基于液晶透镜阵列的头戴式显示设备制造技术

本实用新型专利技术提供了一种基于液晶透镜阵列的头戴式显示设备，涉及立体显示技术领域。头戴式显示设备包括：显示屏和设置在显示屏前方相对人眼侧的液晶透镜阵列，所述液晶透镜阵列包括若干个液晶透镜，所述若干个液晶透镜呈M行×N列排布，每个液晶透镜包括相对设置的第一玻璃基板和第二玻璃基板，第一玻璃基板上涂镀有平面电极，第二玻璃基板上涂镀有n个呈同心环状设置的环形电极，在所述第一玻璃基板与第二玻璃基板之间填有液晶。本实用新型专利技术采用液晶透镜阵列中的每个液晶透镜均是可调的，这样能够实现显示屏的区域及整体均可调，并可以分区域地进行2D或3D的显示，且清晰度可调，可根据不同显示内容进行场景的动态缩放、且能实现人眼主动选择对焦。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及立体显示
，特别是涉及一种基于液晶透镜阵列的头戴式显示设备。
技术介绍
头戴式3D显示设备具有良好的便携性，无论是在生活娱乐，还是在医学工业领域都具有不可取代的作用。头戴式3D显示设备可以随时随地享受3D视频和游戏娱乐，可以在工作中让工程师看见建筑图纸，维修人员则能看到安装指南。医生在动手术时能看到病人的主要器官、核磁共振、X射线扫描图。因此开发头戴式集成成像3D显示设备具有很实用的价值。目前主流的头戴式虚拟现实(VR)显示设备，通过在左眼和右眼显示两幅具有视差的图像，人的左眼看到左视点图像，右眼看到右视点图像，然后在人脑合成，使人能够感受到立体的三维图像，达到3D显示的效果。这种视差法设计的显示设备所呈现的3D图像并不是真实的3D图像，而是通过对大脑的“欺骗”来实现3D显示。长时间的观看会使人因两眼集合和焦点调节不一致而产生视觉疲劳，甚至会使人出现眩晕恶心的症状。在现有的头戴式虚拟现实(VR)显示设备，所采用的液晶透镜，多维整块透镜，其只能够实现整体调节，而无法实现对显示屏的区域部分可调。另外，目前的液晶透镜结构能够提供给用户的视野比较狭窄，用户只能在较小的角度内进行观看，这样的话，时间一长，用户就容易产生眼胀或眼部疲劳等不适症状。同时，不同视力的用户，佩戴VR显示设备时，看到的画面会有所差异。同一个画面，视力正常的用户观看时非常清晰，而近视或远视的用户观看时会比较模糊，而且不同程度近视或远视的用户看到的画面效果也会有一定的差异，这会使得用户在观看过程中，无法找到合适的观看点或者有眩晕的感觉，从而影响到整体体验，这是VR显示设备实现大众化的另一个难点。
技术实现思路
本技术的一个目的是要提供一种基于液晶透镜阵列的头戴式显示设备，其能够实现2D画面与3D画面间的切换，可实现整体或者区域显示，并能够适用于不同视力的使用者，使得用户获得清晰地视觉体验。特别地，本技术提供了一种基于液晶透镜阵列的头戴式显示设备，包括：显示屏和设置在显示屏前方相对人眼侧的液晶透镜阵列，所述液晶透镜阵列包括若干个液晶透镜，所述若干个液晶透镜呈M行×N列排布，所述液晶透镜包括相对设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镀有平面电极，所述第二玻璃基板上涂镀有n个呈同心环状设置的环形电极，在所述第一玻璃基板与所述第二玻璃基板之间填有液晶。进一步地，在所述第二玻璃基板上所涂镀的呈同心环状设置的所述n个环形电极的中心处还涂镀有直条形电极，所述液晶透镜在所述平面电极、所述n个环形电极和所述直条形电极均通电后形成圆形水滴状的透镜镜面。进一步地，所述直条形电极向所述液晶透镜外延伸且不与所述n个环形电极相交。进一步地，所述n个环形电极与所述直条形电极分别与一独立的驱动电压相连。进一步地，所述n个环形电极与所述直条形电极的驱动电压由中心的所述直条形电极向所述液晶透镜的边界逐渐递减。进一步地，所述各驱动电压彼此独立，且电压可调。在电极未供电时，所述液晶透镜中液晶的排列保持原始状态，不改变光线的传播方向；当给各电极分别提供电压时，所述平面电极接驱动电压负极，所述n个环形电极与所述直条形电极接所述各驱动电压的正极，所述液晶透镜中液晶分子的排列方式改变，不同的电压使所述液晶分子旋转角度不同，呈现出不同的折射率，改变光线经过所述液晶分子后的传播方向。进一步地，在第一玻璃基板中相对所述液晶一侧与所述液晶之间设有配向膜，在第二玻璃基板中相对所述液晶一侧与所述液晶之间设有配向膜。进一步地，所述头戴式显示设备中设有左右两块显示屏，在所述两块显示屏上分别设置有所述液晶透镜阵列。进一步地，所述头戴式显示设备中设有一块显示屏，所述显示屏中部设有挡板，所述挡板将所述显示屏分隔为两块独立的显示区域，在所述两块显示区域上分别设置有所述液晶透镜阵列。本技术的基于液晶透镜阵列的头戴式显示设备，采用液晶透镜阵列取 代传统光学透镜，并且阵列中的每个液晶透镜均是可调的，这样能够实现显示屏的区域及整体均可调，实现了显示设备的显示效果在2D和3D之间的自由切换，并可以分区域地进行2D或3D的显示，并且清晰度可调，可根据不同显示内容进行场景的动态缩放、且能实现人眼主动选择对焦。