顯示器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種顯示設(shè)備，特別是涉及一種顯示器。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的顯示器所成的圖像一般是向各處發(fā)散的，用戶可以以不同的角度觀看顯示器所成的圖像，在觀看時(shí)，需要用戶進(jìn)行人眼調(diào)節(jié)，以清楚地觀看顯示器所成的圖像，因此，長(zhǎng)時(shí)間調(diào)節(jié)會(huì)造成人眼的視覺疲勞。
[0003]現(xiàn)有的近眼前的顯示器(頭戴式顯示器)，無論是VR(Virtual Reality，虛擬現(xiàn)實(shí))顯示器還是AR (Augmented Reality，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí))顯示器，都可以通過一組透鏡將成像聚焦到人眼的視網(wǎng)膜上，這樣，會(huì)在一定程度上減少人眼的調(diào)節(jié)作用，降低人眼的視覺疲勞，但是，這種情況下產(chǎn)生的圖像是虛擬圖像，人眼會(huì)根據(jù)感覺的虛擬圖像的位置進(jìn)行調(diào)焦，由于虛擬圖像的實(shí)際位置在屏幕，因此調(diào)焦后會(huì)看不清圖像，此時(shí)人眼需要再次調(diào)焦，如此反復(fù)調(diào)節(jié)，也會(huì)造成視覺疲勞，降低用戶的觀看體驗(yàn)。
[0004]因此，需要一種用戶觀看時(shí)不易產(chǎn)生視覺疲勞的顯示器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的一個(gè)技術(shù)問題是提供一種顯示器，其可以使得用戶看清楚顯示器顯示的圖像，且不易產(chǎn)生視覺疲勞。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，公開了一種顯示器，包括:顯示裝置，該顯示裝置包括多個(gè)像素，每個(gè)像素的透射率或反射率能夠被調(diào)節(jié)；光源系統(tǒng)，用于將光投射到顯示裝置上，光源系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為使得顯示裝置的多個(gè)像素的出射光指向空間中預(yù)定的會(huì)聚點(diǎn)。
[0007]這樣，光源系統(tǒng)發(fā)出的光在顯示裝置的多個(gè)像素的調(diào)節(jié)下就可以形成顯示圖像，而光源系統(tǒng)發(fā)出的光是帶有特定的方向，使得入射到顯示裝置上的光從顯示裝置出射后可以指向空間中預(yù)定的會(huì)聚點(diǎn)，因此，在應(yīng)用時(shí)，可以根據(jù)人眼的節(jié)點(diǎn)位置，調(diào)節(jié)會(huì)聚點(diǎn)的位置，以使會(huì)聚點(diǎn)與人眼節(jié)點(diǎn)重合，這樣，用戶就可以輕松看清楚顯示器所呈現(xiàn)的圖像，不易產(chǎn)生視覺疲勞。
[0008]優(yōu)選地，光源系統(tǒng)可以包括點(diǎn)光源和光學(xué)系統(tǒng)，其中，光學(xué)系統(tǒng)用于將點(diǎn)光源發(fā)出的光轉(zhuǎn)變?yōu)闀?huì)聚光。
[0009]由此，可以采用點(diǎn)光源為顯示裝置提供用以形成顯示圖像的光，光學(xué)系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)點(diǎn)光源發(fā)出的光的方向，使得調(diào)節(jié)后的光從顯示裝置出射后可以指向空間中預(yù)定的會(huì)聚點(diǎn)。
[0010]優(yōu)選地，光學(xué)系統(tǒng)可以包括如下所示的任一種:
[0011]凸透鏡；
[0012]菲涅爾透鏡；
[0013]全息圖。
[0014]也就是說，光學(xué)系統(tǒng)可以采用凸透鏡、菲涅爾透鏡或全息圖等多種光學(xué)元件對(duì)點(diǎn)光源發(fā)出的光進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其變成會(huì)聚光。
