CN117666128A - 一种显示装置 - Google Patents
一种显示装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117666128A CN117666128A CN202211040709.5A CN202211040709A CN117666128A CN 117666128 A CN117666128 A CN 117666128A CN 202211040709 A CN202211040709 A CN 202211040709A CN 117666128 A CN117666128 A CN 117666128A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- display
- imaging
- layer
- imaging part
- display device
- 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.)
- Pending
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims abstract description 176
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 34
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 11
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 57
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 57
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 57
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 claims description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 11
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 152
- 239000010408 film Substances 0.000 description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 description 19
- 230000008569 process Effects 0.000 description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 8
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 7
- 235000012771 pancakes Nutrition 0.000 description 6
- 239000004820 Pressure-sensitive adhesive Substances 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 3
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 3
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 3
- 229920002284 Cellulose triacetate Polymers 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NNLVGZFZQQXQNW-ADJNRHBOSA-N [(2r,3r,4s,5r,6s)-4,5-diacetyloxy-3-[(2s,3r,4s,5r,6r)-3,4,5-triacetyloxy-6-(acetyloxymethyl)oxan-2-yl]oxy-6-[(2r,3r,4s,5r,6s)-4,5,6-triacetyloxy-2-(acetyloxymethyl)oxan-3-yl]oxyoxan-2-yl]methyl acetate Chemical compound O([C@@H]1O[C@@H]([C@H]([C@H](OC(C)=O)[C@H]1OC(C)=O)O[C@H]1[C@@H]([C@@H](OC(C)=O)[C@H](OC(C)=O)[C@@H](COC(C)=O)O1)OC(C)=O)COC(=O)C)[C@@H]1[C@@H](COC(C)=O)O[C@@H](OC(C)=O)[C@H](OC(C)=O)[C@H]1OC(C)=O NNLVGZFZQQXQNW-ADJNRHBOSA-N 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 2
- 230000003190 augmentative effect Effects 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 2
