本發(fā)明涉及虛擬顯示技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種虛擬顯示面板及顯示裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的平板虛擬顯示面板，如圖1所示，是采用在顯示屏1前方的左眼顯示區(qū)域A和右眼顯示區(qū)域B分別設(shè)置兩個正透鏡2實現(xiàn)的，且需要使正透鏡2的焦距大于顯示屏1到正透鏡2的距離，從而實現(xiàn)正透鏡2起到放大鏡的效果。正透鏡2放大原理如圖2所示，顯示屏1顯示的圖像y通過正透鏡2后，使雙眼可分別看到放大正立的虛像y’，并在大腦中進行融合，從而產(chǎn)生立體視覺。

上述實現(xiàn)平板虛擬顯示的方式中需要用到兩個正透鏡2，正透鏡2較為厚重，且正透鏡2作為單透鏡會引進光學(xué)像差，使得該虛擬顯示設(shè)備無論在佩戴上還是在畫面顯示上都使觀看者產(chǎn)生不舒服的感覺，不利于近眼觀看即人眼在近處觀看。

因此，如何在不利用正透鏡的情況下，實現(xiàn)平板虛擬圖像的顯示，成為本領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明實施例提供了一種虛擬顯示面板及顯示裝置，用以實現(xiàn)近眼觀看的平板虛擬圖像顯示。

因此，本發(fā)明實施例提供了一種虛擬顯示面板，包括：準直光顯示結(jié)構(gòu)，設(shè)置于所述準直光顯示結(jié)構(gòu)的出光面上的光指向結(jié)構(gòu)；其中，

所述準直光顯示結(jié)構(gòu)的顯示區(qū)域分為：用于顯示左眼接收圖像的第一顯示區(qū)域，和用于顯示右眼接收圖像的第二顯示區(qū)域；

所述光指向結(jié)構(gòu)中對應(yīng)于所述第一顯示區(qū)域的部分，用于將所述第一顯示區(qū)域出射的準直光束定向偏折后射向預(yù)先設(shè)定的左眼觀看位置，使呈現(xiàn)在左眼的虛擬圖像位于所述準直光顯示結(jié)構(gòu)的入光側(cè)；

所述光指向結(jié)構(gòu)中對應(yīng)于所述第二顯示區(qū)域的部分，用于將所述第二顯示區(qū)域出射的準直光束定向偏折后射向預(yù)先設(shè)定的右眼觀看位置，使呈現(xiàn)在右眼的虛擬圖像位于所述準直光顯示結(jié)構(gòu)的入光側(cè)。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實施例提供的上述虛擬顯示面板中，所述準直光顯示結(jié)構(gòu)中包含的每至少兩個物理像素構(gòu)成一個虛擬像素的顯示內(nèi)容。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實施例提供的上述虛擬顯示面板中，每三個呈品字形排列的所述物理像素構(gòu)成一個虛擬像素的顯示內(nèi)容。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實施例提供的上述虛擬顯示面板中，所述光指向結(jié)構(gòu)由多個呈陣列排布的直角棱鏡構(gòu)成，且一個所述物理像素對應(yīng)于至少一個所述直角棱鏡，各所述直角棱鏡的一個直角邊與所述準直光顯示結(jié)構(gòu)的出光面相接觸。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實施例提供的上述虛擬顯示面板中，各所述直角棱鏡的坡度角滿足以下公式：α＝θ₂-θ₁，nsinθ₁＝sinθ₂；

其中，θ₁為所述直角棱鏡的斜邊所在平面與所述準直光顯示結(jié)構(gòu)的出光面之間的夾角，α為所述準直光束定向偏折的角度，θ₂為所述準直光束經(jīng)過所述直角棱鏡的斜邊所在平面后與所述直角棱鏡的斜邊所在平面的法線所呈的夾角。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實施例提供的上述虛擬顯示面板中，所述準直光顯示結(jié)構(gòu)包括：準直背光源，以及設(shè)置于所述準直背光源出光側(cè)的光調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實施例提供的上述虛擬顯示面板中，所述準直背光源出射的準直光垂直于所述光調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的所在平面入射。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實施例提供的上述虛擬顯示面板中，所述光調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)為液晶顯示面板。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實施例提供的上述虛擬顯示面板中，所述準直光顯示結(jié)構(gòu)包括：平面顯示面板，以及設(shè)置于所述平面顯示面板出光側(cè)的準直結(jié)構(gòu)，所述準直結(jié)構(gòu)用于將所述平面顯示面板發(fā)出的光線準直化。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實施例提供的上述虛擬顯示面板中，所述準直結(jié)構(gòu)出射的準直光垂直于所述平面顯示面板的所在平面。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實施例提供的上述虛擬顯示面板中，所述平面顯示面板為電致發(fā)光顯示面板、等離子顯示面板或電子紙中的任意一種。

