CN220357267U - 一种显示模组及ar显示设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种显示模组及AR显示设备，包括：波导，所述波导包括耦入面和耦出面；补偿镜，所述补偿镜贴合在所述波导远离人眼的一面；其中，至少在所述补偿镜远离人眼的一侧设有光致变色层或反射涂层或遮光罩。可以降低补偿镜的透过率，相应衬托出波导虚拟显示区域的透过率，对比度和饱和度降低，使虚拟画面的画质更清楚。

Description

一种显示模组及AR显示设备

技术领域

本实用新型属于显示技术领域，尤其涉及一种显示模组及AR显示设备。

背景技术

近眼显示系统，最初起源于空军领域，主要是解决驾驶员面对飞机上日益增多的精密仪器及武器系统所收集的大量信息的困扰，利用近眼显示产品可以将各仪器仪表的所有的信息全部呈现在驾驶员前面的视场内，使驾驶员集中精力操作飞机和进行瞄准。随着人们对于近眼显示产品的学习和认识，近眼显示产品的应用领域也不断扩展，近年来，随着电子数码消费品与光学技术的发展，越来越多的运动类眼镜、头盔等搭载近眼显示系统，在使用者的运动过程中，实时动态地显示一些辅助信息，帮助使用者更好地获知其他信息。

但是一般的AR显示设备不能调节外界光线的强弱，当在室外阳光强烈的环境中使用时，光机投影的虚像亮度有限，人眼看虚像会出现不够清晰、对比度和饱和度下降等不良体验；而在傍晚或者晚上的时候，外界亮度较低，虚像会相对比较清晰。现有技术中通常会采用增加光致变色或者电致变色的结构来平衡两者的差异，但是导致整个AR显示设备结构复杂，封装难度大。

现有技术中，CN217639756U公开了一种镜片、AR眼镜和AR系统，包括第一透明盖板；波导片，所述波导片设在所述第一透明盖板的一侧；第二透明盖板，所述第二透明盖板设在所述波导片远离所述第一透明盖板的一侧，其中，所述第一透明盖板中分散有卤化银和氧化铜；或者，所述第一透明盖板上设有光致变色涂层，所述光致变色涂层具有卤化银和氧化铜，可见，其光致变色涂层是整体覆盖在波导上，使得在波导封装难度增大并且在光强的环境下，在波导的任何地方看向外界都是灰暗的。

实用新型内容

本实用新型旨在解决现有技术中不能很好的利用光致变色或者电致变色的结构，而导致整个AR显示设备结构复杂，封装难度大的问题。

基于此，本实用新型提出了一种显示模组，其特征在于，包括：

波导，所述波导包括耦入面和耦出面；

补偿镜，所述补偿镜贴合在所述波导远离人眼的一面；

其中，至少在所述补偿镜远离人眼的一侧设有光致变色层或反射涂层或遮光罩。

优选地，所述补偿镜包括相对设置的入射面和出射面，所述耦出面在入射面的投影面积小于所述入射面。

优选地，所述光致变色层至少设置在所述入射面上。

优选地，所述光致变色层具有卤化银和氧化铜，所述卤化银为溴化银或氯化银

优选地，所述遮光罩可拆卸的卡扣在所述波导或补偿镜上，且至少包覆所述补偿镜的入射面。

优选地，靠近所述遮光罩的端部延伸形成相对设置的卡件，所述波导或补偿镜的配合处设有卡口，将所述卡件和卡口扣合使得所述遮光罩卡扣在所述波导或补偿镜上。

优选地，所述反射涂层涂敷在所述入射面上。

优选地，所述耦出面上设有衍射光学元件或几何光学元件。

优选地，所述衍射光学元件为反射式或透射式微纳光学元件。

另一方面，本实用新型还提供了一种AR显示设备，所述AR显示设备包括上述所述的显示模组，显示模组提供显示功能，AR显示设备为AR眼镜或AR骑行风镜或AR滑雪镜。

由此可见，本实用新型具有以下有益效果：

1、光致变色材料或光致变色膜或反射镜涂层是覆盖在补偿镜上，并且补偿镜在空间上覆盖耦出元件，即通过耦出元件进入人眼在远处成像的虚拟画面是通过补偿镜的，相应衬托出虚拟现实区域的透过率，增加对比度和饱和度，使虚拟画面的画面更清楚。

