近眼显示装置以及制备近眼显示装置的方法与流程

技术特征：

1.一种近眼显示装置，其特征在于，包括：

像素岛组件，所述像素岛组件包括多个发光元件；以及

微透镜阵列组件，所述微透镜阵列组件包括微透镜阵列以及光学面元件，所述光学面元件具有彼此相邻的透射光学自由曲面、平面全反射面和反射光学自由曲面，

所述像素岛组件和所述微透镜阵列组件的位置被配置为可令所述像素岛组件发出的光自所述透射自由曲面入射至所述光学面元件内，并依次经所述平面反射面和所述反射自由曲面之后经所述微透镜阵列之后射出。

2.根据权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，所述光学面元件包括由高分子构成的棱柱状结构，所述透射光学自由曲面、平面全反射面和反射光学自由曲面为所述棱柱状结构的非平行面。

3.根据权利要求2所述的近眼显示装置，其特征在于，形成所述光学面元件的高分子的折射率为1.49-1.6，光学透过率不小于90％。

4.根据权利要求3所述的近眼显示装置，其特征在于，所述高分子包括PMMA、PC、COC的至少之一。

5.根据权利要求2所述的近眼显示装置，其特征在于，所述光学面元件的厚度为5-15mm，所述光学面元件沿着所述平面反射面所在平面的高度为10-30mm。

6.根据权利要求2所述的近眼显示装置，其特征在于，所述反射光学自由曲面远离所述像素岛组件发出的光的一侧具有半透半反膜。

7.根据权利要求1-5任一项所述的近眼显示装置，其特征在于，所述透射光学自由曲面、平面全反射面和反射光学自由曲面之间的夹角被配置为可令所述像素岛组件发出的光以平行光的方式入射至所述微透镜阵列组件。

8.根据权利要求1-5任一项所述的近眼显示装置，其特征在于，所述透射光学自由曲面和所述反射光学自由曲面的形状被配置为可具有像差校正能力。

9.根据权利要求1-5任一项所述的近眼显示装置，其特征在于，所述微透镜阵列组件进一步包括自然光校正元件，所述自然光校正元件的位置被配置为可令环境光经所述自然光校正元件之后从所述反射光学自由曲面侧入射至所述光学面元件之后射出，且所述自然光校正元件的入光侧表面为可校正所述环境光经所述反射光学自由曲面发生的畸变的自由曲面。

10.一种制备权利要求1-9任一项所述的近眼显示装置的方法，其特征在于，包括：

提供像素岛组件，所述像素岛组件包括多个发光元件；以及

提供微透镜阵列组件，所述微透镜阵列组件包括微透镜阵列以及光学面元件，所述光学面元件具有彼此相邻的透射光学自由曲面、平面全反射面和反射光学自由曲面，并将所述微透镜阵列设置在所述光学面元件中所述平面全反射面所在的表面。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述像素岛组件包括多个阵列排布的发光元件，所述微透镜阵列包括多个阵列排布的微透镜，所述方法包括：

根据单个所述发光元件的长度、所述微透镜的焦距确定单个所述发光元件提供的视场角；

根据出瞳距离、所述视场角确定相邻两个所述微透镜之间的距离；

根据所述出瞳距离、所述微透镜的焦距以及所述视场角确定相邻两个所述发光元件之间的距离。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述光学面元件是通过对塑料进行注塑而形成的。

13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，进一步包括：

提供自然光校正元件，所述自然光校正元件位于环境光入射所述反射光学自由曲面的一侧，所述自然光校正元件是通过对塑料进行注塑而形成的。

技术总结
本发明公开了近眼显示装置以及制备近眼显示装置的方法。该近眼显示装置包括：像素岛组件，所述像素岛组件包括多个发光元件；以及微透镜阵列组件，所述微透镜阵列组件包括微透镜阵列以及光学面元件，所述光学面元件具有彼此相邻的透射光学自由曲面、平面全反射面和反射光学自由曲面，所述像素岛组件和所述微透镜阵列组件的位置被配置为可令所述像素岛组件发出的光自所述透射自由曲面入射至所述光学面元件内，并依次经所述平面反射面和所述反射自由曲面之后经所述微透镜阵列之后射出。该近眼显示装置可实现较大视场、轻薄、高成像能力的近眼VR/AR/MR拼接显示。

技术研发人员：闫萌;王维;凌秋雨;
受保护的技术使用者：京东方科技集团股份有限公司;
技术研发日：2020.03.31
技术公布日：2021.10.01