CN114967215A - 显示装置和虚拟现实装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及显示技术领域，公开了一种显示装置和虚拟现实装置，该显示装置包括第二透镜、至少两个显示面板和至少两个第一透镜；显示面板具有显示面；至少两个第一透镜对应设于至少两个显示面板靠近显示面的一侧，第一透镜用于对对应的显示面板显示的图像进行放大形成第一图像，至少两个第一图像的一部分重叠，或至少两个第一图像连接；第二透镜设于至少两个第一透镜背离显示面板的一侧，第二透镜用于对至少两个第一图像进行放大形成第二图像。该显示装置视场角较大，PPD较高。

Description

显示装置和虚拟现实装置

技术领域

本公开涉及显示技术领域，具体而言，涉及一种显示装置和包括该显示装置的虚拟现实装置。

背景技术

近年来随着虚拟现实(Virtual Reality，VR)和增强现实技术(AugmentedReality，AR)的发展，其应用领域由最初的军事领域，逐渐扩展到诸如游戏、影视娱乐、现场直播、房地产、零售业、教育和医疗健康等领域。

但是，目前的显示装置视场角较小，而且显示面板的像素密度较低，导致PPD较低，往往存在纱窗效应，PPD指的是像素每度，为角分辨率指视场角中的平均每1°夹角内填充的像素点的数量。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种显示装置和包括该显示装置的虚拟现实装置。

根据本公开的一个方面，提供了一种显示装置，包括：

至少两个显示面板，所述显示面板具有显示面；

至少两个第一透镜，对应设于至少两个所述显示面板靠近所述显示面的一侧，所述第一透镜用于对对应的所述显示面板显示的图像进行放大形成第一图像，至少两个所述第一图像的一部分重叠，或至少两个所述第一图像连接；

第二透镜，设于至少两个所述第一透镜背离所述显示面板的一侧，所述第二透镜用于对至少两个所述第一图像进行放大形成第二图像。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一透镜包括多个阵列排布的小透镜。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一透镜的光轴与对应的所述显示面板的所述显示面垂直。

在本公开的一种示例性实施例中，至少两个所述显示面板的所述显示面位于同一平面，至少两个所述第一透镜的至少两个光轴平行；或，相邻两个所述显示面板的所述显示面之间的夹角为第一夹角，相邻两个所述第一透镜的光轴之间的夹角为第二夹角，所述第一夹角与所述第二夹角之和为180°。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第二透镜在第一辅助平面上的正投影覆盖，至少两个所述第一透镜在所述第一辅助平面上的正投影，所述第一辅助平面与所述第二透镜的光轴垂直。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一透镜在第二辅助平面上的正投影覆盖，对应的所述显示面板在所述第二辅助平面上的正投影，所述第二辅助平面与所述第一透镜的光轴垂直。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第二透镜包括：

透镜本体；

第一增透膜，设于所述透镜本体靠近所述第一透镜的一侧；

第二增透膜，设于所述透镜本体背离所述第一透镜的一侧。

在本公开的一种示例性实施例中，至少两个所述显示面板设置为三个，三个所述显示面板包括：

主显示面板，其显示面与所述第二透镜的光轴垂直；

至少两个辅显示面板，对称设于所述主显示面板的相对两侧。

至少两个所述第一透镜设置为三个，三个所述第一透镜包括：

第一主透镜，其光轴与所述第二透镜的光轴重合；

至少两个第一辅透镜，对称设于所述第一主透镜的相对两侧。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一透镜的出瞳与所述第二透镜的入瞳重合。

在本公开的一种示例性实施例中，所述显示装置的视场角大于等于100°且小于等于150°。

根据本公开的另一个方面，提供了一种虚拟现实装置，包括：上述任意一项所述的显示装置。

本公开的显示装置，一方面，设置有两个显示面板，通过两个显示面板显示画面可以提高显示装置的视场角，而且显示面板可以采用分像素密度较高的显示面板，以提高PPD，避免产生纱窗效应；另一方面，在显示面板的显示面一侧依次设置有第一透镜和第二透镜，通过第一透镜和第二透镜对显示画面进行两次放大，第一透镜对对应的显示面板的显示的图像放大后形成第一图像，至少两个第一图像的一部分能够重叠，或至少两个第一图像连接，以形成连续的视场和画面；使得显示面板的边框形成的像被重叠，使用者看不到显示面板的边框。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本公开显示装置一示例实施方式的结构示意图。

