CN208297840U - 一种虚拟现实显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种虚拟现实显示装置，包括显示装置和透镜系统，显示装置包括多个像素单元，透镜系统具有在不同时间段的多个不同光轴；在不同时间段，通过不同光轴，多个像素单元形成多个像素虚像，本实用新型还提供上述虚拟现实显示装置的驱动方法。本实用新型提供的虚拟现实显示装置及驱动方法，通过在多个时间段设置位于透镜系统不同位置的光轴，使得显示设备的每个像素单元在不同时间段分别产生不同的像素虚像，当多个时间段快速切换时，形成分辨率多倍提升的视觉效果。

Description

一种虚拟现实显示装置

技术领域

本实用新型涉及显示技术领域，尤其涉及一种用显示屏幕进行拼接显示的虚拟现实显示装置。

背景技术

VR(VirtualReality，虚拟现实)显示在20世纪80年代被提出的，综合了计算机图形技术，计算机仿真技术、传感器技术、显示技术等多种科学技术，它在多维信息空间上创建一个虚拟信息环境，能使用户具有身临其境的沉浸感，具有与环境完善的交互作用能力，并有助于启发构思。现有技术中的虚拟现实显示装置，一般包括计算机处理系统、图像处理系统、显示面板、光学系统。其中，计算机处理系统通过外部传感器对人物行为及外界环境进行捕捉，然后根据相应场景做出处理，再由图像处理系统进行渲染处理，然后输出到显示面板，显示面板的像经光学系统，成一个放大的虚像，被眼睛接收，光学系统主要用于将显示面板产生的近处影像通过拉到远处放大，近乎充满人的视野范围，从而产生沉浸感。

现有技术的虚拟现实显示装置也存在着一些问题，比如视角小的问题。如果虚拟现实显示装置使用的显示装置的显示区域小，则视角小较少，形成的沉浸感也会较差。如果使用的显示装置大，分辨率低，会产生“纱窗效应”。

实用新型内容

本实用新型提供一种虚拟现实显示装置，包括显示装置和透镜系统，所述显示装置包括相互拼接的多个显示屏幕，所述透镜系统具有在多个时间段的多个不同光轴，所述多个不同光轴分别对应不同的所述显示屏幕；在所述多个时间段中，通过所述多个不同光轴，所述多个显示屏幕的显示图像分别形成放大的虚像。

可选地，所述透镜系统包括至少一个液晶透镜，在所述多个时间段，通过改变所述液晶透镜的液晶折射率分布，形成所述多个不同光轴。

可选地，所述液晶透镜包括多个像素单元，每个像素单元包括第一电极和第二电极，以及设置在所述第一电极和第二电极之间设置有液晶层。

可选地，在所述多个时间段，分别对所述第一电极、第二电极施加驱动电压，控制所述液晶层的液晶分子围绕当下所述时间段对应的光轴位置旋转对称分布。

可选地，在所述多个时间段，以当下所述时间段对应的光轴位置为对称轴的多个像素单元的驱动电压相等；位于所述当下所述时间段对应的光轴位置一侧的各像素单元的驱动电压逐渐升高或者逐渐降低。

可选地，所述透镜系统包括多个所述液晶透镜，多个所述液晶透镜在同一所述时间段形成的光轴位于相同。

可选地，述显示屏幕为液晶显示屏幕或者有机发光显示屏幕。

可选地，述显示屏幕为硅基有机发光显示屏幕。

可选地，所述相互拼接的多个显示屏幕为上下拼接的显示屏幕、左右拼接的显示屏幕或者为上下左右拼接的显示屏幕。

本实用新型提供的虚拟现实显示装置及驱动方法，通过在多个时间段设置位于透镜系统不同位置的光轴，使得显示装置中多个拼接的显示屏幕在不同时间段分别产生不同的放大虚像，当多个时间段快速切换时，形成大视角的显示效果。

附图说明

图1为本实用新型实施例一提供的虚拟现实显示装置的示意图；

图2为图1所示虚拟现实显示装置的工作示意图；

图3为本实用新型实施例二提供的透镜系统的示意图；

图4为第1时间段液晶透镜中液晶折射率的分布情况；

图5为第1时间段液晶透镜的驱动示意图；

图6为第2时间段液晶透镜中液晶折射率的分布情况；

图7为第2时间段液晶透镜的驱动示意图。

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范例；相反，提供这些实施方式使得本实用新型将更加全面和完整，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。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本实用新型的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本实用新型的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本实用新型的各方面。

