TWI676822B - 頭戴式顯示裝置 - Google Patents

Abstract

一種頭戴式顯示裝置，包含具有至少一透明基板的載體，以及設置於透明基板上的微型有機發光二極體陣列，其中微型有機發光二極體陣列的解析度大於800ppi(pixels per inch)。

Description

頭戴式顯示裝置

本揭露是關於一種頭戴式顯示裝置。

隨著科技進步，人們對於行動式的多媒體資訊及遊戲娛樂的需求迅速成長，而一般智慧型手持式行動裝置需以手持或置放的型式觀看使用，除了便利性不足外，也易有隱私被公開的問題存在。

市面上已開發的頭戴式顯示器(Head-Mounted Display，以下簡稱HMD)，是一種光學式的顯示產品，其係在左右眼睛前方各放置一(共兩組)小型顯示器，將各別顯示器所輸出的影像，經過光學組件反射與折射後，再分別地投射至使用者的視網膜，經由人腦的視覺神經，傳遞至大腦中將影像重新組合，以產生平面或立體的影像。然而，此種設計需要在頭戴式顯示器上裝設有影像源以及光學組件，因此會增加頭戴式顯示器的體積以及重量而不利於使用者穿戴。

為了解決傳統頭戴式顯示器體積過大的問題，本揭露提供了一種頭戴式顯示裝置，藉由省略了光線折射與反射 所需要的空間進而縮減頭戴式顯示裝置的體積。

本揭露之一實施方式提供了一種頭戴式顯示裝置，包含具有至少一透明基板的載體，以及設置於透明基板上的微型有機發光二極體陣列，其中微型有機發光二極體陣列的解析度大於800ppi(pixels per inch)。

於本揭露之一或多個實施例中，透明基板包含至少一穿透區以及至少一顯示區，微型有機發光二極體陣列設置於顯示區，顯示區的影像與穿透區的景象疊合。

於本揭露之一或多個實施例中，頭戴式顯示裝置更包含傳輸模組，傳輸模組配置於載體且與微型有機發光二極體陣列電性連接，以傳送影像源之訊號至微型有機發光二極體陣列顯示。

於本揭露之一或多個實施例中，頭戴式顯示裝置更包含可撓式基板以及黏著層，微型有機發光二極體陣列形成於可撓式基板，黏著層用以將可撓式基板貼附於透明基板。

於本揭露之一或多個實施例中，黏著層的折射率近似於可撓式基板的折射率或透明基板的折射率。

於本揭露之一或多個實施例中，透明基板的材料為玻璃，微型有機發光二極體陣列為形成於透明基板上。

本揭露之另一實施方式揭露了一種頭戴式顯示裝置，包含載體以及複數個微型有機發光二極體。載體包含至少一透明基板，其中透明基板包含至少一顯示區以及至少一穿透區，微型有機發光二極體設置於顯示區，其中顯示區的影像與穿透區的景象疊合。

於本揭露之一或多個實施例中，顯示區與穿透區的面積比例約為10%至90%。

於本揭露之一或多個實施例中，顯示區可設置於透明基板的一角或一邊。

於本揭露之一或多個實施例中，顯示區可為複數個，且顯示區可分散地設置於透明基板。

於本揭露之一或多個實施例中，頭戴式顯示裝置，更包含可撓式基板以及黏著層，微型有機發光二極體形成於可撓式基板，黏著層，用以將透明基板貼附於透明基板。

於本揭露之一或多個實施例中，黏著層的折射率可近似於可撓式基板的折射率或透明基板的折射率。

本揭露提供了一種頭戴式顯示裝置，其包含有透明基板，透明基板具有顯示區以及穿透區，其中微型有機發光二極體陣列為設置在顯示區，而穿透區則維持透明，如此一來，使用者便可以看到顯示區的影像與穿透區的景象疊合的畫面。相較傳統使用投影技術的頭戴式顯示器，本揭露由於直接將微型有機發光二極體陣列製作在透明基板上，可以省略光線折射與反射所需要的空間，因此可以縮減頭戴式顯示裝置的空間與重量，提升使用者的穿戴體驗。

10、200‧‧‧頭戴式顯示裝置

100‧‧‧載體

102、210、310‧‧‧透明基板

104‧‧‧顯示區

106‧‧‧穿透區

110、300‧‧‧微型有機發光二極體陣列

120‧‧‧傳輸模組

130‧‧‧控制晶片

140‧‧‧電力供應單元

220‧‧‧有機發光二極體層

230‧‧‧可撓式基板

240‧‧‧黏著層

250‧‧‧軟性電路板

320‧‧‧第一電極

330‧‧‧薄膜電晶體

340‧‧‧有機發光材料層

350‧‧‧第二電極

為讓本揭露之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下：第1圖與第2圖分別為本揭露之頭戴式顯示裝置不同實施 例的示意圖。

