显示装置和电子设备

申请号 CN201410295587.3 申请日 2014-06-26 公开(公告)号 CN105445935B 公开(公告)日 2017-12-29
申请人 联想(北京)有限公司; 发明人 郑效盼; 翁飞军; 吴斐; 郑臻荣;
摘要 本 发明 提供了一种显示装置以及使用该显示装置的 电子 设备。所述显示装置,包括:显示组件,用于输出与第一图像对应的初始光线;传输光学组件,至少部分设置在所述初始光线的照射区域内,用于传输来自所述显示组件的与所述第一图像对应的初始光线并且光路转换为第一出射光;以及调整光学组件,至少部分设置在所述第一出射光的照射区域内,用于对与所述第一出射光进行光路转换,以获得第二出射光,使得位于特定 位置 的观看者 感知 到与所述第一图像对应的像。
权利要求

1.一种显示装置,包括:
显示组件,用于输出与第一图像对应的初始光线;
传输光学组件,至少部分设置在所述初始光线的照射区域内,用于传输来自所述显示组件的与所述第一图像对应的初始光线并且光路转换为第一出射光;以及调整光学组件,至少部分设置在所述第一出射光的照射区域内,用于对与所述第一出射光进行光路转换,以获得第二出射光,使得位于特定位置的观看者感知到与所述第一图像对应的像,
其中,所述传输光学组件由柔性材料配置,使得所述显示组件和所述调整光学组件之间的相对位置能够灵活地改变。
2.如权利要求1所述的显示装置,其中所述传输光学组件包括聚光单元和第一光导单元,
所述聚光单元用于将来自所述显示组件的与所述第一图像对应的初始光线的初始光束口径缩窄为第一光束口径,所述第一光导单元将具有所述第一光束口径的所述第一出射光引导到所述调整光学组件。
3.如权利要求1或2所述的显示装置,其中所述传输光学组件使得所述显示组件和所述调整光学组件能够位于不同的相对位置。
4.如权利要求1或2所述的显示装置,其中所述调整光学组件包括准直单元和波导单元,
所述准直单元用于将来自所述传输光学组件的所述第一出射光准直为与所述第一图像对应的准直光线并且导入所述波导单元;
所述波导单元将来自所述准直单元的与所述第一图像对应的准直光线导向所述特定位置,
其中与所述第一图像对应的准直光线用于形成与所述第一图像对应的虚像,并且所述虚像的尺寸大于所述显示组件的尺寸。
5.如权利要求4所述的显示装置,其中所述准直单元包括相对布置的第一准直子单元和第二准直子单元,以及布置在所述第一准直子单元和第二准直子单元之间的偏振分束子单元,所述第一出射光经由所述偏振分束子单元反射向所述第一准直子单元,然后经由所述第一准直子单元和第二准直子单元准直后经由所述偏振分束子单元作为与所述第一图像对应的准直光线出射。
6.如权利要求4所述的显示装置,其中所述准直单元包括偏振分束子单元以及准直放大子单元,所述第一出射光透射通过所述偏振分束子单元,经由所述准直放大子单元准直之后,再通过所述偏振分束子单元反射作为与所述第一图像对应的准直光线出射。
7.如权利要求1或2所述的显示装置,其中所述显示组件包括:
发光单元,用于向第一方向发射背光;以及
显示单元,设置在所述背光的照射区域内,用于依据所述第一图像,产生与所述第一图像对应的初始光线,
其中所述显示组件还包括第二光导单元,设置在所述发光单元和所述显示单元之间,用于将所述发光单元发射的光线引导到所述显示单元。
8.如权利要求4所述的显示装置,其中所述调整光学组件还包括第三光导单元,设置在所述准直单元和所述波导单元之间,用于将来自所述准直单元的与所述第一图像对应的准直光线引导到所述波导单元。
9.一种电子设备,包括:
本体装置,包括处理单元,所述处理单元用于生成要显示的第一图像以及执行显示控制;
固定装置,其与所述本体装置连接,所述固定装置用于固定与所述电子设备的使用者的相对位置关系;以及
显示装置,设置在所述本体装置和/或固定装置中,
其中,所述显示装置包括
显示组件,用于输出与第一图像对应的初始光线;
传输光学组件,至少部分设置在所述初始光线的照射区域内,用于传输来自所述显示组件的与所述第一图像对应的初始光线并且光路转换为第一出射光;以及调整光学组件,至少部分设置在所述第一出射光的照射区域内,用于对与所述第一出射光进行光路转换,以获得第二出射光,使得位于特定位置的观看者感知到与所述第一图像对应的虚像,
其中,所述显示组件位于所述电子设备中的第一位置,所述调整光学组件位于所述电子设备中的第二位置,所述第一位置和所述第二位置之间存在间隔,
其中,所述传输光学组件由柔性材料配置,使得所述显示组件和所述调整光学组件之间的相对位置能够灵活地改变。
10.如权利要求9所述的电子设备,其中所述传输光学组件包括聚光单元和第一光导单元,
