[發明專利]基于液晶透鏡陣列的頭戴式顯示設備

有效

• 申請號: 201610017680.7
• 申請日: 2016-01-12
• 公開（公告）號: CN105629469B
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發明（設計）人: 洪煦;虞晶怡
• 申請（專利權）人: 疊境數字科技（上海）有限公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01;G02B27/22;G02F1/29
• 代理公司: 北京智匯東方知識產權代理事務所(普通合伙) 11391
• 代理人: 范曉斌;薛峰

本發明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。

技術領域

本發明涉及立體顯示技術領域，特別是涉及一種基于液晶透鏡陣列的頭戴式顯示設備。

背景技術

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。

發明內容

本發明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，本發明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。