CN108121070A - 一种头戴式显示装置 - Google Patents

Abstract

一种头戴式显示装置，包含具有至少一透明基板的载体，以及设置于透明基板上的微型有机发光二极管阵列，其中微型有机发光二极管阵列的分辨率大于800ppi(pixels per inch)。

Description

一种头戴式显示装置

技术领域

本公开涉及一种头戴式显示装置。

背景技术

随着科技进步，人们对于行动式的多媒体信息及游戏娱乐的需求迅速成长，而一般智能手持式移动装置需以手持或置放的型式观看使用，除了便利性不足外，也易有隐私被公开的问题存在。

市面上已开发的头戴式显示器(Head-Mounted Display，以下简称HMD)，是一种光学式的显示产品，其是在左右眼睛前方各放置一(共两组)小型显示器，将各别显示器所输出的影像，经过光学组件反射与折射后，再分别地投射至使用者的视网膜，经由人脑的视觉神经，传递至大脑中将影像重新组合，以产生平面或立体的影像。然而，此种设计需要在头戴式显示器上装设有影像源以及光学组件，因此会增加头戴式显示器的体积以及重量而不利于使用者穿戴。

发明内容

为了解决传统头戴式显示器体积过大的问题，本公开提供了一种头戴式显示装置，通过省略了光线折射与反射所需要的空间进而缩减头戴式显示装置的体积。

本公开的一实施方式提供了一种头戴式显示装置，包含具有至少一透明基板的载体，以及设置于透明基板上的微型有机发光二极管阵列，其中微型有机发光二极管阵列的分辨率大于800ppi(pixels per inch)。

于本公开的一或多个实施例中，透明基板包含至少一穿透区以及至少一显示区，微型有机发光二极管阵列设置于显示区，显示区的影像与穿透区的景象迭合。

于本公开的一或多个实施例中，头戴式显示装置还包含传输模块，传输模块配置于载体且与微型有机发光二极管阵列电性连接，以传送影像源的信号至微型有机发光二极管阵列显示。

于本公开的一或多个实施例中，头戴式显示装置还包含可挠式基板以及黏着层，微型有机发光二极管阵列形成于可挠式基板，粘着层用以将可挠式基板贴附于透明基板。

于本公开的一或多个实施例中，粘着层的折射率近似于可挠式基板的折射率或透明基板的折射率。

于本公开的一或多个实施例中，透明基板的材料为玻璃，微型有机发光二极管阵列为形成于透明基板上。

本公开的另一实施方式公开了一种头戴式显示装置，包含载体以及多个微型有机发光二极管。载体包含至少一透明基板，其中透明基板包含至少一显示区以及至少一穿透区，微型有机发光二极管设置于显示区，其中显示区的影像与穿透区的景象迭合。

于本公开的一或多个实施例中，显示区与穿透区的面积比例约为10％至90％。

于本公开的一或多个实施例中，显示区可设置于透明基板的一角或一边。

于本公开的一或多个实施例中，显示区可为多个，且显示区可分散地设置于透明基板。

于本公开的一或多个实施例中，头戴式显示装置，还包含可挠式基板以及粘着层，微型有机发光二极管形成于可挠式基板，粘着层，用以将透明基板贴附于透明基板。

于本公开的一或多个实施例中，粘着层的折射率可近似于可挠式基板的折射率或透明基板的折射率。

本公开提供了一种头戴式显示装置，其包含有透明基板，透明基板具有显示区以及穿透区，其中微型有机发光二极管阵列为设置在显示区，而穿透区则维持透明，如此一来，使用者便可以看到显示区的影像与穿透区的景象迭合的画面。相较传统使用投影技术的头戴式显示器，本公开由于直接将微型有机发光二极管阵列制作在透明基板上，可以省略光线折射与反射所需要的空间，因此可以缩减头戴式显示装置的空间与重量，提升使用者的穿戴体验。

附图说明

为让本公开的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，附图的详细说明如下：

图1与图2分别为本公开的头戴式显示装置不同实施例的示意图。

图3与图4分别为本公开的头戴式显示装置不同实施例的剖面示意图。

图5为本公开的头戴式显示装置一实施例中的微型有机发光二极管阵列的局部示意图。

图6与图7分别为本公开的头戴式显示装置不同实施例应用时的局部正视图。

附图标记说明：

10、200：头戴式显示装置

100：载体

102、210、310：透明基板

104：显示区

106：穿透区

110、300：微型有机发光二极管阵列

120：传输模块

130：控制芯片

140：电力供应单元

220：有机发光二极管层

230：可挠式基板

240：粘着层

250：柔性电路板

320：第一电极

330：薄膜晶体管

340：有机发光材料层

350：第二电极

具体实施方式

以下将以附图及详细说明清楚说明本公开的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本公开的较佳实施例后，当可由本公开所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本公开的精神与范围。

