CN113359304A - 一种光学显示系统、反射率调节方法及显示设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光学显示系统、反射率调节方法及显示设备，该光学显示系统包括：显示模组，用于发出显示光线；反射装置，设置于所述显示模组的出光侧，用于对所述显示光线进行反射，并基于目标像素灰度值调节反射率。通过反射装置在反射显示光线的同时进行基于目标像素灰度值的反射率调节，解决了调节入眼光线亮度的问题，使显示设备的适用场景更加广泛，通过调节反射装置的反射率，改变了增强现实显示设备的入眼光效，也提升了入眼显示的对比度。

Description

一种光学显示系统、反射率调节方法及显示设备
技术领域
本发明涉及显示领域，具体涉及一种光学显示系统、反射率调节方法及显示设备。
背景技术
AR(Augmented Reality，增强现实)技术在近几年来发展迅速，主要借助光学系统将微显示屏显示的内容与外界真实环境融合以达到增强现实的效果，属于近眼显示设备，因此入眼的画面分为两部分：虚拟画面与真实画面。虚拟画面主要由微型显示器提供，通过光学器件传递到人眼，这些光学器件常见的有自由曲面棱镜、自由曲面半透半反镜、光波导片等等，它们在将虚拟画面传递到人眼的同时又不阻挡外界环境光的进入。
提供虚拟画面的微型显示器通常有LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)、OLED(OrganicLight-Emitting Diode，有机发光二极管)、LCOS(Liquid Crystal onSilicon，液晶附硅)等几种类型，当用户佩戴AR显示设备(如AR眼镜)时，外界环境的亮度变化会影响虚拟画面的显示效果，例如当进入人眼的虚拟画面亮度低于真实环境亮度或与真实环境亮度差别不大时，人眼将无法看清融合画面中的虚拟画面显示内容。因此，为了适应外界环境亮度的变化，虚拟画面亮度的及时调整十分必要。
本领域亟需一种能够调节入眼光线亮度的技术方案，使显示设备的适用场景更加广泛。
发明内容
为了解决调节入眼光线亮度的问题，本发明提供一种光学显示系统、反射率调节方法及显示设备，使显示设备的适用场景更加广泛。
第一方面，本发明实施例提供一种光学显示系统，包括：
显示模组，用于发出显示光线；
反射装置，设置于所述显示模组的出光侧，用于对所述显示光线进行反射，并基于目标像素灰度值调节反射率。
在一些实施方式中，所述显示模组是LCD显示模组、OLED显示模组、LCOS显示模组中的一种。
在一些实施方式中，所述反射装置，包括：
基板；
第一导电电极层，布设于所述基板上方；
液晶层，设置于所述第一导电电极层上方；以及
第二导电电极层，布设于所述液晶层上方；
所述显示光线照射至所述第二导电电极层时，基于所述第一导电电极层、所述第二导电电极层的驱动信号，所述液晶层的偏转状态能够调节至使所述反射装置达到目标像素灰度值的状态，以调节所述反射装置的反射率。
在一些实施方式中，所述第一导电电极层、所述第二导电电极层的材质包括氧化铟锡。
在一些实施方式中，所述反射装置的反射率基于像素灰度值与反射率的预设对应关系以及目标像素灰度值进行调节。
第二方面，本发明实施例提供一种反射率调节方法，基于第一方面所述的光学显示系统实现，所述方法包括：
显示模组发出的显示光线照射至第二导电电极层时，基于所述第一导电电极层、所述第二导电电极层的驱动信号，将所述液晶层的偏转状态调节至使所述反射装置达到目标像素灰度值的状态，以调节所述反射装置的反射率。
在一些实施方式中，所述显示模组发出的显示光线照射至第二导电电极层时，基于所述第一导电电极层、所述第二导电电极层的驱动信号，将所述液晶层的偏转状态调节至使所述反射装置达到目标像素灰度值的状态，以调节所述反射装置的反射率，包括：
所述显示模组发出的显示光线照射至第二导电电极层时，通过修改给到第二导电电极层、第一导电电极层的驱动信号，使所述液晶层保持与入射的显示光线的偏振方向相悖的偏转方向，此时所述液晶层关闭，反射率为100％。
在一些实施方式中，所述显示模组发出的显示光线照射至第二导电电极层时，基于所述第一导电电极层、所述第二导电电极层的驱动信号，将所述液晶层的偏转状态调节至使所述反射装置达到目标像素灰度值的状态，以调节所述反射装置的反射率，包括：
