CN111290164A - 透明显示面板、显示装置及眼镜 - Google Patents

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陈小川
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Abstract

一种透明显示面板，具有多个亚像素区域，多个亚像素区域分为至少两个显示单元组。该透明显示面板包括：对盒设置的第一基板和第二基板；设置于第一基板与第二基板之间的出光控制层，出光控制层被配置为控制每个亚像素区域的出光状态。第一基板包括：第一基底；设置于第一基底一侧的调光组件，调光组件包括多个调光透镜，每个调光透镜被配置为使一个亚像素区域的出射光线透射至人眼，并成像在对应的焦面上，多个调光透镜被配置为使至少两个显示单元组的出射光线分别成像在不同的焦面上；其中，焦面位于透明显示面板远离人眼的一侧。

Description

透明显示面板、显示装置及眼镜
技术领域
本公开实施例涉及一种透明显示面板、显示装置及眼镜。
背景技术
增强现实(Augmented Reality，简称AR)显示技术可以实现虚拟信息和真实场景的叠加显示。例如，用户可通过AR眼镜，将虚拟的信息叠加到真实世界，使人眼同时看到虚拟的物体和真实的环境，实现两种信息的相互补充，从而实现与真实世界进行互动。
发明内容
一方面，提供一种透明显示面板。所述透明显示面板具有多个亚像素区域，所述多个亚像素区域分为至少两个显示单元组。所述透明显示面板包括：对盒设置的第一基板和第二基板；设置于所述第一基板与所述第二基板之间的出光控制层，所述出光控制层被配置为控制每个亚像素区域的出光状态。所述第一基板包括：第一基底；设置于所述第一基底一侧的调光组件，所述调光组件包括多个调光透镜，每个调光透镜被配置为使一个亚像素区域的出射光线透射至人眼，并成像在对应的焦面上，所述多个调光透镜被配置为使所述至少两个显示单元组的出射光线分别成像在不同的焦面上；其中，所述焦面位于所述透明显示面板远离人眼的一侧。
在一些实施例中，所述调光透镜包括超表面透镜。所述超表面透镜包括：透明基材；多个微结构，所述多个微结构设置于所述透明基材靠近所述第一基底的表面上，或者所述多个微结构设置于所述透明基材远离所述第一基底的表面上。
在一些实施例中，所述多个微结构排列成多个环状结构，所述多个环状结构的中轴线大致重合，且所述多个环状结构由所述透明基材的中心指向所述透明基材的边缘的方向依次排列。
在一些实施例中，所述多个环状结构中的每个环状结构在所述透明基材上的正投影大致呈矩形。
在一些实施例中，所述矩形沿长度方向的尺寸与所述矩形沿宽度方向的尺寸的比值大致等于对应的所述亚像素区域沿长度方向的尺寸与对应的所述亚像素区域沿宽度方向的尺寸的比值。
在一些实施例中，所述多个环状结构的中轴线与对应的所述亚像素区域的中轴线大致重合；和/或，所述超表面透镜在所述第一基底上的正投影的边缘，与对应的所述亚像素区域在所述第一基底上的正投影的边缘大致重叠。
在一些实施例中，所述多个微结构中每个微结构的最大截面宽度小于或等于1μm。
在一些实施例中，所述超表面透镜包括传输相位型超表面透镜。
在一些实施例中，所述传输相位型超表面透镜中的所述多个微结构包括多个圆柱体，所述多个圆柱体的轴线大致垂直于所述透明基材；所述多个圆柱体沿各自轴线方向的尺寸大致相等，所述多个圆柱体中每个圆柱体的直径与光线透过所述传输相位型超表面透镜的相位改变量呈正比。
在一些实施例中，所述传输相位型超表面透镜中的所述多个微结构包括多个圆柱孔，所述多个圆柱孔的轴线大致垂直于所述透明基材；所述多个圆柱孔沿各自轴线方向的尺寸大致相等，所述多个圆柱孔中每个圆柱孔的直径与光线透过所述传输相位型超表面透镜的相位改变量呈正比。
在一些实施例中，所述超表面透镜包括几何相位型超表面透镜；所述几何相位型超表面透镜中的所述多个微结构包括多个矩形棱柱，所述多个矩形棱柱的轴线大致垂直于所述透明基材；所述多个矩形棱柱的大小大致相等，所述多个矩形棱柱中每个矩形棱柱的旋转角度与光线透过所述几何相位型超表面透镜的相位改变量呈正比。
在一些实施例中，所述透明显示面板还包括：偏光片，设置于所述几何相位型超表面透镜与所述出光控制层之间，所述偏光片被配置为使由所述出光控制层射向所述几何相位型超表面透镜的光线，由线偏振光转换为圆偏振光。
