显示装置及其制造方法与流程

1.本发明涉及显示技术领域，具体涉及一种显示装置及其制造方法。


背景技术：

2.随着有机发光二极管显示(oled：organic light emitting diode)技术的开发和大规模制造产业的扩张，oled显示器已经成为移动显示器的主流，也占据了中尺寸显示器甚至大尺寸tv显示屏的相当大的市场份额。然而当oled显示技术逐渐渗透进入一些特殊的应用领域，原有的器件结构对显示器性能的制约性，就逐渐显露出来了。
3.例如，用于增强现实(ar：augment reality)和虚拟现实(vr:virtual reality)技术的眼镜中的微显示器，就需要解决器件结构与显示器性能之间的平衡问题。具体地，在ar眼镜和vr眼镜的实际应用中，为了便于携带，要求器件体积小、重量轻，而且封装紧凑。而为了将微显示屏输出的二维光学图像以较高传递效率和最低像差和畸变的方式传递到人眼，就需要较大的透镜系统。这就导致光学系统的体积和重量的增加。更加具体地说有大致两个原因，其一，oled发光面通常是一个亮度在各个空间角度都近似的所谓朗伯发光面，大角度出射光的成分很高。所以微显示屏的尺寸越大，为了收集所有显示像素在宽阔的空间角度内发出的光线，透镜的直径就会相应地增加；其二，为了获得较小的图像像差和畸变，镜头的成像距离也会因此而相应地加长，整个光学系统占据的体积就会相应地膨胀。光学系统的体积增大后，承载、支撑和包裹该光学系统的外壳也会增大和变得更重，进而会增加显示器的整体体积和重量。同时，ar/vr眼镜用的微显示屏的进一步微型化将是可穿戴式ar/vr眼镜发展的一个必然趋势。为了保持图像有足够的解析度，每个像素的尺寸就会变得越来越小，换言之，以ppi(point per inch)为基准的像素密度会大大增加。伴随着像素尺寸的缩小，有效发光面积和光线的输出效率就会变差。因此对于会聚光线的光学透镜的性能的要求就会更高。然而现有的技术和器件结构存在诸多瓶颈难以克服。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术困难，本发明提供了一种将光学透镜和显示屏一体化的显示装置，就是将一个电子显示屏和一个光学透镜分别放置在一个封闭的桶状容器的两端、中间填充了一种光学折射率大于1.2的填充物质，比如透明液体或胶体。光学图像从电子显示屏发出，尔后被光学透镜所采集并输出到该容器之外。所述电子显示屏可以是平板式oled或者平板式lcd或者其它类型的平板显示屏，其发光表面上覆盖一层透明保护层或盖板。所述填充物质分别与所述光学透镜和所述透明保护层相接触，从电子显示屏发出的光线在通过填充物质时其折射角度将小于没有填充物质或者填充物为空气的传统显示屏的光学系统。对于有限的透镜通光孔径来说，能够采集到更多的特别是从显示屏发出的大角度的光线，从而提高了该显示装置输出的光学图像的亮度。将光学透镜和显示屏一体化的该显示装置不仅能提高输出光的效率而且很容易将显示装置微型化和轻量化，从而更加适用于ar或vr等可穿戴式显示装置的应用。考虑到可穿戴式显示装置的工作环境的温差较大，本发明还
提供了一种矩形结构的桶状容器和可以在较宽温度范围工作的填充物质的几种选择。本发明还可以将所述光学透镜的光阑结构也放置在所述填充物质中，并对其表面作抗反射镀膜等处理，从而进一步缩小了光学系统的几何尺寸。
5.在揭示本发明的显示装置的各种结构的同时，还提供该显示装置的两种相关制造方法。一种方法是首先在桶状容器的底部安装电子显示屏，以及其它内部的光学零部件比如光阑结构之后，将液态的填充物质注入于所述桶状容器中并至一溢流孔的水位。将光学透镜水平放置于所述光阑结构之上，并使得多余的液态填充物质通过溢流孔排出容器之外，然后对透镜和溢流孔进行密封。另外一种方法，则是先将透镜，电子显示屏和光阑结构固定和封装在所述桶状容器的两端和内部，然后从桶状容器侧壁的一个注入孔注入液态填充物质，直至填充整个内部空间，并且多余的液态填充物质从溢流孔溢出为止。最后封闭注入孔和溢流孔。为了提高本发明的显示装置在大温度范围工作的可靠性，还提供了上述制造方法中，填充液态物质时最适宜的温度范围。
附图说明
6.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。
7.图1是本发明第一实施例的显示装置的结构示意图；
8.图2是现有的光阑结构透过光线的示意图；
