近眼显示装置及其显示方法、可穿戴设备与流程

1.本公开实施例涉及但不限于显示技术领域，具体涉及一种近眼显示装置及其显示方法、可穿戴设备。

背景技术：

2.近眼显示装置，也叫头盔显示器。随着近眼显示技术的快速发展，虚拟现实(virtue reality，vr)、增强现实(augmentde reality，ar)以及混合现实(mixed reality，mr)日益成为人类获取信息的重要途径，也成为人与世界交互的新方式。
3.通过近眼显示装置，如vr眼镜、vr头盔等可以将图像直接投射到观看者的眼中，从而实现浸入式的显示体验。
4.近眼显示装置的应用领域由最初的军事领域，逐渐扩展到诸如游戏、影视娱乐、现场直播、房地产、零售业、教育和医疗健康等领域。增强现实技术是将虚拟图像信息叠加到现实环境中，然后被人眼接收，要求头戴式光学显示系统具有重量小、体积小、图像清晰、视场角大等特点，这就对光学系统的光学显示方式提出了要求。

技术实现要素：

5.以下是对本公开详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
6.第一方面，本公开实施例提供了一种近眼显示装置，包括：
7.至少一个第一显示单元，所述第一显示单元沿着第一方向延伸，所述第一显示单元被配置为在成像位置形成第一图像；
8.至少一个第二显示单元，所述第二显示单元沿着第二方向延伸，所述第二显示单元被配置为在所述成像位置形成第二图像；所述第一方向与所述第二方向不同；
9.所述第一图像与所述第二图像拼接形成显示图像；
10.光路调节结构，至少部分所述光路调节结构位于所述第一显示单元出射光线的光路上，以及位于所述第二显示单元出射光线的光路上，所述光路调节结构被配置为将至少部分所述第一显示单元的出射光线朝向所述成像位置方向透射；以及将至少部分所述第二显示单元的出射光线朝向所述成像位置方向反射。
11.在示例性实施方式中，所述第一图像具有靠近与其相邻的第二图像一侧的第一边缘，所述第二图像具有靠近与其相邻的第一图像一侧的第二边缘，所述第一边缘与所述第二边缘存在交叠区域，且所述第一边缘与所述第二边缘在交叠区域中显示的图像相同。
12.在示例性实施方式中，所述第一图像具有靠近与其相邻的第二图像一侧的第一边缘，所述第二图像具有靠近与其相邻的第一图像一侧的第二边缘，所述第一边缘与所述第二边缘不交叠，且所述第一边缘与所述第二边缘相邻接。
13.在示例性实施方式中，所述光路调节结构包括至少一个半透半反区，所述半透半反区位于至少部分所述第一显示单元的出射光线的光路上，以及位于至少部分所述第二显
示单元的出射光线的光路上，所述半透半反区被配置为将至少部分所述第一显示单元的出射光线朝向所述成像位置方向透射，以及将至少部分所述第二显示单元的出射光线朝向所述成像位置方向反射。
14.在示例性实施方式中，所述光路调节结构还包括至少一个反射区，所述反射区位于所述半透半反区的一侧，所述反射区位于至少部分所述第二显示单元出射光线的光路上，所述反射区被配置为将至少部分所述第二显示单元的出射光线朝向所述成像位置方向反射。
15.在示例性实施方式中，所述光路调节结构还包括至少一个透射区，所述透射区位于所述半透半反区远离所述反射区一侧，所述透射区位于至少部分所述第一显示单元出射光线的光路上，所述透射区被配置为将至少部分所述第一显示单元的出射光线朝向所述成像位置方向透射。
16.在示例性实施方式中，所述光路调节结构包括基板以及设置在所述基板上的至少一个半透半反膜、至少一个反射膜以及至少一个增透膜，所述半透半反膜位于所述半透半反区，所述反射膜位于所述反射区，所述增透膜位于所述透射区。
17.在示例性实施方式中，所述半透半反膜设置于所述反射膜与所述增透膜之间。
18.在示例性实施方式中，所述光路调节结构中基板的材料为玻璃或塑料。
19.在示例性实施方式中，所述光路调节结构的厚度范围为1毫米至5毫米。
20.在示例性实施方式中，所述光路调节结构沿着第三方向延伸，所述第三方向与所述第一方向和所述第二方向均不同。
21.在示例性实施方式中，还包括微透镜基板，所述微透镜基板包括多个微透镜，所述多个微透镜位于所述光路调节结构与所述成像位置之间，所述多个微透镜被配置为将至少部分所述光路调节结构出射的光线投射至所述成像位置。
22.在示例性实施方式中，所述多个微透镜包括球面透镜、非球面透镜以及自由曲面透镜中的至少一种。
23.在示例性实施方式中，所述微透镜基板还包括增透结构，所述增透结构设置在所述多个微透镜靠近所述光路调节结构一侧；和/或，所述增透结构设置在所述多个微透镜远离所述光路调节结构一侧。
24.在示例性实施方式中，所述成像位置的视场角为100
°
至150
°
。