在一些实施例中，所述超表面透镜上各出光位置的光线相位Φ满足以下公式：
Figure BDA0002433688290000021
其中，y为所述超表面透镜的出光位置到第一平面的垂直距离，x为所述超表面透镜的出光位置到第二平面垂直距离，a为所述超表面透镜的焦点到所述第一平面的垂直距离，b为所述超表面透镜的焦点到所述第二平面的垂直距离，f为所述超表面透镜的焦距；所述第一平面与所述第二平面互相垂直，且所述第一平面与所述第二平面的交线为所述超表面透镜的中轴线。
在一些实施例中，以所述第一基底代替所述透明基材；所述多个微结构设置于所述第一基底靠近所述出光控制层的表面上，或者，所述多个微结构设置于所述第一基底远离所述出光控制层的表面上。
在一些实施例中，所述出光控制层包括：液晶；以及，电极层，所述电极层被配置为在电场的作用下驱动所述液晶，以控制每个亚像素区域的出光状态。
在一些实施例中，所述第二基板为波导层；所述波导层的折射率大于所述液晶的寻常光折射率，且所述波导层的折射率小于或等于所述液晶的非常光折射率。
另一方面，提供一种显示装置。所述显示装置包括如上述任一项实施例所述的透明显示面板；侧入式准直光源，所述侧入式准直光源设置于所述透明显示面板中第二基板的至少一侧。
又一方面，提供一种眼镜。所述眼镜包括支撑结构；至少一个如上述任一项实施例所述的透明显示面板，安装于支撑结构上。
附图说明
为了更清楚地说明本公开中的技术方案，下面将对本公开一些实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例的附图，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。此外，以下描述中的附图可以视作示意图，并非对本公开实施例所涉及的产品的实际尺寸、方法的实际流程、信号的实际时序等的限制。
图1为根据本公开一些实施例的透明显示面板中多个亚像素区域的结构图；
图2为根据本公开一些实施例的透明显示面板的结构图；
图3为根据本公开一些实施例的调光组件的结构图；
图4为根据本公开一些实施例的透明显示面板的光路图；
图5A为根据本公开一些实施例的超表面透镜的光路图；
图5B为根据本公开一些实施例的超表面透镜的出光位置与第一平面、第二平面的位置关系图；
图5C为根据本公开一些实施例的超表面透镜的焦点与第一平面、第二平面的位置关系图；
图6为根据本公开一些实施例的一种第一基板的结构图；
图7为根据本公开一些实施例的另一种第一基板的结构图；
图8为根据本公开一些实施例的又一种第一基板的结构图；
图9A为根据本公开一些实施例的一种传输相位型超表面透镜的结构图；
图9B为图9A中传输相位型超表面透镜沿A-A'向的剖视图；
图10A为根据本公开一些实施例的另一种传输相位型超表面透镜的结构图；
图10B为图10A中传输相位型超表面透镜沿B-B'向的剖视图；
图11A为根据本公开一些实施例的一种几何相位型超表面透镜的结构图；
图11B为图11A中几何相位型超表面透镜沿C-C'向的剖视图；
图12为根据本公开一些实施例的另一种透明显示面板的结构图；
图13为根据本公开一些实施例的一种显示装置的结构图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本公开一些实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开所提供的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
除非上下文另有要求，否则，在整个说明书和权利要求书中，术语“包括(comprise)”及其其他形式例如第三人称单数形式“包括(comprises)”和现在分词形式“包括(comprising)”被解释为开放、包含的意思，即为“包含，但不限于”。在说明书的描述中，术语“一个实施例(one embodiment)”、“一些实施例(some embodiments)”、“示例性实施例(exemplary embodiments)”、“示例(example)”、“特定示例(specific example)”或“一些示例(some examples)”等旨在表明与该实施例或示例相关的特定特征、结构、材料或特性包括在本公开的至少一个实施例或示例中。上述术语的示意性表示不一定是指同一实施例或示例。此外，所述的特定特征、结构、材料或特点可以以任何适当方式包括在任何一个或多个实施例或示例中。