所述聚光单元用于将来自所述显示组件的与所述第一图像对应的初始光线的初始光束口径缩窄为第一光束口径,所述第一光导单元将具有所述第一光束口径的所述第一出射光引导到所述调整光学组件。
11.如权利要求10所述的电子设备,其中所述传输光学组件使得所述显示组件和所述调整光学组件能够位于不同的相对位置。
12.如权利要求9到11的任一所述的电子设备,其中所述本体装置和所述固定装置能相对运动,所述第一位置和所述第二位置分别位于所述固定装置和所述本体装置中。

说明书全文

显示装置和电子设备

技术领域

[0001] 本发明涉及显示设备的领域,更具体地,本发明涉及一种包括微显示器的显示设备。

背景技术

[0002] 目前,电子设备通常配备有传统的显示器,诸如液晶显示器(LCD)、有机电致发光显示器、有机发光二极管(OLED)显示器等。当电子设备自身尺度受限时(例如,电子设备为诸如智能手表、智能眼镜或HMD(头戴式显示设备)的穿戴式电子设备),如果仅配备传统显示器,其显示面积通常很小,只能显示有限的信息。
[0003] 因此,希望提供一种显示装置,其能够能够减小显示装置的体积和重量,并且根据人体工程学分配显示装置中各组件的分布以便实现重叠的合理分配,从而为用户提供更加舒适的穿戴体验。

发明内容

[0004] 根据本发明实施例,提供了一种显示装置,包括:显示组件,用于输出与第一图像对应的初始光线;传输光学组件,至少部分设置在所述初始光线的照射区域内,用于传输来自所述显示组件的与所述第一图像对应的初始光线并且光路转换为第一出射光;以及调整光学组件,至少部分设置在所述第一出射光的照射区域内,用于对与所述第一出射光进行光路转换,以获得第二出射光,使得位于特定位置的观看者感知到与所述第一图像对应的像。
[0005] 此外,根据本发明实施例的显示装置,其中所述传输光学组件包括聚光单元和第一光导单元,所述聚光单元用于将来自所述显示组件的与所述第一图像对应的初始光线的初始光束口径缩窄为第一光束口径,所述第一光导单元将具有所述第一光束口径的所述第一出射光引导到所述调整光学组件。
[0006] 此外,根据本发明实施例的显示装置,其中所述传输光学组件使得所述显示组件和所述调整光学组件能够位于不同的相对位置。
[0007] 此外,根据本发明实施例的显示装置,其中所述调整光学组件包括准直单元和波导单元,所述准直单元用于将来自所述传输光学组件的所述第一出射光准直为与所述第一图像对应的准直光线并且导入所述波导单元;所述波导单元将来自所述准直单元的与所述第一图像对应的准直光线导向所述特定位置,其中与所述第一图像对应的准直光线用于形成与所述第一图像对应的虚像,并且所述虚像的尺寸大于所述显示组件的尺寸。
[0008] 此外,根据本发明实施例的显示装置,其中所述准直单元包括相对布置的第一准直子单元和第二准直子单元,以及布置在所述第一准直子单元和第二准直子单元之间的偏振分束子单元,所述第一出射光经由所述偏振分束子单元反射向所述第一准直子单元,然后经由所述第一准直子单元和第二准直子单元准直后经由所述偏振分束子单元作为与所述第一图像对应的准直光线出射。
[0009] 此外,根据本发明实施例的显示装置,其中所述准直单元包括偏振分束子单元以及准直放大子单元,所述第一出射光透射通过所述偏振分束子单元,经由所述准直放大子单元准直之后,再通过所述偏振分束子单元反射作为与所述第一图像对应的准直光线出射。
[0010] 此外,根据本发明实施例的显示装置,其中所述显示组件包括:发光单元,用于向第一方向发射背光;以及显示单元,设置在所述背光的照射区域内,用于依据所述第一图像,产生与所述第一图像对应的初始光线,其中所述显示组件还包括第二光导单元,设置在所述发光单元和所述显示单元之间,用于将所述发光单元发射的光线引导到所述显示单元。
[0011] 此外,根据本发明实施例的显示装置,其中所述调整光学组件还包括第三光导单元,设置在所述准直单元和所述波导单元之间,用于将来自所述准直单元的与所述第一图像对应的准直光线引导到所述波导单元。
[0012] 根据本发明另一实施例,提供了一种电子设备,包括:本体装置,包括处理单元,所述处理单元用于生成要显示的第一图像以及执行显示控制;固定装置,其与所述本体装置连接,所述固定装置用于固定与所述电子设备的使用者的相对位置关系;以及显示装置,设置在所述本体装置和/或固定装置中,其中,所述显示装置包括显示组件,用于输出与第一图像对应的初始光线;传输光学组件,至少部分设置在所述初始光线的照射区域内,用于传输来自所述显示组件的与所述第一图像对应的初始光线并且光路转换为第一出射光;以及调整光学组件,至少部分设置在所述第一出射光的照射区域内,用于对与所述第一出射光进行光路转换,以获得第二出射光,使得位于特定位置的观看者感知到与所述第一图像对应的虚像,其中,所述显示组件位于所述电子设备中的第一位置,所述调整光学组件位于所述电子设备中的第二位置,所述第一位置和所述第二位置之间存在间隔。
