CN106199974A - 一种近眼显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种近眼显示装置，涉及显示技术领域，可改善像差。该近眼显示装置包括：显示面板、设置在所述显示面板出光侧且至少与一个子像素对应的成像结构组；所述成像结构组包括第一成像结构和第二成像结构；所述第一成像结构设置在所述显示面板出光侧的表面，所述第二成像结构设置在所述第一成像结构远离所述显示面板的一侧。用于实现近眼显示。

Description

一种近眼显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种近眼显示装置。

背景技术

近眼显示产品具有体积小、重量轻、随时随地将信息呈现在使用者视线内等优点。随着人们对近眼显示的学习和认识，近眼显示产品的应用领域也在不断扩展。

由于近眼显示产品的显示屏非常小，且距离人眼很近，因此使用者看到的图像应足够清晰且在人眼可观察范围内。

如图1所示，目前常用的近眼显示实现方案是将凸透镜14直接集成到显示面板01的玻璃基板上，然而，凸透镜14所成的像放大倍数过大时，容易造成像差。

发明内容

本发明的实施例提供一种近眼显示装置，可改善像差。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

提供一种近眼显示装置，包括：显示面板、设置在所述显示面板出光侧且至少与一个子像素对应的成像结构组；所述成像结构组包括第一成像结构和第二成像结构；所述第一成像结构设置在所述显示面板出光侧的表面，所述第二成像结构设置在所述第一成像结构远离所述显示面板的一侧。

优选的，所述成像结构组与所述子像素一一对应。

优选的，所述第二成像结构设置在透明衬底上；所述透明衬底通过光学透明胶与所述显示面板粘结；其中，所述第二成像结构设置在所述透明衬底的远离所述显示面板一侧。

优选的，所述第一成像结构的焦距在0.3mm～5mm之间；所述第二成像结构的焦距在0.5mm～30mm之间；所述第一成像结构到所述第二成像结构之间的距离在0.3mm～30mm之间。

可选的，所述第一成像结构和所述第二成像结构中，一个为波带片，另一个为凸透镜。

进一步优选的，所述第一成像结构为所述波带片，所述第二成像结构为所述凸透镜。

可选的，所述第一成像结构和所述第二成像结构均为凸透镜。

可选的，所述第一成像结构为凹透镜；所述第二成像结构为凸透镜或波带片。

优选的，所述波带片为相位型波带片，或振幅型波带片。

进一步优选的，所述波带片通过构图工艺制备得到。

优选的，所述显示面板为OLED显示面板；或者，所述显示面板为液晶显示面板；其中，所述第一成像结构设置在所述液晶显示面板的上偏光片的表面。

本发明实施例提供一种近眼显示装置，通过在显示面板出光侧设置包括第一成像结构和第二成像结构的成像结构组，且使第一成像结构靠近显示面板设置，可以通过第一成像结构将显示面板的显示画面进行第一次成像，通过第二成像结构对第一成像结构所成的像进行第二次成像，而使第二次成的像处于人眼明视距离处。相对于现有技术的单个透镜，成像结构组可以通过改善球差，来改善像差。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为现有技术提供的一种显示装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种近眼显示装置的结构示意图一；

图3为本发明实施例提供的一种近眼显示装置的结构示意图二；

图4为本发明实施例提供的一种近眼显示装置的结构示意图三；

图5为本发明实施例提供的一种近眼显示装置的结构示意图四；

图6为本发明实施例提供的一种近眼显示装置的结构示意图五；

图7为本发明实施例提供的一种近眼显示装置的结构示意图六；

图8为本发明实施例提供的一种近眼显示装置的结构示意图七；

图9为图4-6任一结构的成像过程一；

图10为图4-6任一结构的成像过程二；

图11为图4-6任一结构的成像过程三；

图12为图4-6任一结构的成像过程四；

图13为图7-8任一结构的成像过程；

图14为本发明实施例提供的一种振幅型波带片的俯视示意图一；

图15为本发明实施例提供的一种振幅型波带片的俯视示意图二；

图16为本发明实施例提供的一种相位型波带片的俯视示意图。

附图标记：

01-显示面板；02-子像素；11-第一成像结构；12-第二成像结构；13-波带片；14-凸透镜；15-凹透镜；21-透明衬底；22-光学透明胶。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种近眼显示装置，如图2所示，包括：显示面板01、设置在显示面板01出光侧且至少与一个子像素02对应的成像结构组；所述成像结构组包括第一成像结构11和第二成像结构12；第一成像结构11设置在显示面板01出光侧的表面，第二成像结构12设置在第一成像结构11远离显示面板01的一侧。

