显示设备、头戴式显示设备和图像显示系统本申请要求于2015年8月31日提交的第10-2015-0123014号韩国专利申请的优先
权以及从该申请产生的所有权益，该申请的内容通过引用全部包含于此。
技术领域
一个或更多个示例性实施例涉及显示设备、头戴式显示设备和图像显示系统，更
具体地讲，涉及通过发射或利用具有深度信息的红外线来显示三维(“3D”)图像的显示设
备、头戴式显示设备和图像显示系统。
背景技术
头戴式显示设备通常指被构造为以眼镜或者头盔的形式安装在用户的头部上的
显示设备。在这样的头戴式显示设备中，在用户的眼睛的前面显示图像使得用户可以识别
图像。头戴式显示设备可以利用自生成的光和/或从外部源入射的光来显示图像。
发光二极管(“LED”)为半导体器件，具体地讲，将由空穴和电子的复合产生的能量
转换为光能的p-n结二极管。当沿正向向p-n结二极管施加电压时，注入空穴和电子，并且空
穴和电子的复合产生能量。
无机LED使用无机化合物发光。无机LED可以包括红LED、黄LED、蓝LED、白LED、紫外
LED和红外LED。无机LED广泛用于例如液晶显示(“LCD”)装置、照明装置或电子显示器的背
光中。另外，有机LED使用有机化合物发光，并且广泛用于小型至大型电子装置(例如，移动
电话和大屏幕显示装置)中。
发明内容
由于三维(“3D”)显示设备的需求的增大，正在研究各种3D图像显示方法。例如，诸
如电视机(“TV”)的显示设备可以通过使用偏振片、透镜阵列或快门来在用户的左眼和右眼
上投射不同的图像以显示3D图像。然而，上面的方法具有有限的视角，并且无法同时显示二
维(“2D”)图像和3D图像。
一个或更多个示例性实施例包括用于针对3D显示设备提供连续的宽视角并通过
将3D显示设备与头戴式显示设备连接来产生增强现实的图像显示方法、显示设备和头戴式
显示设备。
根据一个或更多个示例性实施例，显示设备包括第一像素和第二像素。在这样的
实施例中，第一像素和第二像素中的每个像素包括第一子像素、第二子像素、第三子像素和
红外子像素，第一子像素发射具有第一颜色的光，第二子像素发射具有与第一颜色不同的
第二颜色的光，第三子像素发射具有与第一颜色和第二颜色不同的第三颜色的光，红外子
像素发射红外光。在这样的实施例中，从第一像素中的红外子像素发射的红外光与从第二
像素中的红外子像素发射的红外光具有彼此不同的强度。
在示例性实施例中，第一颜色、第二颜色和第三颜色可以分别是红色、绿色和蓝
色。
在示例性实施例中，其中，从第一像素中的红外子像素发射的红外光与从第二像
素中的红外子像素发射的红外光可以基本具有彼此相同的频率。
在示例性实施例中，显示设备还可以包括多个像素和控制器，所述多个像素包括
第一像素和第二像素，控制器基于所述多个像素之间的深度差的数据来控制由所述多个像
素中的每个像素中的红外子像素发射的红外光的强度。
在示例性实施例中，红外子像素可以包括红外驱动电路和电连接到红外驱动电路
并由红外驱动电路驱动的红外无机发光二极管(“LED”)。
在示例性实施例中，显示设备还可以包括第一电极和第二电极，第一电极电连接
到红外驱动电路并与红外无机LED的一端接触，第二电极面对第一电极并与红外无机LED的
另一端接触。在这样的实施例中，第二电极可以共同地设置在第一子像素、第二子像素、第
三子像素和红外子像素中。
在示例性实施例中，红外子像素还可以包括使红外无机LED发射的红外光扩散的
光扩散层(light spreading layer)。
在示例性实施例中，第一子像素至第三子像素中的每个子像素可以包括有机发光
二极管(“OLED”)。
在示例性实施例中，第一子像素至第三子像素中的每个子像素可以包括无机LED。
根据一个或更多个示例性实施例，头戴式显示设备包括照相机、红外传感器、信号
处理器和显示单元，照相机接收由物体发射的可见光并将可见光转换为电信号，红外传感
器接收由物体发射的红外光，信号处理器基于由照相机获得的颜色数据和由红外传感器获
得的深度数据来产生3D渲染数据，显示单元从信号处理器接收3D渲染数据并显示与3D渲染
数据对应的图像。
在示例性实施例中，信号处理器可以包括数据匹配单元，数据匹配单元基于发射
可见光和红外光的物体的位置来使颜色数据与深度数据匹配。
在示例性实施例中，头戴式显示设备还可以包括光学器件，光学器件位于由显示
单元发射的光的路径上并将光聚焦在预定区域上。