9.图3是本发明第一实施例的光阑结构透过光线的示意图；
10.图4是本发明第二实施例的显示装置的结构示意图；
11.图5是本发明第一实施例的显示装置的俯视图；
12.图6是本发明第一种显示装置的制造方法的流程图；
13.图7是本发明第一种显示装置的制造方法的步骤s200对应的结构示意图；
14.图8是本发明第一种显示装置的制造方法的步骤s310对应的结构示意图；
15.图9是本发明第一种显示装置的制造方法的步骤s410对应的结构示意图；
16.图10是本发明第一种显示装置的制造方法的步骤s510对应的结构示意图；
17.图11是本发明第二种显示装置的制造方法的流程图；
18.图12是本发明第二种显示装置的制造方法的步骤s420对应的结构示意图；
19.图13是本发明第二种显示装置的制造方法的步骤s520对应的结构示意图；
20.图14是本发明第三实施例的显示装置的结构示意图；
21.图15是本发明第三实施例的显示装置的俯视图；
22.图16是本发明第三实施例的显示装置在不同温度下的b
‑
b’方向的剖视图；
23.图17是本发明第三实施例的显示装置在不同温度下的a
‑
a’方向的剖视图；
24.图18是本发明第四实施例的显示装置的结构示意图；
25.图19是本发明第五实施例的显示装置的结构示意图；
26.图20是本发明一实施例的ar/vr眼镜的结构示意图。
具体实施方式
27.现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形
式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。
28.图1是本发明第一实施例的显示装置的结构示意图，其中，图1中示例性地将所述桶状容器1的侧壁简略为一条直线。如图1所示，所述显示装置10包括一个桶状容器1、一个光学透镜3和一个电子显示屏4。所述桶状容器1中填充有一种具有透光性的填充物质，所述填充物质的折射率大于或等于1.2。所述填充物质可以为液态填充物质或液态填充物质固化后得到的固化胶体，其中，所述液态填充物质可以是液体或胶体，该实施例以所述填充物质为填充液体2为例进行说明。所述光学透镜3设置于所述桶状容器1的一端，所述光学透镜3的一面与所述填充物质2接触。在该实施例中，所述光学透镜3为凸透镜，所述凸透镜中至少一面是向外凸出的曲面(即凸面)。例如，所述凸透镜具有相对设置的两个凸面；或者，所述凸透镜的其中一面为凸面，另一面可为平面或凹面。在其他的实施方式中，所述光学透镜3也可以采用其他类型的透镜或透镜组合。所述光学透镜3例如可以为聚焦物镜。
29.在该实施例中，所述电子显示屏4包括一发光面41和一透明保护层42，所述电子显示屏4设置于所述桶状容器1的另一端，所述电子显示屏4的透明保护层42与所述填充液体2接触。在该实施例中，所述发光面41为一个oled显示屏的发光面，该oled显示屏例如是用于可穿戴设备的微显示屏。所述透明保护层42例如可以是一个覆盖在oled显示屏上的透明玻璃盖板，盖板的远离oled显示屏的一侧表面为与填充物质2接触的界面，或者，所述透明保护层2也可以是直接形成于发光面41上的透明保护膜层。所述光学透镜3的主平面与所述电子显示屏4的发光面41保持平行，所述光学透镜3的光轴93穿过所述电子显示屏4的发光面41的中心。此处，所述光学透镜3的主平面指的是：从电子显示屏4的发光面41的中心，也就是光学透镜3的焦点处发出的光线经过光学透镜3折射后成为输出的平行光，延长电子显示屏4的发出光线与该平行光相交于一点，通过这个点做垂直于光轴93的平面就是该光学透镜3的主平面，也可称为物方主平面。
30.下面结合图1对该实施例的显示装置的工作原理进行说明。
31.如图1所示，所述显示装置10还包括一个光阑结构5，所述光阑结构5设置于所述光学透镜3与所述电子显示屏4之间，并且与所述填充物质接触。所述光阑结构5的中心位置设置有一通光孔，所述光阑结构5的通光孔的中心与所述光学透镜3的光轴93重合，用于限定从所述电子显示屏4发出并经由所述填充液体2到达所述光学透镜3的光线的发散角度。如果没有准直光学部件或者缩小视角的薄膜，电子显示屏4的发出的光线的空间角度分布近似遵从朗伯发光表面的规律，也就是说各个方向角的发光亮度基本相等。电子显示屏4上每个像素发出的光束是具有较大的发散角度的圆锥体。发出的光线在透明保护层42和填充液体2的接触界面上会发生折射。折射规律遵从斯涅尔定律，也即折射角度θ2的正弦和液体的折射率的乘积等于入射角θ1的正弦和透明保护层42的折射率的乘积。
