CN206115088U - 一种显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种显示装置，属于显示技术领域。其中显示装置，包括显示屏和位于显示屏的出光侧的至少一个光学器件，所述显示屏的出射光线为线偏振的准直光线，所述光学器件包括多个相互独立的光学单元，所述光学单元与所述显示屏的像素单元一一对应，所述光学单元能够对所述显示屏的出射光线进行折射，且所述光学单元对经过所述显示屏的像素单元的出射光线进行折射的角度可调，相邻光学单元出射的准直光线的出射角度不同，使得所述显示屏的出射光线汇聚到两个视点以显示具有预设空间深度的虚拟图像。通过本实用新型的技术方案，能够实现自由空间深度的虚拟图像显示。

Description

一种显示装置

技术领域

本实用新型涉及显示技术领域，特别是指一种显示装置。

背景技术

现有的虚拟显示装置是在显示屏前放两个正透镜，使正透镜的焦距大于显示屏到正透镜的距离，从而使正透镜起到放大镜的效果，使图像放大且放远，因此双眼可在近眼处看到放大放远的正立虚像并在大脑中进行融合，产生立体视觉。

现有技术方案的缺点是：两个正透镜较厚重，并且单透镜会引进光学像差，使得虚拟显示装置无论在佩戴上还是在画面显示上都会使人产生不舒服的感觉，并且虚拟显示装置显示的虚拟图像的空间深度是固定的，不能变化。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种显示装置，能够实现自由空间深度的虚拟图像显示。

为解决上述技术问题，本实用新型的实施例提供技术方案如下：

一方面，提供一种显示装置，包括显示屏和位于显示屏的出光侧的至少一个光学器件，所述显示屏的出射光线为线偏振的准直光线，所述光学器件包括多个相互独立的光学单元，所述光学单元与所述显示屏的像素单元一一对应，所述光学单元能够对所述显示屏的出射光线进行折射，且所述光学单元对经过所述显示屏的像素单元的出射光线进行折射的角度可调，相邻光学单元出射的准直光线的出射角度不同，使得所述显示屏的出射光线汇聚到两个视点以显示具有预设空间深度的虚拟图像。

进一步地，所述光学器件具体包括：

相对设置的第一电极和第二电极；

位于所述第一电极和所述第二电极之间的液晶盒；

所述液晶盒包括多个相互独立的液晶单元；

第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极分别位于不同透明基板上或位于同一透明基板上，所述第一电极和第二电极之间能够产生驱动所述液晶单元中的液晶分子偏转的电场；

每一液晶单元及其对应的第一电极和第二电极组成所述光学单元，在所述电场驱动所述光学单元中的液晶分子偏转后，所述光学单元等效于一直角棱镜。

进一步地，所述显示装置还包括：

处理电路，用于获取显示装置待显示的虚拟图像的空间深度，根据所述待显示的虚拟图像的空间深度确定每一光学单元对应的等效直角棱镜的倾斜角，将每一光学单元划分为m部分，根据每一光学单元对应的等效直角棱镜的倾斜角确定每一光学单元中每一部分的折射率与折射率最小部分的折射率的差值，m为大于1的整数；

驱动电路，用于根据所述差值驱动光学单元中每一部分的液晶分子偏转。

进一步地，所述处理电路包括：

第一计算模块，用于确定待显示虚拟图像的空间深度，根据公式

确定x的值，其中，L-s为待显示虚拟图像的空间深度，L为待显示虚拟图像到视点的距离，p为相邻两光学单元之间的间距，s为视点到显示屏的观看距离，x为经过光学器件的出射光线汇聚的两个视点之间的距离，根据公式tanα＝(D-x)/2s确定经过每一光学单元的准直光线的偏折角α，其中，D为光学器件的宽度，根据公式α＝θ₂-θ₁、n sinθ₁＝sinθ₂确定每一光学单元对应的等效直角棱镜的倾斜角θ₁；其中，θ₁为等效直角棱镜的倾斜角即准直光线相对于等效直角棱镜倾斜面的入射角，θ₂为准直光线经过等效直角棱镜的折射角。