另一方面，本發(fā)明實施例還提供了一種顯示裝置，包括本發(fā)明實施例提供的上述虛擬顯示面板。

本發(fā)明實施例的有益效果包括：

本發(fā)明實施例提供的一種虛擬顯示面板及顯示裝置，包括：準直光顯示結(jié)構(gòu)，設(shè)置于準直光顯示結(jié)構(gòu)的出光面上的光指向結(jié)構(gòu)。準直光顯示結(jié)構(gòu)的顯示區(qū)域分為：用于顯示左眼接收圖像的第一顯示區(qū)域，和用于顯示右眼接收圖像的第二顯示區(qū)域；第一顯示區(qū)域出射的準直光束經(jīng)過光指向結(jié)構(gòu)定向偏折后，射向預(yù)先設(shè)定的左眼觀看位置，使呈現(xiàn)在左眼的虛擬圖像位于準直光顯示結(jié)構(gòu)的入光側(cè)；第二顯示區(qū)域出射的準直光束經(jīng)過光指向結(jié)構(gòu)定向偏折后，射向預(yù)先設(shè)定的右眼觀看位置，使呈現(xiàn)在右眼的虛擬圖像位于準直光顯示結(jié)構(gòu)的入光側(cè)。由于光指向結(jié)構(gòu)可以精確控制光束指向設(shè)定的人眼位置，且使人眼看到的虛擬圖像相對于準直光顯示結(jié)構(gòu)顯示的實際圖像后移，有利于在人眼相對于準直光顯示結(jié)構(gòu)較近距離的情況下，使雙眼各自觀看到的虛擬圖像在大腦中進行融合，以實現(xiàn)近眼平板虛擬顯示的立體視覺效果。并且，由于采用設(shè)置在準直光顯示結(jié)構(gòu)出光面上的光指向結(jié)構(gòu)替代現(xiàn)有的厚重的正透鏡結(jié)構(gòu)，來實現(xiàn)虛擬顯示，因此，有利于虛擬顯示面板整體的薄型化。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)的虛擬顯示面板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為現(xiàn)有技術(shù)的虛擬顯示面板的虛擬成像原理圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的虛擬顯示面板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4a和圖4b分別為本發(fā)明實施例提供的虛擬顯示面板的具體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例提供的虛擬顯示面板中直角棱鏡的原理圖；

圖6為本發(fā)明實施例提供的虛擬顯示面板的虛擬成像原理圖；

圖7為本發(fā)明實施例提供的虛擬顯示面板中的物理像素排列分布示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明實施例提供的虛擬顯示面板及顯示裝置的具體實施方式進行詳細地說明。

附圖中各層薄膜厚度和區(qū)域大小形狀不反映虛擬顯示面板的真實比例，目的只是示意說明本發(fā)明內(nèi)容。

本發(fā)明實施例提供了一種虛擬顯示面板，如圖3所示，包括：準直光顯示結(jié)構(gòu)100，設(shè)置于準直光顯示結(jié)構(gòu)100的出光面上的光指向結(jié)構(gòu)200；其中，

準直光顯示結(jié)構(gòu)100的顯示區(qū)域分為：用于顯示左眼接收圖像的第一顯示區(qū)域a，和用于顯示右眼接收圖像的第二顯示區(qū)域b；

光指向結(jié)構(gòu)200中對應(yīng)于第一顯示區(qū)域a的部分，用于將第一顯示區(qū)域a出射的準直光束定向偏折后射向預(yù)先設(shè)定的左眼觀看位置，使呈現(xiàn)在左眼的虛擬圖像位于準直光顯示結(jié)構(gòu)100的入光側(cè)；

光指向結(jié)構(gòu)200中對應(yīng)于第二顯示區(qū)域b的部分，用于將第二顯示區(qū)域b出射的準直光束定向偏折后射向預(yù)先設(shè)定的右眼觀看位置，使呈現(xiàn)在右眼的虛擬圖像位于準直光顯示結(jié)構(gòu)100的入光側(cè)。