25.在示例性实施方式中，所述第一显示单元和所述第二显示单元均包括有机发光二极管显示单元、量子点发光二极管显示单元、微发光二极管显示单元以及液晶显示单元中的至少一种。
26.第二方面，本公开实施例还提供了一种穿戴设备，包括前述的近眼显示装置。
27.第三方面，本公开实施例还提供了一种近眼显示装置的显示方法，所述近眼显示装置包括至少一个第一显示单元、至少一个第二显示单元以及光路调节结构，所述第一显示单元的延伸方向与所述第二显示单元的延伸方向不同；至少部分所述光路调节结构位于所述第一显示单元出射光线的光路上，以及位于所述第二显示单元出射光线的光路上；所述近眼显示装置的显示方法包括：
28.使至少部分所述第一显示单元的出射光线通过所述光路调节结构的透射，朝向成像位置方向出射，使所述第一显示单元的出射光线在所述成像位置形成第一图像；
29.使至少部分所述第二显示单元的出射光线通过所述光路调节结构的反射，朝向所述成像位置方向出射，使所述第二显示单元的出射光线在所述成像位置形成第二图像；
30.使所述第一图像与所述第二图像拼接形成显示图像。
31.在阅读并理解了附图和详细描述后，可以明白其他方面。
附图说明
32.附图用来提供对本技术技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本技术的实施例一起用于解释本技术的技术方案，并不构成对本技术技术方案的限制。
33.图1为相关技术中近眼显示装置的结构示意图；
34.图2为本公开近眼显示装置的结构示意图一；
35.图3为本公开实施例近眼显示装置中第一显示单元的剖示图；
36.图4为本公开实施例近眼显示装置中光路调节结构的结构示意图；
37.图5为本公开近眼显示装置的结构示意图二；
38.图6为本公开实施例近眼显示装置中光路的示意图。
具体实施方式
39.为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本公开的实施例进行详细说明。注意，实施方式可以以多个不同形式来实施。所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实，就是方式和内容可以在不脱离本公开的宗旨及其范围的条件下被变换为各种各样的形式。因此，本公开不应该被解释为仅限定在下面的实施方式所记载的内容中。在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
40.在附图中，有时为了明确起见，夸大表示了各构成要素的大小、层的厚度或区域。因此，本公开的一个方式并不一定限定于该尺寸，附图中各部件的形状和大小不反映真实比例。此外，附图示意性地示出了理想的例子，本公开的一个方式不局限于附图所示的形状或数值等。
41.本说明书中的“第一”、“第二”、“第三”等序数词是为了避免构成要素的混同而设置，而不是为了在数量方面上进行限定的。
42.在本说明书中，为了方便起见，使用“中部”、“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系的词句以参照附图说明构成要素的位置关系，仅是为了便于描述本说明书和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或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公开的限制。构成要素的位置关系根据描述各构成要素的方向适当地改变。因此，不局限于在说明书中说明的词句，根据情况可以适当地更换。
43.在本说明书中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，或可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或通过中间件间接相连，或两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
44.在本说明书中，晶体管是指至少包括栅电极、漏电极以及源电极这三个端子的元
件。晶体管在漏电极(漏电极端子、漏区域或漏电极)与源电极(源电极端子、源区域或源电极)之间具有沟道区域，并且电流能够流过漏电极、沟道区域以及源电极。注意，在本说明书中，沟道区域是指电流主要流过的区域。
45.在本说明书中，第一极可以为漏电极、第二极可以为源电极，或者第一极可以为源电极、第二极可以为漏电极。在使用极性相反的晶体管的情况或电路工作中的电流方向变化的情况等下，“源电极”及“漏电极”的功能有时互相调换。因此，在本说明书中，“源电极”和“漏电极”可以互相调换。