图2为本公开显示装置另一示例实施方式的结构示意图。

图3为图1中所示显示装置的主光路系统成像原理。

图4为图1中所示显示装置的辅光路系统成像原理。

图5为图1中所示显示装置的光路成像原理。

附图标记说明：

1、显示面板；11、主显示面板；12、辅显示面板；

2、第一透镜；21、第一主透镜；22、第一辅透镜；

3、第二透镜；4、人眼。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本公开将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。

虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。

用语“一个”、“一”、“该”、“所述”和“至少一个”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”、“第二”和“第三”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本公开示例实施方式提供了一种显示装置，参照图1-图4所示，该显示装置可以包括第二透镜3、至少两个显示面板1以及至少两个第一透镜2；显示面板1具有显示面；至少两个第一透镜2对应设于至少两个显示面板1靠近显示面的一侧，第一透镜2用于对对应的显示面板1显示的图像进行次放大形成第一图像，至少两个第一图像的一部分重叠，或至少两个第一图像连接；第二透镜3设于至少两个第一透镜2背离显示面板1的一侧，第二透镜3用于对第一图像进行放大形成第二图像。

本公开的显示装置，一方面，设置有两个显示面板1，通过两个显示面板1显示画面可以提高显示装置的视场角，而且显示面板1可以采用分像素密度较高的显示面板1，以提高PPD，避免产生纱窗效应；另一方面，在显示面板1的显示面一侧依次设置有第一透镜2和第二透镜3，通过第一透镜2和第二透镜3对显示画面进行两次放大，第一透镜2对对应的显示面板1的显示的图像放大后形成第一图像，至少两个第一图像的一部分能够重叠，或至少两个第一图像连接，以形成连续的视场和画面；使得显示面板1的边框形成的像被重叠，使用者看不到显示面板1的边框。

在本示例实施方式中，显示面板1可以设置为三个，显示面板1可以是液晶显示面板1(Liquid Crystal Display，LCD)，也可以是OLED(Organic ElectroluminescenceDisplay，有机发光半导体)显示面板1，还可以是Micro OLED显示面板1。显示面板1的类型还可以是其他，显示面板1的数量也可以根据需要设置，例如，可以是两个、四个或更多个，在此不一一举例说明。

显示面板1的尺寸可以大于等于0.39英寸且小于等于5.7英寸，例如：显示面板1可以是Micro OLED显示面板1，其尺寸为0.5英寸，2K(分辨率2560*1440)。

三个显示面板1的类型可以相同，例如，三个显示面板1均是液晶显示面板1，或三个显示面板1均是OLED显示面板1，或三个显示面板1均是Micro OLED显示面板1。当然，在本公开的另外一些示例实施方式中，三个显示面板1的类型可以不相同，各个显示面板1可以根据需要选择任意类型的显示面板1，在此就不一一举例说明。

三个显示面板1的像素密度可以相同，当然，根据需要三个显示面板1的像素密度可以不相同。

三个显示面板1可以包括一个主显示面板11和两个辅显示面板12，两个辅显示面板12对称设于主显示面板11的相对两侧，对称轴可以是主显示面板11的显示面的中心轴线。主显示面板11和两个辅显示面板12的尺寸可以相同，也可以是主显示面板11的尺寸与两个辅显示面板12的尺寸不同，而两个辅显示面板12由于对称设置，因此两个辅显示面板12的尺寸相同。当然，在本公开的其他一些示例实施方式中，各个显示面板1的尺寸可以根据需要设置。

每个显示面板1均具有显示面。参照图2所示，三个显示面板1的显示面可以位于同一平面上，即三个显示面板1拼接形成一个平面形的大显示面板1。

参照图1所示，也可以是两个辅显示面板12的显示面与主显示面板11的显示面之间形成第一夹角，第一夹角可以大于135°且小于180°。

另外，三个显示面板1之间可以贴合设置，即三个显示面板1之间相互连接；也可以在相邻两个显示面板1之间设置间隙。

当然，在本公开的其他示例实施方式中，多个显示面板1之间的排列关系也可以根据需要设置。例如，在设置有两个或四个显示面板1的情况下，可以不设置主显示面板11；在设置有六个显示面板1的情况下，其中三个显示面板1为一组，总共形成两组，因此可以设置有两个主显示面板11。