32.在未添加液体之前，所述光学透镜3和所述透明保护层42之间的空间充满了气体，例如干燥空气或惰性气体。这些气体的光学折射率近似为1，而透明保护层42在采用玻璃材料时，其折射率在1.4左右。因此，从发光面42发出的光线进入气体后的视角会扩大到θ
′2，从而有部分来自电子显示屏4的光线被光阑结构所遮挡，如图1中的空间区域92所包含的光线。如果没有很好的结构改进，则空间区域92所包含的光线就被浪费了，降低了整个显示装
置的输出图像亮度。在现有技术的结构中，如果要收集这部分空间区域92所包含的光线，就需要更大直径的光学透镜，从而整个光学系统的尺寸和重量都会大致以光学透镜直径的立方的速率增加，对于可穿戴式ar或vr眼镜的应用来说则是难以承受的。除了使用更大直径的光学透镜以外，如果减少光学透镜和电子显示屏的垂直距离，从而增大张角θ，似乎也能够收集更多大角度出射的oled的光线，这里的θ如图1所示是被光阑结构5的孔径51限定的电子显示屏4中心对光学透镜3张角的一半。然而，考虑到当光学透镜的f数，也就是光学透镜的焦距和直径之比例接近于1的时候，电子显示屏远离中心的光线对于光学透镜来说不再是近轴光线，从而导致远轴图像的像差、色差以及图像的畸变都变得严重，因此这种方式也难以接受。
33.而在本发明中，如图1所示，在桶状容器5的内部，光学透镜3和电子显示屏4之间填充了折射率大于或等于1.2的填充液体2后，进入填充液体2的光束视角会变小。为了简单明了示出光束方向的变化，在图1的实施例中让填充液体2的折射率等于透明保护层42的折射率，因此在透明保护层42和液体2的界面就不发生光线的偏折，原本会被光阑结构5遮挡的部分光线(空间区域92内的光线)则能够挤进光阑结构5的通光孔(通光孔的孔径为51)并最终被光学透镜3所收集。图1中的91表示出射圆锥光束面。因此，所述显示装置10输出光学图像的亮度会有明显增加。这对于获得高清晰度和高色域度的图像，以及降低功耗或延长电池续航都有着显著的功效。由此可见，与现有技术相比，该实施例的显示装置能够实现在更小巧轻便的光学系统中，输出有足够高的亮度以及中心和周边的分辨率和像差都均匀的图像。
34.光学透镜3对于电子显示屏4的光线的收集能力可以用光学透镜3的数值孔径na(numerical aperture)来表述。其中，na＝n
·
sin(θ)，n为光学透镜3和电子显示屏4之间的介质的光学折射率。因此，在光学透镜3和电子显示屏4之间填充的介质的折射率越高，能收集的oled显示屏发出的光线就越多。
35.进一步地，该实施例所具有的有益效果还在于对于超高解析度电子显示屏的细节辨认能力。放在聚焦光学透镜的焦点的图像，在经过光学透镜转换为平行光后，该平行光束横断面的光强和相位分布是一个二维光学傅里叶变换的能谱。越是靠近光轴中心，越是包含较低空间频率的图形信息，越是远离光轴中心，越是包含高空间频率的图像信息。换句话说，图1的光学透镜3所采集到的电子显示屏4的大角度光线越多，图像的细节就越丰富。图像分辨率的极限则是由衍射艾利斑决定的，衍射极限下可以分辨的最小空间距离x
min
由下式决定：
36.x
min
≈(0.61
·
λ)/na
37.其中，λ是光的波长，na则是上述的光学透镜的数值孔径。显然，数值孔径越大，极限分辨率就越高。需要指出的是，并非只有在像素尺寸到了和光波长可以比拟的程度，上述衍射极限才需要考虑。即使像素尺寸在3微米，作为rgb的三个子像素的最小宽度有可能小于1微米。即使子像素的最小宽度大于1微米，其边缘也包含了更高空间频率的分量。这一点只要通过对一个矩形子像素图形作傅里叶变换后得出的高频分量就可以看出。高空间频率的分量在视觉观测到的图像中改善了图像的锐度，或者换言之提高了物体轮廓和不同颜色的鲜明对比度。
38.综上所述，图1示出的第一实施例的显示装置可以带来的三大优点为：1)使得更加
小巧轻便的光学成像系统称为可能；2)提高了输出图像的亮度；3)提高了图像的极限分辨率。而随着光学成像系统能够分辨的最小尺寸降低，微显示屏可以做的更小，与之匹配的光学透镜等光学零部件也就可以做的更小，在有限的空间内的零部件的集成度可以更高。这对于眼镜式ar或vr显示装置来说，具有十分重要的意义。
