CN111258062B - 显示单元、近眼显示光学模组和近眼显示*** - Google Patents

Abstract

本发明提供一种显示单元、近眼显示光学模组和近眼显示***，该显示单元包括依次层叠设置的线性偏振层、光特性改变层和功能层；功能层内设置有曲面，曲面构成折射面，折射面上设置有出光方向朝向光特性改变层的发光元件，外部环境光的光线依次经过线性偏振层、光特性改变层和功能层，发光元件发出的光线经过光特性改变层和功能层，并在折射面处发生折射，经过光特性改变层和功能层的发光元件的光线与外部环境光的光线平行。本发明能够保证人眼中的近眼显示图像和外界透射图像均具有较高的显示亮度和清晰度，提高了近眼显示***的成像质量。

Description

显示单元、近眼显示光学模组和近眼显示***

技术领域

本发明涉及增强现实技术领域，尤其涉及一种显示单元、近眼显示光学模组和近眼显示***。

背景技术

增强现实(Augmented Reality，简称AR)是利用虚拟物体和信息对真实场景进行现实增强的技术，从而可以将虚拟物体和真实环境叠加在同一个画面或空间中。广泛应用在科研、军事、工业、游戏、视频以及教育等各个领域。

目前的近眼显示***一般包括透明或半透明的显示屏、负透镜和正透镜，近眼显示***的图像包括近眼显示图像和外界透射图像，两者在近眼显示***中是通过不同的成像光路形成的。其中近眼显示图像是显示屏通过正透镜将图像投影至人眼视网膜而成像的，外界透射图像则是环境光经过负透镜、显示屏以及正透镜透射至人眼视网膜而成像的。近眼显示图像和外界透射图像在人眼视网膜中叠加，从而保证用户能够同时看到显示屏的虚拟画面以及外部的真实环境。

然而目前的近眼显示***中存在近眼显示图像和外界透射图像中的一者的显示亮度较低，显示图像不清晰的问题。

发明内容

为了解决背景技术中提到的至少一个问题，本发明提供一种显示单元、近眼显示光学模组和近眼显示***，能够调整发光元件进入人眼的虚像距离，同时对外部环境光线不产生任何影响，从而保证人眼中的近眼显示图像和外界透射图像均具有较高的清晰度，提高近眼显示***的成像质量。

为了实现上述目的，第一方面，本发明提供一种显示单元，包括依次层叠设置的线性偏振层、光特性改变层和功能层；

功能层内设置有曲面，曲面构成折射面；

折射面上设置有发光元件，发光元件的出光方向朝向光特性改变层，外部环境光的光线依次经过线性偏振层、光特性改变层和功能层，发光元件发出的光线经过光特性改变层和功能层，并在折射面处发生折射，经过光特性改变层和功能层的发光元件的光线与外部环境光的光线平行。

本发明提供的显示单元，通过层叠设置线性偏振层、光特性改变层和功能层。当发光元件的光线经过光特性改变层时，光线特性发生改变，并且该特性的光线会在功能层内的折射面处发生折射，从而改变进入人眼的光线的角度和亮度。而外部环境的光线经过线性偏振层后，光特性同样发生改变，该特性的光线不会在折射面处发生折射，因此进入人眼的环境光线不会发生任何变化。通过上述的光线调整过程，可以调整发光元件在人眼中的虚像距离，使其处于人眼的明视距离范围，同时对外部环境光线不产生任何影响，从而保证人眼中的近眼显示图像和外界透射图像均具有较高的清晰度。

在上述的显示单元中，可选的是，功能层包括各向异性材料层和折射率匹配层；各向异性材料层层叠设置在折射率匹配层和光特性改变层之间；或，折射率匹配层层叠设置在各向异性材料层和光特性改变层之间。

基于折射率匹配层的折射率数值与各向异性材料层的常规折射率相同，小于各向异性材料层的非常规折射率。因此对于偏振方向垂直于各向异性材料层光轴方向的入射光，其在通过液晶层和折射率匹配层之间的弧形界面时不会发生折射。而对于偏振方向平行于各向异性材料层光轴方向的入射光，其在通过液晶层和折射率匹配层之间的弧形界面时会发生折射。