需要说明的是，第一，不对显示面板01的类型进行限定，例如可以是液晶显示面板，也可以是有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode，简称OLED)显示面板。其中，本发明实施例的附图中仅以液晶显示面板为例进行示意。

第二，一个成像结构组可以与显示面板01的一个子像素02对应，也可以与多个子像素02对应。本发明实施例的附图中仅以一个成像结构组与显示面板01的一个子像素02对应进行示意。

其中，位置对应的一个第一成像结构11和一个第二成像结构12构成一个成像结构组。

第三，近眼显示的目的，是将离人眼很近的显示装置的像成在人眼的明视距离处，基于此，本发明实施例中，第一成像结构11将显示面板01的显示画面进行第一次成像，第二成像结构12对第一成像结构11所成的像进行第二次成像，第二次成像后，该像应处于人眼明视距离处。

其中，优选第一成像结构11所成的像到第二成像结构12之间的距离小于0.9倍第二成像结构12的焦距，且大于0.7倍第二成像结构12的焦距，以使第二成像结构12所成的像处于人眼明视距离处。

此处，可通过控制第一成像结构11与子像素02之间的物距，第一成像结构11的焦距，来控制第一成像结构11所成像的位置。其中，当所述显示面板01为液晶显示面板时，第一成像结构11与子像素02之间的物距即为第一成像结构11到彩膜之间的距离；当所述显示面板01为OLED显示面板时，第一成像结构11与子像素02之间的物距即为第一成像结构11到发光层之间的距离。

第四，为了使第二成像结构12与第一成像结构11固定，在第一成像结构11和第二成像结构12之间可设置透明结构。其中，该透明结构一方面使第二成像结构12与第一成像结构11固定，另一方面，当第一成像结构11所成的像位于第一成像结构11和第二成像结构之间时，需满足第二成像结构12所成的像处于人眼明视距离处。

本发明实施例提供一种近眼显示装置，通过在显示面板01出光侧设置包括第一成像结构11和第二成像结构12的成像结构组，且使第一成像结构11靠近显示面板01设置，可以通过第一成像结构11将显示面板01的显示画面进行第一次成像，通过第二成像结构12对第一成像结构11所成的像进行第二次成像，而使第二次成的像处于人眼明视距离处。相对于现有技术的单个透镜，成像结构组可以通过改善球差，来改善像差。

考虑到将成像结构组与子像素一一对应，可以减小成像的失真，因此，优选一个成像结构组与一个子像素02对应。

优选的，如图3所示，第二成像结构12设置在透明衬底21上；透明衬底21通过光学透明胶22与显示面板01粘结；其中，第二成像结构12设置在透明衬底21的远离显示面板01一侧。

需要说明的是，不对光学透明胶22的材料进行限定，例如可以是光学透明胶(Optical Clear Resin，简称OCR)。

由于光学透明胶22的厚度不能太厚，一般为0.07～0.15mm，因此，第一成像结构11和第二成像结构12之间的距离可通过透明衬底21进行调节。

本发明实施例通过将第二成像结构12设置在透明衬底21远离显示面板01一侧的表面上，不但可以避免制作过程中的误差，易于形成，而且可以确保第一成像结构11和第二成像结构12之间存在间距。使用光学透明胶22，可以将透明衬底21与显示面板01粘结在一起，且不会挡光。

优选的，第一成像结构11的焦距在0.3mm～5mm之间；第二成像结构12的焦距在0.5mm～30mm之间；第一成像结构11到第二成像结构12之间的距离在0.3mm～30mm之间。

本发明实施例通过对第一成像结构11的焦距、第二成像结构12的焦距、第一成像结构11到第二成像结构12之间的距离进行限定，可确定第一成像结构11与子像素02之间的物距，从而可按需求制备显示装置的厚度。