附图中所示的图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并、部分合并或调整执行步骤，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。

实施例一

请参考图1和图2，图1为本实用新型实施例一提供的虚拟现实显示装置的示意图，图2为图1所示虚拟现实显示装置的工作示意图。如图1所示，虚拟现实显示装置包括在Z轴上排列的显示装置1和透镜系统2，显示装置1包括多个相互拼接的显示屏幕，透镜系统2具有在多个时间段的多个不同光轴，多个不同光轴分别对应不同的显示屏幕，在多个时间段中，多个显示屏幕的显示图像分别形成放大的虚像4，人眼3通过透镜系统2对显示装置1进行观察，可以看到显示装置1的不同显示屏幕形成的放大虚像4。

以下结合附图，以两个显示屏幕相互拼接的结构为列对本实用新型提供的虚拟现实显示装置进行说明。对应第一显示屏幕1A、第二显示屏幕1B，透镜系统2具有在第1时间段的第一光轴H1、在第2时间段的第二光轴H2，第一光轴H1、第二光轴H2平行于Z轴方向。在第1时间段，第一显示屏幕1A通过第一光轴H1形成放大虚像4A，在第2时间段，第二显示屏幕1B通过第二光轴H2形成放大虚像4B。放大虚像4A和放大虚像4B的位置相邻不重合，或者不全部重合。虽然放大虚像4A、放大虚像4B不是同时存在，但在第1时间段和第2时间段高速切换时，人眼的视觉停留效应会使得人眼不能在时间上区分放大虚像4A和放大虚像4B，人眼3会认为放大虚像4A和放大虚像4B是同时出现在视野中的，从而形成视角增大的视觉效果。

以上是以设置两个显示屏幕拼接为例说明本实用新型提供的虚拟现实显示装置的技术内容，本实用新型的虚拟现实显示装置还可以为其他多个显示屏幕拼接，在每个时间段，都形成有一对应其中一个显示屏幕的光轴。图1和图2中，第一显示屏幕1A和第二显示屏幕1B为上下相邻拼接，在其他实施方式中，多个显示屏幕还可以为左右相邻拼接，或者多个显示屏幕是上下左右相邻拼接的。在不同时间段，通过不同光轴，多个显示屏幕形成多个放大的虚像，不同显示屏幕的放大虚像不重叠或者不完全重叠，在多个时间段快速切换时，人眼会认为多个放大虚像是同时出现在视野中的，从而形成视角增大的视觉效果。可选地，多个显示屏幕可以为液晶显示屏幕或者有机发光显示屏幕，并且还可以为硅基有机发光显示屏幕，硅基有机发光显示屏幕是制作有CMOS驱动电路的单晶硅芯片为基底的，可提供高分辨率、高刷新频率，特别适合在虚拟现实显示装置使用。

本实用新型提供的虚拟现实显示装置，通过相互拼接的多个显示屏幕和透镜系统具有在多个时间段的多个不同光轴，使多个不同光轴分别对应不同的显示屏幕，多个显示屏幕的显示图像分别形成不同时间段内的放大虚像，当多个时间段快速切换时，形成视角增大的视觉效果。本实用新型提供的虚拟现实显示装置，结构简单但视角大，可提供细腻的画面显示效果及极佳的视觉沉浸感。

实施例二

请参考图3，为本实用新型实施例二提供的透镜系统的示意图，请参考图1和图3，如图所示，透镜系统2包括一个液晶透镜221，通过改变该液晶透镜221的液晶折射率分布，形成多个不同光轴。

液晶透镜221包括多个像素单元，每个像素单元包括设置在第一基板222的内侧设置有第一电极223和设置在第二基板226内侧的第二电极225，在图3所示结构中，第一电极223为公共电极，第二电极225为像素电极，液晶透镜的各像素单元的像素电极225相互独立，各像素单元的公共电极223相互连接在一起。在第一电极223和第二电极225之间设置有液晶层224，液晶224中包含许多定向排列的液晶分子2241。通过对第一电极223及不同像素单元的第二电极225施加驱动电压，可以改变液晶分子2241的折射率分布，形成多个不同光轴。

