CN209858911U - 显示设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种显示设备，属于显示技术领域。该显示设备，包括：显示器和相位调制器。该相位调制器包括：相对设置的第一透明基板和第二透明基板、位于第一透明基板与第二透明基板之间的液晶层、在第一透明基板靠近第二透明基板的一侧上设置的透明的多个像素电极，以及，位于第一透明基板与第二透明基板之间的透明的公共电极。其中，像素电极被配置为与公共电极形成用于控制液晶层中的液晶分子偏转的电压差，以使相位调制器能够对显示器发出的光线进行聚焦成像。通过该相位调制器能够对显示器发出的光线进行聚焦得到具有深度的虚像，降低了出现辐辏冲突的概率。
Description
技术领域
本实用新型涉及显示技术领域，特别涉及一种显示设备。
背景技术
在人们观看三维物体的时候，在大脑中能够形成立体的显示。而其原理在于左右两只眼睛分别看到了同一场景在不同视角的画面，这两种画面导致了左右眼的视差。大脑可以把两个视角的图像整合成立体图像。
在观看过程中，两只眼睛分别通过晶状体调节屈光度，使物体的像聚焦到视网膜的虚像平面。大脑对图像进行整合时，由于立体物体和虚像平面之间存在纵深差，眼睛需要进行辐辏转动来适应这种纵深差。基于人类眼睛的肌肉记忆，屈光调节和辐辏转动两者之间存在一定的相关关系。
在诸如虚拟现实(英文：VirtualReality；简称：VR)设备和增强现实(英文：Augmented Reality；AR)设备等近眼显示设备中，通常采用单一焦点的光学设计方案。但是，单一焦点的光学设计方案所呈现的图像对于人眼的像距是不变的，导致用户在观看图像时无法进行屈光调节，进而导致人眼的辐辏转动与不变的屈光调节产生了冲突(也即辐辏冲突)，用户在使用该近眼显示设备时容易出现眼疲劳和眩晕。
实用新型内容
本实用新型实施例提供了一种显示设备。可以解决目前用户在使用近眼显示设备时容易出现眼疲劳和眩晕的问题，所述技术方案如下：
提供了一种显示设备，包括：
显示器；
相位调制器，所述相位调制器包括：相对设置的第一透明基板和第二透明基板、位于所述第一透明基板与所述第二透明基板之间的液晶层、在所述第一透明基板靠近所述第二透明基板的一侧上设置的透明的多个像素电极，以及，位于所述第一透明基板与所述第二透明基板之间的透明的公共电极；
其中，所述像素电极被配置为与所述公共电极形成用于控制所述液晶层中的液晶分子偏转的电压差，以使所述相位调制器能够对所述显示器发出的光线进行聚焦成像。
可选的，所述显示器的出光面朝向所述相位调制器，且所述显示器的出光面平行于所述相位调制器的入光面。
可选的，所述显示器的中心轴与所述相位调制器的中心轴重合；
其中，所述显示器的中心轴为经过所述显示器的中心点，且垂直于所述显示器的出光面的直线；所述相位调制器的中心轴为经过所述相位调制器的中心点，且垂直于所述相位调制器的入光面的直线。
可选的，所述显示设备还包括：透镜组件，所述相位调制器位于所述显示器与所述透镜组件之间，所述透镜组件用于对所述相位调制器发出的光线进行聚焦成像。
可选的，所述显示器的中心轴、所述相位调制器的中心轴与所述透镜组件的光轴重合；
其中，所述显示器的中心轴为经过所述显示器的中心点，且垂直于所述显示器的出光面的直线；所述相位调制器的中心轴为经过所述相位调制器的中心点，且垂直于所述相位调制器的入光面的直线。
可选的，在所述第二透明基板靠近所述第一透明基板的一侧上设置有所述公共电极。
可选的，所述公共电极为面状电极。
可选的，所述相位调制器还包括：在所述像素电极上叠加设置的绝缘层和第一取向层，以及在所述公共电极上设置的第二取向层。
可选的，所述相位调制器还包括：位于所述第一透明基板与所述第二透明基板之间的封胶框。
可选的，所述相位调制器还包括：驱动控制器，以及与所述多个像素电极一一对应电连接的多个像素驱动电路，所述驱动控制器与所述多个像素驱动电路电连接。
可选的，所述像素驱动电路包括：薄膜晶体管，所述像素电极与所述薄膜晶体管中的源极或漏极电连接。
可选的，所述显示器为液晶显示器。
可选的，所述显示器为有机发光二极管显示器，所述相位调制器中的第一透明基板朝向所述显示器，所述相位调制器还包括：在所述第一透明基板靠近所述显示器的一侧设置的偏光片。
可选的，所述透镜组件包括：至少一个透镜。
本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
