光学装置
阅读：1023发布：2020-05-16
专利汇可以提供光学装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且光学装置包括显示装置、透镜以及偏振控制单元，其中，显示装置配置成输出显示图像，透镜位于显示装置的一侧上，偏振控制单元位于显示装置与透镜之间并配置成将从显示装置输出的显示图像作为第一偏振光或第二偏振光输出，其中，透镜包括第一偏振镜和第二偏振镜，第一偏振镜配置成反射第一偏振光的显示图像并透射第二偏振光的显示图像，第二偏振镜配置成反射第二偏振光的显示图像并透射第一偏振光的显示图像。，下面是光学装置专利的具体信息内容。
1.光学装置，包括：
显示装置，配置成输出显示图像；
透镜，位于所述显示装置的一侧上；以及
偏振控制单元，位于所述显示装置与所述透镜之间，并配置成将从所述显示装置输出的所述显示图像作为第一偏振光或第二偏振光输出，
其中，所述透镜包括：
第一偏振镜，配置成反射所述第一偏振光的所述显示图像并透射所述第二偏振光的所述显示图像；以及
第二偏振镜，配置成反射所述第二偏振光的所述显示图像并透射所述第一偏振光的所述显示图像。
2.根据权利要求1所述的光学装置，其中，所述显示装置包括：
第一区域，配置成显示第一显示图像；以及
第二区域，配置成显示第二显示图像。
3.根据权利要求2所述的光学装置，其中，所述偏振控制单元配置成在第一时段期间输出所述第一偏振光的所述第一显示图像和所述第二显示图像，并且在第二时段期间输出所述第二偏振光的所述第一显示图像和所述第二显示图像。
4.根据权利要求1所述的光学装置，
其中，与所述第二偏振镜相比，所述第一偏振镜更靠近所述显示装置。
5.根据权利要求1所述的光学装置，其中，所述透镜还包括：
另一第一偏振镜，与所述第一偏振镜在第二方向上平行地间隔开；以及另一第二偏振镜，与所述第二偏振镜在所述第二方向上平行地间隔开。
6.根据权利要求5所述的光学装置，其中，所述显示装置包括：
第一区域，配置成显示第一显示图像；
第二区域，配置成显示第二显示图像；
第三区域，配置成显示第三显示图像；以及
第四区域，配置成显示第四显示图像。
7.根据权利要求6所述的光学装置，其中，所述偏振控制单元配置成：在第一时段期间输出所述第一偏振光的所述第一显示图像至所述第四显示图像，并且在第二时段期间输出所述第二偏振光的所述第一显示图像至所述第四显示图像。
8.根据权利要求1所述的光学装置，其中，所述显示装置配置成：在第一时段期间显示第一显示图像，并且在第二时段期间显示第二显示图像。
9.根据权利要求8所述的光学装置，其中，所述偏振控制单元配置成：在所述第一时段期间输出所述第一偏振光的所述第一显示图像，并且在所述第二时段期间输出所述第二偏振光的所述第二显示图像。
10.根据权利要求1所述的光学装置，其中，所述第一偏振镜和所述第二偏振镜布置成在第一方向上彼此平行，所述第一方向是所述透镜的高度方向。
11.根据权利要求1所述的光学装置，
其中，与所述第一偏振镜相比，所述第二偏振镜更靠近所述显示装置。
12.根据权利要求1所述的光学装置，其中，所述透镜还包括：
另一第一偏振镜，与所述第一偏振镜在第二方向上平行地间隔开，所述第二方向是所述透镜的宽度方向；以及
另一第二偏振镜，与所述第二偏振镜在所述第二方向上平行地间隔开。
13.根据权利要求12所述的光学装置，其中，所述显示装置包括：
第一区域，配置成在第一时段期间显示第一显示图像并且在第二时段期间显示第五显示图像；以及
第二区域，配置成在所述第一时段期间显示第二显示图像并且在所述第二时段期间显示第六显示图像。
14.根据权利要求13所述的光学装置，其中，所述偏振控制单元配置成：在所述第一时段期间输出所述第一偏振光的所述第一显示图像和所述第二显示图像，并且在所述第二时段期间输出所述第二偏振光的所述第五显示图像和所述第六显示图像。
15.根据权利要求1所述的光学装置，其中，所述第一偏振镜和所述第二偏振镜中的每个包括反射偏振膜。
16.根据权利要求1所述的光学装置，还包括：
偏振板，位于所述显示装置与所述偏振控制单元之间，并且输出所述第一偏振光的所述显示图像。
17.根据权利要求1所述的光学装置，其中，所述第一偏振光是p偏振光，并且所述第二偏振光是s偏振光。
18.根据权利要求1所述的光学装置，其中，所述偏振控制单元包括：
第一衬底和第二衬底；
第一电极，位于所述第一衬底的一侧上；
第二电极，位于所述第二衬底的面向所述第一衬底的一侧上；以及
液晶层，位于所述第一电极与所述第二电极之间。
光学装置
[0001] 相关申请的交叉引用
技术领域
[0003] 本发明的一些示例性实施方式的方面涉及光学装置以及驱动该光学装置的方法。
背景技术
[0005] 增强现实可使用例如头戴式显示器(HMD)、平视显示器(HUD)等来实现。当使用头戴式显示器实现增强现实时，其可以以眼镜的形式提供，使得用户可以容易地携带它并且容易地将其戴上或取下。在这种情况下，使用诸如硅上有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode on Silicon，OLEDoS)或硅上液晶(Liquid Crystal on Silicon，LCOS)的微显示器来实施提供用于实现增强现实的虚拟图像的显示装置。
[0006] 近来，存在扩大显示装置的对用户可见的区域(即，用户的视场(FOV))的需求。在这种情况下，需要多个微显示器。
[0007] 在该背景技术部分中公开的信息是出于向本发明的公开内容提供上下文的目的，并且该信息不一定构成现有技术。
发明内容
[0008] 本发明的一些示例性实施方式的方面包括能够在使用一个显示器的同时扩大显示装置的对用户可见的区域(即，用户的视场(FOV))的光学装置。
[0009] 本发明的一些示例性实施方式的方面还可包括驱动能够在使用一个显示器的同时扩大显示装置的对用户可见的区域(即，用户的视场(FOV))的增强现实装置的方法。
