CN111352242A - 实现虚拟图像的显示设备 - Google Patents

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Abstract

实现虚拟图像的显示设备。提供了一种向用户提供虚拟图像的显示设备。该显示设备可以包括在从显示面板发射的光的路径上的全息光学元件。该显示面板可以发射具有不同峰值波长范围的光。记录在全息光学元件中的反射角或折射角根据峰值波长范围而不同。因此，显示设备可以向用户提供具有不同焦距的多个虚拟图像，而无需显示面板的物理移动或机械操作。

Description

实现虚拟图像的显示设备
技术领域
本发明涉及向用户提供虚拟图像的显示设备。
背景技术
显示设备可以通过虚拟图像向用户提供信息。例如，平视显示设备可以以虚拟图像的形式在汽车的挡风玻璃上实现驾驶信息和/或警告。因此，在具有该显示设备的汽车中，可以充分保证驾驶员的查看。
然而，实现虚拟图像的显示设备可能具有单个焦距。因此，当在真实图像上实现通过显示设备的虚拟图像时，用户可能会由于真实图像和虚拟图像之间的物理空间差异而感觉到差别。显示设备可以根据要实现的虚拟图像来使用多个显示面板或者移动显示面板的位置，以改变各个虚拟图像的焦距。因此，在显示设备中，可能会增加物理空间，或者用于实现虚拟图像的光学***可能会不稳定。
发明内容
因此，本发明涉及一种显示设备，该显示设备基本上消除了由于现有技术的限制和缺点而导致的一个或更多个问题。
本发明的一个目的在于提供一种能够最小化物理空间并提高用户的可视性的显示设备。
本发明的另一个目的在于提供一种显示设备，该显示设备实现具有不同焦距的多个虚拟图像，而无需显示面板的物理移动或机械操作。
本发明的其它优点、目的和特征将部分地在下面的描述中阐述，并且在检查以下内容时，部分地对于本领域普通技术人员将变得显而易见，或者可以从本发明的实践中获知。本发明的目的和其它优点可以通过撰写的说明书及其权利要求以及附图中特别指出的结构来实现和获得。
为了实现这些目的和其它优点并且根据本发明的目的，如本文中实施和广泛描述地，提供了一种包括显示面板的显示设备。显示面板发射具有第一峰值波长范围的光和具有第二峰值波长范围的光。全息光学元件设置在从显示面板发射的光的路径上。通过全息光学元件的具有第二峰值波长范围的光的折射角与通过全息光学元件的具有第一峰值波长范围的光的折射角不同。
具有第二峰值波长范围的光可以实现与具有第一峰值波长范围的光不同的颜色。
全息光学元件可以具有第一全息光学层和第二全息光学层的层叠结构，在第一全息光学层中记录有具有第一峰值波长范围的光的折射角，在第二全息光学层中记录有具有第二峰值波长范围的光的折射角。
显示面板可以包括在第一电极和第二电极之间的发光层。
在另一实施方式中，显示设备包括在挡风件上的全息光学元件。显示面板朝着全息光学元件发射用于实现第一图像的光和用于实现第二图像的光。记录在全息光学元件中的用于实现第二图像的光的反射角不同于记录在全息光学元件中的用于实现第一图像的光的反射角。
全息光学元件可以与挡风件的朝着显示面板的表面接触。
用于实现第二图像的光可以实现与用于实现第一图像的光相同的颜色。
显示面板可以包括显示第一颜色的第一滤色器和显示第二颜色的第二滤色器。第二颜色可以与第一颜色不同。第二滤色器可以包括与第一滤色器不同的材料。
显示面板可以包括第一光源和第二光源。第二光源可以发射显示与第一光源相同颜色的光。从第二光源发射的光的峰值波长范围可以与从第一光源发射的光的峰值波长范围不同。
附图说明
附图被包括以提供对本发明的进一步理解并且被并入且构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施方式，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：