该显示设备包括：显示器和相位调制器。由于相位调制器能够对各个像素区域的焦距进行调节，因此，该相位调制器能够对显示器发出的光线进行聚焦得到具有深度的虚像。用户在通过显示设备观看该具有深度的虚像时需要进行屈光调节，降低了出现辐辏冲突的概率，进而降低了用户在使用该显示设备时出现眼疲劳和眩晕的概率。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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是本实用新型实施例提供的一种显示设备的结构示意图；
图2是本实用新型实施例提供的一种相位调制器的结构示意图；
图3是本实用新型实施例提供的另一种显示设备的结构示意图；
图4是图3示出的显示设备中的透镜组件对相位调制器发出的光线进行聚焦的效果图；
图5是本实用新型实施例提供的另一种相位调制器的结构示意图；
图6是本实用新型实施例提供的又一种显示设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
请参考图1，图1是本实用新型实施例提供的一种显示设备的结构示意图。该显示设备可以为诸如VR设备或AR设备等近眼显示设备。该显示设备可以包括：相位调制器100和显示器200。
为了能够清楚的看出相位调制器100的结构，请参考图2，图2是本实用新型实施例提供的一种相位调制器的结构示意图。该相位调制器100可以包括：相对设置的第一透明基板10和第二透明基板20，位于第一透明基板10与第二透明基板20之间的液晶层30，在第一透明基板10靠近第二透明基板20的一侧上设置的透明的多个像素电极40，以及，位于第一透明基板10与第二透明基板20之间的透明的公共电极50。
其中，像素电极40被配置为与公共电极20形成用于控制液晶层30的液晶分子偏转的电压差，以使相位调制器100能够对显示器200发出的光线进行聚焦成像。
在本实用新型实施例中，相位调制器100具有多个像素区域100a，每个像素区域100a内设置有一个像素电极40。相位调制器100能够对各个像素电极40施加不同的电压，使得各个像素电极40与公共电极20形成的电压差不同，进而使得各个像素区域100a中的液晶层30中的液晶分子偏转不同的角度，从而使得各个像素区域100a内的折射率不同。
因此，该相位调制器100能够对各个像素区域100a的折射率进行调节，以对射入各个像素区域100a的光线的相位进行调节，使得从各个像素100a区域射出的光线的相位不同，进而使得各个像素区域100a的焦距不同。其中，相位调制器100中某个像素区域射入的光线与从该像素区域射出的光线的相位差，和该像素区域的折射率之间的关系如下：
其中，(PX，Py)表示相位调制器02中的某个像素区域的坐标位置；φ(PX，Py)表示该像素区域射入的光线与从该像素区域射出的光线的相位差；f(PX，Py)表示该像素区域的折射率；λ表示该光线的波长。
由于相位调制器100能够对各个像素区域02a的焦距进行调节，因此，该相位调制器100相当于各个区域的焦距不同的透镜，使得该相位调制器100能够对显示器200发出的光线进行聚焦得到具有深度的虚像。
综上所述，本实用新型实施例提供的显示设备包括：显示器和相位调制器。由于相位调制器能够对各个像素区域的焦距进行调节，因此，该相位调制器能够对显示器发出的光线进行聚焦得到具有深度的虚像。用户在通过显示设备观看该具有深度的虚像时需要进行屈光调节，降低了出现辐辏冲突的概率，进而降低了用户在使用该显示设备时出现眼疲劳和眩晕的概率。
进一步的，由于该相位调制器的两个基板均是透明基板，因此，该相位调制器在对显示器发出的光线进行聚焦成像后，便可以直接进入用户视野，该显示设备的结构结构较为简单。
可选的，如图3所示，图3是本实用新型实施例提供的另一种显示设备的结构示意图。该显示器200具有出光面200a，该显示器200的出光面200a可以朝向相位调制器100。
相位调制器100具有入光面100b和出光面100c。示例的，当相位调制器100中的第一透明基板10靠近显示器200时，第一透明基板10中靠近显示器200的表面为入光面100b，第二透明透明基板20中背离显示器200的表面为出光面100c；当相位调制器100中的第二透明基板20靠近显示器200时，第二透明基板20中靠近显示器200的表面为入光面100b，第一透明透明基板10中背离显示器200的表面为出光面100c。在本实用新型实施例中，该显示器200的出光面200a平行于相位调制器100的入光面100b。