在上述的显示单元中，可选的是，各向异性材料层与折射率匹配层的交接面为曲面，曲面的弯曲方向朝向折射率匹配层。

在上述的显示单元中，可选的是，光特性改变层包括线栅偏振层，线栅偏振层用于改变发光元件发出的光线的传播方向，以及调节光线的偏振态。

线栅偏振层的光反射轴的所在方向、各向异性材料层的光轴的所在方向以及线性偏振层的光吸收轴的所在方向相互平行。

通过将光特性改变层设置为线栅偏振层，利用线栅偏振层反射线性偏振态的光线，以使其在经过折射面时发生折射，从而调整进入人眼的光线的角度。

在上述的显示单元中，可选的是，光特性改变层包括量子棒层，量子棒层用于改变发光元件发出的光线的颜色和传播方向、以及调节光线的偏振态。

量子棒层的光吸收轴的所在方向、各向异性材料层的光轴的所在方向以及线性偏振层的光吸收轴的所在方向相互平行。

通过将光特性改变层设置为量子棒层，利用量子棒层改变光线的颜色和传播方向，以及调节光线的偏振态，以使其在经过折射面时发生折射，从而调整进入人眼的光线的颜色和角度。

在上述的显示单元中，可选的是，发光元件发出的光线为蓝光，量子棒层为红色量子棒层或绿色量子棒层。

通过将发光单元的光线设置为蓝光，并且基于蓝光的波长较短，光强度较高，因此可以保证发光元件的光线经过光特性改变层时，具有足够的能量进行光特性的改变过程。

在上述的显示单元中，可选的是，折射面为透光的弧面，且折射面的焦点位于光特性改变层。

通过将折射面的焦点设置在光特性改变层，可以通过调整光特性改变层至人眼的距离，从而调整光线进入人眼的角度，保证该发光元件的成像在人眼的明视距离范围内，因而在人眼中能够形成清晰度较高的图像。

在上述的显示单元中，可选的是，发光元件设置在弧面的中心位置。

通过将发光元件设置在弧面的中心位置，可以保证发光元件的光线均匀分布在光特性改变层上，从而保证该光线的特征发生均匀改变，并且保证进入人眼的光线亮度的均匀性。

第二方面，本发明提供一种近眼显示光学模组，包括上述的显示单元，多个显示单元中包括至少一个设置有线栅偏振层的第一显示单元，至少一个设置有红色量子棒层的第二显示单元以及至少一个设置有绿色量子棒层的第三显示单元。

第一显示单元、第二显示单元和第三显示单元呈阵列排布的方式平铺设置，其中，第一显示单元、第二显示单元和第三显示单元的发光元件发出的光为蓝光。

本发明提供的近眼显示光学模组，通过将至少一个设置线栅偏振层的第一显示单元、至少一个设置红色量子棒层的第二显示单元以及至少一个设置绿色量子棒层的第三显示单元呈阵列排布的方式平铺设置，从而可以在人眼中形成预设的彩色图像，并且通过使用上述的显示单元，可以调整显示单元的发光元件进入人眼的虚像距离，同时对外部环境光线不产生任何影响，从而保证人眼中的近眼显示图像和外界透射图像均具有较高的显示清晰度，提高近眼显示***的成像质量。

第三方面，本发明提供一种近眼显示***，包括上述的近眼显示光学模组。

本发明提供的近眼显示***，通过设置上述的近眼显示光学模组，可以通过其中的显示单元调整发光元件进入人眼的虚像距离，同时对外部环境光线不产生任何影响，从而保证人眼中的近眼显示图像和外界透射图像均具有较高的清晰度，提高近眼显示***的成像质量。

本发明的构造以及它的其他发明目的及有益效果将会通过结合附图而对优选实施例的描述而更加明显易懂。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的设置量子棒层的显示单元的结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的设置线栅偏振层的显示单元的结构示意图；

图3为本发明实施例二提供的设置量子棒层的显示单元的结构示意图；

图4为本发明实施例三提供的近眼显示光学模组的结构示意图。

附图标记说明：

100—显示单元；

10—线性偏振层；

20—光特性改变层；

21—量子棒层；

22—线栅偏振层；

30—折射率匹配层；

40—各向异性材料层；

41—折射面；

50—发光元件；

L1—发光元件的光线；

L2—外部环境的光线；

200—近眼显示光学模组；

201—第一显示单元；

202—第二显示单元；

203—第三显示单元。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的优选实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以使固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的设置量子棒层的显示单元的结构示意图。图2为本发明实施例一提供的设置线栅偏振层的显示单元的结构示意图。