- 230000001795 light effect Effects 0.000 description 2
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 2
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001111 Fine metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005372 Plexiglas® Polymers 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 238000005566 electron beam evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000004424 eye movement Effects 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 230000005525 hole transport Effects 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 1
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 description 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 1
- ORUIBWPALBXDOA-UHFFFAOYSA-L magnesium fluoride Chemical compound [F-].[F-].[Mg+2] ORUIBWPALBXDOA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001635 magnesium fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000012634 optical imaging Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 210000001747 pupil Anatomy 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-L terephthalate(2-) Chemical compound [O-]C(=O)C1=CC=C(C([O-])=O)C=C1 KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Abstract
本发明公开了一种显示装置，包括两个可以出射圆偏振光的显示屏；位于两个显示屏之间的成像透镜，成像透镜的第一成像部和第二成像部分别对两个显示屏的显示图像成像；两个相位延迟层，可以对入射光线产生π/2的相位延迟；两个透过轴与相位延迟层的光轴之间呈设定夹角的反射式偏光层；两个透反射层；显示屏出射的光线经对应的成像部的第三表面入射至第一表面，再经第一表面上的相位延迟层和反射式偏光层反射至第二表面，经第二表面上的透反射层反射至人眼。通过使用具有高像素密度的显示屏，可以提高近眼显示的分辨率，解决纱窗效应的问题；成像透镜将两个显示屏的显示图像的成像进行无缝光学拼接，从而实现近眼显示装置的大视场角显示。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种显示装置。
背景技术
近眼显示，也称头戴显示或可穿戴显示，是通过置于人眼非明视距离内的显示设备，在人眼前建立虚拟场景的技术，包括增强现实(Augmented Reality，简称AR)、虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)、混合现实(Mixed Reality，简称MR)等种类。
近眼显示装置由显示屏和成像光学元件组成，靠近眼睛的显示屏发出的光通过成像光学元件在人眼可以舒适聚焦的远距离处形成虚像。目前，近眼显示装置中最常使用的显示屏是液晶显示屏(Liquid Crystal Display，简称LCD)和有机发光二极管(OrganicLight-Emitting Diode，简称OLED)显示屏，受到制作工艺的影响，目前的近眼显示装置仍存在分辨率低、纱窗效应明显的问题，从而影响显示的成像质量和用户的沉浸体验感。
发明内容
本发明提供了一种显示装置，用以解决目前的近眼显示装置中分辨率低、纱窗效应明显且难以做到大视场角显示的问题。
本发明提供一种显示装置，包括：
两个显示屏，所述两个显示屏相对设置；所述两个显示屏包括第一显示屏和第二显示屏；所述两个显示屏均用于出射圆偏振光；
成像透镜，位于所述两个显示屏之间；所述成像透镜包括第一成像部和第二成像部，所述第一成像部用于对所述第一显示屏的显示图像进行成像，所述第二成像部用于对所述第二显示屏的显示图像进行成像，所述第一显示屏的显示图像经过所述第一成像部成像后和所述第二显示屏的显示图像经过所述第二成像部成像后形成连续的图像；所述第一成像部和所述第二成像部均包括：第一表面、第二表面和第三表面；所述第一表面位于靠近人眼的一侧，所述第二表面位于所述第一表面背离人眼的一侧，所述第三表面位于对应的所述显示屏的出光侧；
