显示设备

技术领域

本申请涉及显示技术领域，尤其涉及一种显示设备。

背景技术

虚拟现实(virtual reality，VR)是指通过光学成像系统将数字化的内容投射到人眼，让人仿佛置身于虚拟世界当中，实现沉浸式虚拟体验。在VR显示设备中最关键的部件是光学成像系统。光学成像系统最核心的部件包含成像组件和显示面板。

一方面，显示面板不同位置的主光线角通常为0°，即垂直于显示面板表面的方向亮度最高，而通过成像组件所能进入人眼的不同视场角下所需光束的主光线角往往是不同的，且显示面板在靠近边缘位置(对应人眼观看大视场角方向)的主光线逐渐偏向光轴方向，由于显示面板发射光线角度越大，亮度衰减越多，因此这种情况会造成显示图像亮度不均匀，即大视场下亮度小于中心视场亮度，也会降低大视场角的显示光效。另一方面，成像组件会存在各种像差，其中一种像差是场曲，形成场曲原因是近轴光线离镜头光轴近，轴外光线离镜头光轴较远，造成现象是：对于大部分平面显示面板而言，图像清晰度从中央向外发生变化，由清晰变模糊。

综上所述，现有显示设备存在不同位置的发光点无法清晰成像的问题。故，有必要提供一种显示设备来改善这一缺陷。

发明内容

本申请实施例提供一种显示设备，可以在提高图像显示亮度的均匀性和光效的同时，使显示面板不同位置的发光点均可清晰成像。

本申请实施例提供一种显示设备，包括成像组件和显示面板，所述成像组件包括成像透镜组，所述成像透镜组包括至少一个成像透镜所述成像透镜组设置于所述显示面板的出光侧，所述成像透镜组的光轴与所述显示面板的出光面的中心轴重合；

其中，所述显示面板的出光面为曲面，所述显示面板发出的主光线与所述显示面板的出光面垂直，所述显示面板的出光面的中心点与所述成像透镜组的中心点之间的最小距离大于或等于1mm且小于或等于40mm。

根据本申请一实施例，所述成像组件包括成像透镜组，所述成像透镜组包括至少一个成像透镜。

根据本申请一实施例，所述成像组件包括第一四分之一波片、第二四分之一波片、分束器和偏振分束器，所述第一四分之一波片、所述分束器、所述第二四分之一波片和所述偏振分束器按照与所述显示面板的距离由小到大的顺序在所述显示面板的出光侧依次排列。

根据本申请一实施例，所述成像透镜组中的至少一个所述成像透镜设置于所述分束器与所述第二四分之一波片之间。

根据本申请一实施例，所述显示设备还包括偏光片，所述偏光片贴合在所述显示面板的出光面上，所述第一四分之一波片与所述偏光片贴合。

根据本申请一实施例，所述分束器与所述第一四分之一波片贴合；或者，所述分束器贴合在所述成像透镜组中距离所述显示面板最近的镜面上。

根据本申请一实施例，所述成像透镜组包括第一成像透镜和第二成像透镜，所述第二成像透镜设置于所述第一成像透镜的远离所述显示面板的一侧；

其中，所述第二四分之一波片贴合在所述第二成像透镜的远离所述第一成像透镜的镜面上，所述偏振分束器贴合与所述第二四分之一波片贴合。

根据本申请一实施例，所述成像透镜组包括第一成像透镜和第二成像透镜，所述第二成像透镜设置于所述第一成像透镜的远离所述显示面板的一侧；

其中，所述偏振分束器贴合在所述第二成像透镜的靠近所述第一成像透镜的镜面上，所述第二四分之一波片与所述偏振分束器贴合。

根据本申请一实施例，所述第一四分之一波片、所述分束器、所述第二四分之一波片和所述偏振分束器均设置于所述成像透镜组与所述显示面板之间。

根据本申请一实施例，所述显示设备还包括偏光片，所述偏光片贴合在所述显示面板的出光面上，所述第一四分之一波片与所述偏光片贴合，所述分束器与所述第一四分之一波片贴合，所述第二四分之一波片与所述分束器或者所述偏振分束器贴合。