进一步地，所述处理电路包括：

第二计算模块，用于根据以下公式确定每一光学单元中每一部分的折射率与折射率最小部分的折射率的差值：

Δn₁d＝nh₁-h₁

Δn_m-1d＝nh_m-1-h_m-1

Δn_md＝nh_m-h_m＝0

h₁＝p tanθ₁

从光学器件中心到光学器件边缘的第一方向上将每一光学单元划分为等长的m部分，依次为第1部分、第2部分、…、第m部分，Δn_j为光学单元的j部分与m部分即折射率最小部分的折射率之差；沿与等效直角棱镜的倾斜角相邻的一条直角边将与光学单元对应的等效直角棱镜的截面划分为m个部分，从等效直角棱镜的直角到倾斜角的方向上依次为第1部分、第2部分、…、第m部分，每部分高度为h_j，其中，j为不大于m不小于1的整数，n为与光学单元对应的等效直角棱镜的折射率，d为液晶盒盒厚，p为等效直角棱镜的横向宽度即光学单元的横向宽度。

进一步地，所述驱动电路具体用于驱动光学单元中每一部分的液晶分子偏转，使j部分的折射率与折射率最小部分的折射率之差等于Δn_j。

进一步地，所述显示屏的出光侧设置有一所述光学器件，所述光学器件中液晶分子的初始配向方向与所述准直光线的偏振方向呈预设角度，所述预设角度小于90°。

进一步地，所述光学器件中液晶分子的初始配向方向与所述显示屏的出射光线的偏振方向一致。

进一步地，所述显示屏的出光侧设置有层叠的两个所述光学器件，所述两个光学器件中液晶分子的初始配向方向相垂直。

进一步地，所述显示屏为LCD显示屏或OLED显示屏。

本实用新型的实施例具有以下有益效果：

上述方案中，显示屏的出射光线为线偏振的准直光线，光学器件包括多个光学单元，能够对所述显示屏的出射光线进行折射，且所述光学单元对所述显示屏的出射光线进行折射的角度可调，等效于直角棱镜，偏折后的准直光线被人眼接收，相邻光学单元出射的准直光线的出射角度不同，这样相邻的光学单元的出射光线以一定的张角指向人的单眼，使得多个光学单元能够虚拟显示图像，并使显示的虚拟图像后移，可供单眼在近处观看，通过调整准直光线的偏折角度，能够改变虚拟图像的空间深度，从而实现自由空间深度的虚拟图像显示。

附图说明

图1为现有的虚拟显示装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例光学器件的结构示意图；

图3为本实用新型实施例光学单元等效直角棱镜的示意图；

图4为本实用新型实施例将光学单元划分为m部分的示意图；

图5为本实用新型实施例光学单元对入射的线偏振的准直光线进行折射的示意图；

图6为本实用新型实施例光学器件形成虚拟图像的示意图；

图7为直角棱镜对光线进行折射的示意图；

图8和图9为本实用新型实施例在显示屏的出光侧设置一个光学器件的示意图；

图10和图11为本实用新型实施例在显示屏的出光侧设置层叠的两个光学器件的示意图。

附图标记

1显示屏 2、4衬底基板 3液晶盒 5第一电极 6第二电极

11显示屏 12偏光片 13、15、17衬底基板 14、16液晶层

18、19、20、21电极

具体实施方式

为使本实用新型的实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

如图1所示，现有的虚拟显示装置是在显示屏前放两个正透镜，使正透镜的焦距大于显示屏到正透镜的距离，从而使正透镜起到放大镜的效果，使图像放大且放远，因此双眼可在近眼处看到放大放远的正立虚像并在大脑中进行融合，产生立体视觉。