以下以两个显示屏幕拼接为例对本实用新型实施例二的液晶透镜以及虚拟现实显示装置的显示进行说明。对应两个显示屏幕拼接，液晶透镜具有第1时间段内的第一光轴、第2时间段内的第二光轴，图4为第1时间段液晶透镜中液晶折射率的分布情况，图5为第1时间段液晶透镜的驱动示意图，图6为第2时间段液晶透镜中液晶折射率的分布情况，图7为第2时间段液晶透镜的驱动示意图。

在第1时间段，驱动液晶透镜的液晶分子，形成第一折射率分布，从而形成第一光轴，显示装置中的第一显示屏幕通过该第一光轴形成放大的虚像。如图4和图5所示，在第1时间段，需要设置第二电极2254对应的像素单元处形成第一光轴H1，并且第一光轴H1平行于Z轴方向。在第1时间段内，对各像素单元的第一电极223和第二电极225施加驱动电压，以第一光轴H1产生处的像素单元为对称轴，对该像素单元对称两侧的像素单元施加相同的驱动电压，并且在第一光轴H1的一侧，从靠近第一光轴H1到远离第一光轴H1方向，各像素单元的驱动电压逐渐升高。比如第二电极2253对应的像素单元和第二电极2255对应的像素单元为对称设置的两个像素电极，对第二电极2253、第二电极2255施加相同的驱动电压V1；第二电极2252对应的像素单元和第二电极2256对应的像素单元为对称设置的两个像素电极，对第二电极2252、第二电极2256施加相同的驱动电压V2；第二电极2251对应的像素单元和第二电极2257对应的像素单元为对称设置的两个像素电极，对第二电极2251、第二电极2257施加相同的驱动电压V3。并且在第一光轴H1处也就是第二电极2254对应的像素单元处为对称轴，在第二电极2254对应的像素单元的一侧，从靠近第二电极2254对应的像素单元到远离第二电极2254对应的像素单元的方向，第二电极2254、第二电极2253、第二电极2252、第二电极2251的驱动电压V0、V1、V2、V3是逐渐升高的；在第二电极2254对应的像素单元的另一侧，从靠近第二电极2254对应的像素单元到远离第二电极2254对应的像素单元的方向，第二电极2254、第二电极2255、第二电极2256、第二电极2257的驱动电压V0、V1、V2、V3也是逐渐增高的。透镜221的各像素单元产生了以第二电极2254对应的像素单元为对称轴的第一液晶折射率分布，因此在第二电极2254对应的像素单元处形成了第一光轴H1。

在第2时间段，驱动液晶透镜的液晶分子，形成第二折射率分布，从而形成第二光轴，显示装置中的第二显示屏幕通过该第二光轴形成放大的虚像。如图6和图7所示，在第2时间段，需要设置第二电极2253对应的像素单元处形成第二光轴H2，并且第二光轴H2平行于Z轴方向。在第2时间段内，对各像素单元的第一电极223和第二电极225施加驱动电压，以第二光轴H2产生处的像素单元为对称轴，对该像素单元对称两侧的像素单元施加相同的驱动电压，并且在该像素单元的一侧，从靠近该像素单元到远离该像素单元方向，各像素单元的驱动电压逐渐升高或者逐渐降低。比如第二电极2252对应的像素单元和第二电极2254对应的像素单元为对称设置的两个像素单元，对第二电极2252、第二电极2254施加相同的驱动电压V1′；第二电极2251对应的像素单元和第二电极2255对应的像素单元为对称设置的两个像素单元，对第二电极2251、第二电极2255施加相同的驱动电压V2′。并且在第二电极2253对应的像素单元处为对称轴，在第二电极2253对应的像素单元的一侧，从靠近第二电极2253对应的像素单元到远离第二电极2253对应的像素单元的方向，第二电极2253、第二电极2252、第二电极2251的驱动电压V0′、V1′、V2′是逐渐增高的；在第二电极2253对应的像素单元的另一侧，从靠近第二电极2253对应的像素单元到远离第二电极2253对应的像素单元的方向，第二电极2253、第二电极2254、第二电极2255、第二电极2256、第二电极2257的驱动电压V0′、V1′、V2′、V3′、V4′也是逐渐增高的。透镜的各像素单元产生了以在第二电极2253对应的像素单元为对称轴的第二液晶折射率分布，并且第二液晶折射率分布不同于第一液晶折射率分布，因此在第二电极2254对应的像素单元处形成了不同于第一光轴H1的第二光轴H2。