通过设置至少两个显示面板1可以提高显示装置的视场角，至少两个显示面板1可以通过拼接形成一个较大的显示面板1，但是，显示面板1是有边框的，即使使用窄边框的显示面板1也是有边框的，需要通过光学系统使得人眼观察不到显示面板1的边框以形成一个完整的显示画面。因此，在显示面板1的显示侧设置有第一透镜2和第二透镜3。

下面对第一透镜2和第二透镜3进行详细说明。

参照图1-图5所示，在各个显示面板1靠近显示面的一侧对应设置有第一透镜2，即第一透镜2与显示面板1是一一对应的，因此，在显示面板1设置为三个的情况下，第一透镜2也需要设置为三个。当然，在显示面板1设置为两个、四个或更多个的情况下，第一透镜2也对应设置为两个、四个或更多个。

第一透镜2可以用于对显示面板1显示的图像进行放大形成第一图像，第一透镜2可以是会聚透镜，会聚透镜对显示面板1显示的图像具有放大的作用。

另外，第一透镜2不仅能够对显示面板1显示的图像进行放大形成第一图像，而且能够对显示面板1的边框进行放大，第一图像为有效图像，在第一图像的周围还形成有边框图像；相邻两个第一图像的一部分重叠，即不仅是相邻两个第一图像之间的边框图像重叠，而且相邻两个第一图像的靠近边框图像的一部分也重叠，从而使得至少两个第一透镜2形成的有效图像在中间部分没有边框，进而使得使用者观看不到边框图像。

需要说明的是，这种情况下，需要控制相邻两个显示面板相互靠近的部分显示的图像是相同的，例如，主显示面板11靠近辅显示面板12的设定宽度区域内显示的图像，与辅显示面板12靠近主显示面板11的设定宽度区域内显示的图像是相同的，这样他们形成的图像重合后会形成完成的画面。

当然，也可以是至少两个第一图像连接形成完整的画面，这种情况下，需要控制相邻两个显示面板相互靠近的部分显示的图像是连接的，例如，主显示面板11靠近辅显示面板12的边沿显示的图像，与辅显示面板12靠近主显示面板11的边沿显示的图像是连接的，这样他们形成的图像连接后会形成完成的画面。

后续，第二透镜3对第一图像进行放大形成第二图像，第二图像进一步弱化中间部分的边框，使得使用者观看不到边框图像。

而且，第一透镜2在第二辅助平面上的正投影覆盖，对应的显示面板1在第二辅助平面上的正投影，例如，可以是第一透镜2在第二辅助平面上的正投影与对应的显示面板1在第二辅助平面上的正投影重合；也可以是对应的显示面板1在第二辅助平面上的正投影位于第一透镜2在第二辅助平面上的正投影之内，第一透镜2在第二辅助平面上的正投影大于对应的显示面板1在第二辅助平面上的正投影。也就是将第一透镜2设置的比对应的显示面板1较大或相同，使得显示面板1的每个像素都能够被第一透镜2放大。第二辅助平面与第一透镜2的光轴L1垂直，第二辅助平面设置为多个，一个第一透镜2对应一个第二辅助平面。

三个第一透镜2可以包括第一主透镜21和两个第一辅透镜22，两个第一辅透镜22对称设于第一主透镜21的相对两侧。第一透镜2的光轴L1与对应的显示面板1的显示面垂直，即第一主透镜21的光轴与主显示面板11的显示面垂直，第一辅透镜22的光轴与辅显示面板12的显示面垂直。

参照图2所示，在三个显示面板1拼接形成一个平面形的大显示面板1的情况下，三个第一透镜2的光轴L1相互平行。也就是说，第一透镜2与与其对应的显示面板1的显示面基本上的平行的，使得第一透镜2与与其对应的显示面板1的各个像素之间的距离基本是相同的，从而显示面板1的各个像素与第一透镜2之间的物距是相同的，就使得第一透镜2对显示面板1的各个像素的放大倍率是相同的。