[0013] 此外,根据本发明另一实施例的电子设备,其中所述传输光学组件包括聚光单元和第一光导单元,所述聚光单元用于将来自所述显示组件的与所述第一图像对应的初始光线的初始光束口径缩窄为第一光束口径,所述第一光导单元将具有所述第一光束口径的所述第一出射光引导到所述调整光学组件。
[0014] 此外,根据本发明另一实施例的电子设备,其中所述传输光学组件使得所述显示组件和所述调整光学组件能够位于不同的相对位置。
[0015] 此外,根据本发明另一实施例的电子设备,其中所述本体装置和所述固定装置能相对运动,所述第一位置和所述第二位置分别位于所述固定装置和所述本体装置中。
[0016] 根据本发明实施例的显示装置以及使用该显示装置的电子设备,其减小显示装置的体积和重量,并且根据人体工程学分配显示装置中各组件的分布以便实现重量的合理分配,从而为用户提供更加舒适的穿戴体验。
[0017] 要理解的是,前面的一般描述和下面的详细描述两者都是示例性的,并且意图在于提供要求保护的技术的进一步说明。附图说明
[0018] 图1是概述根据本发明实施例的显示装置的示意图;
[0019] 图2是图示根据本发明的第一示例性实施例的显示装置的结构框图
[0020] 图3是图示根据本发明的第二示例性实施例的显示装置的结构框图;
[0021] 图4是图示根据本发明的第三示例性实施例的显示装置的结构框图;
[0022] 图5A和5B分别是图示根据本发明的第四和第五示例性实施例的显示装置的结构框图;
[0023] 图6是图示根据本发明的第六示例性实施例的显示装置的结构框图;
[0024] 图7是图示根据本发明的第七示例性实施例的显示装置的结构框图;
[0025] 图8A和8B分别是图示现有以及根据本发明的一个优选v实施例的显示装置中的显示组件的框图;
[0026] 图9是图示根据本发明的一个优选实施例的显示装置中的发光单元的框图;
[0027] 图10是图示根据本发明的一个优选实施例的显示装置中的显示组件的结构框图;
[0028] 图11是图示根据本发明的一个优选实施例的显示装置中的显示组件的结构框图;
[0029] 图12是图示根据本发明的一个优选实施例的显示装置中的显示单元的结构框图;
[0030] 图13A和13B是图示根据本发明实施例的电子设备的结构框图。

具体实施方式

[0031] 以下,将参考附图详细描述本发明的优选实施例。
[0032] 首先,将参照图1到7描述根据本发明实施例的显示装置。根据本发明实施例的显示装置可以应用于其中包括显示装置的任何电子设备,其可以是穿戴式电子设备或其他任何类型的电子设备。本领域的技术人员容易理解的是,在根据本发明实施例的显示装置应用于穿戴式电子设备的情况下,该穿戴式电子设备可以但不限于是头戴式电子设备。
[0033] 图1是概述根据本发明实施例的显示装置的示意图。如图1所示,根据本发明实施例的显示装置1包括显示组件10、传输光学组件20和调整光学组件30。所述显示组件10用于输出与要由显示装置1显示的第一图像对应的初始光线(如由图1中实线箭头所示的光线)。所述传输光学组件20至少部分设置在所述初始光线的照射区域内,用于传输来自所述显示组件10的与所述第一图像对应的初始光线并且光路转换为第一出射光。所述调整光学组件
30至少部分设置在所述第一出射光的照射区域内,用于对与所述第一出射光进行光路转换,以获得第二出射光,使得位于特定位置的观看者40感知到与所述第一图像对应的像。
[0034] 具体地,在本发明的优选实施例中,所述显示组件10可以是诸如有机发光二极管(OLED)显示器的自发光型显示组件,也可以是诸如液晶显示器的背光型显示组件。所述调整光学组件30可以是包括用于准直和放大图像的透镜组以及用于改变图像出射方向的波导片或柔性波导等。此外,位于特定位置的观看者40可以感知到与所述第一图像对应的像。具体地,可以根据设计需要通过所述调整光学组件30向特定位置成像,例如如图1所示,所述特定位置可以是相对于所述调整光学组件30的任一侧(以下,将参照附图进一步详细描述所述调整光学组件30向特定位置成像的内部配置)。