根据本申请一实施例，所述显示面板的出光面的中心点与所述成像透镜组的中心点之间的最小距离大于或等于1mm且小于或等于25mm。

根据本申请一实施例，所述分束器为半透半反膜或者分光膜。

根据本申请一实施例，所述偏振分束器为反射偏振膜或者金属线栅。

本申请实施例的有益效果：本申请实施例提供一种显示设备，所述显示设备包括成像组件和显示面板，所述成像组件包括成像透镜组，所述成像透镜组包括至少一个成像透镜，所述成像透镜组设置于所述显示面板的出光侧，通过将所述显示面板的出光面设置为曲面，以使所述显示面板发出的主光线与所述显示面板的出光面垂直，不仅可以提高图像显示亮度的均匀性和光效，还有助于矫正所述显示设备的场曲，使得显示面板不同位置的发光点均可清晰成像。

附图说明

为了更清楚地说明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请的实施例提供的显示设备的结构示意图；

图2为本申请的第一实施例提供的光学成像系统的结构示意图；

图3为本申请的第二实施例提供的光学成像系统的结构示意图；

图4为本申请的第三实施例提供的光学成像系统的结构示意图；

图5为本申请的第四实施例提供的光学成像系统的结构示意图。

具体实施方式

以下各实施例的说明是参考附加的图示，用以例示本申请可用以实施的特定实施例。本申请所提到的方向用语，例如[上]、[下]、[前]、[后]、[左]、[右]、[内]、[外]、[侧面]等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本申请，而非用以限制本申请。在图中，结构相似的单元是用以相同标号表示。

下面结合附图和具体实施例对本申请做进一步的说明。

本申请实施例提供一种显示设备，所述显示设备包括成像组件和显示面板，成像组件包括成像透镜组，成像透镜组包括至少一个成像透镜，成像透镜组设置于所述显示面板的出光侧，成像透镜组的光轴与显示面板的出光面的中心轴重合，显示面板的出光面的中心点与成像透镜组的中心点之间的最小距离大于或等于1mm且小于或等于40mm，通过将所述显示面板的出光面设置为曲面，以使所述显示面板发出的主光线与所述显示面板的出光面垂直，不仅可以提高图像显示亮度的均匀性和光效，还有助于矫正所述显示设备的场曲，使得显示面板不同位置的发光点均可清晰成像。

请参阅图1，图1为本申请的实施例提供的显示设备的结构示意图，所述显示设备100包括光学成像系统，所述光学成像系统包括显示面板10、成像组件20、面板支架30和镜筒40，显示面板10安装在面板支架30上，镜筒40为中空结构，面板支架30安装在镜筒40的其中一端，成像组件20安装在镜筒40的相对另一端，并且位于显示面板10的出光侧。

在本申请的实施例中，所述显示面板10的出光面10a为曲面，所述显示面板10的出光面10a的弯曲维度可以为水平一维、垂直一维、水平二维、垂直二维以及360度对称弯曲等中的任意一种，此处不做唯一限定。

在其中一个实施例中，成像组件包括成像透镜组，成像透镜组包括至少一个成像透镜。

需要说明的是，成像透镜是用透明物质制成的光学元件。成像透镜的材料可以是玻璃或光学树脂。光学树脂为易于注塑成型或模压成型，不易破碎，透光性好的有机化合物。玻璃透镜也可以称为相位无关的成像透镜。光学树脂透镜也可以称为相位相关的成像透镜。相位无关的成像透镜是指光在通过该器件时，不同偏振方向的光不会引入相位差，或者理解为该器件不存在双折射效应。相位相关的成像透镜是指在通过该器件时，偏振特性会改变，导致杂光或者鬼影，该器件存在双折射效应，降低成像清晰度。例如，本该透射线性偏振光变为透射椭圆偏振光，本该透射圆偏振的光变为透射椭圆偏振光。通常，光学成像系统使用的成像透镜为玻璃透镜。

请参阅图2，图2为本申请的第一实施例提供的光学成像系统的结构示意图，成像组件20包括成像透镜组21，成像透镜组21设置于显示面板10的出光侧。成像透镜组21包括两个成像透镜，分别为第一成像透镜211和第二成像透镜212，第二成像透镜212设置于第一成像透镜211的远离显示面板10的一侧。

