[發明專利]圖像電子裝置及驅動方法

在審

• 申請號: 202111203619.9
• 申請日: 2021-10-15
• 公開（公告）號: CN113917694A
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 黃忠守
• 申請（專利權）人: 合肥視涯技術有限公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01;G02B3/14
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 侯軍洋

本發明提供了一種圖像電子裝置及驅動方法。圖像電子裝置包括一個桶狀容器；一種導電液體和一種絕緣液體，二者具有相等密度但是不同光學折射率而且互不相溶，填充于桶狀容器內；一個圖像電子器件，位于桶狀容器的一端并和導電液體相接觸；一個透光窗口位于桶狀容器的另一端和絕緣液體相接觸；一個連接導電液體的第一電極和一個與導電液體之間形成電場的第二電極；一個在第一電極和第二電極之間施加可變電壓的電壓源。該電壓源可以改變導電液體和絕緣液體的分界面形狀從而形成一個可變焦液體透鏡。本發明將液體透鏡與圖像電子器件合為一體，提高了光線的利用率并使得圖像電子裝置小型化。

技術領域

本發明實施例涉及顯示技術，尤其涉及一種圖像電子裝置及驅動方法。

背景技術

隨著硅基有機發光二極管顯示(OLED：Organic Light Emitting Diode)技術在增強現實(AR：Augment Reality)和虛擬現實(VR：Virtual Reality)等可穿戴式眼鏡中的應用普及，其光學性能的高性能化，整體系統的微型化和輕量化，同時對不同人群的普適性和可調整性，及長時間佩戴的舒適性的要求也越來越高。和個人使用的眼鏡不同，工廠流水線上出品的均為標準品，所以眼鏡上必須有針對用戶的視力作相應的屈光度的調整的手段。傳統的目視光學設備，比如望遠鏡和顯微鏡通常都機械式調節，比如通過手動旋鈕，調整鏡頭之間的距離來獲得清晰的圖像。然而機械式的調節機構必然會增加眼鏡的體積和重量，而且手動調節在使用中均不方便，比如在駕車或工作的時候。除此之外，系統集成或封裝時產生的偏差也需要對系統中的透鏡等零部件作空間方位的校準，這種在封裝后的調整在一個微型顯示的眼鏡上也是一個現實的難題。下面根據現有的AR或者VR眼鏡的構造對這些技術問題做進一步的解析。

圖1為現有技術中一種VR眼鏡的原理性結構示意圖。如圖1所示，一個二維的圖像由OLED微顯示屏010發出，也可能使用其它技術的顯示屏。這種OLED微顯示屏可以是做在硅驅動芯片之上的硅基微顯示屏(Si based Microdisplay)，其包括了制作在硅片上的像素陣列，行掃描線，數據線和外部供電線。然后在這些電路上制作OLED陣列和相關的彩色濾光片陣列。由于使用了彩色濾光片，就可以使用發白色光線的OLED薄膜，從而就可以一次性地并且無需使用在每個不同顏色的子像素處都開孔的復雜的FMM(Fine Metal Mech)蒸發出OLED薄膜。

輸出的光學圖像包括了RGB三種基本顏色的光線。它們通過光闌031和聚焦物鏡030后，在理想情況下，變成幾乎平行的光線然后被反射鏡050全反射成為橫向傳播的光束020，該光束020在鏡筒040之內傳播一定距離后到達第二面反射鏡060，然后被反射鏡060反射至人眼080或者通過一個目鏡070后到達人眼080。

對于VR眼鏡來說上述光學系統就構成了最基本的功能，然而對于AR眼鏡來說，還需要讓反射鏡060透過一定的外界場景的輸入光線，從而與電子圖像融合或交疊后進入人眼。為了適應使用者的視力，通常是手動調節目鏡070，以便在視網膜上獲得清晰的二維圖像。然而圖1中所有的光學零部件和光束傳輸的通道都已經占據了很大的空間，整個系統也有了較大的重量。任何機械旋鈕或機構都會增加額外的體積和重量。考慮到有些光學零部件和控制電路或開關只能嵌入通常很輕巧的眼鏡框和兩邊的眼鏡腿里面，結構設計和裝配就變得極其困難了。

從另一方面來說，當圖像的分辨率提高時，比如最近的OLED微顯示屏的解析度已經到達5000dpi，單個像素的大小已經縮小到了幾個微米的程度，制造工廠對于顯示屏、光闌、聚焦物鏡、兩個反射鏡和目鏡的裝配和封裝的精度的要求也已經變得極為苛刻。另外，原理上所有光學透鏡都存在各種像差，比如球差和色差等，制作接近理想成像的沒有像差的光學透鏡和相關的伺服系統，對于在流水線上批量制造的方式來說，也有著設計和制造技術的巨大挑戰。

如圖1所示，從顯示屏010的發光面發出的光線中，只有在一定空間立體角內的光線才可以通過光闌031到達聚焦物鏡030，也就是說有一定數量的大角度光線被光闌031和聚焦物鏡030所限制而損失掉。對于可穿戴影像設備來說，無異于增加了額外的功耗和減少了電池的續航時間。