所述显示模组发出的显示光线照射至第二导电电极层时，通过修改给到第二导电电极层、第一导电电极层的驱动信号，使所述液晶层的偏转方向与入射的显示光线的偏振方向相同，此时全部透射，反射率为0。
第三方面，本发明实施例提供一种显示设备，包括第一方面所述的光学显示系统。
在一些实施方式中，所述显示设备包括增强现实显示设备。
与现有技术相比，本发明的一个或多个实施例至少能够带来如下有益效果：
本发明提供一种光学显示系统、反射率调节方法及显示设备，该光学显示系统包括：显示模组，用于发出显示光线；反射装置，设置于所述显示模组的出光侧，用于对所述显示光线进行反射，并基于目标像素灰度值调节反射率。通过反射装置在反射显示光线的同时进行基于目标像素灰度值的反射率调节，解决了调节入眼光线亮度的问题，使显示设备的适用场景更加广泛，通过调节反射装置的反射率，改变了增强现实显示设备的入眼光效，也提升了入眼显示的对比度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是相关技术中的LCD的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种光学显示系统示意图；
图3是本发明实施例提供的显示模组的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的反射装置的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的反射率为0时的反射原理示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在相关技术中，LCD的结构如图1所示，背光源11为面光源，背光源11发出白光经过下偏振片12后变为线偏振光，再经TFT基板13到达液晶层15后可旋转偏振方向，当旋转后的白光偏振方向与通过彩膜17上方的上偏振片18的透过方向一致时，即有光通过盖板19出射，人眼就可以观察到显示内容，ITO电极层14、ITO电极层16可控制LCD的每个像素的开关，从而使显示模组输出显示画面。
实施例一
图2示出了一种光学显示系统示意图，如图2所示，本实施例提供一种光学显示系统，包括：
显示模组1，用于发出显示光线；
反射装置2，设置于显示模组1的出光侧，用于对显示光线进行反射，并基于目标像素灰度值调节反射率。
在实际应用中，显示模组1可以是但不限于LCD显示模组、OLED显示模组、LCOS显示模组中的一种，显示模组1发出的显示光线是背光源发出的白光经背光模组1出射的偏振光线。
显示模组1发出的显示光线经过反射装置2反射后进入人眼，进入人眼的反射光线的亮度与显示模组1的发光亮度与反射装置2的反射率有关，具体关系式为：
进入人眼的反射光线的亮度＝显示模组1的发光亮度×反射率。
具体地，进入人眼的反射光线的亮度由反射装置2的像素灰度值决定，显示模组1的发光亮度体现于显示模组1(如LCD显示模组)的出射光线的亮度，当显示模组1的发光亮度较低时，通过调整反射装置2的反射率可以使进入人眼的反射光线的亮度提高至合适的状态，从而改变显示设备的入眼光效，提升入眼显示的对比度。
图3示出了显示模组1的结构示意图，如图3所示的显示模组1为LCD显示模组，背光源1-1发出的白光经过下偏振片1-2后，经TFT基板1-3入射到液晶层1-5，液晶层1-5中的液晶分子旋转方向通过ITO电极层1-4、ITO电极层1-6控制调节，实现光线的偏振，经过偏振的白光通过彩膜1-7后成为显示RGB子像素之一，再通过上偏振片1-8后出射，出射后的偏振光线，入射至反射装置2。
图4示出了反射装置2的结构示意图，如图4所示的反射装置2的反射率可调，根据实际所需的反射光线的亮度，确定目标像素灰度值，该目标像素灰度值是能够使入眼的反射光线的亮度处于合适状态的像素灰度值，基于目标像素灰度值能够实现反射装置2的反射率调节。在一些实施方式中，该反射装置2包括：
基板2-1；
第一导电电极层2-2，布设于基板2-1上方；
液晶层2-3，设置于第一导电电极层2-2上方；以及
第二导电电极层2-4，布设于液晶层2-3上方；
显示光线照射至第二导电电极层2-4时，基于第一导电电极层2-2、第二导电电极层2-4的驱动信号，液晶层2-3的偏转状态能够调节至使反射装置2达到目标像素灰度值的状态，以调节反射装置2的反射率。
