CN110376742A - 近眼显示器及近眼显示*** - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种近眼显示器及近眼显示***，包括：显示面板，所述显示面板包括平铺设置的多个像素，所述多个像素中的每两个相邻像素间隔设置，且所述每两个相邻像素之间填充有透光的透明基材；设置在所述显示面板的发光侧的光引导结构，所述光引导结构用于将所述显示面板显示的图像折射或反射到用户的眼睛内。本申请的近眼显示器中，通过在显示面板的发光侧设置光引导结构，将显示面板显示的图像折射或反射至用户的眼睛内，同时外界的实景光线穿过像素之间的透明基材进入用户的眼睛，能够实现显示面板显示的虚拟图像与实景图像叠加的AR显示。同时，将像素设置在整个显示面板上，能够提供较大的视场范围，进而能够提升用户的视觉体验。

Description

近眼显示器及近眼显示***

技术领域

本发明实施例涉及显示领域，并且更具体地，涉及近眼显示器及近眼显示***。

背景技术

增强现实(Augmented Reality，AR)近眼显示技术，是一种将近眼显示器产生的虚拟图像与真实世界的实景图像叠加显示，从而使用户能够从屏幕上看到最终的增强实景图像的技术。

如图1所示，背景02为实景图像，正中间显示的时间01为近眼显示器产生的虚拟图像。近眼显示器通常佩戴在用户的眼部，例如近眼显示器通常以眼镜的形式呈现，则近眼显示器的屏幕为眼镜的镜片。通常近眼显示器包括投影部件，该投影部件产生的图像的光线经过多次反射之后投射至人眼的视网膜上。

现有技术中的近眼显示器的视场范围(Field Of View，FOV)较窄，用户体验较差。

发明内容

本发明实施例提供一种近眼显示器及近眼显示***，用于解决现有技术中存在着的近眼显示器的视场范围较窄，用户体验较差的问题。

第一方面，提供了一种近眼显示器，包括：

显示面板，所述显示面板包括平铺设置的多个像素，所述多个像素中的每两个相邻像素间隔设置，且所述每两个相邻像素之间填充有透光的透明基材；

设置在所述显示面板的发光侧的光引导结构，所述光引导结构用于将所述显示面板显示的图像反射或折射到用户的眼睛内。

本发明实施例的近眼显示器中，通过在显示面板的发光侧设置光引导结构，将显示面板显示的图像反射或折射到用户的眼睛，同时外界的实景光线穿过像素之间的透明基材进入用户的眼睛，能够实现显示面板显示的虚拟图像与实景图像叠加的AR显示。同时，将像素排列在整个显示面板上，这样能够提供较大的视场范围，进而能够提升用户的视觉体验。

所述多个像素中的每个像素用于发光。通过控制显示面板内的多个像素的发光，可以在显示面板上显示图像。

可选地，光引导结构可以包括折射结构和/或反射结构，显示面板显示的图像经过折射和/或反射后到达用户的眼睛。

可选地，光引导结构还用于透射外界的实景光线。

可选地，所述显示面板还包括透明基板，所述多个像素间隔放置在所述透明基板上。可选地，所述多个像素的高度相同。

可选地，每两个相邻像素之间填充的透明基材的高度不超出两侧像素的高度。这样便于封装。

应注意，每两个相邻像素之间的距离可以相同也可以不同。

结合第一方面，在第一种可能的实现方式下，所述光引导结构用于将所述显示面板显示的图像折射到所述用户的眼睛内，所述光引导结构包括多个折射结构，所述多个折射结构与所述多个像素一一对应，所述多个折射结构中的每个折射结构用于将对应的像素发出的光线折射至所述近眼显示器的焦点处，所述近眼显示器的焦点落在所述用户的眼球内，

所述多个折射结构中的每两个相邻的折射结构间隔设置，且所述每两个相邻的折射机构之间填充有透光的透明基材。

具体地，所述近眼显示器的焦点落在所述用户的瞳孔圆心的中轴线上。

可选地，每两个相邻的折射结构之间的间隔与每两个相邻的像素之间的间隔正对。这样，外部的实景光线可以无遮挡地通过两者间隔处填充的透明基材进入用户的眼睛。

这样，折射结构可以将像素发出的光线折射至近眼显示器的焦点处，同时外界的实景光线可以穿过透明基材进入用户的眼睛，能够实现显示面板显示的虚拟图像与实景图像叠加的AR显示。

可选地，每两个相邻的折射结构之间的透明基材与每两个相邻的像素之间的透明基材的材料相同。

结合第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式下，每个折射结构和对应的像素通过第一胶水粘接。可选地，粘接在一起的折射结构和像素作为一个像素组件。也就是说，近眼显示器可以包括多个间隔设置的像素组件，且每相邻的两个像素组件之间填充有透明基材。

结合第一种或第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式下，所述每个像素包括至少一个发光单元，在所述每个折射结构上靠近所述显示面板的一侧设置有至少一个斜槽，所述至少一个斜槽与所述至少一个发光单元一一对应，所述至少一个斜槽中的每个斜槽用于将对应的发光单元发出的光线折射至所述近眼显示器的焦点处。

通过在折射结构上设置斜槽，能够将像素中的每个发光单元发出的光线折射至近眼显示器的焦点处。

结合第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式下，所述至少一个斜槽中的每个斜槽的斜面与所述折射结构上远离所述显示面板的一侧表面具有一交线，该交线与所述折射结构上远离所述显示面板的一侧表面上沿所述近眼显示器的水平方向的第一中轴线之间的第一夹角Φ满足以下公式：

所述每个斜槽的斜面与所述折射结构上远离所述显示面板的一侧表面之间的第三夹角θ满足以下公式：

其中

D为所述每个斜槽的斜面的中心点到所述第一中轴线的距离，L为所述每个斜槽的斜面的中心点到所述折射结构上远离所述显示面板的一侧表面上沿所述显示面板的垂直方向的第二中轴线的距离，n为所述折射结构的基材的折射率，n_f为所述第一胶水的折射率，r为近眼显示视场弧面曲率半径，

所述交线与所述第一中轴线之间的第二夹角大于或等于所述第一夹角，所述斜面与所述表面之间的第四夹角大于或等于所述第三夹角。

通过使得折射结构上设置的斜槽满足以上要求，能够使得显示面板上的像素在用户的眼睛视网膜成清晰的全视野的像，成像不会因用户的眼睛变焦而模糊。

结合第四种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式下，所述近眼显示视场弧面曲率半径r满足以下公式：

其中，S为所述显示面板的中心到所述用户的瞳孔中心的距离，α为眼睛的最大视角，P为所述用户的瞳孔半径。

结合第一种至第五种可能的实现方式中任一种实现方式，在第六种可能的实现方式下，所述近眼显示器还包括：

设置在所述显示面板与所述光引导结构之间的准直透镜组件，用于将所述多个像素发出的光线转变为准直光，并输入所述光引导结构中；

所述光引导结构用于将所述准直透镜组件输入的准直光折射至所述近眼显示器的焦点处。

通过设置准直透镜组件，能够提高近眼显示器的成像质量。

结合第六种可能的实现方式，在第七种可能的实现方式下，所述准直透镜组件包括多个准直透镜，所述多个准直透镜与所述多个像素一一对应，所述多个准直透镜中的每个准直透镜用于将对应的像素发出的光线转变为准直光，

所述多个准直透镜中每两个相邻的准直透镜间隔设置，且所述每两个相邻的准直透镜之间填充有透光的透明基材。

结合第七种可能的实现方式，在第八种可能的实现方式下，所述多个像素中的每个像素包括至少一个发光单元，所述每个准直透镜包括至少一个子准直透镜，所述至少一个子准直透镜与所述至少一个发光单元一一对应，所述至少一个子准直透镜中的每个子准直透镜用于将对应的发光单元发出的光线转变为准直光。

结合第七种或第八种可能的实现方式，在第九种可能的实现方式下，所述光引导结构包括多个折射结构，所述多个折射结构与所述多个准直透镜一一对应，每个准直透镜位于对应的像素与对应的折射结构之间，所述每个准直透镜与对应的像素之间通过第二胶水粘接，所述每个准直透镜与对应的折射结构之间通过第三胶水粘接。

可选地，每两个相邻的像素之间的间隔、对应的相邻准直透镜之间的间隔与对应的相邻折射结构之间的间隔正对。这样，外部的实景光线可以无遮挡地通过间隔处填充的透明基材进入用户的眼睛。