可选的，如图4和图5所示，第一成像结构11和第二成像结构12中，一个为波带片13，另一个为凸透镜14。

具体的，如图9所示，当显示面板01的子像素02到第一成像结构11的物距u小于1倍第一成像结构11的焦距时，通过第一成像结构11将显示面板01的显示画面进行第一次成像，得到一个正立放大的虚像(图9中短虚线箭头)，此时，该虚像位于显示面板01远离第一成像结构11一侧。基于此，可控制显示面板的子像素02到第一成像结构11的物距u小于0.8倍第一成像结构11的焦距，大于0.1倍第一成像结构11的焦距，且第二成像结构12的焦距小于1.6倍第一成像结构11到第二成像结构12的距离，大于1.1倍第一成像结构11到第二成像结构12的距离，使第二成像结构12对第一成像结构11所成的像进行第二次成像后，得到一个正立放大的虚像(图9中长虚线箭头)，此时，该虚像位于显示面板01远离第二成像结构12一侧，且位于人眼明视距离处。

即，通过控制显示面板的子像素02到第一成像结构11的物距u小于0.8倍第一成像结构11的焦距，大于0.1倍第一成像结构11的焦距，且第二成像结构12的焦距小于1.6倍第一成像结构11到第二成像结构12的距离，大于1.1倍第一成像结构11到第二成像结构12的距离，可使第一次成的像到第二成像结构12之间的距离小于0.9倍第二成像结构12的焦距，且大于0.7倍第二成像结构12的焦距。

如图10所示，当显示面板01的子像素02到第一成像结构11的物距u小于2倍第一成像结构11的焦距，且大于1倍第一成像结构11的焦距时，通过第一成像结构11将显示面板01的显示画面进行第一次成像，得到一个倒立放大的实像(图10中倒立的实线箭头)，此时，该实像位于第一成像结构11与第二成像结构12之间。基于此，可控制显示面板的子像素02到第一成像结构11的物距u小于2倍第一成像结构11的焦距，大于1倍第一成像结构11的焦距，第二成像结构12的焦距小于0.4倍第一成像结构11到第二成像结构12的距离，大于0.25倍第一成像结构11到第二成像结构12的距离，并且第一成像结构11到第二成像结构12的距离大于第一成像结构11的焦距与第二成像结构12的焦距之和，使第二成像结构12对第一成像结构11所成的像进行第二次成像后，相对于第一次成的像，得到一个正立放大的虚像(图10中倒立的虚线箭头)，此时，该虚像位于显示面板01远离第二成像结构12一侧，且位于人眼明视距离处。由于该虚像相对显示面板01的显示画面为倒立的，因此，可通过调节近眼显示装置，使人眼看到的像为正立的。

即，通过控制显示面板的子像素02到第一成像结构11的物距u小于2倍第一成像结构11的焦距，大于1倍第一成像结构11的焦距，第二成像结构12的焦距小于0.4倍第一成像结构11到第二成像结构12的距离，大于0.25倍第一成像结构11到第二成像结构12的距离，并且第一成像结构11到第二成像结构12的距离大于第一成像结构11的焦距与第二成像结构12的焦距之和，可使第一次成的像到第二成像结构12之间的距离小于0.9倍第二成像结构12的焦距，且大于0.7倍第二成像结构12的焦距。

如图11所示，当显示面板01的子像素02到第一成像结构11的物距u等于2倍第一成像结构11的焦距时，通过第一成像结构11将显示面板01的显示画面进行第一次成像，得到一个倒立等大的实像(图11中倒立的实线箭头)，此时，该实像位于第一成像结构11与第二成像结构12之间。基于此，可控制显示面板01的子像素02到第一成像结构11的物距u等于2倍第一成像结构11的焦距，第二成像结构12的焦距小于0.4倍第一成像结构11到第二成像结构12的距离，大于0.3倍第一成像结构11到第二成像结构12的距离，并且第一成像结构11到第二成像结构12的距离大于第一成像结构11的焦距与第二成像结构12的焦距之和，使第二成像结构12对第一成像结构11所成的像进行第二次成像后，相对于第一次成的像，得到一个正立放大的虚像(图11中倒立的虚线箭头)。此时，该虚像位于显示面板01远离第二成像结构12一侧，且位于人眼明视距离处。由于该虚像相对显示面板01的显示画面为倒立的，因此，可通过调节近眼显示装置，使人眼看到的像为正立的。