其中，基板2-1为TFT基板，第一导电电极层2-2、第二导电电极层2-4的材质包括但不仅限于氧化铟锡(ITO)，液晶层2-3中的液晶分子的偏转，能够将入射的偏振光线反射至人眼，而偏转角度不同，反射装置2的反射率也不同，因而通过调节液晶层3的偏转状态，使液晶分子的偏转方向与入射的偏振光线呈不同的角度，能够实现反射率的调节。
位于第一导电电极层2-2与第二导电电极层2-4之间的液晶层2-3，是根据第一导电电极层2-2与第二导电电极层2-4的驱动信号进行偏转状态的调节，驱动信号例如是外部控制编码(code)。因此，在一些实施方式中，液晶层2-3的偏转状态通过第一导电电极层2-2、第二导电电极层2-4的外部控制编码(code)实现调节。
进一步地，显示光线照射至第二导电电极层2-4时，通过调整第一导电电极层2-2、第二导电电极层2-4的驱动信号，使液晶层2-3的偏转方向与入射的显示光线的偏振方向成目标角度，此时反射装置2达到目标像素灰度值。通过在显示光线照射至第二导电电极层2-4时调整提供给第一导电电极层2-2、第二导电电极层2-4的驱动信号，控制液晶层2-3的偏转方向改变至能够使反射装置2达到目标像素灰度值的偏转角度，实现液晶层2-3的偏转状态的调节。
在实际应用中，可以预先通过实验来标定反射装置2的像素灰度值与反射率的对应关系，该对应关系反映当反射装置2的像素灰度值为多少时，反射装置2的反射率能达到多少，利用该对应关系，即可根据目标像素灰度值，调节液晶层2-3的偏转角度，实现调节反射装置2的反射率。因此，在一些情形下，反射装置2的反射率基于像素灰度值与反射率的预设对应关系以及目标像素灰度值进行调节，像素灰度值与反射率的预设对应关系通过实验进行标定得到。
在一些情形下，通过实验标定的像素灰度值与反射率的预设对应关系如下表所示：
调节装置的像素灰度值 该反射率
9 0
8 12.1％
7 23.2％
6 34.3％
5 45.5％
4 56.6％
3 67.7％
2 78.8％
1 89.9％
0 100％
应当理解的是，上表中调节装置2的像素灰度值可以是编号为0-9的10个像素灰度值范围，每个范围对应相应的反射率，在实际应用中，液晶层2-3的偏转方向也可以分为10个方向，分别对应编号为0-9的像素灰度值范围，因此通过调节液晶层2-3的偏转方向可以使调节装置2的像素灰度值调节至某反射率对应的像素灰度值范围，实现反射率调节，以调节入眼光线的亮度，使入眼亮度控制在一个合适范围内，提升用户体验。
实施例二
本实施例提供一种反射率调节方法，基于实施例一的光学显示系统实现，该方法包括：
显示模组发出的显示光线照射至第二导电电极层时，基于第一导电电极层、第二导电电极层的驱动信号，将液晶层的偏转状态调节至使反射装置达到目标像素灰度值的状态，以调节所述反射装置的反射率。
在实际应用中，可以预先通过实验来标定反射装置的像素灰度值与反射率的对应关系，该对应关系反映当反射装置的像素灰度值为多少时，反射装置的反射率能达到多少，利用该对应关系，即可根据目标像素灰度值，调节液晶层2-3的偏转角度，实现调节反射装置2的反射率。因此，在一些情形下，反射装置的反射率基于像素灰度值与反射率的预设对应关系以及目标像素灰度值进行调节，像素灰度值与反射率的预设对应关系通过实验进行标定得到。
下面结合两种示例，对本方法进行说明：
在一种示例中，显示模组发出的显示光线照射至第二导电电极层时，基于第一导电电极层、第二导电电极层的驱动信号，将液晶层的偏转状态调节至使反射装置达到目标像素灰度值的状态，以调节反射装置的反射率，包括：
显示模组发出的显示光线照射至第二导电电极层时，通过修改给到第二导电电极层、第一导电电极层的驱动信号，使所述液晶层保持与入射的显示光线的偏振方向相悖的偏转方向，此时所述液晶层关闭，反射率为100％。
如图2所示，当入射的偏振光线照射至反射装置2的第二导电电极层2-4时，通过修改给到第二导电电极层2-4、第一导电电极层2-2的驱动信号，使液晶层2-3保持与入射的偏振光线的偏振方向相悖的偏转方向，此时液晶层2-3关闭，也就是入射的偏振光线全部反射至人眼，反射率为100％，入眼的光线没有损失。
在另一种示例中，显示模组发出的显示光线照射至第二导电电极层时，基于第一导电电极层、第二导电电极层的驱动信号，将液晶层的偏转状态调节至使反射装置达到目标像素灰度值的状态，以调节反射装置的反射率，包括：
显示模组发出的显示光线照射至第二导电电极层时，通过修改给到第二导电电极层、第一导电电极层的驱动信号，使液晶层的偏转方向与入射的显示光线的偏振方向相同，此时全部透射，反射率为0。
