CN113219663A - 一种使用半透半反电致变色组件的增强现实显示设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种使用半透半反电致变色组件的增强现实显示设备，包含至少两个透明电极层、电致变色膜、半透半反膜和基底，其中，所述电致变色膜至于两个透明电极层之间，所述半透半反膜至于透明电极层与光学玻璃或者塑料之间，上述方案能实现使用增强现实系统的过程中，进行变色，从外观上看更美观。在变换过程中，透明度的变化也将可以提供更好的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种显示设备。
背景技术
增强现实技术(Augmented Reality,AR)是将真实世界与虚拟显示结合起来的技术，可将虚拟信息叠加在真实世界，在各行各业有广泛的应用。目前用于增强现实的头戴式显示设备在显示图像时，单目仅能进行二维显示，进行立体显示时需要采用双目显示有一定视差的图像来实现，但是这种立体显示的实现方式会导致人眼的双目辐辏冲突，长时间佩戴易导致头晕等不适感。电致变色，是指材料的光学属性(反射率、透过率、吸收率等)在外加电场的作用下发生稳定、可逆的颜色变化的现象，在外观上表现为颜色和透明度的可逆变化。具有电致变色性能的材料称为电致变色材料，电致变色材料是一种新型功能材料，在信息、电子、能源、建筑以及国防等方面都有广泛的用途。用电致变色材料做成的器件称为电致变色器件。
现有的技术缺点是有电致变色器件，但是并没有用于带增强显示的眼镜系统，或者说增强显示的系统中，并没用使用电致变色器件。另外的就是也没有使用半透半反的电致变色器件应用到增强显示中，目前半透半反的电致变色器件主要应用在防眩后视镜中，并无应用到增强显示中。
发明内容
本发明将增强显示系统中加入半透半反电致变色器件，可以巧妙的将此器件与系统融合起来，可以增加增强现实的对比效果，也可以根据电致变色器件变化的透明度来提高投影的亮度，从而达到使用者比较满意的效果，另外变色过程中，也可以增加佩戴此眼镜时的美观性，在不适用增强显示系统的时候也可以变成普通眼镜，通过调节电致变色器件，来抵抗太阳光等刺眼光线。
本发明提供了一种使用半透半反电致变色组件的增强现实显示设备，包含至少两个透明电极层、电致变色膜、半透半反膜和基底，其中，所述电致变色膜至于两个透明电极层之间，所述半透半反膜至于透明电极层与光学玻璃或者塑料之间。
可选地，所述基底为光学玻璃或者塑料。
可选地，所述光学玻璃的材质为PMMA。
可选地，所述显示设备还包括OCA光学胶，所述各膜层之间使用OCA光学胶进行贴合。
可选地，所述各膜层通过卡槽结构嵌入到所述基底材。
可选地，所述半透半反膜包括第一半透半反介质膜与第二半透半反金属膜。半透半反膜，为对可见光的半透半反，如果需要也可以增加为红外或者其他波段等实施的透过率及反射率效果兼容在系统使用中。
可选地，所述所述第一半反半透介质膜层的材料吸光率低于半反半透金属膜层的材料吸光率。
可选地，所述第一半反半透介质膜层为非金属氧化物膜层。
可选地，所述第一半反半透介质膜层为G/ITO/WO3/Ta2O5。
可选地，所述各膜层为平面或可折弯或实现不规则的自由曲面。
可选地，所述电致变色膜的厚度为10nm。
由于使用的设备为智能眼镜，在满足工艺的要求下，所述的部件应该是越薄越好。这样会减轻设备的重量，如基底的光学玻璃或者塑料，最优效果为使用光学塑料密度较低的。如在PMMA或者PC的选型中，PMMA的密度为1.19kg/m3,而PC为1.2kg/m3.故选择PMMA作为底层材料。而玻璃的密度大致都大于塑料，虽然同时可满足使用条件，但并不是作为第一考虑。
显示模组投影到电致变色器件之后进入人眼，人眼看到所投影的虚像。根据环境光传感器的判断，然后调节电致变色器件的透明度和反射度，佩戴眼镜者可以分别调整电致变色器件的透明度，来确保是否可以看清楚现实世界，也可以调整显示模组的亮度来使得增强现实的融合效果更好。
增强显示方案为显示源通过电致变色器件反射之后，进入到人眼，人眼可以看到显示源的虚像。电致变色器件本身为玻璃或者塑料材质，通过在玻璃上使用电致变色膜贴在玻璃或者塑料材质中，使用光学胶进行粘贴。
其中电致变色膜贴混合了半透半反膜贴，一种半反半透电致变色组件，包括相对层叠设置的电致变色器件层和第一半反半透介质膜层，所述第一半反半透介质膜层的材料吸光率低于半反半透金属膜层的材料吸光率。介质膜层是一种非金属氧化物膜层，如G/ITO/WO3/Ta2O5，其材料吸光率较小，甚至于为零，将其制成半反半透介质膜层可在不影响反射率的情况下，实现较高的透光率。
该半反半透电致变色组件采用非金属氧化物的介质膜层来用作半反半透膜层，形成所述第一半反半透介质膜层，使得其具有较低吸光率，在不影响反射率的情况下，可以增加其透光率，改善半反半透电致变色后视镜的显示效果。其中，所述电致变色器件层包括依次层叠的第一透明电极层、电致变色材料层和第二透明电极层，所述第一透明电极层和第二透明电极层优选为ITO薄膜，分别作为正负极共同形成驱动所述电致变色材料层进行变色的电场；其中，所述电致变色材料层可以为WO3等固态电致变色材料或EC液等液态电致变色材料，若采用液态电致变色材料作为所述电致变色材料层，则所述第一透明电极层和第二透明电极层之间的外围边缘设有封边胶以密封液态电致变色材料。
附图说明
图1为整机增强现实显示设备光路原理图；
图2位半透半反电致变色组件结构构造图；
图3为整机增强现实显示设备的另外一种结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
本发明将增强显示系统中加入半透半反电致变色器件，可以巧妙的将此器件与系统融合起来，可以增加增强现实的对比效果，也可以根据电致变色器件变化的透明度来提高投影的亮度，从而达到使用者比较满意的效果，另外变色过程中，也可以增加佩戴此眼镜时的美观性，在不适用增强显示系统的时候也可以变成普通眼镜，通过调节电致变色器件，来抵抗太阳光等刺眼光线。
本发明提供了一种使用半透半反电致变色组件的增强现实显示设备，包含至少两个透明电极层、电致变色膜、半透半反膜和基底，其中，所述电致变色膜至于两个透明电极层之间，所述半透半反膜至于透明电极层与光学玻璃或者塑料之间，所述基底为光学玻璃或者塑料。所述光学玻璃的材质为 PMMA。所述显示设备还包括OCA光学胶，所述各膜层之间使用OCA光学胶进行贴合。所述各膜层通过卡槽结构嵌入到所述基底材。所述半透半反膜包括第一半透半反介质膜与第二半透半反金属膜。半透半反膜，为对可见光的半透半反，如果需要也可以增加为红外或者其他波段等实施的透过率及反射率效果兼容在系统使用中。所述所述第一半反半透介质膜层的材料吸光率低于半反半透金属膜层的材料吸光率。所述第一半反半透介质膜层为非金属氧化物膜层。所述第一半反半透介质膜层为G/ITO/WO3/Ta2O5。所述各膜层为平面或可折弯或实现不规则的自由曲面。所述电致变色膜的厚度为10nm。
由于使用的设备为智能眼镜，在满足工艺的要求下，所述的部件应该是越薄越好。这样会减轻设备的重量，如基底的光学玻璃或者塑料，最优效果为使用光学塑料密度较低的。如在PMMA或者PC的选型中，PMMA的密度为 1.19kg/m3,而PC为1.2kg/m3.故选择PMMA作为底层材料。而玻璃的密度大致都大于塑料，虽然同时可满足使用条件，但并不是作为第一考虑。
显示模组投影到电致变色器件之后进入人眼，人眼看到所投影的虚像。根据环境光传感器的判断，然后调节电致变色器件的透明度和反射度，佩戴眼镜者可以分别调整电致变色器件的透明度，来确保是否可以看清楚现实世界，也可以调整显示模组的亮度来使得增强现实的融合效果更好。
增强显示方案为显示源通过电致变色器件反射之后，进入到人眼，人眼可以看到显示源的虚像。电致变色器件本身为玻璃或者塑料材质，通过在玻璃上使用电致变色膜贴在玻璃或者塑料材质中，使用光学胶进行粘贴。
其中电致变色膜贴混合了半透半反膜贴，一种半反半透电致变色组件，包括相对层叠设置的电致变色器件层和第一半反半透介质膜层，所述第一半反半透介质膜层的材料吸光率低于半反半透金属膜层的材料吸光率。介质膜层是一种非金属氧化物膜层，如G/ITO/WO3/Ta2O5，其材料吸光率较小，甚至于为零，将其制成半反半透介质膜层可在不影响反射率的情况下，实现较高的透光率。
该半反半透电致变色组件采用非金属氧化物的介质膜层来用作半反半透膜层，形成所述第一半反半透介质膜层，使得其具有较低吸光率，在不影响反射率的情况下，可以增加其透光率，改善半反半透电致变色后视镜的显示效果。其中，所述电致变色器件层包括依次层叠的第一透明电极层、电致变色材料层和第二透明电极层，所述第一透明电极层和第二透明电极层优选为ITO薄膜，分别作为正负极共同形成驱动所述电致变色材料层进行变色的电场；其中，所述电致变色材料层可以为WO3等固态电致变色材料或EC液等液态电致变色材料，若采用液态电致变色材料作为所述电致变色材料层，则所述第一透明电极层和第二透明电极层之间的外围边缘设有封边胶以密封液态电致变色材料。