46.在本说明书中，“电连接”包括构成要素通过具有某种电作用的元件连接在一起的情况。“具有某种电作用的元件”只要可以进行连接的构成要素间的电信号的授受，就对其没有特别的限制。“具有某种电作用的元件”的例子不仅包括电极和布线，而且还包括晶体管等开关元件、电阻器、电感器、电容器、其它具有各种功能的元件等。
47.在本说明书中，“平行”是指两条直线形成的角度为-10
°
以上且10
°
以下的状态，因此，也包括该角度为-5
°
以上且5
°
以下的状态。另外，“垂直”是指两条直线形成的角度为80
°
以上且100
°
以下的状态，因此，也包括85
°
以上且95
°
以下的角度的状态。
48.在本说明书中，“膜”和“层”可以相互调换。例如，有时可以将“导电层”换成为“导电膜”。与此同样，有时可以将“绝缘膜”换成为“绝缘层”。
49.本公开中的“约”，是指不严格限定界限，允许工艺和测量误差范围内的数值。
50.图1为相关技术中近眼显示装置的结构示意图。如图1所示，该近眼显示装置包括：基底1，设置在基底1上的多个显示单元22，以及设置在基底1一侧的多个微透镜21，多个显示单元22位于基底1与多个微透镜21之间。其中，每个显示单元22相当于一小块显示屏。微透镜21和显示单元22一一对应，显示单元22发射的光线经过相应的微透镜21后进入人眼3，从而使人眼3看到显示图像。
51.经发明人的研究发现，由于显示单元22的周边存在非显示区域，例如，边框，使多个显示单元22形成的完整图像无法完美的拼接在一起，存在拼缝的问题。
52.本公开实施例提供了一种近眼显示装置，包括：
53.至少一个第一显示单元，所述第一显示单元沿着第一方向延伸，所述第一显示单元被配置为在成像位置形成第一图像；
54.至少一个第二显示单元，所述第二显示单元沿着第二方向延伸，所述第二显示单元被配置为在所述成像位置形成第二图像；所述第一方向与所述第二方向不同；
55.所述第一图像与所述第二图像拼接形成显示图像；
56.光路调节结构，至少部分所述光路调节结构位于所述第一显示单元出射光线的光路上，以及位于所述第二显示单元出射光线的光路上，所述光路调节结构被配置为将至少部分所述第一显示单元的出射光线朝向所述成像位置方向透射；以及将至少部分所述第二显示单元的出射光线朝向所述成像位置方向反射。
57.图2为本公开近眼显示装置的结构示意图一。在示例性实施方式中，如图2所示，本公开实施例近眼显示装置包括：
58.至少一个第一显示单元31，第一显示单元31沿着第一方向(例如方向x)延伸，每个第一显示单元31均能够朝着成像位置4方向出射光线，一个第一显示单元31的出射光线能够在成像位置4形成一个第一图像，一个第一图像为所需形成完整显示图像的一部分；
59.至少一个第二显示单元32；第二显示单元32沿着第二方向(例如方向y)延伸，一个第二显示单元32的出射光线能够在成像位置4形成一个第二图像，一个第二图像为所需形成完整显示图像的一部分；其中，第一方向与第二方向不同。示例的，第一方向与第二方向垂直；其中，第一图像与第二图像可以拼接形成显示图像；
60.光路调节结构5，光路调节结构5的一部分位于第一显示单元31出射光线的光路上，光路调节结构5的一部分位于第二显示单元32出射光线的光路上，光路调节结构5被配置为将至少部分第一显示单元31的出射光线朝向成像位置4方向透射；以及将至少部分第二显示单元32的出射光线朝向成像位置4方向反射；
61.微透镜基板6，微透镜基板6包括多个微透镜，微透镜基板6位于光路调节结构5与成像位置4之间，微透镜基板6被配置为将光路调节结构5出射的光线投射至成像位置4。
62.在示例性实施方式中，第一图像与第二图像相邻，第一图像具有靠近与其相邻的第二图像一侧的第一边缘，第二图像具有靠近与其相邻的第一图像一侧的第二边缘，第一图像的第一边缘可以与第二图像的第二边缘存在交叠区域，且第一图像的第一边缘与第二图像的第二边缘在交叠区域中显示的图像相同，实现相邻的第一图像与第二图像的无缝拼接。
63.在一些实施例中，至少一个第一图像与至少一个第二图像相邻，第一图像具有靠近与其相邻的第二图像一侧的第一边缘，第二图像具有靠近与其相邻的第一图像一侧的第二边缘，第一图像的第一边缘与第二图像的第二边缘不交叠，且第一图像的第一边缘与第二图像的第二边缘相邻接，使第一图像与第二图像实现无缝拼接。其中，第一图像的第一边缘与第二图像的第二边缘相邻接是指第一边缘与第二边缘之间不设置有非显示区域，也不设置有显示区域，即第一图像的第一边缘与第二图像的第二边缘之间没有缝隙，第一边缘与第二边缘无缝相邻。
64.在一些实施例中，本公开实施例近眼显示装置还包括设置在第一显示单元31与光路调节结构5之间的第一光学元件，第一光学元件可以为准直透镜，准直透镜能够将第一显示单元31出射的光线汇聚至光路调节结构5，减小光斑，提升显示装置的显示效果。
65.在一些实施例中，本公开实施例近眼显示装置还包括设置在第二显示单元32与光路调节结构5之间的第二光学元件，第二光学元件可以为准直透镜，准直透镜能够将第二显示单元32出射的光线汇聚至光路调节结构5，减小光斑，提升显示装置的显示效果。
66.本公开实施例近眼显示装置中的每个显示单元(例如第一显示单元31和第二显示单元32)在成像位置4中所成的图像(例如第一图像和第二图像)不同，每个显示单元的出射光线在成像位置4上汇聚，当具有一定宽度且角度相同的两束光进入成像位置4后，将在成像位置4上汇聚于同一成像点；不同角度入射的光在成像位置4上将汇聚于不同的成像点。因此，通过合理控制入射至成像位置4的光线角度，可以使不同显示单元显示的图像在成像位置4上进行无缝拼接，形成完整的显示图像。
67.本公开实施例近眼显示装置通过第一显示单元31形成的第一图像以及第二显示单元32形成的第二图像无缝拼接形成显示图像，从而实现大视场高像素密度的光学显示，减小显示颗粒感，使得人眼观看到的图像清晰度得以提高，达到了在现有工艺极限下仍能提高近眼显示设备分辨率的目的。
68.本公开实施例近眼显示装置通过使第一显示单元31与第二显示单元32的延伸方
向不同，通过光路调节结构5将第一显示单元31的出射光线透射至成像位置4形成第一图像，通过光路调节结构5将第二显示单元32的出射光线反射至成像位置4形成第二图像，并使相邻的第一图像与第二图像无缝拼接，从而消除图像拼接带来的拼缝问题，提高显示效果。
69.在示例性实施方式中，本公开实施例近眼显示装置可以包括一个或多个第一显示单元31。例如，本公开实施例近眼显示装置包括多个第一显示单元31，每个第一显示单元31沿着第一方向x延伸，多个第一显示单元31沿着第一方向x间隔排布。图2中仅示意了近眼显示装置包括三个第一显示单元31的情况，在实际应用中，近眼显示装置还可以包括1个、2个或更多个第一显示单元31，本公开实施例在此不做限定。
70.在示例性实施方式中，本公开实施例近眼显示装置可以包括一个或多个第二显示单元32。例如，本公开实施例近眼显示装置包括多个第二显示单元32，每个第二显示单元32沿着第二方向y延伸，多个第二显示单元32沿着第二方向y间隔排布。图2中仅示意了近眼显示装置包括二个第二显示单元32的情况，在实际应用中，近眼显示装置还可以包括1个、3个或更多个第二显示单元32，本公开实施例在此不做限定。
71.在示例性实施方式中，本公开实施例近眼显示装置可以包括多个第一显示单元31以及多个第二显示单元32，每个第一显示单元31在成像位置4形成一个第一图像，且每个第一图像互相不交叠；每个第二显示单元32在成像位置4形成一个第二图像，且每个第二图像互相不交叠。多个第一图像与多个第二图像在成像位置4沿着第一方向交替排布，无缝拼接形成完整的显示图像。每个相邻的第一图像与第二图像能够无缝拼接，例如，相邻的第一图像的边缘与第二图像的边缘存在交叠区域，且相邻的第一图像的边缘与第二图像的边缘在交叠区域中显示的图像相同，实现相邻的第一图像与第二图像的无缝拼接。具体地，一个第一显示单元31的出射光线经过光路调节结构5的透射在成像位置4形成一个第一图像，一个第二显示单元32的出射光线经过光路调节结构5的反射在成像位置4形成一个第二图像，该第一图像与该第二图像相邻，该第一图像具有靠近该第二图像一侧的第一边缘，该第二图像具有靠近该第一图像一侧的第二边缘，该第一图像的第一边缘与该第二图像的第二边缘存在交叠区域，且该第一图像的第一边缘与该第二图像的第二边缘在交叠区域中显示的图像相同。该第一显示单元31在靠近该第二显示单元32一侧边缘的出射光线经过光路调节结构5的透射，朝向该交叠区域的方向出射，该第二显示单元32在远离该第一显示单元31一侧边缘的出射光线经过光路调节结构5的反射，朝向该交叠区域的方向出射。
72.在示例性实施方式中，本公开实施例近眼显示装置中交叠区域在第一图像和第二图像所占的面积不做限定。例如，交叠区域占第一图像面积或第二图像面积的五分之一至五十分之一。
73.在示例性实施方式中，如图2所示，第一显示单元31可以与成像位置4相对设置，光路调节结构5和微透镜基板6均位于第一显示单元31与成像位置4之间，光路调节结构5位于微透镜基板6靠近第一显示单元31一侧。至少部分光路调节结构5位于第一显示单元31出射光线的光路上，第一显示单元31的出射光线能够依次通过光路调节结构5和微透镜基板6，在成像位置4形成第一图像。第二显示单元32位于光路调节结构5在第一方向的一侧，第二显示单元32的延长线可以与成像位置4的延长线相交，至少部分光路调节结构5位于第二显示单元32出射光线的光路上，第二显示单元32的出射光线先通过光路调节结构5形成朝向
成像位置4方向发射的反射光线，该反射光线经过微透镜基板6在成像位置4形成第二图像。
74.在示例性实施方式中，如图2所示，至少部分第一显示单元31的出射光线依次通过光路调节结构5和微透镜基板6，在成像位置4形成第一图像中的交叠区域；在第二显示单元32的出射光线中，至少部分出射光线通过光路调节结构5形成的反射光线的光路与第一显示单元31形成交叠区域的光线的光路相同，该部分反射光线经过微透镜基板6，在成像位置4形成第二图像中的交叠区域，使第一图像与第二图像在交叠区域中显示的图像相同。
75.在示例性实施方式中，本公开实施例近眼显示装置中第一显示单元31和第二显示单元32均可以包括有机发光二极管显示单元、量子点发光二极管显示单元、微发光二极管显示单元以及液晶显示单元中的至少一种。
76.在示例性实施方式中，本公开实施例近眼显示装置中第一显示单元31和第二显示单元32均可以包括三角形、矩形、圆形、菱形、椭圆形、多边形等规则或不规则形状，本公开在此不做限定。
77.在示例性实施方式中，一个第一显示单元31和一个第二显示单元32均可以包括多个子像素，多个子像素可以被配置为显示动态图片或静止图像。例如，一个第一显示单元31可以包括以矩阵方式排布的多个像素单元，一个像素单元可以包括出射第一颜光线的第一子像素、出射第二颜光线的第二子像素和出射第三颜光线的第三子像素和第四子像素。每个子像素可以均包括像素电路和发光元件，每个子像素中的发光元件分别与所在子像素的像素电路连接，像素电路被配置为向发光元件输出相应的电流，发光元件被配置为响应所在子像素的像素电路输出的电流发出相应亮度的光。
78.图3为本公开实施例近眼显示装置中第一显示单元的剖示图。图3示意了第一显示单元31中三个子像素的结构。如图3所示，在垂直于第一显示单元31的方向上，第一显示单元31可以包括：衬底基板101、依次设置在衬底基板101上的驱动电路层102、发光结构层103以及封装结构层104。在一些可能的实现方式中，显示面板可以包括其它膜层，如触控结构层等，本公开在此不做限定。
79.在示例性实施例中，衬底基板101可以是柔性基底。每个子像素的驱动电路层102可以包括由多个晶体管和电容构成的像素电路。每个子像素的发光结构层103可以至少包括阳极301、像素定义层302、有机发光层303和阴极304，阳极301与像素电路连接，有机发光层303与阳极301连接，阴极304与有机发光层303连接，有机发光层303在阳极301和阴极304驱动下出射相应颜的光线。封装结构层104可以包括叠设的第一封装层401、第二封装层402和第三封装层403，第一封装层401和第三封装层403可以采用无机材料，第二封装层402可以采用有机材料，第二封装层402设置在第一封装层401和第三封装层403之间，形成无机材料/有机材料/无机材料叠层结构，可以保证外界水汽无法进入发光结构层103。
80.在示例性实施例中，第二显示单元32的结构可以与第一显示单元31的结构相同或不同，本公开在此不再赘述。
81.在示例性实施方式中，如图2所示，光路调节结构5沿着第三方向延伸，光路调节结构5位于第一显示单元31与成像位置4之间，且光路调节结构5位于第二显示单元32在第一方向的一侧，其中，第三方向与第一方向和第二方向均不同。
82.在示例性实施方式中，如图2所示，成像位置4可以沿着第四方向延伸，光路调节结构6位于成像位置4与第一显示单元31之间，第四方向可以与第一方向相同，即成像位置4所
在平面与第一显示单元31所在平面平行；第四方向可以与第二方向不同，即成像位置4所在平面与第二显示单元32所在平面交叉，例如，第四方向可以与第二方向垂直。
83.图4为本公开实施例近眼显示装置中光路调节结构的结构示意图。在示例性实施方式中，如图4所示，在平行于光路调节结构5的方向上，光路调节结构5包括至少一个半透半反区510、至少一个反射区520以及至少一个透射区530，半透半反区510位于反射区520与透射区530之间。
84.在示例性实施方式中，半透半反区510位于至少部分第一显示单元31出射光线的光路上，以及位于至少部分第二显示单元32的出射光线的光路上，半透半反区510被配置为将至少部分第一显示单元31的出射光线朝向成像位置4方向透射，以及将至少部分第二显示单元32的出射光线朝向成像位置4方向反射。
85.图6为本公开实施例近眼显示装置中光路的示意图。在示例性实施方式中，以一个第一显示单元31出射光线的光路为例。如图6所示，第一显示单元31的出射光线被半透半反区510透射后的光路与第二显示单元32的出射光线被半透半反区510反射后的光路相同，光路相同的第一显示单元31的出射光线和第二显示单元32的出射光线经过微透镜基板6后，透射至成像位置4，形成交叠区域，且在交叠区域中显示的图像相同。
86.在示例性实施方式中，如图2和图4所示，反射区520位于半透半反区510的一侧，反射区520位于至少部分第二显示单元32出射光线的光路上。反射区520被配置为将至少部分第二显示单元32的出射光线朝向第二图像中交叠区域以外的区域方向反射。被反射区520反射的第二显示单元32的出射光线经过微透镜基板6后，透射至成像位置4，形成第二图像中交叠区域以外的区域。被反射区520反射的第二显示单元32的出射光线在成像位置4形成的成像区域与被相邻的半透半反区510反射的第二显示单元32的出射光线在成像位置4形成的交叠区域组合形成第二图像。
87.在示例性实施方式中，如图2和图4所示，透射区530位于半透半反区510远离反射区520的一侧，透射区530位于至少部分第一显示单元31出射光线的光路上。透射区530被配置为将至少部分第一显示单元31的出射光线朝向第一图像中交叠区域以外的区域方向透射。被透射区530透射的第一显示单元31的出射光线经过微透镜基板6后，透射至成像位置4，形成第一图像中交叠区域以外的区域。被透射区530透射的第一显示单元31的出射光线在成像位置4形成的成像区域与被相邻的半透半反区510透射的第一显示单元31的出射光线在成像位置4形成的交叠区域组合形成第一图像。
88.在示例性实施方式中，如图4所示，在垂直于光路调节结构5的方向上，光路调节结构5包括基板54以及设置在基板54上的至少一个半透半反膜51、至少一个反射膜52以及至少一个增透膜53，半透半反膜51设置于反射膜52与增透膜53之间。半透半反膜51位于半透半反区510，且半透半反膜51位于至少部分第一显示单元31出射光线的光路上，以及位于至少部分第二显示单元32的出射光线的光路上；反射膜52位于反射区520，且反射膜52位于至少部分第二显示单元32出射光线的光路上；增透膜53位于透射区530，且增透膜53位于至少部分第一显示单元31出射光线的光路上。
89.需要说明的是，本实施例中半透半反膜51的透射和反射的比例(简称透反比)可以有多种组合，并不局限表示一半为透射和一半为反射(即透反比为50％比50％)的情况，还可以包括：透反比为30％比70％或者60％与90％等其它透反比的情况，具体的透反比根据
光学系统的实际需求进行设定，此处不作具体限定。
90.在示例性实施方式中，如图4所示，光路调节结构5中基板54的材料可以采用透光材料，例如，玻璃或塑料。
91.在示例性实施方式中，如图4所示，光路调节结构5的厚度范围可以为1毫米至10毫米，例如，光路调节结构5的厚度范围可以为1毫米至5毫米。
92.在示例性实施方式中，如图2所示，本公开实施例近眼显示装置中微透镜基板6位于光路调节结构6与成像位置4之间，光路调节结构6出射的光线经过微透镜基板6后，投射至成像位置4。例如，第二显示单元32的出射光线被光路调节结构5反射至微透镜基板6，经过微透镜基板6后，形成平行光射向成像位置4。
93.在示例性实施方式中，微透镜基板6包括多个微透镜，多个微透镜位于靠近成像位置4一侧。微透镜为具有图像放大和平行投射功能的微型透镜。一个第一显示单元31的出射光线经过光路调节结构5的透射后，射入一个微透镜；一个第二显示单元32的出射光线经过光路调节结构5的反射后，射入一个微透镜；且部分第一显示单元31的出射光线和部分第二显示单元32的出射光线可以共用一个微透镜，在成像位置4形成交叠区域。
94.在示例性实施方式中，本公开实施例中微透镜可以为微型凸透镜，微型凸透镜焦距较小(例如2-3mm)从而减小近眼显示装置的厚度和重量。
95.在示例性实施方式中，本公开实施例中微透镜的口径不限，例如微透镜可达到微米级。
96.在示例性实施方式中，本公开实施例中微透镜包括球面透镜、非球面透镜以及自由曲面透镜中的至少一种。
97.在示例性实施方式中，本公开实施例中微透镜可以非球面透镜，非球面透镜的曲率半径从中心到边缘之曲率连续发生变化，可以维持良好的像差修正，以获得所需要的性能。非球面透镜的应用，带来出的锐度和更高的分辨率，同时镜头的小型化设计成为了可能。
98.在示例性实施方式中，本公开实施例中微透镜的材质可以为透光材料，例如，玻璃或塑料。
99.在示例性实施方式中，微透镜基板6还包括增透结构，增透结构设置在多个微透镜靠近光路调节结构5一侧；和/或，增透结构设置在多个微透镜远离光路调节结构5一侧。增透结构用于增大微透镜的透光率，提高成像效果。
100.在示例性实施方式中，如图2所示，相邻第一显示单元31之间具有能够透光的第一间隔，相邻第二显示单元32之间具有能够透光的第二间隔，相邻微透镜之间具有能够透光的第三间隔，外界环境光能够从第一间隔、第二间隔和第三间隔进入成像位置4，从而使得成像位置4能够同时显示第一图像、第二图像和外界物体，从而增强现实显示。
101.在示例性实施方式中，如图2所示，成像位置4可以为人眼眼盒区域。人眼眼盒区域的面积可以为50平方毫米至120平方毫米，例如，人眼眼盒区域的面积可以为64平方毫米至100平方毫米。
102.在示例性实施方式中，成像位置4可以采用多种形状，例如，三角形、矩形、圆形、菱形、椭圆形、多边形等规则或不规则形状，本公开在此不做限定。
103.在示例性实施方式中，成像位置4可以采用矩形，成像位置4的长可以为8毫米至10
毫米，成像位置4的宽可以为8毫米至10毫米。
104.在示例性实施方式中，成像位置4的视场角可以为80
°
至170
°
，例如，成像位置4的视场角可以为100
°
至150
°
。成像位置4至多个微透镜的最小距离为15毫米至20毫米。
105.图5为本公开近眼显示装置的结构示意图二。在示例性实施方式中，如图5所示，本公开实施例近眼显示装置包括两个第一显示单元31以及一个第二显示单元32。两个第一显示单元31均沿着第一方向(例如方向x)延伸，两个第一显示单元31沿着第一方向间隔排列，两个第一显示单元31的出射光线一部分通过光路调节结构5的透射，射入微透镜基板6，一部分直接射入微透镜基板6，两部分的出射光线经过微透镜基板6后，在成像位置4形成两个第一图像，两个第一图像可以沿着第一方向间隔排列。该第二显示单元32沿着第二方向(例如方向y)延伸，该第二显示单元32的出射光线均能够通过光路调节结构5的反射，经过微透镜基板6后，在成像位置4形成一个第二图像，该第二图像位于两个第一图像之间，该第二图像与两个第一图像无缝拼接形成完整的显示图像。其中，第一方向与第二方向不同。示例的，第一方向与第二方向垂直。
106.本公开实施例还提供了一种近眼显示装置的显示方法，所述近眼显示装置可以为前面任一所述的近眼显示装置。所述近眼显示装置包括至少一个第一显示单元、至少一个第二显示单元以及光路调节结构，所述第一显示单元的延伸方向与所述第二显示单元的延伸方向不同；至少部分所述光路调节结构位于所述第一显示单元出射光线的光路上，以及位于所述第二显示单元出射光线的光路上；所述近眼显示装置的显示方法包括：
107.使至少部分所述第一显示单元的出射光线通过所述光路调节结构的透射，朝向成像位置方向出射，使所述第一显示单元的出射光线在所述成像位置形成第一图像；
108.使至少部分所述第二显示单元的出射光线通过所述光路调节结构的反射，朝向所述成像位置方向出射，使所述第二显示单元的出射光线在所述成像位置形成第二图像；
109.使所述第一图像与所述第二图像拼接形成显示图像。
110.本公开实施例还提供了一种可穿戴设备，包括前面任一所述的近眼显示装置。该可穿戴设备可以为多种头戴式的智能设备，例如智能眼镜、智能头盔等，以实现vr显示或ar显示。本技术实施例对上述可穿戴设备的具体形式不做特殊限制。
111.本公开中的附图只涉及本公开涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。在不冲突的情况下，本公开的实施例即实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。
112.本领域的普通技术人员应当理解，可以对本公开的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本公开技术方案的精神和范围，均应涵盖在本公开的权利要求的范围当中。

技术特征：

1.一种近眼显示装置，其特征在于，包括：至少一个第一显示单元，所述第一显示单元沿着第一方向延伸，所述第一显示单元被配置为在成像位置形成第一图像；至少一个第二显示单元，所述第二显示单元沿着第二方向延伸，所述第二显示单元被配置为在所述成像位置形成第二图像；所述第一方向与所述第二方向不同；所述第一图像与所述第二图像拼接形成显示图像；光路调节结构，至少部分所述光路调节结构位于所述第一显示单元出射光线的光路上，以及位于所述第二显示单元出射光线的光路上，所述光路调节结构被配置为将至少部分所述第一显示单元的出射光线朝向所述成像位置方向透射；以及将至少部分所述第二显示单元的出射光线朝向所述成像位置方向反射。2.根据权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，所述第一图像具有靠近与其相邻的第二图像一侧的第一边缘，所述第二图像具有靠近与其相邻的第一图像一侧的第二边缘，所述第一边缘与所述第二边缘存在交叠区域，且所述第一边缘与所述第二边缘在交叠区域中显示的图像相同。3.根据权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，所述第一图像具有靠近与其相邻的第二图像一侧的第一边缘，所述第二图像具有靠近与其相邻的第一图像一侧的第二边缘，所述第一边缘与所述第二边缘不交叠，且所述第一边缘与所述第二边缘相邻接。4.根据权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，所述光路调节结构包括至少一个半透半反区，所述半透半反区位于至少部分所述第一显示单元的出射光线的光路上，以及位于至少部分所述第二显示单元的出射光线的光路上，所述半透半反区被配置为将至少部分所述第一显示单元的出射光线朝向所述成像位置方向透射，以及将至少部分所述第二显示单元的出射光线朝向所述成像位置方向反射。5.根据权利要求4所述的近眼显示装置，其特征在于，所述光路调节结构还包括至少一个反射区，所述反射区位于所述半透半反区的一侧，所述反射区位于至少部分所述第二显示单元出射光线的光路上，所述反射区被配置为将至少部分所述第二显示单元的出射光线朝向所述成像位置方向反射。6.根据权利要求5所述的近眼显示装置，其特征在于，所述光路调节结构还包括至少一个透射区，所述透射区位于所述半透半反区远离所述反射区一侧，所述透射区位于至少部分所述第一显示单元出射光线的光路上，所述透射区被配置为将至少部分所述第一显示单元的出射光线朝向所述成像位置方向透射。7.根据权利要求6所述的近眼显示装置，其特征在于，所述光路调节结构包括基板以及设置在所述基板上的至少一个半透半反膜、至少一个反射膜以及至少一个增透膜，所述半透半反膜位于所述半透半反区，所述反射膜位于所述反射区，所述增透膜位于所述透射区。8.根据权利要求7所述的近眼显示装置，其特征在于，所述半透半反膜设置于所述反射膜与所述增透膜之间。9.根据权利要求8所述的近眼显示装置，其特征在于，所述光路调节结构中基板的材料为玻璃或塑料。10.根据权利要求1至9任一所述的近眼显示装置，其特征在于，所述光路调节结构的厚度范围为1毫米至5毫米。
11.根据权利要求1至9任一所述的近眼显示装置，其特征在于，所述光路调节结构沿着第三方向延伸，所述第三方向与所述第一方向和所述第二方向均不同。12.根据权利要求1至9任一所述的近眼显示装置，其特征在于，还包括微透镜基板，所述微透镜基板包括多个微透镜，所述多个微透镜位于所述光路调节结构与所述成像位置之间，所述多个微透镜被配置为将至少部分所述光路调节结构出射的光线投射至所述成像位置。13.根据权利要求13所述的近眼显示装置，其特征在于，所述多个微透镜包括球面透镜、非球面透镜以及自由曲面透镜中的至少一种。14.根据权利要求13所述的近眼显示装置，其特征在于，所述微透镜基板还包括增透结构，所述增透结构设置在所述多个微透镜靠近所述光路调节结构一侧；和/或，所述增透结构设置在所述多个微透镜远离所述光路调节结构一侧。15.根据权利要求1至9任一所述的近眼显示装置，其特征在于，所述成像位置的视场角为100
°
至150
°
。16.根据权利要求1至9任一所述的近眼显示装置，其特征在于，所述第一显示单元和所述第二显示单元包括有机发光二极管显示单元、量子点发光二极管显示单元、微发光二极管显示单元以及液晶显示单元中的至少一种。17.一种可穿戴设备，其特征在于，包括权利要求1至16任一所述的近眼显示装置。18.一种近眼显示装置的显示方法，其特征在于，所述近眼显示装置包括至少一个第一显示单元、至少一个第二显示单元以及光路调节结构，所述第一显示单元的延伸方向与所述第二显示单元的延伸方向不同；至少部分所述光路调节结构位于所述第一显示单元出射光线的光路上，以及位于所述第二显示单元出射光线的光路上；所述近眼显示装置的显示方法包括：使至少部分所述第一显示单元的出射光线通过所述光路调节结构的透射，朝向成像位置方向出射，使所述第一显示单元的出射光线在所述成像位置形成第一图像；使至少部分所述第二显示单元的出射光线通过所述光路调节结构的反射，朝向所述成像位置方向出射，使所述第二显示单元的出射光线在所述成像位置形成第二图像；使所述第一图像与所述第二图像拼接形成显示图像。

技术总结

一种近眼显示装置及其显示方法、可穿戴设备，该近眼显示装置包括：至少一个第一显示单元，所述第一显示单元沿着第一方向延伸，所述第一显示单元被配置为在成像位置形成第一图像；至少一个第二显示单元，所述第二显示单元沿着第二方向延伸，所述第二显示单元被配置为在所述成像位置形成第二图像；所述第一方向与所述第二方向不同；所述第一图像与所述第二图像拼接形成显示图像；光路调节结构，至少部分所述光路调节结构位于所述第一显示单元出射光线的光路上，以及位于所述第二显示单元出射光线的光路上，所述光路调节结构被配置为将至少部分所述第一显示单元的出射光线朝向所述成像位置方向透射；以及将至少部分所述第二显示单元的出射光线朝向所述成像位置方向反射。示单元的出射光线朝向所述成像位置方向反射。示单元的出射光线朝向所述成像位置方向反射。