[0035] 在本发明的优选实施例中,在所述显示组件10和所述调整光学组件30进一步配置有所述传输光学组件20。与现有技术中显示组件和光学组件直接接合的配置不同,在根据本发明的优选实施例中,所述传输光学组件20使得所述显示组件10和所述调整光学组件30各自位置可以根据需要合理的配置,例如所述显示组件10和所述调整光学组件30可以位于整个装置中相隔特定距离的不同位置。此外,所述传输光学组件20可以有诸如柔性光纤的柔性材料配置,使得所述显示组件10和所述调整光学组件30两者之间的相对位置可以根据穿戴的不同状态而自由地改变。更进一步地,所述传输光学组件20可以由具有收束功能的光学组件配置,使得所述显示组件10和所述调整光学组件30两者之间的连接组件的口径或者整体体积能够显著地减小。以下,将参照图2和3进一步描述根据本发明的优选实施例的所述传输光学组件20的具体配置。
[0036] 图2是图示根据本发明的第一示例性实施例的显示装置的结构框图。类似于如图1概述的根据本发明实施例的显示装置,根据本发明的第一示例性实施例的显示装置1包括显示组件10、传输光学组件20和调整光学组件30。具体地,根据本发明的第一示例性实施例的显示装置1的所述传输光学组件20进一步包括聚光单元21和第一光导单元22。
[0037] 所述聚光单元21例如由聚光透镜或者透镜组配置,其用于将来自所述显示组件10的与所述第一图像对应的初始光线的初始光束口径缩窄为第一光束口径。所述第一光导单元22则将具有所述第一光束口径的所述第一出射光引导到所述调整光学组件30。如此,所述聚光单元21使得根据本发明的第一示例性实施例的显示装置1中除了所述显示组件10和所述调整光学组件30外的连接部分的口径或者整体体积能够显著地减小。所述第一光导单元22则使得所述显示组件10和所述调整光学组件30能够位于整个装置中相隔特定距离的不同位置,因此整个显示装置1的各个组件没有堆积在相同位置,从而所述显示装置1的重量能够根据设计需要合理分配。
[0038] 图3是图示根据本发明的第二示例性实施例的显示装置的结构框图。类似于如图1概述的根据本发明实施例的显示装置,根据本发明的第二示例性实施例的显示装置2包括显示组件10、传输光学组件20和调整光学组件30。具体地,所述传输光学组件20由柔性材料配置,从而使得所述显示组件10和所述调整光学组件30能够位于不同的相对位置。在所述显示装置2应用于穿戴式电子设备中时,所述传输光学组件20使得所述显示装置2中的各个组件(例如,所述显示组件10和所述调整光学组件30)之间的相对位置能够根据电子设备的不同穿戴状态灵活地改变。因此,所述显示装置2可以配置在电子设备的不同位置,而不用在电子设备中集中配置,以下将参照附图对此进行进一步的详细描述。
[0039] 图4是图示根据本发明的第三示例性实施例的显示装置的结构框图。类似于如图1概述的根据本发明实施例的显示装置,根据本发明的第三示例性实施例的显示装置3包括显示组件10、传输光学组件20和调整光学组件30。
[0040] 具体地,所述调整光学组件30包括准直单元31和波导单元32。所述准直单元31用于将来自所述传输光学组件20的所述第一出射光准直为与所述第一图像对应的准直光线并且导入所述波导单元32。所述波导单元32将来自所述准直单元31的与所述第一图像对应的准直光线导向所述特定位置,其中与所述第一图像对应的准直光线用于形成与所述第一图像对应的虚像,并且所述虚像的尺寸大于所述显示组件的尺寸。
[0041] 具体地,所述准直单元31包括相对布置的第一准直子单元311和第二准直子单元312,以及布置在所述第一准直子单元311和第二准直子单元312之间的偏振分束子单元
313,来自所述传输光学组件20的所述第一出射光初始经由所述偏振分束子单元313反射向所述第一准直子单元311,然后经由所述第一准直子单元311和第二准直子单元312准直后经由所述偏振分束子单元313作为与所述第一图像对应的准直光线出射。所述波导单元32将来自所述准直单元31的与所述第一图像对应的准直光线导向所述特定位置,其中与所述第一图像对应的准直光线用于形成与所述第一图像对应的虚像。在本发明的一个优选实施例中,所述第一准直子单元311和第二准直子单元312可以是根据需要设计的单个透镜或透镜组。调整配置所述第一准直子单元311和第二准直子单元312的透镜或透镜组的相对位置,可以实现与所述第一图像对应的虚像的大小调节。
