CN214252760U - 一种ar/vr可切换调光模组及显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种AR/VR可切换调光模组，该模组包括调光模块，及用于耦出图像光至人眼的波导模块，所述调光模块设置在所述波导模块一侧，所述调光模块调制穿过所述调光模块的环境光的透过率，当所述波导模块接收到环境光时，所述AR/VR可切换调光模组实现增强现实显示，当环境光无法透过所述调光模块时，所述AR/VR可切换调光模组实现虚拟现实显示。本实用新型还公开了一种显示装置，包括上述的AR/VR可切换调光模组。可以实现AR/VR显示的随时切换，同时，不会造成环境光对AR/VR显示的干扰，体验效果好。

Description

一种AR/VR可切换调光模组及显示装置

技术领域

本实用新型涉及显示技术领域，特别是涉及一种AR/VR可切换调光模组及显示装置。

背景技术

随着显示技术的不断进步，人们对更高级别的显示方式，如3D、全息、投影、互动等多方位的体验要求越来越高。其中，增强现实(Augmented Reality，简称AR)和虚拟现实(英文名称：Virtual Reality，缩写为VR)这两种较流行的显示方式已经进入了大众的视野，开始广泛应用。

但VR技术应用环境局限在仅呈现虚拟影像方面，用户必须全程佩戴几乎全封闭的VR眼镜沉浸于纯虚拟环境中，在现实环境中无法使用，同时长期佩戴容易阐述眩晕感；而AR技术则是在现实环境中透射虚拟影像，要求同时兼顾现实环境外界光线透过率及虚拟投影画面的显示效果。为了提升虚拟投影画面的显示效果，就需要通过采取增加滤光镜片来阻挡更多的外界光线射入来降低外界光线穿透率，减小现实虚拟与现实环境之间的亮度差异来提高虚拟影像的视觉体验，但环境光线的遮蔽过度会造成视觉较暗，会影响视觉体验；环境光线的透过过度会造成环境光干扰图像光，也会影响视觉体验。因此，急需一种兼顾AR和VR显示及环境光透过率，实现AR/VR随时可切换的设备，显得尤为重要。

前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种体验效果好的AR/VR可切换调光模组及显示装置。

本实用新型提供一种AR/VR可切换调光模组，该模组包括调光模块，及用于耦出图像光至人眼的波导模块，所述调光模块设置在所述波导模块一侧，所述调光模块调制穿过所述调光模块的环境光的透过率，当所述波导模块接收到环境光时，所述AR/VR可切换调光模组实现增强现实显示，当环境光无法透过所述调光模块时，所述AR/VR可切换调光模组实现虚拟现实显示。

在其中一实施例中，所述调光模块依次包括偏振层、第一透明电极层、液晶层和第二透明电极层，所述第二透明电极层靠近所述波导模块，所述偏振层远离所述波导模块。

在其中一实施例中，所述偏振层为偏振膜。

在其中一实施例中，所述偏振层为偏振片。

在其中一实施例中，所述波导模块至少设有一波导片。

在其中一实施例中，所述波导片包括波导衬底和功能区，所述功能区设置在所述波导衬底的表面。

在其中一实施例中，所述功能区包括将所述图像光耦入至所述波导衬底的耦入区域，以及经所述波导衬底传导的所述图像光耦出至人眼的耦出区域。

在其中一实施例中，所述耦入区域和所述耦出区域设置在所述波导衬底远离所述第二透明电极层一侧的同一表面。

在其中一实施例中，所述AR/VR可切换调光模组还包括用于感测环境光的亮度值的感光模块，所述感光模块连接所述调光模块。

本实用新型还提供一种显示装置，包括上述的AR/VR可切换调光模组。

本实用新型提供的AR/VR可切换调光模组，所述调光模块调制穿过所述调光模块的环境光的透过率，当所述波导模块接收到环境光时，所述AR/VR可切换调光模组实现增强现实显示，当环境光无法透过所述调光模块时，所述AR/VR可切换调光模组实现虚拟现实显示，可以实现AR/VR显示的随时切换，同时，不会造成环境光对AR/VR显示的干扰，体验效果好。

