具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。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结构。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。需要注意的是，本发明实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本发明实施例的限定。此外在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件被形成在另一个元件“上”或“下”时，其不仅能够直接形成在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接形成在另一元件“上”或者“下”。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为本发明实施例提供的一种可穿戴显示装置的结构示意图。参考图1，本实施例提供的可穿戴显示装置包括控制单元10、显示单元20、光路传输单元30以及半透明光电探测单元40；控制单元10与显示单元20连接，显示单元20包括多个发光元件(图1中未示出)，控制单元10用于控制显示单元20输出显示画面；光路传输单元30用于将显示画面的第一部分光线a传输至人眼50，将显示画面的第二部分光线b传输至半透明光电探测单元40；光路传输单元30和半透明光电探测单元40还用于将外界光线c透射入人眼50；控制单元10与半透明光电探测单元40连接，控制单元10用于根据半透明光电探测单元40的反馈信号，补偿所述显示画面的包括亮度和颜色的特性漂移。

其中，本实施例提供的可穿戴显示装置可以为AR显示装置。控制单元10可以包括图像处理芯片，用来控制显示单元20按照预设程序输出显示画面，显示画面可以是静止的画面或者视频画面，具体根据可穿戴显示装置的使用场景确定。控制单元10、显示单元20、光路传输单元30和半透明光电探测单元40可以集成在一个壳体内，例如头盔中。发光元件可以为有机发光二极管OLED，具体实施时，为了减小显示单元20的体积，可选的，显示单元20包括硅基有机发光显示面板，像素驱动电路和行扫描线以及数据线和外部供电线都集成在硅芯片里面，OLED发光薄膜则依靠薄膜蒸发等方式沉积在硅芯片上。光路传输单元30用于折转光路，包括必要的反射面、传输通道等结构，用于将第一部分光线a传输到人眼50成像，第二部分光线b传输到半透明光电探测单元40以检测显示画面的光学特性。半透明光电探测单元40可以包括多个光电传感器，可以将接收到的光信号转换为电信号，从而获知显示单元20发光亮度的衰减以及颜色的偏移，并将信号反馈给控制单元10，控制单元10根据半透明光电探测单元40反馈的信号调整驱动信号，以实现对后续待显示画面的包括亮度和颜色的特性漂移进行补偿。光路传输单元30和光电探测单元40具有一定的透光性，可以透射外界光线，从而实现增强现实的显示效果。

需要说明的是，图1中的光线a和光线b只是示意性示出显示单元10发出的光线包括传输到人眼50和光电探测单元40的两部分，并不是实际的光线传输路径。

本发明实施例的技术方案，通过控制单元控制显示单元输出显示画面；通过光路传输单元将显示画面的第一部分光线传输至人眼，以使人眼观看到显示画面，将显示画面的第二部分光线传输至半透明光电探测单元，以探测发光元件的亮度及颜色特性，并反馈到控制单元；通过光路传输单元和半透明光电探测单元将外界光线透射入人眼，以使外界实景图像与显示单元的显示画面叠加，达到增强现实的显示效果；通过控制单元根据光电探测单元的反馈信号，对后续的待显示画面的包括亮度和颜色在内的特性漂移进行补偿，从而提升可穿戴显示装置的显示效果，提升用户体验。

在上述实施例的基础上，可选的，半透明光电探测单元包括一个半透明光电探测器；半透明光电探测器包括多个探测区和多个透光区，探测区包括光电传感器和驱动电路，透光区的面积总和占半透明光电探测器面积的比例大于或等于30％，小于或等于90％。

示例性的，图2为本发明实施例提供的一种半透明光电探测单元的俯视结构示意图。参考图2，半透明光电探测单元包括多个透光区401和探测区402，探测区包括光电探测器和驱动电路(图2中未示出光电探测器和驱动电路的具体结构)、第一走线403和第二走线404，与光电探测器连接，用于传输控制信号或数据信号。通过设置透光区的面积总和占半透明光电探测器面积的30％～90％之间，可以保证半透明光电探测单元具有足够的透光性透过外界光线。