[0042] 此外,如图4所示,所述波导单元32进一步包括第一反射子单元321和/或第二反射子单元322,通过设置第一反射子单元321和/或第二反射子单元322的位置和度,可以控制来自所述准直单元31的与所述第一图像对应的准直光线导向所述特定位置出射。在第一情况下,所述准直单元31以及所述显示组件10处于相对于所述波导单元32所处平面的第一侧,当设置由如图4所示的第一反射子单元321时,可以向所述第一侧出射。在第二情况下,当设置由如图4所示的第二反射子单元322时,与所述第一图像对应的准直光线可以向相对于所述波导单元32所处平面的第二侧出射,所述第一侧和第二侧是相对于所述波导单元所处平面的相反侧。具体地,在所述显示装置例如应用于头戴式电子设备时,可以采用上述第一情况的配置示例,使得与所述第一图像对应的准直光线向所述第一侧出射,即使得所述准直光线向佩戴头戴式电子设备的用户的眼部出射。在所述显示装置例如应用于腕带式电子设备时,可以采用上述第一情况的配置示例,使得与所述第一图像对应的准直光线向所述第二侧出射,即使得所述准直光线向佩戴并观看腕带式电子设备的用户的眼部出射。进一步地,如下将进一步详细说明的,可以根据观看需要配置所述显示装置的出射方向,例如可以控制所述第一反射子单元321和/或第二反射子单元322的转动,以便控制所述第一反射子单元321和/或第二反射子单元322出射方向,实现所述显示装置的双向显示的切换。
[0043] 因此,在根据本发明的第三示例性实施例的显示装置中,通过在所述准直单元31中利用所述偏振分束子单元313实现所述第一准直子单元311和第二准直子单元312之间的折叠成像光路,从而减小了所述显示装置的整体尺寸。
[0044] 图5A和5B分别是图示根据本发明的第四和第五示例性实施例的显示装置的结构框图。类似于如图1概述的根据本发明实施例的显示装置,根据本发明的第四和第五示例性实施例的显示装置4和5包括显示组件10、传输光学组件20和调整光学组件30。
[0045] 具体地,如图5A所示,根据本发明的第四示例性实施例的调整光学组件30中的所述准直单元31包括偏振分束子单元314以及准直放大子单元315。具体地,来自所述传输光学组件20的所述第一出射光透射通过所述偏振分束子单元314,经由所述准直放大子单元315准直之后,再通过所述偏振分束子单元314反射作为与所述第一图像对应的准直光线出射。如此,经由所述准直放大子单元315准直且放大后的与所述第一图像对应的准直光线在通过所述波导单元32导向所述特定位置,能使得位于特定位置的观看者感知到与所述第一图像对应的虚像,其中感知的所述虚像的尺寸大于所述显示组件10的显示尺寸。
[0046] 此外,如图5B所示,根据本发明的第五示例性实施例的调整光学组件30中的所述准直单元31进一步包括偏振分束子单元314、偏振子单元316和准直放大子单元315。来自所述传输光学组件20的所述第一出射光为第一偏振光,所述第一出射光首先透射通过所述偏振分束子单元314,所述偏振分束子单元314是PBS元件,所述第一偏振光为P偏振光,其完全透射通过PBS元件。透射通过PBS元件之后的P偏振光进入偏振子单元316,所述偏振子单元316为1/4波片,作为P偏振光的所述第一偏振光通过1/4波片转换为第二偏振光,所述第二偏振光为圆偏振光。此后,所述第二偏振光进入准直放大子单元315,所述准直放大子单元
315例如可以由一组反射镜配置,其用于放大图像并且使得反射回的所述第二偏振光准直为平行光。所述准直放大子单元315将所述第二偏振光准直并且反射回所述偏振子单元
316。所述第二偏振光再次通过1/4波片转换为第三偏振光,所述第三偏振光为S偏振光。最后,所述第三偏振光在作为PBS元件的所述偏振分束子单元314处反射出所述准直单元31,作为与所述第一图像对应的准直光线。如此,经由所述准直放大子单元315准直且放大后的与所述第一图像对应的准直光线在通过所述波导单元32导向所述特定位置,能使得位于特定位置的观看者感知到与所述第一图像对应的虚像,其中感知的所述虚像的尺寸大于所述显示组件10的显示尺寸。
[0047] 此外,当来自所述传输光学组件20的所述第一出射光为第三偏振光时(即,S偏振光的情况下),在所述传输光学组件20与所述偏振分束子单元314之间进一步配置偏振子单元(未图示),其为1/2波片,其将第三偏振光转换为第一偏振光(即,P偏振光)。此后配置与图5B所示的相同,在此将省略其重复描述。
[0048] 因此,与根据本发明的第三示例性实施例的显示装置中,所述第一准直子单元311和第二准直子单元312之间的折叠成像光路与来自所述传输光学组件20的入射光方向垂直的配置不同,在如图5A和5B所示的根据本发明的第四和第五示例性实施例的显示装置中,所述偏振分束子单元314以及所述准直放大子单元315的光路与来自所述传输光学组件20的入射光方向平行,从而使得与入射光垂直方向上的显示装置的厚度得以减小。在实际的设计中,可以根据穿戴式设备的具体需要,选择如图4所示的第三示例性实施例或者如图5A和5B所示的第四和第五示例性实施例的光路配置。
[0049] 图6是图示根据本发明的第六示例性实施例的显示装置的结构框图。类似于如图1概述的根据本发明实施例的显示装置,根据本发明的第六示例性实施例的显示装置6包括显示组件10、传输光学组件20和调整光学组件30。