为了解决传统头戴式显示器空间过大以及重量过重而不利于使用者穿戴的问题，本公开提供了一种头戴式显示装置，其包含有显示区以及穿透区，其中影像可直接成像在头戴式显示装置的显示区上，而穿透区可供使用者观察外界的环境。换言之，使用者所看到的为显示区的影像直接与穿透区的景象迭合的结果。

参照图1，其为本公开的头戴式显示装置一实施例的示意图。头戴式显示装置10包含有载体100以及设置于载体100上的微型有机发光二极管阵列110。载体100可为任何适当的头戴式装置，如眼镜、安全帽、游戏头盔等，载体100上具有透明基板102，透明基板102的位置至少涵盖使用者的视野，而微型有机发光二极管阵列110设置在透明基板102上。

举例而言，于本实施例中，载体100为眼镜，透明基板102为眼镜的镜片，而微型有机发光二极管阵列110是设置在镜片上。于部分实施例中，透明基板102的材料为玻璃，微型有机发光二极管阵列110可以通过特定的制程，如低温多晶硅制程，直接形成在透明基板102上。或者，于其他的实施例中，微型有机发光二极管阵列110可以先制作在另一基板上，再将微型有机发光二极管阵列110结合在透明基板102上。

于本实施例中，载体100包含有两个镜片，即两个透明基板102，而微型有机发光二极管阵列110仅设置在其中一个透明基板102上。虽然本实施例中是将微型有机发光二极管阵列110设置在左眼镜片进行说明，但是于其他的实施例中，微型有机发光二极管阵列110亦可以设置在右眼镜片，或是左眼镜片与右眼镜片分别设置有微型有机发光二极管阵列110。

于本实施例中，头戴式显示装置10为行动式的装置，头戴式显示装置10还包含有传输模块120。传输模块120设置在载体100上，且与微型有机发光二极管阵列110电性连接，以将影像源的信号传送至微型有机发光二极管阵列110进行显示。传输模块120可为无线传输模块，如蓝牙、wifi等，以利用无线传输的技术将影像源的信号传送至微型有机发光二极管阵列110显示。影像源，举例而言，可包含但不限于台式电脑、游戏主机、显示器、智能手机、平板电脑、智能手表等。

行动式的头戴式显示装置10还包含有控制芯片130，控制芯片130为设置在载体100上，且可与传输模块120封装在同一组件中。控制芯片130与微型有机发光二极管阵列110以及传输模块120连接，传输模块120所提供的影像信号为通过控制芯片130驱动微型有机发光二极管阵列110显示。

行动式的头戴式显示装置10还包含有设置在载体100上的电力供应单元140，电力供应单元140可为电池或是太阳能板与蓄电池的组合。电力供应单元140与传输模块120以及控制芯片130连接，以提供传输模块120以及驱动微型有机发光二极管阵列110所需的电压。

又或者，在其他的实施例中，如图2所示的实施例，头戴式显示装置10为定点使用的头戴式显示装置，此时的传输模块120可以为实体线材，直接连接至影像源。此种定点使用的头戴式显示装置10中不需要在载体100上设置额外的电力供应单元，换言之，驱动头戴式显示装置10所需要的电力可直接通过影像源或是市电提供。

参照图3，其为本公开的头戴式显示装置一实施例的剖面示意图。于本实施例中，头戴式显示装置200包含有透明基板210以及直接形成于透明基板210上的有机发光二极管层220，其中透明基板210可为载体的镜片。有机发光二极管层220中包含由多个微型有机发光二极管所组成的微型有机发光二极管阵列。有机发光二极管层220中还包含周边走线的设计，以电性连接至控制芯片。

于一实施例中，有机发光二极管层220可为主动式有机发光二极管层，有机发光二极管层220中的薄膜晶体管为通过低温多晶硅制程制作在透明基板210上，而有机发光材料层使用微影技术定位而蒸镀在透明基板210上，藉此实现在透明基板210上制作高分辨率的微型有机发光二极管阵列的目的，以此种方式制作而成的微型有机发光二极管阵列，其分辨率可达800PPI(pixels per inch)或以上。于其他的实施例中，有机发光二极管层220亦可通过其他适合的制程制作在透明基板210上。

透明基板210可为玻璃基板或是耐高温的塑胶基板，如PI基板。透明基板210上可选择性地设置有一或多层光学膜，光学膜与有机发光二极管层220可分别设置在透明基板210的相对两侧表面。

参照图4，其为本公开的头戴式显示装置另一实施例的剖面示意图。于本实施例中，头戴式显示装置200包含有透明基板210以及贴附于透明基板210上的有机发光二极管层220。透明基板210可为载体的镜片，有机发光二极管层220与载体为分开制作，而后再将预先制作完成的有机发光二极管层220与载体贴合。

本实施例中，有机发光二极管层220可以制作在可挠式基板230上，而后可挠式基板230与其上的有机发光二极管层220再通过粘着层240贴附在透明基板210(载体)上。相较于前一实施例，本实施例中的透明基板210不再局限在全平面的基板，而可适用于曲面的基板，拓展了头戴式显示装置200的应用领域。

举例而言，可挠式基板230可以涂布于玻璃基板(图中未绘示)上，而后再在可挠式基板230上以低温多晶硅制程或是其他适合的制程将有机发光二极管层220中的薄膜晶体管制作在可挠式基板230上，接着同样通过微影制程定位以将有机发光材料层蒸镀在可挠式基板230上。之后，再将可挠式基板230与玻璃基板分离，以得到设置有有机发光二极管层220的可挠式基板230。

于部分实施例中，可挠式基板230亦为透明材料，如PI。可挠式基板230可通过粘着层240贴附在透明基板210上。于部分实施例中，粘着层240可为光学胶或是其他透明的粘胶，粘着层240的折射率为近似于可挠式基板230或是透明基板210的折射率，以减少光线穿过不同折射率的介质之间而导致折射的现象。

为了连接有机发光二极管层220中的微型有机发光二极管阵列以及控制芯片(见图1)，头戴式显示装置200还包含有柔性电路板250，柔性电路板250上具有走线以及连接端子，有机发光二极管层220中的微型有机发光二极管分别通过柔性电路板250上的连接端子与走线与控制芯片连接，使得控制芯片得以驱动微型有机发光二极管进行显示。于部分实施例中，控制芯片甚至可以直接制作在柔性电路板250上。

参照图5，其为本公开的头戴式显示装置一实施例中的微型有机发光二极管阵列的局部示意图。微型有机发光二极管阵列300为设置在透明基板310上，此透明基板310可为载体的镜片或是可挠式基板。微型有机发光二极管阵列300从透明基板310的表面起由下而上依序包含有多个第一电极320、多个薄膜晶体管330、多个有机发光材料层340以及一第二电极350。

第一电极320与第二电极350分别具有相异的极性，如第一电极320为阳极，则第二电极350为阴极。薄膜晶体管330设置在第一电极320与第二电极350之间，其中薄膜晶体管330分别与第一电极320连接，第二电极350则是微型有机发光二极管阵列300的共用电极，对应的有机发光材料层340为设置在第一电极320与第二电极350之间。

如前所述，本实施例中的薄膜晶体管330可以通过低温多晶硅制程制作在透明基板310上，而有机发光材料层340可以使用微影技术蒸镀在第一电极320上，通过上述制程，薄膜晶体管330与有机发光材料层340皆可精准地定位在透明基板310上，因此可以实现将有机发光二极管薄型化的目的。

请同时参照图6与图7，其分别为本公开的头戴式显示装置不同实施例应用时的局部正视图。图6与图7的头戴式显示装置10的主要差别在于微型有机发光二极管阵列110的配置方式。

于图6的实施例中，载体100的透明基板102包含有一显示区104以及一穿透区106，其中微型有机发光二极管阵列110仅配置在显示区104，穿透区106则未配置有微型有机发光二极管阵列110。显示区104的位置可以在透明基板102的其中一个角，如左上角、右上角、左下角或右下角。或者，显示区104的位置可以在透明基板102的上半边、下半边、左半边或右半边。

换言之，显示区104中设置有高分辨率且高密度的微型有机发光二极管阵列110，以在驱动微型有机发光二极管阵列110后，在显示区104显示影像。而穿透区106由于未设置微型有机发光二极管阵列110，因此维持透明。当使用者配戴头戴式显示装置10时，从使用者的眼睛所看到的画面将会是显示区104的影像直接与穿透区106的景象迭合的画面。