[0015]優(yōu)選地，光學(xué)系統(tǒng)還可以包括橢球凹面鏡，此時(shí)，點(diǎn)光源位于橢球凹面鏡的一個(gè)焦點(diǎn)，會(huì)聚點(diǎn)位于橢球凹面鏡的另一個(gè)焦點(diǎn)。
[0016]由此，光學(xué)系統(tǒng)還可以采用橢球凹面鏡對(duì)照明光進(jìn)行會(huì)聚。
[0017]優(yōu)選地，橢球凹面鏡可以是半反半透鏡。
[0018]這樣，橢球凹面鏡采用半反半透鏡，在對(duì)照明光進(jìn)行會(huì)聚的同時(shí)，還可以將外界的實(shí)景入射在眼內(nèi)，可以提升用戶的觀看體驗(yàn)。
[0019]優(yōu)選地，光學(xué)系統(tǒng)包括:橢球凹面鏡組，該橢球凹面鏡組包括多個(gè)橢球凹面鏡，多個(gè)橢球凹面鏡的焦點(diǎn)重合。
[0020]由此，光學(xué)系統(tǒng)還可以采用橢球凹面鏡組對(duì)照明光進(jìn)行會(huì)聚。
[0021]優(yōu)選地，多個(gè)橢球凹面鏡可以分別為完整的橢球面的位于兩個(gè)平面之間的一部分，兩個(gè)平面可以是垂直于兩個(gè)焦點(diǎn)之間的連線。
[0022]由此，多個(gè)橢球凹面鏡采用部分結(jié)構(gòu)的橢球凹面鏡，可以節(jié)省材料，降低成本。
[0023]優(yōu)選地，從顯示裝置的多個(gè)像素出射的出射光的會(huì)聚點(diǎn)與人眼節(jié)點(diǎn)重合，顯示器還可以包括:人眼節(jié)點(diǎn)測(cè)量裝置，用于實(shí)時(shí)測(cè)量人眼節(jié)點(diǎn)的位置；光源系統(tǒng)調(diào)節(jié)裝置，用于對(duì)光源系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使得出射光的會(huì)聚點(diǎn)隨人眼節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)而移動(dòng)。
[0024]這樣，光源系統(tǒng)調(diào)節(jié)裝置根據(jù)人眼節(jié)點(diǎn)測(cè)量裝置測(cè)得的人眼節(jié)點(diǎn)的位置，對(duì)光源系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以使得會(huì)聚點(diǎn)始終與人眼節(jié)點(diǎn)重合。
[0025]優(yōu)選地，光源系統(tǒng)還可以包括多個(gè)點(diǎn)光源，分別對(duì)應(yīng)于多個(gè)會(huì)聚點(diǎn)，多個(gè)會(huì)聚點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)于人眼節(jié)點(diǎn)活動(dòng)范圍內(nèi)的多個(gè)位置，光源系統(tǒng)調(diào)節(jié)裝置開啟與所測(cè)量的人眼節(jié)點(diǎn)的位置對(duì)應(yīng)的點(diǎn)光源。
[0026]由此，光源系統(tǒng)調(diào)節(jié)裝置可以根據(jù)人眼節(jié)點(diǎn)的位置啟動(dòng)不同位置的點(diǎn)光源，以使得啟動(dòng)的點(diǎn)光源的出射光的會(huì)聚點(diǎn)與人眼節(jié)點(diǎn)的位置重合。
[0027]優(yōu)選地，光源系統(tǒng)調(diào)節(jié)裝置可以移動(dòng)點(diǎn)光源和/或光學(xué)系統(tǒng)，以使會(huì)聚點(diǎn)與所測(cè)量的人眼節(jié)點(diǎn)的位置重合。
[0028]由此，光源系統(tǒng)調(diào)節(jié)裝置還可以通過移動(dòng)點(diǎn)光源或移動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)，或移動(dòng)點(diǎn)光源和光學(xué)系統(tǒng)的方式，使會(huì)聚點(diǎn)與人眼節(jié)點(diǎn)的位置重合。
[0029]優(yōu)選地，上述顯示器可以是頭戴式顯示器。
[0030]由此，本發(fā)明的顯示器可用于頭戴顯示器。