2、在光强的环境下，由于在波导并没有覆盖变色材料，因此人眼通过波导看外界世界仍是真实的场景，没有呈现灰暗色。

3、补偿镜和波导分开加工，只在补偿镜上覆盖变色材料，若出现问题则单独返工即可，不影响波导的加工制造，降低成本。

4、在补偿镜覆盖变色材料和在波导上扣合遮光罩是两种优选的方式，实际使用时可以二者选择其一，也可以叠加使用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来说，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的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种显示模组结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种显示模组的横截面结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的对应图2的一种显示模组的正视图结构示意图；

图4为本实用新型另一实施例提供的对应图3的一种显示模组的正视图结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的另一种显示模组的横截面结构示意图；

图6为本实用新型另一实施例提供的遮光罩设在波导上的结构示意图；

图7为本实用新型另一实施例提供的对应图6遮光罩扣合在波导上时使用演示图；

图8为本实用新型另一实施例提供的对应图6遮光罩设在波导上的另一角度结构示意图；

图9为本实用新型另一实施例提供的遮光罩半包裹波导的结构示意图；

图10为本实用新型另一实施例提供的卡口在补偿镜上的结构示意图；

图标：1-波导；11-耦入面；12-耦出面；13-卡口；2-补偿镜；21-出射面；22-入射面；3-光致变色层；4-光源；5-光学透镜；6-遮光罩；61-卡件；62-凹槽。

具体实施方式

下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，仅是为了描述本实用新型核简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造核操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。

本实用新型提供一种显示模组，如图1所示，包括波导1；波导1包括耦入面11和耦出面12，补偿镜2贴合在波导远离人眼的一侧，补偿镜，所述补偿镜贴合在所述波导远离人眼的一面；其中，至少在所述补偿镜远离人眼的一侧设有光致变色层3。可以降低补偿镜2的透过率，相应衬托出波导虚拟显示区域的透过率，对比度和饱和度降低，使虚拟画面的画质更清楚。

现以波导方案为衍射方案作为实施例说明，如图2-4所示，该AR显示设备包括：光源4；光学透镜5，用于将光源4发出的目标光折射至波导1的耦入面11；波导1，波导1包括耦入面11、耦出面12和相对的两个侧面，耦入面11用于将光源4发出的目标光耦合进入波导1，侧面用于将目标光全反射至耦出面12；在耦出面12上设有反射式微纳光学元件，反射式微纳光学元件贴合在耦出面上，用于对入射到耦出面的目标光进行衍射，使目标光经由波导1输出至人眼；补偿镜2，补偿镜2贴合在反射式微纳光学元件的远离波导1的一面，补偿镜2用于使透过反射式微纳光学元件和波导1的外界光无畸变地进入人眼。补偿镜2包括相对设置的入射面22和出射面21，入射面22和出射面21可以均为平面，也可以均为曲面，还可以二者中的一个为平面，另一个为曲面。可选地，通过将入射面22和出射面21中的至少一个设置为特定的曲面，补偿镜2可以实现视力矫正的功能。在入射面22上设有光致变色膜3或者光致变色材料(图中未示出)，由于耦出面上贴合的反射式微纳光学元件在入射面上的投影面积小于入射面，如此，目标光形成的虚拟画面在光致变色层的承托下，能够与外界光形成对比，使得虚拟画面看的更清楚。光致变色层3可镀在补偿镜2的入射面22，也可以镀在补偿镜2和波导1共同组成的远离人眼的外侧面。且反射式微纳光学元件也可以用面浮雕光栅替代。面浮雕光栅的衍射波导和反射式微纳光学元件的衍射元件类似，都是基于衍射方案，这里不做具体阐述。同样地，反射式微纳光学元件也可以用几何光学元件取代，比如反射镜，在波导内部的光线传播基于反射定律。