以下，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在描述一些实施例时，可能使用了“耦接”和“连接”及其衍伸的表达。例如，描述一些实施例时可能使用了术语“连接”以表明两个或两个以上部件彼此间有直接物理接触或电接触。又如，描述一些实施例时可能使用了术语“耦接”以表明两个或两个以上部件有直接物理接触或电接触。然而，术语“耦接”或“通信耦合(communicatively coupled)”也可能指两个或两个以上部件彼此间并无直接接触，但仍彼此协作或相互作用。这里所公开的实施例并不必然限制于本文内容。
如本文所使用的那样，“约”或“近似”包括所阐述的值以及处于特定值的可接受偏差范围内的平均值，其中所述可接受偏差范围如由本领域普通技术人员考虑到正在讨论的测量以及与特定量的测量相关的误差(即，测量***的局限性)所确定。
AR眼镜包括两个透明显示面板，这两个透明显示面板分别对应人的左眼和右眼。每个透明显示面板可以产生虚拟图像，并使虚拟图像与人眼透过该透明显示面板观察到的真实环境叠加到一起，从而实现增强现实显示功能。
相关技术中，透明显示面板包括光栅，透明显示面板的多个亚像素区域的出射光线经光栅衍射后入射至人眼，从而实现显示立体虚拟图像的功能。然而，在相关技术中，光栅衍射会影响出射光的效率和角度，这导致透明显示面板的出光效率较低，透明度较差，且视场角度较小。
基于此，参见图1和图2，本公开一些实施例提供一种透明显示面板10。该透明显示面板10可以应用于显示装置中，该显示装置可以为AR头盔、AR眼镜、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。
该透明显示面板10中具有多个亚像素区域P，多个亚像素区域P分为具有至少两个显示单元组。示例性的，如图1所示，透明显示面板10的多个亚像素区域P分为第一显示单元组101A、第二显示单元组101B和第三显示单元组101C。其中，各行亚像素区域P中，包括位于第一显示单元组101A的亚像素区域、位于第二显示单元组101B的亚像素区域、以及位于第三显示单元组101C的亚像素区域，并且位于第一显示单元组101A的亚像素区域、位于第二显示单元组101B的亚像素区域、以及位于第三显示单元组101C的亚像素区域沿行方向依次交替排列。此处，需要说明的是，该透明显示面板10中显示单元组的划分方式有多种，只要划分成的至少两个显示单元组可以分别成像在不同的焦面上即可，因此实际应用中，并不局限于本示例示出的划分方式。
参见图2，该透明显示面板10包括对盒设置的第一基板1和第二基板2，以及设置于第一基板1与第二基板2之间的出光控制层3。该出光控制层3被配置为控制每个亚像素区域P的出光状态，此处，“控制每个亚像素区域P的出光状态”是指控制各亚像素区域P是否可以朝第一基板1所在的一侧出光，以及控制各亚像素区域P的出射光线的灰阶。示例性的，如图2所示，该透明显示面板10为液晶显示面板，出光控制层3包括液晶301和电极层302，电极层302被配置为在电场的作用下驱动液晶301，以控制每个亚像素区域P的出光状态。需要说明的是，本公开对电极层302的设置方式不做限定，例如，参见图2，电极层302可以包括驱动电极3021和公共电极3022，驱动电极3021和公共电极3022可以同时设置于第一基板1或第二基板2上，也可以如图2所示分别设置在第一基板1和第二基板2上。此外，上述液晶显示面板可以为IPS(In Plane Switch，横向电场效应)型液晶显示面板、TN(Twist Nematic，扭曲向列)型液晶显示面板、或者FFS(Fringe Field Switching，边缘场开关型)液晶显示面板等，本公开对此不做限定。
示例性的，参见图2，第二基板2为波导层21。该波导层21的折射率大于液晶301的寻常光折射率，且该波导层21的折射率小于或等于液晶301的非常光折射率。其中，液晶301的寻常光是指偏振方向垂直于液晶301光轴的偏振光，液晶301的非常光是指偏振方向平行于液晶103光轴的偏振光。
当液晶301的折射率小于波导层21的折射率，且侧入式准直光源4的出射光线与波导层21朝向第一基板1的表面成一夹角θ1，该夹角θ1的余角大于光线从波导层21(光密介质)射入液晶301(光疏介质)的全反射临界角时，该侧入式准直光源4的出射光进入波导层21后会发生全反射，即光线可以在波导层21中来回反射前进而不会透射出来。其中，全反射临界角为：