[0010] 根据本公开的一些示例性实施方式，增强现实装置包括显示装置、透镜以及偏振控制单元，其中，显示装置输出显示图像，透镜位于显示装置的一侧上，偏振控制单元位于显示装置与透镜之间，并且将从显示装置输出的显示图像作为第一偏振光或第二偏振光输出，其中，透镜包括第一偏振镜和第二偏振镜，第一偏振镜反射第一偏振光的显示图像并透射第二偏振光的显示图像，第二偏振镜反射第二偏振光的显示图像并透射第一偏振光的显示图像。
[0011] 根据本公开的另一方面，提供了驱动光学装置的方法，该方法包括：在第一时段期间在显示装置的第一区域和第二区域上分别显示第一图像和第二图像；在第一时段期间将第一图像和第二图像作为第一偏振光输出；在第一时段期间经由第一偏振镜反射第一偏振光的第一图像；在第二时段期间在显示装置的第一区域和第二区域上分别显示第一图像和第二图像；在第二时段期间将第一图像和第二图像作为第二偏振光输出；以及在第二时段期间经由第二偏振镜反射第二偏振光的第二图像。
[0012] 根据本公开的另一方面，提供了驱动光学装置的方法，该方法包括：在第一时段期间在显示装置的第一区域上显示第一图像；在第一时段期间将第一图像作为第一偏振光输出；在第一时段期间经由第一偏振镜反射第一偏振光的第一图像；在第二时段期间在显示装置的第一区域上显示第五图像；在第二时段期间将第五图像作为第二偏振光输出；以及在第二时段期间经由第二偏振镜反射第二偏振光的第五图像。
[0014] 通过参照附图对本发明的一些示例性实施方式的方面进行更详细的描述，本发明的一些示例性实施方式的以上及其它方面和特征将变得更显而易见，在附图中：
[0015] 图1是根据一些示例性实施方式的光学装置的立体图；
[0016] 图2是示出包括图1的第一偏振镜和第二偏振镜的透镜的示例的立体图；
[0017] 图3是示出图1的显示装置中的显示第一图像至第七图像的第一区域至第七区域的示例的立体图；
[0018] 图4是示出包括图1的第一偏振镜和第二偏振镜的透镜的另一示例的立体图；
[0019] 图5是示出根据一些示例性实施方式的显示装置中的显示第一图像至第七图像的第一区域至第七区域的示例的立体图；
[0020] 图6A和图6B是示出图1的偏振控制单元的偏振控制方法的示例图；
[0021] 图7是示出根据一些示例性实施方式的驱动光学装置的方法的流程图；
[0022] 图8A和图8B是示出用于说明在图7的第一时段期间和第二时段期间的驱动方法的光学装置的立体图；
[0023] 图9A和图9B是示出用于说明图7的第一时段期间和第二时段期间的驱动方法的透镜的示例的侧视图；
[0024] 图10是示出根据图7的驱动方法的显示装置的被用户看到的图像的示例的示例图；
[0025] 图11是示出根据图7的驱动方法的显示装置的被用户看到的图像的另一示例的示例图；
[0026] 图12是根据一些示例性实施方式的光学装置的立体图；
[0027] 图13是根据一些示例性实施方式的光学装置的立体图；
[0028] 图14是根据一些示例性实施方式的光学装置的立体图；
[0029] 图15是根据一些示例性实施方式的光学装置的立体图；
[0030] 图16是示出包括图15的第一偏振镜和第二偏振镜的透镜的示例的立体图；
[0031] 图17是示出包括图15的第一偏振镜和第二偏振镜的透镜的另一示例的立体图；
[0032] 图18是示出图15的显示装置的第一区域至第四区域的示例的立体图；
[0033] 图19是示出根据一些示例性实施方式的驱动光学装置的方法的流程图；
[0034] 图20A和图20B是示出用于说明图19的第一时段期间和第二时段期间的驱动方法的光学装置的立体图；
[0035] 图21A和图21B是示出用于说明图19的第一时段期间和第二时段期间的驱动方法的透镜的示例的侧视图；
[0036] 图22是示出根据图19的驱动方法的显示装置的被用户看到的图像的示例的示例图；
[0037] 图23是示出根据图19的驱动方法的显示装置的被用户看到的图像的另一示例的示例图；以及
[0038] 图24是根据一些示例性实施方式的包括光学装置的头戴式显示器的示例图。
具体实施方式
[0039] 现在将参照附图在下文中对本发明的一些示例性实施方式的方面进行更全面的描述，在附图中示出了本发明的一些示例性实施方式。然而，本发明可以以不同的形式实施，并且不应解释为限于本文中阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式使得本公开将是彻底和完整的，并且将本发明的范围完全传达给本领域技术人员。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的部件。在附图中，为了清楚，夸大了层和区域的厚度。
[0040] 还应理解的是，当层被称为位于另一层或衬底“上”时，其可以直接位于另一层或衬底上，或者也可以存在中间层。相反，当元件被称为“直接”位于另一元件“上”时，不存在中间元件。
[0041] 在下文中，将参照附图对本发明的一些示例性实施方式的方面进行描述。
[0042] 图1是根据一些示例性实施方式的光学装置(或增强现实装置)的立体图。
[0043] 参照图1，根据一些示例性实施方式的光学装置(或增强现实装置)10包括透镜100、显示装置200、偏振板210、偏振控制单元300、第一粘合层400和第二粘合层500。
[0044] 透镜100可以以透明或半透明的方式由玻璃或塑料形成。因此，用户可经由透镜100看到现实(例如，外部环境)的图像。考虑到用户的视敏度，透镜100可具有屈光力(例如，预定的屈光力)。