39.下面结合图2和图3具体介绍该实施例的光阑结构与现有的光阑结构的差异。图2示出了现有的矩形边缘的光阑结构5’，图3则示出了本发明第一实施例的光阑结构5。如图2所示，现有光阑结构5’的矩形边缘会造成边缘光线的强度有个渐变的区域。这是由于制成光阑的材料的透过率随着厚度的增加指数性地增加。同时采用图2的光阑结构5’时，光线会在光阑结构5’边墙或侧面反射得到反射光线94，这种反射光线94会带来干扰真实图像的虚像。如图1和图3所示，该实施例中，所述光阑结构5的通光孔为一圆锥形漏斗结构，其大孔径端靠近所述光学透镜3，小孔径端靠近所述电子显示屏4，所述圆锥形漏斗的虚拟圆锥顶点位于所述发光面41远离所述透明保护层42的一侧并与所述光学透镜3的光轴93重合。由此，该圆锥形漏斗的虚拟圆锥顶点位于发光面41的后面，所述电子显示屏4的边缘有更多的光线可以通过光阑结构5输出。所述电子显示屏4的尺寸小于所述光阑结构5的最小孔径，以确保图像显示的完整性。所述电子显示屏4、光阑结构5以及光学透镜3的中心均位于所述桶状容器1的中心轴线，该中心轴线即与光学透镜3的光轴93重合。该实施例的光阑结构5带有斜面的结构，而且这个斜面和倾斜角度等于输出光线的圆锥体的张角，所以就基本不存在透镜边缘的光线强度的渐变的阴影区域。并且拥有这种斜面边缘的光阑结构5可以避免光线在光阑结构5边墙或侧面的反射。
40.进一步地，所述光阑结构5由金属材料，或者掺杂了碳粉的树脂、橡胶等非金属材料制成，例如黑色的导电橡胶、黑色的导电树脂等。优选地，所述光阑结构5由金属铜或金属铝制成，并且所述光阑结构5的有光线入射的表面设置有一吸收光线层，所述吸收光线层用于减少光线反射，从而进一步避免光线在光阑结构5边墙或侧面的反射。所述吸收光线层例如可以通过表面涂成黑色或者使用金属表面氧化等方式对金属的光阑结构5表面作黑化处理得到，或者使用黑色的聚氯乙烯(pvc)、黑色树脂等非导电材料制成。
41.如图4和图5所示，为本发明第二实施例的显示装置的结构示意图。该实施例与第一实施例中类似地，所述显示装置20包括桶状容器1，所述桶状容器1中设置有光学透镜3、填充液体2、带有斜面的光阑结构5和置于桶状容器的底部中心处的电子显示屏4。
42.具体地，所述桶状容器1为圆桶状容器，可以采用聚氯乙烯(pvc)或金属薄板制作。结合图4和图5来看，所述桶状容器1包括一圆形底板以及围设于所述底板外周的环形侧板，所述环形侧板与所述圆形底板垂直设置且一体成型。优选地，由于所述电子显示屏4设置于所述桶状容器1的底部，所述圆形底板的厚度大于所述环形侧板的厚度，即所述桶状容器1的侧壁厚度小于其底部壳体的厚度。如此，所述桶状容器1由于热胀冷缩而发生形变时，仅有侧壁(即环形侧板)发生形变，容器底部(即圆形底板)一般不会发生形变。
43.该实施例中，所述电子显示屏4嵌入于所述桶状容器1的底部开口处，其底部(即背向所述光学透镜3的一侧)裸露于外，所述电子显示屏4的信号和控制线从所述电子显示屏4的底部直接引出。在其他实施例中，所述电子显示屏4也直接固定于所述桶状容器1的底部，所述电子显示屏4浸没于所述填充液体2中，为此所述桶状容器1上须开设导线通孔，所述电子显示屏4的信号和控制线通过所述桶状容器1上开设的导线通孔引出。
44.如图4所示，该实施例与第一实施例的不同之处在于，所述光阑结构5的通光孔包括相互连通的锥形孔段和柱形孔段，所述通光孔的孔径在锥形孔段逐渐收缩，直至柱形孔段保持为最小值，所述锥形孔段的孔壁为斜面。所述斜面为一圆锥面的一部分，所述圆锥面对应的顶点与所述电子显示屏4的发光面的中心位置相对应。
45.如图4所示，斜面光阑结构5的底部和容器1的底部相接触，其外侧面和容器1的内侧壁相接触。和传统的光阑结构5不同，在该实施例中，斜面光阑结构5还起到了支撑和固定光学透镜3位置的作用，从而在所述光学透镜3和电子显示屏4一体化装置的装配过程中，能够确保光学透镜3的中心到电子显示屏4的中心的距离基本等于光学透镜3的焦距。
46.由于黑色的光阑材料不一定能够覆盖所有的容器1的内表面，为了防止光线反射，优选地，将容器1的内表面，也就是包容了电子显示屏4、填充液体2、斜面光阑结构5和光学透镜3的部分的容器1内表面，设置一吸收光线层，例如可以通过将容器1内表面涂成黑色或者使用金属表面氧化等方式对金属的容器1内表面作黑化处理得到，或者使用黑色的聚氯乙烯(pvc)、黑色树脂等非导电材料制成。
47.如图4所示，在该实施例中，在容器1的侧壁上有一个溢流孔1a，其目的在于将安置光学透镜3过程中溢出的液体通过该溢流孔1a流出容器之外。这样，通过将光学透镜3稳定地放置在斜面光阑结构5之上，排除了多余的液体和可能残留在液体中的气泡。然后通过密封胶6将溢流孔1a以及光学透镜3上部边缘和容器1的侧壁封装并固化。在容器1底部的和电子显示屏4周围的缝隙也用相关的密封胶封闭和固化起来，确保容器1内部的气密性，防止液体的泄露和空气的进入。至此，就完成了光学透镜3和电子显示屏4的一体化装配过程。
48.如上所述，容器1中填充的液体需要是有较高折射率的液体物质。例如，所述填充液体2可以为去除了离子的纯净水、甘油等，填充液体2优选的液体类型在下文中具体描述。去除了离子的纯净水的可见光折射率大致在1.33，甘油的折射率大致在1.47。电子显示屏4的透明保护层42的折射率为n1，为了收集大角度的光线，优选地，合理选择透明保护层42的材料和填充液体2的材料，使得填充液体2的折射率n2大于或等于透明保护层42的折射率n1。
49.在该实施例中，所述光学透镜3的折射率为n3。优选地，填充液体2的折射率n2小于或等于所述光学透镜3的折射率n3。并且当填充液体2的折射率等于所述光学透镜3的折射率的时候，填充液体2和光学透镜3合为一体成为一个近似的平凸透镜。进一步优选地，填充液体2的折射率n2满足：n3>＝n2>＝n1。在一种具体的实施方式中，填充液体2的折射率n2满足：n2＝(n1 n3)/2。
50.由于填充液体2可能和金属容器1直接接触，需要防止电化学腐蚀，所以采用的水溶液需要是去除了离子后的纯净水。该实施例中另外一种填充液体2的选择是防冻液和去离子后的纯净水的混合溶液，这种溶液中的防冻液优选为具有防腐蚀的液体，防冻液的体积比例在20％到50％之间，防冻液越多冰点就越低。20％以上的防冻液就能够保证在室外零下20摄氏度的时候使用。由此采用本发明的显示装置的结构的ar或vr眼镜不会发生内部液体冻结的情况。其中，所述防冻液可以包括如下的至少一种物质：甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇，甲醇的分子式为ch3oh，乙醇的分子式为c2h5oh，乙二醇的分子式为c2h4(oh)2，丙三醇的分子式为c3h5(oh)3，且一般称为甘油。
51.该实施例中再一种填充液体2的选择是硅油，硅油不溶于水，其凝固点为
‑
50摄氏
度，所以通常的使用者的环境下不会凝结。其沸点在101摄氏度，也不用担心在使用者的环境下挥发。硅油在通常情况下无色透明，折射率1.4，是一个很适合本发明的填充物质的选择。
52.对应地，本发明还提供上述显示装置的制造方法。下面结合图6～图13示例性地介绍本发明的两种显示面板的制造方法。如图6所示，为本发明第一种显示装置的制造方法的流程图，该第一种制造方法包括如下步骤：
53.s100：提供一个桶状容器，并在所述桶状容器的底部安装一个电子显示屏；
54.s200：将一个漏斗形的光阑结构紧密嵌入所述桶状容器的内部；
55.s310：将除泡后的液态填充物质注入于所述桶状容器中，所述填充物质的折射率大于或等于1.2；
56.s410：将光学透镜水平放置于所述光阑结构之上，并保持所述光学透镜的主平面平行于所述电子显示屏的发光面，同时利用所述桶状容器的溢流孔排出多余的液态填充物质和空气；
57.s510：利用密封胶密封所述光学透镜与所述桶状容器之间的空隙，同时利用所述密封胶封堵所述溢流孔；
58.在s310至s510的封装过程中，保持所述桶状容器、透镜、光阑结构、电子显示屏和液态填充物质的温度在36摄氏度到60摄氏度之间的恒温。在使用过程中只要保持温度低于这个封装温度，或者略高于这个温度，容器内就基本不会出现气泡。当温度低于这个封装温度的时候，金属容器的尺寸会发生冷缩，但是液体是不可压缩的，所以金属容器的外形会有一定程度的膨胀形变。只要保证其形变不发生在可能影响到输出光学图像的部位就可以了。
59.下面结合图7～10具体介绍该显示装置的制造方法的实现过程。在该实施例中，以所述填充物质为填充液体为例进行说明。在其他可替代的实施方式中，所述填充物质可以为其他液态物质，例如液态胶体等。
60.首先，对应于步骤s100，提供一个桶状容器1，并在所述桶状容器1的底部安装一个电子显示屏4。
61.该实施例中，所述桶状容器1的底部开设有一安装孔，首先，所述电子显示屏4安装于所述安装孔中，保证所述电子显示屏4的表面，即透明保护层42的外表面至少不低于容器底部。接着，为确保所述桶状容器1的气密性，所述桶状容器1与所述电子显示屏4之间的缝隙由密封胶密封，所述密封胶固化后能够防止液体泄露以及空气进入。采用密封胶封闭所述电子显示屏4与所述桶状容器1之间的缝隙；然后对所述密封胶进行固化处理。容器1的外形可以为圆形桶或者方形桶的形状。在使用过程中，如果温度发生剧烈变化，可能导致容器内部空隙产生，由此产生气泡。气泡则会对电子显示屏4出射的光线发生折射和反射作用。因此，合理选择容器1和光阑结构5材料，尽量减少它们之间的热膨胀系数的差异。优选地，所述桶状容器1和所述光阑结构5采用相同的金属材料，由此不但能够减少两者在热膨胀系数上的差异，避免气泡产生，而且能够防止不同金属在有一定导电性液体中的电解现象以及由此带来的电化学腐蚀。
62.在其他实施例中，所述桶状容器1的底部可不开设安装孔，所述电子显示屏4直接安装于所述桶状容器1的底部内侧表面上。但所述桶状容器1上须开设导线通孔，所述电子
显示屏4的信号和控制线通过所述导线通孔引出。
63.该实施例中，所述桶状容器1的侧壁上设置至少一个溢流孔1a，所述溢流孔1a用于排除所述显示装置10装配时溢出的填充液体或空气。
64.接着，对应于步骤s200，如图7所示，提供一个光阑结构5，并将所述光阑结构5嵌入于所述桶状容器1的内部，使得所述光阑结构5的底端抵靠于所述桶状容器1的底部内侧表面，所述光阑结构5的外侧壁与所述桶状容器1的内侧壁紧密接触。
65.然后，对应于步骤s310，如图8所示，将容器1置于一个水平操作平面，通过所述桶状容器1的开口将除泡后的填充液体2注入于所述桶状容器1中，直至达到溢流孔1a的高度。当所述填充液体2从所述桶状容器1上开设的溢流孔1a流出时，停止注入。为了防止使用过程中有气体从填充液体释放出来产生气泡，该填充液体预先可做排出溶解在液体中的气体的处理。
66.之后，对应于步骤s410，如图9所示，利用带有真空吸盘的机械手(图中未示出)将光学透镜3水平放置于所述光阑结构5之上，并与所述光阑结构5的顶端接触。在放置过程中，应保持所述光学透镜3的主平面平行于所述电子显示屏4的发光面41，同时利用所述溢流孔1a排出多余的填充液体2以及可能残留在所述填充液体2中的气泡。为了保证多余的填充液体2能够顺利地从溢流孔1a排泄出去，所述桶状容器1的开口尺寸要求大于所述光学透镜3在长轴方向上的直径。
67.最后，对应于步骤s510，如图10所示，将密封胶6涂布于所述光学透镜3的周边位置，以密封所述光学透镜3和所述桶状容器1之间的空隙，并封堵所述溢流孔1a，之后所述密封胶6进行固化处理，使得所述光学透镜3的上侧边缘与所述桶状容器1的外壳胶合在一起。至此，形成所述显示装置。
68.图11是本发明第二种显示装置的制造方法的流程图，该第二种制造方法包括如下步骤：
69.s100：提供一个桶状容器，并在所述桶状容器的底部安装一个电子显示屏；
70.s200：将一个漏斗形的光阑结构紧密嵌入所述桶状容器的内部；
71.s320：将光学透镜放置在所述光阑结构之上，并保持所述光学透镜的主平面和所述电子显示屏的发光面平行，并用密封胶密封所述光学透镜与所述桶状容器之间的空隙；
72.s420：从所述桶状容器的注入口注入液态填充物质，直至所述桶状容器的溢流口排除多余的液态填充物质和空气，所述填充物质的折射率大于或等于1.2；
73.s520：用密封胶封堵所述溢流孔和注入孔；
74.在s320至s520的封装过程中，保持所述桶状容器、透镜、光阑结构、电子显示屏和液态填充物质的温度在高于人体皮肤温度的36摄氏度到60摄氏度之间的恒温。在使用过程中只要保持温度低于这个封装温度，或者略高于这个温度，容器内就基本不会出现气泡。
75.下面结合图12和图13具体介绍该第二种制造方法的实现过程。在该实施例中，以所述填充物质为填充液体为例进行说明。在其他可替代的实施方式中，所述填充物质可以为其他液态物质，例如液态胶体等。
76.具体地，步骤s100和s200与第一种制造方法中的步骤s100和s200相同。在s320中，光学透镜3的放置步骤与第一种制造方法中步骤s410中放置光学透镜3的步骤相同，但在光学透镜3的封装过程中可以仅密封所述光学透镜3和所述桶状容器1之间的空隙，而不封堵
溢流孔1a，或者在封堵溢流孔1a后再次将所述溢流孔1a内的密封胶6去除，以便于后续填充液体2注入时，多余的填充液体2以及密封胶6固化产生的气体能够从所述溢流孔1a排出。
77.第二种制造方法与第一种制造方法的主要差别在于，第一种制造方法的填充液体2注入步骤是在光学透镜3封装之前，而该实施例的填充液体2注入步骤是在光学透镜3封装之后，是在所述密封胶6固化之后进行的。为此，所述桶状容器1除了设置溢流孔1a之外，还需设置用于注入填充液体2的注入孔1b。该实施例中，所述注入孔1b设置于所述桶状容器1b的底部。
78.在步骤s420中，如图12所示，在所述密封胶6固化之后，将所述桶状容器翻转90
°
，使得所述溢流孔1a的出口朝上，之后从所述注入孔1b注入填充液体2，直至溢流孔1a排出多余填充液体2和所有空气。所述填充液体2在注入之前同样需要进行除泡处理，以排除溶解在液体中的气体。在所述填充液体2的注入过程中，应始终保持所述溢流孔1a的出口高于所述注入孔1b的入口。
79.在步骤s520中，如图13所示，利用密封胶6封堵所述溢流孔1a和注入孔1b，并对所述密封胶6进行固化处理。至此，完成注入以及封装过程，形成所述显示装置。
80.上述第一种和第二种制造方法中的装配和封装步骤可以有空气的环境中进行，也可以在有较低真空度的一个密闭空间中进行。在有较低真空度的一个密闭空间中进行时，可以进一步地防止空气滞留在容器1内部和液态填充物质中，当温度发生变化，或者容器的方位发生变化，比如倒置或震动的时候，有空气从容器内壁或液体析出成为气泡，从而对输出光束发生散射。
81.图14～17是本发明第三实施例的显示装置的结构示意图。该实施例中，如图14和15所示，与第一实施例类似地，所述显示装置30包括桶状容器1，所述桶状容器1中设置有光学透镜3、填充液体2、带有斜面的光阑结构5和置于桶状容器的底部中心处的电子显示屏4。
82.如图15所示，该实施例与第一实施例的不同之处在于，所述桶状容器1并非是圆形桶，而是矩形桶，其包括一矩形底板以及围设于所述矩形底板外周的四个矩形侧板，所述四个侧板依次首尾连接且与所述矩形底板垂直设置，所述四个矩形侧板与所述矩形底板一体成型。相对于圆形桶而言，矩形桶在使用温度低于封装温度时，因冷缩导致的鼓形变形比圆形桶有更大的余地。
83.请结合参考图16和图17，其为第三实施例的显示装置在不同温度下的对比图。图16中左半部显示了在接近封装温度时的侧视剖面图，图17中左半部显示了在接近封装温度时的俯视剖面图。图16和图17中右半部显示了在温度远低于封装温度时发生的鼓形膨胀。当显示装置的温度为40摄氏度时，由于温度接近其封装温度，因此所述桶状容器1维持原有的矩形外形，当显示装置的温度为10摄氏度时，由于其低于封装温度，因此所述桶状容器1会发生冷缩现象，但是由于液体不可压缩，所以较薄的金属侧壁会发生一定的鼓形膨胀，以便维持原有的液体的容积，因此就可以避免容器内部的填充液体2通过密封口泄漏。
84.当显示装置的工作温度高于封装温度时，所述桶状容器1会有所涨大，在大气压力的作用下，所述桶状容器1的侧壁可能会发生一定程度的内陷以力图维持内部空间的容量，因此在一定程度上避免了容器内部出现气泡，而气泡会对光线发生折反射，改变光线的轨迹，从而对输出图像造成干扰。
85.优选地，所述矩形底板的厚度大于所述矩形侧板的厚度，即所述桶状容器1的侧壁
厚度小于其底部壳体的厚度。如此，当温度发生变化的时候，所述桶状容器1的形变主要发生在侧壁，所述桶状容器1的底部不会发生形变，由此确保与容器1底部接壤的电子显示屏4不会因此受到影响。
86.如图18所示，为本发明中第四实施例的显示装置的结构示意图。该实施例的显示装置40的基本结构与第一实施例的显示装置10的类似。该实施例与第一实施例的区别在于：填充物质不同。由于在制作完光学透镜
‑
电子显示屏一体化装置后，内部的填充液体不再需要流动，在该实施例中采用有一定流动性但流动性弱于液体的透明胶体21，这种透明胶体21可以是各种树脂类胶体，比如环氧树脂，或硅胶。注入液态胶体21后，在液态胶体21本身的重量和表面吸附力的作用下，液态胶体21会基本填充了容器1的所有空间。在放置和固定光学透镜3的过程中，所述液态胶体21还会被进一步地挤压而塞满容器1内部的各个角落和缝隙，同时挤出可能附着在容器1内壁和不同零部件之间的缝隙中的空气。
87.在该实施例中，采用透明胶体21的好处是其材料密度有可能大于通常的液体，从而其光学折射率也比较大，从而有利于光学透镜获得较高的数值孔径，或者采集更多的光线。
88.如图19所示，为本发明的第五实施例的显示装置的结构示意图。该实施例的显示装置50的基本结构与第一实施例的显示装置10的类似。该实施例与第一实施例的区别在于：所述填充物质为固化的透明胶体22。在该实施例中，在填充完有一定流动性和可固化的透明胶体22后，装配光学透镜3，但是保持溢流孔1a或其它通往容器外部的针孔。然后使用uv(ultraviolet curing，紫外固化)固化或者加热固化的方法，或者两者组合起来同时或先后施加的方法，对填充并密封在容器1中的透明胶体22进行固化。在固化胶体22的过程中产生的挥发性气体则通过溢流孔1a或特别留存的透气针孔释出容器1之外。由于胶体或其它可固化的树脂等材料在固化过程中可能会释放有机溶剂或其它气体，并发生2％左右的体积收缩，所以必须最后再对容器1的各个缝隙和通孔进行气密性封闭处理，防止空气特别是湿气的侵入。
89.采用可固化胶体的好处，除了具有上述第四实施例中采用透明胶体的优势以外，其材料本身具有较高的粘结性，固化后的整个显示装置为固体材料组成，其牢固性和持久性将会好于填充液体和可流动胶体的情况，不管图19的一体化显示装置如何放置，如何旋转和运动，各个零件之间保持固定的距离和方位，从而保证获得稳定的光学图像。
90.uv或热固化的材料可以从以下材料中选择：丙烯酸聚合物(acrylic polymer)、环氧树脂聚合物(epoxy polymer)、聚碳酸脂(polycarbonate)、烯丙基二甘醇酸脂(cr
‑
39)、以及其它树脂材料。这些材料的折射率甚至可以达到1.7左右，大大提高了光学透镜系统的光学性能。
91.以上第四实施例和第五实施例的透明胶体的折射率的要求与第一实施例的填充液体的折射率的要求相似。所述透明胶体的折射率大于或等于1.2，优选大于或等于透明保护层42的折射率n1，并且进一步优选小于或等于光学透镜3的折射率n3，例如可以满足：n2＝(n1 n3)/2，但本发明不限于此。
92.请参考图20，其为本发明实施例的ar/vr眼镜的结构示意图。如图20所示，所述ar眼镜包括显示装置10(或显示装置20、显示装置30、显示装置40、显示装置50)、镜筒15、第一反射镜11、第二反射镜12和另一光学透镜13，所述第一反射镜11、第二反射镜12和另一光学
透镜13与所述显示装置中的光学透镜3组成光学系统，能够将所述电子显示屏4显示的光学图像放大并输送到人眼中。
93.在该实施例中，所述电子显示屏4可以为硅基有机发光显示屏，所述硅基有机发光显示屏是一种采用有机发光显示技术的硅基微显示屏(si based microdisplay)，具有高分辨率、高集成度、低功耗、体积小、重量轻等诸多优势。所述硅基微显示屏包括制作在硅片上的像素阵列、行扫描线、数据线和外部供电线，然后在这些电路上制作oled阵列和相关的彩色滤光片阵列。由于使用了彩色滤光片，就可以使用发白色光线的oled薄膜，从而可以一次性地并且无需使用每个不同颜色的子像素处都开孔的复杂的fmm(fine metal mask，精细金属掩膜板)蒸发出oled薄膜。在其他实施例中，所述电子显示屏4也可为其他类型的微显示屏。
94.该电子显示屏4的图像数据由相关的视频发生和控制器生成然后通过数据芯片平行地通过数据线馈入显示屏4。行扫描或者移位寄存器则顺序选择打开显示屏4内的像素阵列的某一行的所有像素的开关，让图像信号通过并行的方式馈入该行的所有像素内的存储电容中，同时开始驱动该行的oled发光单元，使其按照最新的图像数据发出光线。
95.其中，所述电子显示屏4输出的光学图像一般包括红(r)、绿(g)、蓝(b)三种基本颜色的光线。这些光线通过所述光学透镜3变成几乎平行的光线，然后被第一反射镜11反射成为横向传播光束95，这些横向传播光束95在镜筒15之内传播一定距离后到达第二反射镜12，并被所述第二反射镜12反射成为纵向传播光束96，这些纵向传播光束96直接入射到人眼中或者通过另一光学透镜13聚焦后到达人眼14。该实施例中，所述光学透镜3作为物镜，另一光学透镜13作为目镜，所述物镜为凸透镜，所述目镜为凹透镜。对于vr眼镜来说上述光学系统就构成了最基本的功能，然而对于ar眼镜来说，还需要让第二反射镜12透过一定的外界场景的输入光线，从而与电子图像融合或交叠后进入人眼14。
96.以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。