在本实施例中，第一成像透镜211和第二成像透镜212均为双凸透镜，即第一成像透镜211的靠近以及远离显示面板10的镜面均为向外凸出的曲面，第二成像透镜212的靠近以及远离显示面板10的镜面也均为向外凸出的曲面。

在其他一些实施例中，成像透镜的形状可以是平凸、双凸、双凹、平凹或者弯月状等中的任意一种，成像透镜组21中各个成像透镜的形状可以相同，也可以不同，此处不做唯一限定。

在本实施例中，显示面板10的出光面10a为曲面，且成像透镜组21所对应的显示面板10不同位置发光点发出的主光线与该位置显示面板10的出光面垂直，即成像透镜组21所对应的显示面板10不同位置发光点发出的主光线与该位置显示面板10的出光面之间的夹角θ＝90°，在此结构下，不仅可以提高显示设备图像显示亮度的均匀性和光效，还有助于矫正整个光学成像系统的场曲，使显示面板不同位置的发光点均可以清晰成像。

进一步地，显示面板10的出光面10a的中心点与第一成像透镜211的中心点之间的最小距离大于25mm且小于或等于45mm。

如图2所示，显示面板10的出光面10a的中心点与第一成像透镜211的中心点之间的最小距离为a1，a1大于25mm且小于或等于45mm。例如a1可以为但不限于26mm、28mm、30mm、35mm、38mm、41mm或者45mm等中的任意数值。

优选地，显示面板10的出光面10a的中心点与第一成像透镜211的中心点之间的最小距离应大于或等于30mm且小于或等于45mm。

需要说明的是，本申请实施例中的附图2仅对成像组件20中的成像透镜组21与显示面板10的相对位置关系进行了示意，并不代表实际应用中成像透镜组21中的成像透镜的数量和成像透镜组21的类型。在实际应用中，成像透镜组21中可以包括1个，此外为了进一步的提高成像清晰度，可以在该成像透镜组件21中通过增加成像透镜的个数进行像差补偿，来实现提高成像清晰度。

成像透镜组21中的成像透镜可以选自普通球面透镜、非球面透镜、菲涅尔透镜、微透镜阵列、全息膜片或者液晶透镜中的任意一种，菲涅尔透镜、微透镜阵列和全息光学膜片可以是平面状，也可以是与显示面板10的曲面出光面相适配的弯月状。成像透镜组21可以选自普通球面透镜组、非球面透镜组、菲涅尔透镜组、微透镜阵列、全息光学膜片中的任意一种或者两种及以上的组合，此处不做唯一限定。

在其中一个实施例中，成像组件包括第一四分之一波片、第二四分之一波片、分束器和偏振分束器，第一四分之一波片、分束器、第二四分之一波片和偏振分束器按照与显示面板的距离由小到大的顺序在显示面板的出光侧依次排列。

第一四分之一波片和第二四分之一波片也可以称为45度相位延迟片，第一四分之一波片和第二四分之一波片均可以由双折射的材料制成。在线偏振光的光矢量与第一四分之一波片或第二四分之一波片的快轴或慢轴成±45°时，通过第一四分之一波片或第二四分之一波片的光为圆偏振光；反之，当圆偏振光经过第一四分之一波片或第二四分之一波片后变为线偏振光。

分束器为半透半反膜或者分光膜。半透半反膜为一种使入射光能够部分透过部分反射的膜。例如，透射率和反射率均为50％的膜。其中，透射是入射光经过折射穿过物体后的出射现象。被透射的物体为透明体或半透明体，如玻璃或滤色片等。若透明体是无色的，除少数光被反射外，大多数光均透过物体。为了表示物体透过光的程度，通常将入射光透过膜以后，透射后的光强与入射光的光强之比表征透射率。被反射回来的光强与入射光的光强之比表征反射率。