[0045] 如图1中所示，透镜100可形成为具有第一矩形表面和第二矩形表面以及第一侧表面至第四侧表面的六面体。然而，透镜100可以以多种其它形状形成。例如，透镜100可形成为具有第一八边形表面和第二八边形表面以及第一侧表面至第八侧表面的十面体。换言之，根据实施方式的透镜100可形成为具有第一多边形表面和第二多边形表面以及侧表面的多面体。此外，如图13中所示，透镜100可形成为具有第一圆形表面和第二圆形表面以及侧表面的圆柱体。此外，如图14中所示，透镜100可形成为具有第一椭圆表面和第二椭圆表面以及侧表面的椭圆柱体。在图1以及图12至图14中，第一表面可限定为用户的眼睛所位于的表面(例如，最接近于用户的眼睛或面向用户的眼睛的表面)，并且第二表面可限定为透镜100的外表面(例如，背向用户的眼睛的表面)。透镜100可形成为除了图1以及图12至图14中所示的多面体、椭圆柱体和圆柱体形状之外的其它形状，诸如半圆柱体、半椭圆柱体、畸变的圆柱体或畸变的半圆柱体。
[0046] 透镜100包括第一偏振镜141、142、143、144和第二偏振镜151、152、153。虽然在图1中示出了透镜100包括多个第一偏振镜和多个第二偏振镜，但透镜100可包括仅一个第一偏振镜和仅一个第二偏振镜。然而，为了扩大显示装置200的对用户可见的区域(即，视场(FOV))，透镜100可包括多个第一偏振镜和多个第二偏振镜。
[0047] 第一偏振镜141、142、143和144中的每个可以是例如反射第一偏振光并透射第二偏振光的反射偏振膜，并且第二偏振镜151、152和153中的每个可以是反射第二偏振光并透射第一偏振光的反射偏振膜。反射偏振膜可以是反射线性偏振器，例如，可以是可从美国的3M公司(3M Corporation)商业购得的双亮度增强膜(DBEF)。
[0048] 这里，第一偏振光可以是s偏振光(垂直偏振光)和p偏振光(水平偏振光)中的任一种，并且第二偏振光可以是s偏振光和p偏振光中的另一种。在下文中，为了便于说明，假设第一偏振光是p偏振光(水平偏振光)且第二偏振光是s偏振光(垂直偏振光)。
[0049] 第一偏振镜141、142、143和144以及第二偏振镜151、152和153反射显示装置200上显示的虚拟图像，并将该虚拟图像提供给用户的眼睛。由于显示装置200上显示的虚拟图像被第一偏振镜141、142、143和144以及第二偏振镜151、152和153反射，因而景深增加。具体地，第一偏振镜141、142、143和144以及第二偏振镜151、152和153将由显示装置200显示的虚拟图像在用户的眼睛的视网膜上的点处连结。因此，即使用户经由透镜100聚焦在真实图像上，也可清楚地看到虚拟图像。换言之，即使用户没有转移对真实图像的焦点，也可清楚地看到虚拟图像。
[0050] 第一偏振镜141、142、143、144和第二偏振镜151、152、153中的每个的尺寸可以比瞳孔的尺寸小。例如，第一偏振镜141、142、143、144和第二偏振镜151、152、153中的每个可具有约4mm的直径。在这种情况下，由于用户聚焦在真实图像上，因而用户难以识别第一偏振镜141、142、143、144和第二偏振镜151、152、153。然而，当第一偏振镜141、142、143、144和第二偏振镜151、152、153的尺寸减小时，提供给用户的眼睛的虚拟图像的亮度也被显示装置200减小，使得可鉴于此而设置第一偏振镜141、142、143和144以及第二偏振镜151、152和153的尺寸。虽然在图1中示出了第一偏振镜141、142、143和144以及第二偏振镜151、152和
153具有圆形截面，但其除了具有圆形截面之外还可具有椭圆形或多边形截面。
153具有圆形截面，但其除了具有圆形截面之外还可具有椭圆形或多边形截面。
[0051] 第一偏振镜141、142、143和144中的任一个与第二偏振镜151、152和153中的任一个定位成在透镜100的高度方向(Y-轴方向，下文中称为“第一方向”)、透镜100的宽度方向(X-轴方向，下文中称为“第二方向”)和透镜100的厚度方向(Z-轴方向，下文中称为“第三方向”)上不平行。第一偏振镜141、142、143和144可彼此间隔开一定距离(例如，预定距离)并且在第二方向(X-轴方向)上平行地布置。第二偏振镜151、152和153也可彼此间隔开一定距离(例如，预定距离)并且在第二方向(X-轴方向)上进行布置。
[0052] 如图2中所示，透镜100可包括多个透镜单元110、120和130。第一透镜单元110的上表面可包括第一倾斜表面111并且可以形成为阶梯形状。第二偏振镜151、152和153可位于以第二角度θ2倾斜的第一倾斜表面111上。第二角度θ2可根据由显示装置200、第二偏振镜151/152/153以及用户的眼睛形成的角度来适当地设置。第一透镜单元110的下表面可以是平坦的。
[0053] 第二透镜单元120位于第一透镜单元110上。第二透镜单元120的下表面可具有与第一透镜单元110的上表面的阶梯形状对应的阶梯形状。第二透镜单元120的下表面可包括第二倾斜表面121且可以形成为阶梯形状，并且第二倾斜表面121可具有与第一倾斜表面111基本上相同的倾斜度。第二透镜单元120的上表面可包括第三倾斜表面122且可以形成为阶梯形状。第一偏振镜141、142、143和144可位于以第一角度θ1倾斜的第三倾斜表面122上。第一角度θ1可根据由显示装置200、第一偏振镜141/142/143/144以及用户的眼睛形成的角度适当地设置。例如，如图9A和图9B中所示，第一偏振镜141/142/143/144的倾斜角度(此处为第一角度θ1)可以比第二偏振镜151/152/153的倾斜角度(此处为第二角度θ2)大。
[0054] 第一偏振镜141/142/143/144的倾斜角度和第二偏振镜151/152/153的倾斜角度是在第一方向(Y-轴方向)上相对于第三方向(Z-轴方向)倾斜的角度。
[0055] 第三透镜单元130位于第二透镜单元120上。第三透镜单元130的下表面可具有与第二透镜单元120的上表面的阶梯形状对应的阶梯形状。换言之，第三透镜单元130的下表面可包括第四倾斜表面131且可以形成为阶梯形状，并且第四倾斜表面131可具有与第三倾斜表面122基本上相同的倾斜度。第三透镜单元130的上表面可以是平坦的。
[0056] 由于第一偏振镜141、142、143和144中的任一个与第二偏振镜151、152和153中的任一个布置成在第一方向(Y-轴方向)上不平行，因而第一倾斜表面111和第二倾斜表面121与第三倾斜表面122和第四倾斜表面131也布置成在第一方向(Y-轴方向)上不平行。