第3圖與第4圖分別為本揭露之頭戴式顯示裝置不同實施例的剖面示意圖。

第5圖為本揭露之頭戴式顯示裝置一實施例中的微型有機發光二極體陣列的局部示意圖。

第6圖與第7圖分別為本揭露之頭戴式顯示裝置不同實施例應用時的局部正視圖。

以下將以圖式及詳細說明清楚說明本揭露之精神，任何所屬技術領域中具有通常知識者在瞭解本揭露之較佳實施例後，當可由本揭露所教示之技術，加以改變及修飾，其並不脫離本揭露之精神與範圍。

為了解決傳統頭戴式顯示器空間過大以及重量過重而不利於使用者穿戴的問題，本揭露提供了一種頭戴式顯示裝置，其包含有顯示區以及穿透區，其中影像可直接成像在頭戴式顯示裝置的顯示區上，而穿透區可供使用者觀察外界的環境。換言之，使用者所看到的為顯示區的影像直接與穿透區的景象疊合的結果。

參照第1圖，其為本揭露之頭戴式顯示裝置一實施例的示意圖。頭戴式顯示裝置10包含有載體100以及設置於載體100上的微型有機發光二極體陣列110。載體100可為任何適當的頭戴式裝置，如眼鏡、安全帽、遊戲頭盔等，載體100上具有透明基板102，透明基板102的位置至少涵蓋使用者的 視野，而微型有機發光二極體陣列110設置在透明基板102上。

舉例而言，於本實施例中，載體100為眼鏡，透明基板102為眼鏡的鏡片，而微型有機發光二極體陣列110是設置在鏡片上。於部分實施例中，透明基板102的材料為玻璃，微型有機發光二極體陣列110可以透過特定的製程，如低溫多晶矽製程，直接形成在透明基板102上。或者，於其他的實施例中，微型有機發光二極體陣列110可以先製作在另一基板上，再將微型有機發光二極體陣列110結合在透明基板102上。

於本實施例中，載體100包含有兩個鏡片，即兩個透明基板102，而微型有機發光二極體陣列110僅設置在其中一個透明基板102上。雖然本實施例中是將微型有機發光二極體陣列110設置在左眼鏡片進行說明，但是於其他的實施例中，微型有機發光二極體陣列110亦可以設置在右眼鏡片，或是左眼鏡片與右眼鏡片分別設置有微型有機發光二極體陣列110。

於本實施例中，頭戴式顯示裝置10為行動式的裝置，頭戴式顯示裝置10更包含有傳輸模組120。傳輸模組120設置在載體100上，且與微型有機發光二極體陣列110電性連接，以將影像源的訊號傳送至微型有機發光二極體陣列110進行顯示。傳輸模組120可為無線傳輸模組，如藍牙、wifi等，以利用無線傳輸的技術將影像源的訊號傳送至微型有機發光二極體陣列110顯示。影像源，舉例而言，可包含但不限於桌上型電腦、遊戲主機、顯示器、智慧型手機、平板電腦、智慧型手表等。

行動式的頭戴式顯示裝置10更包含有控制晶片130，控制晶片130為設置在載體100上，且可與傳輸模組120封裝在同一組件中。控制晶片130與微型有機發光二極體陣列110以及傳輸模組120連接，傳輸模組120所提供的影像訊號為透過控制晶片130驅動微型有機發光二極體陣列110顯示。

行動式的頭戴式顯示裝置10更包含有設置在載體100上的電力供應單元140，電力供應單元140可為電池或是太陽能板與蓄電池的組合。電力供應單元140與傳輸模組120以及控制晶片130連接，以提供傳輸模組120以及驅動微型有機發光二極體陣列110所需的電壓。

又或者，在其他的實施例中，如第2圖所示的實施例，頭戴式顯示裝置10為定點使用的頭戴式顯示裝置，此時的傳輸模組120可以為實體線材，直接連接至影像源。此種定點使用的頭戴式顯示裝置10中不需要在載體100上設置額外的電力供應單元，換言之，驅動頭戴式顯示裝置10所需要的電力可直接透過影像源或是市電提供。