参照图1所示，在两个辅显示面板12的显示面与主显示面板11的显示面之间形成第一夹角α的情况下，相邻两个第一透镜2的光轴L1之间的夹角为第二夹角α1，具体地，两个第一辅透镜22的光轴与第一主透镜21的光轴之间形成第二夹角α1，第一夹角α与第二夹角α1之和为180°，即相邻两个第一透镜2的夹角α2与对应的相邻两个显示面板的第一夹角α是相同的。也就是说，第一透镜2与与其对应的显示面板1的显示面基本上的平行的，使得第一透镜2与与其对应的显示面板1的各个像素之间的距离基本是相同的，从而显示面板1的各个像素与第一透镜2之间的物距是相同的，就使得第一透镜2对显示面板1的各个像素的放大倍率是相同的。

第一透镜2可以包括多个阵列排布的小透镜，小透镜的口径是毫米级别的。小透镜的数量越多光线走势越平滑，产生的像差越小，成像质量越好；但是小透镜的数量越多成本也越高，将小透镜的口径设置为毫米级别，可以在保证成像质量的基础上，降低成本。

上述三个第一透镜2可以连接为一体，即三个第一透镜2可以通过同一次工艺制作而成；三个第一透镜2也可以分别制作成形然后安装到一起。当然，在设置有多个第一透镜2的情况下，也可以是将多个第一透镜2可以连接为一体，或多个第一透镜2分别制作成形然后安装到一起。

需要说明的是，在显示面板1设置不对称的情况下，第一透镜2也设置为不对称的。

第一透镜2可以是单个透镜，也可以是透镜组。第一透镜2可以为球面透镜或非球面透镜或自由曲面透镜。第一透镜2的材质可以为塑料材质或玻璃材质，也可以为玻塑混合材质。

参照图1-图5所示，在至少两个第一透镜2背离显示面板1的一侧设置有第二透镜3，第二透镜3用于对第一图像进行放大形成第二图像，第二透镜3可以是会聚透镜，会聚透镜对第一图像具有放大的作用。

而且，第二透镜3在第一辅助平面上的正投影覆盖，至少两个第一透镜2在第一辅助平面上的正投影；在第一透镜2设置为三个的情况下，第二透镜3在第一辅助平面上的正投影覆盖三个第一透镜2在第一辅助平面上的正投影，例如，可以是第二透镜3在第一辅助平面上的正投影与三个第一透镜2在第一辅助平面上的正投影重合；也可以是三个第一透镜2在第一辅助平面上的正投影位于第二透镜3在第一辅助平面上的正投影之内，第二透镜3在第一辅助平面上的正投影大于三个第一透镜2在第一辅助平面上的正投影。也就是将第二透镜3设置的比三个第一透镜2较大或相同，使得三个第一透镜2射出的光线都能够被第一透镜2放大。第一辅助平面与第二透镜3的光轴L2垂直，即第一辅助平面与主显示面板11的显示面平行。

第二透镜3可以包括透镜本体、第一增透膜和第二增透膜；第一增透膜设于透镜本体靠近第一透镜2的一侧；第二增透膜设于透镜本体背离第一透镜2的一侧；即在透镜本体的两侧均设置增透膜。通过第一增透膜和第二增透膜可以增加第二透镜3的透过率，增加整个显示装置的透过率，保证显示亮度。

第二透镜3的光轴L2与主显示面板11垂直，且第二透镜3的光轴L2与第一主透镜21的光轴重合，第二透镜3、第一主透镜21与主显示面板11形成主光路系统，第二透镜3、第一辅透镜22与辅显示面板12形成辅光路系统，辅光路系统对称位于主光路系统的相对两侧。

第二透镜3可以是单个透镜，也可以是透镜组。第二透镜3可以为球面透镜或非球面透镜或自由曲面透镜。第二透镜3的材质可以为塑料材质或玻璃材质，也可以为玻塑混合材质。

第二透镜3的焦距和第一透镜2的焦距可以根据需要设置，第二透镜3的放大倍率与第一透镜2的放大倍率可以根据需要设置。

第二透镜3和第一透镜2需要满足光瞳链接原则，即第一透镜2的出瞳与第二透镜3的入瞳重合，也就是说第一透镜2的出瞳的位置和大小，与第二透镜3的入瞳的位置和大小相同。避免第二透镜3对第一透镜2的出射光产生光束切割，使得第一透镜2的成像光束中有一部分被第二透镜3拦截，不参与成像，影响成像的完整性和亮度。