但是两个正透镜较厚重，并且单透镜会引进光学像差，使得虚拟显示装置无论在佩戴上还是在画面显示上都会使人产生不舒服的感觉，并且虚拟显示装置显示的虚拟图像的空间深度是固定的，不能变化。

为了解决上述技术问题，本实用新型的实施例提供一种显示装置，能够实现自由空间深度的虚拟图像显示。

实施例一

本实施例提供了一种显示装置，包括显示屏和位于显示屏的出光侧的至少一个光学器件，所述显示屏的出射光线为线偏振的准直光线，所述光学器件包括多个相互独立的光学单元，所述光学单元与所述显示屏的像素单元一一对应，所述光学单元能够对所述显示屏的出射光线进行折射，且所述光学单元对经过所述显示屏的像素单元的出射光线进行折射的角度可调，相邻光学单元出射的准直光线的出射角度不同，使得所述显示屏的出射光线汇聚到两个视点以显示具有预设空间深度的虚拟图像。

本实施例中，显示屏的出射光线为线偏振的准直光线，光学器件包括多个光学单元，能够对所述显示屏的出射光线进行折射，且所述光学单元对所述显示屏的出射光线进行折射的角度可调，等效于直角棱镜，偏折后的准直光线被人眼接收，相邻光学单元出射的准直光线的出射角度不同，这样相邻的光学单元的出射光线以一定的张角指向人的单眼，使得多个光学单元能够虚拟显示图像，并使显示的虚拟图像后移，可供单眼在近处观看，通过调整准直光线的偏折角度，能够改变虚拟图像的空间深度，从而实现自由空间深度的虚拟图像显示。

一具体实施例中，所述光学器件包括：

相对设置的第一电极和第二电极；

位于所述第一电极和所述第二电极之间的液晶盒；

所述液晶盒包括多个相互独立的液晶单元；

第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极分别位于不同透明基板上或位于同一透明基板上，所述第一电极和第二电极之间能够产生驱动所述液晶单元中的液晶分子偏转的电场；

每一液晶单元及其对应的第一电极和第二电极组成所述光学单元，在所述电场驱动所述光学单元中的液晶分子偏转后，所述光学单元等效于一直角棱镜。

其中，显示屏可以为LCD显示屏或OLED显示屏。由于显示屏的出射光线要求是准直光线，因此，在显示屏为LCD显示屏时，要求LCD显示屏的背光源为准直光源，在显示屏为OLED显示屏时，还要求有光线构件能够将OLED显示屏的出射光线转换成准直光线后再入射光学器件。

具体实施例中，显示装置根据待显示的虚拟图像的空间深度来驱动光学单元中的液晶分子偏转。进一步地，所述显示装置包括上述的光学器件，还包括：

处理电路，用于获取显示装置待显示的虚拟图像的空间深度，根据所述待显示的虚拟图像的空间深度确定每一光学单元对应的等效直角棱镜的倾斜角，将每一光学单元划分为m部分，根据每一光学单元对应的等效直角棱镜的倾斜角确定每一光学单元中每一部分的折射率与折射率最小部分的折射率的差值，m为大于1的整数，m的取值越大，光学单元对准直光线进行折射的效果越好，但同时会增加实现的难度，因此，可以根据实际情况确定m的值；

驱动电路，用于根据所述差值驱动光学单元中每一部分的液晶分子偏转。

进一步地，所述处理电路包括：

第一计算模块，用于确定待显示虚拟图像的空间深度，根据公式

确定x的值，其中，L-s为待显示虚拟图像的空间深度，L为待显示虚拟图像到视点的距离，p为相邻两光学单元之间的间距，s为视点到显示屏的观看距离，x为经过光学器件的出射光线汇聚的两个视点之间的距离，根据公式tanα＝(D-x)/2s确定经过每一光学单元的准直光线的偏折角α，其中，D为光学器件的宽度，根据公式α＝θ₂-θ₁、n sinθ₁＝sinθ₂确定每一光学单元对应的等效直角棱镜的倾斜角θ₁；其中，θ₁为等效直角棱镜的倾斜角即准直光线相对于等效直角棱镜倾斜面的入射角，θ₂为准直光线经过等效直角棱镜的折射角。