[0031]優(yōu)選地，顯示器還可以包括多個(gè)顯示系統(tǒng)，每個(gè)顯示系統(tǒng)包括:一個(gè)顯示裝置和一個(gè)與其對(duì)應(yīng)的光源系統(tǒng)，多個(gè)顯示系統(tǒng)各自的會(huì)聚點(diǎn)重合。
[0032]這樣，多個(gè)顯示系統(tǒng)可以各自顯示一部分圖像，多個(gè)顯示系統(tǒng)的圖像構(gòu)成需要顯示的完整圖像。
【附圖說明】
[0033]通過結(jié)合附圖對(duì)本公開示例性實(shí)施方式進(jìn)行更詳細(xì)的描述，本公開的上述以及其它目的、特征和優(yōu)勢(shì)將變得更加明顯，其中，在本公開示例性實(shí)施方式中，相同的參考標(biāo)號(hào)通常代表相同部件。
[0034]圖1示出了一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)中的物方節(jié)點(diǎn)和像方節(jié)點(diǎn)的光路示意圖。
[0035]圖2示出了基于本發(fā)明的顯示器的結(jié)構(gòu)的示意性方框圖。
[0036]圖3示出了本發(fā)明的顯示器的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]圖4示出了本發(fā)明的顯示器的另一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]圖5示出了基于本發(fā)明的顯示器的另一種結(jié)構(gòu)的示意性方框圖。
[0039]圖6是基于圖5的一個(gè)具體實(shí)施例的顯示器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0040]圖7示出了基于本發(fā)明的顯示器的另一種結(jié)構(gòu)的示意性方框圖。
[0041]圖8是基于圖7的一個(gè)具體實(shí)施例的顯示器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0042]圖1至圖8中標(biāo)號(hào)的具體含義為:
[0043]N、物方節(jié)點(diǎn)；N'、像方節(jié)點(diǎn)；1、顯示裝置；2、光源系統(tǒng)；3、顯示系統(tǒng)；4、人眼節(jié)點(diǎn)；5、人眼節(jié)點(diǎn)測(cè)量裝置；6、光源系統(tǒng)調(diào)節(jié)裝置；21、點(diǎn)光源；220、凸透鏡；221、橢球凹面鏡組；1-1、第一顯示裝置；1_2、第二顯示裝置；21-1、第一點(diǎn)光源；21-2、第二點(diǎn)光源；221_1、第一橢球凹面鏡組；221-2、第二橢球凹面鏡組。
【具體實(shí)施方式】
[0044]下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開的優(yōu)選實(shí)施方式。雖然附圖中顯示了本公開的優(yōu)選實(shí)施方式，然而應(yīng)該理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本公開而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施方式所限制。相反，提供這些實(shí)施方式是為了使本公開更加透徹和完整，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整地傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。
[0045]首先對(duì)本發(fā)明的顯示器的發(fā)明原理做簡(jiǎn)要說明。
[0046]在光學(xué)系統(tǒng)中，節(jié)點(diǎn)(nodal point)是角放大率=+1的一對(duì)共軛點(diǎn)，指向物方節(jié)點(diǎn)的光經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)的折射后相當(dāng)于從像方節(jié)點(diǎn)射出，并不改變與光軸的夾角。人眼的節(jié)點(diǎn)在角膜頂點(diǎn)后大約7.33mm,當(dāng)人眼調(diào)節(jié)狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，節(jié)點(diǎn)的位置僅發(fā)生微小的移動(dòng)。