可选地，粘接在一起的像素、准直透镜和折射结构作为一个像素组件。这样，近眼显示器可以包括多个间隔设置的像素组件，且每相邻的两个像素组件之间填充有透明基材。

结合第九种可能的实现方式，在第十种可能的实现方式下，所述第二胶水的折射率和所述每个准直透镜的基材的折射率相同。这样可以避免第二胶水对准直透镜的焦点造成影响，从而影响准直效果。

结合第九种或第十种可能的实现方式，在第十一种可能的实现方式下，所述每个像素包括红色发光单元、绿色发光单元和蓝色发光单元，所述每个准直透镜组件包括三个子准直透镜，位于同一个像素内的所述红色发光单元、所述绿色发光单元和所述蓝色发光单元与位于同一个准直透镜内的三个子准直透镜一一对应；

位于同一个像素内的所述红色发光单元、所述绿色发光单元和所述蓝色发光单元到各自对应的子准直透镜的最小距离T分别满足以下公式：

其中，R_r、R_g、R_b分别为位于同一像素内的所述红色发光单元、所述绿色发光单元和所述蓝色发光单元各自对应的子准直透镜的曲率半径，n_r、n_g、n_b分别为所述每个准直透镜的基材对红色波长的光、绿色波长的光、蓝色波长的光的折射率，n_fr、n_fg、n_fb分别为所述第三胶水对红色波长的光、绿色波长的光、蓝色波长的光的折射率。

结合第八种至第十一种可能的实现方式中任一种实现方式，在第十二种可能的实现方式下，同一个准直透镜内相邻的两个子准直透镜之间设置有遮光槽，所述遮光槽内填充吸光材料。这样能够避免相邻的发光单元发出的光线相互干扰。

结合第一方面或第一方面的第一种至第五种可能的实现方式中任一种实现方式，在第十三种可能的实现方式下，所述多个像素发出的光线为准直光线。这样能够使得光引导结构将尽可能多的光线折射至近眼显示器的焦点处，同时由于不需要额外设置准直透镜组件，还能够简化近眼显示器的结构。

结合第一方面，在第十四种可能的实现方式下，所述光引导结构包括一个半反射结构，用于将显示的图像反射至所述用户的眼睛内，所述多个像素所在平面位于所述半反射结构与所述半反射结构的焦平面之间。具体地，所述半反射结构反射所述多个像素发出的光线，所述半反射结构的反射光线在位于所述半反射结构远离所述多个像素的一侧、与用户的眼睛相距一定距离的位置处成正立、放大的虚像。

所述半反射结构还用于透射外部实景光线，且不会改变透射光线的路径。即所述半反射结构不会造成透射图像畸变。

该半反射结构可以将显示面板显示的图像反射至所述用户的眼睛内，同时外界的实景光线可以穿过该半反射结构以及相邻像素之间的透明基材进入用户的眼睛，能够实现显示面板显示的虚拟图像与实景图像叠加的AR显示。

可选地，所述每个像素下方设置有遮光层，所述遮光层用于阻挡所述每个像素发出的光线直接进入用户的眼睛。这样能够避免像素发出的光线直接进入用户的眼睛，而对显示造成干扰。

结合第十四种可能的实现方式，在第十五种可能的实现方式下，所述半反射结构为菲涅尔半反射凹面镜，所述多个像素所在平面位于所述菲涅尔半反射凹面镜与所述菲涅尔半反射凹面镜的焦平面之间。这样，菲涅尔半反射凹面镜的反射光可以在位于菲涅尔半反射凹面镜远离所述多个像素的一侧、与用户的眼睛相距一定距离的位置处成放大的虚像。

所述菲涅尔半反射凹面镜包括半反射半透射的菲涅尔内镀层。

菲涅耳半反射凹面镜可以对显示面板发出的光线进行近准直处理，使得这些光线之间的夹角很小，这样光线的交点能够落在较远处，从而使得显示面板在距离用户眼睛一段距离处成像。同时，照射到菲涅耳半反射凹面镜上的部分光线可以透过该菲涅耳半反射凹面镜，菲涅耳半反射凹面镜不会改变透射的外部实景光线的路径，即外部实景光线通过菲涅耳半反射凹面镜时不会发生畸变，然后透射的外部实景光线通过像素之间的透明基材进入用户的眼睛。

结合第十五种可能的实现方式，在第十六种可能的实现方式下，所述菲涅尔半反射凹面镜的焦点到所述菲涅尔半反射凹面镜的中心的距离f满足以下公式：

其中，d为所述菲涅尔半反射凹面镜的中心到所述多个像素所在平面的距离，u为设定的成像平面到所述菲涅尔半反射凹面镜中心的距离，f和d为正数，u为负数。这里u为负数表示在菲涅尔半反射凹面镜的背面成虚像。

菲涅耳半反射凹面镜的焦点到菲涅耳半反射凹面镜的中心的距离f满足上述公式，能够使得近眼显示器的成像与外部实景图像叠加，从而实现AR显示。

结合第一方面，在第十七种可能的实现方式下，所述光引导结构包括多个三棱镜组件，该多个三棱镜组件中每相邻两个三棱镜组件之间相隔离，每相邻两个三棱镜组件之间填充有透光的透明基材。所述多个三棱镜组件与所述多个像素之间是一对一的。每个三棱镜组件用于对来自对应像素的光线进行全反射，并将全反射后的光线折射到该近眼显示器的焦点处。其中，所述近眼显示器的焦点落在所述用户的眼球内。或者说，所述近眼显示器的焦点落在所述用户的圆心的中轴线上。

可选地，每两个相邻的折射结构之间的间隔与每两个相邻的像素之间的间隔正对。这样，外部的实景光线可以无遮挡地通过两者间隔处填充的透明基材进入用户的眼睛。

这样，三棱镜组件可以将像素发出的光线折射至近眼显示器的焦点处，同时外界的实景光线可以穿过透明基材进入用户的眼睛，能够实现显示面板显示的虚拟图像与实景图像叠加的AR显示。

可选地，每两个相邻的三棱镜组件之间的透明基材与每两个相邻的像素之间的透明基材的材料相同。

结合第十七种可能的实现方式，在第十八种可能的实现方式下，每个三棱镜组件和对应的像素通过第四胶水粘接。可选地，粘接在一起的三棱镜组件和像素作为一个像素组件。也就是说，近眼显示器可以包括多个间隔设置的像素组件，且每相邻的两个像素组件之间填充有透明基材。

结合第十七种或第十八种可能的实现方式，在第十九种可能的实现方式下，所述多个像素中的每个像素包括至少一个发光单元。所述多个三棱镜组件中的每个三棱镜组件包括至少一个三棱镜。位于同一三棱镜组件内的所述至少一个三棱镜与位于对应像素内的所述至少一个发光单元一一对应。

所述至少一个三棱镜中的每一三棱镜包括面朝所述显示面板的上表面、位于所述上表面内且相对的第一上棱边和第二上棱边、远离所述上表面的下棱边、第一侧表面和第二侧表面。其中，所述第一上棱边和所述下棱边均位于所述第一侧表面内且相对，所述第二上棱边和所述下棱边均位于所述第二侧表面内且相对，所述下棱边为所述第一侧表面与所述第二侧表面的交线。

所述至少一个发光单元中的每个发光单元发射的光线从对应三棱镜的上表面入射，传输到所述第二侧表面处发生全发射，反射后的光线在所述第一侧表面处发生折射，折射后的光线出射至所述近眼显示器的焦点处。

结合第十九种可能的实现方式，在第二十种可能的实现方式下，

所述三棱镜的下棱边与X轴之间的最小夹角为ω，其中，所述ω满足：

所述X轴为一直线，且所述X轴平行于所述用户的两个眼球各自的中心的连线所在的直线。Y轴垂直于所述X轴，所述X轴和所述Y轴所在的平面为所述显示面板的背离所述发光侧的表面所在的平面。所述X轴与所述Y轴的交点和对应眼球的中心的连线所在的直线垂直于所述显示面板的背离所述发光侧的表面所在的平面，其中，所述对应眼球是指用于接收所述折射后的光线的眼球。