两个相位延迟层，分别位于所述第一成像部和所述第二成像部的第一表面上；所述相位延迟层对入射光线产生π/2的相位延迟；
两个反射式偏光层，分别位于两个所述相位延迟层背离所述第一表面的一侧；所述反射式偏光层的透过轴与所述相位延迟层的光轴之间呈设定夹角；
两个透反射层，分别位于所述第一成像部和所述第二成像部的第二表面上；
所述显示屏出射的光线经对应的成像部的第三表面入射至第一表面，再经所述第一表面上的所述相位延迟层和所述反射式偏光层反射至第二表面，经所述第二表面上的所述透反射层反射至人眼。
本发明的一些实施例中，还包括：棱镜，位于所述成像透镜背离人眼的一侧，所述棱镜用于补偿外界光线的偏折角度，使所述外界光线经过所述棱镜和所述成像透镜直线传播至人眼。
本发明的一些实施例中，所述棱镜与所述成像透镜胶合。
本发明的一些实施例中，还包括：两个增透减反层，分别位于所述第一成像部和所述第二成像部的第三表面上。
本发明的一些实施例中，所述两个显示屏均为硅基有机发光二极管显示屏。
本发明的一些实施例中，所述硅基有机发光二极管显示屏包括：
硅基有机发光二极管显示面板，用于显示图像；
圆偏光层，位于所述硅基有机发光二极管显示面板的出光侧，所述圆偏光层用于将所述硅基有机发光二极管显示面板的出射光转换为圆偏振光。
本发明的一些实施例中，所述透反射层的透过率大于或等于反射率。
本发明的一些实施例中，所述成像透镜是轴对称结构，所述第一成像部的第一表面、第二表面、第三表面分别与所述第二成像部的第一表面、第二表面、第三表面对称设置；
所述第一成像部的第三表面分别与第一表面和第二表面连接，所述第二成像部的第三表面分别与第一表面和第二表面连接；所述第一成像部的第一表面与所述第二成像部的第一表面连接，所述第一成像部的第二表面与所述第二成像部的第二表面连接，所述成像透镜为一体结构。
本发明的一些实施例中，所述第一表面、所述第二表面、所述第三表面的面型均为非球面。
本发明的一些实施例中，所述显示装置的视场角大于或等于90度。
本发明有益效果如下：
本发明提供的显示装置，包括：两个可以出射圆偏振光的显示屏；位于两个显示屏之间的成像透镜，成像透镜的第一成像部和第二成像部可以分别对两个显示屏的显示图像成像，第一成像部和所述第二成像部均包括第一表面、第二表面和第三表面，第一表面位于靠近人眼的一侧，第二表面位于第一表面背离人眼的一侧，第三表面位于对应的显示屏的出光侧；两个相位延迟层，分别位于所述第一成像部和所述第二成像部的第一表面上，相位延迟层对入射光线产生π/2的相位延迟；两个反射式偏光层，分别位于两个相位延迟层背离第一表面的一侧；反射式偏光层的透过轴与相位延迟层的光轴之间呈设定夹角；两个透反射层，分别位于第一成像部和第二成像部的第二表面上；显示屏出射的光线经对应的成像部的第三表面入射至第一表面，再经所述第一表面上的相位延迟层和反射式偏光层反射至第二表面，经第二表面上的透反射层反射至人眼。通过使用具有高像素密度的显示屏，可以提高近眼显示的分辨率，解决纱窗效应的问题；成像透镜对高分辨率显示屏的显示图像进行成像，显示屏发出的光线可以在成像透镜中多次折返实现短焦，并将两个显示屏的显示图像的成像进行无缝光学拼接，从而实现近眼显示装置的大视场角显示。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所介绍的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明实施例提供的硅基有机发光二极管显示面板的截面图；
图2为相关技术中显示装置的光路示意图；
图3为本发明实施例提供的显示装置的结构示意图之一；
图4为本发明实施例提供的成像透镜的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的硅基有机发光二极管显示屏的截面图；
图6为本发明实施例提供的光路原理示意图之一；
图7为本发明实施例提供的显示装置的结构示意图之二；
图8为本发明实施例提供的光路原理示意图之二。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步说明。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发明更全面和完整，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。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。本发明中所描述的表达位置与方向的词，均是以附图为例进行的说明，但根据需要也可以做出改变，所做改变均包含在本发明保护范围内。本发明的附图仅用于示意相对位置关系不代表真实比例。
近眼显示是通过置于人眼非明视距离内的显示装置在人眼前建立虚拟场景的技术，现如今已经开发出了各种近眼显示装置来实现如VR显示、AR显示等沉浸式的显示场景。近眼显示装置由显示屏和成像光学元件组成，显示屏发出的光经成像光学元件在人眼能舒适聚焦的远距离处形成虚像，因此，显示屏的分辨率和成像光学元件的视场角是影响用户沉浸感的两个重要参数，追求高分辨率和一定程度上的大视场角显示成为近眼显示的发展趋势。