可选的，探测区402和透光区401呈周期性阵列排布，所有相邻的探测区402之间的距离相等，探测区402的数量和透光区401的数量基本相等。

具体实施时，D11和D12大于或等于显示单元的图像投影在光电传感器平面上的各个像素之间的距离，而且大于输出耦合光栅内相邻格栅的间距的两倍以便避免产生摩尔条纹。在光电传感器之间的区域则有横向和纵向的第一走线403(控制线)和第二走线404(数据母线)。这些数据母线和控制线可以用金属来制成，也可以用透明导电材料比如ITO制成。用金属走线的场合，比如铝合金或者金属铜，金属铬，或者金属钼，由于其电阻率很低，金属线可以做的比较细，比如0.5微米～2微米，从而对于光电传感阵列的透过率衰减比较小。透明导电材料比如ITO的电阻率比较高，比如方块电阻在10欧姆，但是由于对于可见光的透明度较高，可以做的较宽，甚至透光区域的大部分都可以覆盖透明导电膜ITO的走线。光电传感器的感光面一侧还可以附加一层彩色滤光片，从而获得该颜色光线的光电信号。对光电传感器的阵列中，不同的传感器上使用不同颜色的彩色滤光片，就可以获得彩色，比如R、G、B三种颜色的空间分布信息。

图3和图4分别为本发明实施例提供的另一种可穿戴显示装置的结构示意图。参考图3或图4，可选的，光路传输单元30包括一个传输通道31；第一反射面32，用于将显示画面反射到传输通道31；第二反射面33，用于将来自传输通道31的第一部分光线a反射至人眼，和透过一部分外部入射光线c；第二反射面33的反射率大于或等于10％，小于或等于90％，透射率大于等于10％，小于等于90％。

示例性的，以第一反射面32和第二反射面33均位于反射镜中为例，在其他实施例中，可以为其他具有反射面的光学器件，例如棱镜。本实施例中，包括第二反射面33的反射镜为部分反射部分透射的反射镜，可选的，参考图3，半透明光电探测单元40通过第一透明介质层41贴附在第二反射面33的靠近人眼50一侧的表面，或参考图4，半透明光电探测单元40通过第一透明介质层41贴附在第二反射面33的远离人眼50一侧的表面，具体实施时可以根据实际情况灵活设置。通过设置第二反射面33的反射率在10％～90％之间，透射率在10％，～90％之间，以满足部分透射部分反射的需求。在其他实施例中，半透明光电探测单元40也可以与第二反射面33靠近人眼一侧或远离人眼一侧的表面紧密接触。

可选的，第一透明介质层41的折射率介于第二反射面33的折射率和半透明光电探测单元40的折射率之间，从而提高光线到达半透明光电探测单元40的效率。

在可穿戴显示装置的使用过程中，半透明光电探测单元40输出的电信号通过信号线送到控制单元10。控制单元10和可穿戴显示装置刚出厂的数据，以及以往每隔一段时间记录下的来光电探测单元40的数据相比较和分析，就可以计算出显示单元20的发光亮度的衰减以及颜色的偏移，甚至可以根据衰减曲线做外推，预测到显示单元20今后随着时间其亮度的衰减过程，以及随着时间其发光颜色的变化过程，例如可以在补偿过程中进行适量的过补偿等操作。

根据计算出来的亮度的衰减和颜色的偏移，控制单元10在原本要输入到显示单元20的图像信号上添加补偿的信号成分，例如简单的加减，或者更复杂的非线性的修改，具体实施时可以根据实际情况及需求设定。这样就使得更新后的图像电信号输入显示单元20后，再次输出的显示画面恢复到亮度衰减或者色偏之前的状态。

图5和图6分别为本发明实施例提供的一种半透明光电探测单元的剖面结构示意图。参考图5和图6，半透明光电探测单元包括透明基板410以及位于透明基板410一侧的光电传感器420，光电传感器420包括透光电极421、半导体薄膜422和非透光电极423，非透光电极423位于光电探测器420的感光面远离第二反射面的反射镜的一侧，其中图5对应图4的实施例，由于半透明光电探测单元位于反射镜的上方，因此非透光电极423位于半导体薄膜422上方，图6对应图3的实施例，由于光电探测单元位于反射镜的下方，因此非透光电极423位于半导体薄膜422下方。

