基于液晶透鏡陣列的頭戴式顯示設備制造技術

本發明專利技術提供了一種基于液晶透鏡陣列的頭戴式顯示設備，涉及立體顯示技術領域。頭戴式顯示設備包括：顯示屏和設置在顯示屏前方相對人眼側的液晶透鏡陣列，所述液晶透鏡陣列包括若干個液晶透鏡，所述若干個液晶透鏡呈M行×N列排布，所述液晶透鏡包括相對設置的第一玻璃基板和第二玻璃基板，所述第一玻璃基板上涂鍍有平面電極，所述第二玻璃基板上涂鍍有n個呈同心環狀設置的環形電極，在第一玻璃基板與第二玻璃基板之間填有液晶。本發明專利技術采用液晶透鏡陣列中的每個液晶透鏡均是可調的，這樣能夠實現顯示屏的區域及整體均可調，并可以分區域地進行2D或3D的顯示，且清晰度可調，可根據不同顯示內容進行場景的動態縮放、且能實現人眼主動選擇對焦。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及立體顯示
，特別是涉及一種基于液晶透鏡陣列的頭戴式顯示設備。
技術介紹
頭戴式3D顯示設備具有良好的便攜性，無論是在生活娛樂，還是在醫學工業領域都具有不可取代的作用。頭戴式3D顯示設備可以隨時隨地享受3D視頻和游戲娛樂，可以在工作中讓工程師看見建筑圖紙，維修人員則能看到安裝指南。醫生在動手術時能看到病人的主要器官、核磁共振、X射線掃描圖。因此開發頭戴式集成成像3D顯示設備具有很實用的價值。目前主流的頭戴式虛擬現實(VR)顯示設備，通過在左眼和右眼顯示兩幅具有視差的圖像，人的左眼看到左視點圖像，右眼看到右視點圖像，然后在人腦合成，使人能夠感受到立體的三維圖像，達到3D顯示的效果。這種視差法設計的顯示設備所呈現的3D圖像并不是真實的3D圖像，而是通過對大腦的“欺騙”來實現3D顯示。長時間的觀看會使人因兩眼集合和焦點調節不一致而產生視覺疲勞，甚至會使人出現眩暈惡心的癥狀。在現有的頭戴式虛擬現實(VR)顯示設備，所采用的液晶透鏡，多維整塊透鏡，其只能夠實現整體調節，而無法實現對顯示屏的區域部分可調。另外，目前的液晶透鏡結構能夠提供給用戶的視野比較狹窄，用戶只能在較小的角度內進行觀看，這樣的話，時間一長，用戶就容易產生眼脹或眼部疲勞等不適癥狀。同時，不同視力的用戶，佩戴VR顯示設備時，看到的畫面會有所差異。同一個畫面，視力正常的用戶觀看時非常清晰，而近視或遠視的用戶觀看時會>比較模糊，而且不同程度近視或遠視的用戶看到的畫面效果也會有一定的差異，這會使得用戶在觀看過程中，無法找到合適的觀看點或者有眩暈的感覺，從而影響到整體體驗，這是VR顯示設備實現大眾化的另一個難點。
技術實現思路
本專利技術的一個目的是要提供一種基于液晶透鏡陣列的頭戴式顯示設備，其能夠實現2D畫面與3D畫面間的切換，可實現整體或者區域顯示，并能夠適用于不同視力的使用者，使得用戶獲得清晰地視覺體驗。特別地，本專利技術提供了一種基于液晶透鏡陣列的頭戴式顯示設備，包括：顯示屏和設置在顯示屏前方相對人眼側的液晶透鏡陣列，所述液晶透鏡陣列包括若干個液晶透鏡，所述若干個液晶透鏡呈M行×N列排布，所述液晶透鏡包括相對設置的第一玻璃基板和第二玻璃基板，所述第一玻璃基板上涂鍍有平面電極，所述第二玻璃基板上涂鍍有n個呈同心環狀設置的環形電極，在所述第一玻璃基板與所述第二玻璃基板之間填有液晶。進一步地，在所述第二玻璃基板上所涂鍍的呈同心環狀設置的所述n個環形電極的中心處還涂鍍有直條形電極，所述液晶透鏡在所述平面電極、所述n個環形電極和所述直條形電極均通電后形成圓形水滴狀的透鏡鏡面。進一步地，所述直條形電極向所述可控液晶透鏡外延伸且不與所述至少兩個環形電極相交。進一步地，所述n個環形電極與所述直條形電極分別與一獨立的驅動電壓相連。進一步地，所述n個環形電極與所述直條形電極的驅動電壓由中心的所述直條形電極向所述液晶透鏡的邊界逐漸遞減。進一步地，所述各驅動電壓彼此獨立，且電壓可調。進一步地，在電極未供電時，所述液晶透鏡中液晶的排列保持原始狀態，不改變光線的傳播方向；當給各電極分別提供電壓時，所述平面電極接驅動電壓負極，所述n個環形電極與所述直條形電極接所述各驅動電壓的正極，所述液晶透鏡中液晶分子的排列方式改變，不同的電壓使所述液晶分子旋轉角度不同，呈現出不同的折射率，改變光線經過所述液晶分子后的傳播方向。進一步地，在第一玻璃基板中相對所述液晶一側與所述液晶之間設有配向膜，在第二玻璃基板中相對所述液晶一側與所述液晶之間設有配向膜。進一步地，所述頭戴式顯示裝置中設有左右兩塊顯示屏，在所述兩塊顯示屏上分別設置有所述液晶透鏡陣列。進一步地，所述頭戴式顯示設備中設有一塊顯示屏，所述顯示屏中部設有擋板，所述擋板將所述顯示屏分隔為兩塊獨立的顯示區域，在所述兩塊顯示區域上分別設置有所述液晶透鏡陣列。本專利技術的基于液晶透鏡陣列的頭戴式顯示設備，采用液晶透鏡陣列取代傳統光學透鏡，并且陣列中的每個液晶透鏡均是可調的，這樣能夠實現顯示屏的區域及整體均可調，實現了顯示設備的顯示效果在2D和3D之間的自由切換，并可以分區域地進行2D或3D的顯示，并且清晰度可調，可根據不同顯示內容進行場景的動態縮放、且能實現人眼主動選擇對焦。進一步地，本專利技術中的液晶透鏡由于采用同心環狀的電極作為控制電極，且各個電極是分別供電的，因此可隨時調整焦距，且可調范圍更大，能夠提供更為清晰的顯示圖像。進一步地，本專利技術中的液晶透鏡能夠形成圓形水滴狀的透鏡鏡面效果，更為清晰，進行的是點陣式的布置，區別于現有的整體式透鏡，克服透鏡調節區域不可控的缺陷。根據下文結合附圖對本專利技術具體實施例的詳細描述，本領域技術人員將會更加明了本專利技術的上述以及其他目的、優點和特征。附圖說明后文將參照附圖以示例性而非限制性的方式詳細描述本專利技術的一些具體實施例。附圖中相同的附圖標記標示了相同或類似的部件或部分。本領域技術人員應該理解，這些附圖未必是按比例繪制的。附圖中：圖1是根據本專利技術一個實施例的頭戴式顯示設備的結構示意圖；圖2是圖1所示液晶透鏡陣列中的液晶透鏡的示意性截面圖；圖3是圖2所示液晶透鏡中第二玻璃基板上的電極分布示意圖；圖4是本專利技術一個實施例中的液晶透鏡在電極不供電時的液晶的分子排布示意圖；圖5是本專利技術一個實施例中的液晶透鏡在電極供電時的液晶的分子排布示意圖；圖6是本專利技術一個實施例中頭戴式顯示設備的工作原理框圖；圖7是本專利技術一個實施例中液晶透鏡的工作原理示意圖。具體實施方式圖1是根據本專利技術一個實施例的頭戴式顯示設備的結構示意圖；圖2是圖1所示液晶透鏡陣列中的液晶透鏡的示意性截面圖；圖3是圖2所示液晶透鏡中第二玻璃基板上的電極分布示意圖，以下將參考圖1、圖2和圖3對頭戴式顯示設備的結構進行闡述。如圖1、圖2所示，本實施例所描述的一種基于液晶透鏡陣列的頭戴式顯示設備，其包括：顯示屏2和設置在顯示屏2前部相對人眼側上的液晶透鏡陣列1，也就是說液晶透鏡陣列1是設置在顯示屏2與用戶人眼之間的，所述液晶透鏡陣列1包括若干個液晶透鏡，所述若干個液晶透鏡呈M行×N列排布構成所述液晶透鏡陣列1，所述液晶透鏡包括相對設置的第一玻璃基板10和第二玻璃基板11，所述第一玻璃基板10上涂鍍有平面電極30，所述第二玻璃基板11上涂鍍有n個呈環狀設置的環形電極，在所述第一玻璃基板10與所述第二玻璃基板11之本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于液晶透鏡陣列的頭戴式顯示設備，包括：顯示屏和設置在顯示屏前方相對人眼側的液晶透鏡陣列，所述液晶透鏡陣列包括若干個液晶透鏡，所述若干個液晶透鏡呈M行×N列排布，所述液晶透鏡包括相對設置的第一玻璃基板和第二玻璃基板，所述第一玻璃基板上涂鍍有平面電極，所述第二玻璃基板上涂鍍有n個呈同心環狀設置的環形電極，在所述第一玻璃基板與所述第二玻璃基板之間填有液晶。