位于同一三棱镜内的所述第二侧表面与所述上表面之间的最小夹角σ满足以下公式：

其中

F为所述第二侧表面的中心点到所述X轴的距离。K为所述第二侧表面的中心点到所述Y轴的距离。m为所述三棱镜的基材的折射率。r为近眼显示视场弧面曲率半径。

结合第二十种可能的实现方式，在第二十一种可能的实现方式下，所述近眼显示视场弧面曲率半径r满足以下公式：

其中，S为所述显示面板的中心到所述用户的瞳孔中心的距离，α为眼睛的最大视角，P为所述用户的瞳孔半径。

结合第十七种至第二十一种可能的实现方式中任一种实现方式，在第二十二种可能的实现方式下，该近眼显示器还包括多个准直透镜，所述多个准直透镜和所述多个像素之间是一对一的，每个准直透镜位于一个像素和对应的三棱镜组件之间。每一准直透镜用于将对应像素发出的光线转变为准直光，并将所述准直光输出给对应的三棱镜组件。

所述多个准直透镜中每两个相邻的准直透镜间隔设置，所述每两个相邻的准直透镜之间填充有透光的透明基材。设置该多个准直透镜的目的在于提高该近眼显示器的成像质量。

结合第二十二种可能的实现方式，在第二十三种可能的实现方式下，所述多个三棱镜组件中的每个准直透镜和对应的像素之间通过第五胶水粘接，和对应的三棱镜组件之间通过第六胶水粘接。

可选地，每两个相邻的像素之间的间隔、对应的相邻准直透镜之间的间隔与对应的相邻折射结构之间的间隔正对。这样，外部的实景光线可以无遮挡地通过间隔处填充的透明基材进入用户的眼睛。

可选地，粘接在一起的像素、准直透镜和折射结构作为一个像素组件。这样，近眼显示器可以包括多个间隔设置的像素组件，且每相邻的两个像素组件之间填充有透明基材。

结合第二十三种可能的实现方式，在第二十四种可能的实现方式下，所述第五胶水的折射率和所述每个准直透镜的基材的折射率相同。这样可以避免第五胶水对准直透镜的焦点造成影响，从而影响准直效果。

可选的，所述第二胶水和所述第五胶水为同一种胶水，或者说，所述第二胶水的折射率和所述第五胶水的折射率相同。

结合第二十二种至第二十四种可能的实现方式，在第二十五种可能的实现方式下，所述多个像素中的每个像素包括至少一个发光单元。每个准直透镜包括至少一个子准直透镜。所述至少一个子准直透镜与所述至少一个发光单元一一对应。每个子准直透镜用于将对应的发光单元发出的光线转变为准直光。

结合第二十五种可能的实现方式，在第二十六种可能的实现方式下，所述每个像素包括红色发光单元、绿色发光单元和蓝色发光单元。所述每个准直透镜组件包括三个子准直透镜。位于同一个像素内的所述红色发光单元、所述绿色发光单元和所述蓝色发光单元与位于同一个准直透镜内的三个子准直透镜一一对应。

位于同一个像素内的所述红色发光单元、所述绿色发光单元和所述蓝色发光单元到各自对应的子准直透镜的最小距离T分别满足以下公式：

其中，R_r、R_g和R_b分别为位于同一像素内的所述红色发光单元、所述绿色发光单元和所述蓝色发光单元各自对应的子准直透镜的曲率半径。n_r、n_g和n_b分别为所述每个准直透镜的基材对红色波长的光、绿色波长的光和蓝色波长的光的折射率。n_fr、n_fg和n_fb分别为所述第六胶水对红色波长的光、绿色波长的光和蓝色波长的光的折射率。

结合第二十五种或第二十六种可能的实现方式中任一种实现方式，在第二十七种可能的实现方式下，同一个准直透镜内相邻的两个子准直透镜之间设置有遮光槽，所述遮光槽内填充吸光材料。

第二方面，提供了一种近眼显示***，该近眼显示***包括：

如第一方面或上述任一种可能的实现方式所述的近眼显示器、收发信机、驱动芯片和电池；

所述收发信机用于接收图像信号，并将所述图像信号传送给所述驱动芯片；

所述驱动芯片用于根据所述收发信机接收到的所述图像信号，驱动所述近眼显示器显示相应的图像；

所述近眼显示器用于在所述驱动芯片的控制下显示图像，并将显示的图像投射到用户的眼睛内；

所述电池用于为所述近眼显示***提供电源。

本发明实施例的近眼显示***，不仅能够实现虚拟图像与实景图像叠加的AR显示，还能够提供较大的视场范围，提升用户的视觉体验。

所述图像信号可以是由与近眼显示器建立连接(如有线连接或无线连接)的终端或服务器发送的。

可选地，所述图像信号可以为数字图像信号。所述驱动芯片可以将接收到的所述数字图像信号转换为所述近眼显示器中像素的驱动电流强弱及时序信号，然后根据所述驱动电流强弱及时序信号驱动所述近眼显示器进行图像呈现。

在一种可能的实现方式中，所述近眼显示***包括一个所述近眼显示器。用户佩戴所述近眼显示***时，所述近眼显示器对应于用户的左眼或右眼。

在一种可能的实现方式中，所述近眼显示***包括两个所述近眼显示器。用户佩戴所述近眼显示***时，一个所述近眼显示器对应于用户的左眼，一个所述近眼显示器对应于用户的右眼。

在一种可能的实现方式中，所述收发信机为无线收发信机。

在一种可能的实现方式中，所述近眼显示***还包括促动器，所述促动器用于支撑所述近眼显示器，并根据所述用户的眼球的运动轨迹，调整所述近眼显示器的位置，使得所述近眼显示器的焦点落在所述用户的眼球内。这样，当用户的眼球发生转动时，用户无需手动调整近眼显示器即可看到清晰的图像，能够提升用户的使用体验。

需要说明的是，采用菲涅尔半反射凹面镜等半反射结构的近眼显示器中，像素发出的发散光线组成的光锥可以覆盖用户的整个眼球，无论眼球如何转动，用户的眼球总能收到像素发出的光线，即用户总能看到近眼显示器显示的图像。因此，如果近眼显示***中的近眼显示器为采用菲涅尔半反射凹面镜等半反射结构的近眼显示器，则该近眼显示***中无需设置促动器。

附图说明

图1是采用AR技术呈现的效果图；

图2是根据本发明实施例的近眼显示***的示意图；

图3是根据本发明实施例的近眼显示器的侧视图；

图4是根据本发明另一实施例的近眼显示器的侧视图；

图5是根据本发明另一实施例的近眼显示器的侧视图；

图6是根据本发明另一实施例的折射结构的参数示意图；

图7是根据本发明另一实施例的折射结构的侧视图；

图8是近眼显示视场弧面的示意图；

图9是根据本发明另一实施例的近眼显示器的侧视图；

图10是根据本发明另一实施例的近眼显示器的侧视图；

图11是根据本发明另一实施例的近眼显示器的侧视图；

图12是根据本发明另一实施例的近眼显示器的侧视图；

图13是根据本发明另一实施例的近眼显示器的尺寸示意图；

图14是根据本发明另一实施例的近眼显示器的原理示意图；

图15是根据本发明另一实施例的近眼显示器的侧视图；

图16是根据本发明实施例的近眼显示器的像素的排列示意图；

图17是根据本发明实施例的近眼显示器的像素的另一排列示意图；

图18是根据本发明实施例的准直透镜的制作工艺流程图；

图19是根据本发明实施例的菲涅尔半反射凹面镜的制作工艺流程图；

图20是本申请提供的另一种近眼显示器的侧视图；

图21是本申请提供的再一种近眼显示器的侧视图；

图22是本申请提供的三棱镜的结构图；

图23是本申请提供的再一种近眼显示器的侧视图；

图24是本申请提供的再一种近眼显示器的侧视图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行描述。

图2是根据本申请的近眼显示***的示意图。如图2所示，近眼显示***包括：近眼显示器、驱动芯片、电池、收发信机和天线。

近眼显示器用于将图像投射到用户的眼睛内。驱动芯片用于将数字图像信号转化为像素的驱动电流强弱及时序信号，并通过隐藏在镜框内的金属连线连接到近眼显示器，驱动近眼显示器进行图像呈现。电池为整个近眼显示***提供电源。收发信机及天线用于从移动终端接收通过无线链路传输的数字图像信号，并传送给驱动芯片。其中，优选地，该收发信机具体可以是无线收发信机。