[0050] 具体地,所述显示组件10包括发光单元11、显示单元12和第二导光单元13。所述发光单元11用于向第一方向发射背光。所述显示单元12设置在所述背光的照射区域内,用于依据所述第一图像,产生与所述第一图像对应的初始光线。所述第二光导单元13设置在所述发光单元11和所述显示单元12之间,用于将所述发光单元11发射的光线引导到所述显示单元12。如此,所述发光单元11和所述显示单元12可以分开设置,即可以位于整个装置中相隔特定距离的不同位置。此外,所述第二导光单元13可以由诸如柔性光纤的柔性材料配置,使得所述发光单元11和所述显示单元12两者之间的相对位置可以根据穿戴的不同状态而自由地改变。
[0051] 图7是图示根据本发明的第七示例性实施例的显示装置的结构框图。类似于如图1概述的根据本发明实施例的显示装置,根据本发明的第七示例性实施例的显示装置7包括显示组件10、传输光学组件20和调整光学组件30。
[0052] 具体地,所述调整光学组件30还包括第三光导单元33,设置在所述准直单元31和所述波导单元32之间,用于将来自所述准直单元31的与所述第一图像对应的准直光线引导到所述波导单元32。如此,所述准直单元31和所述波导单元32可以分开设置,即可以位于整个装置中相隔特定距离的不同位置。此外,所述第三导光单元33可以由诸如柔性光纤的柔性材料配置,使得所述准直单元31和所述波导单元32两者之间的相对位置可以根据穿戴的不同状态而自由地改变。
[0053] 如上所述的根据本发明实施例的显示装置将可以用于诸如智能眼镜或HMD(头戴式显示设备)的穿戴式电子设备,因此希望能够进一步减小显示装置的体积和重量。以下,将参照图8A到图12进一步描述旨在减小显示装置的体积和重量的显示组件配置方案。
[0054] 图8A和8B分别是图示现有以及根据本发明的一个实施例的显示装置中的显示组件的框图。如图8A所示,在现有显示组件10A中,具体包括光源子单元111、匀光子单元112和显示单元12,其中所述匀光子单元112将所述光源子单元111在与所述第一图像对应的初始光线的发射方向上重叠设置,所述匀光子单元112将所述光源子单元111发射的点光源均匀化为背光。与此不同,如图8B所示,在根据本发明的实施例的显示装置1中,所示显示组件10B具体包括发光单元11和显示单元12。所述发光单元11用于产生并发射平面背光(如图8B中虚线箭头所示的光线)。所述显示单元12设置在所述平面背光的照射区域内,用于依据所述第一图像,产生与所述第一图像对应的初始光线(如由图8B中实线箭头所示的光线)。
[0055] 因此,在如图8B所示根据本发明的实施例的显示装置中,用发射平面背光的单个发光单元11替代如图8A所示的单个点光源与光学匀光系统的组合方式,从而使得根据本发明的实施例的显示装置的显示组件10在与所述第一图像对应的初始光线的发射方向上的厚度减小。
[0056] 图9是图示根据本发明的实施例的显示装置中的发光单元的结构框图。如图9所示的发光单元11可以是图8B所示的根据本发明实施例的显示装置中的发射平面背光的发光单元的一种实施方式。根据本发明实施例的显示装置中的发光单元11具体包括光源子单元101和导光子单元102。具体地,所述光源子单元101用于向第二方向发射光线(如图9中虚线箭头所示的光线),所述导光子单元102设置在所述光线的照射区域内,所述光线通过所述导光子单元102形成所述背光(如图9中实线箭头所示的光线)。也就是说,所述导光子单元
102通过将作为单个点光源的所述光源子单元101发射的光线转换为平面背光。在本发明的一个优选实施例中,所述光源子单元101可以是LED光源,并且所述发光单元11还可以包括光学膜片。将整个发光单元11的厚度控制在诸如1.5mm以内,并且将所述导光子单元102的转换后的平面背光的发光角度控制在14度以内,即使得通过所述导光子单元102形成所述背光的出射方向与所述第二方向的最大夹角为7度。因此,通过所述导光子单元102的转换后的平面背光的发射方向近似可以被视为同一方向(即,所述第二方向),避免了向不同于所述第二方向出射的杂散光的产生。
[0057] 因此,在根据本发明实施例的显示装置的发光单元11中,所述光源子单元101的光线发射方向与所述导光子单元102转换后的光线发射方向不同(即,在与背光发射方向垂直的方向上,将所述光源子单元101布置在所述导光子单元102侧面),从而使得与在背光发射方向上重叠布置光源子单元和导光子单元的情况相比,显示组件10在与所述第一图像对应的初始光线的发射方向上的厚度减小。
