CN109557695A - 一种调节显示光源亮度的装置、显示装置及亮度调节方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种调节显示光源亮度的装置、显示装置及亮度调节方法，所公开的调节显示光源亮度的装置包括第一偏光片P1、第二偏光片P2和位于所述第一偏光片P1和所述第二偏光片P2的旋光介质（1）。本发明提供的调节显示光源亮度的装置通过旋光介质再配合偏光片发生光路偏转，实现了光源光路的改变；通过加载于旋光介质上的电压大小即可对光路进行调整，实现了光源显示亮度的调节，无需受到光源器件显示效率的影响，使显示均匀，效果好，从而使得AR/MR/HUD满足不同环境光下，不同显示亮度的需求。基于本发明所提供的装置实现的亮度调节方法，通过改变光源的光路从而实现了亮度调节，解决了受光源器件显示效率而影响显示效果差的问题。
Description
技术领域
本发明涉及调节显示光源亮度的装置、显示装置及亮度调节方法。
背景技术
随着科技技术不断发展，现有的电子设备的显示屏不仅单独的用于显示，而且还用于触摸操作，通过触摸操作完成相应的功能执行。
目前，电子设备中使用较多的显示器有AR、MR、HUD等，在AR、MR和HUD的使用中，因为会在不同环境下使用，环境光亮度会不同，这就对AR、MR、HUD显示提出不同的亮度需求，比如室内，环境光亮度低，这时需要的显示亮度低；而在室外，环境光亮度高，这时需要的显示亮度高。这就需要显示光源能够根据不同的环境亮度来调节亮度，或者显示光路能根据不同的环境亮度来调节亮度，或者采用MXN分辨率的光源直接显示的话，亮度太高，在使用时也要求降低亮度，如电视电脑手机等。
对于感测环境亮度，通常使用光电传器PD，PD对于不同的亮度会输出不同的电压和电流，反馈到光源需要多大的亮度，实现亮度调节。
以上亮度调节方法是采用光源亮度调节法，然而在调节光源亮度时，却受到光源器件显示效率的影响，比如现有技术中采用LED光源，当亮度低于LED常规工作区间时，LED的效率会变低，缺陷会被明显表现出来，这会造成显示不均，显示效果差。
发明内容
为了解决现有技术中所存在的问题，本发明在此的目的之一在于提供一种能够改变光源光路的调节显示光源亮度的装置，该装置通过改变显示光源的光路方向来实现显示亮度的调节，无需受到光源器件显示效率的影响，使显示均匀，效果好，从而使得AR/MR/HUD等满足不同环境光下，不同显示亮度的需求，以满足电视/电脑/手机等在不同亮度下的需求。此装置也可以用于电视/电脑/手机以及穿戴设备。
为实现本发明的目的，在此所提供的调节显示光源亮度的装置包括第一偏光片P1、第二偏光片P2和位于所述第一偏光片P1和所述第二偏光片P2的旋光介质。
具体的，所述旋光介质由第一透明电极、第二透明电极和位于所述第一透明电极和所述第二透明电极之间的液晶层组成。
具体的，所述液晶层是单一的像素。所述第一透明电极、第二透明电极是单一电极，不需要对电极分行和列。
本发明在此的另一个目的在于提供一种显示装置，该装置包括显示光源和位于所述显示光源光线出射方向的调光装置，所述调光装置为本发明所提供的调节显示光源亮度的装置。
具体的，所述显示光源具有分辨率，由MXN像素光源组成。
本发明在此的第三个目的在于提供一种调节显示光源的亮度调节方法，该方法通过改变显示光源的光路来调整显示亮度，具体步骤如下：
步骤1：将本发明所提供的调节显示光源亮度的装置安装于显示光源的光线出射方向；
步骤2：根据光照强度调整所述旋光介质旋转光电场角度，使穿过所述旋光介质后的光强与所述第二偏光片P2偏振化方向之间形成夹角，光源发散的光强随夹角的增大而减小，达到调整显示亮度的目的。
具体的，所述光强与所述夹角之间由以下关系式表示：
（1）
式（1）中，为经所述调节显示光源亮度的装置后的光强，为经第一偏光片P1后的光强，为穿过所述旋光介质后的光强与所述第二偏光片P2偏振化方向之间的夹角。
本发明的有益效果是：本发明提供的调节显示光源亮度的装置通过旋光介质再配合偏光片发生光路偏转，实现了光源光路的改变；通过加载于旋光介质上的电压大小即可对光路进行调整，实现了光源显示亮度的调节，无需受到光源器件显示效率的影响，使显示均匀，效果好，从而使得AR/MR/HUD满足不同环境光下，不同显示亮度的需求。
基于本发明所提供的装置实现的亮度调节方法，通过改变光源的光路从而实现了亮度调节，解决了受光源器件显示效率而影响显示效果差的问题。
附图说明
图1为本发明所提供的调节显示光源亮度的装置的结构图；
图2为本发明所提供的显示装置的实施例之一；
图3为本发明所提供的显示装置的实施例之二；
图4为本发明所提供的显示装置的实施例之三；
图中：1-旋光介质，11-第一透明电极，12-第二透明电极，13-液晶，2-显示光源，3-光学元件，4-输入耦合元件，5-输出耦合元件，6-分束器。
具体实施方式
在此详细地对示例性实施例进行说明，该示例在附图中，下面的描述涉及附图时，除非另有说明，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。
为了解决现有采用光源亮度调节法调节亮度受到光源器件显示效率的影响，导致显示不均，显示效果差的问题，本发明提供一种调节显示光源亮度的装置，该装置可以改变光源的光路方向，达到亮度的调节。该装置可以可用于显示装置中，有利于显示均匀，保证了显示效果。
下面给出一些具体实施例，用于详细介绍本申请的技术方案，下面所记载的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
如图1所示，本发明一示例性实施例提供的调节显示光源亮度的装置包括了第一偏光片P1、第二偏光片P2和位于第一偏光片P1和第二偏光片P2的旋光介质1，三者为紧靠设置，为了表述清楚，图1中所示三者之间有一定的距离。
本发明所记载的旋光介质1可以采用现有的任何一种能够使光路发送偏转的结构，在此采用旋光介质1包括第一透明电极11、第二透明电极12和夹在两者之间的液晶层13，第一透明电极11和第二透明电极12作为液晶层13的上下电极。液晶是一种介于固体和液体之间的特殊物质，常态下呈液态，液晶是一种重要的光学材料，其具有光学各向异性，即具有双折射特性；液晶分子为棒状，在自然状态下，棒状分子的排列是随机的，其取向方向并非统一，其中取向方向指液晶分子的长轴所在的方向，通过外部作用可使液晶分子产生特点的取向方向。
本发明提供的旋光介质，在第一透明电极11或第二透明电极12上加载不同的电压信号，对应地在第二透明电极12或第一透明电极11上加载低电压，即第一透明电极11、第二透明电极12中的一个透明电极上加载固定电压，如+0V电压，另一透明电极上加载不同的电压，使第一透明电极11和第二透明电极12两者之间形成垂直于第一透明电极11和第二透明电极12的电场，加载第一透明电极11和第二透明电极12间的液晶在电场的作用下，液晶有向与该电场相互垂直的方向偏转的趋势，而液晶的弹性性质又使液晶有恢复到初始状态的趋势，在两种作用力下，使液晶与初始的取向方向呈某一角度，该角度可称为液晶的偏转角度。
当改变加载于透明电极上的电压时，即可以改变液晶的偏转角度，即可调节光路的出光方向，使穿透旋光介质1的光路发生偏转与第二偏光片P2之间形成夹角。
本发明所记载的旋光介质1既可以采用以上所记载的结构，也可以采用仅可作为一个像素的液晶盒，所述液晶层是单一像素。即仅包括上下电极，所述第一透明电极、第二透明电极是单一电极，无需做行和列处理，更无须TFT驱动背板，成本低，结构简单，良率高；需要特别说明的是，本发明的旋光介质1和现有技术的液晶显示屏有显著的区别，现有技术的液晶显示屏是具有像素显示，即具有分辨率MxN。而本发明的旋光介质仅具有一个像素。
该调节显示光源亮度的装置的工作原理是：显示光源发出的光通过第一偏光片P1，变成线偏振光源，偏振方向为E1，再通过旋光介质1，偏振方向被旋转成E2，最后E2与第二偏光片P2成一夹角δ。通过改变旋光介质1的加载电压，即可改变其旋转光电场角度的能力，即改变E1和E2夹角的大小，进而改变E2和第二偏光片P2的夹角δ，那么出射光的亮度就变化了。实现了显示光路亮度可调，使AR/MR/HUD满足不同环境光下，不同显示亮度的需求。
本发明提供的调节显示光源亮度的装置可以用于任何显示设备中，安装于显示光源光线出射方向，对显示光源发射的光路进行调整，从而改变亮度，如图2-4所示。
示例一
如图2所示，该示例中以微显示屏2作为显示光源，所述微显示屏2具有分辨率，由MXN像素光源组成。将本发明所提供的装置紧贴微显示屏2设置，装置与人眼之间还设置有光学元件3、输入耦合元件4以及输出耦合元件5。微显示屏2作为显示光源，微显示屏2是具有分辨率和像素的面光源。通过调节显示光源亮度的装置的旋光介质1，实现不同情形下对显示亮度的调节。
环境光亮度不同时，可以通过旋光介质1调节来调节光强，使得显示亮度，在不同环境光亮度下随时调整。从而达到让人眼舒服的显示效果。比如环境光暗的时候，增大角度，降低显示亮度，使得亮度不刺眼；环境光亮的时候，减小角度，增加显示亮度，让人眼在高亮度环境光下，能看清显示内容。
调整后的光路依次经光学元件3、输入耦合元件4以及输出耦合元件5进入人眼，提供适宜的光强。
示例二
如图3所示，该示例中以微显示屏2作为显示光源，将本发明所提供的装置紧贴微显示2屏设置，装置与人眼之间还设置有光学元件3以及分束器6。通过调节显示光源亮度的装置的旋光介质1，实现不同情形下对显示亮度的调节。
该实施例中的原理与实施例一中的原理相同，经本发明所提供的用于调节显示亮度的装置的调整后的光路依次经光学元件3和分束器6进入人眼，提供适宜的光强。
示例三
如图4所示，该示例中以微显示屏2作为显示光源，将本发明所提供的装置紧贴微显示屏2设置，装置与人眼之间设有光学元件3。通过调节显示光源亮度的装置的旋光介质1，实现不同情形下对显示亮度的调节。
该实施例中的原理与实施例一中的原理相同，经本发明所提供的用于调节显示亮度的装置的调整后的光路依次经光学元件3进入人眼，提供适宜的光强。
本发明所提供的调节显示光源亮度的装置可以用于调整任何一种显示光源的所发射出来的光源强度，如用于AR显示屏，MR显示屏等。该装置的原理即是通过改变显示光源的光路来调整显示亮度，具体步骤如下：
步骤1：将本发明所提供的调节显示光源亮度的装置安装于显示光源的光线出射方向；
步骤2：根据光照强度调整旋光介质1旋转光电场角度，即改变加载于第一透明电极11和第二透明电极12上的电压，使两者之间的电场发生改变，从而改变光路偏转方向，使穿过旋光介质1后的光强与第二偏光片P2偏振化方向之间形成夹角，光源发散的光强随夹角的增大而减小，达到调整显示亮度的目的。
其中，光强与所述夹角之间由以下关系式表示：
（1）
式（1）中，为经调节显示光源亮度的装置后的光强，为经第一偏光片P1后的光强，为穿过旋光介质1后的光强与第二偏光片P2偏振化方向之间的夹角。
本发明所提供的调节显示光源亮度的装置的第一偏光片P1紧挨着显示光源，旋光介质1紧挨着第二偏光片P2，第二偏光片P1紧挨着旋光介质1，图中为了看表述清楚，都有一定距离，但实际上是紧挨的。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的修改或等同替换，只要不脱离本发明的技术方案的精神和范围，均涵盖在本发明的权利要求范围内。
Claims (6)
1.一种调节显示光源亮度的装置，其特征在于：包括第一偏光片P1、第二偏光片P2和位于所述第一偏光片P1和所述第二偏光片P2的旋光介质（1）。
2.根据权利要求1所述的调节显示光源亮度的装置，其特征在于：所述旋光介质（1）由第一透明电极（11）、第二透明电极（12）和位于所述第一透明电极（11）和所述第二透明电极（12）之间的液晶层组成。
3.根据权利要求2所述的调节显示光源亮度的装置，其特征在于：所述液晶层是单一像素，所述第一透明电极、第二透明电极均是单一电极。
4.一种显示装置，其特征在于：该装置包括显示光源和位于所述显示光源光线出射方向的调光装置，所述调光装置为权利要求1或2或3所述的调节显示光源亮度的装置。
5.一种调节显示光源的亮度调节方法，其特征在于：该方法通过改变显示光源的光路来调整显示亮度，具体步骤如下：
步骤1：将权利要求1或2或3所述的调节显示光源亮度的装置安装于显示光源的光线出射方向；
步骤2：根据光照强度调整所述旋光介质（1）旋转光电场角度，使穿过所述旋光介质（1）后的光强与所述第二偏光片P2偏振化方向之间形成夹角，光源发散的光强随夹角的增大而减小，达到调整显示亮度的目的。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述光强与所述夹角之间由以下关系式表示：
（1）
式（1）中，为经所述调节显示光源亮度的装置后的光强，为经第一偏光片P1后的光强，为穿过所述旋光介质（1）后的光强与所述第二偏光片P2偏振化方向之间的夹角。
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