Figure BDA0002433688290000061
其中，n1为液晶301的折射率，n2为波导层21的折射率。光线由光密介质(例如波导层21)射向光疏介质(例如液晶301)，且入射角大于全反射临界角时会发生全反射。
此时，通过向电极层302(例如驱动电极3021和公共电极3022)施加电压，可以在电场的作用下驱动亚像素区域P内的液晶301发生偏转，从而可以改变该亚像素区域P内的液晶301的折射率n1，以打破全反射状态，实现该亚像素区域P出光。并且，通过调整向电极层302施加的电压的大小，可以调整各亚像素区域P内的液晶301的偏转角度，从而可以调整各亚像素区域P内的液晶301的折射率，使得各亚像素区域P产生不同的显示灰阶，例如灰阶范围可以为0～255，通过逐渐调节施加的电压，可以实现256个灰阶等级的调节。其中，当亚像素区域P的灰阶为0时，在该亚像素区域内，光线不会从波导层21射入液晶301中，呈暗态；当灰阶为255时，在该亚像素区域内，光线几乎全部从波导层21射入液晶301中，呈亮态。
其中，侧入式准直光源4可以时序性地发出三原色光，例如红光、绿光和蓝光。在显示时，对于每个显示单元组，可以由其中的三个亚像素区域P形成一个像素区域，通过出光控制层控制三个亚像素区域P的出光颜色分别为红、绿、蓝，并分别控制三个亚像素区域P的显示灰阶，即可实现对各像素区域的显示控制，从而实现彩色显示。
参见图2～图4，第一基板1包括第一基底11和调光组件12，调光组件12设置于第一基底11的一侧。调光组件12包括多个调光透镜121，每个调光透镜121被配置为使一个亚像素区域P的出射光线透射至人眼，并成像在对应的焦面上，所述多个调光透镜121被配置为使所述至少两个显示单元组的出射光线分别成像在不同的焦面(如图4示出的第一焦面U1、第二焦面U2、第三焦面U3)上。其中，焦面位于透明显示面板远离人眼的一侧。
本实施例中，通过设置调光组件12，调光组件12包括多个调光透镜121，多个调光透镜121使至少两个显示单元组的出射光线分别成像在不同的焦面上，实现了多焦面显示。而且本实施例中的多个调光透镜121不遮挡光线，使得透明显示面板10的出光效率和透明度都比较高，提高了虚拟图像和真实场景的混合显示效果。
示例性的，参见图4，该调光透镜121为超表面透镜122，各超表面透镜122可以使对应的亚像素区域P的出射光线，成像在指定焦面的指定位置。例如，图4中从上往下数第一个亚像素区域P、第四个亚像素区域P、第七个亚像素区域P、第十个亚像素区域P、第十三个亚像素区域P、第十六个亚像素区域P、第十九个亚像素区域P、第二十一个亚像素区域P、以及第二十五个亚像素区域P的出射光线成像在第一焦面U1上，且由上至下依次排列；第二个亚像素区域P、第五个亚像素区域P、第八个亚像素区域P、第十一个亚像素区域P、第十四个亚像素区域P、第十七个亚像素区域P、第二十个亚像素区域P、第二十三个亚像素区域P、以及第二十六个亚像素区域P的出射光线成像在第二焦面U2上，且由上至下依次排列；第三个亚像素区域P、第六个亚像素区域P、第九个亚像素区域P、第十二个亚像素区域P、第十五个亚像素区域P、第十八个亚像素区域P、第二十一个亚像素区域P、第二十四个亚像素区域P、以及第二十七个亚像素区域P的出射光线成像在第三焦面U3上，且由上至下依次排列。其中，对于第一个亚像素区域P，指定焦面的指定位置为图4中第一焦面U1最上方的成像位置；对于第二个亚像素区域P，指定焦面的指定位置为图4中第二焦面U2最上方的成像位置；对于第三个亚像素区域P，指定焦面的指定位置为图4中第三焦面U3最上方的成像位置。
此处，“上”、“下”指示的方位仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的多个亚像素区域P必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不应理解为对本公开的限制。
参见图5A～图5C，该超表面透镜122上各出光位置G的光线相位Φ满足以下公式：
Figure BDA0002433688290000081