【技術特征摘要】
1.一種基于液晶透鏡陣列的頭戴式顯示設備，包括：顯示屏和設置在顯示
屏前方相對人眼側的液晶透鏡陣列，所述液晶透鏡陣列包括若干個液晶透鏡，
所述若干個液晶透鏡呈M行×N列排布，所述液晶透鏡包括相對設置的第一
玻璃基板和第二玻璃基板，所述第一玻璃基板上涂鍍有平面電極，所述第二玻
璃基板上涂鍍有n個呈同心環狀設置的環形電極，在所述第一玻璃基板與所述
第二玻璃基板之間填有液晶。
2.根據權利要求1所述的基于液晶透鏡陣列的頭戴式顯示設備，其特征在
于，在所述第二玻璃基板上所涂鍍的呈同心環狀設置的所述n個環形電極的中
心處還涂鍍有直條形電極，所述液晶透鏡在所述平面電極、所述n個環形電極
和所述直條形電極均通電后形成圓形水滴狀的透鏡鏡面。
3.根據權利要求2所述的基于液晶透鏡陣列的頭戴式顯示設備，其特征在
于，所述直條形電極向所述可控液晶透鏡外延伸且不與所述至少兩個環形電極
相交。
4.根據權利要求3所述的基于液晶透鏡陣列的頭戴式顯示設備，其特征在
于，所述n個環形電極與所述直條形電極分別與一獨立的驅動電壓相連。
5.根據權利要求4所述的基于液晶透鏡陣列的頭戴式顯示設備，其特征在
于，所述n個環形電極與所述直條形電極的驅動電壓由中心的所述直條形電極
向所述液晶透鏡的邊界逐漸遞減。
6.根據權利要求4所述的基于...

【專利技術屬性】
技術研發人員：洪煦，虞晶怡，
申請(專利權)人：杭州維素投資管理合伙企業有限合伙，
類型：發明
國別省市：浙江;33