上述光源4、光学透镜5、波导1和反射式微纳光学元件在沿光的传播方向上依次设置。其中，光源4用于提供显示源，光源4可以是OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)或Micro LED(微米发光二极管)。这种OLED或MicroLED等自发光或者集成化的光源4，体积较小，使得包括该光源4的显示模组可以应用于诸如眼镜、泳镜等较小的设备上。需要说明的是，本实用新型并不限于OLED或Micro LED等光源4，在其他应用场景下，可以采用其他光源。

如图5所示，图5为耦出面设置波导上在靠近人眼一侧，耦出面上设有透射式微纳光学元件，其光路传输方式为光源4发出的目标光经过光学透镜5准直后通过耦入面11进入波导1，在波导1内经过两次全反射后达到反射镜14，反射14将目标光反射至耦出面上设置的透射式微纳光学元件后，经过衍射进入人眼。

本申请采用的光致变色层由光致变色材料组成，比如卤化银和氧化铜等微晶粒，可以理解的是，该光致变色材料既可以分散在补偿镜的外表面侧，也可以分散在波导和补偿镜的整体外表面侧，波导的整体外表面侧包括了补偿镜和波导共同组成的部分。该光致变色材料在室外太阳光或紫外线的照射下，会从透明态转变为灰黑态，而在暗处，又会从灰黑态转变为透明态。卤化银可以为溴化银或氯化银，基于溴化银和氯化银在强光下的分解和在铜催化下的逆向合成特性，通过将溴化银或氯化银与氧化铜配合作为光致变色材料，可以使镜片在室外强光环境下由透明态转变为灰黑状态，降低光线透过率，减弱环境光对AR眼镜自身的虚拟图像影响，使人眼感知的虚拟图像的清晰度、对比度和饱和度均维持在较高的水平，同时在室内光线较弱时，又从灰黑态转变为透明态，不影响室内的正常使用。

以溴化银和氧化铜为例，当受到太阳光或紫外线的照射时，溴化银会发生分解产生银原子，银原子能吸收可见光，当银原子聚焦到一定数量时，从波导入射进入眼睛的可见光大部分被吸收，原来无色透明的光致变色材料涂层就会变成灰黑色；而当把变色后的波导放到暗处时，在氧化铜的催化作用下，银原子和溴原子又会结合成溴化银，因为银离子不吸收可见光，外界光经过波导后光线强度减弱，对AR眼镜自身的虚像图像影响减弱。此外，由于光致变色材料不需要通电，因此不需要复杂的架构线路为其变色供电。

根据本申请的实施例，采用旋涂工艺，将补偿镜浸泡在含有溴化银和氧化铜的可挥发溶液中，经旋涂后，让这些溴化银和氧化铜附着补偿镜的整个表面，这就是由光致变色材料组成的光致变色层。再将补偿镜与波导胶合封装，但是这样会产生严重的表面流问题，使得波导表面不平整从而导致外界光从波导进入眼睛的画质不清晰。

在本申请的另一实施例中，采用镀膜工艺，将膜介质浸泡在含有溴化银和氧化铜的可挥发溶液中，让膜介质具有光致变色材料成为光致变色膜，镀在补偿镜的平面侧，这里的光致变色膜即为光致变色层，再将补偿镜与波导胶合封装，这样在一定程度上可以减弱平面流问题。由于波导的制成过程较为困难并且成本高，若在后期中反复对波导加工，不仅会对波导产生一定的损伤，并且出现次品也会导致整个波导淘汰，增加了生产成本。通过本实施例，在补偿镜上镀好光致变色膜，再与波导胶合封装，结构简化，并且工艺之间层次分明，若其中某一步产生了次品，返工非常明确，对于波导的加工次数尽可能减少，提高良品率。并且光源4发出的目标光通过反射式微纳光学元件耦出进入人眼，通过光致变色增强人眼观察虚拟画面的对比度，对于外界光不产生影响，从而不影响通过波导观看真实世界。

在本申请的另一实施例中，光致变色膜也可以用反射涂层替代，反射涂层的作用在于减少镜片对光的反射。反射涂层是镜片上的一层很坚固、很薄的膜层。它的折射率介于空气和玻璃之间，这使得薄膜内表面和外表面反射光的强度几乎是相等的。当薄膜的厚度约为光波波长的四分之一时，从薄膜内外表面分别反射出的光线会通过相消干扰互相抵消，从而最大程度减少眩光，例如当夜间驾车时迎面而来的车前等导致的明显眩光或白天下强烈的太阳光。