附图说明

图1为本实用新型实施例AR/VR可切换调光模组的结构示意图；

图2为本实用新型实施例显示装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

请参图1，本实用新型实施例中提供的AR/VR可切换调光模组，该模组包括调光模块1、用于耦出图像光至人眼的波导模块，调光模块1设置在波导模块一侧；调光模块1调制穿过调光模块1的环境光的透过率，当波导模块接收到环境光时，AR/VR可切换调光模组实现增强现实显示，当环境光无法透过调光模块1时，AR/VR可切换调光模组实现虚拟现实显示。

需要说明的是，在本实用新型提供的AR/VR可切换调光模组中，调光模块1与波导模块之间平行设置，波导模块靠近人眼或观察面一侧设置，其调光模块1与波导模块之间可以采用多种方式设置，如：一种方式，调光模块1与波导模块之间可以用机械方式直接将两者固定，或者，调光模块1与波导模块分属不同机械结构，再通过两个不同机械结构连接在一起其中，调光模块1与波导模块之间可以留有空隙也可以不留；另一种方式，可以用光学胶将调光模块1与波导模块直接粘合在一起。

调光模块1依次包括偏振层11、第一透明电极层12、液晶层13和第二透明电极层14，第二透明电极层14靠近波导模块，偏振层11远离波导模块。

偏振层11为偏振膜或偏振片，具体地，偏振膜或偏振片根据使用需求进行选择；偏振层11用于将环境光透射为偏振光。液晶层13包括多个液晶分子。第一透明电极层12和第二透明电极层14接外部电源。

波导模块包括一波导片2。波导片2包括波导衬底21和功能区，功能区设置在波导衬底21远离第二透明电极层14一侧的表面。波导衬底21可以使图像光在波导衬底21内进行全反射传导。

在其他实施例中，波导模块包括多个波导片2，多个波导片2叠加在一起，且其相邻的两个波导片2中的一个波导片2的功能区与另一个波导片2的波导衬底21靠近。

功能区由微纳结构形成。功能区包括设置在波导衬底21同一侧用于将图像光耦入至波导衬底21的耦入区域23，以及将在波导衬底21全反射的图像光耦出至人眼的耦出区域25。其中，耦入区域23和耦出区域25设置在波导衬底21远离第二透明电极层14一侧的同一表面。

在其他实施例中，功能区还包括转折区域，转折区域设置在耦入区域23和耦出区域25之间；图像光经耦入区域23耦入至波导衬底21，然后图像光在波导衬底21内进行全反射后进入转折区域，再经由转折区域传导至波导衬底21进行全反射后进入耦出区域25耦出至人眼。通过转折区域可以使图像光发生转折，可以降低波导片2表面的面积。

为保证调光模块1在控制环境光的透过率时的精度，AR/VR可切换调光模组还包括用于感测环境光的亮度值的感光模块3，感光模块3连接调光模块1。具体地，调光模块1接收到感光模块3根据感测的环境光的亮度值做出的反馈信息，调光模块1响应对应的电流电压，从而控制液晶层13中液晶取向，继而控制环境光的透过率。其中，反馈的信息为外界亮度值与需要调制的电压值的模型比例关系。环境光包含多个偏振角度的光，当环境光经过偏振层11的时候，偏振层11偏振，仅保留某一偏振方向的偏振光。若此时调光模块1因感光模块3给出的最大透过率的反馈需求，调光模块1响应对应的电流电压以调制液晶层13中液晶取向，此时液晶层13仅支持偏振角度与透过偏振层11的光线的偏振角度平行的光线透过；若调光模块1因感光模块3给出的最小透过率的反馈需求，调光模块1响应对应的电流电压以调制液晶层13中液晶取向，此时液晶层13仅允许与偏振光偏振角度垂直的光通过，因此，偏振光入射液晶层13时，透过的光线较少，可以忽略不计，从而达到最小透过率要求。也就是说，当液晶取向调制至仅有与偏振层11同样偏振角度的光时为最大透过率，当液晶取向调制至与偏振膜偏振角度垂直时为最低透过率，无环境光透过；如此，调光模块1可以实现从完全黑暗到最大透射的调光范围。

下面针对增强现实和虚拟现实之间可以随时相互切换的工作原理进行具体阐述。调光模块1接收到感光模块3根据感测的环境光的亮度值做出的反馈信息。

当需要环境光透过时，调光模块1根据环境光的亮度值响应对应的电流电压，第一透明电极层12和第二透明电极通电以调制液晶层13中液晶取向，根据液晶取向控制环境光的透过率，观察者可以观察到波导模块耦出的图像光及接收经过调制透过率的环境光，此时可以在环境光较暗至较强的光强范围内实现增强现实的观察体验。

当无需要环境光透过时，调光模块1根据环境光的亮度值响应对应的电流电压，第一透明电极层12和第二透明电极通电后，调制液晶层13中液晶取向实现最小透过率；或者，第一透明电极层12和第二透明电极层14不通电以使液晶取向无序，从而使环境光无法透过；如此使得观察者仅可以接收到波导模块耦出的图像光，无法接收到外界环境光，此时可以实现虚拟现实的观察体验。

请参考图2，本实施例还提供一种显示装置，包括上述的AR/VR可切换调光模组。其中，波导片2设置在调光模块1的右侧，即，波导片2靠近观察者(图中眼睛表示观察者)，调光模块1远离观察者设置；感光模块3连接调光模块1且能感受到调光模块1一侧的环境光即可，其具体设置位置不做具体要求。

在附图中，为了清晰起见，会夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。应当理解的是，当元件例如层、区域或基板被称作“形成在”、“设置在”或“位于”另一元件上时，该元件可以直接设置在所述另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称作“直接形成在”或“直接设置在”另一元件上时，不存在中间元件。

在本文中，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，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是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的具体含义。

在本文中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了表达技术方案的清楚及描述方便，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本文中，用于描述元件的序列形容词“第一”、“第二”等仅仅是为了区别属性类似的元件，并不意味着这样描述的元件必须依照给定的顺序，或者时间、空间、等级或其它的限制。

在本文中，除非另有说明，“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上。

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，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种AR/VR可切换调光模组，其特征在于，该模组包括调光模块，及用于耦出图像光至人眼的波导模块，所述调光模块设置在所述波导模块一侧，所述调光模块调制穿过所述调光模块的环境光的透过率，当所述波导模块接收到环境光时，所述AR/VR可切换调光模组实现增强现实显示，当环境光无法透过所述调光模块时，所述AR/VR可切换调光模组实现虚拟现实显示。

2.如权利要求1所述的AR/VR可切换调光模组，其特征在于，所述调光模块依次包括偏振层、第一透明电极层、液晶层和第二透明电极层，所述第二透明电极层靠近所述波导模块，所述偏振层远离所述波导模块。

3.如权利要求2所述的AR/VR可切换调光模组，其特征在于，所述偏振层为偏振膜。

4.如权利要求2所述的AR/VR可切换调光模组，其特征在于，所述偏振层为偏振片。

5.如权利要求2所述的AR/VR可切换调光模组，其特征在于，所述波导模块至少设有一波导片。

6.如权利要求5所述的AR/VR可切换调光模组，其特征在于，所述波导片包括波导衬底和功能区，所述功能区设置在所述波导衬底的表面。

7.如权利要求6所述的AR/VR可切换调光模组，其特征在于，所述功能区包括将所述图像光耦入至所述波导衬底的耦入区域，以及经所述波导衬底传导的所述图像光耦出至人眼的耦出区域。

8.如权利要求7所述的AR/VR可切换调光模组，其特征在于，所述耦入区域和所述耦出区域设置在所述波导衬底远离所述第二透明电极层一侧的同一表面。

9.如权利要求1所述的AR/VR可切换调光模组，其特征在于，所述AR/VR可切换调光模组还包括用于感测环境光的亮度值的感光模块，所述感光模块连接所述调光模块。

10.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的AR/VR可切换调光模组。

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