[0057] 显示装置200位于透镜100的一侧之上。显示装置200显示用于实现增强现实的虚拟图像。
[0058] 如图3和图5中所示，显示装置200分别在第一区域F1至第七区域F7上显示第一图像IM1至第七图像IM7。换言之，第一图像IM1显示在显示装置200的第一区域F1上，第二图像IM2显示在第二区域F2上，第三图像IM3显示在第三区域F3上，第四图像IM4显示在第四区域F4上。此外，第五图像IM5显示在显示装置200的第五区域F5上，第六图像IM6显示在第六区域F6上，并且第七图像IM7显示在第七区域F7上。
[0059] 第一偏振镜141、142、143和144可布置成在第一方向(Y-轴方向)上与第一区域F1、第三区域F3、第五区域F5和第七区域F7分别重叠，并且第二偏振镜151、152和153可布置成在第一方向(Y-轴方向)上与第二区域F2、第四区域F4和第六区域F6分别重叠。例如，如图2中所示，与第二偏振镜151、152和153相比，第一偏振镜141、142、143和144可布置成在第三方向(Z-轴方向)上更靠近用户的眼睛。在这种情况下，如图3中所示，与第二区域F2、第四区域F4和第六区域F6相比，第一区域F1、第三区域F3、第五区域F5和第七区域F7可布置成在第三方向(Z-轴方向)上更靠近用户的眼睛。或者，如图4中所示，与第一偏振镜141、142、143和144相比，第二偏振镜151、152和153可布置成在第三方向(Z-轴方向)上更靠近用户的眼睛，并且在这种情况下，如图5中所示，与第一区域F1、第三区域F3、第五区域F5和第七区域F7相比，显示装置200的第二区域F2、第四区域F4和第六区域F6可布置成在第三方向(Z-轴方向)上更靠近用户的眼睛。
[0060] 此外，如图2中所示，与第二偏振镜151、152和153相比，第一偏振镜141、142、143和144可布置成在第一方向(Y-轴方向)上更靠近显示装置200。或者，如图4中所示，与第一偏振镜141、142、143和144相比，第二偏振镜151、152和153可布置成在第一方向(Y-轴方向)上更靠近显示装置200。
[0061] 显示装置200可以是有机发光显示装置或液晶显示装置。此外，如图12至图14中所示，当透镜100的一侧弯曲时，显示装置200可以是柔性显示装置。在下文中，为了便于说明，假设显示装置200是具有柔性的有机发光显示装置。
[0063] 衬底可以由塑料或玻璃形成。当衬底由塑料形成时，衬底可包括柔性衬底和支承衬底，并且显示装置200作为柔性显示装置可具有柔性。柔性衬底可以由聚酰亚胺膜形成，并且支承衬底可以由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)形成。
[0064] 薄膜晶体管层位于衬底上。薄膜晶体管层可包括扫描线、数据线和薄膜晶体管。薄膜晶体管中的每个包括栅电极、半导体层以及源电极和漏电极。当扫描驱动器直接形成在衬底上时，其可以与薄膜晶体管层一起形成。
[0065] 发光元件层位于薄膜晶体管层上。发光元件层包括阳极电极、发光层、阴极电极和堤部(bank)。发光层可包括包含有机材料的有机发光层。例如，发光层可包括空穴注入层、空穴传输层、有机发光层、电子传输层和电子注入层。空穴注入层和电子注入层可被省略。当向阳极电极和阴极电极施加电压时，空穴和电子分别经由空穴传输层和电子传输层移动至有机发光层，并且在有机发光层中彼此结合以发射光。发光元件层可以是在其中形成有像素的像素阵列层，并且因此形成发光元件层的区域可限定为用于显示图像的显示区域。
显示区域的外围区域可限定为非显示区域。
显示区域的外围区域可限定为非显示区域。
[0067] 用于封装显示装置200以保护其免受氧气或水分影响的阻挡膜位于封装层上。
[0068] 偏振板210可位于显示装置200与偏振控制单元300之间。虽然在图1中示出了偏振板210位于显示装置200的面向偏振控制单元300的一侧上，但偏振板210可位于偏振控制单元300的面向显示装置200的一侧上。
[0069] 偏振板210可具有吸收第一偏振光和第二偏振光中的任一种的光吸收轴。例如，如果偏振板210具有吸收第二偏振光的光吸收轴，则入射在偏振板210上的光可以线性地偏振成第一偏振光 并输出。
[0070] 偏振控制单元300将从显示装置200输出的图像作为第一偏振光 或第二偏振光 输出。偏振控制单元300按原样输出经由偏振板210输入的第一偏振光 的显示图像，或者将该显示图像转换成第二偏振光 并输出第二偏振光
[0071] 例如，如图6A和图6B中所示，偏振控制单元300可实施为液晶面板。如图6A和图6B中所示，偏振控制单元300可包括下衬底310、上衬底320、下电极330、上电极340和液晶层350。
[0072] 下衬底310和上衬底320中的每个可由玻璃或塑料形成。下电极330可形成在下衬底310的面向上衬底320的一侧上，并且上电极340可形成在上衬底320的面向下衬底310的一侧上。下电极330和上电极340可以由诸如铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)的透明金属材料形成。
[0073] 液晶层350位于下电极330与上电极340之间。如图6A和图6B中所示，液晶层350可包括扭曲向列型(Twisted-Nematic，TN)液晶。
[0074] 液晶层350的液晶通过形成在下电极330上的下对准层360和形成在上电极340上的上对准层370预倾斜。液晶层350的液晶可布置成通过下对准层360和上对准层370将第一偏振光 旋转90°，以将第一偏振光 转换成第二偏振光 因此，如图6A中所示，在没有通过下电极330和上电极340向液晶层350施加电场时，偏振控制单元300可将经由偏振板210输入的第一偏振光 的显示图像转换成第二偏振光 并输出该第二