[0058] 图10是图示根据本发明的一个实施例的显示装置中的显示组件的结构框图。如图10所示,显示装置中的显示组件10包括发光单元51、显示单元52以及分束单元53。具体地,所述发光单元51用于发射背光(如图10中虚线箭头所示的光线)。如上所述,所述发光单元
51可以是如上参照图8B和图12描述的发射平面背光的发光单元。来自所述发光单元51的背光透射通过所述分束单元53。在本发明的一个优选实施例中,所述分束单元53是偏振分束单元(PBS)。所述发光单元51发射的P偏振的背光在作为所述分束单元53的PBS透射通过,以照射所述显示单元52。所述显示单元52设置在透射通过所述分束单元53的背光的照射区域内,用于依据所述第一图像,产生与所述第一图像对应的初始光线(如图10中实线箭头所示的光线)。进一步地,来自所述显示单元52的与所述第一图像对应的初始光线(在调制为S偏振光后)在作为所述分束单元53的PBS处反射,以经由所述分束单元53导向所述光路转换组件。
[0059] 图11是图示根据本发明的一个实施例的显示装置中的显示组件的结构框图。如图11所示,显示装置中的显示组件10包括发光单元61、显示单元62以及分束单元63。具体地,所述显示单元62用于依据所述第一图像,产生与所述第一图像对应的显示信号。所述发光单元61用于基于所述显示信号产生与所述第一图像对应的初始光线。也就是说,根据本发明的第六示例性实施例的显示装置中的发光单元61和显示单元62可以实施为自发光型的OLED显示器件,所述显示单元62是用于根据要显示的第一图像生成显示驱动信号的控制单元,所述发光单元61是基于接收的显示驱动信号执行发光显示的自发光层。类似于参照图
11描述的情况,所述分束单元63用于将来自所述发光单元61的与所述第一图像对应的初始光线导向所述光路转换组件。在本发明的一个优选实施例中,所述分束单元63是偏振分束单元(PBS)。
[0060] 因此,在根据本发明的一个实施例的显示装置的显示组件10中,所述显示单元和发光单元集成布置在所述分束单元一侧,使得所述显示装置在产生所述初始光线的方向上的尺寸小于在所述显示单元和发光单元集成布置在所述分束单元两侧的情况(如参照图11所示的情况)下所述显示装置在产生所述初始光线的方向上的尺寸。
[0061] 图12是图示根据本发明的一个性实施例的显示装置中的显示单元的结构框图。图12所示的显示单元12可用于参照图8A到图11描述的显示组件。如图12所示,所述显示单元
12包括微显示子单元701、电路板子单元702和基板子单元703。具体地,所述微显示子单元
701由多个像素单元阵列配置,每个像素单元用于产生与所述第一图像对应的初始光线。所述电路板子单元702用于根据所述第一图像提供控制信号以控制所述微显示子单元701中的像素单元产生与所述第一图像对应的初始光线。所述基板子单元703用于在其上配置所述微显示子单元701和电路板子单元702。所述基板子单元703的抗弯强度和断裂韧性可由下列等式表示:
[0062]      (等式1)
[0063]        (等式2)
[0064] 其中σf为抗弯强度,KZC为断裂韧性、E为弹性模量,γf为断裂能并且C为裂纹尺寸。从上述等式1和2中可以看出,为了提高材料强度,必须提高断裂能和弹性模量,以减少断裂尺寸。要达到材料韧性,必须提高断裂能和弹性模量。在现有技术中,基板子单元通常由诸如的金属基材制备,其厚度往往达到1.6mm。诸如陶瓷材料的非金属材料的弹性模量比金属大的多,常高出1倍至几倍。
[0065] 因此,在根据本发明的一个的显示装置的显示单元中,所述基板子单元703由满足预定强度的非金属材料制备,使得所述基板子单元703的厚度比由满足预定强度的金属材料制备的基板子单元厚度低(例如,低至0.25mm)。
[0066] 以上,参照图1到图12描述了根据本发明实施例的显示装置。以下,将进一步描述应用根据本发明实施例的显示装置的电子设备。
[0067] 应用根据本发明实施例的显示装置的电子设备可以是包括显示装置的任何电子设备,其可以是穿戴式电子设备或其他任何类型的电子设备。在所述电子设备为穿戴式电子设备的情况下,其包括本体装置和固定装置,所述固定装置与所述本体装置连接,所述固定装置用于固定与所述电子设备的使用者的相对位置关系。进一步地,在所述电子设备为头戴式电子设备的情况下,所述固定装置可以根据头戴式电子设备的形态(例如,头戴式电子设备是智能眼镜或头盔式显示器)具有相应的支持部件。例如,在智能眼镜情况下,固定装置为连接在智能眼镜两端的两个支持部件(即,眼镜腿和鼻梁托)或者在智能眼镜两端以及中间的三个支持部件(即,眼镜腿、镜片框和鼻梁托),以便位于空间两端的眼睛腿和位于空间中间的鼻梁托以形成用于包围人的头部的近似矩形空间。当用户配置头戴式电子设备时,将所述显示装置的可视区域设置在用户的眼部区域内,以使得所述显示装置的出射方向朝向用户的眼睛。以下将参照附图进一步详细描述。