进一步地，所述处理电路包括：

第二计算模块，用于根据以下公式确定每一光学单元中每一部分的折射率与折射率最小部分的折射率的差值：

Δn₁d＝nh₁-h₁

Δn_m-1d＝nh_m-1-h_m-1

Δn_md＝nh_m-h_m＝0

h₁＝p tanθ₁

从光学器件中心到光学器件边缘的第一方向上将每一光学单元划分为等长的m部分，依次为第1部分、第2部分、…、第m部分，Δn_j为光学单元的j部分与m部分即折射率最小部分的折射率之差；沿与等效直角棱镜的倾斜角相邻的一条直角边将与光学单元对应的等效直角棱镜的截面划分为m个部分，从等效直角棱镜的直角到倾斜角的方向上依次为第1部分、第2部分、…、第m部分，每部分高度为h_j，其中，j为不大于m不小于1的整数，n为与光学单元对应的等效直角棱镜的折射率，d为液晶盒盒厚，p为等效直角棱镜的横向宽度即光学单元的横向宽度。

进一步地，所述驱动电路具体用于驱动光学单元中每一部分的液晶分子偏转，使j部分的折射率与折射率最小部分的折射率之差等于Δn_j。

具体实施例中，在显示屏的出光侧设置有一光学器件，如果光学器件中液晶分子的初始配向方向与准直光线的偏振方向垂直，则光学器件不能对准直光线进行偏转，因此，光学器件中液晶分子的初始配向方向与准直光线的偏振方向呈预设角度，所述预设角度小于90°。

优选实施例中，光学器件中液晶分子的初始配向方向与显示屏的出射光线的偏振方向一致，这样光学器件能够对显示屏的所有出射光线均进行偏折。

优选实施例中，显示屏的出光侧设置有层叠的两个光学器件，两个光学器件中液晶分子的初始配向方向相垂直，这样不管显示屏的出射光线的偏振方向与液晶分子的初始配向方向呈何种角度，光学器件均能够对显示屏的出射光线均进行偏折。

实施例二

本实施例提供了一种显示方法，应用于上述的显示装置，所述显示方法包括：

调整所述光学单元对所述显示屏的出射光线进行折射的角度，使得相邻光学单元出射的准直光线的出射角度不同，所述显示屏的出射光线汇聚到两个视点以显示具有预设空间深度的虚拟图像。

进一步地，所述显示方法具体包括：

获取显示装置待显示的虚拟图像的空间深度，根据所述待显示的虚拟图像的空间深度确定每一光学单元对应的等效直角棱镜的倾斜角；

将每一光学单元划分为m部分，根据每一光学单元对应的等效直角棱镜的倾斜角确定每一光学单元中每一部分的折射率与折射率最小部分的折射率的差值，m为大于1的整数；

根据所述差值驱动光学单元中每一部分的液晶分子偏转。

本实施例中，显示屏的出光侧设置有光学器件，光学器件包括多个光学单元，光学单元能够对显示屏的出射光线进行折射，等效于直角棱镜，偏折后的准直光线被人眼接收，相邻光学单元出射的准直光线的出射角度不同，这样相邻的光学单元的出射光线以一定的张角指向人的单眼，使得多个光学单元能够虚拟显示显示屏的显示画面，并使显示的虚拟图像后移，可供单眼在近处观看，通过调整准直光线的偏折角度，能够改变虚拟图像的空间深度，从而实现自由空间深度的虚拟图像显示。