目前的近眼显示装置中，使用最广泛的显示屏是LCD显示屏，但由于LCD是透光式显示设备，驱动电路只能设置在LCD器件的间隙中，导致LCD器件间必然有一定的间隙，即使是高分辨率的LCD显示屏也会不可避免的产生纱窗效应。OLED显示屏同样被用于近眼显示装置中，然而，玻璃基的OLED受制于精细金属掩膜版(Fine Metal Mask，简称FMM)工艺，像素尺寸做不小，会存在屏幕分辨率不高导致画面的颗粒感明显的问题。
有鉴于此，本发明实施例提供一种显示装置，该显示装置可以为近眼显示装置，用以解决当前的近眼显示装置中分辨率低、纱窗效应明显的问题。
近眼显示装置中产生的纱窗效应主要是由于显示屏的分辨率低造成的，因此为了克服纱窗效应最主要的手段是要提高显示屏的分辨率。
在本发明实施例提供的显示装置中包括显示屏，且显示屏采用硅基有机发光二极管显示屏，硅基OLED显示屏具有自发光、响应时间短、像素密度高、亮度高等优点，可以用于近眼显示装置中实现高分辨率显示。
图1为本发明实施例提供的硅基有机发光二极管显示面板的截面图。
如图1所示，硅基有机发光二极管显示面板10包括硅基背板11、阳极层12、有机发光层13、阴极层14、封装层15、彩膜层16和基板17。
硅基背板11包括硅基衬底和驱动电路两部分，可以采用单晶硅为衬底，再在单晶硅上采用标准的互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，简称CMOS)工艺形成驱动电路，具体制作工艺涉及光刻工艺、化学机械抛光(ChemicalMechanical Polishing，简称CMP)工艺等等，驱动电路中可以包括像素电路、行列驱动、数据处理、电源等功能电路模块。通常情况下，硅基背板11的形状为矩形，也可以是其他形状以用于有特殊设计需求的近眼显示装置中。
阳极层12位于驱动电路的顶层，由于硅衬底不透明，需要制作顶发射的OLED器件，阳极层12通常采用反射电极实现较高的出光效率。可以先通过溅射沉积等方式在硅基背板11上沉积高反射率的金属或金属氧化物层，再在金属或金属氧化物层上设置如氧化铟锡(Indium tin oxide，简称ITO)等具有合适功函数的材料，最后通过刻蚀等方式形成阳极层12的图案。OLED器件通过阳极层12与硅基驱动电路连接。
有机发光层13位于阳极层12背离硅基背板11的一侧，有机发光层13可以通过蒸镀多层有机发光材料薄膜形成在阳极层12上，在具体实施时，有机发光层中可以包括多个OLED像素单元，每个OLED像素单元可以包括空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层等有机功能层。目前因技术所限，硅基OLED显示面板10采用的通常是白光OLED，有机发光层13在驱动电路的控制下发出白光。
阴极层14位于有机发光层13背离硅基背板11的一侧，为实现顶发光，可以使用银等金属材料通过蒸镀等方法形成薄金属层作为阴极层14。
通常在阴极层14上还需设置封装层15，用于阻隔水氧，避免破坏OLED器件，以保证硅基OLED显示面板的寿命和良率。可以通过磁控溅射法、电子束蒸镀法或等离子体增强化学气相沉积法等工艺形成水汽阻隔膜作为封装层15。封装层15使用透明材料制成，可以采用无机封装材料、有机封装材料或者无机有机复合封装材料，在此不做限定。
在彩色近眼显示装置中，硅基OLED显示面板10中还包括彩膜层16，彩膜层16可以通过涂胶、光刻、显影和烘干四个工序制作而成。彩膜层16贴在封装层15面向硅基OLED显示面板10的出光一侧，通常情况下，彩膜层16中包括红、绿、蓝三原色的彩膜像素单元，彩膜像素单元与OLED像素单元的位置一一对应，可以将有机发光层13发出的白光转换为红、绿、蓝三色光，通过三原色的不同组合实现彩色显示。在具体实施中，还可以在彩膜层16上旋涂透明贴合胶层粘贴基板17，基板17的形状与硅基背板11的形状相适应，基板17可以为玻璃基板，用于保护和支撑硅基OLED显示面板。
目前，由于集成电路工艺和OLED制作工艺都已经成熟，在近眼显示装置中使用硅基OLED显示面板可以提高显示屏中的像素密度，从而达到近眼显示装置对高分辨率的需求，因此，使用硅基OLED显示屏可以解决当前近眼显示装置中存在的显示分辨率低、纱窗效应明显的问题，但是，由于成本以及工艺的限制，硅基OLED显示屏的尺寸通常很小。
在近眼显示装置中，成像光学元件的焦距f和显示屏的尺寸h之间的关系如下：
其中，显示屏的尺寸h为显示屏对角线的长度，单位为mm，FOV为近眼显示装置的视场角(Field of View，简称FOV)。
由上式可见，显示屏的尺寸h越小时，若想实现大FOV显示，相应的需要成像光学元件的焦距f越小。那么，在使用硅基OLED显示屏的近眼显示装置中，由于硅基OLED显示屏的尺寸往往很小，只有在成像光学元件有较高的屈光能力时才能实现短焦和大视场角显示。
相关技术中，常用的实现短焦的方式有直通式方案和pancake超短焦光学方案两种。
直通式方案中，由于单个透镜的屈光能力有限，往往需要设置多个透镜的组合来实现短焦，硅基OLED显示屏发出的光经透镜组合直接传播至人眼中。由于所需的镜片数量较多，直通式方案中常常会出现显示屏位置和透镜位置上干涉以及透镜的体积和重量较大的问题，从而影响近眼显示装置的使用感。
图2为相关技术中显示装置的光路示意图。