于图7的实施例中，显示区104的数量为多个，显示区104为分散分布在透明基板102上，而穿透区106则是位于显示区104之间。微型有机发光二极管阵列110仅设置在显示区104上，以在显示区104上显示影像，而穿透区106则是维持透明。通过适当的调整显示区104内的微型有机发光二极管阵列110的密度以及调整显示区104与穿透区106之间的位置以及比例关系，便可以让使用者在穿戴头戴式显示装置10时，在透明基板102中看到趋近完整视野的景象以及趋近于完整视野的影像相迭合的画面。相较于前一实施例，虽然本实施例的显示区104的影像会较为粗糙，但是与周遭景象的相容性更佳。

图6与图7中的显示区104以及穿透区106的比例以及位置关系皆可根据不同的设计需求进行调整，举例而言，显示区104与穿透区106的面积比例约为10％至90％之间，显示区104可以集中设置在透明基板102的一角或是一边，或者，显示区104可以与穿透区106均匀地分散在透明基板102上。如此一来，使用者可以从透明基板102中看到显示区104显示的影像以及穿透区106的景象。

综上所述，本公开提供了一种头戴式显示装置，其包含有透明基板，透明基板具有显示区以及穿透区，其中微型有机发光二极管阵列为设置在显示区，而穿透区则维持透明，如此一来，使用者便可以看到显示区的影像与穿透区的景象迭合的画面。相较传统使用投影技术的头戴式显示器，本公开由于直接将微型有机发光二极管阵列制作在透明基板上，可以省略光线折射与反射所需要的空间，因此可以缩减头戴式显示装置的空间与重量，提升使用者的穿戴体验。

虽然本公开已以一较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本公开，任何本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围内，当可作各种的变动与润饰，因此本公开的保护范围当视所附的权利要求所界定者为准。

Claims (15)

1.一种头戴式显示装置，包含:

一载体，包含至少一透明基板，该透明基板包含至少一穿透区以及至少一显示区；以及

一微型有机发光二极管阵列，设置于该显示区，该微型有机发光二极管阵列的分辨率大于800ppi；

其中该显示区用以呈现该微型有机发光二极管阵列显示的影像，该穿透区用以呈现外界环境的景象。

2.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其中该影像与该景象迭合。

3.如权利要求1所述的头戴式显示装置，还包含:

一传输模块，配置于该载体且与该微型有机发光二极管阵列电性连接，以传送一影像源的信号至该微型有机发光二极管阵列显示；以及

一控制芯片，设置于该载体，并且分别电性连接于该微型有机发光二极管阵列以及该传输模块，该控制芯片驱动该微型有机发光二极管阵列显示该影像。

4.如权利要求1所述的头戴式显示装置，还包含:

一可挠式基板，该微型有机发光二极管阵列形成于该可挠式基板；以及

一粘着层，用以将该可挠式基板贴附于该透明基板。

5.如权利要求4所述的头戴式显示装置，其中该粘着层的折射率近似于该可挠式基板的折射率或该透明基板的折射率。

6.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其中该透明基板的材料为玻璃，该微型有机发光二极管阵列为形成于该透明基板上。

7.一种头戴式显示装置，包含:

一载体，包含至少一透明基板，其中该透明基板包含至少一显示区以及至少一穿透区；以及

多个微型有机发光二极管，仅设置于该至少一显示区，

其中该显示区用以呈现该些微型有机发光二极管显示的影像，该穿透区用以呈现外界环境的景象，且该显示区的影像与该穿透区的景象迭合。

8.如权利要求7所述的头戴式显示装置，其中该显示区与该穿透区的面积比例约为10％至90％。

9.如权利要求7所述的头戴式显示装置，其中该显示区为设置于该透明基板的一角或一边。

10.如权利要求7所述的头戴式显示装置，其中该至少一显示区以及该至少一穿透区分别为多个，该些显示区分散地设置于该透明基板，并且在该些显示区之间区隔出该些穿透区。

11.如权利要求7所述的头戴式显示装置，还包含:

一可挠式基板，该些微型有机发光二极管形成于该可挠式基板；以及

一粘着层，用以将该可挠式基板贴附于该透明基板。

12.如权利要求11所述的头戴式显示装置，其中该粘着层的折射率近似于该可挠式基板的折射率或该透明基板的折射率。

13.如权利要求10所述的头戴式显示装置，其中该些显示区与该些穿透区交错设置。

14.如权利要求13所述的头戴式显示装置，其中该些显示区中相邻的显示区相连接，并且分别围绕于各该穿透区。

15.如权利要求7所述的头戴式显示装置，还包含:

一传输模块，配置于该载体且与该微型有机发光二极管电性连接，以传送一影像源的信号至该微型有机发光二极管显示；以及

一控制芯片，设置于该载体，并且分别电性连接于该微型有机发光二极管以及该传输模块，该控制芯片驱动该微型有机发光二极管显示该影像。