偏振分束器为反射偏振膜或者金属线栅。

请参阅图3，图3为本申请的第二实施例提供的光学成像系统的结构示意图，成像组件20包括第一四分之一波片22、第二四分之一波片23、分束器24和偏振分束器25，第一四分之一波片22、分束器24、第二四分之一波片23和偏振分束器25按照与显示面板10的距离由小到大的顺序在显示面板10的出光侧依次排列，其中第一四分之一波片22距离显示面板10的出光面最近，偏振分束器25距离显示面板10的出光面最远，分束器24为半透半反膜，偏振分束器25为反射偏振膜。

进一步地，成像组件包括成像透镜组，成像透镜组包括至少一个成像透镜，成像透镜组中的至少一个成像透镜设置于分束器与第二四分之一波片之间。

如图3所示，成像组件20包括成像透镜组21，成像透镜组21包括第一成像透镜211和第二成像透镜212，第一成像透镜211和第二成像透镜212均设置于分束器24与第二四分之一波片23之间。

进一步地，显示设备100还包括偏光片50，偏光片50贴合在显示面板10的出光面上。所述偏光片50可以是普通的光学偏振膜片，也可以是液晶薄膜或者全息光学元件。

在其中一个实施例中，如图3所示，第一四分之一波片22与偏光片50贴合，分束器24贴合在第一成像透镜211的靠近显示面板10的镜面上，第一成像透镜211的靠近显示面板10的镜面为成像透镜组21中距离显示面板10最近的镜面，第二四分之一波片23贴合在第二成像透镜212的远离第一成像透镜211的镜面上，偏振分束器25贴合与第二四分之一波片23贴合。

第一四分之一波片22与分束器24、第二四分之一波片23和偏振分束器25可以用于折叠光路，并发射偏振光。在此结构下，不仅可以使有效光程大于物理距离，缩短成像组件20与显示面板10之间的距离，还可以提高光效以及边缘视场分辨率。

图3所示光路为：偏光片50将显示面板10发出的非偏振光转变为第一偏振光，第一偏振光为线偏振光；第一四分之一波片22将偏光片50发出的第一偏振光转变为第一圆偏振光；分束器24透射出部分从第一四分之一波片22发射出的第一圆偏振光；第一成像透镜211和第二成像透镜212依次透射分束器24发射处的第一圆偏振光；第二四分之一波片23将成像透镜组21发射出的部分第一圆偏振光转变为第二偏振光；偏振分束器25反射第二四分之一波片23发射出的第二偏振光；第二四分之一波片23将偏振分束器25反射的第二偏振光变为第二圆偏振光；成像透镜组21透射第二四分之一波片23发射出的第二圆偏振光；分束器24反射从第二四分之一波片23发射出的部分第二圆偏振光；成像透镜组21透射分束器24发射出的部分第二圆偏振光；第二四分之一波片23将成像透镜组21发射出的部分第二圆偏振光转变为第一偏振光；偏振分束器25透射第二四分之一波片23发射出的第一偏振光，最终成像到眼瞳。

进一步地，在图3所示的实施例中，显示面板10的出光面的中心点与所述成像透镜组21的中心点之间的最小距离大于或等于1mm且小于或等于25mm。成像组件中的第一四分之一波片22、分束器24、第二四分之一波片23和偏振分束器25所形成的折叠光路可以将光线进行多次反射，从而可以缩短成像透镜组21与显示面板10之间的距离，如此可以实现紧凑、高光效、高分辨率的技术效果。

如图3所示，显示面板10的出光面10a的中心点与所述成像透镜组21的中心点之间的最小距离即为显示面板10的出光面10a的中心点与第一成像透镜211的中心点之间的距离a1，a1应大于或等于1mm且小于或等于25mm。例如，a1可以为但不限于1mm、5mm、10mm、15mm、20mm或者25mm等中的任意数值。

请参阅图4，图4为本申请的第三实施例提供的光学成像系统的结构示意图，其结构与图3所示的第二实施例的光学成像系统的结构大致相同，区别在于：分束器24与第一四分之一波片22贴合，偏振分束器25贴合在第二成像透镜212的靠近第一成像透镜211的镜面上，第二四分之一波片23与偏振分束器25贴合。