其中，y为超表面透镜122的出光位置G到第一平面M1的垂直距离，x为所述超表面透镜的出光位置G到第二平面M2垂直距离，a为所述超表面透镜的焦点G1到所述第一平面M1的垂直距离，b为所述超表面透镜的焦点G1到所述第二平面M2的垂直距离，f为超表面透镜122的焦距；其中，所述第一平面M1与所述第二平面M2互相垂直，且所述第一平面M1与所述第二平面M2的交线为所述超表面透镜的中轴线L1。
本实施例中，可以根据亚像素区域P与虚像区域P1的成像关系结合上述公式，确定超表面透镜122上各出光位置G的光线相位Φ，然后根据各出光位置G的光线相位Φ和光线入射时的相位，确定光线经过该超表面透镜122期间的相位改变量，通过该相位改变量设计该超表面透镜122上各出光位置G处对应的结构，从而实现使亚像素区域P成像在对应的虚像区域P1处。
需要说明的是，该超表面透镜122各出光位置G处的结构可以根据相位改变量进行设计，光线的离轴角度α可以达到±60°左右，例如-65°～+65°，因此具有较好的离轴成像特性，可以将显示面板中的所有亚像素区域逐个成像在指定焦面的指定位置，使各显示单元组在各焦面内拼接成一个显示像面，从而实现多焦面显示，而且由于光线的离轴角度较大，使得透明显示面板的视场角度也相应的增大。此外，由于虚像区域P1到透明显示面板的距离较大，而人眼到透明显示面板的距离较小，使得人眼接收到的光束近似平行光束。之后，人眼反向追迹看到成像光斑，也即人眼观察到各焦面显示的图像，通过多个焦面叠加，增加了成像景深，视觉上更具有空间感，进而达到了更好的立体显示。
上述超表面透镜122的结构设置方式有多种，本公开包括但不限于以下示出的一些实施例。
参见图6和图7，在一些实施例中，超表面透镜122包括透明基材12A和多个微结构12B。其中，如图6所示，该多个微结构12B可以设置于透明基材12A的靠近第一基底11的表面上；或者，如图7所示，该多个微结构12B可以设置于透明基材12A的远离第一基底11的表面上。
需要说明的是，在制作第一基板1时，可以将制作好的超表面透镜122组装在第一基底11上。
或者，参见图8，也可以以第一基底11代替上述透明基材12A，直接在第一基底11上制作多个微结构12B。此时，多个微结构12B设置于第一基底11靠近出光控制层的表面上，或者，多个微结构12B设置于第一基底11远离出光控制层的表面上。这样设计，由于无需设置透明基材12A，可以使透明显示面板的整体厚度更加轻薄。
该微结构12B的最大截面宽度小于或等于1μm。例如，该微结构12B沿垂直于透明基材12A方向的尺寸可以为500nm。相较普通透镜(普通透镜厚度为40μm左右)而言，该超表面透镜122沿垂直于透明基材12A方向的厚度更小。
示例性的，微结构12B包括高折射率材料，例如氮化硅、氮化镓等。透明基材12A可以是玻璃材料，也可以是折射率材料，在制作过程中，可以通过电子束曝光工艺，在透明基材12A的表面制作出多个微结构12B。
在一些实施例中，如图9A、图10A和图11A所示，超表面透镜122中的多个微结构12B排列成多个环状结构O，该多个环状结构O的中轴线大致重合，且该多个环状结构O由透明基材12A的中心指向该透明基材12A的边缘的方向依次排列。此处，“大致重合”是指多个环状结构O的中轴线中，任意两个中轴线在水平面的正投影之间的夹角小于10度。这样设计，可以使各亚像素区域的成像光斑更加均匀，从而有利于提高显示图像的分辨率。
在此基础上，示例性的，如图9A、图10A和图11A所示，每个环状结构O在透明基材12A上的正投影大致呈矩形。其中，“大致呈矩形”可以是标准的矩形框形状；也可以是由多个投影点(例如每个微结构12B在透明基材12A的正投影为一个投影点)依次间隔排列围成的近似标准矩形框的形状；还可以是邻边夹角近似为直角(例如邻边夹角为85°～95°)，和/或，各个边近似为直边(例如任意一条边上的各个点到该边两端点之间连线的垂直矩形不超过2μm)的近似标准矩形框的形状。这样设计，可以使各亚像素区域的成像光斑呈矩形，从而有利于提高各显示单元组中所有亚像素区域的成像光斑的拼接显示效果(也即各焦面内图像的显示效果)。
示例性的，参见图9A、图10A和图11A，矩形沿长度方向Y的尺寸与该矩形沿宽度方向X的尺寸的比值大致等于对应的所述亚像素区域沿长度方向Y的尺寸与对应的所述亚像素区域沿宽度方向X的尺寸的比值。其中，“大致等于”可以是指两个比值之间的差值不超过其中任意一个比值的0.1倍。这样设计，可以使各亚像素区域的成像光斑呈均匀的矩形，几乎可以实现无缝拼接，进而大幅提高了显示图像的分辨率。
示例性的，参见图9A、图10A、图11A和图5A，多个环状结构的中轴线L3与对应的亚像素区域P的中轴线L2大致重合；此处，“大致重合”是指任意两个中轴线在水平面的正投影之间的夹角小于10°。这样设计，使得各超表面透镜122可以对相应亚像素区域P的出射光线进行均匀的调制，从而使得各亚像素区域的出射光线均匀的成像在指定焦面的指定位置。
示例性的，参见图5A，超表面透镜122在第一基底上的正投影的边缘，与对应的所述亚像素区域P在所述第一基底上的正投影的边缘大致重叠(此时超表面透镜122的中轴线L1与对应的亚像素区域P的中轴线L2大致重合)。此处，“大致重叠”是指两个正投影的边缘之间的最大间距不超过2μm；“大致重合”是指两个中轴线在水平面的正投影之间的夹角小于10°。这样设计，使得各超表面透镜122可以有效地对相应亚像素区域P的出射光线进行调制，从而使得各亚像素区域的出射光线成像在指定焦面的指定位置。
示例性的，各超表面透镜122的口径小于20μm，这样设计，可以有效的减小色差，从而提高该透明显示面板的显示效果。
在一些实施例中，参见图9A、图9B、图10A和图10B，超表面透镜122为传输相位型超表面透镜123。
示例性的，如图9A和图9B所示，该传输相位型超表面透镜123中的多个微结构12B包括多个圆柱体1231，该多个圆柱体1231的轴线大致垂直于透明基材12A，并且该多个圆柱体1231沿各自轴线方向的尺寸大致相等。其中，“大致垂直”可以是指该多个圆柱体1231的轴线与垂直于透明基材12A的垂线之间的夹角小于10°；“大致相等”可以是指该任意两个圆柱体1231沿各自轴线方向的尺寸之间相差不超过2μm。此时，多个圆柱体1231中每个圆柱体1231的直径与光线透过该传输相位型超表面透镜123的相位改变量呈正比。也就是说，该传输相位型超表面透镜123上每个圆柱体1231以及位于该圆柱体1231周边的部分为一个周期结构，该圆柱体1231的直径越大，光线透过该周期结构期间的相位改变量越大。例如，图9A示出的传输相位型超表面透镜123中，沿从边缘指向中心的方向，圆柱体1231的直径逐渐增大，相应的，光线透过对应的周期结构期间的相位改变量也就越大。
又示例性的，如图10A和图10B所示，该传输相位型超表面透镜123中的多个微结构12B包括多个圆柱孔1232，该多个圆柱孔1232的轴线大致垂直于透明基材12A，并且该多个圆柱孔1232沿各自轴线方向的尺寸大致相等。其中，“大致垂直”可以是指该多个圆柱孔1232的轴线与垂直于透明基材12A的垂线之间的夹角小于10°；“大致相等”可以是指该任意两个圆柱孔1232沿各自轴线方向的尺寸之间相差不超过2μm。此时，多个圆柱孔1232中每个圆柱孔1232的直径与光线透过该传输相位型超表面透镜123的相位改变量呈正比。也就是说，该传输相位型超表面透镜123上每个圆柱孔1232以及位于该圆柱孔1232周边的部分为一个周期结构，该圆柱孔1232的直径越大，光线透过该周期结构期间的相位改变量越大。例如，图10A示出的传输相位型超表面透镜123中，沿从边缘指向中心的方向，圆柱孔1232的直径逐渐增大，相应的，光线透过对应的周期结构期间的相位改变量也就越大。
在另一些实施例中，参见图11A和图11B，超表面透镜122为几何相位型超表面透镜124。该几何相位型超表面透镜124中的多个微结构12B包括多个矩形棱柱1241，多个矩形棱柱1241的轴线大致垂直于透明基材12A，并且多个矩形棱柱1241的大小大致相等。其中，“大致垂直”可以是指该多个矩形棱柱1241的轴线与垂直于透明基材12A的垂线之间的夹角小于10°；“大致相等”可以是指该任意两个矩形棱柱1241沿任一相同方向的尺寸相差不超过2μm。此时，多个矩形棱柱1241中每个矩形棱柱1241的旋转角度r与光线透过该几何相位型超表面透镜124的相位改变量呈正比。也就是说，该几何相位型超表面透镜124上每个矩形棱柱1241以及位于该矩形棱柱1241周边的部分为一个周期结构，该矩形棱柱1241的旋转角度r越大，光线透过该周期结构期间的相位改变量越大。例如，图11A示出的几何相位型超表面透镜124中，沿从边缘指向中心的方向，矩形棱柱1241的旋转角度r逐渐增大，相应的，光线透过对应的周期结构期间的相位改变量也就越大。
示例性的，矩形棱柱1241的旋转角度r与光线透过对应的周期结构期间的相位改变量呈2倍关系，即该相位改变量为2r。