在示例性实施例中，头戴式显示设备还可以包括容纳照相机、红外传感器、信号处
理器和显示单元的框架。在这样的实施例中，框架可以成形为安装在用户的头部上。
在示例性实施例中，头戴式显示设备还可以包括容纳在框架中并位于物体与用户
之间的透镜单元。在这样的实施例中，透镜单元可以包括调整从物体入射的光的透射率的
透射率调整单元。
在示例性实施例中，透射率调整单元可以包括液晶。
根据一个或更多个示例性实施例，使用头戴式显示设备的图像显示方法包括：从
显示设备接收可见光和红外光；从可见光和红外光提取颜色数据和深度数据；基于颜色数
据和深度数据产生3D渲染数据；在头戴式显示设备上显示与3D渲染数据对应的图像。
在示例性实施例中，显示设备可以包括多个像素，所述多个像素中的每个像素可
以包括发射可见光的可见光子像素和发射红外光的红外子像素。
在示例性实施例中，显示设备还可以包括控制器，控制器基于所述多个像素之间
的深度差的数据来控制由所述多个像素中的每个像素中的红外子像素发射的红外光的强
度。
在示例性实施例中，红外子像素可以包括红外驱动电路和电连接到红外驱动电路
并由红外驱动电路驱动的红外无机发光二极管(“LED”)。
在示例性实施例中，所述方法还可以包括：在产生3D渲染数据之前，基于所述多个
像素在发射可见光和红外光的显示设备中的相应位置来使颜色数据与深度数据匹配。
根据一个或更多个示例性实施例，图像显示系统包括显示设备和头戴式显示设
备，显示设备包括发射可见光和红外光的多个像素，头戴式显示设备构造为从显示设备接
收可见光和红外光并显示图像。在这样的实施例中，头戴式显示设备包括照相机、红外传感
器、信号处理器和显示单元，照相机接收由显示设备发射的可见光并将可见光转换为电信
号，红外传感器接收由显示设备发射的红外光，信号处理器基于由照相机获得的颜色数据
和由红外传感器获得的深度数据来产生三维渲染数据，显示单元从信号处理器接收三维渲
染数据并显示与三维渲染数据对应的图像。
附图说明
通过下面结合附图对示例性实施例的描述，这些和/或其他方面将变得清楚和更
容易理解，在附图中：
图1是根据示例性实施例的显示设备的示意性框图；
图2是图1的显示设备中的两个相邻像素的平面图；
图3是沿图2的像素的线III-III截取的剖视图；
图4是根据另一示例性实施例的显示设备的示意性剖视图；
图5是根据示例性实施例的头戴式显示设备的示意性透视图；
图6是图5的头戴式显示设备中的一些组件的示意性概念图；
图7是图5的头戴式显示设备中的透镜单元的示例性实施例的示意性剖视图；
图8是根据示例性实施例的图像显示方法的流程图；
图9是根据示例性实施例的用于提供图8的图像显示方法的系统的概念图。
具体实施方式
现在将在下文中参照附图来更加充分地描述本发明，在附图中示出各种实施例。
然而，本发明可以以许多不同的形式实现，并且不应该被解释为局限于这里阐述的实施例。
相反地，提供这些实施例使得本公开将是彻底的和完整的，并且将充分地向本领域技术人
员传达发明的范围。同样的附图标记始终表示同样的元件。
将理解的是，当元件被称为“在”另一元件“上”时，该元件可以直接在其他元件上
或者在它们之间可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接在”另一元件“上”时，不存在
中间元件。
将理解的是，尽管在这里可以使用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种元
件、组件、区域、层和/或部分，但这些元件、组件、区域、层和/或部分不应该受这些术语限
制。这些术语仅用于将一个元件、组件、区域、层或部分与另一元件、组件、区域、层或部分区
分开。因此，在不脱离这里的教导的情况下，下面讨论的第一“元件”、“组件”、“区域”、“层”
或“部分”可以被称为第二元件、组件、区域、层或部分。
这里使用的术语仅出于描述具体实施例的目的而不意在成为限制。如这里所使用
的，除非上下文清楚地另有指示，否则单数形式“一个”、“一种”、“所述”和“该”意在包括复
数形式(包括“至少一个”)。“或者”意为“和/或”。如这里所使用的，术语“和/或”包括一个或
更多个相关所列项的任意和全部组合。还将理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”及
其变型或者“包括”及其变型时，表示存在陈述的特征、区域、整体、步骤、操作、元件和/或组