本发明的发明人在实际研究过程中发现，目前的近眼显示***中，为了保证人眼中的图像的清晰度，通常需要调整图像进入人眼光线的光路。然而由于近眼显示***的图像包括虚拟画面的近眼显示图像和包括真实画面的外界透射图像，目前对光线的光路调整过程中，会同时对近眼显示图像的成像光路和外界透射图像的成像光路同时产生改变，但由于两者的成像光路存在差异，成像距离不统一。因此成像光路的同时改变，会导致两个图像中的一者仍然存在显示图像不清晰的问题。

基于上述的发现以及存在的技术问题，本发明实施例提供以下解决方案：

参照图1所示，本发明实施例提供一种显示单元100，包括依次层叠设置的线性偏振层10、光特性改变层20和功能层。

功能层内设置有曲面，曲面构成折射面41，该曲面可以是在朝向或远离线性偏振层10的方向上弯曲，在本实施例中，参照图1所示，该曲面是在远离线性偏振层的方向上10弯曲。其中，曲面的弯曲方向是指曲线凸起一侧的朝向。

折射面41设置有发光元件50，发光元件50的出光方向朝向光特性改变层20。

外部环境光的光线L2依次经过线性偏振层10、光特性改变层20和功能层，但不在折射面41处发生折射。发光元件50所发出的光线L1依次经过光特性改变层20和功能层，并在折射面41的处发生折射，并且经过折射的发光元件的光线与外部环境光的光线相互平行。

其中，功能层包括各向异性材料层40和折射率匹配层30，各向异性材料40层叠设置在折射率匹配层30和光特性改变层20之间。各向异性材料层40和折射率匹配层30的连接界面为曲面，曲面的弯曲方向朝向折射率匹配层30。

需要说明的是，参照图1所示，各向异性材料层40和折射率匹配层30之间的界面，该界面可以包括各向异性材料层40朝向折射率匹配层30一侧的外壁面，以及折射率匹配层30朝向各向异性材料层40一侧的外壁面。当该界面弯曲构成折射面时，上述两者的外壁面均会发生同步弯曲，以保证两者的紧密贴合状态。

需要说明的是，本实施例提供的显示单元100，可以应用在近眼显示***中。该显示单元100中层叠设置线性偏振层10、光特性改变层20、各向异性材料层40和折射率匹配层30可以是沿外部环境的光线L2进入人眼的方向设置，即折射率匹配层30靠近人眼一侧设置，线性偏振层10靠近外部环境一侧设置，光特性改变层20和各向异性材料层40设置在两者之间。

其中线性偏振层10可以为吸收型线性偏振片或反射型线性偏振片，在实际使用中，可以根据需要选择，本实施例对此并不加以限定。该线性偏振层10具有相互垂直的光透过轴和光反射轴(光吸收轴)，当一束正常光经过该线性偏振层10时，假定正常光中包括沿水平方向振动的水平偏振光和沿竖直方向振动的竖直偏振光，光束中偏振方向与光透过轴平行的部分可以透过线性偏振层10，而光束中偏振方向与光反射轴(光吸收轴)平行的部分则会被线性偏振层10反射(吸收)。

各向异性材料层40的物理或机械性能(例如吸光度，折射率，电导率和拉伸强度等)在其不同轴线方向具有差异，该各向异性材料层40可以选用各向异性的液晶或石英材料制备，本实施例对此并不加以限制。折射率匹配层30的物理或机械性能在其不同轴线方向相同。其中，各向异性材料层40的常规折射率与折射率匹配层30的折射率相同。各向异性材料层40的非常规折射率大于折射率匹配层30的折射率。

偏振态的光经过各向异性材料层40，当光偏振方向平行于各向异性材料层的光轴方向时，该各向异性材料层40和折射率匹配层30之间的界面41会对该偏振态的光线产生折射效果；而当光偏振方向垂直于各向异性材料层的光轴方向时，该各向异性材料层40和折射率匹配层30之间的界面41不会对该偏振态的光线产生折射效果。