可选的，该显示设备中的显示器200的中心轴L2与相位调制器100的中心轴L1重合。其中，该显示器200的中心轴L2为经过该显示器200的中心点(该显示器200的中心点通常是指显示器200中的有效显示区的中心点)，且垂直于该显示器200的出光面200a的直线。该相位调制器100的中心轴为经过该相位调制器100的中心点，且垂直于该相位调制器100的入光面100b的直线。
在本实用新型实施例中，显示器200的出光面200a在相位调制器100的入光面100b的正投影，位于该相位调制器100的入光面100b内。此时，显示器200的出光面200a任意位置处出射的光线，均能够进入相位调制器100。
可选的，该显示设备还可以包括：透镜组件300。相位调制器100位于显示器100与透镜组件300之间。该透镜组件300朝向相位调制器100的出光面100c，该透镜组件300用于对从相位调制器100的出光面100c发出的光线进行聚焦成像。可选的，该透镜组件300可以包括：至少一个透镜。例如，该透镜组件300可以包括：一个焦距为70毫米的凸透镜。
示例的，该显示器200的中心轴L2、相位调制器100的中心轴L1与透镜组件300的光轴L3重合。该透镜组件300用于对相位调制器100出射的光线进行聚焦成像。示例的，通过该透镜组件300能够对经过相位调制器100得到的具有深度的虚像进行二次聚焦，从而可以得到清晰度较高的虚像，使得用户在通过该透镜组件300能够观察到清晰度较高的图像。
请参考图4，图4是图3示出的显示设备中的透镜组件对相位调制器发出的光线进行聚焦的效果图。由于相位调制器能够对各个像素区域的焦距进行调节，因此该相位调制器的焦面A具有深度，也即为曲面型的焦面。通过该相位调制器聚焦得到的虚像B也为曲面型。该虚像B能够通过透镜组件300进行二次聚焦，其能够对虚像B起到放大作用，使得通过透镜组件300对虚像B进行二次聚焦后得到清晰度较高的虚像。在本实用新型实施例中，该显示设备的屈光度为0D至3D。其中，0D代表显示设备所成像(也即通过透镜组件300进行聚焦后的虚像)距离目镜300之间的最大距离d1为无穷大，3D代表显示设备所成像距离目镜300之间的最小距离d2为0.33米。因此，显示设备所成像的距离目镜300的范围为[0.33，+∞)米。
可选的，如图5所示，图5是本实用新型实施例提供的另一种相位调制器的结构示意图，该相位调制器100中的公共电极50设置在第二透明基板10上，也即是，第二透明透明基板10靠近第一透明基板的一侧上设置有公共电极50。该公共电极50可以为面状电极。
在本实用新型实施例中，该相位调制器100还可以包括：在像素电极40上叠加设置的绝缘层60和第一取向层70，以及在公共电极50上设置的第二取向层80。通过第一取向层70与第二取向层80能够有效的对液晶层30中的液晶分子起到支撑作用，使得该液晶分子能够有规律的进行排布。该相位调制器100还可以包括：位于第一透明基板10与第二透明基板20之间的封胶框90。该封胶框90能够防止第一透明基板10与第二透明基板20之间的液晶层30泄露。
可选的，该相位调制器100还可以包括：驱动控制器(图5中未示出)，以及与多个像素电极40一一对应电连接的多个像素驱动电路(图5中未标注)。示例的，该像素驱动电路可以包括：薄膜晶体管。像素电极40可以与该薄膜晶体管中的源极或漏极电连接。
该驱动控制器可以与多个像素驱动电路电连接。在一种可能的实现方式中，该驱动控制器还可以与公共电极50电连接。该驱动控制器能够通过各个像素驱动电路为对应的像素电极40施加不同电压，同时，该驱动控制器还能够为公共电极50施加电位为0的恒定的电压，进而使得每个像素电极40与公共电极50之间能够形成不同的电压差。
在本实用新型实施例中，显示设备中的显示器200的种类有多种，不同种类型的显示器所对应的显示设备也不同，本实用新型实施例以以下两种可选的实现方式为例进行示意性说明：
在第一种可选的实现方式中，如图6所示，图6是本实用新型实施例提供的又一种显示设备的结构示意图。若显示器200为有机发光二极管(英文：Organic Light EmittingDisplay；简称：OLED)显示器。此时，从该显示器200的出光面201出射的光线并非偏振光，而相位调制器100中的液晶层需要对偏振光的相位进行调节，因此可以在相位调制器100中设置偏振片110。假设相位调制器100中的第一透明基板10朝向该显示器200，则相位调制器100中的偏振片110位于第一透明基板10靠近显示器200的一侧。
