近眼显示设备及其制造方法技术

一种近眼显示设备及其制造方法。该近眼显示设备包括至少一图像源、至少一近眼显示器件以及至少一成像镜头。该图像源包括一自发光显示芯片，用于发射图像光。该近眼显示器件具有至少一耦入区域和至少一耦出区域，并且该近眼显示器件的该耦入区域对应地耦合于该图像源，其中该近眼显示器件用于将该图像光先从该耦入区域耦入，再从该耦出区域耦出，使得该近眼显示设备无需配备照明系统和中继系统，就能够使用户通过该近眼显示设备观看到与该图像光对应的图像。所述成像镜头被对应地设置于所述图像源和所述近眼显示器件之间的光路中，用于先对来自所述图像源的该图像光进行成像处理，再将该图像光传递至所述近眼显示器件的所述耦入区域。

【技术实现步骤摘要】
近眼显示设备及其制造方法
本专利技术涉及近眼显示
，更具体地涉及近眼显示设备及其制造方法。
技术介绍
近年来，微型显示芯片技术的出现，使得小型化和高分辨率的投影显示成为可能。随着LED技术和微型显示芯片技术的不断发展和市场的大量需求，高成像质量兼顾小体积、可穿戴的微投影系统越来越受到重视，尤其是在现如今发展火热的增强现实(Augmentedreality,AR)、近眼显示(Near-eyedisplay,NED)等领域。目前，现有的近眼显示系统通常是由微投影系统和显示器件组成，但该微投影系统因采用诸如LCOS,LCD,DMD之类的非自发光显示芯片而不得不配置相应的光源系统和中继镜组，例如，如图1所示，现有的微投影系统1P通常照明系统11P、中继镜组12P、LCOS显示芯片13P以及投影成像系统14P，其中该中继镜组12P位于该照明系统11P的发射路径，并且该LCOS显示芯片13P和该投影成像系统14P分别位于该中继镜组12P的相对侧。当该照明系统11P沿发射路径发射照明光束时，该中继镜组12P先将照明光束传输至该LCOS显示芯片13P，以在通过该LCOS显示芯片13P将该照明光束调制成图像光之后，再将该图像光传输至该投影成像系统14P，以通过该投影成像系统14P将该图像光投影成像。然而，现有的微投影系统1P的该照明系统11P所发出的照明光束必须通过体积大、重量重的中继镜组12P来达到LCOS显示芯片13P所需的照射面积，并且转向地传输照明光束，以便通过该LCOS显示芯片13P调制出图像光等等，使得现有的近眼显示系统存在很多不足之处，例如尺寸大、成本高、设备笨重等，极大地限制了现有的近眼显示系统面向消费者的发展和普及。此外，为了实现彩色显示，该照明系统11P不得不配置光源、合色以及匀光器件，使得整个近眼显示系统的尺寸和体积进一步增大，设计更为复杂，成本也更高。而目前的近眼显示产品对体积和重量的要求越来越严苛，对成本要求也越来越高，只有足够小体积、轻重量、低成本而又具有高成像质量的产品才能满足市场需求。
技术实现思路
本专利技术的一优势在于提供一近眼显示设备及其制造方法，其能够省去现有的近眼显示系统中的照明系统，有助于大幅地减小设备体积和重量。本专利技术的另一优势在于提供一近眼显示设备及其制造方法，其中，在本专利技术的一实施例中，所述近眼显示设备的图像源采用了自发光显示芯片，以便省去照明系统和中继系统，不仅能够大幅地减小设备体积和重量，而且有助于减化系统设计、降低加工成本。本专利技术的另一优势在于提供一近眼显示设备及其制造方法，其中，在本专利技术的一实施例中，所述近眼显示设备中的近眼显示器件可以被实施为波导，使得所述近眼显示设备能够实现增强现实的效果。本专利技术的另一优势在于提供一近眼显示设备及其制造方法，其中，在本专利技术的一实施例中，所述近眼显示设备的成像镜头创造性地采用了折反式光路结构，有助于进一步减小设备的整体体积。本专利技术的另一优势在于提供一近眼显示设备及其制造方法，其中，为了达到上述优势，在本专利技术中不需要采用昂贵的材料或复杂的结构。因此，本专利技术成功和有效地提供一解决方案，不只提供简单的近眼显示设备及其制造方法，同时还增加了所述近眼显示设备及其制造方法的实用性和可靠性。为了实现上述至少一优势或其他优势和目的，本专利技术提供了一近眼显示设备，包括：至少一图像源，其中所述图像源包括一自发光显示芯片，用于发射图像光；至少一近眼显示器件，其中所述近眼显示器件具有至少一耦入区域和至少一耦出区域，并且所述近眼显示器件的所述耦入区域对应地耦合于所述图像源，其中所述近眼显示器件用于将该图像光先从所述耦入区域耦入，再从所述耦出区域耦出；以及至少一成像镜头，其中所述成像镜头被对应地设置于所述图像源和所述近眼显示器件之间的光路中，用于先对来自所述图像源的该图像光进行成像处理，再将该图像光传递至所述近眼显示器件的所述耦入区域。在本专利技术的一实施例中，所述自发光显示芯片为MicroLED显示芯片或OLED显示芯片。在本专利技术的一实施例中，所述近眼显示器件包括一波导，其中所述近眼显示器件的所述耦入区域和所述耦出区域分别位于所述波导，其中所述波导用于将从所述耦入区域耦入所述波导的该图像光传输至所述耦出区域，以使该图像光从所述耦出区域被耦出所述波导。在本专利技术的一实施例中，所述近眼显示器件进一步包括至少一耦入元件和至少一耦出元件，其中所述耦入元件被对应地设置于所述波导上的所述耦入区域，用于将传播至所述耦入区域的该图像光耦入所述波导；其中所述耦出元件被对应地设置于所述波导上的所述耦出区域，用于将传播至所述耦出区域的该图像光耦出所述波导。在本专利技术的一实施例中，所述耦入元件为一耦入光栅或一反射面；其中所述耦出元件为一耦出光栅或一半反半透面阵列。在本专利技术的一实施例中，所述波导的耦出方向与所述波导的耦入方向保持一致或保持相反。在本专利技术的一实施例中，所述成像镜头为一成像透镜组，一超透镜以及一衍射透镜中的一个。在本专利技术的一实施例中，所述成像镜头为一折返式镜头，用于折返来自所述图像源的该图像光，并将折返后的该图像光传递至所述近眼显示器件的所述耦入区域。在本专利技术的一实施例中，所述折返式镜头包括被设置于所述图像源和所述近眼显示器件之间的光路中的一部分反透元件，一镜片组，一第二1/4波片以及一偏振反透元件，其中所述第二1/4波片位于所述部分反透元件和所述偏振反透元件之间，并且所述部分反透元件和所述偏振反透元件分别邻近所述图像源和所述近眼显示器件，用于使来自所述图像源的该图像光在所述部分反透元件和所述偏振反透元件之间折返地传播，其中所述镜片组用于汇聚和/或发散该图像光。在本专利技术的一实施例中，所述镜片组中的至少一镜片被设置于所述部分反透元件和所述偏振反透元件之间。在本专利技术的一实施例中，所述折返式镜头进一步包括一第一1/4波片，其中所述第一1/4波片被对应地设置于所述图像源和所述部分反透元件之间的光路中。在本专利技术的一实施例中，所述折返式镜头进一步包括一起偏元件，其中所述起偏元件被对应地设置于所述图像源和所述第一1/4波片之间的光路中。在本专利技术的一实施例中，所述部分反透元件为半反半透镜或半反半透膜；其中所述起偏元件为偏振片或偏振分光元件；其中所述偏振反透元件为PBS膜。根据本专利技术的另一方面，本专利技术进一步提供了一近眼显示设备的制造方法，包括步骤：对应地耦合一图像源的一自发光显示芯片于一近眼显示器件的一耦入区域，使得来自该图像源的图像光能够先从该近眼显示器件的该耦入区域耦入，再从该近眼显示器件的该耦出区域耦出；和对应地设置一成像镜头于该图像源和该近眼显示器件之间的光路中，使得来自该图像源的该图像光能够先经由该成像镜头的成像处理，再被传输至所述耦入区域以被耦入所述近眼显示器件。通过对随后的描述和附图的理解，本专利技术进一步的目的和优势将得以充分体现。本专利技术的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，附图和权利要求本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一近眼显示设备，其特征在于，包括：/n至少一图像源，其中所述图像源包括一自发光显示芯片，用于发射图像光；/n至少一近眼显示器件，其中所述近眼显示器件具有至少一耦入区域和至少一耦出区域，并且所述近眼显示器件的所述耦入区域对应地耦合于所述图像源，其中所述近眼显示器件用于将该图像光先从所述耦入区域耦入，再从所述耦出区域耦出；以及/n至少一成像镜头，其中所述成像镜头被对应地设置于所述图像源和所述近眼显示器件之间的光路中，用于先对来自所述图像源的该图像光进行成像处理，再将该图像光传递至所述近眼显示器件的所述耦入区域。/n