进一步地，各向异性材料层40上设置有发光元件50，该发光元件50可以是电致发光元件，例如有机发光二极管器件。该发光元件50的出光方向朝向光特性改变层20，因此发光元件50的光线L1经过的光路可以是首先经过各向异性材料层40，而后经过光特性改变层20，传播方向被折返，再次经过各向异性材料层40后，通过折射率匹配层30进入人眼。外部环境的光线L2的光路与发光元件50光线L1的光路不同，其可以是首先经过线性偏振层10和光特性改变层20，而后经过各向异性材料层40，最后经过折射率匹配层30进入人眼。

因此本实施例中将近眼显示图像的成像光路和外界透射图像的成像光路设置为不同光路，在保持其中一者光路不变的前提下，通过改变其中另一者的光路，从而实现了分别调整人眼中的近眼显示图像和外界透射图像像距目的。将近眼显示图像像距调整到人眼明视距离范围内，同时不改变外界透射图像的传播，使人眼能够同时看清近眼显示图像和外界透射图像，从而提高近眼显示***的成像质量。

作为一种可选的实施方式，参照图2所示，光特性改变层20包括线栅偏振层22，线栅偏振层22用于改变光线的传播方向，并且调节其偏振态。

线栅偏振层22的光反射轴的所在方向、各向异性材料层40的光轴的所在方向以及线性偏振层10的光吸收轴的所在方向相互平行。

需要说明的是，本实施例提供的光特性改变层20可以为线栅偏振层22，线栅偏振层22具有相互垂直的光透过轴和光反射轴，与线性偏振层10类似的是，当一束正常光经过该线栅偏振层22时，光束中偏振方向与光透过轴平行的部分可以透过线栅偏振层22，而光束中偏振方向与光反射轴平行的部分则会被线栅偏振层22反射。将光特性改变层20设置为线栅偏振层22，可以使得发光元件50的光线L1经过线栅偏振层22时，光线的偏振态发生改变，光线的偏振态与线栅偏振层22的光反射轴所在方向有关，本实施例对此并不加以限定，仅限定线栅偏振层22的光反射轴的所在方向、各向异性材料层40的光轴的所在方向以及线性偏振层10的光吸收轴的所在方向相互平行。

在上述的限定情况下，发光元件50的光线L1经过线栅偏振层22后，形成偏振态的光线，该光线的偏振态与各向异性材料层40的光轴平行，并被线栅偏振层22反射，因此该光线在经过各向异性材料层40的折射面41时发生折射，从而在进入人眼时，可以被调整为相互平行的光线，保证人眼中的近眼显示图像像距匹配人眼明视距离，从而具有较高的清晰度。

同时，外部环境的光线L2经过线性偏振层10后，同样形成偏振态的光线，与上述发光元件50的偏振态光线不同的是，外部环境的偏振态光线与各向异性材料层40的光轴方向垂直，因此该光线在经过线栅偏振片22时不发生反射，且经过各向异性材料层40的折射面41时不发生折射，从而进入人眼的外部环境的光线仍为相互平行的光线，因此保证人眼中的外界透射图像同样具有较高的清晰度。

作为另一种可选的实施方式，参照图1所示，光特性改变层20包括量子棒层21，量子棒层21用于改变光线的颜色和传播方向，并且调节其偏振态。

量子棒层21的光吸收轴的所在方向、各向异性材料层40的光轴的所在方向以及线性偏振层10的光吸收轴的所在方向相互平行。

需要说明的是，本实施例提供的光特性改变层20还可以是量子棒层21，该量子棒层21可以改变光线的颜色，具体的改变过程可以是光线照射量子棒层21，量子棒层21中的量子棒在光线的激发下，发出与量子棒颜色相一致的荧光。由于量子棒具有特定方向的光吸收轴，因此当光线经过量子棒时，还会进一步形成偏振态的光线。

因此将光特性改变层20设置为量子棒层21，可以使得发光元件50的光线L1经过量子棒层21时，光线的偏振态和颜色发生改变，光线的偏振态与量子棒层21的光吸收轴所在方向有关，本实施例对此并不加以限定，仅限定量子棒层21的光吸收轴的所在方向、各向异性材料层40的光轴的所在方向以及线性偏振层10的光吸收轴的所在方向相互平行。

