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具有眼睛交互功用的透视式OLED显示器

基于有机发光二极管(OLED)的微显示器已经达到了很高的光学性能,不仅具有优异的对比度和大的动态范围,而且具有很低的功耗。它们采用直接发光机制,无需额外背光灯,因此外形尺寸可以做得很小,重量很轻,非常

  依据有机发光二极管(OLED)的微显现器现已达到了很高的光学功用,不只具有优异的对比度和大的动态规模,并且具有很低的功耗。它们选用直接发光机制,无需额定背光灯,因而外形尺度可以做得很小,分量很轻,十分合适移动式近眼(NTE)使用,比方电子取景器或头盔式显现器(HMD)。

  在许多先进的使用中,微显现器一般用作纯单向型输出设备。在集成额定的图画传感器后,微显现器的功用可以扩展为双向光学输入/输出设备。首要方针是在透视式头盔显现器使用中完成眼睛盯梢功用,然后供给依据注视的人-显现器交互作用。

  尽管今日的移动信息体系(如智能手机和平板电脑)一般都是接触操控的,但具有一流像素数量并且几许尺度明显缩小的微显现器在消费电子产品中现已找到用武之地,比方数码相机中的电子取景器。依据OLED的微显现器在视频和数据显现范畴将有很好的出路,特别是当它们还能用作输入通道时。

  现在,OLED技能为把高效率的光源和光检测器一同集成在CMOS基板上供给了或许,因而可在硅芯片根底上完成完好集成的光电和智能使用。咱们可以在同一芯片上完成微型发光器和接收器,例如以阵列类型的结构完成“双向OLED微显现器”,终究一个设备就能在同一当地乃至同一时刻再现和捕获图画。

  上述技能可以成为用于个人信息管理的全新一代设备的根底:向用户再现信息,一同以光学方法辨认用户的交互目的。比方带着双向微显现器的增强实际眼镜,这样的设备可以有意或无意地馈送习惯操作内容的视觉信息,并经过独自的眼球移动进行操控。

  双向OLED微显现器和光学组件

  为了用规范CMOS工艺完成高功用的OLED特性,需求修正顶部金属层。OLED兼容的顶部金属层的通用要求是在可见光规模内具有高的反射率、滑润的外表以防止OLED栈短路并防止氧化。顶部的发光OLED具有一个反射性底部电极和通明的顶部电极。在这些电极之间,带掺杂传输层的OLED栈与三个一组的发射器体系一同组成了高效低压的发光管。修正后的顶部金属层用作底部电极,它决议了OLED像素的形状和尺度。在底部电极下方留有空间可进一步集成驱动电路。光检测器材是经过p基板中的n阱分散完成的。借用这种结构可以在单个CMOS芯片上完成集成有驱动电路的发光与光检测器材。

  双向微显现器的有用区域由嵌套的显现器和图画传感器(嵌入式摄像头)像素组成,周围环绕着第二个图画传感器(分幅摄像头)以及驱动电路和操控电路,详见图1。

  

  图1:双向OLED微显现器中的OLED-on-CMOS设备横截面图及功用演示。

  显现器和图画传感器体系在电气上是互相独立的,相互间经过同步信号产生简略的交互。这种双向微显现器的潜在问题是在显现器和摄像头之间存在光学搅扰。不过这种搅扰可以经过按时刻次序操作显现器和摄像头加以按捺。

  光学体系由两个非球面镜、一个光束分离器和一个微显现器组成(如图2)。非球面镜选用双色涂覆,可反射显现途径中的可见光(380nm-780nm),也可以反射摄像头途径中的近红外(NIR)光(780nm-1100nm)。因而,体系答应投影自然环境视像中的虚拟图画。OLED的可见光穿过光束分离器,从底侧的非球面镜反射回来,然后被光束分离器的底边反射到眼睛。别的,眼睛被宣布850nm波长的两个近红外二极管所照亮。这个波长可以改进捕获到的图画中瞳孔和虹膜之间的对比度。二极管放置在构成漆黑瞳孔图画的摄像头光轴的外部。

  

  图2:双向近眼光学组件的光学原理。

  依据这些原理,咱们就可以将一个VGA双向OLED微显现器规划成双眼交互透视式头盔部件。这儿的嵌入式嵌套摄像头用作眼睛盯梢式图画传感器。光学组件的尺度为45mm×35mm,深度为35mm。图3显现了捕获到的眼睛图画,光学组件供给从用户眼睛到嵌入式图画传感器的锋利且高对比度投影。对两只眼睛来说,双向光学组件安装在契合人体工程学并且也集成了驱动电路的镜框内。显现器为每只眼睛供给640×480像素(VGA),而图画传感器是128×96像素。显现器的通明度是50%,可在750mm间隔处生成虚拟图画,视角为20°×21.6°。

  

  图3:捕获的眼睛图画(左)以及运转中的透视式头盔显现器(右)。

  

  表1:谷歌眼镜和COMEDD数据眼镜的功用比较。

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