进一步地，所述根据所述待显示的虚拟图像的空间深度确定每一光学单元对应的等效直角棱镜的倾斜角包括：

确定待显示虚拟图像的空间深度，根据公式

确定x的值，其中，L-s为待显示虚拟图像的空间深度，L为待显示虚拟图像到视点的距离，p为相邻两光学单元之间的间距，s为视点到显示屏的观看距离，x为经过光学器件的出射光线汇聚的两个视点之间的距离；

根据公式tanα＝(D-x)/2s确定经过每一光学单元的准直光线的偏折角α，其中，D为光学器件的宽度；

根据公式α＝θ₂-θ₁、n sinθ₁＝sinθ₂确定每一光学单元对应的等效直角棱镜的倾斜角θ₁；其中，θ₁为等效直角棱镜的倾斜角即准直光线相对于等效直角棱镜倾斜面的入射角，θ₂为准直光线经过等效直角棱镜的折射角。

进一步地，所述将每一光学单元划分为m部分，根据每一光学单元对应的等效直角棱镜的倾斜角确定每一光学单元中每一部分的折射率与折射率最小部分的折射率的差值包括：

根据以下公式确定每一光学单元中每一部分的折射率与折射率最小部分的折射率的差值：

Δn₁d＝nh₁-h₁

Δn_m-1d＝nh_m-1-h_m-1

Δn_md＝nh_m-h_m＝0

h₁＝p tanθ₁

从光学器件中心到光学器件边缘的第一方向上将每一光学单元划分为等长的m部分，依次为第1部分、第2部分、…、第m部分，Δn_j为光学单元的j部分与m部分即折射率最小部分的折射率之差；沿与等效直角棱镜的倾斜角相邻的一条直角边将与光学单元对应的等效直角棱镜的截面划分为m个部分，从等效直角棱镜的直角到倾斜角的方向上依次为第1部分、第2部分、…、第m部分，每部分高度为h_j，其中，j为不大于m不小于1的整数，n为与光学单元对应的等效直角棱镜的折射率，d为液晶盒盒厚，p为等效直角棱镜的横向宽度即光学单元的横向宽度。

进一步地，根据所述差值驱动光学单元中每一部分的液晶分子偏转包括：

驱动光学单元中每一部分的液晶分子偏转，使j部分的折射率与折射率最小部分的折射率之差等于Δn_j。

实施例三

下面结合附图对本实用新型的显示装置进行进一步介绍：

图2为本实用新型实施例光学器件的结构示意图，光学器件能够对显示屏1出射的线偏振的准直光线进行折射，使光束精确指向人眼。其中，光学器件由下到上依次包括：衬底基板2、第一电极5、液晶盒3、第二电极6和衬底基板4。其中，显示屏1可以是LCD显示屏或OLED显示屏，但入射到光学器件的光线需要为线偏振的准直光束。

衬底基板2的上表面设置有第一电极5，衬底基板4的下表面设置有第二电极6，第一电极5和第二电极6都是透明电极，其中，第一电极5为条形电极，第二电极6为面形电极；或第一电极5为面形电极，第二电极6为条形电极。只要，第一电极5和第二电极6之间能够形成驱动液晶层中液晶分子偏转的电场即可。

本实施例中，液晶层3中液晶分子的初始配向方向与显示屏1出射的准直光束的偏振方向平行，图2中仅示出了液晶分子的初始配向方向及显示屏1的出射光的偏振方向为平行于纸面的情况。

线偏振的准直光束经过液晶盒时，其不同的液晶偏转状态对应不同的折射率，若液晶长轴方向与光束偏振方向平行，此时光束在液晶盒内的折射率为ne；若液晶长轴方向与光束偏振方向垂直，此时光束在液晶盒内的折射率为no，其中ne＞no。光束在液晶盒传播中还有介于ne和no之间的多种折射率。利用这一特性，可使光束在液晶盒中传播时，相邻光束间的光程差与该光束在直角三棱镜中传播的光程差相等，从而使液晶盒对光束几何方向的调制等效于一个直角三棱镜对光束几何方向的调制，利用这一性质，可使得液晶盒在性质上等效于直角三棱镜阵列，并且直角棱镜的倾斜角可通过改变第一电极与第二电极之间的电场进行动态调控。