具體地，在本發(fā)明實施例提供的上述虛擬顯示面板中，由于光指向結(jié)構(gòu)200可以精確控制光束指向設(shè)定的人眼位置，且使人眼看到的虛擬圖像相對于準直光顯示結(jié)構(gòu)100顯示的實際圖像后移，有利于在人眼相對于準直光顯示結(jié)構(gòu)較近距離的情況下，使雙眼各自觀看到的虛擬圖像在大腦中進行融合，以實現(xiàn)近眼平板虛擬顯示的立體視覺效果。并且，由于采用設(shè)置在準直光顯示結(jié)構(gòu)100出光面上的光指向結(jié)構(gòu)200替代現(xiàn)有的厚重的正透鏡結(jié)構(gòu)，來實現(xiàn)虛擬顯示，因此，有利于虛擬顯示面板整體的薄型化。

值得注意的是，在實際操作時，一般會根據(jù)觀看者的左右眼分布情況，即瞳距的大小來設(shè)定左右眼在準直光顯示結(jié)構(gòu)前方的觀看位置，因此，一般可以根據(jù)上述特征確定出預(yù)先設(shè)定的左右眼觀看位置。并且，由于在諸如虛擬現(xiàn)實(VRAR)頭盔式顯示裝置等的近眼顯示領(lǐng)域中，人眼與屏幕的距離一般是固定的，且相對位置不會變化，且觀看者一般位于虛擬顯示面板的正前方，因此，第一顯示區(qū)域a和第二顯示區(qū)域b一般會是對稱分布。并且，由于根據(jù)光指向結(jié)構(gòu)200的作用，可以將第一(二)顯示區(qū)域a(b)出射的準直光束定向偏折后射向預(yù)先設(shè)定的左(右)眼觀看位置，因此，第一顯示區(qū)域a和第二顯示區(qū)域b的設(shè)置方式可以多種，例如可以如圖3所示，第一顯示區(qū)域a和第二顯示區(qū)域b將顯示區(qū)域分為左右對稱的兩個部分；也可以在整個顯示區(qū)域內(nèi)交錯設(shè)置第一顯示區(qū)域a和第二顯示區(qū)域b，類似于黑白棋盤的設(shè)置方式，在此不做限定。下面均是以第一顯示區(qū)域a和第二顯示區(qū)域b將顯示區(qū)域分為左右對稱的兩個部分為例進行說明。

在具體實施時，在本發(fā)明實施例提供的上述虛擬顯示面板中，用于提供準直光束的準直光顯示結(jié)構(gòu)100的實現(xiàn)方式有多種。例如，如圖4a所示，準直光顯示結(jié)構(gòu)100可以具體包括：準直背光源110，以及設(shè)置于準直背光源110出光側(cè)的光調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)120，該光調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)120可以調(diào)節(jié)出光亮度，具有顯示功能，但不改變光線的傳播方向，即從光調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)120出射的光仍為準直光。

較佳地，在具體實施時，在本發(fā)明實施例提供的上述虛擬顯示面板中，為了可以達到較好的虛擬顯示效果，準直背光源110出射的準直光一般需要垂直于光調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)120的所在平面入射，當然在實際操作時也可以設(shè)定偏移角度入射至光調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)120的所在平面，在此不做限定。

進一步地，在具體實施時，在本發(fā)明實施例提供的上述虛擬顯示面板中，光調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)120的實現(xiàn)方式有多種，例如圖4a所示，光調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)120可以具體采用液晶顯示面板實現(xiàn)，液晶顯示面板可以調(diào)節(jié)出光的亮度，從而進行顯示。液晶顯示面板具體可以包括：下偏光片121，下基板122，液晶層123，上基板124和上偏光片125等基本構(gòu)件。或者，光調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)120還可以包括例如電致變色材料或可控擋板等部件實現(xiàn)對出光亮度調(diào)節(jié)的作用，在此不做限定。

在具體實施時，在本發(fā)明實施例提供的上述虛擬顯示面板中，用于提供準直光束的準直光顯示結(jié)構(gòu)100的另一種實現(xiàn)方式，如圖4b所示，準直光顯示結(jié)構(gòu)100可以具體包括：平面顯示面板130，以及設(shè)置于平面顯示面板130出光側(cè)的準直結(jié)構(gòu)140，準直結(jié)構(gòu)140用于將平面顯示面板130發(fā)出的光線準直化。

較佳地，在具體實施時，在本發(fā)明實施例提供的上述虛擬顯示面板中，為了可以達到較好的虛擬顯示效果，經(jīng)過準直結(jié)構(gòu)140出射的準直光一般需要垂直于平面顯示面板130的所在平面，當然在實際操作時也可以設(shè)定偏移角度從平面顯示面板的所在平面出射，在此不做限定。