即，通过控制显示面板01的子像素02到第一成像结构11的物距u等于2倍第一成像结构11的焦距，第二成像结构12的焦距小于0.4倍第一成像结构11到第二成像结构12的距离，大于0.3倍第一成像结构11到第二成像结构12的距离，并且第一成像结构11到第二成像结构12的距离大于第一成像结构11的焦距与第二成像结构12的焦距之和，可使第一次成的像到第二成像结构12之间的距离小于0.9倍第二成像结构12的焦距，且大于0.7倍第二成像结构12的焦距。

如图12所示，当显示面板01的子像素02到第一成像结构11的物距u大于2倍第一成像结构11的焦距时，通过第一成像结构11将显示面板01的显示画面进行第一次成像，得到一个倒立缩小的实像(图12中倒立的实线箭头)，此时，该实像位于第一成像结构11与第二成像结构12之间。基于此，可控制显示面板01的子像素02到第一成像结构11的物距u大于2倍第一成像结构11的焦距，第二成像结构12的焦距小于0.5倍第一成像结构11到第二成像结构12的距离，大于0.3倍第一成像结构11到第二成像结构12的距离，并且第一成像结构11到第二成像结构12的距离大于第一成像结构11的焦距与第二成像结构12的焦距之和，使第二成像结构12对第一成像结构11所成的像进行第二次成像后，相对于第一次成的像，得到一个正立放大的虚像(图12中倒立的虚线箭头)。此时，该虚像位于显示面板01远离第二成像结构12一侧，且位于人眼明视距离处。由于该虚像相对显示面板01的显示画面为倒立的，因此，可通过调节近眼显示装置，使人眼看到的像为正立的。

即，通过控制显示面板01的子像素02到第一成像结构11的物距u大于2倍第一成像结构11的焦距，第二成像结构12的焦距小于0.5倍第一成像结构11到第二成像结构12的距离，大于0.3倍第一成像结构11到第二成像结构12的距离，并且第一成像结构11到第二成像结构12的距离大于第一成像结构11的焦距与第二成像结构12的焦距之和，可使第一次成的像到第二成像结构12之间的距离小于0.9倍第二成像结构12的焦距，且大于0.7倍第二成像结构12的焦距。

需要说明的是，第一，如图4所示，当第一成像结构11为波带片13时，第二成像结构为凸透镜14；如图5所示，当第一成像结构11为凸透镜14时，第二成像结构12为波带片13。

第二，本领域技术人员应该明白，波带片13的成像过程与凸透镜14近似，在成像过程中，由于当第一成像结构11到子像素02的物距等于1倍第一成像结构01的焦距时不能成像，因此第一成像结构11到子像素02之间的物距只要不等于1倍的第一成像结构11焦距即可。

第三，由于当凸透镜14的折射率小于周边介质的折射率时，凸透镜14的成像效果等同于凹透镜，因此，若第一成像结构11为凸透镜14，那么凸透镜14的折射率应大于光学透明胶22的折射率。

本发明实施例通过采用波带片13和凸透镜14的成像结构组，不但可以改善像差，同时由于波带片13的焦距随波长的增加而缩短，凸透镜14正好相反，利用二者的补偿关系，还可以改善成像过程中产生的色差。

进一步优选的，如图4所示，第一成像结构11为波带片13，第二成像结构12为凸透镜14。

本发明实施例中，相较于凸透镜14，焦距较小的波带片13更容易做成，因此在制备过程中，当第一成像结构11为波带片时，更容易满足第一成像结构焦距在0.3mm～5mm之间，而且这样的组合对凸透镜14的折射率没有要求。

可选的，如图6所示，第一成像结构11和第二成像结构12均为凸透镜14。

需要说明的是，如图9-图12所示，也可以看作是第一成像结构11和第二成像结构12都为凸透镜14时所成的像。

本发明实施例通过使用两个凸透镜14的组合，可通过改善球差，改善像差。

可选的，如图7和图8所示，第一成像结构11为凹透镜15；第二成像结构12为凸透镜14或波带片13。

具体的，如图13所示，当显示面板01的子像素02到第一成像结构11的物距u与第一成像结构11的焦距为任意关系时，通过第一成像结构11将显示面板01的显示画面进行第一次成像，得到一个正立缩小的虚像(如图13中短虚箭头)，此时，该虚像位于显示面板01与第一成像结构11之间。基于此，可控制显示面板的子像素02到第一成像结构11的物距u小于5倍第一成像结构11的焦距，大于0.5倍第一成像结构11的焦距，第二成像结构12的焦距小于2倍第一成像结构11到第二成像结构12的距离，大于1.1倍第一成像结构11到第二成像结构12的距离，使第二成像结构12对第一成像结构11所成的像进行第二次成像后，得到一个正立放大的虚像(图13中长虚线箭头)，此时，该虚像位于显示面板01远离第二成像结构12一侧，且位于人眼明视距离处。