在第二种可选的实现方式中，若显示器200为显示器为液晶显示器，此时，从该该显示器200的出光面201出射的光线为偏振光。因此，无需在相位调制器中设置偏振片。
在本实用新型实施例中，如图3所示，假设从显示器01出射的光线的光强为Ii，根据光线的传播路径可知：光线经过相位调制器100后的光强为Ii×α×0.2；光线经过透镜组件300后的光强为Ii×α×0.2×1。
当显示器200为OLED显示器时，相位调制器100中需要设置偏光片，此时α的取值为0.5，显示设备最终进入用户视野的光强I0≈0.1×Ii。当显示器200为液晶显示器时，相位调制器100中无需设置偏光片，此时α的取值为1，显示设备最终进入用户视野的光强I0≈0.2×Ii。本实用新型实施例中的显示设备对光能的利用率较大。
在示例性的实现方式中，显示设备的视场角的计算公式如下：
其中，FOV代表显示设备的视场角；R代表相位调制器的对角线的一半；L代表光线从相位调制器出射后射入透镜组件时，光线经过的距离。
在本实用新型实施例中，如图3所示，相位调制器100出射的光线可以直接射入透镜组件300，因此光线从相位调制器100出射后射入透镜组件300时光线经过的距离较小，进而增大了本实用新型实施例中的显示设备的视场角。
可选的，上述实施例中的相位调制器100中的像素电极30与公共电极50的材料均可以为透明导电材料，示例的，该像素电极30与公共电极50的材料可以均包括：氧化铟锡(英文：Indium Tin Oxide；简称：ITO)。
综上所述，本实用新型实施例提供的显示设备包括：显示器和相位调制器。由于相位调制器能够对各个像素区域的焦距进行调节，因此，该相位调制器能够对显示器发出的光线进行聚焦得到具有深度的虚像。用户在通过显示设备观看该具有深度的虚像时需要进行屈光调节，降低了出现辐辏冲突的概率，进而降低了用户在使用该显示设备时出现眼疲劳和眩晕的概率。
进一步的，由于该相位调制器的两个基板均是透明基板，因此，该相位调制器在对显示器发出的光线进行聚焦成像后，便可以直接进入用户视野，该显示设备的结构结构较为简单。并且，该显示设备的对光能的利用率较大，且该显示设备的视场角较大。
需要指出的是，在附图中，为了图示的清晰可能夸大了层和区域的尺寸。而且可以理解，当元件或层被称为在另一元件或层“上”时，它可以直接在其他元件上，或者可以存在中间的层。另外，可以理解，当元件或层被称为在另一元件或层“下”时，它可以直接在其他元件下，或者可以存在一个以上的中间的层或元件。另外，还可以理解，当层或元件被称为在两层或两个元件“之间”时，它可以为两层或两个元件之间惟一的层，或还可以存在一个以上的中间层或元件。通篇相似的参考标记指示相似的元件。
在本申请中，术语“第一”和“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。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本实用新型的可选的实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (14)
1.一种显示设备，其特征在于，包括：
显示器；
相位调制器，所述相位调制器包括：相对设置的第一透明基板和第二透明基板、位于所述第一透明基板与所述第二透明基板之间的液晶层、在所述第一透明基板靠近所述第二透明基板的一侧上设置的透明的多个像素电极，以及，位于所述第一透明基板与所述第二透明基板之间的透明的公共电极；
其中，所述像素电极被配置为与所述公共电极形成用于控制所述液晶层中的液晶分子偏转的电压差，以使所述相位调制器能够对所述显示器发出的光线进行聚焦成像。
2.根据权利要求1所述的显示设备，其特征在于，
所述显示器的出光面朝向所述相位调制器，且所述显示器的出光面平行于所述相位调制器的入光面。
3.根据权利要求2所述的显示设备，其特征在于，
所述显示器的中心轴与所述相位调制器的中心轴重合；
其中，所述显示器的中心轴为经过所述显示器的中心点，且垂直于所述显示器的出光面的直线；所述相位调制器的中心轴为经过所述相位调制器的中心点，且垂直于所述相位调制器的入光面的直线。
4.根据权利要求1所述的显示设备，其特征在于，