進一步地，在具體實施時，在本發(fā)明實施例提供的上述虛擬顯示面板中，平面顯示面板130的實現(xiàn)方式有多種，例如可以為電致發(fā)光顯示面板、等離子顯示面板或電子紙中的任意一種，在此不做限定。當然，平面顯示面板130也可以采用液晶顯示面板和背光模組組合的方式，在此不做限定。

在具體實施時，在本發(fā)明實施例提供的上述虛擬顯示面板中，光指向結(jié)構(gòu)200的作用是將準直光束定向偏折后射向預(yù)先設(shè)定的單眼(左眼或右眼)觀看位置。光指向結(jié)構(gòu)200的具體實現(xiàn)方式有多種，例如如圖3所示，光指向結(jié)構(gòu)200可以由多個呈陣列排布的直角棱鏡構(gòu)成，且準直光顯示結(jié)構(gòu)100中的一個物理像素對應(yīng)于至少一個直角棱鏡，各直角棱鏡的一個直角邊與準直光顯示結(jié)構(gòu)100的出光面相接觸?？梢岳斫獾氖?，直角棱鏡的制作方法比透鏡簡單，且其結(jié)構(gòu)比透鏡輕薄，利于實現(xiàn)整體裝置的輕薄化并降低成本。

較佳地，一個物理像素(即一個實際的亞像素)對應(yīng)于一個直角棱鏡，且為了保證由至少兩個物理像素發(fā)出的光線，經(jīng)棱鏡折射后的光線的反向延長線存在交點，人眼才能看到虛擬像素，因此每個物理像素所對應(yīng)的直角棱鏡的尺寸參數(shù)都不同。下面均是以一個物理像素對應(yīng)于一個直角棱鏡為例進行說明。

在具體實施時，在本發(fā)明實施例提供的上述虛擬顯示面板中，構(gòu)成光指向結(jié)構(gòu)200的各直角棱鏡時根據(jù)折射定律原理控制準直光束的定向折射，以保證可以精確入射至人眼位置，如圖5所示，各直角棱鏡的坡度角滿足以下公式：α＝θ₂-θ₁，nsinθ₁＝sinθ₂；

其中，θ₁為直角棱鏡的坡度角，即直角棱鏡的斜邊所在平面與準直光顯示結(jié)構(gòu)的出光面之間的夾角，也是準直光束相對于坡面的入射角，α為準直光束定向偏折的角度，θ₂為準直光束經(jīng)過直角棱鏡的斜邊所在平面后與直角棱鏡的斜邊所在平面的法線所呈的夾角，即準直光束經(jīng)過直角棱鏡的坡面后的折射角。

在實際操作時，根據(jù)已知不同物理像素出射光線到達人眼所需具有的不同的偏折角度α，可以計算出各物理像素所對應(yīng)的直角棱鏡的坡度角θ₁。并且，各直角棱鏡的坡面的傾斜方向是具體根據(jù)設(shè)定的人眼所在位置決定的，圖中只是示意性說明。

在具體實施時，在本發(fā)明實施例提供的上述虛擬顯示面板中，當采用直角棱鏡實現(xiàn)光指向結(jié)構(gòu)200的功能時，需要根據(jù)所需顯示的虛擬像素的數(shù)量決定準直光顯示結(jié)構(gòu)100中的物理像素數(shù)量和光指向結(jié)構(gòu)200中的直角棱鏡數(shù)量。并且，為了保證人眼看到的虛擬圖像相對于準直光顯示結(jié)構(gòu)100顯示的實際圖像后移，即虛擬圖像位于實際圖像的后方，位于準直光顯示結(jié)構(gòu)的入光側(cè)，以實現(xiàn)近眼平板虛擬顯示的立體視覺效果，物理像素的數(shù)量需要多于虛擬像素的數(shù)量，一般地，準直光顯示結(jié)構(gòu)100中包含的每至少兩個物理像素構(gòu)成一個虛擬像素的顯示內(nèi)容。在具體實施時，物理像素(即準直顯示結(jié)構(gòu)中的實際像素)一般是虛擬像素(即組成虛擬圖像的各虛擬像素)的2倍或3倍或更多倍。在圖6中示出了兩個物理像素構(gòu)成一個虛擬像素(圖6中最左側(cè)的虛線框所示)的顯示內(nèi)容時的結(jié)構(gòu)。值得注意的是，在圖6中為了直觀展示，并未具體示出物理像素，僅是示出了組成光指向結(jié)構(gòu)200的各直角棱鏡，而一個直角棱鏡對應(yīng)一個物理像素，因此，為了方便理解，在圖6中可以將直角棱鏡等同于物理像素。