在上述的限定情况下，发光元件50的光线L1经过量子棒层21后，形成偏振态的光线，该光线的偏振态与各向异性材料层40的光轴平行，出射方向折返指向人眼方向。因此该光线在经过各向异性材料层40的折射面41时发生折射，从而在进入人眼时，可以被调整为相互平行的光线，保证人眼中的近眼显示图像具有较高的清晰度。

同时，外部环境的光线L2经过线性偏振层10后，同样形成偏振态的光线，与上述量子棒层21发出的光线不同的是，外部环境的偏振态光线与各向异性材料层40的光轴方向垂直，因此该光线在经过各向异性材料层40的折射面41时不发生折射，从而进入人眼的外部环境的光线L2仍为相互平行的光线，因此保证人眼中的外界透射图像同样具有较高的清晰度。

作为一种可选的实施方式，该发光元件50发出的光可以为蓝光。

由于蓝光具有高强度和短波长的特性，因此当蓝光经过光特性改变层20时，可以被转变为能量较低的其他颜色的光线，即使消耗部分能量用于光特性改变，改变特性后的光线仍具有较高的能量，因此将发光元件50的光设置为蓝光可以保证其具有足够的能量进行光特性的改变过程，从而提高后期近眼显示图像的成像清晰度和亮度。

其中，量子棒层21为红色量子棒层21或绿色量子棒层21。

需要说明的是，基于蓝色、绿色和红色为彩色光中最为基础的三种颜色，可以通过其相互之间的调和形成不同颜色的光线，因此本实施例将量子棒层21设置为红色量子棒层21或绿色量子棒层21，以形成红色光和绿色光。

进一步地，如图2所示示例，当光特性改变层20为线栅偏振层22时，蓝光的颜色未发生变化，因此可以通过组合线栅偏振层22反射的蓝光，以及量子棒层21发射的红色光和绿色光形成色彩丰富的近眼显示图像。

具体的，参照图1所示，本实施例提供的各向异性材料层40层叠设置在光特性改变层20的远离线性偏振层10一侧的表面。

需要说明的是，各向异性材料层40可以贴设在光特性改变层20远离线性偏振层10一侧的表面，此时发光元件50到光特性改变层20的距离即为整个各向异性材料层40的厚度。折射率匹配层30贴设在各向异性材料层40远离光特性改变层20一侧的表面。这种设置方式，可以将各向异性材料层40的折射面41夹设在各向异性材料层40和折射率匹配层30之间，从而对折射面41起到保护作用，并且经过折射的光线还可以进一步经过折射率匹配层30，折射率匹配层30可以对折射的光线起到均匀化的效果。

作为一种可实现的实施方式，折射面41为透光的弧面，且折射面41的焦点位于光特性改变层20。

需要说明的是，通过将折射面41设置为弧面，可以保证光线在折射过程中具有均匀的折射角度，防止折射角度突变出现光线亮度降低或不均匀的情况发生。其中，该弧面可以是标准的球形弧面或者非球形的弧面，本实施例对此并不加以限制。通过将折射面41的焦点设置在光特性改变层20，可以通过调整光特性改变层20至人眼的距离，从而调整光线进入人眼的角度，保证该发光元件50的光线L1在人眼中能够形成清晰度均较高的图像。

作为一种优选的实施方式，发光元件50设置在弧面的中心位置。

需要说明的是，当发光元件50设置在弧面的中心位置时，光线到达弧面边缘的距离大致相等，因此可以保证发光元件50的光线均匀分布在光特性改变层20上，从而保证该光线的特征发生稳定改变，并且保证进入人眼的光线亮度的均匀性。

本发明实施例一提供的显示单元，通过层叠设置线性偏振层、光特性改变层、各向异性材料层和折射率匹配层。并且通过将光特性改变层设置为可以改变光偏振态的线栅偏振层以及可以调节光偏振态和颜色的量子棒层，从而当发光元件的光线经过光特性改变层时，光线特性发生改变，并且该特性的光线会在各向异性材料层折射面处发生折射，从而改变进入人眼的光线的角度和亮度。而外部环境的光线经过线性偏振层后，光特性同样发生改变，该特性的光线不会在折射面处发生折射，因此进入人眼的环境光线不会发生任何变化。通过上述的光线调整过程，可以调整发光元件进入人眼的光线角度，同时对外部环境光线不产生任何影响，从而保证人眼中的近眼显示图像和外界透射图像均具有较高的显示亮度和清晰度。