图4所示光路为：偏光片50将显示面板10发出的非偏振光转变为第一偏振光，第一偏振光为线偏振光；第一四分之一波片22将偏光片50发出的第一偏振光转变为第一圆偏振光；分束器24透射出部分从第一四分之一波片22发射出的第一圆偏振光；第一成像透镜211透射分束器24发射处的第一圆偏振光；第二四分之一波片23将成像透镜组21发射出的部分第一圆偏振光转变为第二偏振光；偏振分束器25反射第二四分之一波片23发射出的第二偏振光；第二四分之一波片23将偏振分束器25反射的第二偏振光变为第二圆偏振光；第一成像透镜211透射第二四分之一波片23发射出的第二圆偏振光；分束器24反射从第二四分之一波片23发射出的部分第二圆偏振光；第一成像透镜211透射分束器24发射出的部分第二圆偏振光；第二四分之一波片23将第一成像透镜211发射出的部分第二圆偏振光转变为第一偏振光；偏振分束器25透射第二四分之一波片23发射出的第一偏振光；第二成像透镜212透射偏振分束器25透射的第一偏振光，最终成像到眼瞳。

请参阅图5，图5为本申请的第四实施例提供的光学成像系统的结构示意图，其结构与图3所示的第二实施例的光学成像系统的结构大致相同，区别在于：第一四分之一波片22、分束器24、第二四分之一波片23和偏振分束器25均设置于成像透镜组21与显示面板10之间，其中，偏光片50贴合在显示面板10的出光面上，第一四分之一波片22与偏光片50贴合，分束器24与第一四分之一波片22贴合，第二四分之一波片23与分束器24或者偏振分束器25贴合。

在其中一个实施例中，如图5所示，第二四分之一波片23、分束器24、第一四分之一波片22、偏光片50以及显示面板10依次贴合，偏振分束器25设置于成像透镜组21与第二四分之一波片23之间，且与成像透镜组21以及第二四分之一波片23间隔设置。

图5所示光路为：偏光片50将显示面板10发出的非偏振光转变为第一偏振光，第一偏振光为线偏振光；第一四分之一波片22将偏光片50发出的第一偏振光转变为第一圆偏振光；分束器24透射出部分从第一四分之一波片22发射出的第一圆偏振光；第二四分之一波片23将分束器24透射的部分第一圆偏振光转变为第二偏振光；偏振分束器25反射第二四分之一波片23发射出的第二偏振光；第二四分之一波片23将偏振分束器25反射的第二偏振光转变为第二圆偏振光；分束器24反射从第二四分之一波片23发射出的部分第二圆偏振光；第二四分之一波片23将分束器24反射的部分第二圆偏振光转变为第一偏振光；偏振分束器25透射第二四分之一波片23发射出的第一偏振光；第一成像透镜211和第二成像透镜212依次透射偏振分束器25透射的第一偏振光，最终成像到眼瞳。

在其中一个实施例中，所述光学成像系统的结构与图5所示的光学成像系统的结构大致相同，区别在于：偏振分束器25可以贴合在成像透镜组21中任意一个成像透镜的远离或者靠近显示面板10的镜面上，其同样可以实现与上述第四实施例相似的技术效果，此处不做赘述。

在其中一个实施例中，所述光学成像系统的结构与图5所示的光学成像系统的结构大致相同，区别在于：分束器24、第一四分之一波片22、偏光片50以及显示面板10依次贴合，偏振分束器25与第二四分之一波片23贴合，且分别与成像透镜组21以及第二四分之一波片23间隔设置。

本申请实施例的有益效果：本申请实施例提供一种显示设备，所述显示设备包括成像组件和显示面板，所述成像组件设置于所述显示面板的出光侧，通过将所述显示面板的出光面设置为曲面，以使所述显示面板发出的主光线与所述显示面板的出光面垂直，不仅可以提高图像显示亮度的均匀性和光效，还有助于矫正所述显示设备的场曲，使得显示面板不同位置的发光点均可清晰成像。

综上所述，虽然本申请以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本申请，本领域的普通技术人员，在不脱离本申请的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本申请的保护范围以权利要求界定的范围为基准。