其中，当相位改变量为0时，矩形棱柱1241所处的位置为基准位置，即，上述旋转角度r指的是矩形棱柱1241旋转后的位置与基准位置之间的夹角。
在此基础上，示例性的，参见图12，透明显示面板还包括偏光片13，该偏光片13设置于几何相位型超表面透镜124与出光控制层3之间，该偏光片13被配置为使由出光控制层3射向几何相位型超表面透镜124的光线，由线偏振光转换为圆偏振光。这样设计，使得几何相位型超表面透镜124可以对透过自身的光线的相位进行更准确的调制，提高了可靠性。其中，需要说明的是，本实施例不对偏光片13的具***置以及结构进行限制，只要满足该偏光片13可以使由出光控制层3射向几何相位型超表面透镜124的光线，由线偏振光转换为圆偏振光即可。例如，该偏振片13可以设置于液晶盒(比如第一基板和第二基板通过封框胶粘接在一起后形成的盒状结构)内，也可以设置于液晶盒外。再例如，该偏振片13可以为金属线栅偏光片(Metal Wire Grid Polarizer，MWGP)等。
本公开的一些实施例还提供一种显示装置200。参见图13，该显示装置200包括上述任一实施例所述的透明显示面板10以及侧入式准直光源4。该侧入式准直光源4设置于透明显示面板10中第二基板的至少一侧，且该侧入式准直光源4可以时序性地发出三原色光，例如红光、绿光和蓝光。
其中，每个透明显示面板10中的侧入式准直光源4可以由R(红)、G(绿)、B(蓝)三色的半导体激光器芯片经过混光后制成；可以由R、G、B三色的发光二极管芯片(Light-Emitting Diode，LED)经过准直、混光后支撑；可以由白光LED芯片经过准直后制成；或者也可以由条状的冷阴极荧光灯管(Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)加光线准直结构制成。以上光源结构仅为举例，本公开各实施例中的侧入式准直光源4不限于上述结构。
示例性的，该侧入式准直光源4可以通过反光罩实现准直，准直度可以达到-3°～+3°范围内。此外，为了和透明显示面板10的第二基板(例如波导层)宽度匹配，侧入式准直光源4还可以是和第二基板宽度一致的激光器芯片或LED芯片条，或者，还可以在激光器芯片或LED芯片条前设置扩束结构。
本实施例中，因显示装置200包括上述任一实施例所述的透明显示面板10，所以该显示装置200具有如上所述透明显示面板10的全部有益效果，此处不再赘述。
其中，该显示装置200可以为AR头盔、AR眼镜、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。
本公开的一些实施例还提供一种眼镜201，该眼镜201可以是AR眼镜。如图13所示，该眼镜201包括支撑结构2011，以及设置于支撑结构2011上的至少一个透明显示面板10。例如，该支撑结构包括彼此相连的两个镜框，以及分别与两个镜框相连的两个镜腿。其中，每个镜框内安装一个透明显示面板10，两个透明显示面板10分别对应人的左眼和右眼；每个镜腿可以搭接在人的一个耳朵上，从而使两个透明显示面板10分别置于左眼和右眼的前方。
本实施例中，因眼镜201包括上述任一实施例所述的透明显示面板10，所以该眼镜201具有如上所述透明显示面板10的全部有益效果，此处不再赘述。
以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开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公开揭露的技术范围内，想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (18)

1.一种透明显示面板，具有多个亚像素区域，所述多个亚像素区域分为至少两个显示单元组；所述透明显示面板包括：
对盒设置的第一基板和第二基板；
设置于所述第一基板与所述第二基板之间的出光控制层，所述出光控制层被配置为控制每个亚像素区域的出光状态；
所述第一基板包括：
第一基底；
设置于所述第一基底一侧的调光组件，所述调光组件包括多个调光透镜，每个调光透镜被配置为使一个亚像素区域的出射光线透射至人眼，并成像在对应的焦面上，
所述多个调光透镜被配置为使所述至少两个显示单元组的出射光线分别成像在不同的焦面上；其中，所述焦面位于所述透明显示面板远离人眼的一侧。