实施例二

图3为本发明实施例二提供的设置量子棒层的显示单元的结构示意图。参照图3所示，在上述实施例一的基础上，本发明实施例二还提供另一种结构的显示单元100，实施例二与实施例一相比，两者的区别之处在于：折射率匹配层30和各向异性材料层40的设置位置不同。

具体的，折射率匹配层30层叠设置在各向异性材料层40和光特性改变层20之间。

需要说明的是，参照图3所示，折射率匹配层30贴设在光特性改变层20远离线性偏振层10一侧的表面，此时发光元件50到光特性改变层20的距离即为整个折射率匹配层30的厚度。各向异性材料层40贴设在折射率匹配层30远离光特性改变层20一侧的表面。并且，在这种设置情况下，折射面41的弯曲方向则朝向线性偏振层10。

其他技术特征与实施例一相同，并能达到相同的技术效果，在此不再一一赘述。

本发明实施例二提供的显示单元，通过层叠设置线性偏振层、光特性改变层、折射率匹配层和各向异性材料层。通过将光特性改变层设置为可以改变光偏振态的线栅偏振层以及可以调节光偏振态和颜色的量子棒层，从而当发光元件的光线经过光特性改变层时，光线特性发生改变，并且该特性的光线会在各向异性材料层折射面处发生折射，从而改变进入人眼的光线的角度和亮度。而外部环境的光线经过线性偏振层后，光特性同样发生改变，该特性的光线不会在折射面处发生折射，因此进入人眼的环境光线不会发生任何变化。通过上述的光线调整过程，可以调整发光元件进入人眼的虚像距离，同时对外部环境光线不产生任何影响，从而保证人眼中的近眼显示图像和外界透射图像均具有较高的清晰度。进一步地，通过将各向异性材料层和折射率匹配层在光特性改变层上设置的相对位置进行互换，可以增加该显示单元的结构的灵活性，降低了显示单元的制备难度和装配难度。

实施例三

图4为本发明实施例三提供的近眼显示光学模组的结构示意图。参照图4所示，在上述实施例一和实施例二的基础上，本发明实施例三还提供一种近眼显示光学模组200，该近眼显示光学模组200包括上述的显示单元100。

具体的，在该近眼显示光学模组200中，多个显示单元100中包括至少一个设置有线栅偏振层22的第一显示单元201，至少一个设置有红色量子棒层21的第二显示单元202以及至少一个设置有绿色量子棒层21的第三显示单元203。

第一显示单元201、第二显示单元202和第三显示单元203呈阵列排布的方式平铺设置，其中，第一显示单元、第二显示单元和第三显示单元的发光元件发出的光为蓝光。

需要说明的是，本实施例提供的近眼显示光学模组200的第一显示单元201、第二显示单元202和第三显示单元203分别用于在人眼中形成蓝色、红色和绿色图像，通过将上述的三个显示单元100以阵列的方式排布，可以将蓝色、红色和绿色的光线进行混合，从而形成预设的图像。

其中，第一显示单元201、第二显示单元202和第三显示单元203在近眼显示光学模组200中的数量可以根据需要设定，本实施例对此并不加以限定。并且，图4仅示出了上述三个显示单元的一种可实现的排布方式，在实际的设置中，其排布方式可以根据需要设定，本实施例对此同样不加以限制。

其他技术特征与实施例一和实施例二相同，并能达到相同的技术效果，在此不再一一赘述。

本发明实施例三提供的近眼显示光学模组，通过将至少一个设置线栅偏振层的第一显示单元、至少一个设置红色量子棒层的第二显示单元以及至少一个设置绿色量子棒层的第三显示单元呈阵列排布的方式平铺设置，从而可以在人眼中形成预设的彩色图像，并且通过使用上述的显示单元，可以调整显示单元的发光元件进入人眼的光线角度，同时对外部环境光线不产生任何影响，从而保证人眼中的近眼显示图像和外界透射图像均具有较高的清晰度，提高近眼显示***的成像质量。