可选的，光电探测器为双向感光探测器。

示例性的，图7为本发明实施例提供的另一种半透明光电探测单元的剖面结构示意图，半透明光电探测单元包括透明基板410以及位于透明基板410一侧的光电传感器420，光电传感器420包括第一透光电极424、半导体薄膜422和第二透光电极425，即光电探测器为双向感光探测器，对于图6或图7中的探测器，会对外界光和显示单元的光均有响应，在实施时可以通过瞬间关闭显示单元的光线的短暂时间窗口，可以获得唯独外界入射光线的光电响应。将两者合并的光电响应数据减去外界入射光线的光电响应数据，就可以得到唯独光路传输单元传输的显示单元的光电响应数据。另外透明基板410可以是刚性的透明基板，比如玻璃基板，也可以是超薄的玻璃基板，或者是包含了高分子聚合物或树脂的透明基板。由于可穿戴显示装置的眼镜片可能有一定的曲面以便满足矫正视力或者在镜片内部横向传输显示单元20的光线的目的，柔性基板上制作的光电传感单元的阵列可以直接或者通过光学胶完全匹配镜片的曲面贴附在曲面镜片表面。

可选的，继续参考图3或图4，光路传输单元30还包括位于显示单元20和第一反射面32之间的聚焦透镜34以及位于第二反射面33与人眼50之间的目镜35。

其中，聚焦透镜34用于对显示单元20出射的光线进行准直，目镜35用于将第二反射面33反射或透射的光线汇聚进人眼50，具体实施时，聚焦透镜34和目镜35可以采用多个透镜组成的透镜组，以提升成像效果，具体实施时可以根据实际情况设计。

图8和图9分别为本发明实施例提供的又一种可穿戴显示装置的结构示意图。参考图8或图9，可选的，光路传输单元30还包括至少一个传播光学图像的光波导管36(图8和图9均以一个光波导管为例)，一个衍射输入耦合片37，用于将显示画面输入光波导管36，一个衍射输出耦合片38，用于将第一部分光线a输出至人眼50，将第二部分光线b输出至半透明光电探测单元40；半透明光电探测单元40通过第二透明介质层42贴附在衍射输出耦合片38的一侧(图8示出的位于衍射输出耦合片38远离人眼的一侧，图9示出的位于衍射输出耦合片38靠近人眼50的一侧)。

其中，衍射输入耦合片37位于光波导管36的入射窗口，衍射输出耦合片38位于光波导管36的输出窗口。可选的，衍射输入耦合片37包括表面浮雕光栅(SRG：SurfaceRelieve Grating)或体内全息光栅(VHG：Volumetric Holographic Grating)，衍射输出耦合片38包括表面浮雕光栅或体内全息光栅。采用这种类平面衍射光栅的波导管也称作衍射波导管，区别于依靠光密媒质和光疏媒质界面的全反射原理的几何光学波导管。经过衍射输入耦合片37的作用，携带显示画面的光束以大于全反射角度的传播角度在光波导管36的两侧界面不断发生全反射而向前传播。在传播的尽头，放置着一个衍射输出耦合片38，将横向传播过来的光束投射到人眼50的视网膜上。在其他实施例中，为了减少彩虹效应，也就是R、G、B三种颜色的光线在透明材料中不同的折射率导致的颜色分离现象，也可以使用三个波导管来分别传输不同颜色的光束。可以理解的是，由于光波导管36位于衍射输出耦合片38与人眼之间，实际实施时，半透明光电探测单元40贴附在光波导管36的表面。

本实施例中，衍射输出耦合片38可以输出一部分光线被半透明光电探测单元40接收，例如对于图8中的实施例，衍射输出耦合片38为SRG时，其结构为覆盖在光波导管36表面的具有周期性的凹凸结构，其周期小于光波长。横向传输过来的光线在其上面发生多次的衍射，反射衍射波就进入到人眼，透射衍射波就会进入到半透明光电探测单元40中。通过调节衍射光栅的结构，比如光栅的表面凹凸程度、凸墙的倾斜角度、重复周期、占空比或光栅在光波导管表面的排列角度，可以得到不同的反射衍射波和透射衍射波的强度比例。半透明光电探测单元40可以使用高灵敏度的半导体传感器，比如硅光电二极管或者硅CMOS图像传感器，只需要横向传播过来光线的1％到10％的光线就可以获得足够的信息，从而推算出显示单元20的输出光强和颜色。这样既能保证绝大多数的光线进入人眼50，也能保证半透明光电探测单元40有足够大的信号。对于图9中的实施例，衍射输出耦合片38输出的部分光线直接入射到半透明光电探测单元40，另外衍射输出耦合片38和半透明光电探测单元40具有一定的透光性，可以将外界光线透射到人眼，形成增强现实的显示效果。

可选的，第二透明介质层42的折射率介于衍射输出耦合片38的折射率和半透明光电探测单元40的折射率之间。具体实施时，第二透明介质层42可以为树脂类的薄膜，这样设置几乎不妨碍衍射光栅中光线的衍射效果，且有利于第二部分光线传输到半透明光电探测单元40。

可选的，继续参考图8或图9，光路传输单元30还包括位于显示单元20和衍射输入耦合片37之间的聚焦透镜39。

其中，聚焦透镜39用于对显示单元20出射的光线进行准直，具体实施时，聚焦透镜39可以采用多个透镜组成的透镜组，以提升成像效果，具体实施时可以根据实际情况设计。

在本发明实施例中，可以根据实际需求选择半透明光电探测单元40所用的光电传感器的类型，可选的，半透明光电探测单元包括检测光通量的黑白光电传感器、检测不同颜色光谱的多光谱光电传感器或者彩色图像传感器。

其中，黑白光电探测器不区分发光元件的出光颜色，只探测光强度，可以用来进行亮度测量；彩色图像传感器可以选用CMOS或者CCD传感器，当需要测量色偏时，可以利用多光谱光电传感器或图像传感器。

可选的，半透明光电探测单元包括多光谱光电传感器或者彩色图像传感器；半透明光电探测单元包括三个检测区域，分别用于检测红色、绿色和蓝色三种不同颜色的光线。

示例性的，图10～图12分别为本发明实施例提供的一种半透明光电探测单元的平面结构示意图。参考图10～图12，半透明光电探测单元包括红色探测区R、绿色探测区G和蓝色探测区B，三个区域分别检测红、绿、蓝三色光线。在其他实施例中，三个检测区域还可以采用其他的排布方式，本发明实施例对此不作限定。

可选的，同种颜色的探测区通过一条信号总线与控制单元连接，或者每个探测区通过各自独立的信号线与控制单元连接，或者所有探测区被顺序扫描后经过第一预处理单元后与控制单元连接。

示例性的，图13～图15分别为本发明实施例提供的一种半透明光电探测单元的连接关系示意图，每个探测区均包括多个探测子区域(图13和图14示意性示出每个探测区包括三个探测子区域，图15中示出十二个，并不是对本发明实施例的限定)，且每个图中仅示出了一种探测区的连接线，参考图13，每个探测区内的所有探测子区域通过一条总信号线与控制单元10连接，这样可以减少连接线的数量，简化电路；参考图14，每个探测子区域通过一条单独的信号线与控制单元10连接，这样可以提高测量精度，适用于检测区域较少的情况；参考图15，半透明光电检测单元包括扫描单元405和预处理单元406，其中预处理单元406可以包括预放大器和模数转换器，所有探测子区域以顺序扫描的方式通过预处理单元406与控制单元10连接，这样适用于光电传感器密度较高的情况，可以实现显示单元出光特性的高精度测量。

图16为本发明实施例提供的一种可穿戴显示装置的驱动方法的流程示意图，适用于上述实施例提供的任意一种可穿戴显示装置，参考图16，该驱动方法包括：

步骤S110、控制单元根据初始设置控制显示单元输出显示画面。

其中，控制单元可以包括图像处理芯片，用来控制显示单元按照预设程序输出显示画面，显示单元可以包括硅基有机发光显示面板，以适应可穿戴显示装置对小体积的要求。

步骤S120、半透明光电探测单元每间隔预设时间获取一次正在显示的画面的信息，并反馈至控制单元。

其中，预设时间可以根据可穿戴显示装置的使用情况设置，例如可以为一天、两天或者几个小时等，光电探测单元将光信号转换成电信号，并反馈到控制单元。

步骤S130、控制单元比较半透明光电探测单元的反馈信号和半透明光电探测单元的初始信号，计算出显示画面的包括亮度和颜色在内的特性漂移，并在特性漂移超过预设阈值时对后续将要显示的画面的特性漂移进行补偿。

其中，预设阈值可以根据实际情况设置，例如亮度衰减超过预设百分比、色坐标偏移超过预设值等，具体实施时可以根据实际情况设计。

本发明实施例的技术方案，通过控制单元根据初始设置控制显示单元输出显示画面；通过半透明光电探测单元每间隔预设时间，比如每小时一次的频次，获取一次正在显示的图像的信息，并反馈至控制单元；通过光路传输单元和半透明光电探测单元将外界光线透射入人眼，以使外界实景图像与显示单元的显示画面叠加，达到增强现实的显示效果；通过控制单元比较半透明光电探测单元的反馈信号和半透明光电探测单元的初始信号，计算显示画面的包括亮度和颜色的特性漂移，并在特性漂移超过预设阈值时对后续将要显示的图像的特性漂移进行补偿，从而提升可穿戴显示装置的显示效果，提升用户体验。

可选的，控制单元通过改变发光元件的驱动电流来补偿发光元件的亮度和颜色的特性漂移。

由于OLED为电流驱动，当发光元件为OLED时，通过改变驱动电流可以改变发光元件的出光特性。具体的，根据计算出来的亮度的衰减和颜色的偏移，控制单元在原本要输入到显示单元的图像信号上添加补偿的信号成分，例如简单的加减，或者更复杂的非线性的修改，具体实施时可以根据实际情况及需求设定。这样就使得更新后的图像电信号输入显示单元后，再次输出的显示画面恢复到亮度衰减或者色偏之前的状态。在另一实施例中，进行亮度或色偏补偿时，还可以采用适当的过补偿方式，以避免补偿频率过高。

可选的，在对包括亮度和颜色在内的特性漂移进行补偿时，在两个相邻探测区的边界附近对应的显示画面区域进行基于线性内插方式的圆滑性处理。

可以理解的是，某些相邻像素会处于检测区域边界或检测子区域的边界位置，而当两个检测区域或检测子区域补偿情况不同时，可能会在边界位置显示异常，因此可以对检测区域或检测区域边界位置处的像素的补偿进行圆滑性处理，从而避免显示异常。

示例性的，图17为本发明实施例提供的一种对边界区域圆滑性处理的补偿方法示意图。图中，x轴代表空间距离，y轴代表了图像的某种特性，比如这里是图像的亮度。参考图17，方框A表示光电探测单元的一个探测区域，其对于多个像素，曲线B表示亮度衰减后沿着x轴的亮度变化曲线，曲线C表示直接补偿后的亮度曲线。由于有限个分离的探测区域，可能会导致相邻区域的边界附近的亮度发生跳变。为此，将对所有的画面上的显示像素的亮度实施圆滑性处理。如下是这种圆滑性处理的一种方式。设置第i个探测区域的变化梯度：

连续补偿函数：

Y(x)＝Δy_i+tanθ_i[(i+0.5)a-x],ia≤x≤(i+1)a；

得到圆滑化处理的曲线D，实现均匀显示。应该指出的是，除了上述线性内插的方式以外，还可以进行非线性的内插和外推的方式进行数据的填补。而且，对上述的亮度可以进行这种补偿外，还可以使用同样的方法对颜色等其它图像特性进行补偿。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。