件，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、区域、整体、步骤、操作、元件、组件和/或
它们的组。
此外，可以在这里使用诸如“下面的”或“底部”与“上面的”或“顶部”的相对术语来
描述如图中所示的一个元件与另一元件的关系。将理解的是，相对术语意在包含除附图中
描绘的方位之外的装置的不同方位。例如，如果将附图之一中的装置翻转，则被描述为在其
他元件的“下”侧的元件将随后被定位为在所述其他元件的“上”侧。因此，根据附图的具体
方位，示例性术语“下面的”可以包含“下面的”和“上面的”两种方位。类似地，如果将附图之
一中的装置翻转，则被描述为“在”其他元件的“下方”或“之下”的元件将随后被定位为“在”
所述其他元件的“上方”。因此，示例性术语“在……下方”或“在……之下”可以包含在……
上方和在……下方两个方位。
这里所使用的“大约”或“近似”包括陈述的值，并意味着：考虑到正在被谈及的测
量以及与具体量的测量有关的误差(即，测量系统的局限性)，在由本领域普通技术人员所
确定的具体值的可接受偏差范围之内。例如，“大约”可以表示在一个或更多个标准偏差内，
或者在所陈述的值的±30％、20％、10％、5％之内。
除非另有定义，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本
公开所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。还将理解的是，除非这里明确
地如此定义，否则术语(诸如在通用字典中定义的术语)应该被解释为具有与相关领域和本
公开的环境中它们的意思一致的意思，而不将以理想化或者过于正式化的含义来解释。
在这里参照作为理想化实施例的示意性示图的剖视图来描述示例性实施例。如
此，将预计出现例如由制造技术和/或公差引起的图示的形状的变化。因此，这里描述的实
施例不应当被解释为局限于这里示出的区域的具体形状，而将包括例如由制造导致的形状
的偏差。例如，示出或描述为平面的区域可以通常具有粗糙和/或非线性的特征。此外，示出
的锐角可以被倒圆。因此，在图中示出的区域本质上是示意性的，它们的形状并不意在示出
区域的精确形状，并不意在限制本权利要求的范围。
在下文中，将参照附图描述发明的示例性实施例。
图1是根据示例性实施例的显示设备100的示意性框图。图2是图1的显示设备100
中的两个相邻像素的平面图。图3是沿图2的像素的线III-III截取的剖视图。
参照图1和图2，显示设备100的示例性实施例可以包括显示面板10、驱动器20和处
理器30。
显示面板10可以包括包含第一像素P1和第二像素P2的多个像素。驱动器20可以包
括分别向连接到多个像素的扫描线和数据线施加扫描信号和数据信号的扫描驱动器和数
据驱动器。驱动器20与处理器30连接，并且可以从处理器30接收信息，例如，关于用于向多
个像素施加扫描信号和数据信号的时序以及信号的振幅的信息。
图2示意性地示出多个像素之中的第一像素P1和第二像素P2的结构。在示例性实
施例中，如图2中所示，第一像素P1和第二像素P2彼此相邻，但示例性实施例不限于此。在示
例性实施例中，可以在第一像素P1与第二像素P2之间设置其他像素。
第一像素P1和第二像素P2中的每个像素可以包括发射具有第一颜色的光的第一
子像素SP1、发射具有与第一颜色不同的第二颜色的光的第二子像素SP2、发射具有与第一
颜色和第二颜色不同的第三颜色的光的第三子像素SP3以及发射红外光的红外子像素IR。
从第一像素P1中的红外子像素IR发射的红外光和从第二像素P2中的红外子像素IR发射的
红外光发射不同强度的红外光。
提供红外光使得在从第一像素P1和第二像素P2发射的具有预定颜色的光中包括
深度信息，从第一像素P1和第二像素P2发射的红外光的强度之间的差可以与第一像素P1和
第二像素P2之间的深度差对应。
在这里，术语“深度”是指与任意点的距离。图像的深度信息可以指示图像的3D信
息。即，显示设备100包括包含第一像素P1和第二像素P2的多个像素，并且可以通过使用多
个像素来显示图像。多个像素中的每个像素可以被导通或截止。当像素被导通时，可以通过
使用发射不同颜色的可见光的第一子像素SP1至第三子像素SP3的结合来发射具有预定颜
