329208A1 (en) | Light guide and virtual image display device | |
WO2013116970A1 (zh) | 一种用于液晶显示器的新型背光模组 | |
US20100309551A1 (en) | Optical films | |
CN111679360A (zh) | 一种大视场光栅波导元件及近眼显示装置 | |
CN111175971A (zh) | 一种近眼光学显示系统、增强现实眼镜 | |
CN105511012B (zh) | 一种用于实现偏振准直面光源的导光结构 | |
CN112965167A (zh) | 一种高效率光栅波导光学元件 | |
TW202215108A (zh) | 光學系統 | |
WO2023123920A1 (zh) | 光传输结构和头戴显示设备 | |
CN114415376B (zh) | 显示装置与虚拟现实显示设备 | |
CN114755828B (zh) | 一种大视场多波导系统及近眼显示设备 | |
CN105676340B (zh) | 一种复合抛物反射微准直透镜的偏振复用导光结构及其实现方法 | |
CN214846067U (zh) | 一种光栅波导元件及近眼显示设备 | |
CN214375582U (zh) | 显示装置、近眼显示设备以及光波导元件 | |
KR20230154884A (ko) | 디스플레이 구조 및 디스플레이 장치 | |
CN214409452U (zh) | 光波导元件以及近眼显示设备 | |
CN116520477A (zh) | 波导结构、波导结构组以及显示装置 | |
CN114911095A (zh) | 光源装置、显示装置、抬头显示器以及交通设备 | |
JP7197990B2 (ja) | 反射型液晶表示装置 | |
CN108459418B (zh) | 棱镜型偏光结构及具有其的背光模块 | |
JP6084797B2 (ja) | 面光源装置および表示装置 | |
CN215769261U (zh) | 光源装置、显示装置、抬头显示器以及交通设备 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |