本發(fā)明涉及顯示技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于虛像成像的顯示裝置。

背景技術(shù)：

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，對于信息顯示也提出了越來越高的要求，在現(xiàn)有技術(shù)中，已經(jīng)發(fā)展出多種類型的顯示方式，用于實現(xiàn)各種不同的顯示效果，來滿足用戶的顯示需求。

在現(xiàn)有技術(shù)中，為了能夠產(chǎn)生浮空顯示效果，一種方式是在空中懸掛透明的薄膜，將待顯示的圖像通過干涉顯示在薄膜上。但這種方式，由于必須懸掛透明的薄膜才能夠?qū)D像進行成像，因此，用戶在觸碰時勢必會碰到薄膜，使得物體懸浮在空中的顯示效果不佳。另一種方式，是采用金字塔方式進行成像，具體來說，這種方式是通過類似金字塔形的鏡面，反射物體的各個角度的畫面，從而使得用戶能夠看到三維立體的浮空顯示效果。但由于金字塔方式只能成像在金字塔的腔體內(nèi)部，因此，用戶無法觸碰，也使得物體懸浮在空中的顯示效果不佳?？梢姡诂F(xiàn)有技術(shù)中，顯示技術(shù)存在所產(chǎn)生的浮空顯示效果不夠真實，顯示效果不佳的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。

為此，本發(fā)明的第一個目的在于提出一種基于虛像成像的顯示裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中，浮空顯示效果不夠真實，顯示效果不佳的技術(shù)問題。

為達上述目的，本發(fā)明第一方面實施例提出了一種基于虛像成像的顯示裝置，包括：殼體、顯示組件和具有負折射率的折射組件；

所述殼體具有至少一個開口部，所述折射組件設(shè)置于所述開口部；

所述顯示組件，位于所述殼體和所述折射組件所圍合成的空腔內(nèi)；

所述顯示組件的出光面所出射的光線，入射至所述折射組件的入光面，經(jīng)由所述折射組件以負折射率折射，并經(jīng)由所述折射組件的出光面出射，從所述開口部射出；其中，所述顯示組件的出光面與所述折射組件的出光面之間具有夾角；

從所述開口部所射出的光線的反向延長線，成虛像于所述殼體的外部。

本發(fā)明實施例的裝置，包括殼體、顯示組件和具有負折射率的折射組件，顯示組件的出光面所出射的光線，入射至所述折射組件的入光面，經(jīng)由所述折射組件以負折射率折射，并經(jīng)由所述折射組件的出光面出射，從所述開口部射出。其中，顯示組件的出光面與折射組件的出光面之間具有夾角，從開口部所射出的光線的反向延長線，成虛像于殼體的外部。由于借助于具有負折射率的折射組件，使得成像為虛像且虛像位于殼體外部，解決了現(xiàn)有技術(shù)中浮空顯示效果不佳的技術(shù)問題。

可選地，所述折射組件的入光面和所述折射組件的出光面平行。

可選地，所述折射組件的入光面和所述顯示組件的出光面之間具有間隙；

所述間隙中填充有空氣介質(zhì)。

可選地，由所述顯示組件的顯示邊界點發(fā)出，入射到所述折射組件的極限角度處的光線，在所述折射組件的入光面發(fā)生第一次折射后，與所述顯示邊界點所出射的，并沿所述折射組件的入光面的法線入射的光線產(chǎn)生首個交點，所述交點位于所述折射組件的內(nèi)部。

可選地，所述折射組件的入光面和所述顯示組件的出光面平行；

所述折射組件的入光面與所述折射組件的出光面之間具有夾角。

可選地，所述折射組件的入光面與所述顯示組件的出光面貼合。

可選地，所述折射組件的入光面的面積大于或等于所述顯示組件的出光面的面積。

可選地，所述顯示組件的出光面與所述折射組件的出光面之間所具有夾角為0-90度。

可選地，所述折射組件的入光面和所述折射組件的出光面之間填充有負折射材料。

本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點從下面結(jié)合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1為本發(fā)明實施例所提供的一種基于虛像成像的顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為納米球顆粒的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為虛像成像的光路圖之一；

圖4為虛像成像的光路圖之二；以及

圖5為本發(fā)明實施例提供的另一種基于虛像成像的顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

下面參考附圖描述本發(fā)明實施例的基于虛像成像的顯示裝置。

圖1為本發(fā)明實施例所提供的一種基于虛像成像的顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，包括：殼體11、顯示組件12和具有負折射率的折射組件13。

殼體11具有至少一個開口部，折射組件13設(shè)置于開口部。

顯示組件12，位于殼體11和所述折射組件13所圍合成的空腔內(nèi)。圖1中，用斜線在顯示組件12上標示出了顯示區(qū)域，作為一種可能的實現(xiàn)方式，顯示組件12的顯示區(qū)域的正方形，作為另一種可能的實現(xiàn)方式，顯示組件12的顯示區(qū)域為不規(guī)則形狀，由于顯示區(qū)域的形狀對于本實施例的實現(xiàn)效果不構(gòu)成影響，因此，本實施例中對于顯示區(qū)域的形狀不做限定。

顯示組件12的出光面所出射的光線，入射至折射組件13的入光面，經(jīng)由所述折射組件13以負折射率折射，并經(jīng)由所述折射組件13的出光面出射，從所述開口部射出。從所述開口部所射出的光線的反向延長線，成虛像于所述殼體11的外部。

其中，所述顯示組件12的出光面與所述折射組件13的出光面之間具有夾角。顯示組件12的出光面與所述折射組件13的出光面之間所具有夾角取值范圍為0-90度。

由于顯示組件12的出光面與所述折射組件13的出光面之間具有夾角，在進行成像時，顯示組件12的出光面所出射的光線，入射至折射組件13的入光面，經(jīng)由所述折射組件13以負折射率折射，從而使得射出的光線的反向延長線，成虛像于所述殼體11的外部。

可見，在這一光路中，為了降低光線的傳輸損耗，折射組件13的入光面的面積應(yīng)大于或等于顯示組件12的出光面的面積，從而提高成像質(zhì)量。出光面的面積通常等于顯示組件12的顯示區(qū)域的面積。

進一步，可以在折射組件13的入光面和所述折射組件13的出光面之間填充有負折射材料，從而使得折射組件13具有負折射率。

作為一種可能的實現(xiàn)方式，負折射材料為液態(tài)晶體，其組成為核殼結(jié)構(gòu)的納米球顆粒，其中，內(nèi)核材料為極化材料LiTaO₃,殼層材料為平面排列向列型液晶，圖2為納米球顆粒的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，納米球顆粒浸沒于液體介質(zhì)中，納米球的外徑為r₂＝4.15um,內(nèi)徑為r₁＝4um。

需要說明的是，ε表示介電常數(shù)，μ表示磁導(dǎo)率。如圖2中所示，ε₁和μ₁為內(nèi)核的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率，ε₂和μ₂為殼層的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率，ε₃和μ₃為液體介質(zhì)的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率。

本發(fā)明實施例的裝置，包括殼體11、顯示組件12和具有負折射率的折射組件13，顯示組件12的出光面所出射的光線，入射至所述折射組件13的入光面，經(jīng)由所述折射組件13以負折射率折射，并經(jīng)由所述折射組件13的出光面出射，從所述開口部射出。其中，顯示組件12的出光面與折射組件13的出光面之間具有夾角，從開口部所射出的光線的反向延長線，成虛像于殼體11的外部。由于借助于具有負折射率的折射組件13，使得成像為虛像且虛像位于殼體11外部，解決了現(xiàn)有技術(shù)中浮空顯示效果不佳的技術(shù)問題。

作為一種可能的實現(xiàn)方式，折射組件13的入光面和折射組件13的出光面平行。例如：如圖1所示，折射組件13的剖面為矩形。同時，顯示組件12的出光面與所述折射組件13的入光面之間具有夾角A。

為了清楚說明成像原理，本實施例還提供了圖1所提供的基于虛像成像的顯示裝置的光路圖，圖3為虛像成像的光路圖之一，如圖3所示，折射組件13的入光面用于以負折射率進行第一次折射，折射組件13的出光面，用于以相同的負折射率進行第二次折射。

進一步，在本發(fā)明實施例的一種可能的實現(xiàn)方式中，在折射組件13和顯示組件12之間填充有空氣介質(zhì)。

顯示組件12所發(fā)出的光線，首先在折射組件13和顯示組件12之間所填充的空氣介質(zhì)中進行傳輸，進而，在折射組件13的入光面入射，一般來說入光面具體為折射組件13朝向顯示組件12的一面，出光面為折射組件13背向顯示組件12的一面。

在折射組件13的入光面入射后，在入光面的入射點以負折射率進行第一次折射。由于折射組件13具有負折射率，從而入射光線和反射光線在法線的同側(cè)，第一次折射所獲得的折射光線從入光面的入射點出射至出光面的出射點，在出射點進行第二次折射。同樣，由于折射組件13具有負折射率，從而第二次折射的入射光線和反射光線也在法線的同側(cè)，第二次折射所獲得的出射光線從折射組件13的出光面出射至基于虛像成像的顯示裝置的殼體11外部。

為了使得顯示組件12中的圖像能全部顯示在殼體11外部的空氣中，必須確保由顯示組件12的顯示邊界點發(fā)出，入射到折射組件13的極限角度處的光線，在第一次折射后，與該顯示邊界點出射，并沿折射組件13入光面的法線入射的光線產(chǎn)生的第一個交點，必須在折射組件13的內(nèi)部，這樣才能夠使得進入人眼的光線反向交點的成像產(chǎn)生在折射組件13上方的空氣中。

也就是說，如圖4所示，折射組件13的厚度H應(yīng)至少大于折射組件13的入光面與前述第一個交點之間的距離。

通過上述光路，顯示組件12所發(fā)出的光線，通過折射組件13出射至殼體11外部。并且，由圖3所示的光路可見，出射至殼體11外部的光線中，對應(yīng)由顯示組件12中同一個點光源所發(fā)出的光線，相交于殼體11外部，從而眼睛在圖3所示的角度進行觀察時，能夠沿著入射至眼睛的光線的反向延長線焦點，即圖3中的殼體11外部的光線相交位置處成像，即圖3中標示的“像”位置處，能夠產(chǎn)生真實的浮空效果。相較于空中懸掛透明的薄膜的方式，避免了用戶在觸碰時會碰到薄膜的情況發(fā)生，同時，相較于采用金字塔方式，解決了只能成像在金字塔的腔體內(nèi)部，用戶無法觸碰的問題。

作為另一種可能的實現(xiàn)方式，折射組件13的入光面和折射組件13的出光面具有夾角，折射組件13的入光面和顯示組件12的出光面平行。

由此使得，顯示組件12的出光面與折射組件13的出光面之間具有夾角。

為了清楚說明該實現(xiàn)方式，本實施例提供了另一種基于虛像成像的顯示裝置。圖5為本發(fā)明實施例提供的另一種基于虛像成像的顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖5所示，折射組件13的剖面為直角三角形。

進一步地，在本發(fā)明實施例的一種可能的實現(xiàn)方式中，折射組件13的入光面與顯示組件12的出光面貼合。

為了清楚說明成像原理，如圖5所示的虛像成像的光路圖，折射組件13的入光面用于以負折射率進行第一次折射，折射組件13的出光面，用于以相同的負折射率進行第二次折射。

顯示組件12所發(fā)出的光線，在折射組件13的入光面入射，一般來說入光面具體為折射組件13朝向顯示組件12的一面，出光面為折射組件13背向顯示組件12的一面。

在折射組件13的入光面入射后，在入光面的入射點以負折射率進行第一次折射。由于折射組件13具有負折射率，從而入射光線和反射光線在法線的同側(cè)，第一次折射所獲得的折射光線從入光面的入射點出射至出光面的出射點，在出射點進行第二次折射。同樣，由于折射組件13具有負折射率，從而第二次折射的入射光線和反射光線也在法線的同側(cè)，第二次折射所獲得的出射光線從折射組件13的出光面出射至基于虛像成像的顯示裝置的殼體11外部。

通過上述光路，顯示組件12所發(fā)出的光線，通過折射組件13出射至殼體11外部。并且，由圖5所示的光路可見，出射至殼體11外部的光線中，對應(yīng)由顯示組件12中同一個點光源所發(fā)出的光線，相交于殼體11外部，從而眼睛在圖5所示的角度進行觀察時，能夠沿著入射至眼睛的光線的反向延長線焦點，即圖5中的殼體11外部的光線相交位置處成像，能夠產(chǎn)生真實的浮空效果。相較于空中懸掛透明的薄膜的方式，避免了用戶在觸碰時會碰到薄膜的情況發(fā)生，同時，相較于采用金字塔方式，解決了只能成像在金字塔的腔體內(nèi)部，用戶無法觸碰的問題。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結(jié)合和組合。

此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個”的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。

流程圖中或在此以其他方式描述的任何過程或方法描述可以被理解為，表示包括一個或更多個用于實現(xiàn)定制邏輯功能或過程的步驟的可執(zhí)行指令的代碼的模塊、片段或部分，并且本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的范圍包括另外的實現(xiàn)，其中可以不按所示出或討論的順序，包括根據(jù)所涉及的功能按基本同時的方式或按相反的順序，來執(zhí)行功能，這應(yīng)被本發(fā)明的實施例所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。

在流程圖中表示或在此以其他方式描述的邏輯和/或步驟，例如，可以被認為是用于實現(xiàn)邏輯功能的可執(zhí)行指令的定序列表，可以具體實現(xiàn)在任何計算機可讀介質(zhì)中，以供指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備(如基于計算機的系統(tǒng)、包括處理器的系統(tǒng)或其他可以從指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備取指令并執(zhí)行指令的系統(tǒng))使用，或結(jié)合這些指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備而使用。就本說明書而言，"計算機可讀介質(zhì)"可以是任何可以包含、存儲、通信、傳播或傳輸程序以供指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備或結(jié)合這些指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備而使用的裝置。計算機可讀介質(zhì)的更具體的示例(非窮盡性列表)包括以下：具有一個或多個布線的電連接部(電子裝置)，便攜式計算機盤盒(磁裝置)，隨機存取存儲器(RAM)，只讀存儲器(ROM)，可擦除可編輯只讀存儲器(EPROM或閃速存儲器)，光纖裝置，以及便攜式光盤只讀存儲器(CDROM)。另外，計算機可讀介質(zhì)甚至可以是可在其上打印所述程序的紙或其他合適的介質(zhì)，因為可以例如通過對紙或其他介質(zhì)進行光學(xué)掃描，接著進行編輯、解譯或必要時以其他合適方式進行處理來以電子方式獲得所述程序，然后將其存儲在計算機存儲器中。

應(yīng)當理解，本發(fā)明的各部分可以用硬件、軟件、固件或它們的組合來實現(xiàn)。在上述實施方式中，多個步驟或方法可以用存儲在存儲器中且由合適的指令執(zhí)行系統(tǒng)執(zhí)行的軟件或固件來實現(xiàn)。如，如果用硬件來實現(xiàn)和在另一實施方式中一樣，可用本領(lǐng)域公知的下列技術(shù)中的任一項或他們的組合來實現(xiàn)：具有用于對數(shù)據(jù)信號實現(xiàn)邏輯功能的邏輯門電路的離散邏輯電路，具有合適的組合邏輯門電路的專用集成電路，可編程門陣列(PGA)，現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)等。

本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解實現(xiàn)上述實施例方法攜帶的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關(guān)的硬件完成，所述的程序可以存儲于一種計算機可讀存儲介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時，包括方法實施例的步驟之一或其組合。

此外，在本發(fā)明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理模塊中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個模塊中。上述集成的模塊既可以采用硬件的形式實現(xiàn)，也可以采用軟件功能模塊的形式實現(xiàn)。所述集成的模塊如果以軟件功能模塊的形式實現(xiàn)并作為獨立的產(chǎn)品銷售或使用時，也可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質(zhì)中。

上述提到的存儲介質(zhì)可以是只讀存儲器，磁盤或光盤等。盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。