所述显示设备还包括：透镜组件，所述相位调制器位于所述显示器与所述透镜组件之间，所述透镜组件用于对所述相位调制器发出的光线进行聚焦成像。
5.根据权利要求4所述的显示设备，其特征在于，
所述显示器的中心轴、所述相位调制器的中心轴与所述透镜组件的光轴重合；
其中，所述显示器的中心轴为经过所述显示器的中心点，且垂直于所述显示器的出光面的直线；所述相位调制器的中心轴为经过所述相位调制器的中心点，且垂直于所述相位调制器的入光面的直线。
6.根据权利要求1至5任一所述的显示设备，其特征在于，
在所述第二透明基板靠近所述第一透明基板的一侧上设置有所述公共电极。
7.根据权利要求6所述的显示设备，其特征在于，
所述公共电极为面状电极。
8.根据权利要求6所述的显示设备，其特征在于，
所述相位调制器还包括：在所述像素电极上叠加设置的绝缘层和第一取向层，以及在所述公共电极上设置的第二取向层。
9.根据权利要求1至5任一所述的显示设备，其特征在于，
所述相位调制器还包括：位于所述第一透明基板与所述第二透明基板之间的封胶框。
10.根据权利要求1至5任一所述的显示设备，其特征在于，
所述相位调制器还包括：驱动控制器，以及与所述多个像素电极一一对应电连接的多个像素驱动电路，所述驱动控制器与所述多个像素驱动电路电连接。
11.根据权利要求10所述的显示设备，其特征在于，
所述像素驱动电路包括：薄膜晶体管，所述像素电极与所述薄膜晶体管中的源极或漏极电连接。
12.根据权利要求1至5任一所述的显示设备，其特征在于，
所述显示器为液晶显示器。
13.根据权利要求1至5任一所述的显示设备，其特征在于，
所述显示器为有机发光二极管显示器，所述相位调制器中的第一透明基板朝向所述显示器，所述相位调制器还包括：在所述第一透明基板靠近所述显示器的一侧设置的偏光片。
14.根据权利要求4所述的显示设备，其特征在于，
所述透镜组件包括：至少一个透镜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201920991897.7U CN209858911U (zh) | 2019-06-27 | 2019-06-27 | 显示设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201920991897.7U CN209858911U (zh) | 2019-06-27 | 2019-06-27 | 显示设备 |
Publications (1)
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|---|---|
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN201920991897.7U Active CN209858911U (zh) | 2019-06-27 | 2019-06-27 | 显示设备 |
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|---|---|
| CN (1) | CN209858911U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023240431A1 (zh) * | 2022-06-14 | 2023-12-21 | 京东方科技集团股份有限公司 | 显示系统的驱动方法、显示系统及电子设备 |
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2019
- 2019-06-27 CN CN201920991897.7U patent/CN209858911U/zh active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023240431A1 (zh) * | 2022-06-14 | 2023-12-21 | 京东方科技集团股份有限公司 | 显示系统的驱动方法、显示系统及电子设备 |
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| Date | Code | Title | Description |
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| GR01 | Patent grant |