在其他实施方式中，在产生光轴处的像素单元为对称轴，从靠近该像素单元到远离该像素单元的方向，各像素单元的驱动电压还可以是是逐渐降低的，也会产生以该像素单元为对称的液晶折射率分布，进而形成光轴。

在其他实施方式中，如图1所示，透镜系统2还可以包括多个如上所述的液晶透镜221，多个液晶透镜221在同一时间段形成的光轴位于相同，形成同一光轴。

在其他实施方式中，多个显示屏幕还可以为两个以上的显示屏幕相互拼接，在每个时间段，通过对液晶透镜的驱动，形成不同的液晶折射率分布，进而形成不同的光轴，以对应不同的显示屏幕产生放大的虚像。

本实用新型提供的虚拟现实显示装置，通过相互拼接的多个显示屏幕和透镜系统具有的在多个时间段的多个不同光轴，使多个不同光轴分别对应不同的显示屏幕，多个显示屏幕的显示图像分别形成不同时间段内的放大的虚像，当多个时间段快速切换时，形成视角增大的视觉效果。本实用新型提供的虚拟现实显示装置，结构简单但视角大，可提供细腻的画面显示效果及极佳的视觉沉浸感。并且本实用新型提供的虚拟现实显示装置，通过改变液晶透镜的液晶折射率分布，形成不同光轴，结构简单便于实现。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本申请旨在涵盖本实用新型的任何变型、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实用新型的一般性原理并包括本实用新型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，本实用新型的真正范围和精神由下面的权利要求指出。应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (9)

1.一种虚拟现实显示装置，其特征在于，包括显示装置和透镜系统，所述显示装置包括相互拼接的多个显示屏幕，所述透镜系统具有在多个时间段的多个不同光轴，所述多个不同光轴分别对应不同的所述显示屏幕；在所述多个时间段中，通过所述多个不同光轴，所述多个显示屏幕的显示图像分别形成放大的虚像。

2.如权利要求1所述的虚拟现实显示装置，其特征在于，所述透镜系统包括至少一个液晶透镜，在所述多个时间段，通过改变所述液晶透镜的液晶折射率分布，形成所述多个不同光轴。

3.如权利要求2所述的虚拟现实显示装置，其特征在于，所述液晶透镜包括多个像素单元，每个像素单元包括第一电极和第二电极，以及设置在所述第一电极和第二电极之间设置有液晶层。

4.如权利要求3所述的虚拟现实显示装置，其特征在于，在所述多个时间段，分别对所述第一电极、第二电极施加驱动电压，控制所述液晶层的液晶分子围绕当下所述时间段对应的光轴位置旋转对称分布。

5.如权利要求4所述的虚拟现实显示装置，其特征在于，在所述多个时间段，以当下所述时间段对应的光轴位置为对称轴的多个像素单元的驱动电压相等；位于所述当下所述时间段对应的光轴位置一侧的各像素单元的驱动电压逐渐升高或者逐渐降低。

6.如权利要求3所述的虚拟现实显示装置，其特征在于，所述透镜系统包括多个所述液晶透镜，多个所述液晶透镜在同一所述时间段形成的光轴位于相同。

7.如权利要求1所述的虚拟现实显示装置，其特征在于，所述显示屏幕为液晶显示屏幕或者有机发光显示屏幕。

8.如权利要求7所述的虚拟现实显示装置，其特征在于，所述显示屏幕为硅基有机发光显示屏幕。

9.如权利要求1所述的虚拟现实显示装置，其特征在于，所述相互拼接的多个显示屏幕为上下拼接的显示屏幕、左右拼接的显示屏幕或者为上下左右拼接的显示屏幕。