pancake超短焦光学方案的光路原理如图2所示，pancake超短焦光学方案利用偏振光状态的转换实现光路的折返，从而实现短焦，为实现光线在不同偏振态之间的转换，通常会在显示面板10出光侧设置圆偏光层20，用于将显示面板10出射的自然光转换为圆偏振光。从显示面板出射的光从半透半反镜片31入射，在半透半反镜片31、相位延迟片32和反射式偏光片33之间多次折返，最终从反射式偏光片33出射至人眼E中。与直通式方案相比，pancake超短焦光学方案仅使用少量的透镜就能达到与之相同的焦距，可以减小光学成像元件的体积和重量。但对于例如0.71英寸或0.49英寸等超小尺寸硅基OLED显示屏来说，成像光学元件的焦距往往只能达到几厘米的量级，从而难以实现大视场角显示。
另一方面，由于从显示面板10中出射的自然光经圆偏光层20后会损失一半的光效，那么，从显示面板出射的圆偏振光的光效会变为原来的1/2。圆偏振光经过半透半反镜片31和相位延迟片32透射至反射式偏光片33上，经反射式偏光片33反射再经过相位延迟片32再一次入射至半透半反镜片31，又被半透半反镜片31反射后依次经相位延迟片32和反射式偏光片33最终入射至人眼E中。在上述光路传播的过程中，光线两次经过了半透半反镜片31，由于光线每经过一次半透半反镜片31都会损失一半光效，最终入射至人眼E的光的光效仅占从显示面板10出射的自然光光效的1/8，因此，在使用pancake超短焦光学方案时还会存在光效损失较严重的问题。
以显示面板经过圆偏光层20后出射右旋圆偏振光为例，pancake超短焦光学方案中的光效损失过程如下表所示：
有鉴于此，本发明实施例提供的显示装置采用拼接显示的方案，在提高图像分辨率的同时，还用于解决当前近眼显示装置中难以实现大视场角显示和光效损失较严重的问题。
图3为本发明实施例提供的显示装置的结构示意图之一。
如图3所示，本发明实施例提供的显示装置中包括第一显示屏411、第二显示屏412、成像透镜42、两个相位延迟层、两个反射式偏光层，以及两个透反射层。为了便于区分，将两个相位延迟层分别称之为第一相位延迟层431和第二相位延迟层432，将两个反射式偏光层分别称之为第一反射式偏光层441和第二反射式偏光层442，将两个透反射层分别称之为第一透反射层451和第二透反射层452。
第一显示屏411和第二显示屏412均为硅基OLED显示屏，两个显示屏相对设置。值得一提的是，本发明实施例提供的显示装置的结构示意图对应于单只人眼，即两个显示屏为单个人眼提供显示图像，每个显示屏承担一半的视场角。一般来说，在使用多个显示屏承担视场角的情形下，采用普通的物理拼接方法往往会使显示图像有拼缝，从而影响显示质量。本发明实施例提供的显示装置使用光学拼接方案，在两个显示屏间设置成像透镜42以实现无拼缝光学拼接。
图4为本发明实施例提供的成像透镜的结构示意图。
如图4所示，成像透镜42包括第一成像部a和第二成像部b，第一成像部a用于对第一显示屏411的显示图像进行成像，第二成像部b用于对第二显示屏412的显示图像进行成像。由于对两个显示屏的显示图像进行成像的两个成像部属于同一个成像透镜，第一显示屏411的显示图像经过第一成像部a成像后和第二显示屏412的显示图像经过第二成像部b成像后形成连续的图像，因此可以实现无拼缝拼接。
第一成像部a和第二成像部b均包括第一表面、第二表面和第三表面，且第一表面、第二表面和第三表面的面型均为非球面。第一表面位于靠近人眼的一侧，第二表面位于第一表面背离人眼的一侧，第三表面位于对应的显示屏的出光侧。
具体来说，第一成像部a包括第一表面a1、第二表面a2和第三表面a3；第二成像部b包括第一表面b1、第二表面b2和第三表面b3。参照图4，第一成像部a的第三表面a3分别与第一表面a1和第二表面a2连接，第二成像部b的第三表面b3分别与第一表面b1和第二表面b2连接，同时，第一成像部a的第一表面a1与第二成像部b的第一表面b1连接，第一成像部的第二表面a2和第二成像部的第二表面b2连接，由此成像透镜42为一体结构。
在具体实施中，成像透镜42可以采用有机玻璃(polymethyl methacrylate，简称PMMA)、聚碳酸酯(polycarbonate，简称PC)、聚苯乙烯(polystyrene，简称PS)等材料，可以使用注塑成型工艺加工形成一体结构的成像透镜。
在本发明的一些实施例中，成像透镜42可以是轴对称结构，具体的，第一成像部a的第一表面a1与第二成像部b的第一表面b1对称设置，第一成像部a的第二表面a2与第二成像部b的第二表面b2对称设置，第一成像部a的第三表面a3与第二成像部b的第三表面b3对称设置。设置轴对称结构的成像透镜可以简化成像透镜的加工过程，降低加工的难度。
本发明实施例中利用偏振光原理来实现短焦，通过在成像透镜42的各个表面上设置了不同的膜层使光线在不同的偏振态之间转换。首先，在硅基OLED显示面板的出光侧设置一个圆偏光层，使硅基OLED显示面板的出射光转换为圆偏振光再入射至成像透镜中。
图5为本发明实施例提供的硅基有机发光二极管显示屏的截面图。
如图5所示，硅基OLED显示屏包括硅基OLED显示面板10和圆偏光层20，圆偏光层20位于硅基OLED显示面板10的出光侧，可以用于将硅基OLED显示面板的出射光转换为圆偏振光。在具体实施中，圆偏光层20可以粘贴在硅基OLED显示面板10的出光面上。
在具体实施中，圆偏光层20可以由一个线偏光片21和一个四分之一波片22组合而成，其中线偏光片21位于硅基OLED显示面板10的出光侧，四分之一波片22位于线偏光片21背离硅基OLED显示面板10的一侧，线偏光片可以用于将硅基OLED显示面板的出射光转化为线偏振光，四分之一波片22可以用于将入射光线的相位延迟π/2。将四分之一波片22的光轴和线偏光片21的透过轴呈45°夹角设置，即可将从线偏光片21出射的线偏振光转换为圆偏振光。