图1是整机增强现实显示设备，包括显示源103、玻璃102，显示源103在距离18mm的玻璃102，玻璃102的曲率为49mm倾斜20度反射进入人眼101上，人眼距离玻璃中心为40mm,人眼看到显示源103的虚像。
图2为半透半反电致变色组件结构构造的结构示意图，在玻璃102上使用光学OCA胶301粘贴半透半反变色致电变色器件。其中半透半反变色器件分别为透明电极层302和透明电极层304，透明电极层304使用材料为ITO薄膜，分别作为正负极共同形成驱动所述电致变色材料层进行变色的电场；303电致变色膜夹在301和302之间，一般的厚度为10-70nm,其中，所述电致变色材料层可以为WO3等固态电致变色材料或EC液等液态电致变色材料，305为半透半反介质膜层。
考虑整机的制作因素，在加工可实现的情况内，厚度越低越好，一是降低整体产品的重量，二是避免产生不必要的杂光。如电致变色膜夹在301和 302之间，一般的厚度为10-70nm,但是以10nm为优，70nm为可接受范围。
图3为整机增强现实显示设备的另外一种结构示意图，包括显示源，平凸透镜，半透半反平面镜，半透半反电致变色组件。显示源204经过距离4mm 的平凸透镜203，平凸透镜凸面曲率R为8.8mm,材料为polycarb.之后进入到分光镜202之后，光线反射到玻璃102后，在经102和202分光镜之后进入人眼，分光镜距离人眼18mm,玻璃102距离人眼40mm.玻璃102上的膜层处理和技术方案一一致。
半透半反电致变色组件中所基于的玻璃底材和塑料是带有曲率或者可以理解为可以完成自由曲面的要求。本文中只是举了一个简单带有球面曲率的效果。实际的过程中可能是一个多项式的曲面，或者更复杂的曲面。而其中电致变色膜是需要通过透明通电层来实施导电发生变化的。其中ITO只是一种有可能可以实现的，但是如果在复杂的工艺面型中可能ITO就不一定试用了，但是其他相应的材料必须满足能制定为自由曲面的造型。而非平面造型。如各个方向随意的弯曲或者有方向上的弯曲。而贴合工艺的完整实现是评估相应的透明通电层是否能制成相应的弯曲。包括电致变色膜也需要实现自由曲面弯曲的效果。此实现方式可以通过改变材料或者改变工艺都有可能实现，本专利只是提到相关的一种可行性。
本方案实施的主要在于玻璃102上，102上通过光学胶301将具有半透半反的致电变色膜贴上。半透半反的致电变色膜主要分为四层，分别是第一透明电极层，电致变色材料层，第二透明电极层，半透半反介质膜层。
如上所述是结合具体内容提供的一种或多种实施方式，并不认定本发明的具体实施只局限于这些说明。凡与本发明的方法、结构等近似、雷同，或是对于本发明构思前提下做出若干技术推演或替换，都应当视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种使用半透半反电致变色组件的增强现实显示设备，其特征在于：包含至少两个透明电极层、电致变色膜、半透半反膜和基底，其中，所述电致变色膜至于两个透明电极层之间，所述半透半反膜至于透明电极层与光学玻璃或者塑料之间。
2.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于：所述基底为光学玻璃或者塑料。
3.如权利要求2所述的显示设备，其特征在于：所述光学玻璃的材质为PMMA。
4.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于：所述显示设备还包括OCA光学胶，所述各膜层之间使用OCA光学胶进行贴合，或者，所述各膜层封装在基底材料内部，或者所述各膜层通过卡槽结构嵌入到所述基底材。
5.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于：所述半透半反膜包括第一半透半反介质膜与第二半透半反金属膜。
6.如权利要求5所述的显示设备，其特征在于：所述所述第一半反半透介质膜层的材料吸光率低于半反半透金属膜层的材料吸光率。
7.如权利要求6所述的显示设备，其特征在于：所述第一半反半透介质膜层为非金属氧化物膜层。
8.如权利要求7所述的显示设备，其特征在于：所述第一半反半透介质膜层为G/ITO/WO3/Ta2O5。
9.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于：所述各膜层为平面或可折弯或实现不规则的自由曲面。
10.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于：所述电致变色膜的厚度为10nm。
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