[0068] 图13A和13B是图示根据本发明实施例的电子设备的结构框图。根据本发明实施例的电子设备130包括本体装置101、固定装置102和显示装置103。具体地,所述本体装置101包括处理单元(未示出),所述处理单元用于生成要显示的第一图像以及执行显示控制。所述固定装置102其与所述本体装置101连接,所述固定装置102用于固定与所述电子设备130的使用者的相对位置关系。所述显示装置103设置在所述本体装置和/或固定装置中。所述显示装置103可以是以上参照图1到图12描述的显示装置,包括显示组件10、传输光学组件20和调整光学组件30。所述显示组件10用于输出与要由显示装置1显示的第一图像对应的初始光线。所述传输光学组件20至少部分设置在所述初始光线的照射区域内,用于传输来自所述显示组件10的与所述第一图像对应的初始光线并且光路转换为第一出射光。所述调整光学组件30至少部分设置在所述第一出射光的照射区域内,用于对与所述第一出射光进行光路转换,以获得第二出射光,使得位于特定位置的观看者40感知到与所述第一图像对应的像。
[0069] 如图13A所示,通过配置有所述传输光学组件20,所述显示组件10位于所述电子设备130中的第一位置,所述调整光学组件30位于所述电子设备130中的第二位置,所述第一位置和所述第二位置之间存在间隔。在图13A所示的情况下,所述显示组件10位于所述电子设备130的所述固定装置102中,而所述调整光学组件30位于所述电子设备130的所述本体装置101中。本发明不限于此,所述显示组件10可以位于所述电子设备130的所述本体装置101中,而所述调整光学组件30位于所述电子设备130的所述固定装置102中。如此,所述显示装置103可以配置在电子设备130的不同位置,而不用在电子设备中集中配置。此外,所述传输光学组件20可以包括聚光单元和第一光导单元(未示出),所述聚光单元用于将来自所述显示组件10的与所述第一图像对应的初始光线的初始光束口径缩窄为第一光束口径,所述第一光导单元将具有所述第一光束口径的所述第一出射光引导到所述调整光学组件30。
如此,所述聚光单元使得根据本发明的示例性实施例的电子设备130中除了所述显示组件
10和所述调整光学组件30外的其他部分的口径或者整体体积能够显著地减小。
[0070] 与图13A类似,图13B同样图示根据本发明实施例的电子设备130。其中,图13A图示所述电子设备130的第一状态(未穿戴状态),而图13B则图示所述电子设备130的第二状态(穿戴状态)。如图13A和13B所示,在从第一状态(未穿戴状态)转变为第二状态(穿戴状态)时,所述本体装置101和所述固定装置102能相对运动。当所述显示组件10和所述调整光学组件30分别配置在所述本体装置101和所述固定装置102中时,通过配置柔性的所述传输光学组件20,所述显示组件10和所述调整光学组件30能够根据电子设备130的使用状态的变化而位于不同的相对位置。
[0071] 以上,参照图1到图13B描述了根据本发明实施例的显示装置以及使用该显示装置的电子设备,其能够减小显示装置的体积和重量,并且根据人体工程学分配显示装置中各组件的分布以便实现重量的合理分配,从而为用户提供更加舒适的穿戴体验。
[0072] 需要说明的是,在本说明书中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0073] 最后,还需要说明的是,上述一系列处理不仅包括以这里所述的顺序按时间序列执行的处理,而且包括并行或分别地、而不是按时间顺序执行的处理。
[0074] 通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的硬件平台的方式来实现,当然也可以全部通过硬件来实施。基于这样的理解,本发明的技术方案对背景技术做出贡献的全部或者部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品可以存储在存储介质中,如ROM/RAM、磁碟、光盘等,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
[0075] 以上对本发明进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
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