下面针对于偏振方向为平行于纸面的线偏振光，给出等效直角棱镜与液晶盒的关系，其它方向的线偏振光也同样适用，但需要保证液晶分子的初始配向方向与光的偏振方向平行。

如图3和图4所示，将液晶盒的等效直角棱镜分成m个部分，将液晶盒也分为m个部分，则由等光程差原理，有：

Δn₁d＝nh₁-h₁

Δn_m-1d＝nh_m-1-h_m-1

Δn_md＝nh_m-h_m＝0

h₁＝p tanθ₁

其中，n为等效直角棱镜的折射率；h_m为等效直角棱镜第m部分相应位置的厚度；d为液晶盒盒厚；Δn₁为液晶盒第1部分相应位置与第m部分相应位置的折射率之差；θ₁为等效直角棱镜的倾斜角；p为等效直角棱镜的横向宽度。

由上述公式可知，不同的棱镜倾斜角θ₁，对应不同的厚度h₁，因此会对应不同的液晶盒光程差Δnd。具体地，需要根据出射光的偏折方向要求，来选取所要达到的棱镜倾斜角θ₁值。

图5示意出了显示屏1出射的线偏振的准直光束经过一个光学单元后的出射光束方向。

本实施例中，显示屏1和光学器件的对应关系是，显示屏的一个像素对应一个光学单元，不同像素对应不同的光学单元，不同光学单元等效不同倾斜角的直角棱镜，并且如图6所示，光学单元等效的直角棱镜的倾斜角整体上成对称分布，显示屏的出射光线汇聚到两个视点，两个视点落在人的单眼内，使得相邻的两个或两个以上像素的出射光线以一定的张角指向人的单眼，这样可以使得两个或两个以上的像素配合显示一个虚拟图像，并使虚拟图像后移，可供单眼在近处观看。

图6中，由几何关系可得：

整理，得：

其中，s为人眼到显示屏的观看距离，L为虚拟图像到人眼的距离，p为两像素的间距(或两光学单元的间距)，x为两像素的光线指向到人眼的不同位置间的间距(一般等于人眼的瞳距)。

由上式可知，虚拟像素到人眼的距离与x相关，x减小，L增大。因此调控光学单元等效直角棱镜的倾斜角，可得到不同的x值，进而可获取自由空间深度的虚拟显示。但随着L值的增大，两相邻的虚拟像素间距增加，可能会降低虚拟图像显示的像素密度，因此需综合考虑，来选取适合人眼的空间深度虚拟显示图像。

对于不同像素的等效直角棱镜倾斜角的计算，可先设计出光线需要进入人眼的偏折角，再利用折射定律计算出像素对应光学单元等效直角棱镜的倾斜角。如图7所示的直角棱镜的截面中，α为准直光束的偏折角，θ₁为等效直角棱镜的倾斜角也是准直光束相对于倾斜面的入射角，θ₂为折射角，它们之间的关系是：

α＝θ₂-θ₁

n sinθ₁＝sinθ₂

若已知偏折角α，则可计算出直角棱镜的倾斜角θ₁。在显示装置进行显示时，首先确定待显示虚拟图像的空间深度，根据公式

确定x的值，

再根据公式tanα＝(D-x)/2s确定经过每一光学单元的准直光线的偏折角α，其中，D为光学器件的宽度，最后根据公式α＝θ₂-θ₁、n sinθ₁＝sinθ₂确定每一光学单元对应的等效直角棱镜的倾斜角θ₁。根据确定的等效直角棱镜的倾斜角θ₁驱动对应光学单元中的液晶分子偏转，使得光学单元等效倾斜角为θ₁的直角棱镜。