在具体实施时，显示屏中的显示面板可以出射自然光，也可以出射线偏振光，当显示面板用于出射线偏振光时，只需要在其出光侧设置四分之一波片，并使四分之一波片的光轴与显示面板出射的线偏振光的偏振方向呈45°夹角即可实现圆偏振光的转化，在此不做限定。
参照图3和图4，第一相位延迟层431位于第一成像部a的第一表面a1上，第二相位延迟层432位于第二成像部b的第一表面b1上。两个相位延迟层可以使用透明的薄膜定向拉伸或双折射材料加工而成，再用胶粘贴在成像透镜42对应的表面上。两个相位延迟层可以用于对入射光线产生π/2的相位延迟，在具体实施中，可以采用四分之一波片作为相位延迟层，硅基OLED显示屏出射的圆偏振光经过相位延迟层后可以转变为线偏振光。
反射式偏光层可以由离型膜层、压敏胶层、内保护膜层、偏光层以及反射膜层压制而成，具体的，偏光层可以使用金、银、铁等金属盐吸附在高分子薄膜上再加以还原制成，也可以将碘分子或具有二色性的有机染料等吸附在聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol，简称PVA)薄膜上，再将薄膜拉伸后制成；内保护膜层可以由三醋酸纤维素酯(Triacetyl Cellulose，简称TAC)制成并贴合在偏光层的两侧，用以隔绝水分和空气，保护偏光层；压敏胶层可以由压敏胶(Pressure Sensitive Adhesive，简称PSA)材料制成并分别涂在两个内保护膜层上；离型膜层可以由对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Glycol Terephthalate，简称PET)材料制成，离型膜层贴合在压敏胶层上；反射膜层可以选择合适的具有反射功能的材料制成，反射膜层位于反射式偏光层中背离成像透镜的一侧。
参照图3和图4，第一反射式偏光层441位于第一相位延迟层431背离第一成像部的第一表面a1的一侧，且第一反射式偏光层441的透过轴与第一相位延迟层431的光轴之间呈设定夹角；第二反射式偏光层442位于第二相位延迟层432背离第二成像部b的第一表面b1的一侧，且第二反射式偏光层442的透过轴与第二相位延迟层432的光轴之间呈设定夹角。在具体实施中，可以将反射式偏光层与相位延迟层之间的夹角设定为45°。
反射式偏光层对从相位延迟层出射的线偏振光有反射或透过的作用，当入射的线偏振光的偏振方向与反射式偏光层的透过轴方向相同时，该线偏振光可以透过反射式偏光层；当入射的线偏振光的偏振方向与反射式偏光层的透过轴方向不同时，该线偏振光被反射式偏光层反射。
参照图3和图4，第一透反射层451位于第一成像部a的第二表面a2上，第二透反射层452位于第二成像部b的第二表面b2上。透反射层可以根据薄膜干涉原理制成，用于对入射光线进行部分透射和部分反射。在具体实施中，可以根据需要来制作透反射层来控制其透过率和反射率。例如，在显示装置作为VR装置使用时，可以设置透反射层为半透半反层，即透反射层对入射光线的透过率和反射率相等；在显示装置作为AR装置使用时，可以设置透反射层对入射光的透过率大于反射率，以使环境光的入射量更大，实现更好的AR效果，在此对透反射层对入射光线的透过率和反射率的比例不做限定。
图6为本发明实施例提供的光路原理示意图之一。
如图6所示，两个显示屏出射的光线分别经对应的成像部的第三表面入射至第一表面，再经第一表面上的相位延迟层和反射式偏光层反射至第二表面，最后经第二表面上的透反射层反射至人眼。
以在第一成像部a中传播的光线为例，第一显示屏411是硅基OLED显示屏，从硅基OLED显示面板中的出射光经圆偏光层后转变为圆偏振光；该圆偏振光经第一成像部a的第三表面a3入射至第一成像部a的第一表面a1，经第一表面a1上的相位延迟层431后变为线偏振光，该线偏振光的偏振方向与反射式偏光层441的透过轴方向垂直；因此，该线偏振光可以被反射式偏光层441完全反射，反射光线经过相位延迟层431再次变为圆偏振光，该圆偏振光的旋转方向与第一显示屏411出射的圆偏振光相同；圆偏振光传播至第一成像部a的第二表面a2，经第二表面a2上的透反射层451再反射至第一表面a1上，圆偏振光在被透反射层反射后旋转方向相反，因此再次经过相位延迟层431变为线偏振光，此时该线偏振光的偏振方向与反射式偏光层441的透过轴方向相同，因此该线偏振光可以被反射式偏光层441透过最终进入人眼E中。在上述的光路传播过程中，光线仅一次经过透反射层451，最终入射至人眼E。
以从硅基OLED显示面板10出射的光为自然光、从显示屏出射的光为右旋圆偏振光，透反射层采用半透半反层为例，本发明实施例提供的显示装置中光效损失的过程如下表所示：
| 光线经过的器件 | 偏振态 | 光效 |
| 硅基OLED显示面板10 | 自然光 | 1 |
| 圆偏光层20 | 右旋圆偏振光 | 1/2 |
| 相位延迟层431 | 水平线偏振光 | 1/2 |
| 反射式偏光层441 | 水平线偏振光 | 1/2 |
| 相位延迟层431 | 右旋圆偏振光 | 1/2 |
| 半透半反层451 | 左旋圆偏振光 | 1/4 |
| 相位延迟层431 | 垂直线偏振光 | 1/4 |
| 反射式偏光层441 | 垂直线偏振光 | 1/4 |
本发明实施例提供的显示装置中，光线只一次经过透反射层，可以减少光效的损失，提升显示屏发出的光线的利用率和显示的对比度。