图1是示意地示出根据本发明的实施方式的显示设备以及光的移动路径的图；
图2A是示出根据本发明的实施方式的显示设备的单个像素区域P的放大图；
图2B是图1中的R区域的放大图；
图3至图5是分别示出根据本发明的另一实施方式的显示设备的图。
具体实施方式
在下文中，通过以下详细描述并参考附图将会清楚地理解与本发明的实施方式的上述目的、技术配置和操作效果相关的细节，附图示出了本发明的一些实施方式。本文中，提供本发明的实施方式以使得本发明的技术精神能够令人满意地传递给本领域技术人员，因此本发明可以以其它形式实施，并且不限于如下描述的这些实施方式。
另外，在整个说明书中，相同或极其相似的元件可以由相同附图标记表示，并且在附图中，为了方便起见，可以放大层和区域的长度和厚度。应当理解，当第一元件被称为在第二元件“上”时，尽管第一元件可以设置在第二元件上以与第二元件接触，但是可以在第一元件和第二元件之间***第三元件。
本文中，诸如“第一”和“第二”的术语可以用于将任一个元件与另一个元件区分开。然而，在不脱离本发明的技术精神的情况下，根据对于本领域技术人员的便利性，第一元件和第二元件可以被任意命名。
在本发明的说明书中使用的术语仅用于描述特定实施方式，并且不旨在限制本发明的范围。例如，除非上下文另有明确说明，否则以单数形式描述的元件旨在包括多个元件。另外，在本发明的说明书中，将进一步理解，术语“包括”和“包含”指定论述的特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或组合。
除非另外定义，否则本文中使用的所有术语(包括技术和科学术语)的含义与示例性实施方式所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。将进一步理解，诸如在常用词典中定义的那些术语的含义应被解释为与其在相关领域的上下文中的含义一致，并且不应以理想化或过于正式的含义来解释，除非本文中明确定义。
(实施方式)
图1是示意性地示出根据本发明的实施方式的显示设备以及光的移动路径的图。图2A是示出根据本发明的实施方式的显示设备的单个像素区域P的放大图。图2B是图1中的R区域的放大图。
参照图1、图2A和图2B，根据本发明的实施方式的显示设备可以包括显示面板100。显示面板100可以实现被提供给用户的虚拟图像I1、I2和I3。由显示面板100实现的虚拟图像I1、I2和I3可以通过挡风玻璃WS传递给用户。例如，根据本发明的实施方式的显示设备是平视显示设备，其以虚拟图像的形式在挡风玻璃WS上实现驾驶员所需的驾驶信息和/或警告。
显示面板100可以产生用于实现虚拟图像I1、I2和I3的光。例如，显示面板100可以包括第一基板110和第二基板120之间的发光器件130。发光器件130可以发射显示特定颜色的光。例如，发光器件130可以包括顺序层叠的第一电极131、发光层132和第二电极133。
第一基板110和第二基板120可以包括绝缘材料。例如，第一基板110和第二基板120可以包括玻璃或塑料。
发光层132可以产生具有与第一电极131和第二电极132之间的电压差对应的亮度的光。例如，发光层132可以包括具有发光材料的发光材料层(EML)。发光材料可以是有机材料。例如，在根据本发明的实施方式的显示设备中，显示面板100可以是包括由有机材料形成的发光层132的有机发光显示设备。
第一电极131和第二电极132可以包括导电材料。例如，第一电极131可以包括金属，诸如铝(Al)和银(Ag)。第二电极132可以包括与第一电极131不同的材料。例如，第二电极133可以是由透明导电材料(诸如ITO和IZO)形成的透明电极。因此，在根据本发明的实施方式的显示设备的显示面板中，由发光层132产生的光可以被发射穿过第二电极133。第二基板120可以包括透明材料。
驱动电路可以设置在第一基板110和发光器件130之间。驱动电路可以根据通过选通线施加的选通信号，将与通过数据线施加的数据信号对应的驱动电流提供给发光器件130。例如，驱动电路可以包括至少一个薄膜晶体管120。
薄膜晶体管120可以包括半导体图案121、栅极绝缘层122、栅极123、层间绝缘层124、源极125和漏极126。半导体图案121可以包括源极区、漏极区和沟道区。栅极绝缘层122和栅极123可以顺序地层叠在半导体图案121的沟道区上。例如，栅极123可以通过栅极绝缘层122与半导体图案121绝缘。源极125可以电连接到半导体图案121的源极区。漏极126可以电连接到半导体图案121的漏极区。源极125和漏极126可以设置在层间绝缘层124上。例如，层间绝缘层124可以包括部分地露出半导体图案121的源极区的接触孔、以及部分地露出半导体图案121的漏极区的接触孔。漏极126可以与源极125隔开。
缓冲层112可以设置在第一基板110和驱动电路之间。例如，缓冲层112可以在第一基板110和薄膜晶体管120之间延伸。缓冲层112可以防止在形成薄膜晶体管120的过程中由于第一基板110而受到污染。缓冲层112可以包括绝缘材料。
下钝化层114和平坦化层116可以设置在驱动电路和发光器件130之间。下钝化层114可以防止驱动电路由于外部冲击和湿气而损坏。平坦化层116可以消除由于驱动电路引起的厚度差异。例如，平坦化层116的与第一基板110相对的表面可以是平坦表面。下钝化层114和平坦化层116可以包括绝缘材料。平坦化层116可以包括与下钝化层114不同的材料。例如，下钝化层114可以包括无机绝缘材料，诸如氧化硅(SiO)和氮化硅(SiN)，并且平坦化层116可以包括有机绝缘材料。
下钝化层114和平坦化层116可以包括接触孔114h和116h，以将发光器件130电连接到驱动电路。例如，下钝化层114中的接触孔114h可以与薄膜晶体管120的一部分交叠，并且平坦化层116中的接触孔116h可以与下钝化层114中的接触孔114h交叠。发光器件130的第一电极131可以通过下钝化层114中的接触孔114h和平坦化层116中的接触孔116h电连接到薄膜晶体管120的漏极126。
可以独立于相邻像素区域上的发光器件130来控制各个像素区域上的发光器件130。例如，各个发光器件130的第一电极131可以与相邻发光器件130的第一电极131绝缘。堤绝缘层140可以设置在平坦化层116上以使相邻第一电极131绝缘。例如，堤绝缘层140可以覆盖各个第一电极131的边缘。发光器件130的发光层132和第二电极133可以层叠在第一电极131的由堤绝缘层140露出的一部分上。
各个像素区域上的发光器件130可以发射显示与相邻像素区域上的发光器件130相同颜色的光。例如，各个发光器件130的发光层132和第二电极133可以与相邻发光器件130的发光层132和第二电极133联接。发光器件130的发光层132和第二电极133可以延伸到堤绝缘层140上。
黑矩阵161和滤色器162可以设置在第二基板120的朝着第一基板110的表面上。滤色器162可以设置在黑矩阵161之间。滤色器162可以与第一电极131的由堤绝缘层140露出的部分交叠。因此，在根据本发明的实施方式的显示设备的显示面板中，像素区域可以发射显示不同颜色的光。
粘合剂层170可以设置在形成有发光器件130的第一基板110和形成有黑矩阵161和滤色器162的第二基板120之间。形成黑矩阵161和滤色器162的第二基板120可以通过粘合剂层170与形成有发光器件130的第一基板110联接。
上钝化层118可以设置在发光器件130和粘合剂层170之间。上钝化层118可以防止发光器件130由于外部冲击和湿气而损坏。上钝化层118可以包括无机绝缘材料，诸如氧化硅(SiO)和氮化硅(SiN)。上钝化层118可以具有多层结构。例如，上钝化层118可以具有这样的结构，其中，由氧化硅(SiO)形成的绝缘层设置在由氮化硅(SiN)形成的绝缘层之间。
全息光学元件(HOE)200可以设置在从显示面板100发射的光的路径上。例如，全息光学元件200可以设置在显示面板100和挡风玻璃WS之间。全息光学元件200可以附接在挡风玻璃WS的朝着显示面板100的表面上。
可以在全息光学元件200中记录至少一种情况，以折射或反射与一角度下的情况一致的光。在全息光学元件200中，可以根据峰值波长范围记录不同的折射角或反射角。例如，全息光学元件200可以根据所实现的颜色来以不同的角度反射光。全息光学元件200可以包括多个全息光学层。例如，全息光学元件200可以包括：第一全息光学层210，该第一全息光学层210以第一角度θ1反射表示蓝色的具有430nm至490nm的峰值波长范围的光L1；第二全息光学层220，该第二全息光学层220以第二角度θ2反射表示绿色的具有500nm至570nm的峰值波长范围的光L2；以及第三全息光学层230，该第三全息光学层230以第三角度θ3反射表示红色的具有600nm至660nm的峰值波长范围的光L3，它们顺序地层叠在挡风玻璃WS上。因此，根据本发明的实施方式的显示设备的显示面板100可以通过全息光学元件200针对各个颜色实现不同的虚拟图像I1、I2和I3。
本文中，全系光学元件可以包括用于反射具有三种不同的峰值波长范围的光的三个全息光学层，以实现三个不同的虚拟图像。但是本发明不限于此。例如，全息光学元件可以包括用于反射具有两种不同的峰值波长范围的光的两个全息光学层，以实现两个不同的虚拟图像。
第一角度θ1、第二角度θ2和第三角度θ3可以彼此不同。例如，第二角度θ2可以是第一角度θ1和第三角度θ3之间的值。因此，在根据本发明的实施方式的显示设备中，虚拟图像I1、I2和I3可以具有不同焦距。例如，在根据本发明的实施方式的显示设备中，由通过第二全息光学层220反射的绿光L2产生的绿色虚拟图像I2的焦距可以是由通过第一全息光学层210反射的蓝光L1产生的蓝色虚拟图像I1的焦距与由通过第三全息光学层230反射的红光L3产生的红色虚拟图像I3的焦距之间的值。因此，在根据本发明的实施方式的显示设备中可以向用户提供具有不同焦距的虚拟图像I1、I2和I3，而无需显示面板100的物理移动或机械操作。
虚拟图像I1、I2和I3中的每一个均可以显示不同的信息。由各个虚拟图像I1、I2和I3显示的信息可以根据其被实现的位置来确定。例如，根据本发明的实施方式的显示设备可以使用具有相对长的焦距的蓝色虚拟图像I1来显示小路、远方地形和导航箭头。根据本发明的实施方式的显示设备可以使用具有相对短的焦距的红色虚拟图像I3来显示行人位置信息。根据本发明的实施方式的显示设备可以使用在蓝色虚拟图像I1和红色虚拟图像I3之间实现的绿色虚拟图像I2来显示***车辆位置信息。
因此，根据本发明的实施方式的显示设备可以包括在从显示面板100发射的光的路径上的全息光学元件200，记录在全息光学元件200中的折射角或反射角根据峰值波长范围而变化。因此，在根据本发明的实施方式的显示设备中可以向用户提供具有不同焦距的虚拟图像I1、I2和I3，而无需显示面板100的物理移动或机械操作。因此，在根据本发明实施方式的显示设备中，可以最小化物理空间并且可以提高用户的可视性。
描述了根据本发明的实施方式的其中全息光学元件200具有多层结构以产生具有不同焦距的虚拟图像I1、I2和I3的显示设备。然而，在根据本发明的另一实施方式的显示设备中，可以使用记录有多种情况的信号全息光学层。因此，在根据本发明的另一实施方式的显示设备中，可以有效地减小物理空间。
描述了根据本发明的实施方式的其中通过全息光学元件200实现用于各个颜色的不同的虚拟图像I1、I2和I3的显示设备。然而，在根据本发明的另一实施方式的显示设备中，可以以不同焦距实现具有相同颜色的虚拟图像。例如，在根据本发明的另一实施方式的显示设备中，显示面板100的单个像素区域PA可以由第一子像素区域SP1和第二子像素区域SP1构成，在第一子像素区域SP1中设置有第一滤色器162a，在第二子像素区域SP2中设置有第二滤色器162b，如图3和图4所示。第二滤色器162b可以显示与第一滤色器162a相同的颜色。穿过第二滤色器162b的光可以具有与穿过第一滤色器162a的光不同的峰值波长范围。例如，当第一子像素区域SP1和第二子像素区域SP2是显示绿色的像素区域时，穿过第一滤色器162a的光可以具有500nm至530nm的峰值波长范围，并且穿过第二滤色器162b的光可以具有530nm至560nm的峰值波长范围。也就是说，在根据本发明的另一实施方式的显示设备中，显示面板100的各个颜色可以通过具有不同的峰值波长范围的光来实现。因此，在根据本发明的另一实施方式的显示设备中，显示相同颜色的光可以由全息光学元件200以不同角度折射或反射。例如，由于全息光学元件200，根据本发明的另一实施方式的显示设备可以使用穿过第一滤色器162a的光来实现第一虚拟图像I1，并且使用穿过第二滤色器162b的光来实现第二虚拟图像I2。第二滤色器162b可以包括与第一滤色器162a不同的材料。
在根据本发明的另一实施方式的显示设备中，所有像素区域都可以由两个子像素区域组成。可以独立地驱动各个子像素区域。例如，第一薄膜晶体管120a和第一发光器件130a可以设置在第一子像素区域SP1中，并且第二薄膜晶体管120b和第二发光器件130b可以设置在第二子像素区域SP2中。因此，在根据本发明的另一实施方式的显示设备中，具有不同焦距的虚拟图像I1和I2可以具有各种颜色。因此，在根据本发明的另一实施方式的显示设备中，可以通过全息光学元件200向用户提供以各种颜色实现的虚拟图像I1和I2。
描述了根据本发明的另一实施方式的其中显示面板100产生显示相同颜色且具有不同峰值波长范围的光来以各种颜色实现虚拟图像I1和I2的显示设备。然而，根据本发明的又一实施方式的显示设备可以使用从背光单元400提供的光来实现虚拟图像。例如，在根据本发明的又一实施方式的显示设备中，显示面板可以包括第一基板310和第二基板320之间的液晶层330、以及将光提供给液晶层330的背光单元400，如图5所示。
薄膜晶体管312、公共电极层315和像素电极317可以设置在第一基板310和液晶层330之间，以根据选通信号和数据信号使区域中的液晶旋转。薄膜晶体管312可以被外涂层314覆盖。像素电极317可以通过中间绝缘层316与公共电极层315绝缘。公共电极层315可以设置在外涂层314和中间绝缘层316之间。像素电极317可以通过穿透外涂层314和中间绝缘层316而电连接到薄膜晶体管312。
黑矩阵321、滤色器322和封盖层323可以设置在液晶层330和第二基板320之间。滤色器322可以设置在黑矩阵321之间。封盖层323可以设置在黑矩阵321和液晶层330之间以及滤色器322和液晶层330之间。
间隔物335可以设置在第一基板310和第二基板320之间，其中，在第一基板310中形成有像素电极317和公共电极层315，在第二基板320中形成有黑矩阵321和滤色器322。可以通过间隔物335保持液晶层330的垂直距离。
第一基板310和第二基板320可以设置在第一偏振器341和第二偏振器342之间。第二偏振器342可以具有垂直于第一偏振器341的透射轴。因此，在根据本发明的又一实施方式的显示设备中可以提高虚拟图像的质量。
背光单元400可以包括与滤色器322交叠的第一区域410a和第二区域410b。背光单元400的第二区域410b可以发射具有与背光单元400的第一区域410a不同的峰值波长范围的光。因此，在根据本发明的又一实施方式的显示设备中，归因于背光单元400的第一区域410a和第二区域410b，显示各个颜色的光可以具有两个峰值波长范围。例如，根据本发明的又一实施方式的显示设备可以顺序地驱动背光单元400的第一区域410a和第二区域410b，使得可以通过具有不同峰值波长范围的光来实现两个虚拟图像。因此，在根据本发明的又一实施方式的显示设备中，可以在不降低分辨率的情况下实现显示各个颜色的虚拟图像。
结果，根据本发明的实施方式的显示设备可以包括在从显示面板发射的光的路径上的全息光学元件，记录在全息光学元件中的折射角或反射角根据峰值波长范围而变化。因此，根据本发明的实施方式的显示设备可以向用户提供具有不同焦距的虚拟图像，而无需显示面板的物理移动或机械操作。因此，在根据本发明的实施方式的显示设备中，可以最小化物理空间，并且可以提高用户对虚拟图像的可视性。
在不脱离本发明的技术构思和范围的情况下可以在本公开中做出各种修改和变型，这对于本领域技术人员而言将会是显然的。因此，本公开的实施方式旨在覆盖本公开的各种修改和变型，只要它们落入所附权利要求及其等同物的范围内。
本申请要求2018年12月21日提交的韩国专利申请No.10-2018-0167109的优先权权益，该申请通过引用合并于此，如同在此完全阐述一样。

Claims (13)

1.一种显示设备，所述显示设备包括：
显示面板，所述显示面板发射具有多个峰值波长范围的光；以及
全息光学元件，所述全息光学元件在从所述显示面板发射的光的路径上，
其中，通过所述全息光学元件的具有所述多个峰值波长范围的光的折射角彼此不同。
2.根据权利要求1所述的显示设备，其中，具有所述多个峰值波长范围的光实现彼此不同的颜色。
3.根据权利要求1所述的显示设备，其中，所述全息光学元件具有多个全息光学层的层叠结构，在所述层叠结构中记录有具有所述多个峰值波长范围的光的折射角。
4.根据权利要求1所述的显示设备，其中，所述多个峰值波长范围包括第一峰值波长范围和第二峰值波长范围，并且
其中，通过所述全息光学元件的具有所述第二峰值波长范围的光的折射角不同于通过所述全息光学元件的具有所述第一峰值波长范围的光的折射角。
5.根据权利要求4所述的显示设备，其中，所述全息光学元件具有第一全息光学层和第二全息光学层的层叠结构，在所述第一全息光学层中记录有具有所述第一峰值波长范围的光的折射角，在所述第二全息光学层中记录有具有所述第二峰值波长范围的光的折射角。
6.根据权利要求1所述的显示设备，其中，所述显示面板包括在第一电极和第二电极之间的发光层。
7.一种显示设备，所述显示设备包括：
全息光学元件，所述全息光学元件在挡风件上；以及
显示面板，所述显示面板朝着所述全息光学元件发射用于实现多个图像的光，
其中，记录在所述全息光学元件中的用于实现所述多个图像的光的反射角彼此不同。
8.根据权利要求7所述的显示设备，其中，所述全息光学元件与所述挡风件的朝着所述显示面板的表面接触。
9.根据权利要求7所述的显示设备，其中，所述多个图像包括第一图像和第二图像，并且
其中，记录在所述全息光学元件中的用于实现所述第一图像的光的反射角不同于记录在所述全息光学元件中的用于实现所述第二图像的光的反射角。
10.根据权利要求9所述的显示设备，其中，用于实现所述第二图像的光实现与用于实现所述第一图像的光相同的颜色。
11.根据权利要求10所述的显示设备，其中，所述显示面板包括显示第一颜色的第一滤色器和显示第二颜色的第二滤色器，
其中，所述第二颜色与所述第一颜色不同，并且
其中，所述第二滤色器包括与所述第一滤色器不同的材料。
12.根据权利要求10所述的显示设备，其中，所述显示面板包括具有第一光源和第二光源的背光单元，
其中，所述第二光源发射显示与所述第一光源相同颜色的光，并且
其中，从所述第二光源发射的光的峰值波长范围不同于从所述第一光源发射的光的峰值波长范围。
13.根据权利要求7所述的显示设备，其中，所述多个图像根据实现所述多个图像的位置来显示不同的信息。
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