TWI738356B - Holographic display device - Google Patents
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本發明涉及全息顯示領域,尤其涉及一種全息顯示裝置。 The invention relates to the field of holographic display, in particular to a holographic display device.
全息顯示方法結合了全息技術及波導技術,實現了將虛擬圖像以投影的方式及外部場景圖像疊加在一起的目的。 The holographic display method combines holographic technology and waveguide technology to achieve the purpose of superimposing the virtual image with the external scene image in a projection manner.
習知技術中的全息產品包括頭戴式全息顯示器,用戶將其佩戴於頭部,便可看到三維的全息圖像。所述全息顯示器中,藉由繞射結構對各種顏色的光源光進行繞射,從而得到繞射圖像,然,光源光通常包括多種顏色光,各種顏色光的發射效率與繞射結構對各種顏色的光的繞射效率都不同,往往導致最終得到的繞射圖像出現色偏,圖像失真。 The holographic products in the prior art include a head-mounted holographic display, and the user can see a three-dimensional holographic image by wearing it on the head. In the holographic display, light sources of various colors are diffracted by a diffraction structure to obtain a diffracted image. However, the source light usually includes multiple colors of light. The diffraction efficiency of colored light is different, which often results in color shift and image distortion in the finally obtained diffraction image.
本發明一方面提供一種全息顯示裝置,包括:顯示模組,用於出射至少第一顏色光及第二顏色光,所述第一顏色光的發光效率高於所述第二顏色光的發光效率;以及繞射模組,所述繞射模組設置於所述第一顏色光及所述第二顏色光的出射路徑上,用於以第一繞射效率繞射所述第一顏色光,並以第二繞射效率繞射所述第二顏色光,從而生成全息圖像,其中,所述第一繞射效率小於所述第二繞射效率。 One aspect of the present invention provides a holographic display device, including: a display module for emitting at least a first color light and a second color light, the luminous efficiency of the first color light is higher than the luminous efficiency of the second color light And a diffraction module, the diffraction module is arranged on the exit path of the first color light and the second color light for diffracting the first color light with a first diffraction efficiency, The second color light is diffracted with a second diffraction efficiency to generate a holographic image, wherein the first diffraction efficiency is less than the second diffraction efficiency.
上述全息顯示裝置,根據第一顏色光及第二顏色光的發光效率,對應設置繞射模組中第一繞射組件及第二繞射組件的特性及搭配順序,以減小第一顏色光及第二顏色光之間發光強度的差異,有利於改善全息顯示裝置生成的全息圖像的色偏問題,避免全息圖像失真。 According to the above-mentioned holographic display device, according to the luminous efficiency of the first color light and the second color light, the characteristics and matching sequence of the first diffraction element and the second diffraction element in the diffraction module are correspondingly set to reduce the first color light The difference in luminous intensity between the second color light and the second color light is beneficial to improve the color shift problem of the holographic image generated by the holographic display device and avoid the distortion of the holographic image.
10:全息顯示裝置 10: Holographic display device
20:顯示模組 20: display module
21:發光組件 21: Light-emitting components
22:色轉換層 22: Color conversion layer
221:第一轉換單元 221: first conversion unit
222:第二轉換單元 222: The second conversion unit
223:透射單元 223: Transmission unit
23:基板 23: substrate
30:繞射模組 30: Diffraction module
31:第一繞射單元 31: The first diffraction unit
311、321:第一繞射組件 311, 321: first diffraction component
312、322:第二繞射組件 312, 322: second diffraction component
313、323:第三繞射組件 313, 323: third diffraction component
32:第二繞射單元 32: The second diffraction unit
40:光波導 40: Optical waveguide
圖1為本發明實施例的全息顯示裝置的結構示意圖。 FIG. 1 is a schematic diagram of the structure of a holographic display device according to an embodiment of the present invention.
圖2為圖1中顯示模組的結構示意圖。 FIG. 2 is a schematic diagram of the structure of the display module in FIG. 1.
本實施例提供一種全息顯示裝置,具體的,該全息顯示裝置為頭戴式全息顯示裝置。該全息顯示裝置被佩戴於用戶頭部時,可向用戶展示三維的全息圖像。 This embodiment provides a holographic display device. Specifically, the holographic display device is a head-mounted holographic display device. When the holographic display device is worn on the user's head, it can show the user a three-dimensional holographic image.