如图5所示，当入射的偏振光线照射至反射装置2的第二导电电极层2-4时，通过修改给到第二导电电极层2-4、第一导电电极层2-2的驱动信号，使液晶层2-3的偏转方向与入射的偏振光线的偏振方向相同时，也就是全部透射，反射率为0。
上述示例为反射率为下限0或上限100％的示例情形，实际应用中，可以根据实际需求确定入眼光线的亮度需求，进而确定该亮度需求所对应的反射装置2的反射率，根据反射率与像素灰度值的对应关系，通过调节液晶层2-3的偏转状态使反射装置2的像素目标值达到目标像素灰度值，使反射装置2的反射率达到目标像素灰度值对应的反射率。
实施例三
本实施例提供一种显示设备，包括实施例一的光学显示系统。
在一些实施方式中，显示设备包括但不限于增强现实显示设备，增强现实显示设备包括但不限于AR眼镜。
通过反射装置在反射显示光线的同时进行基于目标像素灰度值的反射率调节，解决了调节显示设备入眼光线亮度的问题，使显示设备的适用场景更加广泛，通过调节反射装置的反射率，改变了显示设备的入眼光效，也提升了入眼显示的对比度。
在增强现实显示设备中，采用实施例一的光学显示系统控制显示模组发出的显示光线反射后的入眼亮度，使入眼亮度控制在一个合适范围内，从而提升用户的使用体验。
在本发明实施例所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的系统和方法实施例仅仅是示意性的。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种光学显示系统，其特征在于，包括：
显示模组，用于发出显示光线；
反射装置，设置于所述显示模组的出光侧，用于对所述显示光线进行反射，并基于目标像素灰度值调节反射率。
2.根据权利要求1所述的光学显示系统，其特征在于，所述显示模组是LCD显示模组、OLED显示模组、LCOS显示模组中的一种。
3.根据权利要求1所述的光学显示系统，其特征在于，所述反射装置，包括：
基板；
第一导电电极层，布设于所述基板上方；
液晶层，设置于所述第一导电电极层上方；以及
第二导电电极层，布设于所述液晶层上方；
所述显示光线照射至所述第二导电电极层时，基于所述第一导电电极层、所述第二导电电极层的驱动信号，所述液晶层的偏转状态能够调节至使所述反射装置达到目标像素灰度值的状态，以调节所述反射装置的反射率。
4.根据权利要求3所述的光学显示系统，其特征在于，所述第一导电电极层、所述第二导电电极层的材质包括氧化铟锡。
5.根据权利要求1所述的光学显示系统，其特征在于，所述反射装置的反射率基于像素灰度值与反射率的预设对应关系以及目标像素灰度值进行调节。
6.一种反射率调节方法，其特征在于，基于权利要求3或4所述的光学显示系统实现，所述方法包括：
显示模组发出的显示光线照射至第二导电电极层时，基于所述第一导电电极层、所述第二导电电极层的驱动信号，将所述液晶层的偏转状态调节至使所述反射装置达到目标像素灰度值的状态，以调节所述反射装置的反射率。
7.根据权利要求6所述的反射率调节方法，其特征在于，所述显示模组发出的显示光线照射至第二导电电极层时，基于所述第一导电电极层、所述第二导电电极层的驱动信号，将所述液晶层的偏转状态调节至使所述反射装置达到目标像素灰度值的状态，以调节所述反射装置的反射率，包括：
所述显示模组发出的显示光线照射至第二导电电极层时，通过修改给到第二导电电极层、第一导电电极层的驱动信号，使所述液晶层保持与入射的显示光线的偏振方向相悖的偏转方向，此时所述液晶层关闭，反射率为100％。
8.根据权利要求6所述的反射率调节方法，其特征在于，所述显示模组发出的显示光线照射至第二导电电极层时，基于所述第一导电电极层、所述第二导电电极层的驱动信号，将所述液晶层的偏转状态调节至使所述反射装置达到目标像素灰度值的状态，以调节所述反射装置的反射率，包括：
所述显示模组发出的显示光线照射至第二导电电极层时，通过修改给到第二导电电极层、第一导电电极层的驱动信号，使所述液晶层的偏转方向与入射的显示光线的偏振方向相同，此时全部透射，反射率为0。
9.一种显示设备，其特征在于，包括权利要求1至5中任一项所述的光学显示系统。
10.根据权利要求9所述的显示设备，其特征在于，所述显示设备包括增强现实显示设备。
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