【技术特征摘要】
1.一近眼显示设备，其特征在于，包括：
至少一图像源，其中所述图像源包括一自发光显示芯片，用于发射图像光；
至少一近眼显示器件，其中所述近眼显示器件具有至少一耦入区域和至少一耦出区域，并且所述近眼显示器件的所述耦入区域对应地耦合于所述图像源，其中所述近眼显示器件用于将该图像光先从所述耦入区域耦入，再从所述耦出区域耦出；以及
至少一成像镜头，其中所述成像镜头被对应地设置于所述图像源和所述近眼显示器件之间的光路中，用于先对来自所述图像源的该图像光进行成像处理，再将该图像光传递至所述近眼显示器件的所述耦入区域。


2.如权利要求1所述的近眼显示设备，其中，所述自发光显示芯片为MicroLED显示芯片或OLED显示芯片。


3.如权利要求1所述的近眼显示设备，其中，所述近眼显示器件包括一波导，其中所述近眼显示器件的所述耦入区域和所述耦出区域分别位于所述波导，其中所述波导用于将从所述耦入区域耦入所述波导的该图像光传输至所述耦出区域，以使该图像光从所述耦出区域被耦出所述波导。


4.如权利要求3所述的近眼显示设备，其中，所述近眼显示器件进一步包括至少一耦入元件和至少一耦出元件，其中所述耦入元件被对应地设置于所述波导上的所述耦入区域，用于将传播至所述耦入区域的该图像光耦入所述波导；其中所述耦出元件被对应地设置于所述波导上的所述耦出区域，用于将传播至所述耦出区域的该图像光耦出所述波导。


5.如权利要求4所述的近眼显示设备，其中，所述耦入元件为一耦入光栅或一反射面；其中所述耦出元件为一耦出光栅或一半反半透面阵列。


6.如权利要求3所述的近眼显示设备，其中，所述波导的耦出方向与所述波导的耦入方向保持一致或保持相反。


7.如权利要求1至6中任一所述的近眼显示设备，其中，所述成像镜头为一成像透镜组，一超透镜以及一衍射透镜中的一个。


8.如权利要求1至6中任一所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雁茹，陈杭，胡增新，
申请(专利权)人：舜宇光学浙江研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33