請參閱圖1,本實施例提供的全息顯示裝置10,包括顯示模組20、繞射模組30及設置於顯示模組20與繞射模組30之間的光波導40。顯示模組20用於發射第一顏色光、第二顏色光及第三顏色光。於其他實施例中,顯示模組20用於發射第一顏色光及第二顏色光。繞射模組30被配置為對所述第一顏色光、所述第二顏色光及所述第三顏色光進行繞射後出射。光波導40作為一光傳播介質,設置於所述第一顏色光、所述第二顏色光及所述第三顏色光的發射路徑上,用於引導所述第一顏色光、所述第二顏色光及所述第三顏色光在顯示模組20及繞射模組30之間傳播,並將經繞射模組30繞射後的第一顏色光、第二顏色光及第三顏色光出射。本實施例中,光波導40可採用透明的光學玻璃或光學塑料製成。
Please refer to FIG. 1, the
請參閱圖2,顯示模組20包括基板23及設置於基板23上同一表面的複數發光組件21,各發光組件21用於發射所述第一顏色光。本實施例中,各發光組件21為微型發光二極體(Micro Light-Emitting Diode,Micro-LED);各發光組件21用於發射藍色光,也即,所述第一顏色光為藍色光。
Referring to FIG. 2, the
請參閱圖2,顯示模組20還包括色轉換層22,色轉換層22設置於所述第一顏色光的出射路徑上,用於將部分所述第一顏色光轉換為所述第二顏色光,將部分所述第一顏色光轉換為所述第三顏色光,並用於直接透射其餘的第一顏色光。本實施例中,所述第二顏色光為綠色光,所述第三顏色光為紅色光。本實施例中,色轉換層22為量子點層,色轉換層22包括複數第一轉換單元221、複數第二轉換單元222及複數透射單元223,第一轉換單元221與第二轉換單元222中包含不同類型的量子點,透射單元223不包含量子點,每一第一轉換單元221用於將部分所述第一顏色光轉換為所述第二顏色光,每一第二轉換
單元222用於將部分所述第二顏色光轉換為所述第三顏色光,每一透射單元223用於直接透射未被轉換的其餘的第一顏色光。
Referring to FIG. 2, the
從色轉換層22出射的第一顏色光、第二顏色光及第三顏色光中,所述第一顏色光未經色轉換層22直接從透射單元223出射,未經過顏色轉換,所述第二顏色光及所述第三顏色光由各發光組件21發射的第一顏色光經顏色轉換得到,則從色轉換層22出射的第一顏色光、第二顏色光及第三顏色光中,第一顏色光的發光效率高於第二顏色光及第三顏色光的發光效率。根據不同類型量子點的性質,每一第一轉換單元221中的量子點的顏色轉換效率高於每一第二轉換單元222中的量子點的顏色轉換效率,是故第二顏色光的發光效率高於第三顏色光的發光效率。
Among the first color light, the second color light, and the third color light emitted from the
以一預設驅動電壓驅動各發光組件21發光時,測得的從色轉換層22出射的第一顏色光的發光強度為A1,第二顏色光的發光強度為A2,第三顏色光的發光強度為A3,發光效率與發光強度成正比,則A1>A2>A3。由於第一顏色光、第二顏色光及第三顏色光的發光效率不同,也即發光強度不同,易造成全息顯示裝置10生成的全息圖像出現色偏現象,影響圖像顯示效果。
When the light-
本實施例中,藉由繞射模組30改善上述的色偏問題。
In this embodiment, the above-mentioned color shift problem is improved by the
請再參閱圖1,繞射模組30設置於光波導40上遠離顯示模組20的一側。繞射模組30包括相互分隔設置的第一繞射單元31及第二繞射單元32。第一繞射單元31用於對第一顏色光、第二顏色光及第三顏色光進行第一次繞射,第二繞射單元32用於對第一顏色光、第二顏色光及第三顏色光進行第二次繞射,以生成所述全息圖像,光波導40用於引導第一顏色光、第二顏色光、及第三顏色光在顯示模組20、第一繞射單元31及第二繞射單元32之間傳播。
Please refer to FIG. 1 again, the
請繼續參閱圖1,第一繞射單元31包括第一繞射組件311、第二繞射組件312及第三繞射組件313。本實施例中,第一繞射組件311、第二繞射組件312及第三繞射組件313為繞射光柵。第一繞射組件311、第二繞射組件312及第三繞射組件313為依次層疊設置。第一繞射組件311用於繞射第一顏色光,第二繞射組件312用於繞射第二顏色光,第三繞射組件313用於繞射第三顏色光。
Please continue to refer to FIG. 1, the
應當理解,本實施例中,第一繞射組件311主要用於繞射第一顏色光,然第二顏色光及第三顏色光皆經過第一繞射組件311,是故第一繞射組件
311對第二顏色光及第三顏色光也具有一定的繞射作用,然第一繞射組件311對第一顏色光的繞射作用遠大於對第二顏色光及對第三顏色光的繞射作用。同理的,第二繞射組件312主要用於繞射第二顏色光,第二繞射組件312對第二顏色光的繞射作用遠大於對第一顏色光及對第三顏色光的繞射作用;第三繞射組件313主要用於繞射第三顏色光,第三繞射組件313對第三顏色光的繞射作用遠大於對第一顏色光及對第二顏色光的繞射作用。
It should be understood that in this embodiment, the first
也即,第一顏色光、第二顏色光及第三顏色光皆被第一繞射單元31中的第一繞射組件311、第二繞射組件312及第三繞射組件313。定義第一繞射組件311、第二繞射組件312及第三繞射組件313對第一顏色光的總的繞射效率為第一繞射單元31對第一顏色光的繞射效率;定義第一繞射組件311、第二繞射組件312及第三繞射組件313對第二顏色光的總的繞射效率為第一繞射單元31對第二顏色光的繞射效率;定義第一繞射組件311、第二繞射組件312及第三繞射組件313對第三顏色光的總的繞射效率為第一繞射單元31對第三顏色光的繞射效率。
That is, the first color light, the second color light, and the third color light are all absorbed by the