在一些实施例中，显示屏中的显示面板也可以出射线偏振光，此时还可以进一步提高显示屏出射光的利用率，提高光效。
图7为本发明实施例提供的显示装置的结构示意图之二。
如图7所示，显示装置中还可以包括棱镜V，位于成像透镜42背离人眼的一侧。棱镜V的材料可以与成像透镜42的材料相同，同样可以由一体化注塑工艺制成。在具体实施时，棱镜V可以与成像透镜42胶合，因此棱镜V表面的形状应适应于成像透镜42的两个第二表面的形状，在具体实施中可以根据需求来设计，在此对棱镜表面的形状不做限定。
图8为本发明实施例提供的光路原理示意图之二。
从两个显示屏中出射的光线传播过程与图6中所示的相同，在此不做赘述。如图8所示的显示装置还可以接收外界光线，此时该显示装置可以作为AR设备使用。以图8中两条分别入射至成像透镜两个成像部的外界光线L2和L3示意，棱镜V可以用于补偿外界光线的偏折角度，使外界光线经过棱镜和成像透镜直线传播至人眼E中。在近眼显示设备中增加棱镜，可以补偿环境光线入射到成像透镜时产生的偏折角度，以使用户在佩戴显示装置观看到的环境影像和未佩戴显示装置时观看到的环境影像相同，达到更好的AR显示效果。
在本发明的一些实施例中，显示装置中还包括两个增透减反层，分别位于成像透镜42的第一成像部a的第三表面a3和第二成像部b的第三表面b3上。增透减反层可以使用氟化镁等材料，用蒸镀、气相沉积等工艺制成。增透减反层贴在成像透镜面向显示屏的出光一侧，可以增加显示屏入射至成像透镜中的光强，提高成像的对比度和亮度。
本发明实施例中，利用两块硅基OLED显示屏来实现近眼显示，并通过设置成像透镜，使硅基OLED显示屏发出的光线在成像透镜中多次反射，使两个显示屏的显示图像通过成像透镜进行无缝光学拼接，即使在使用很小尺寸的硅基OLED显示屏时，为实现大视场角显示，成像透镜所需达到的焦距也仅在毫米量级。
举例来说，对于两块尺寸为0.49英寸的硅基OLED显示屏，为达到大于或等于90°的大视场角显示，一块显示屏需要承担大于或等于45°的视场角，经计算可以得出成像透镜的焦距应至少为15mm。通常情况下，人眼到成像透镜的出瞳距在10mm～20mm的范围内，人眼的眼动范围为5mm～10mm。根据上述要求，为了实现视场角为90°的大视场角显示，可以设计出一个成像透镜：成像透镜的第一表面的曲率半径为119.1mm，第二表面的曲率半径为49.5mm，第三表面的曲率半径为9.7mm，上述曲率半径为各表面中心位置处的曲率半径；人眼与成像透镜第一表面之间的距离为18mm，成像透镜中同一成像部的第一表面与第二表面之间的厚度为7.1mm，成像透镜同一成像部的第二表面与第三表面之间的厚度为4.5mm。
在本发明实施例中，光线在成像透镜中多次反射，成像透镜的焦距可以达到毫米量级，利用该成像透镜对两块硅基OLED显示屏的显示图像进行成像，可以实现大于或等于90°的大视场角显示，且由于成像透镜是一体化结构，采用光学拼接的方式两块硅基OLED显示屏的显示图像之间不存在拼缝问题。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种显示装置，其特征在于，包括：
两个显示屏，所述两个显示屏相对设置；所述两个显示屏包括第一显示屏和第二显示屏；所述两个显示屏均用于出射圆偏振光；
成像透镜，位于所述两个显示屏之间；所述成像透镜包括第一成像部和第二成像部，所述第一成像部用于对所述第一显示屏的显示图像进行成像，所述第二成像部用于对所述第二显示屏的显示图像进行成像，所述第一显示屏的显示图像经过所述第一成像部成像后和所述第二显示屏的显示图像经过所述第二成像部成像后形成连续的图像；所述第一成像部和所述第二成像部均包括：第一表面、第二表面和第三表面；所述第一表面位于靠近人眼的一侧，所述第二表面位于所述第一表面背离人眼的一侧，所述第三表面位于对应的所述显示屏的出光侧；
两个相位延迟层，分别位于所述第一成像部和所述第二成像部的第一表面上；所述相位延迟层对入射光线产生π/2的相位延迟；
两个反射式偏光层，分别位于两个所述相位延迟层背离所述第一表面的一侧；所述反射式偏光层的透过轴与所述相位延迟层的光轴之间呈设定夹角；
两个透反射层，分别位于所述第一成像部和所述第二成像部的第二表面上；
所述显示屏出射的光线经对应的成像部的第三表面入射至第一表面，再经所述第一表面上的所述相位延迟层和所述反射式偏光层反射至第二表面，经所述第二表面上的所述透反射层反射至人眼。
2.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，还包括：
棱镜，位于所述成像透镜背离人眼的一侧，所述棱镜用于补偿外界光线的偏折角度，使所述外界光线经过所述棱镜和所述成像透镜直线传播至人眼。
3.如权利要求2所述的显示装置，其特征在于，所述棱镜与所述成像透镜胶合。
4.如权利要求1-3任一项所述的显示装置，其特征在于，所述成像透镜是轴对称结构，所述第一成像部的第一表面、第二表面、第三表面分别与所述第二成像部的第一表面、第二表面、第三表面对称设置。
5.如权利要求4所述的显示装置，其特征在于，所述第一成像部的第三表面分别与第一表面和第二表面连接，所述第二成像部的第三表面分别与第一表面和第二表面连接；所述第一成像部的第一表面与所述第二成像部的第一表面连接，所述第一成像部的第二表面与所述第二成像部的第二表面连接，所述成像透镜为一体结构。
6.如权利要求5所述的显示装置，其特征在于，所述第一表面、所述第二表面、所述第三表面的面型均为非球面。