如图2所示，近眼显示***可以包括两个近眼显示器，左侧近眼显示器和右侧近眼显示器，该两个近眼显示器分别对应于用户的左眼和右眼，这样用户的双眼都可以看到采用AR显示技术的增强实景图像。但本申请对此并不限定，近眼显示***还可以只包括一个近眼显示器，该近眼显示器对应于用户的左眼或右眼，这样用户对应于近眼显示器的眼睛可以看到采用AR显示技术的增强实景图像。

也就是说，本申请中的近眼显示器可以看作是近眼显示***中的一个镜片。

如图3所示，本申请提供的近眼显示器可以包括显示面板310和光引导结构320。其中显示面板310包括多个像素301，多个像素301中的每两个相邻像素301间隔设置，且每两个相邻像素301之间填充有透光的透明基材。

该多个像素301平铺设置在显示面板310内，具体是指：该多个像素301在垂直于显示面板310的方向上互不重叠，每个像素301在垂直于显示面板310的方向上不会对其他像素301发出的光线造成遮挡。

需要说明的是，本申请中的显示面板310与现有技术中的显示面板的不同之处在于，每两个相邻像素301之间间隔预设距离，且每两个相邻像素301之间填充有透光的透明基材，这样的设计能够使得外部实景光线透过相邻像素之间的透明基材进入用户的眼睛。

光引导结构320设置在显示面板310的发光侧，用于将显示面板310显示的图像反射或折射到用户的眼睛内。

在一些实施例中，光引导结构320用于将显示面板310显示的图像折射到用户的眼睛内。具体地，光引导结构320用于将显示面板310内的每个像素301发出的光线折射至近眼显示器的焦点处。具体地，每个像素301发出的光线组成光柱，该光柱经过光引导结构320折射后光柱的中心指向近眼显示器的焦点处。

需要说明的是，近眼显示器的焦点是指准直光经过该近眼显示器之后被汇聚到的一个点，这个点即为该近眼显示器的焦点。所谓的准直光是相对于发散光来说的，通常光线是发散的，即开始相邻的两条光线传播后会相离越来越远。光线自光源处发出后，出射光锥的发散角小于或等于特定的角度(例如，在本申请中，该特定角度可以小于或等于5°)，则可认为该光源发出的多条光线互相平行，为准直光。准直光通俗说就是多条光线之间大致是平行的。

在本申请中，近眼显示器包括显示面板和光引导结构，所以在本申请中，显示面板发出的光线是经过光引导结构之后，被汇聚到该近眼显示器的焦点处的。

此外，本领域技术人员都知道，为了让用户能够更清楚地看清近眼显示器显示的图像，可选地，近眼显示器的焦点会落在用户的眼球中。具体地，近眼显示器的焦点落在用户的瞳孔圆心的中轴线上。本实施例及其他实施例中，如无特殊说明，近眼显示器的焦点也均落在用户的瞳孔圆心的中轴线上。还需要说明的是，用户佩戴近眼显示器之后，如果用户的眼球发生了转动，则近眼显示器的焦点可能无法落在用户的瞳孔的圆心的中轴线上，此时可以由用于支撑近眼显示器的器件(如促动器)自动跟踪用户的眼球转动，并自动调整近眼显示器的位置，使得近眼显示器的焦点落在用户的瞳孔的圆心的中轴线上。这样，当用户的眼球发生转动时，用户无需手动调整近眼显示器即可看到清晰的图像，能够提升用户的使用体验。

使用促动器等支撑部件调整该近眼显示器的位置时，还可以结合用户的头型或脸型等进行调整，这样能够更加精确地调整该近眼显示器的位置。

可选地，光引导结构320的基材可以为透明基材。

可选地，显示面板310还可以包括透明基板，多个像素301可以间隔放置在显示面板310的透明基板上。

通过在显示面板上设置多个像素，并且在任意两个相邻像素之间的间隔处采用透明基材，使得外部实景光线能够通过任意两个像素之间的间隔，从而实现外部实景图像与像素显示图像的叠加。

本申请中的透明基材可以是玻璃或透明性树脂，但本申请对此并不限定，该透明基材还可以是其他能够透光的材料。需要说明的是，本申请对透明基材的透光率也不做限定，例如，该透明基材的透光率可以为80％～95％。透明基材的透光率越高，人们佩戴近眼显示器时看到的图像的质量越高。可选地，透明基材覆盖任意两个相邻像素之间的全部间隔，从而最大可能提升透光率。

在一些实施例中，多个像素301可以布置为M行×N列的矩阵形状，M和N均为大于或等于1的整数。但本申请对此并不限定，多个像素301还可以布置为其他规则形状或不规则形状。

相邻像素可以指在一个或多个指定方向上相邻的像素，该指定方向可以根据像素的布置形状确定。例如，多个像素301布置为矩阵形状，相邻像素指的是在行方向和/或列方向上相邻的像素。

应理解，每两个相邻像素间隔设置是指设置的两个相邻像素之间存在一定的间隔距离，该间隔距离可以根据实际的产品进行调整。间隔距离越大，透光率越高，但是图像质量越差。间隔距离越小，透光率越低，图像质量越高。

在一些实施例中，每两个相邻像素之间的间隔距离相同，这样有利于简化近眼显示器的生产工艺。但本申请对此并不限定，每两个相邻像素之间的间隔距离也可以不同，或者部分相邻像素之间的间隔距离相同。例如，多个像素301布置为矩阵形状，在行方向和/或列方向上相邻的两个像素之间的间隔距离相同；或者，在行方向上相邻的两个像素之间间隔第一距离，在列方向上相邻的两个像素之间间隔第二距离，且第一距离与第二距离不同。

本申请的近眼显示器中，通过在显示面板的发光侧设置光引导结构，将显示面板显示的图像折射或反射用户的眼睛内，同时外界的实景光线穿过像素之间的透明基材进入用户的眼睛，能够实现显示面板显示的虚拟图像与外部实景图像叠加的AR显示。同时，将像素排列在整个显示面板上，这样能够提供较大的视场范围，进而能够提升用户的视觉体验。

另外，由于本申请的近眼显示器没有复杂的光学透镜组和机电运动部件，因此有利于减轻近眼显示器的重量。

本申请中的光引导结构可以为任意能够将像素发出的光线折射至近眼显示器的焦点处的结构，本申请对光引导结构的具体实现形式不作限定。

在本申请的一个实施例中，如图4所示，光引导结构320包括多个折射结构321。多个折射结构321与多个像素301一一对应，其中每个折射结构321用于将对应的像素301发出的光线折射至近眼显示器的焦点处。每两个相邻的折射结构321之间填充有透光的透明基材。该透明基材能够使得外部实景光线通过。可选地，相邻的折射结构321之间填充的透明基材与相邻的像素301之间填充的透明基材相同。

可选地，每个折射结构321与对应的像素301之间通过胶水粘接。

可选地，每个折射结构321上靠近对应的像素301的一侧的表面大于或等于对应的像素301的发光表面。这样能够使得每个像素301发出的光线更多地进入对应的折射结构321中，进而使得每个折射结构321能够将更多的光线折射至近眼显示器的焦点处。

可选地，每两个相邻的折射结构321之间的距离与其对应的两个相邻像素301之间的距离相同。

在一些实施例中，可以将通过胶水粘接的每个像素301和对应的折射结构321作为一个像素组件。也就是说，近眼显示器可以包括间隔设置多个该像素组件，且每两个相邻像素组件之间填充有透光的透明基材。外部实景光线能够透过该透明基材进入用户的眼睛。

在一些实施例中，像素301是单色像素，例如每个像素301包括一种颜色的发光单元，如红色发光单元、绿色发光单元或蓝色发光单元。

在一些实施例中，像素301是三原色像素，例如，每个像素301包括红色(R)发光单元、绿色(G)发光单元和蓝色(B)发光单元，如图5所示。

在一些实施例中，每个折射结构321上靠近显示面板310的一侧设置有三个斜槽321-1～321-3，每个折射结构321中的三个斜槽321-1～321-3与每个像素301中的三个发光单元一一对应，每个斜槽用于将对应的发光单元发出的光线折射至近眼显示器的焦点处。用于粘接每个像素301和对应的折射结构321的胶水如图5所示阴影部分。

需要说明的是，图5中仅以像素中每个发光单元发出的光为准直光为例，像素中的每个发光单元发出的光还可以为发散光，本发明实施例对此并不限定。还需要说明的是，图5中仅以R发光单元发出的三条光线为例描述，每个发光单元发出的多条光线组成的光束经过同一个斜槽折射后指向近眼显示器的焦点。具体地，每个发光单元发出的多条光线组成的光束经过斜槽折射，折射后光束的中心指向近眼显示器的焦点处。发光单元发出的光束的横截面的尺寸与发光单元的尺寸相关。

当显示面板上的像素301为三原色像素时，像素301能够发出不同颜色的光，使得显示面板能够实现彩色显示，进而使得近眼显示器能够显示彩色图像。

本申请中的发光单元可以是发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)，或有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)。本申请的近眼显示器通过采用LED/OLED显示屏工艺，相对于现有技术的近眼显示器，能够降低成本。

为了使得每个折射结构能够更加精准地将每个像素发出的光线折射至近眼显示器的焦点处，每个折射结构321上的每个斜槽的设计可以满足如下要求：

1、每个斜槽的斜面与折射结构321上远离显示面板310的一侧表面具有一交线，该交线与该折射结构321上远离显示面板310的一侧表面上沿近眼显示器的水平方向(如x方向)的第一中轴线之间的第一夹角Φ(如图6所示)满足以下公式(1)：

其中，该交线与第一中轴线之间的第二夹角大于或等于第一夹角，即第一夹角为该交线与第一中轴线形成的两个夹角中较小的一个夹角；

2、每个斜槽的斜面与该折射结构321上远离显示面板310的一侧表面之间的第三夹角θ(如图7所示)满足以下公式(2)：

其中

其中，每个斜槽的斜面与该折射结构321上远离显示面板310的一侧表面之间的第四夹角大于或等于第三夹角，即第三夹角为每个斜槽的斜面与折射结构321上远离显示面板310的一侧表面形成的两个夹角中较小的一个夹角。

公式(1)和公式(2)中各个参数的含义如下所示：

D为每个斜槽的斜面的中心点到该第一中轴线的距离，L为每个斜槽的斜面的中心点到折射结构321上远离显示面板310的一侧表面上沿近眼显示器的垂直方向(如y方向)的第二中轴线的距离，n为折射结构321的基材的折射率，n_f为折射结构321与对应的像素301之间的胶水的折射率，r为近眼显示视场弧面曲率半径。

在一些实施例中，近眼显示视场弧面曲率半径r满足以下公式：

其中，S为显示面板的中心到用户的瞳孔中心的距离，α为眼睛的最大视角，P为用户的瞳孔半径，如图8所示。

近眼显示视场弧面的球心即为近眼显示器的折射结构的焦点。

满足以上设计的折射结构，能够使显示面板在用户的视网膜的成像更加清晰，成像不会因用户的眼睛变焦而模糊。需要说明的是，以上描述的公式(1)和公式(2)的例子是为了帮助本领域技术人员更好地理解本发明实施例，而非要限制本发明实施例的范围。本领域技术人员根据所给出的公式(1)和公式(2)的例子，显然可以进行各种等价的修改或变化，这样的修改或变化也落入本发明实施例的范围内。

在一些实施例中，为了使得像素发出的光线尽可能多地入射至折射结构，进而使得折射结构将尽可能多的光线折射至近眼显示器的焦点处，可以使像素发出的光线为准直光(即平行光)。例如，可以使用能够发出准直光的LED像素，如图5所示，像素中的每个发光单元发出的光为准直光；或者，还可以使用准直透镜，对像素发出的发散光线进行准直处理。

在一些实施例中，如图9所示，近眼显示器还包括设置在显示面板310与光引导结构320之间的准直透镜组件330，用于将多个像素301发出的光线转变为准直光，并输入光引导结构320中。相应地，光引导结构320用于将准直透镜组件330输入的准直光折射至近眼显示器的焦点处。

在一些实施例中，如图10所示，准直透镜组件330包括多个准直透镜331，多个准直透镜331与多个像素301一一对应，每个准直透镜331用于将对应的像素301发出的光线转变为准直光。每两个相邻的准直透镜331间隔设置，且每两个相邻的准直透镜331之间填充有透光的透明基材。可选地，相邻的准直透镜331之间填充的透明基材与相邻的像素301之间填充的透明基材相同。

可选地，如图10所示，光引导结构320包括多个折射结构321，多个折射结构321与多个准直透镜331一一对应，每个准直透镜331位于对应的像素301与对应的折射结构之间。每个像素301和对应的准直透镜331可以通过胶水1粘接，每个准直透镜331和对应的折射结构321之间可以通过胶水2粘接。在本发明实施例中，折射结构321上的每个斜槽的设计也满足上文中公式(1)和公式(2)的设计，应注意，此时公式(2)中的n_f为折射结构321与对应的准直透镜331之间的胶水2的折射率。

可选地，胶水1的折射率与准直透镜331的基材的折射率相同。这样可以避免胶水1对准直透镜331的焦点造成影响，从而影响准直效果。可选地，胶水1的折射率、准直透镜331的基材的折射率以及折射结构321的基材的折射率均相同。

可选地，每两个相邻的准直透镜331之间的距离与其对应的相邻的两个像素301之间的距离相同。

在一些实施例中，可以将每个像素301、该像素301对应的准直透镜331、该像素301对应的折射结构321作为一个像素组件。也就是说，近眼显示器可以包括多个该像素组件，该多个像素组件中的每两个相邻像素组件间隔设置，且每两个相邻像素组件之间填充有透光的透明基材。外部实景光线能够透过该透明基材进入用户的眼睛。

在一些实施例中，如图11所示，每个准直透镜331还可以包括至少一个子准直透镜，每个像素301包括至少一个发光单元，该至少一个子准直透镜332与该至少一个发光单元一一应。每个子准直透镜用于将对应的发光单元发出的光线转变为准直光。

在一些实施例中，每个像素301包括红色(R)发光单元、绿色(G)发光单元和蓝色(B)发光单元，每个准直透镜331包括三个子准直透镜，位于同一个像素内的R、G、B发光单元于位于同一个准直透镜内的三个子准直透镜一一对应。

相应地，位于同一像素内的R、G、B发光单元到各自对应的子准直透镜的最小距离T满足以下公式：

其中，R_r、R_g、R_b分别为位于同一像素内的R、G、B发光单元各自对应的子准直透镜的曲率半径，n_r、n_g、n_b分别为每个准直透镜的基材对红色波长的光、绿色波长的光、蓝色波长的光的折射率，n_fr、n_fg、n_fb分别为胶水2对R、G、B波长的光的折射率。

需要说明的是，图11中仅以R发光单元发出的三条光线为例描述，每个发光单元发出的多条发散光线经过一个自准直透镜后转变为多条准直光，该多条准直光组成的光束经过同一个斜槽折射后指向近眼显示器的焦点。具体地，每个发光单元发出的多条光线组成的光束经过斜槽折射，折射后光束的中心指向近眼显示器的焦点处。

可选地，如图11所示，位于同一个准直透镜内且相邻的两个子准直透镜之间还可以设置遮光槽332，遮光槽332内填充吸光材料，以避免相邻的发光单元发出的光线相互干扰。

在一些实施例中，可以将如图11所示的一个像素301、对应的准直透镜331和折射结构321作为一个像素组件。如图12所示，近眼显示器可以包括多个该像素组件，该多个像素组件中的每两个相邻像素组件间隔设置，且每两个相邻像素组件之间填充有透光的透明基材。

下面以一个具体例子描述根据本发明实施例的近眼显示器的各个参数。如图13所示，近眼显示器的显示面板的尺寸可以为：50mm×30mm，像素数量为：1445pixels(像素)×1250pixels。一个发光单元的直径为5μm，两个相邻发光单元之间的间距d₁＝5μm，两个相邻发光单元中心间距d₂＝10μm，两个相邻子准直透镜之间的间距d₃＝2μm，红色发光单元的直径Rr＝8μm，绿色发光单元的直径Rg＝8.5μm，蓝色发光单元的直径Rb＝9μm，子准直透镜到发光单元的最小距离T＝36μm，胶水1的折射率、准直透镜231的基材的折射率和折射结构321的基材的折射率均为1.7，胶水2的折射率为1.45，近眼显示器的厚度可以为200μm或1mm，近眼显示器的厚度越厚，刚度越高。应理解，这个例子是为了帮助本领域技术人员更好地理解本发明实施例，而非要限制本发明实施例的范围。本领域技术人员根据上述例子，显然可以进行各种等价的修改或变化，这样的修改或变化也落入本发明实施例的范围内。

请参见附图20，图20示出了本申请提供的另一种近眼显示器的侧视图。在附图20所示的近眼显示器中，显示面板410包括多个像素411，光引导结构420包括多个三棱镜组件421，其中，多个三棱镜组件421和多个像素411是一对一的。进一步地，每个三棱镜组件421用于先对接收到的对应的像素411发出的光线进行全反射，然后将全反射后的光学折射至该近眼显示器的焦点处。其中，该近眼显示器的焦点落在所述用户的眼球内。还需要说明的是，多个三棱镜组件421中每两个相邻的三棱镜组件421间隔设置，且每两个相邻的三棱镜组件421之间填充有透光的透明基材。该透明基材能够使得外部实景光线通过。

可选的，填充在相邻两个三棱镜组件421之间的透明基材和填充在相邻两个像素411之间的透明基材是相同的。

可选的，每个三棱镜组件421和对应的像素411之间通过第四胶水粘接。需要说明的是，此处所谓的“第四”是为了区分设置在不同位置的胶水。比如，在本申请中，可以将用于粘接每个折射结构和对应像素的胶水称为第一胶水，将用于粘接每个准直透镜与对应的像素的胶水称为第二胶水，以及将用于粘接每个准直透镜与对应的折射结构的胶水称为第三胶水等。应当知道的是，本申请中的第一、第二、第三和第四(包括后续出现的第五和第六)等均不构成对胶水的限制，而是为了区分设置在不同位置的胶水。

可选的，每个三棱镜组件421的靠近对应的像素411的一侧表面大于或等于对应的像素301的发光表面。假设每个三棱镜组件421朝向对应像素411的表面为该三棱镜组件421的上表面，每个像素411朝向对应三棱镜组件421的表面为该像素411的下表面。应当知道的是，每个像素411的下表面和对应三棱镜组件421的上表面是相对的。所谓每个三棱镜组件421的靠近对应的像素411的一侧表面大于或等于对应的像素301的发光表面，具体是指沿着每个像素411发出的光线的传输方向，每个像素411的下表面在对应三棱镜组件421上表面的投影落在该对应三棱镜组件421的上表面内。如此，每个像素411发出的光线可以更多地进入对应的三棱镜组件421中，进而使得每个三棱镜组件421能够将更多的光线折射至该近眼显示器的焦点处。

可选地，每两个相邻的三棱镜组件421之间的距离与其对应的两个相邻像素411之间的距离相同。应当知道的是，每个像素411的下表面还与对应三棱镜组件421的上表面正相对。所谓的正相对，可以是每个像素411的中轴线和对应三棱镜组件421的中轴线是重合的。其中，像素411的中轴线垂直于该像素411的下表面所在的平面且穿过该像素411的下表面的中心。应当知道的是，在该像素411的下表面不是平面的情况下，则像素411的中轴线的延伸方向与显示面板410的厚度方向相同。相应的，对应三棱镜组件421的中轴线是指垂直于该对应三棱镜组件421的上表面所在的平面且穿过该对应三棱镜组件421的上表面的中心的直线。类似地，在该对应三棱镜组件421的上表面不是平面的情况下，则像素411的中轴线的延伸方向与显示面板410的厚度方向相同。

可选的，可以通过胶水将每个像素411和对应的三棱镜组件421粘接在一起，则每个像素411和对应的三棱镜组件421组成一个像素组件。也就是说，近眼显示器可以包括间隔设置多个该像素组件，且每两个相邻像素组件之间填充有透光的透明基材。外部实景光线能够透过该透明基材进入用户的眼睛。

需要说明的是，像素411可以是单色像素，也可以是三原色像素。在像素411为单色像素的情况下，每个像素411包括一种颜色的发光单元，如红色发光单元、绿色发光单元或蓝色发光单元。在像素411为三原色像素的情况下，每个像素411包括红色(R)发光单元、绿色(G)发光单元和蓝色(B)发光单元，如图21所示。

作为本申请的一种具体实现方式，每个像素411包括K个发光单元，则对应的，每一个三棱镜组件421也包括K个三棱镜。其中，K为大于或等于1的整数。实践中，K的取值可以为1，也可以为3。进一步地，位于同一像素411内的K个发光单元和位于对应三棱镜组件421内的K个三棱镜是一对一的。

参见附图21，它是一种近眼显示器的侧视图。在图21所示的近眼显示器中，K的取值为3。也即，每个像素411包括R发光单元、G发光单元和B发光单元，相应的，每个三棱镜组件421包括三棱镜4211、三棱镜4212和三棱镜4213。其中，对于三棱镜4211至4213中的每一个三棱镜来说，均可以参见附图22以及下述描述，图22是本申请所提供的三棱镜的结构图。

如图22所示，三棱镜包括面朝显示面板的上表面601、第一侧表面603和第二侧表面605。其中，该上表面601包括相对的第一上棱边613和第二上棱边611。该第一侧表面603包括相对的该第一上棱边613和下棱边615。该第二侧表面605包括相对的该第二上棱边611和该下棱边615。进一步地，该下棱边615为该第一侧表面603和该第二侧表面605的交线。还需要说明的是，在该三棱镜包括的多个棱边中，该下棱边615与该上表面601的距离最远。值得注意的是，在该三棱镜包括的多个棱边中，该下棱边615既不位于该上表面601内，也不与该上表面601相交。

正如前文所述，发光单元和三棱镜之间是一对一的关系。具体的，每个发光单元发射的光线将从对应三棱镜的上表面入射，然后从该对应三棱镜的上表面传输到第二侧表面，并在第二侧表面处发生全反射，被全反射后的光线将传输到该对应三棱镜的第一侧表面处，并在该第一侧表面处发射折射，折射后的光线从该第一侧表面出射至该近眼显示器的焦点处。

需要说明的是，图21所示的近眼显示器中，发光单元发出的光为准直光。应当知道的是，发光单元发出的光还可以为发散光，本申请对此并不限定。还需要说明的是，图21中仅以R发光单元发出的三条光线为例描述，应当知道的是，本申请的发光单元可以发射处多条光线，且每一发光单元发射处的多条光线将均通过对应的三棱镜传输到该近眼显示器的焦点处。

为了使得每个三棱镜能够更加精准地将对应发光单元发射出的光线折射至该近眼显示器的焦点处，每个三棱镜的设计可以满足如下要求：

1.如图22所示，三棱镜的下棱边与X轴之间的最小夹角为ω，其中，该ω满足以下公式(5)：

其中，所述X轴为一直线，且所述X轴平行于所述用户的两个眼球各自的中心的连线所在的直线，Y轴垂直于所述X轴，所述X轴和所述Y轴所在的平面为所述显示面板的背离所述发光侧的表面所在的平面，所述X轴与所述Y轴的交点和对应眼球的中心的连线所在的直线垂直于所述显示面板的背离所述发光侧的表面所在的平面，其中，所述对应眼球是指用于接收所述折射后的光线的眼球。

需要说明的是，本申请多次提到“对应眼球”，此处将对“对应眼球”进行解释。正如前文所述，本申请中的近眼显示器可以是一个镜片，相应的，该近眼显示器对应用户的一只眼睛(或一颗眼球)。则所谓的对应眼球是指位于该近眼显示器内侧且接收该近眼显示器传输的光线的眼球。本申请中任意地方出现的“对应眼球”均使用此处的解释，其他地方不再重复解释。

值得注意的是，本申请中还多次提到最小夹角，此处将对最小夹角进行解释。应当知道的是，两条线相交会形成四个夹角。这四个夹角包括两对对错角。或者说，这四个夹角中有两个夹角的大小是相等的，假设均为P度，剩余的两个夹角的大小也是相等的，假设均为Q度，且所谓的最小夹角为P度和Q度中数值较小的那一个。本申请中提及的所有最小夹角均可以参见此处的解释，其他地方不再赘述。

2.如图22所示，三棱镜内的第二侧表面和上表面之间的最小夹角σ满足以下公式(6)：

其中

其中，F为该第二侧表面的中心点到所述X轴的距离，K为该第二侧表面的中心点到所述Y轴的距离，m为所述三棱镜的基材的折射率，r为近眼显示视场弧面曲率半径。

需要说明的是，关于近眼显示视场弧面曲率半径r可以参见前述实施例中的有关限定，本实施例中将不再赘述。

满足以上设计的三棱镜，能够使显示面板在用户的视网膜的成像更加清晰，成像不会因用户的眼睛变焦而模糊。需要说明的是，以上描述的公式(5)和公式(6)的例子是为了帮助本领域技术人员更好地理解本发明实施例，而非要限制本发明实施例的范围。本领域技术人员根据所给出的公式(5)和公式(6)的例子，显然可以进行各种等价的修改或变化，这样的修改或变化也落入本发明实施例的范围内。

可选的，为了使得像素发出的光线尽可能多地入射至三棱镜组件，进而使得三棱镜组件将尽可能多的光线折射至近眼显示器的焦点处，可以使像素发出的光线为准直光(即平行光)。例如，可以使用能够发出准直光的LED像素，如图21所示，像素中的每个发光单元发出的光为准直光；或者，还可以使用准直透镜，对像素发出的发散光线进行准直处理。

请参见附图23，它是本申请提供的一种近眼显示器的侧视图。在本申请的另一个实施例中，如图23所示，近眼显示器还包括多个准直透镜431，该多个准直透镜431和该多个像素411之间是一对一的。根据前述限定可知，该多个像素411和多个三棱镜组件421之间是一对一的，因此，该多个准直透镜431和该多个三棱镜组件421之间也是一对一的。具体的，该多个准直透镜431中的每一个准直透镜431位于对应的像素411和对应的三棱镜组件421之间，则该多个准直透镜431中的每一个准直透镜431用于将对应像素411发出的光线转变为准直光，并将所述准直光输出给对应的三棱镜组件421。

进一步地，该多个准直透镜431中每相邻两个准直透镜431之间间隔设置。

可选的，该多个准直透镜431中每相邻两个准直透镜431之间填充有透光的透明基材。

如前文所述，每一个准直透镜431位于对应的像素411和对应的三棱镜组件421之间，可选的，每一个准直透镜431的一端通过第五胶水和对应的像素411的端部粘接，另一端通过第六胶水和对应的三棱镜组件421的端部粘接。

可选的，每一准直透镜431的上表面与对应像素411的下表面是正相对的，每一准直透镜431的下表面与对应三棱镜组件421的上表面是正相对的。或者说，每一准直透镜431的上表面的中轴线、对应像素411的下表面的中轴线以及对应三棱镜组件421的上表面的中轴线是相重合的。从而每一准直透镜431和对应的像素411以及对应的三棱镜组件421组成一个像素组件510(如图24所示，它示出了本申请提供的一种近眼显示器)，则该近眼显示器包括多个像素组件510，且每相邻两个像素组件510之间间隔设置。应当知道的是，每相邻两个像素组件510之间可以填充有透明基材，外部实景光线能够透过该透明基材进入用户的眼睛。

其中，所谓准直透镜431的上表面的中轴线是指垂直于该准直透镜431的上表面所在的平面且穿过该准直透镜431的上表面的中心的直线。在该准直透镜431的上表面不是平面的情况下，则该中轴线的延伸方向与该显示面板的厚度方向相同且该中轴线穿过该准直透镜431的上表面的中心。本申请中的“对应像素411的下表面的中轴线”以及“对应三棱镜组件421的上表面的中轴线”均可以参见对“准直透镜431的上表面的中轴线”的解释，它们是类似的，此处不再赘述。

进一步地，每相邻两个准直透镜431之间的间距、每相邻两个像素411之间的间距以及每相邻两个三棱镜组件421之间的间距可以均是相同的。

可选地，第五胶水的折射率与准直透镜431的基材的折射率相同。这样可以避免第五胶水对准直透镜431的焦点造成影响，从而影响准直效果。可选地，第五胶水的折射率、准直透镜431的基材的折射率以及三棱镜组件421的基材的折射率均相同。

可选的，在本申请中，前述的第二胶水和此处所述的第五胶水是同一种胶水，或者说，第二胶水的折射率和第五胶水的折射率是相同的。

作为本申请的再一个实施例，再一次参见图21，每个准直透镜431还可以包括至少一个子准直透镜4311，每个像素411包括至少一个发光单元。其中，位于同一准直透镜431内的该至少一个子准直透镜4311和位于对应像素内的该至少一个发光单元是一对一的。每个子准直透镜4311用于将对应的发光单元发出的光线转变为准直光。

可选的，每个像素411包括红色(R)发光单元、绿色(G)发光单元和蓝色(B)发光单元，每个准直透镜431包括三个子准直透镜4311，位于同一个像素内的R、G、B发光单元于位于同一个准直透镜内的三个子准直透镜4311一一对应。

相应地，位于同一像素内的R、G、B发光单元到各自对应的子准直透镜的最小距离T满足以下公式：

其中，R_r为该R发光单元对应的子准直透镜的曲率半径，R_g为该G发光单元对应的子准直透镜的曲率半径，R_b为该B发光单元对应的子准直透镜的曲率半径。n_r为每个准直透镜的基材对红色波长的光的折射率，n_g为每个准直透镜的基材对绿色波长的光的折射率，n_b分别为每个准直透镜的基材对蓝色波长的光的折射率。n_fr为第六胶水对该R波长的光的折射率，n_fg为第六胶水对该G波长的光的折射率，n_fb为第六胶水对B波长的光的折射率。

可选地，如图21所示，位于同一个准直透镜内且相邻的两个子准直透镜之间还可以设置遮光槽4312，遮光槽4312内填充吸光材料，以避免相邻的发光单元发出的光线相互干扰。

在一些实施例中，光引导结构320包括一个反射结构322，用于将显示面板显示的图像反射至用户的眼睛内。

可选地，该反射结构322为菲涅尔半反射凹面镜，显示面板310内的多个像素301所在平面位于菲涅尔半反射凹面镜与该菲涅尔半反射凹面镜的焦平面之间。

图14所示为根据本发明实施例的近眼显示器的原理示意图，菲涅尔半反射凹面镜322可以将显示面板310显示的图像反射到用户的眼睛内。具体地，菲涅尔半反射凹面镜322对多个像素301发出的光线反射至用户的眼睛内，这些反射光线的反向延长线在菲涅尔半反射凹面镜的背面、与用户的眼睛相距一定距离处成正立、放大的虚像。同时外部实景入射光线可以透过菲涅耳半反射凹面镜进入用户的眼睛。此时用户的眼睛可以观察虚拟图像与实景图像叠加的AR显示。

在一些实施例中，菲涅尔半反射凹面镜的反射率可以为30％。

图15所示为根据本发明实施例的近眼显示器的结构示意图。图15以LED像素为例描述。如图15所示，显示面板310上的多个像素301间隔放置在透明基板上。在显示面板310上，使用胶水粘接一个菲涅尔半反射凹面镜322，该胶水的折射率与该菲涅尔半反射凹面镜的折射率相同。

图15中各参数的含义如下：

b、用于放置像素301的透明基板的厚度；

d、菲涅尔半反射凹面镜到像素301的顶部所在平面的距离；

f、菲涅尔半反射凹面镜的焦点到菲涅尔半反射凹面镜中心反射面的距离；

u、设定的成像平面到菲涅尔半反射凹面镜的距离；

g、菲涅尔半反射凹面镜的焦点到像素301的顶部所在平面的距离；

v、相邻像素301之间的间隔距离，这些间隔用于允许外部实景光线投射，形成AR显示；

s、像素301下方反射遮光层的宽度，该遮光层用于阻挡像素301发出的光线到用户的眼睛的直射路径，避免对显示造成干扰。

可选地，f满足以下公式：

通过对d和f选取不同的取值，使得u在1-3米的范围，能够实现显示面板成像与外部实景叠加。

例如，d＝3mm±1μm，b＝0.5mm±0.05mm，g＝5μm±1μm，s＝20μm±1μm，v＝20μm±1μm，透明基板的折射率可以为1.5。采用该设计，近眼显示器的镜片厚度约为3.5mm，可以实现150度的FOV，像素成像平面到用户的眼睛的距离约为1米。

需要说明的是，折射结构和菲涅尔半反射凹面镜仅为光引导结构的一些例子，并不构成对于本发明实施例提供的光引导结构的限定。本领域技术人员根据本发明实施例所给出的例子，显然可以进行各种等价的修改或变化，这样的修改或变化也落入本发明实施例的范围内。

如上文描述，本发明实施例中的显示面板上的多个像素可以采用多种排列方式，例如，显示面板上的多个像素可以采用如图16或图17所示的排列方式，图16和图17中以一个像素包括R、G、B三个发光单元为例。类似的，每个像素中的多个发光单元也可以采用多种排列方式布置，本发明实施例对此不作限定。例如，例如每个像素中的多个发光单元可以如图16所示呈一字形排列，还可以如图17所示呈三角形排列。

以图17所示的排列方式为例。假设x方向上排列了1445个像素，y方向上排列了1250个像素，x方向上相邻的两个像素之间的距离可以为34.59μm，y方向上相邻的两个像素之间的距离可以为24μm，则近眼显示器在x方向上的最小宽度为1444×34.59μm，在y方向上的最小高度为1249×24μm。

还需要说明的是，上述各个实施例中的胶水均可以采用透明胶水，透明胶水的透光率较高，有利于提高近眼显示器的成像质量。上述各个实施例中的折射结构、反射结构的基材可以为透明基材。折射结构采用的透明基材、反射结构采用的透明基材以及相邻的像素之间填充的透明基材可以为相同的透明基材，也可以为不同的透明基材，本发明实施例对此并不限定。

图18是根据本发明实施例的近眼显示器中的准直透镜的实现工艺的示意性流程图。如图18所示，该实现工艺流程如下：

步骤1、通过纳米印压技术在有机透明材料基材上形成透镜阵列及凹槽；

步骤2、采用感光掩膜技术遮挡住透镜阵列的透光部分；

步骤3、在透镜阵列及凹槽的表面印刷吸光涂料，形成吸光凹槽；

步骤4、去除透光部分的掩膜材料，完成。

应理解，图18所示仅为准直透镜的实现工艺的一种例子，本发明实施例并不限于此。

图19是根据本发明实施例的近眼显示器中的菲涅尔半反射凹面镜的实现工艺的示意性流程图。如图19所示，该实现工艺流程如下：

步骤1、在选定的透明树脂基材上采用纳米印压技术形成菲涅尔凸透镜；

步骤2、采用感光掩膜技术覆盖住菲涅尔凸透镜上的垂直部分；

步骤3、在菲涅尔凸透镜的上表面进行半反射镀膜，形成半反射层；

步骤4、去除垂直部分的掩膜；

步骤5、在菲涅尔凸透镜的上表面填充树脂，完成。

应理解，图19所示仅为菲涅尔半反射凹面镜的实现工艺的一种例子，本发明实施例并不限于此。

以上所述，仅为本发明实施例的具体实施方式，但本发明实施例的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明实施例的保护范围之内。因此，本发明实施例的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种近眼显示器，其特征在于，包括：

显示面板，所述显示面板包括平铺设置的多个像素，所述多个像素中的每两个相邻像素间隔设置，且所述每两个相邻像素之间填充有透光的透明基材；

设置在所述显示面板的发光侧的光引导结构，所述光引导结构用于将所述显示面板显示的图像折射到用户的眼睛内；

所述光引导结构包括多个折射结构，所述多个折射结构与所述多个像素一一对应，所述多个折射结构中的每个折射结构用于将对应的像素发出的光线折射至所述近眼显示器的焦点处，所述近眼显示器的焦点落在所述用户的眼球内，所述多个折射结构中的每两个相邻的折射结构间隔设置，且所述每两个相邻的折射结构之间填充有透光的透明基材；

所述多个像素中的每个像素包括至少一个发光单元，所述每个折射结构靠近所述显示面板的一侧设置有至少一个斜槽，所述斜槽的开口朝向所述显示面板，所述至少一个斜槽与所述至少一个发光单元一一对应，所述至少一个斜槽中的每个斜槽用于将对应的发光单元发出的光线折射至所述近眼显示器的焦点处。

2.根据权利要求1所述的近眼显示器，其特征在于，所述至少一个斜槽中的每个斜槽的斜面所在的平面与所述折射结构上远离所述显示面板的一侧表面所在的平面具有一交线，所述交线与X轴之间的最小夹角为Φ，所述X轴为一直线，且所述X轴平行于所述用户的两个眼球各自的中心的连线所在的直线，其中，所述Φ满足以下公式：

所述每个斜槽的斜面所在的平面与所述折射结构上远离所述显示面板的一侧表面所在的平面之间的最小夹角θ满足以下公式：

其中

D为所述每个斜槽的斜面的中心点到所述X轴的距离，L为所述每个斜槽的斜面的中心点到Y轴的距离，n为所述折射结构的基材的折射率，n_f为所述第一胶水的折射率，r为近眼显示视场弧面曲率半径，所述Y轴垂直于所述X轴，且所述X轴和所述Y轴所在的平面为所述显示面板的背离所述发光侧的表面所在的平面，所述X轴与所述Y轴的交点和对应眼球的中心的连线所在的直线垂直于所述X轴和所述Y轴所在的平面，其中，所述对应眼球是指用于接收所述折射后的光线的眼球。

3.根据权利要求2所述的近眼显示器，其特征在于，所述近眼显示视场弧面曲率半径r满足以下公式：

其中，S为所述显示面板的中心到所述用户的瞳孔中心的距离，α为眼睛的最大视角，P为所述用户的瞳孔半径。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的近眼显示器，其特征在于，还包括：

设置在所述显示面板与所述光引导结构之间的准直透镜组件，用于将所述多个像素发出的光线转变为准直光，并输入所述光引导结构中；

所述光引导结构用于将所述准直透镜组件输入的准直光折射至所述近眼显示器的焦点处。

5.根据权利要求4所述的近眼显示器，其特征在于，所述准直透镜组件包括多个准直透镜，所述多个准直透镜与所述多个像素一一对应，所述多个准直透镜中的每个准直透镜用于将对应的像素发出的光线转变为准直光，

所述多个准直透镜中每两个相邻的准直透镜间隔设置，且所述每两个相邻的准直透镜之间填充有透光的透明基材。

6.根据权利要求5所述的近眼显示器，其特征在于，所述多个像素中的每个像素包括至少一个发光单元，所述每个准直透镜包括至少一个子准直透镜，所述至少一个子准直透镜与所述至少一个发光单元一一对应，所述至少一个子准直透镜中的每个子准直透镜用于将对应的发光单元发出的光线转变为准直光。

7.根据权利要求5或6所述的近眼显示器，其特征在于，所述光引导结构包括多个折射结构，所述多个折射结构与所述多个准直透镜一一对应，每个准直透镜位于对应的像素与对应的折射结构之间，所述每个准直透镜与对应的像素之间通过第二胶水粘接，所述每个准直透镜与对应的折射结构之间通过第三胶水粘接。

8.根据权利要求7所述的近眼显示器，其特征在于，所述第二胶水的折射率和所述每个准直透镜的基材的折射率相同。

9.根据权利要求7或8所述的近眼显示器，其特征在于，所述每个像素包括红色发光单元、绿色发光单元和蓝色发光单元，所述每个准直透镜包括三个子准直透镜，位于同一个像素内的所述红色发光单元、所述绿色发光单元和所述蓝色发光单元与位于同一个准直透镜内的三个子准直透镜一一对应；

位于同一像素内的所述红色发光单元、所述绿色发光单元和所述蓝色发光单元到各自对应的子准直透镜的最小距离T分别满足以下公式：

其中，R_r、R_g、R_b分别为位于同一像素内的所述红色发光单元、所述绿色发光单元和所述蓝色发光单元各自对应的子准直透镜的曲率半径，n_r、n_g、n_b分别为所述每个子准直透镜的基材对红色波长的光、绿色波长的光、蓝色波长的光的折射率，n_fr、n_fg、n_fb分别为所述第三胶水对红色波长的光、绿色波长的光、蓝色波长的光的折射率。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的近眼显示器，其特征在于，同一个准直透镜内相邻的两个子准直透镜之间设置有遮光槽，所述遮光槽内填充吸光材料。

11.一种近眼显示***，其特征在于，包括：

如权利要求1至10中任一项所述的近眼显示器、收发信机、驱动芯片和电池；

所述收发信机用于接收图像信号，并将所述图像信号传送给所述驱动芯片；

所述驱动芯片用于根据所述收发信机接收到的所述图像信号，驱动所述近眼显示器进行图像呈现；

所述近眼显示器用于在所述驱动芯片的控制下显示图像，并将显示的图像投射到用户的眼睛内；

电池，用于为所述近眼显示***提供电源。