[0047]圖1是一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)中的物方節(jié)點(diǎn)和像方節(jié)點(diǎn)的光路示意圖。
[0048]如圖1所示，點(diǎn)N和N’分別是物方節(jié)點(diǎn)和像方節(jié)點(diǎn)，指向物方節(jié)點(diǎn)N的光線，相當(dāng)于從N’發(fā)射出來，并且不改變方向。人眼的屈光系統(tǒng)雖然是由角膜、晶狀體構(gòu)成的透鏡組，并且眼外和眼內(nèi)的折射率不同，但也同樣存在著這樣的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，其位置大約在角膜中央的角膜頂點(diǎn)之后7.33mm。
[0049]因此，當(dāng)顯示器上多個(gè)像素發(fā)出的光都指向人眼的節(jié)點(diǎn)(物方節(jié)點(diǎn))時(shí)，人眼不需要在進(jìn)行調(diào)節(jié)就可以無偏差地接收顯示器上的圖像信息。本發(fā)明的顯示器就是根據(jù)這種原理發(fā)明的。
[0050]下面首先結(jié)合圖2描述本發(fā)明的顯示器應(yīng)有的結(jié)構(gòu)。
[0051]圖2示出了基于本發(fā)明的顯示器的結(jié)構(gòu)的示意性方框圖。
[0052]如圖2所示，本發(fā)明的顯示器包括顯示裝置I和光源系統(tǒng)2。
[0053]顯示裝置I包括多個(gè)用于成像的像素，可以對(duì)投射到其上的光進(jìn)行調(diào)節(jié)。其中，顯示裝置I可以是透射式顯示裝置，也可以是反射式顯示裝置。
[0054]例如，顯示裝置I可以采用液晶顯示屏等透射式顯示裝置。顯示裝置I采用液晶顯示屏?xí)r，可以通過調(diào)節(jié)液晶顯示屏中液晶兩端的電壓改變各個(gè)液晶的透射率。
[0055]顯示裝置I還可以采用反射式顯示裝置，反射式顯示裝置可以由透射式顯示裝置加反射裝置組成。例如可以采用LCoS(Liquid crystal on silicon，即液晶附娃，也叫娃基液晶，是一種基于反射模式，尺寸非常小的矩陣液晶顯示裝置)、DMD (Digital Micromirror Device，數(shù)字微鏡元件，由美國(guó)德州一儀器公司開發(fā)的一種極小的反射鏡)作為反射式顯示裝置。
[0056]由上可知，顯示裝置I采用透射式顯示裝置時(shí)，可以對(duì)入射到其上的光的調(diào)節(jié)主要是強(qiáng)度調(diào)節(jié)，即透射式顯示裝置可以改變其上出射光的強(qiáng)度。顯示裝置I采用反射式顯示裝置時(shí)，調(diào)節(jié)則包括強(qiáng)度調(diào)節(jié)和方向調(diào)節(jié)，即反射式顯示裝置可以改變其上出射光的強(qiáng)度和出射方向。
[0057]光源系統(tǒng)2用于為顯示裝置I提供照明光(對(duì)于透射式顯示裝置，也可稱為背光)。照明光在顯示裝置I的多個(gè)顯示像素的透射率或反射率的調(diào)節(jié)作用下，就可以在顯示裝置I上顯示圖像。其中，光源系統(tǒng)2提供的照明光帶有一定的方向性，該方向性使得照明光入射到顯示裝置I后出射(此處的出射可以是反射，也可以是透射)出去的出射光可以會(huì)聚于空間中一個(gè)會(huì)聚點(diǎn)，該會(huì)聚點(diǎn)的位置可以是預(yù)先設(shè)定的。
[0058]例如，會(huì)聚點(diǎn)的位置可以根據(jù)用戶的人眼的節(jié)點(diǎn)的位置預(yù)先設(shè)定。這樣，顯示裝置I上顯示的圖像可以直接入射到人眼的節(jié)點(diǎn)，然后無偏折地入射到視網(wǎng)膜上，由此，用戶就可以不用進(jìn)行人眼調(diào)節(jié)，只需睜開眼睛即可看清楚顯示裝置I顯示的圖像。
[0059]由上文所提及的光源系統(tǒng)2的作用可知，光源系統(tǒng)2可以由提供照明光的光源和調(diào)節(jié)照明光光線方向的光學(xué)系統(tǒng)組成，其中光源可以是點(diǎn)光源、面光源、平行光源等等，其發(fā)出的光可以是散射光，也可以平行光，光學(xué)系統(tǒng)用于調(diào)節(jié)光源發(fā)出的照明光的方向，以使得照明光入射到顯示裝置出射