7.如权利要求1-3任一项所述的显示装置，其特征在于，还包括：
两个增透减反层，分别位于所述第一成像部和所述第二成像部的第三表面上。
8.如权利要求1-3任一项所述的显示装置，其特征在于，所述显示屏包括：
显示面板，用于显示图像；
圆偏光层，位于所述显示面板的出光侧，所述圆偏光层用于将所述显示面板的出射光转换为圆偏振光；
其中，所述显示面板为硅基有机发光二极管显示面板。
9.如权利要求1-3任一项所述的显示装置，其特征在于，所述透反射层的透过率大于或等于反射率。
10.如权利要求1-3任一项所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置的视场角大于或等于90度。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211040709.5A CN117666128A (zh) | 2022-08-29 | 2022-08-29 | 一种显示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211040709.5A CN117666128A (zh) | 2022-08-29 | 2022-08-29 | 一种显示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117666128A true CN117666128A (zh) | 2024-03-08 |
Family
ID=90066776
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211040709.5A Pending CN117666128A (zh) | 2022-08-29 | 2022-08-29 | 一种显示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117666128A (zh) |
-
2022
- 2022-08-29 CN CN202211040709.5A patent/CN117666128A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2022048384A1 (zh) | 一种近眼显示装置 | |
| RU2659577C1 (ru) | Устройство формирования изображений (варианты) | |
| WO2022237077A1 (zh) | 近眼显示装置 | |
| JP6728443B2 (ja) | 表示装置、及び表示装置の光学フィルムの選定方法 | |
| US11009743B2 (en) | Display panel | |
| JP2007273275A (ja) | 有機ｅｌ発光装置 | |
| CN112470061B (zh) | 显示装置和成像装置 | |
| CN109960038B (zh) | 具有目镜的显示装置 | |
| CN111158188B (zh) | 一种显示面板及显示装置 | |
| US20220128860A1 (en) | Reflective display substrate and method for fabricating the same, display panel and display device | |
| CN212460200U (zh) | 一种近眼显示装置 | |
| CN117215072B (zh) | 光学系统及成像设备 | |
| CN117666128A (zh) | 一种显示装置 | |
| US20230236422A1 (en) | Near-eye display device | |
| CN110501835B (zh) | 一种显示面板、其驱动方法及显示装置 | |
| CN113176685A (zh) | 显示面板和显示装置 | |
| US10598838B2 (en) | Pixel level polarizer for flexible display panels | |
| US11619823B2 (en) | Optical system for displaying magnified virtual image | |
| CN215494449U (zh) | 显示面板和显示装置 | |
| US20240094455A1 (en) | Wave Plate Arrangements for an Optical System | |
| US11402684B2 (en) | Display assembly, display device and method for controlling the display device | |
| CN215328857U (zh) | 无接触洗衣机 | |
| US20230296900A1 (en) | Augmented reality electronic device | |
| TW202338437A (zh) | 擴增實境電子裝置 | |
| TW202247128A (zh) | 具有偏極化發光增強的色彩轉換顯示器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication |