头戴式显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种头戴式显示装置，其具有第一入光区以及第一出光区。头戴式显示装置包括第一导光板、第一微型显示器、第一反射镜、第一准直透镜以及第一填充结构。第一导光板的第一内表面具有位于第一出光区中的多个第一镂空微结构。第一微型显示器位于第一入光区中且朝向第一内表面。第一反射镜位于第一入光区中、斜向设置在第一导光板且朝向第一微型显示器。第一准直透镜设置在第一反射镜与第一微型显示器之间。第一填充结构填入第一镂空微结构中，其中第一填充结构的折射率大于第一导光板的折射率。本发明专利技术提供的头戴式显示装置不用通过镀反射膜来达到导引图像光束的目的，从而提升头戴式显示装置在制作上的可行性。

Head mounted display device

The invention provides a head mounted display device with a first light field and a first out light area. The head mounted display device comprises a first light guide plate, a first micro display, a first reflecting mirror, a first collimating lens and a first filling structure. The first inner surface of the first light guide plate has a plurality of first hollow microstructures in the first light field. The first micro display is positioned in the first light field and faces the first inner surface. The first reflector is positioned in the first light field and is obliquely disposed on the first light guide plate and toward the first micro display. The first collimating lens is disposed between the first reflector and the first micro display. The first filling structure is filled in the first hollow out microstructure, wherein the refractive index of the first filling structure is greater than that of the first light guide plate. The head mounted display device of the invention does not need to achieve the purpose of guiding an image light beam by coating the reflecting film, thereby improving the feasibility of the head mounted display device in making.

【技术实现步骤摘要】
头戴式显示装置
本专利技术涉及显示装置，尤其涉及头戴式显示装置。
技术介绍
头戴式图像显示装置通常是以眼镜、眼罩或头盔等形式，把微型显示器及光学元件固定在使用者眼睛的周围，以通过光学元件将来自微型显示器的图像光束导引至使用者的眼中。为了避免头戴式显示装置遮蔽到使用者的视线以及提升头戴式显示装置使用上的便利性及安全性，目前头戴式显示装置发展出自由曲面式菱镜设计和导光板式设计。就导光板式设计而言，有技术提出在导光板内嵌入周期性的分光层，也有技术提出在导光板的表面上形成多个微结构，并在微结构上镀上反射膜，以达到将图像光束导引出导光板并传递至使用者眼中的目的。然而，上述技术的制作门槛高，而难以实施。
技术实现思路
本专利技术提供一种头戴式显示装置，其制作门槛相对低。本专利技术的一种头戴式显示装置，其具有第一入光区以及第一出光区。头戴式显示装置包括第一导光板、第一微型显示器、第一反射镜、第一准直透镜以及第一填充结构。第一导光板具有第一外表面以及与第一外表面相对的第一内表面。第一内表面具有位于第一出光区中的多个第一镂空微结构。第一微型显示器位于第一入光区中且朝向第一内表面。第一反射镜位于第一入光区中、斜向设置在第一导光板且朝向第一微型显示器。第一准直透镜位于第一入光区中且设置在第一反射镜与第一微型显示器之间。第一填充结构填入第一镂空微结构中，其中第一填充结构的折射率大于第一导光板的折射率。基于上述，导光板对应使用者眼睛的位置具有可将图像光束导引出导光板的镂空微结构，且镂空微结构中填充有折射率相对高的填充结构。因此，图像光束进入第一填充结构后会在填充结构与镂空微结构的交界发生全反射而传递至使用者的眼中。因此，本专利技术可以不用通过镀反射膜来达到导引图像光束的目的，从而提升头戴式显示装置在制作上的可行性。为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。附图说明图1A为本专利技术一实施例的头戴式显示装置的俯视示意图；图1B为图1A的头戴式显示装置的局部侧视示意图；图1C至图1F为图像光束在图1A的头戴式显示装置中的传递路径示意图；图2为本专利技术另一实施例的头戴式显示装置的俯视示意图。附图标记说明：100、200：头戴式显示装置；110：第一导光板；112：第一镂空微结构；120：第一微型显示器；130：第一反射镜；140：第一准直透镜；150：第一填充结构；152：第一填充微结构；154：连接结构；210：第二导光板；212：第二镂空微结构；220：第二微型显示器；230：第二反射镜；240：第二准直透镜；250：第二填充结构；A11：第一入光区；A12：第一出光区；A21：第二入光区；A22：第二出光区D、D112A：深度；D1：第一方向；D2：第二方向；D3：第三方向；D110A：厚度；DMAX：最大厚度；E1：第一眼；E2：第二眼；F：固定装置；I：交界；L、L0、L1、L2：图像光束；S11：第一外表面；S12：第一内表面；S21：第二外表面；S22：第二内表面；W：宽度；α、α’、α”、μ、μ’、μ”：入射角；β、γ：底角；φ：夹角；θ：半视角；θ’、θ”：出射角。具体实施方式请先参照图1A及图1B，头戴式显示装置100具有第一入光区A11以及第一出光区A12，其中第一出光区A12可位于第一入光区A11的一侧。然而，入光区与出光区的相对关系及距离可视实际设计需求改变，而不限于图1A所示。头戴式显示装置100包括第一导光板110、第一微型显示器120、第一反射镜130、第一准直透镜140及第一填充结构150。第一导光板110的折射率大于1，以通过全反射的方式将光束导引于其中。举例而言，第一导光板110的材质可以是树脂、玻璃、聚碳酸酯(PC)或亚克力(PMMA)等折射率大于1的材质。第一导光板110的形状可为长方体，且第一导光板110可具有多个平行于由第一方向D1、第二方向D2以及第三方向D3的其中两者所构成的平面，其中第一方向D1、第二方向D2以及第三方向D3彼此垂直。如图1A所示，第一导光板110具有第一外表面S11以及与第一外表面S11相对的第一内表面S12。第一外表面S11以及第一内表面S12均平行于由第一方向D1以及第三方向D3所构成的平面。在实际操作时，第一内表面S12位于第一外表面S11与使用者的第一眼E1之间。第一内表面S12具有多个第一镂空微结构112，位于第一出光区A12中且对应使用者的第一眼E1设置。第一镂空微结构112适于将传递于第一导光板110中的图像光束L导引出第一导光板110。举例而言，各第一镂空微结构112可为镂空的三角柱状微结构，其中第一镂空微结构112可沿第一方向D1排列，且各第一镂空微结构112可沿第三方向D3延伸。请配合参阅图1B，在第三方向D3上，第一镂空微结构112的深度D112A可等于第一导光板110的厚度D110A。各第一镂空微结构112在第一方向D1上的宽度W例如落在10微米至100微米的范围内，较佳落在10微米至50微米的范围。此外，在第二方向D2上，各第一镂空微结构112的深度D可小于第一导光板110的最大厚度DMAX。然而，微结构的实际尺寸可依不同的设计需求改变，不限于上述。第一微型显示器120位于第一入光区A11中且朝向第一内表面S12。在本实施例中，第一内表面S12位于第一微型显示器120与第一外表面S11之间，且来自第一微型显示器120的图像光束L自第一内表面S12进入第一导光板110中。依据不同的需求，第一微型显示器120可选自可见光微型显示器或红外线微型显示器，其中可见光微型显示器可以是微型的有机发光显示器、硅基液晶显示器(LiquiidCrystalonSiliconDisplay,LCOSDisplay)或其它能够提供可见光波段的微型显示器。第一反射镜130位于第一入光区A11中、斜向设置在第一导光板110且朝向第一微型显示器120。具体地，第一反射镜130设置在自第一内表面S12进入第一导光板110中的图像光束L的传递路径上，用以反射进入第一导光板110中的图像光束L，使图像光束L朝第一镂空微结构112传递。需说明的是，此处的第一反射镜130也可以涵盖到设置于第一导光板110表面上的反射层的实施方式，附图在此省略。第一准直透镜140位于第一入光区A11中且设置在第一反射镜130与第一微型显示器120之间，以使第一微型显示器120所发出的图像光束L准直地传递至第一导光板110内。第一准直透镜140可以包括单一透镜或多个透镜，所述透镜可选自于球面透镜、非球面透镜、胶合透镜或其组合。第一准直透镜140可承靠在第一导光板110的第一内表面S12，以具有较佳的汇聚效果，但不以此为限。第一填充结构150填入第一镂空微结构112中，且第一填充结构150的折射率大于第一导光板110的折射率，以使图像光束L进入第一填充结构150后且传递至第一填充结构150与第一镂空微结构112的交界I时通过全反射而传递至使用者的第一眼E1。如此，头戴式显示装置100可以省略反射膜的设置，从而提升头戴式显示装置100在制作上的可行性。在实际制作上，第一导光板110的材质可选择折射率落在1.3至1.55的范围内的材质，而第一填充结构1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种头戴式显示装置，其特征在于，具有一第一入光区以及一第一出光区，所述头戴式显示装置包括：一第一导光板，具有一第一外表面以及一与所述第一外表面相对的第一内表面，所述第一内表面具有位于所述第一出光区中的多个第一镂空微结构；一第一微型显示器，位于所述第一入光区中且朝向所述第一内表面；一第一反射镜，位于所述第一入光区中、斜向设置在所述第一导光板且朝向所述第一微型显示器；一第一准直透镜，位于所述第一入光区中且设置在所述第一反射镜与所述第一微型显示器之间；以及一第一填充结构，填入该些第一镂空微结构中，其中该些第一填充结构的折射率大于所述第一导光板的折射率。