在显示屏的出光侧仅设置一光学器件时，如图8和图9所示，如果光学器件中液晶分子的初始配向方向与准直光线的偏振方向垂直，则光学器件不能对准直光线进行偏转，因此，对光学器件中液晶分子的初始配向方向存在要求，光学器件中液晶分子的初始配向方向需要与准直光线的偏振方向呈预设角度，所述预设角度小于90°。

如图8所示，由于液晶分子的初始配向方向为平行于纸面的方向，故其在电极驱动下所形成的液晶盒只对平行于纸面的偏振光起直角棱镜偏折作用，对垂直于纸面的偏振光不起光束折转作用。

如图9所示，由于液晶分子的初始配向方向为垂直于纸面的方向，故其在电极驱动下所形成的液晶盒只对垂直于纸面的偏振光起直角棱镜偏折作用，对平行于纸面的偏振光不起光束折转作用。

为了不对显示屏出射光线的偏振方向进行限制，如图10和图11所示，可以在显示屏的出光侧设置有层叠的两个光学器件A和B，两个光学器件中液晶分子的初始配向方向相垂直，这样不管显示屏的出射光线的偏振方向与液晶分子的初始配向方向呈何种角度，光学器件均能够对显示屏的出射光线均进行偏折。光学器件A和B可以共用同一个衬底基板15，在光学的行进方向上，光学器件A和B依次包括：衬底基板13、电极18、液晶层14、电极19、衬底基板15、电极20、液晶层16、电极21和衬底基板17，其中，液晶层14中液晶分子的初始配向方向与液晶层16中液晶分子的初始配向方向垂直。

如图10和图11所示，显示屏11出射的准直光线经偏振片12后变为线偏振的准直光线，出射的线偏振的准直光线的偏振态可正交分解为：平行于液晶层14中液晶的初始配向方向和平行于液晶层16中液晶的初始配向方向。当对电极加电时，两层液晶盒中的每层液晶盒都能够对平行于自身液晶分子初始配向方向的偏振光起直角棱镜偏折作用，当两层液晶盒层叠放置时，可使其对任何偏振方向的准直光束均起到直角棱镜偏折作用。

在显示屏的出光侧设置有层叠的两个光学器件时，显示屏的一个像素对应一对层叠放置的光学单元，不同像素对应不同对的光学单元，不同光学单元等效不同倾斜角的直角棱镜，并且等效直角棱镜的倾斜角整体上成对称分布。这样能够使得相邻的两个或两个以上像素的出射光线以一定的张角指向人的单眼，这样可以使得两个或两个以上的像素配合显示一个虚拟图像，并使虚拟图像后移，可供单眼在近处观看。

本实施例中，显示屏的出光侧设置有光学器件，光学器件包括多个光学单元，光学单元能够对显示屏的出射光线进行折射，等效于直角棱镜，偏折后的准直光线被人眼接收，相邻光学单元出射的准直光线的出射角度不同，这样相邻的光学单元的出射光线以一定的张角指向人的单眼，使得多个光学单元能够虚拟显示显示屏的显示画面，并使显示的虚拟图像后移，可供单眼在近处观看，通过调整准直光线的偏折角度，能够改变虚拟图像的空间深度，从而实现自由空间深度的虚拟图像显示。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种显示装置，其特征在于，包括显示屏和位于显示屏的出光侧的至少一个光学器件，所述显示屏的出射光线为线偏振的准直光线，所述光学器件包括多个相互独立的光学单元，所述光学单元与所述显示屏的像素单元一一对应，所述光学单元能够对所述显示屏的出射光线进行折射，且所述光学单元对经过所述显示屏的像素单元的出射光线进行折射的角度可调，相邻光学单元出射的准直光线的出射角度不同，使得所述显示屏的出射光线汇聚到两个视点以显示具有预设空间深度的虚拟图像。