偏振光 没有通过下电极330和上电极340向液晶层350施加电场的情况不仅可包括如图6A中所示的向下电极330和上电极340施加0V的电压的情况，还可包括施加至下电极330的电压与施加至上电极340的电压之间的差比临界电压小的情况。
偏振光 没有通过下电极330和上电极340向液晶层350施加电场的情况不仅可包括如图6A中所示的向下电极330和上电极340施加0V的电压的情况，还可包括施加至下电极330的电压与施加至上电极340的电压之间的差比临界电压小的情况。
[0075] 液晶层350的液晶可布置成当通过下电极330和上电极340向液晶层350施加电场时按原样透射第一偏振光 因此，当如图6B中所示那样通过下电极330和上电极340向液晶层350施加电场时，可以按原样输出经由偏振板210输入的第一偏振光 的显示图像。通过下电极330和上电极340向液晶层350施加电场的情况可包括施加至下电极330的电压与施加至上电极340的电压之间的差为临界电压或更高的情况。
[0076] 第一粘合层400将透镜100和偏振控制单元300彼此附接。第二粘合层500将偏振控制单元300与位于显示装置200一侧上的偏振板210附接。第一粘合层400和第二粘合层500中的每个可以是光学透明树脂(OCR)膜或光学透明粘合(OCA)膜。
[0077] 如上所述，根据实施方式的光学装置10，现实的图像经由透镜100提供给用户的眼睛，并且从显示装置200输出的虚拟图像可经由第一偏振镜141、142、143、144以及第二偏振镜151、152和153提供给用户的眼睛。换言之，可向用户的眼睛提供一个图像，在该图像中，虚拟图像被叠加在现实的图像上。
[0078] 图7是示出根据一些示例性实施方式的驱动光学装置的方法的流程图。例如，图7是示出驱动光学装置的方法的流程图，在该光学装置中，显示装置200被划分成七个区域F1至F7以显示七个图像IM1至IM7，并且七个图像IM1至IM7使用第一偏振镜141、142、143、144以及第二偏振镜151、152和153被提供给用户的眼睛E。
[0079] 第一步，在第一时段期间，在显示装置200的第一区域F1至第七区域F7上分别显示第一图像IM1至第七图像IM7(图7中的S101)。
[0080] 换言之，如图8A中所示，第一图像IM1可显示在显示装置200的第一区域F1上，第二图像IM2可显示在第二区域F2上，第三图像IM3可显示在第三区域F3上，并且第四图像IM4可显示在第四区域F4上。此外，第五图像IM5可显示在显示装置200的第五区域F5上，第六图像IM6可显示在第六区域F6上，并且第七图像IM7可显示在第七区域F7上。
[0081] 第二步，在第一时段期间，将显示装置200的第一图像IM1至第七图像IM7作为第一偏振光输出(图7中的S102)。
[0082] 例如，可以使显示在显示装置200的第一区域F1至第七区域F7上的第一图像IM1至第七图像IM7线性偏振成第一偏振光，并且可以向偏振控制单元300输出第一偏振光。当如图6B中所示那样通过下电极330和上电极340向液晶层350施加电场时，偏振控制单元300可以在不对经由偏振板210输入的第一偏振光 的第一图像IM1至第七图像IM7进行转换的情况下，输出第一图像IM1至第七图像IM7。
[0083] 第三步，在第一时段期间，经由第一偏振镜141、142、143和144将经由偏振控制单元300提供的第一偏振光 的第一图像IM1、第三图像IM3、第五图像IM5和第七图像IM7反射至用户的眼睛E(图7中的S103)。
[0084] 例如，第一偏振镜141、142、143、144中的每个可反射第一偏振光并透射第二偏振光，并且第二偏振镜151、152和153中的每个可反射第二偏振光并透射第一偏振光。因此，如图8A和图9A中所示，第一偏振光 的第一图像IM1、第三图像IM3、第五图像IM5和第七图像IM7可以被第一偏振镜141、142、143和144反射，并且可经由透镜100的第一侧提供给用户的眼睛E。然而，第一偏振光 的第二图像IM2、第四图像IM4和第六图像IM6不被第二偏振镜151、152和153反射。
[0085] 第四步，在第二时段期间，在显示装置200的第一区域F1至第七区域F7上分别显示第一图像IM1至第七图像IM7(图7中的S104)。
[0086] 第五步，在第二时段期间，将显示装置200的第一图像IM1至第七图像IM7作为第二偏振光 输出(图7中的S105)。
[0087] 例如，可以使在显示装置200的第一区域F1至第七区域F7上显示的第一图像IM1至第七图像IM7线性地偏振成第一偏振光，并且可以向偏振控制单元300输出第一偏振光。当如图6A中所示那样没有通过下电极330和上电极340向液晶层350施加电场时，偏振控制单元300可以将经由偏振板210输入的第一偏振光 的第一图像IM1至第七图像IM7转换成第二偏振光 并且输出该第二偏振光
[0088] 第六步，在第二时段期间，经由第二偏振镜151、152和153将经由偏振控制单元300提供的第二偏振光 的第二图像IM2、第四图像IM4和第六图像IM6反射至用户的眼睛E(图7中的S106)。
[0089] 例如，第一偏振镜141、142、143、144中的每个可反射第一偏振光并透射第二偏振光，并且第二偏振镜151、152和153中的每个可反射第二偏振光并透射第一偏振光。因此，如图8B和图9B中所示，第二偏振光 的第一图像IM1、第三图像IM3、第五图像IM5和第七图像IM7不被第一偏振镜141、142、143和144反射。然而，第二偏振光 的第二图像IM2、第四图像IM4和第六图像IM6可被第二偏振镜151、152和153反射，并且可经由透镜100的第一侧提供给用户的眼睛E。
[0090] 如上所述，用户的眼睛E可以在第一时段期间接收被第一偏振镜141、142、143和144反射的第一偏振光 的第一图像IM1、第三图像IM3、第五图像IM5和第七图像IM7，并且可以在第二时段期间接收被第二偏振镜151、152和153反射的第二偏振光 的第二图像IM2、第四图像IM4和第六图像IM6。因此，用户可以看到如图10中所示的第一图像IM1至第七图像IM7。