进一步地，本技术中的液晶透镜由于采用同心环状的电极作为控制电极，且各个电极是分别供电的，因此可随时调整焦距，且可调范围更大，能够提供更为清晰的显示图像。进一步地，本技术中的液晶透镜能够形成圆形水滴状的透镜镜面效果，更为清晰，进行的是点阵式的布置，区别于现有的整体式透镜，克服透镜调节区域不可控的缺陷。根据下文结合附图对本技术具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本技术的上述以及其他目的、优点和特征。附图说明后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本技术的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：图1是根据本技术一个实施例的头戴式显示设备的结构示意图；图2是图1所示液晶透镜阵列中的液晶透镜的示意性截面图；图3是图2所示液晶透镜中第二玻璃基板上的电极分布示意图；图4是本技术一个实施例中的液晶透镜在电极不供电时的液晶的分子排布示意图；图5是本技术一个实施例中的液晶透镜在电极供电时的液晶的分子排布示意图；图6是本技术一个实施例中头戴式显示设备的工作原理框图；图7是本技术一个实施例中液晶透镜的工作原理示意图。具体实施方式图1是根据本技术一个实施例的头戴式显示设备的结构示意图；图2是图1所示液晶透镜阵列中的液晶透镜的示意性截面图；图3是图2所示液晶透镜中第二玻璃基板上的电极分布示意图，以下将参考图1、图2和图3对头戴式显示设备的结构进行阐述。如图1、图2所示，本实施例所描述的一种基于液晶透镜阵列的头戴式显示设备，其包括：显示屏2和设置在显示屏2前部相对人眼侧上的液晶透镜阵列1，也就是说液晶透镜阵列1是设置在显示屏2与用户人眼之间的，所述液晶透镜阵列1包括若干个液晶透镜，所述若干个液晶透镜呈M行×N列排布构成所述液晶透镜阵列1，所述液晶透镜包括相对设置的第一玻璃基板10和第二玻璃基板11，所述第一玻璃基板10上涂镀有平面电极30，所述第二玻璃基板11上涂镀有n个呈环状设置的环形电极，在所述第一玻璃基板10与所述第二玻璃基板11之间填有液晶50。可见，本实施例中，透镜阵列是由很多个液晶透镜排列而成。显示屏2固定在眼睛的远端，液晶透镜阵列1置于显示屏2和人眼之前。在进行2D显示时，不对液晶透镜施加电压，使整个透镜阵列具有相同的折射率，液晶透镜阵列1可以看作一块平面玻璃，显示屏2显示正常的2D图像，人眼看到不损失分辨率的清晰2D图像。在需要进行3D显示时，给微透镜阵列加电压，液晶透镜阵列1就“出现”很多微小透镜，此时在显示屏2上播放与此透镜阵列参数匹配的3D内容，就可以实现3D显示。如此，就实现了2D到3D的切换。本实施例采用液晶透镜阵列1取代传统光学透镜，并且阵列中的每个液晶透镜均是可调的，这样能够实现显示屏2的区域及整体均可调，实现了显示设备的显示效果在2D和3D之间的自由切换。尤为重要的是，由于本实施例中采用的阵列式排布的若干个液晶透本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于液晶透镜阵列的头戴式显示设备，其特征在于，包括：显示屏和设置在显示屏前方相对人眼侧的液晶透镜阵列，所述液晶透镜阵列包括若干个液晶透镜，所述若干个液晶透镜呈M行×N列排布，所述液晶透镜包括相对设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镀有平面电极，所述第二玻璃基板上涂镀有n个呈同心环状设置的环形电极，在所述第一玻璃基板与所述第二玻璃基板之间填有液晶。

【技术特征摘要】
1.一种基于液晶透镜阵列的头戴式显示设备，其特征在于，包括：显示屏和设置在显示屏前方相对人眼侧的液晶透镜阵列，所述液晶透镜阵列包括若干个液晶透镜，所述若干个液晶透镜呈M行×N列排布，所述液晶透镜包括相对设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镀有平面电极，所述第二玻璃基板上涂镀有n个呈同心环状设置的环形电极，在所述第一玻璃基板与所述第二玻璃基板之间填有液晶。2.根据权利要求1所述的基于液晶透镜阵列的头戴式显示设备，其特征在于，在所述第二玻璃基板上所涂镀的呈同心环状设置的所述n个环形电极的中心处还涂镀有直条形电极，所述液晶透镜在所述平面电极、所述n个环形电极和所述直条形电极均通电后形成圆形水滴状的透镜镜面。3.根据权利要求2所述的基于液晶透镜阵列的头戴式显示设备，其特征在于，所述直条形电极向所述液晶透镜外延伸且不与所述n个环形电极相交。4.根据权利要求3所述的基于液晶透镜阵列的头戴式显示设备，其特征在于，所述n个环形电极与所述直条形电极分别与一独立...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪煦，虞晶怡，
申请(专利权)人：叠境数字科技上海有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31