光經第一繞射單元31繞射後的發光強度為其入射至第一繞射單元31之前的發光強度與第一繞射單元31的繞射效率的乘積。定義第一繞射單元31對第一顏色光的繞射效率為η1%,第一顏色光經第一繞射單元31繞射後的發光強度為A11;定義第一繞射單元31對第二顏色光的繞射效率為η2%,第二顏色光經第一繞射單元31繞射後的發光強度為A22;定義第一繞射單元31對第三顏色光的繞射效率為η3%,第三顏色光經第一繞射單元31繞射後的發光強度為A33。則:A11=A1*η1%,A22=A2*η2%,A33=A3*η3%。
The luminous intensity after light is diffracted by the first
本實施例中,第一繞射組件311、第二繞射組件312及第三繞射組件313之間的堆疊順序對第一繞射單元31對第一顏色光、第二顏色光及第三顏色光的繞射效率有影響。是故藉由調節第一繞射組件311、第二繞射組件312及第三繞射組件313之間的堆疊順序,可調節第一繞射單元31對第一顏色光、第二顏色光及第三顏色光的繞射效率。本實施例中,第一繞射組件311、第二繞射組件312及第三繞射組件313之間的堆疊順序根據第一顏色光、第二顏色光及第三顏色光的發光效率確定,也即,第一繞射組件311、第二繞射組件312及第三繞射組件313之間的堆疊順序根據第一顏色光、第二顏色光及第三顏色光的發
光強度確定。具體的,A1>A2>A3時,調整第一繞射組件311、第二繞射組件312及第三繞射組件313之間的堆疊順序使得η1%<η2%<η3%。
In this embodiment, the stacking sequence among the first
由於A1>A2>A3,η1%<η2%<η3%,則第一顏色光、第二顏色光、第三顏色光分別經第一繞射組件311、第二繞射組件312及第三繞射組件313繞射後,發光強度A11、A22及A33之間的差異小於發光強度A1、A2及A3之間的差異。
Since A 1 >A 2 >A 3 and η 1 %<η 2 %<η 3 %, the first color light, the second color light, and the third color light pass through the
是故本實施例提供的全息顯示裝置10,根據第一顏色光、第二顏色光及第三顏色光的發光效率,設置繞射模組30中第一繞射組件311、第二繞射組件312及第三繞射組件313之間的層疊順序,以調整第一繞射組件311、第二繞射組件312及第三繞射組件313對第一顏色光、第二顏色光及第三顏色光的繞射效率,從而調整經第一繞射組件311、第二繞射組件312及第三繞射組件313繞射後的第一顏色光、第二顏色光及第三顏色光的發光強度,以減小第一顏色光、第二顏色光及第三顏色光之間發光強度的差異,有利於改善全息顯示裝置10生成的全息圖像的色偏問題,避免圖像失真。
Therefore, in the
請繼續參閱圖1,第二繞射單元32包括第一繞射組件321、第二繞射組件322及第三繞射組件323。第一繞射組件321、第二繞射組件322及第三繞射組件323之間的堆疊順序與第一繞射單元31中的堆疊順序相同。於其他實施例中,第一繞射組件321、第二繞射組件322及第三繞射組件323之間的堆疊順序可與第一繞射單元31中的堆疊順序不同。第一繞射組件321用於繞射從第一繞射單元31出射的第一顏色光,第二繞射組件322用於繞射從第一繞射單元31出射的第二顏色光,第三繞射組件323用於繞射從第一繞射單元31出射的第三顏色光。藉由第二繞射單元32中第一繞射組件321、第二繞射組件322及第三繞射組件323的層疊順序的設置,可進一步地減小從第二繞射單元32出射的第一顏色光、第二顏色光及第三顏色光之間發光強度的差異,有利於進一步改善全息顯示裝置10生成的全息圖像的色偏問題。此處不再贅述。
Please continue to refer to FIG. 1, the
本技術領域之普通技術人員應當認識到,以上之實施方式僅是用來說明本發明,而並非用作為對本發明之限定,只要於本發明之實質精神範圍之內,對以上實施例所作之適當改變及變化均落於本發明要求保護之範圍之內。 Those of ordinary skill in the art should realize that the above embodiments are only used to illustrate the present invention, and not to limit the present invention. As long as they fall within the essential spirit of the present invention, the above embodiments are appropriately made. Changes and changes fall within the scope of protection of the present invention.
10:全息顯示裝置 10: Holographic display device
20:顯示模組 20: display module
30:繞射模組 30: Diffraction module
31:第一繞射單元 31: The first diffraction unit
311、321:第一繞射組件 311, 321: first diffraction component
312、322:第二繞射組件 312, 322: second diffraction component
313、323:第三繞射組件 313, 323: third diffraction component
32:第二繞射單元 32: The second diffraction unit
40:光波導 40: Optical waveguide
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2020
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