[0091] 当使用诸如硅上有机发光二极管(OLEDoS)或硅上液晶(LCOS)的微显示器作为显示装置200时，为了扩大显示装置200的对用户可见的区域(即，用户的视场(FOV))，透镜100的一侧上可以定位有多个显示装置200。在这种情况下，通过多个显示装置200显示的图像可能由于该多个显示装置200之间的空间而被用户分离地看到。此外，由于多个显示装置200被分开驱动，因此该多个显示装置200可能需要被同步而使得驱动可能更复杂。另外，在OLEDoS的情况下，由于在发射白光的有机发光层上形成滤色器以实现颜色，因而难以实现高亮度。
[0092] 相反，根据另一实施方式的光学装置10包括位于透镜100的一侧上的一个显示装置200，并且通过使用第一偏振镜141、142、143、144以及第二偏振镜151、152和153向用户的眼睛提供显示在一个显示装置200上的图像。因此，根据另一实施方式的光学装置10，可以容易地扩大用户的视场(FOV)，虚拟图像不是分离地被用户看到，并且不需要使多个显示装置200同步并驱动多个显示装置200。此外，当根据另一实施方式的光学装置10的显示装置200使用红色、绿色和蓝色有机发光层时，由于不需要滤色器，因而与OLEDoS相比可改善高亮度的实现。
[0093] 同时，图7至图10示出了显示装置200的第一区域F1至第七区域F7、第一偏振镜141、142、143和144以及第二偏振镜151、152和153如图2和图3中所示那样进行布置的情况。
在这种情况下，如图10中所示，用户可以看到显示在上方的第一图像IM1、第三图像IM3、第五图像IM5和第七图像IM7以及显示在下方的第二图像IM2、第四图像IM4和第六图像IM6。然而，当显示装置200的第一区域F1至第七区域F7、第一偏振镜141、142、143和144以及第二偏振镜151、152和153如图4和图5中所示那样进行布置时，用户可以看到如图11中所示的显示在上方的第二图像IM2、第四图像IM4和第六图像IM6以及显示在下方的第一图像IM1、第三图像IM3、第五图像IM5和第七图像IM7。
在这种情况下，如图10中所示，用户可以看到显示在上方的第一图像IM1、第三图像IM3、第五图像IM5和第七图像IM7以及显示在下方的第二图像IM2、第四图像IM4和第六图像IM6。然而，当显示装置200的第一区域F1至第七区域F7、第一偏振镜141、142、143和144以及第二偏振镜151、152和153如图4和图5中所示那样进行布置时，用户可以看到如图11中所示的显示在上方的第二图像IM2、第四图像IM4和第六图像IM6以及显示在下方的第一图像IM1、第三图像IM3、第五图像IM5和第七图像IM7。
[0094] 此外，如图10和图11中所示，被用户看到的第一图像IM1至第七图像IM7可以彼此接触，但是本发明不限于此。例如，被用户看到的第一图像IM1至第七图像IM7可以彼此重叠或者可以彼此间隔开。换言之，通过根据一些示例性实施方式的光学装置10而被用户看到的图像可根据显示装置200的第一区域F1至第七区域F7、第一偏振镜141、142、143和144及第二偏振镜151、152和153的布置位置以及第一偏振镜141、142、143和144及第二偏振镜151、152和153的倾斜角度而改变。
[0095] 图15是根据一些示例性实施方式的光学装置的立体图。
[0096] 参照图15，根据一些示例性实施方式的光学装置10包括透镜100、显示装置200、偏振板210、偏振控制单元300、第一粘合层400和第二粘合层500。
[0097] 除了第一偏振镜141、142、143和144与第二偏振镜151、152、153和154分别在第一方向(Y-轴方向)上平行地布置之外，图15中所示的光学装置10与图1中所示的光学装置10基本上相同。因此，将省略对图1中所示的光学装置10的一些重复描述。
[0098] 如图16中所示，透镜100可包括多个透镜单元110、120和130。第一透镜单元110的上表面可包括第一倾斜表面111并且可以形成为阶梯形状。第二偏振镜151、152、153和154可位于以第二角度θ2倾斜的第一倾斜表面111上。第二角度θ2可根据由显示装置200、第二偏振镜151/152/153/154和用户的眼睛形成的角度来适当地设置。第一透镜单元110的下表面可以是平坦的。
[0099] 第二透镜单元120位于第一透镜单元110上。第二透镜单元120的下表面可具有与第一透镜单元110的上表面的阶梯形状对应的阶梯形状。换言之，第二透镜单元120的下表面可包括第二倾斜表面121且可以形成为阶梯形状，并且第二倾斜表面121可具有与第一倾斜表面111基本上相同的倾斜度。第二透镜单元120的上表面可包括第三倾斜表面122且可以形成为阶梯形状。第一偏振镜141、142、143和144可位于以第一角度θ1倾斜的第三倾斜表面122上。第一角度θ1可根据由显示装置200、第一偏振镜141/142/143/144以及用户的眼睛形成的角度适当地设置。例如，如图21A和图21B中所示，第一偏振镜141/142/143/144的倾斜角度(此处为第一角度θ1)可以比第二偏振镜151/152/153/154的倾斜角度(此处为第二角度θ2)大。
[0100] 第三透镜单元130位于第二透镜单元120上。第三透镜单元130的下表面可具有与第二透镜单元120的上表面的阶梯形状对应的阶梯形状。换言之，第三透镜单元130的下表面可包括第四倾斜表面131且可以形成为阶梯形状，并且第四倾斜表面131可具有与第三倾斜表面122基本上相同的倾斜度。第三透镜单元130的上表面可以是平坦的。
[0101] 由于第一偏振镜141、142、143和144与第二偏振镜151、152、153和154在第一方向(Y-轴方向)上平行地布置，因而第一倾斜表面111和第二倾斜表面121与第三倾斜表面122和第四倾斜表面131也布置成在第一方向(Y-轴方向)上平行。
[0102] 显示装置200位于透镜100的一侧之上。显示装置200显示用于实现增强现实的虚拟图像。
[0103] 如图18中所示，显示装置200分别在第一区域F1至第四区域F4上显示第一图像IM1至第四图像IM4或者第五图像IM5至第八图像IM8。换言之，第一图像IM1显示在第一区域F1上，第二图像IM2显示在第二区域F2上，第三图像IM3显示在第三区域F3上，并且第四图像IM4显示在第四区域F4上。此外，第五图像IM5显示在第一区域F1上，第六图像IM6显示在第二区域F2上，第七图像IM7显示在第三区域F3上，并且第八图像IM8显示在第四区域F4上。
[0104] 第一偏振镜141、142、143和144以及第二偏振镜151、152、153和154可布置成分别在第一方向(Y-轴方向)上与第一区域F1至第四区域F4重叠。此外，如图16中所示，与第二偏振镜151、152、153和154相比，第一偏振镜141、142、143和144可布置成在第一方向(Y-轴方向)上更靠近显示装置200。或者，如图17中所示，与第一偏振镜141、142、143和144相比，第二偏振镜151、152、153和154可布置成在第一方向(Y-轴方向)上更靠近显示装置200。
[0105] 同时，虽然在图15中示出了透镜100形成为具有第一矩形表面和第二矩形表面以及第一侧表面至第四侧表面的六面体，但透镜100可形成为各种其它形状。例如，如图12中所示，透镜100可形成为具有第一八边形表面和第二八边形表面以及第一侧表面至第八侧表面的十面体。换言之，根据实施方式的透镜100可形成为具有第一多边形表面和第二多边形表面以及侧表面的多面体。此外，如图13中所示，透镜100可形成为具有第一圆形表面和第二圆形表面以及侧表面的圆柱体。此外，如图14中所示，透镜100可形成为具有第一椭圆表面和第二椭圆表面以及侧表面的椭圆柱体。在图1以及图12至图14中，第一表面可限定为用户的眼睛所位于的表面，并且第二表面可限定为透镜100的外表面。透镜100可形成为除了图1以及图12至图14中所示的多面体、椭圆柱体和圆柱体形状之外的其它形状。
[0106] 图19是示出根据一些示例性实施方式的驱动光学装置的方法的流程图。
[0107] 例如，图19是示出驱动光学装置的方法的流程图，在该光学装置中，显示装置200划分成四个区域F1至F4以显示图像IM1至IM8，并且使用第一偏振镜141、142、143、144以及第二偏振镜151、152、153和154将图像IM1至IM8提供给用户的眼睛E。
[0108] 第一步，在第一时段期间，在显示装置200的第一区域F1至第四区域F4上分别显示第一图像IM1至第四图像IM4(图19中的S201)。
[0109] 换言之，如图20A中所示，第一图像IM1可显示在显示装置200的第一区域F1上，第二图像IM2可显示在第二区域F2上，第三图像IM3可显示在第三区域F3上，并且第四图像IM4可显示在第四区域F4上。
[0110] 第二步，在第一时段期间，将显示装置200的第一图像IM1至第四图像IM4作为第一偏振光输出(图19中的S202)。
[0111] 例如，可以将在显示装置200的第一区域F1至第四区域F4上显示的第一图像IM1至第四图像IM4线性地偏振成第一偏振光，并且可以向偏振控制单元300输出第一偏振光。当如图6B中所示那样通过下电极330和上电极340向液晶层350施加电场时，偏振控制单元300可以在不对经由偏振板210输入的第一偏振光 的第一图像IM1至第四图像IM4进行转换的情况下，输出该第一图像IM1至第四图像IM4。
[0112] 第三步，在第一时段期间，经由第一偏振镜141、142、143和144将经由偏振控制单元300提供的第一偏振光 的第一图像IM1至第四图像IM4反射至用户的眼睛E(图19中的S203)。
[0113] 例如，第一偏振镜141、142、143、144中的每个可反射第一偏振光并透射第二偏振光，并且第二偏振镜151、152、153和154中的每个可反射第二偏振光并透射第一偏振光。因此，如图20A和图21A中所示，第一偏振光 的第一图像IM1至第四图像IM4可以被第一偏振镜141、142、143和144反射，并且可经由透镜100的第一侧提供给用户的眼睛E。此外，虽然第一偏振光 的第一图像IM1至第四图像IM4中的一些可能被第一偏振镜141、142、143和144透射而非反射，但它们没有被第二偏振镜151、152、153和154反射。
[0114] 第四步，在第二时段期间，在显示装置200的第一区域F1至第四区域F4上分别显示第五图像IM5至第八图像IM8(图19中的S204)。
[0115] 第五步，在第二时段期间，将显示装置200的第五图像IM5至第八图像IM8作为第二偏振光 输出(图19中的S205)。
[0116] 例如，可以将在显示装置200的第一区域F1至第四区域F4上显示的第五图像IM5至第八图像IM8线性地偏振成第一偏振光，并且可以向偏振控制单元300输出第一偏振光。当如图6A中所示那样没有通过下电极330和上电极340向液晶层350施加电场时，偏振控制单元300可以将经由偏振板210输入的第一偏振光 的第五图像IM5至第八图像IM8转换成第二偏振光 并且输出该第二偏振光
[0117] 第六步，在第二时段期间，经由第二偏振镜151、152、153和154将经由偏振控制单元300提供的第二偏振光 的第五图像IM5至第八图像IM8反射至用户的眼睛E(图19中的S206)。
[0118] 例如，第一偏振镜141、142、143、144中的每个可反射第一偏振光并透射第二偏振光，并且第二偏振镜151、152、153和154中的每个可反射第二偏振光并透射第一偏振光。因此，如图20B和图21B中所示，第二偏振光 的第五图像IM5至第八图像IM8被第一偏振镜141、142、143和144透射而非反射。然后，已穿过第一偏振镜141、142、143、144的第二偏振光的第五图像IM5至第八图像IM8可被第二偏振镜151、152、153和154反射，并且可经由透镜100的第一侧提供给用户的眼睛E。
[0119] 如上所述，用户的眼睛E可以在第一时段期间接收被第一偏振镜141、142、143和144反射的第一偏振光 的第一图像IM1至第四图像IM4，并且可以在第二时段期间接收被第二偏振镜151、152、153和154反射的第二偏振光 的第五图像IM5至第八图像IM8。
因此，用户可看到如图22中所示的第一图像IM1至第八图像IM8。
因此，用户可看到如图22中所示的第一图像IM1至第八图像IM8。
[0120] 当使用诸如硅上有机发光二极管(OLEDoS)或硅上液晶(LCOS)的微显示器作为显示装置200时，为了扩大显示装置200的对用户可见的区域(即，用户的视场(FOV))，需要多个显示装置200位于透镜100的一侧上。在这种情况下，通过多个显示装置200显示的图像可能由于该多个显示装置200之间的空间而被用户分离地看到。此外，由于多个显示装置200被分开驱动，因此需要使多个显示装置200同步而使得驱动变得复杂。另外，在OLEDoS的情况下，由于在发射白光的有机发光层上形成滤色器以实现颜色，因而难以实现高亮度。
[0121] 相反，根据一些示例性实施方式的光学装置10包括位于透镜100的一侧上的一个显示装置200，并且通过使用第一偏振镜141、142、143、144以及第二偏振镜151、152、153和154向用户的眼睛提供显示在一个显示装置200上的图像。因此，根据另一实施方式的光学装置10，可以容易地扩大用户的视场(FOV)，虚拟图像不是分离地被用户看到，并且不需要使多个显示装置200同步并驱动多个显示装置200。此外，当根据一些示例性实施方式的光学装置10的显示装置200可使用红色、绿色和蓝色有机发光层时，由于不需要滤色器，因而与OLEDoS相比可实现高亮度。
[0122] 此外，在根据又一实施方式的光学装置10中，第一偏振镜141、142、143和144与第二偏振镜151、152、153和154分别沿着第一方向(Y-轴方向)平行地布置，并且显示装置200的相同区域的图像使用偏振控制单元300进行划分，并且被提供给第一偏振镜141、142、143和144以及第二偏振镜151、152、153和154。结果，与图1中所示的光学装置10相比，由于在图15中所示的光学装置10另外向用户提供第八图像IM8，因而可以进一步扩大用户的视场(FOV)。
[0123] 同时，图19至图22如图16中所示那样示出第一偏振镜141、142、143和144布置成与第二偏振镜151、152、153和154相比在第一方向(Y-轴方向)上更靠近显示装置200的情况。在这种情况下，如图22中所示，用户可以看到显示在上方的第一图像IM1至第四图像IM4以及显示在下方的第五图像IM5至第八图像IM8。然而，当如图17中所示那样第二偏振镜151、
152、153和154布置成与第一偏振镜141、142、143和144相比在第一方向(Y-轴方向)上更靠近显示装置200时，用户可以看到如图23中所示的显示在上方的第五图像IM5至第八图像IM8以及显示在下方的第一图像IM1至第四图像IM4。
152、153和154布置成与第一偏振镜141、142、143和144相比在第一方向(Y-轴方向)上更靠近显示装置200时，用户可以看到如图23中所示的显示在上方的第五图像IM5至第八图像IM8以及显示在下方的第一图像IM1至第四图像IM4。
[0124] 此外，如图22和图23中所示，被用户看到的第一图像IM1至第八图像IM8可以彼此接触，但是本发明不限于此。例如，被用户看到的第一图像IM1至第八图像IM8可以彼此重叠或者可以彼此间隔开。换言之，根据实施方式的通过光学装置10被用户看到的图像可根据显示装置200的第一区域F1至第四区域F4、第一偏振镜141、142、143和144及第二偏振镜151、152、153和154的布置位置以及第一偏振镜141、142、143和144及第二偏振镜151、152、
153和154的倾斜角度而改变。
153和154的倾斜角度而改变。
[0125] 图24是根据各种实施方式的包括光学装置的头戴式显示器(HMD)的示例图。
[0127] 虽然在图24中示出了头戴式显示器(HMD)以包括眼镜框架腿30a和30b的眼镜的形式实施，但是眼镜框架腿30a和30b中的每个可包括可被附接至头部的头部安装带。
[0128] 光学装置的应用示例不限于图24中示出的应用示例，并且光学装置可以以各种形式应用于各种电子设备。
[0129] 如上所述，根据一些示例性实施方式的光学装置，可在使用一个显示器的同时扩大显示装置的对用户可见的区域(即，用户的视场(FOV))。
[0130] 本发明的效果不受前述内容的限制，并且在本文中预期有其它多种效果。
[0131] 根据本文中描述的本发明的实施方式的电子装置或电气装置和/或任何其它相关装置或部件可使用任何合适的硬件、固件(例如，专用集成电路)、软件或者软件、固件和硬件的组合进行实施。例如，这些装置的各种部件可形成在一个集成电路(IC)芯片上或形成在单独的IC芯片上。此外，这些装置的各种部件可以在柔性印刷电路膜、带载封装(TCP)、印刷电路板(PCB)上实施，或者形成在一个衬底上。此外，这些装置的各种部件可以是在一个或多个计算装置中的一个或多个处理器上运行的、执行计算机程序指令并与其它系统部件交互以执行本文中描述的各种功能的进程或线程。计算机程序指令存储在存储器中，该存储器可例如使用标准存储器装置(例如，随机存取存储器(RAM))在计算装置中实施。计算机程序指令也可例如存储在其它非暂时性计算机可读介质(例如，CD-ROM、闪存驱动器等)中。此外，本领域技术人员应认识到，在不背离本发明的示例性实施方式的精神和范围的情况下，可以将多种计算装置的功能组合或集成到单个计算装置中，或者可以将特定计算装置的功能分布在一个或多个其它计算装置上。
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