2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述光学器件包括：

相对设置的第一电极和第二电极；

位于所述第一电极和所述第二电极之间的液晶盒；

所述液晶盒包括多个相互独立的液晶单元；

第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极分别位于不同透明基板上或位于同一透明基板上，所述第一电极和第二电极之间能够产生驱动所述液晶单元中的液晶分子偏转的电场；

每一液晶单元及其对应的第一电极和第二电极组成所述光学单元，在所述电场驱动所述光学单元中的液晶分子偏转后，所述光学单元等效于一直角棱镜。

3.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，还包括：

处理电路，用于获取显示装置待显示的虚拟图像的空间深度，根据所述待显示的虚拟图像的空间深度确定每一光学单元对应的等效直角棱镜的倾斜角，将每一光学单元划分为m部分，根据每一光学单元对应的等效直角棱镜的倾斜角确定每一光学单元中每一部分的折射率与折射率最小部分的折射率的差值，m为大于1的整数；

驱动电路，用于根据所述差值驱动光学单元中每一部分的液晶分子偏转。

4.根据权利要求3所述的显示装置，其特征在于，所述处理电路包括：

第一计算模块，用于确定待显示虚拟图像的空间深度，根据公式

确定x的值，其中，L-s为待显示虚拟图像的空间深度，L为待显示虚拟图像到视点的距离，p为相邻两光学单元之间的间距，s为视点到显示屏的观看距离，x为经过光学器件的出射光线汇聚的两个视点之间的距离，根据公式tanα＝(D-x)/2s确定经过每一光学单元的准直光线的偏折角α，其中，D为光学器件的宽度，根据公式α＝θ₂-θ₁、nsinθ₁＝sinθ₂确定每一光学单元对应的等效直角棱镜的倾斜角θ₁；其中，θ₁为等效直角棱镜的倾斜角即准直光线相对于等效直角棱镜倾斜面的入射角，θ₂为准直光线经过等效直角棱镜的折射角。

5.根据权利要求4所述的显示装置，其特征在于，所述处理电路包括：

第二计算模块，用于根据以下公式确定每一光学单元中每一部分的折射率与折射率最小部分的折射率的差值：

Δn₁d＝nh₁-h₁

Δn_m-1d＝nh_m-1-h_m-1

Δn_md＝nh_m-h_m＝0

h₁＝ptanθ₁

从光学器件中心到光学器件边缘的第一方向上将每一光学单元划分为等长的m部分，依次为第1部分、第2部分、…、第m部分，Δn_j为光学单元的j部分与m部分即折射率最小部分的折射率之差；沿与等效直角棱镜的倾斜角相邻的一条直角边将与光学单元对应的等效直角棱镜的截面划分为m个部分，从等效直角棱镜的直角到倾斜角的方向上依次为第1部分、第2部分、…、第m部分，每部分高度为h_j，其中，j为不大于m不小于1的整数，n为与光学单元对应的等效直角棱镜的折射率，d为液晶盒盒厚，p为等效直角棱镜的横向宽度即光学单元的横向宽度。

6.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于，所述驱动电路具体用于驱动光学单元中每一部分的液晶分子偏转，使j部分的折射率与折射率最小部分的折射率之差等于Δn_j。

7.根据权利要求2-6中任一项所述的显示装置，其特征在于，

所述显示屏的出光侧设置有一所述光学器件，所述光学器件中液晶分子的初始配向方向与所述准直光线的偏振方向呈预设角度，所述预设角度小于90°。

8.根据权利要求7所述的显示装置，其特征在于，

所述光学器件中液晶分子的初始配向方向与所述显示屏的出射光线的偏振方向一致。

9.根据权利要求2-6中任一项所述的显示装置，其特征在于，

所述显示屏的出光侧设置有层叠的两个所述光学器件，所述两个光学器件中液晶分子的初始配向方向相垂直。

10.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，所述显示屏为LCD显示屏或OLED显示屏。