參照第3圖，其為本揭露之頭戴式顯示裝置一實施例的剖面示意圖。於本實施例中，頭戴式顯示裝置200包含有透明基板210以及直接形成於透明基板210上的有機發光二極體層220，其中透明基板210可為載體的鏡片。有機發光二極體層220中包含由多個微型有機發光二極體所組成的微型有機發光二極體陣列。有機發光二極體層220中更包含周邊走線的設計，以電性連接至控制晶片。

於一實施例中，有機發光二極體層220可為主動 式有機發光二極體層，有機發光二極體層220中的薄膜電晶體為透過低溫多晶矽製程製作在透明基板210上，而有機發光材料層使用微影技術定位而蒸鍍在透明基板210上，藉此實現在透明基板210上製作高解析度的微型有機發光二極體陣列的目的，以此種方式製作而成的微型有機發光二極體陣列，其解析度可達800PPI(pixels per inch)或以上。於其他的實施例中，有機發光二極體層220亦可透過其他適合的製程製作在透明基板210上。

透明基板210可為玻璃基板或是耐高溫的塑膠基板，如PI基板。透明基板210上可選擇性地設置有一或多層光學膜，光學膜與有機發光二極體層220可分別設置在透明基板210的相對兩側表面。

參照第4圖，其為本揭露之頭戴式顯示裝置另一實施例的剖面示意圖。於本實施例中，頭戴式顯示裝置200包含有透明基板210以及貼附於透明基板210上的有機發光二極體層220。透明基板210可為載體的鏡片，有機發光二極體層220與載體為分開製作，而後再將預先製作完成的有機發光二極體層220與載體貼合。

本實施例中，有機發光二極體層220可以製作在可撓式基板230上，而後可撓式基板230與其上的有機發光二極體層220再透過黏著層240貼附在透明基板210(載體)上。相較於前一實施例，本實施例中的透明基板210不再侷限在全平面的基板，而可適用於曲面的基板，拓展了頭戴式顯示裝置200的應用領域。

舉例而言，可撓式基板230可以塗佈於玻璃基板(圖中未繪示)上，而後再在可撓式基板230上以低溫多晶矽製程或是其他適合的製程將有機發光二極體層220中的薄膜電晶體製作在可撓式基板230上，接著同樣透過微影製程定位以將有機發光材料層蒸鍍在可撓式基板230上。之後，再將可撓式基板230與玻璃基板分離，以得到設置有有機發光二極體層220的可撓式基板230。

於部分實施例中，可撓式基板230亦為透明材料，如PI。可撓式基板230可透過黏著層240貼附在透明基板210上。於部分實施例中，黏著層240可為光學膠或是其他透明的黏膠，黏著層240的折射率為近似於可撓式基板230或是透明基板210的折射率，以減少光線穿過不同折射率的介質之間而導致折射的現象。

為了連接有機發光二極體層220中的微型有機發光二極體陣列以及控制晶片(見第1圖)，頭戴式顯示裝置200更包含有軟性電路板250，軟性電路板250上具有走線以及連接端子，有機發光二極體層220中的微型有機發光二極體分別透過軟性電路板250上的連接端子與走線與控制晶片連接，使得控制晶片得以驅動微型有機發光二極體進行顯示。於部分實施例中，控制晶片甚至可以直接製作在軟性電路板250上。

參照第5圖，其為本揭露之頭戴式顯示裝置一實施例中的微型有機發光二極體陣列的局部示意圖。微型有機發光二極體陣列300為設置在透明基板310上，此透明基板310可為載體的鏡片或是可撓式基板。微型有機發光二極體陣列 300從透明基板310的表面起由下而上依序包含有多個第一電極320、多個薄膜電晶體330、多個有機發光材料層340以及一第二電極350。

第一電極320與第二電極350分別具有相異的極性，如第一電極320為陽極，則第二電極350為陰極。薄膜電晶體330設置在第一電極320與第二電極350之間，其中薄膜電晶體330分別與第一電極320連接，第二電極350則是微型有機發光二極體陣列300的共用電極，對應的有機發光材料層340為設置在第一電極320與第二電極350之間。

如前所述，本實施例中的薄膜電晶體330可以透過低溫多晶矽製程製作在透明基板310上，而有機發光材料層340可以使用微影技術蒸鍍在第一電極320上，藉由上述製程，薄膜電晶體330與有機發光材料層340皆可精準地定位在透明基板310上，因此可以實現將有機發光二極體薄型化的目的。

請同時參照第6圖與第7圖，其分別為本揭露之頭戴式顯示裝置不同實施例應用時的局部正視圖。第6圖與第7圖之頭戴式顯示裝置10的主要差別在於微型有機發光二極體陣列110的配置方式。