综上所述，本申请上述实施例的AR显示设备中，通过光致变色材料引入补偿镜与波导集成，用于在室外强光环境下减弱外界光进入人眼的光线亮度，一方面能够提高AR显示设备使用时图像的清晰度、对比度以及饱和度，对于用户的使用体验有较大提升；另一方面，由于上述光致变色材料不需要通电，因此不需要复杂的结构线路为其变色供电。并且具有光致变色膜的补偿镜的位置对应的是人眼观察虚拟画面的部分，从而在白天强光的情况下，人眼观看虚拟画面的部分的背景光亮度减弱，观看虚拟画面更清晰、亮度相对更高，且不影响人眼在除补偿镜外的其他部分观看真实世界。第三方面，由于光致变色膜镀在补偿镜上，与波导的加工是并行的，从而不会影响光致变色膜镀在补偿镜的工艺中出现次品，导致波导需要返工或者淘汰，降低加工成本。

如图6-10所示，在本申请的另一实施例中，在所述补偿镜远离人眼的一侧设有遮光罩。在波导1的两侧分别设有卡口13，在遮光罩6内侧设有对称的两个卡件61，卡件61上设有凹槽62，通过外力推压遮光罩6使得凹槽62和卡口12扣合即可使得遮光罩6固定在波导1上。当不需要遮光罩时，通过外力使得遮光罩和波导分离，或者旋转遮光罩使其远离波导。遮光罩为一体化成型，通过模具塑成。除了波导和补偿镜靠近人眼的一侧，都可以使用遮光罩覆盖，当使用遮光罩时，人眼通过波导和补偿及遮光罩看向虚拟画面时，可以增加虚拟画面和外界真实画面的对比度，使得即使在强光下也可以看清虚拟画面，相当于在波导外侧增加了墨镜。如图8所示，展示了遮光罩半包裹波导的实施方式，可以避免下雨时，雨水从遮光罩和波导中间缝隙进入而影响虚拟画面的成像效果的情况发生。如图9所示，展示了卡口13在补偿镜2的实施例，遮光罩6扣合在补偿镜2上，在使用使如同只在补偿镜2上设置光致变色层效果一样，通过波导看向外界则没有遮光效果。本实施例仅展示波导外侧只有遮光罩的情况，并不限定遮光罩可以搭配光致变色膜使用。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种显示模组，其特征在于，包括：

波导，所述波导包括耦入面和耦出面；

补偿镜，所述补偿镜贴合在所述波导远离人眼的一面；

其中，至少在所述补偿镜远离人眼的一侧设有光致变色层或反射涂层或遮光罩。

2.根据权利要求1所述的显示模组，其特征在于，所述补偿镜包括相对设置的入射面和出射面，所述耦出面在所述入射面上的投影面积小于所述入射面。

3.根据权利要求2所述的显示模组，其特征在于，所述光致变色层至少设置在所述入射面上。

4.根据权利要求3所述的显示模组，其特征在于，所述光致变色层含有卤化银和氧化铜。

5.根据权利要求2所述的显示模组，其特征在于，所述遮光罩可拆卸的卡扣在所述波导或补偿镜上，且至少包覆所述补偿镜的入射面。

6.根据权利要求5所述的显示模组，其特征在于，靠近所述遮光罩的端部延伸形成相对设置的卡件，所述波导或补偿镜的配合处设有卡口，将所述卡件和卡口扣合使得所述遮光罩卡扣在所述波导或补偿镜上。

7.根据权利要求2所述的显示模组，其特征在于，所述反射涂层涂敷在所述入射面上。

8.根据权利要求1所述的显示模组，其特征在于，所述耦出面上设有衍射光学元件或几何光学元件。

9.根据权利要求8所述的显示模组，其特征在于，所述衍射光学元件为反射式或透射式微纳光学元件。

10.一种AR显示设备，其特征在于，所述AR显示设备包括权利要求1-9中任一项所述的显示模组，所述AR显示设备为AR眼镜或者AR滑雪镜或AR骑行风镜。