2.根据权利要求1所述的透明显示面板，其中，所述调光透镜包括超表面透镜；所述超表面透镜包括：
透明基材；
多个微结构，所述多个微结构设置于所述透明基材靠近所述第一基底的表面上，或者所述多个微结构设置于所述透明基材远离所述第一基底的表面上。
3.根据权利要求2所述的透明显示面板，其中，
所述多个微结构排列成多个环状结构，所述多个环状结构的中轴线大致重合，且所述多个环状结构由所述透明基材的中心指向所述透明基材的边缘的方向依次排列。
4.根据权利要求3所述的透明显示面板，其中，所述多个环状结构中的每个环状结构在所述透明基材上的正投影大致呈矩形。
5.根据权利要求4所述的透明显示面板，其中，所述矩形沿长度方向的尺寸与所述矩形沿宽度方向的尺寸的比值大致等于对应的所述亚像素区域沿长度方向的尺寸与对应的所述亚像素区域沿宽度方向的尺寸的比值。
6.根据权利要求3～5中任一项所述的透明显示面板，其中，所述多个环状结构的中轴线与对应的所述亚像素区域的中轴线大致重合；和/或，
所述超表面透镜在所述第一基底上的正投影的边缘，与对应的所述亚像素区域在所述第一基底上的正投影的边缘大致重叠。
7.根据权利要求2～5中任一项所述的透明显示面板，其中，所述多个微结构中每个微结构的最大截面宽度小于或等于1μm。
8.根据权利要求2～5中任一项所述的透明显示面板，其中，所述超表面透镜包括传输相位型超表面透镜。
9.根据权利要求8所述的透明显示面板，其中，
所述传输相位型超表面透镜中的所述多个微结构包括多个圆柱体，所述多个圆柱体的轴线大致垂直于所述透明基材；
所述多个圆柱体沿各自轴线方向的尺寸大致相等，所述多个圆柱体中每个圆柱体的直径与光线透过所述传输相位型超表面透镜的相位改变量呈正比。
10.根据权利要求8所述的透明显示面板，其中，
所述传输相位型超表面透镜中的所述多个微结构包括多个圆柱孔，所述多个圆柱孔的轴线大致垂直于所述透明基材；
所述多个圆柱孔沿各自轴线方向的尺寸大致相等，所述多个圆柱孔中每个圆柱孔的直径与光线透过所述传输相位型超表面透镜的相位改变量呈正比。
11.根据权利要求2～5中任一项所述的透明显示面板，其中，所述超表面透镜包括几何相位型超表面透镜；
所述几何相位型超表面透镜中的所述多个微结构包括多个矩形棱柱，所述多个矩形棱柱的轴线大致垂直于所述透明基材；
所述多个矩形棱柱的大小大致相等，所述多个矩形棱柱中每个矩形棱柱的旋转角度与光线透过所述几何相位型超表面透镜的相位改变量呈正比。
12.根据权利要求11所述的透明显示面板，其中，所述透明显示面板还包括：
偏光片，设置于所述几何相位型超表面透镜与所述出光控制层之间，所述偏光片被配置为使由所述出光控制层射向所述几何相位型超表面透镜的光线，由线偏振光转换为圆偏振光。
13.根据权利要求2～5中任一项所述的透明显示面板，其中，所述超表面透镜上各出光位置的光线相位Φ满足以下公式：
Figure FDA0002433688280000031
其中，y为所述超表面透镜的出光位置到第一平面的垂直距离，x为所述超表面透镜的出光位置到第二平面垂直距离，a为所述超表面透镜的焦点到所述第一平面的垂直距离，b为所述超表面透镜的焦点到所述第二平面的垂直距离，f为所述超表面透镜的焦距；所述第一平面与所述第二平面互相垂直，且所述第一平面与所述第二平面的交线为所述超表面透镜的中轴线。
14.根据权利要求2～5中任一项所述的透明显示面板，其中，以所述第一基底代替所述透明基材；
所述多个微结构设置于所述第一基底靠近所述出光控制层的表面上，或者，所述多个微结构设置于所述第一基底远离所述出光控制层的表面上。
15.根据权利要求1～5中任一项所述的透明显示面板，其中，所述出光控制层包括：
液晶；以及，
电极层，所述电极层被配置为在电场的作用下驱动所述液晶，以控制每个亚像素区域的出光状态。
16.根据权利要求1～5中任一项所述的透明显示面板，其中，所述第二基板为波导层；所述波导层的折射率大于液晶的寻常光折射率，且所述波导层的折射率小于或等于液晶的非常光折射率。
17.一种显示装置，包括：
如权利要求1～16中任一项所述的透明显示面板；
侧入式准直光源，所述侧入式准直光源设置于所述透明显示面板中第二基板的至少一侧。
18.一种眼镜，包括：
支撑结构；
至少一个如权利要求1～16中任一项所述的透明显示面板，安装于所述支撑结构上。
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