并且，在具體實施時，構(gòu)成一個虛擬像素的顯示內(nèi)容的多個物理像素在準直光顯示結(jié)構(gòu)100中可以相鄰，也可以間隔設(shè)定物理像素，具體根據(jù)所需顯示的內(nèi)容和顯示結(jié)構(gòu)決定，在此不做限定。

在具體實施時，為了增強虛擬顯示的沉靜感，希望觀看者到顯示面板的最小觀看距離盡量可能的小。根據(jù)如圖6所示的顯示原理結(jié)構(gòu)圖，可以確定以下幾何關(guān)系：整理，得到：

其中，s為人眼到顯示面板的最小觀看距離，L為虛擬圖像到人眼的距離，d為兩虛擬像素間的距離，D為人眼瞳孔直徑。

根據(jù)如圖6所示的顯示原理結(jié)構(gòu)圖，可以確定出準直光顯示結(jié)構(gòu)100中各像素大小p值滿足如下幾何關(guān)系：整理，得到：其中，x為顯示面板到人眼的實際距離。

根據(jù)上述分析可知，人眼到顯示面板的最小觀看距離s與L和d有關(guān)。因此，減小s有兩種方法，一種是減小L，但是L不可減小到小于人眼的近點距離即人眼能通過自動調(diào)焦清晰成像的最小距離；另一種是增大d，但d值越大虛擬圖像顯示就越粗糙。因此，需要通過綜合考慮，來選取適合的數(shù)值。

并且，根據(jù)上述分析可知，在本發(fā)明實施例提供的上述虛擬顯示面板中，為了使呈現(xiàn)出畫質(zhì)較好的虛擬圖像，較佳地，如圖7所示，可以每三個呈品字形排列的物理像素構(gòu)成一個虛擬像素的顯示內(nèi)容，例如圖7中虛線框示出的三個物理像素可以構(gòu)成一個虛擬像素的顯示內(nèi)容。值得注意的是，圖7僅是示意性說明，三個呈品字形排列的物理像素可以相鄰，也可以間隔設(shè)定物理像素，在此不做限定。

基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明實施例還提供了一種顯示裝置，包括本發(fā)明實施例提供的上述虛擬顯示面板，該顯示裝置可以為：手機、平板電腦、電視機、顯示器、筆記本電腦、數(shù)碼相框、導(dǎo)航儀等任何具有顯示功能的產(chǎn)品或部件。該顯示裝置的實施可以參見上述虛擬顯示面板的實施例，重復(fù)之處不再贅述。

本發(fā)明實施例提供的上述虛擬顯示面板及顯示裝置，包括：準直光顯示結(jié)構(gòu)，設(shè)置于準直光顯示結(jié)構(gòu)的出光面上的光指向結(jié)構(gòu)。準直光顯示結(jié)構(gòu)的顯示區(qū)域分為：用于顯示左眼接收圖像的第一顯示區(qū)域，和用于顯示右眼接收圖像的第二顯示區(qū)域；第一顯示區(qū)域出射的準直光束經(jīng)過光指向結(jié)構(gòu)定向偏折后，射向預(yù)先設(shè)定的左眼觀看位置，使呈現(xiàn)在左眼的虛擬圖像位于準直光顯示結(jié)構(gòu)的入光側(cè)；第二顯示區(qū)域出射的準直光束經(jīng)過光指向結(jié)構(gòu)定向偏折后，射向預(yù)先設(shè)定的右眼觀看位置，使呈現(xiàn)在右眼的虛擬圖像位于準直光顯示結(jié)構(gòu)的入光側(cè)。由于光指向結(jié)構(gòu)可以精確控制光束指向設(shè)定的人眼位置，且使人眼看到的虛擬圖像相對于準直光顯示結(jié)構(gòu)顯示的實際圖像后移，有利于在人眼相對于準直光顯示結(jié)構(gòu)較近距離的情況下，使雙眼各自觀看到的虛擬圖像在大腦中進行融合，以實現(xiàn)近眼平板虛擬顯示的立體視覺效果。并且，由于采用設(shè)置在準直光顯示結(jié)構(gòu)出光面上的光指向結(jié)構(gòu)替代現(xiàn)有的厚重的正透鏡結(jié)構(gòu)，來實現(xiàn)虛擬顯示，因此，有利于虛擬顯示面板整體的薄型化。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。