实施例四

在上述实施例一、实施例二和实施例三的基础上，本发明实施例四还提供一种近眼显示***，包括上述的近眼显示光学模组。

具体的，该近眼显示***还可以包括控制器、电源和头戴设备。其中近眼显示光学模组中的发光元件可发挥类似显示屏上单个或若干显示像素的作用，而该控制器和电源设置在该头戴设备中，近眼显示光学模组中的发光元件与控制器电性连接，根据控制器发出的控制信号，显示待投射入人眼的画面，画面的光线经过近眼显示光学模组投射进入人眼，从而在人眼中形成近眼显示图像。同时外部环境的光线经过头戴设备进入近眼显示光学模组，从而在人眼中形成外界透射图像，近眼显示图像和外界透射图像在人眼视网膜中叠加，保证用户能够同时看到显示屏的虚拟画面以及外部的真实环境画面。该电源与控制器相连，通过控制器为近眼显示光学模组中的发光元件供电。

其他技术特征与实施例一、实施例二和实施例三相同，并能达到相同的技术效果，在此不再一一赘述。

本发明实施例四提供提供的近眼显示***，通过设置上述的近眼显示光学模组，可以通过其中的显示单元调整发光元件进入人眼的虚像距离，使之匹配人眼的明视距离范围。同时对外部环境光线不产生任何影响，从而保证人眼中的近眼显示图像和外界透射图像均具有较高的清晰度，提高近眼显示***的成像质量。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非是另有精确具体地规定。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种显示单元，其特征在于，包括依次层叠设置的线性偏振层、光特性改变层和功能层；

所述功能层内设置有曲面，所述曲面构成折射面；

所述折射面上设置有发光元件，所述发光元件的出光方向朝向所述光特性改变层，外部环境光的光线依次经过所述线性偏振层、所述光特性改变层和所述功能层，所述发光元件发出的光线经过所述光特性改变层和所述功能层，并在所述折射面处发生折射后与所述外部环境光的光线平行；

所述功能层包括各向异性材料层，所述各向异性材料层使经过线性偏振层的外部环境光在折射面处不发生折射，使经过光特性改变层的发光元件发出的光在折射面处发生折射。

2.根据权利要求1所述的显示单元，其特征在于，所述功能层包括折射率匹配层；

所述各向异性材料层层叠设置在所述折射率匹配层和所述光特性改变层之间；

或，所述折射率匹配层层叠设置在所述各向异性材料层和所述光特性改变层之间。

3.根据权利要求2所述的显示单元，其特征在于，所述各向异性材料层与所述折射率匹配层的界面为所述曲面，所述曲面的弯曲方向朝向所述折射率匹配层。

4.根据权利要求3所述的显示单元，其特征在于，所述光特性改变层包括线栅偏振层，所述线栅偏振层用于改变所述发光元件发出的光线的传播方向，并调节所述光线的偏振态；

所述线栅偏振层的光反射轴的所在方向、所述各向异性材料层的光轴所在方向以及所述线性偏振层的光吸收轴的所在方向相互平行。

5.根据权利要求3所述的显示单元，其特征在于，所述光特性改变层包括量子棒层，所述量子棒层用于改变所述发光元件发出的光线的颜色和传播方向，以及调节所述光线的偏振态；

所述量子棒层的光吸收轴的所在方向、所述各向异性材料层的光轴的所在方向以及所述线性偏振层的光吸收轴的所在方向相互平行。

6.根据权利要求5所述的显示单元，其特征在于，所述发光元件发出的光线为蓝光，所述量子棒层为红色量子棒层或绿色量子棒层。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的显示单元，其特征在于，所述折射面为透光的弧面，且所述折射面的焦点位于所述光特性改变层。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的显示单元，其特征在于，所述发光元件设置在所述折射面的中心位置。

9.一种近眼显示光学模组，其特征在于，包括多个如权利要求1-8中任一项所述的显示单元，多个所述显示单元中包括至少一个设置有线栅偏振层的第一显示单元，至少一个设置有红色量子棒层的第二显示单元以及至少一个设置有绿色量子棒层的第三显示单元；

所述第一显示单元、所述第二显示单元和所述第三显示单元呈阵列排布的方式平铺设置，其中，所述第一显示单元、所述第二显示单元和所述第三显示单元的发光元件发出的光为蓝光。

10.一种近眼显示***，其特征在于，包括权利要求9所述的近眼显示光学模组。

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