【技术特征摘要】
2015.05.13 TW 1041152271.一种头戴式显示装置，其特征在于，具有一第一入光区以及一第一出光区，所述头戴式显示装置包括：一第一导光板，具有一第一外表面以及一与所述第一外表面相对的第一内表面，所述第一内表面具有位于所述第一出光区中的多个第一镂空微结构；一第一微型显示器，位于所述第一入光区中且朝向所述第一内表面；一第一反射镜，位于所述第一入光区中、斜向设置在所述第一导光板且朝向所述第一微型显示器；一第一准直透镜，位于所述第一入光区中且设置在所述第一反射镜与所述第一微型显示器之间；以及一第一填充结构，填入该些第一镂空微结构中，其中该些第一填充结构的折射率大于所述第一导光板的折射率。2.根据权利要求1所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述第一填充结构具有多个第一填充微结构，各所述第一填充微结构分别填入其中一第一镂空微结构中，且各所述第一填充微结构的形状与各所述第一镂空微结构的形状互补。3.根据权利要求1所述的头戴式显示装置，其特征在于，各所述第一镂空微结构为镂空的三角柱状微结构。4.根据权利要求3所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述第一反射镜与所述第一内表面的夹角为φ，来自所述第一准直透镜的图像光束的半视角为θ，所述第一导光板的折射率为n1，所述第一填充结构的折射率为n2，且5.根据权利要求4所述的头戴式显示装置，其特征在于，各所述第一镂空微结构靠近所述第一反射镜的底角的角度等于2φ，且各所述第一镂空微结构远离所述第一反射镜的底角的角度等于90°-φ。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵凯纬，潘瑞文，叶彦麟，
申请(专利权)人：华邦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71