於第6圖的實施例中，載體100的透明基板102包含有一顯示區104以及一穿透區106，其中微型有機發光二極體陣列110僅配置在顯示區104，穿透區106則未配置有微型有機發光二極體陣列110。顯示區104的位置可以在透明基板102的其中一個角，如左上角、右上角、左下角或右下角。或者，顯示區104的位置可以在透明基板102的上半邊、下半邊、左半邊或右半邊。

換言之，顯示區104中設置有高解析度且高密度的微型有機發光二極體陣列110，以在驅動微型有機發光二極體陣列110後，在顯示區104顯示影像。而穿透區106由於未設置微型有機發光二極體陣列110，因此維持透明。當使用者配戴頭戴式顯示裝置10時，從使用者的眼睛所看到的畫面將會是顯示區104的影像直接與穿透區106的景象疊合的畫面。

於第7圖的實施例中，顯示區104的數量為多個，顯示區104為分散分布在透明基板102上，而穿透區106則是位於顯示區104之間。微型有機發光二極體陣列110僅設置在顯示區104上，以在顯示區104上顯示影像，而穿透區106則是維持透明。透過適當的調整顯示區104內之微型有機發光二極體陣列110的密度以及調整顯示區104與穿透區106之間的位置以及比例關係，便可以讓使用者在穿戴頭戴式顯示裝置10時，在透明基板102中看到趨近完整視野的景象以及趨近於完整視野的影像相疊合的畫面。相較於前一實施例，雖然本實施例之顯示區104的影像會較為粗糙，但是與周遭景象的相容性更佳。

第6圖與第7圖中的顯示區104以及穿透區106的比例以及位置關係皆可根據不同的設計需求進行調整，舉例而言，顯示區104與穿透區106的面積比例約為10%至90%之間，顯示區104可以集中設置在透明基板102的一角或是一邊，或者，顯示區104可以與穿透區106均勻地分散在透明基板102上，例如，顯示區104中相鄰的顯示區104相連接，並且 圍繞穿透區106設置，使得顯示區104整體看來呈現網格狀。 如此一來，使用者可以從透明基板102中看到顯示區104顯示的影像以及穿透區106的景象。

綜上所述，本揭露提供了一種頭戴式顯示裝置，其包含有透明基板，透明基板具有顯示區以及穿透區，其中微型有機發光二極體陣列為設置在顯示區，而穿透區則維持透明，如此一來，使用者便可以看到顯示區的影像與穿透區的景象疊合的畫面。相較傳統使用投影技術的頭戴式顯示器，本揭露由於直接將微型有機發光二極體陣列製作在透明基板上，可以省略光線折射與反射所需要的空間，因此可以縮減頭戴式顯示裝置的空間與重量，提升使用者的穿戴體驗。

雖然本揭露已以一較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (6)

1. 一種頭戴式顯示裝置，包含：一載體，包含至少一透明基板，其中該透明基板包含複數個顯示區以及複數個穿透區，該些顯示區分散地設置於該透明基板，並且在該些顯示區之間區隔出該些穿透區；其中該些顯示區與該些穿透區交錯設置；該些顯示區中相鄰的顯示區相連接，並且分別圍繞於各該穿透區；以及複數個微型有機發光二極體，僅設置於該至少一顯示區，其中該顯示區用以呈現該些微型有機發光二極體顯示的影像，該穿透區用以呈現外界環境的景象，且該顯示區的影像與該穿透區的景象疊合。
2. 如請求項1所述之頭戴式顯示裝置，其中該顯示區與該穿透區的面積比例約為10%至90%。
3. 如請求項1所述之頭戴式顯示裝置，其中該顯示區為設置於該透明基板的一角或一邊。
4. 如請求項1所述之頭戴式顯示裝置，更包含：一可撓式基板，該些微型有機發光二極體形成於該可撓式基板；以及一黏著層，用以將該可撓式基板貼附於該透明基板。
5. 如請求項4所述之頭戴式顯示裝置，其中該黏著層的折射率近似於該可撓式基板的折射率或該透明基板的折射率。
6. 如請求項1所述之頭戴式顯示裝置，更包含：一傳輸模組，配置於該載體且與該微型有機發光二極體電性連接，以傳送一影像源之訊號至該微型有機發光二極體顯示；以及一控制晶片，設置於該載體，並且分別電性連接於該微型有機發光二極體以及該傳輸模組，該控制晶片驅動該微型有機發光二極體顯示該影像。