即，通过控制显示面板的子像素02到第一成像结构11的物距u小于5倍第一成像结构11的焦距，大于0.5倍第一成像结构11的焦距，第二成像结构12的焦距小于2倍第一成像结构11到第二成像结构12的距离，大于1.1倍第一成像结构11到第二成像结构12的距离，可使第一次成的像到第二成像结构12之间的距离小于0.9倍第二成像结构12的焦距，且大于0.7倍第二成像结构12的焦距。

本实施例中，凸透镜14产生负球差，凹透镜15产生正球差，二者组合起来，在保证最终成的放大的像在人眼明视距离处的基础上，更有利于改善像差，而由于波带片13与凸透镜14的成像过程类似，因此也可以用于成像结构组，从而改善像差。

优选的，如图14-图15所示，波带片13为振幅型波带片；或者，如图16所示，波带片13为相位型波带片。

需要说明的是，第一，在近眼显示装置中，为了使波带片13与子像素02对应，因此波带片13并不是完整的圆形。

其中，波带片13各环形的半径(k为正整数)；k为环带序数，λ为射入波带片的光的波长，f为波带片的焦距。

第二，如图14-图15所示，振幅型波带片分为奇数半波带和偶数半波带。

进一步优选的，波带片13通过构图工艺制备得到。

需要说明的是，波带片13的制作可以采用掩模板曝光刻蚀在显示面板01或透明衬底21上制作金属铬的图形来实现。

此外，波带片13也可以采用照相复制的方法实现，即使用计算机绘制波带片13，再对同心圆进行填充，最后经过复印或照相制成。

本发明实施例通过采用构图工艺的方式制备波带片13，可以直接将波带片13制作在显示面板01或透明衬底21的表面，不需要转贴，因此精准度较高。

优选的，显示面板01为OLED显示面板；或者，显示面板01为液晶显示面板；其中，第一成像结构11设置在所述液晶显示面板的上偏光片的表面。

其中，OLED显示面板中的每个子像素可以包括薄膜晶体管、阳极、阴极、以及位于阳极和阴极之间的有机材料功能层，由于有机材料功能层的特殊性，OLED显示元件还包括封装层。

液晶显示面板中的每个子像素可以包括位于阵列基板上的薄膜晶体管、像素电极等，以及位于对盒基板上的彩色滤光层。公共电极可设置在阵列基板上，也可设置在对盒基板上，彩色滤光层可设置在对盒基板上，也可设置在阵列基板上。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种近眼显示装置，其特征在于，包括：显示面板、设置在所述显示面板出光侧且至少与一个子像素对应的成像结构组；

所述成像结构组包括第一成像结构和第二成像结构；所述第一成像结构设置在所述显示面板出光侧的表面，所述第二成像结构设置在所述第一成像结构远离所述显示面板的一侧。

2.根据权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，所述成像结构组与所述子像素一一对应。

3.根据权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，所述第二成像结构设置在透明衬底上；所述透明衬底通过光学透明胶与所述显示面板粘结；

其中，所述第二成像结构设置在所述透明衬底的远离所述显示面板一侧。

4.根据权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，所述第一成像结构的焦距在0.3mm～5mm之间；所述第二成像结构的焦距在0.5mm～30mm之间；所述第一成像结构到所述第二成像结构之间的距离在0.3mm～30mm之间。

5.根据权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，所述第一成像结构和所述第二成像结构中，一个为波带片，另一个为凸透镜。

6.根据权利要求5所述的近眼显示装置，其特征在于，所述第一成像结构为所述波带片，所述第二成像结构为所述凸透镜。

7.根据权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，所述第一成像结构和所述第二成像结构均为凸透镜。

8.根据权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，所述第一成像结构为凹透镜；所述第二成像结构为凸透镜或波带片。

9.根据权利要求5或8所述的近眼显示装置，其特征在于，所述波带片为相位型波带片，或振幅型波带片。

10.根据权利要求9所述的近眼显示装置，其特征在于，所述波带片通过构图工艺制备得到。