显示装置还可以包括外壳，上述显示面板1、第一透镜2和第二透镜3均设置在外壳内。

第二透镜3与人眼4之间的距离为出瞳距，即人眼4到第二透镜3背离第一透镜2的一面之间的距离为出瞳距，出瞳距大于等于15mm且小于等于20mm。

该显示装置的视场角可以大于等于100°且小于等于150°，相对于现有技术中的视场角(大于等于90°且小于等于110°)至少提高了10°，最大可以提高60°；因此，可以满足使用者对于视场角的要求。

该显示装置的成像原理为：参照图3所示，主显示面板11(AB)经过第一主透镜21后形成第一图像A’B’，第一图像A’B’为倒置的实像，第一图像A’B’经过第二透镜3射至人眼，人眼观看到的为虚像A”B”。

参照图4所示，辅显示面板12(CD)经过第一主透镜21后形成第一图像C’D’，第一图像C’D’为倒置的实像，第一图像C’D’经过第二透镜3射至人眼，人眼观看到的为虚像C”D”。

而且，参照图5所示，第一图像A’B’的边沿部分与第一图像C’

D’的边沿部分重叠，虚像A”B”的边沿部分与虚像C”D”的边沿部分重叠；使得人眼4观看不到显示面板1位于中间部分的边框，也观看不到相邻两个显示面板1之间的间隙，人眼4观看到的是一个完整的画面图像。

基于同一发明构思，本公开示例实施方式提供了一种虚拟现实装置，该虚拟现实装置可以包括上述任意一项所述的显示装置。显示装置的具体结构上述已经进行了详细说明，因此，此处不再赘述。

需要说明的是，该虚拟现实装置除了显示装置以外，还可以包括其他必要的部件和组成，例如，还可以包括建模设备(如3D扫描仪)、声音设备(如三维的声音系统以及非传统意义的立体声)、交互设备(包括位置追踪仪、数据手套、3D输入设备(三维鼠标)、动作捕捉设备、眼动仪、力反馈设备以及其他交互设备)等等。

与现有技术相比，本发明示例实施方式提供的虚拟现实装置的有益效果与上述示例实施方式提供的显示装置的有益效果相同，在此不做赘述。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (11)

1.一种显示装置，其特征在于，包括：

至少两个显示面板，所述显示面板具有显示面；

至少两个第一透镜，对应设于至少两个所述显示面板靠近所述显示面的一侧，所述第一透镜用于对对应的所述显示面板显示的图像进行放大形成第一图像，至少两个所述第一图像的一部分重叠，或至少两个所述第一图像连接；

第二透镜，设于至少两个所述第一透镜背离所述显示面板的一侧，所述第二透镜用于对至少两个所述第一图像进行放大形成第二图像。

2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述第一透镜包括多个阵列排布的小透镜。

3.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述第一透镜的光轴与对应的所述显示面板的所述显示面垂直。

4.根据权利要求3所述的显示装置，其特征在于，至少两个所述显示面板的所述显示面位于同一平面，至少两个所述第一透镜的至少两个光轴平行；或，相邻两个所述显示面板的所述显示面之间的夹角为第一夹角，相邻两个所述第一透镜的光轴之间的夹角为第二夹角，所述第一夹角与所述第二夹角之和为180°。

5.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述第二透镜在第一辅助平面上的正投影覆盖，至少两个所述第一透镜在所述第一辅助平面上的正投影，所述第一辅助平面与所述第二透镜的光轴垂直。

6.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述第一透镜在第二辅助平面上的正投影覆盖，对应的所述显示面板在所述第二辅助平面上的正投影，所述第二辅助平面与所述第一透镜的光轴垂直。

7.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述第二透镜包括：

透镜本体；

第一增透膜，设于所述透镜本体靠近所述第一透镜的一侧；

第二增透膜，设于所述透镜本体背离所述第一透镜的一侧。

8.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，至少两个所述显示面板设置为三个，三个所述显示面板包括：

主显示面板，其显示面与所述第二透镜的光轴垂直；

至少两个辅显示面板，对称设于所述主显示面板的相对两侧。

至少两个所述第一透镜设置为三个，三个所述第一透镜包括：

第一主透镜，其光轴与所述第二透镜的光轴重合；

至少两个第一辅透镜，对称设于所述第一主透镜的相对两侧。

9.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述第一透镜的出瞳与所述第二透镜的入瞳重合。

10.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置的视场角大于等于100°且小于等于150°。

11.一种虚拟现实装置，其特征在于，包括：权利要求1～10任意一项所述的显示装置。

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