色的光。仅包括包含第一子像素SP1至第三子像素SP3的像素的显示设备可能仅会显示二维
(“2D”)图像。
在示例性实施例中，显示设备100包括可在多个像素中的每个像素中包括深度信
息的红外子像素IR，并且可以通过从多个像素中的每个像素发射的红外光的结合来获得由
显示设备100显示的图像的深度信息。因此，显示设备100可以通过深度信息和2D图像的结
合来获得由显示设备100显示的图像的3D信息。
根据示例性实施例，第一颜色、第二颜色和第三颜色可以分别为红色、绿色和蓝
色，但不限于此。第一颜色至第三颜色可以是在结合时显示白光的其他颜色(例如，其他原
色)。
根据示例性实施例，第一像素P1的红外子像素IR和第二像素P2的红外子像素IR可
以发射频率彼此基本相同的红外光，但示例性实施例不限于此。在可选的示例性实施例中，
第一像素P1的红外子像素IR和第二像素P2的红外子像素IR可以分别发射频率彼此不同的
红外光。
处理器30可以包括控制器31，控制器31基于显示设备100中的多个像素之间的深
度差的数据来控制由多个像素中的每个像素中的红外子像素IR发射的红外光的强度。控制
器31可以通过控制向红外子像素IR施加的数据信号的振幅或者控制向红外子像素IR施加
扫描信号时的时间来控制红外光的强度。尽管未示出，但是处理器30还可以包括计算器和
寄存器。
处理器30可以通过使用控制器31来处理信号，使得显示设备100可以显示包括3D
信息的2D图像。在显示设备100前面的用户在没有附加装置的情况下会无法看见红外光，而
可以仅看见由显示设备100显示的2D图像。当使用用于接收由显示设备100发射的处理的红
外光的附加装置时，用户可以看见由显示设备100显示的3D图像，这将在后面进行详细地描
述。
尽管图2示出第一像素P1和第二像素P2中的子像素以2×2矩阵的形式布置的示例
性实施例，但示例性实施例不限于此，子像素可以按各种方式布置。
图3是根据示例性实施例的图2的第一像素P1的第三子像素SP3和红外子像素IR的
剖视图。在下文中，将参照图3详细地描述第三子像素SP3和红外子像素IR中的一些元件。
在第一像素P1中，缓冲层111位于基底110上。包括晶体管TIR和电容器(未示出)的
驱动电路以及连接到驱动电路并由驱动电路驱动的红外无机发光二极管(“LED”)LEDIR设置
在缓冲层111的与红外子像素IR对应的区域中。
基底110可以包括玻璃或塑料。缓冲层111可以有效地防止杂质从基底110渗透到
驱动电路，并且使基底110的表面平坦化。缓冲层111可以具有包括诸如氮化硅(SiNx)和/或
氧化硅(SiOx)的无机材料层的单层结构或多层结构。
晶体管TIR可以包括有源层112、栅电极114、源电极116S和漏电极116D。有源层112
可以具有导电的源区和漏区以及位于源区与漏区之间的沟道区。栅电极114可以设置在有
源层112上但与有源层112绝缘。源电极116S和漏电极116D可以分别与有源层112的源区和
漏区电连接。可以省略源电极116S和漏电极116D中的至少一个电极。
第一绝缘层113可以设置在有源层112与栅电极114之间。第二绝缘层115可以设置
在第一绝缘层113上并覆盖栅电极114。第一绝缘层113和第二绝缘层115可以具有包括诸如
氮化硅(SiNx)和/或氧化硅(SiOx)的无机材料层的单层结构或多层结构。
第三绝缘层117可以设置在第二绝缘层115上并覆盖源电极116S和漏电极116D。第
三绝缘层117可以包括有机材料和/或无机材料。
尽管图3示出晶体管TIR的栅电极114设置在有源层112的上方，但示例性实施例不
限于此。栅电极114可以设置在有源层112的下方。
堤170可以设置在第三绝缘层117上并限定子像素区域。堤170可以包括容纳红外
无机LED LEDIR的凹区170a。堤170的高度可以基于红外无机LED LEDIR的高度和视角来确
定。凹区170a的尺寸(例如，宽度)可以基于显示设备100的分辨率来确定。尽管图2示出凹区
170a是正方形，但示例性实施例不限于此。可选择地，凹区170a可以具有各种形状，例如，多
边形、矩形、圆形、椭圆形或三角形。
第一电极120a可以设置在凹区170a的侧表面和底表面上以及堤170的上表面的至
少一部分处。第一电极120a可以经由形成在第三绝缘层117中的孔H而电连接到晶体管TIR的
源电极116S或漏电极116D。
根据示例性实施例，堤170可以用作光阻挡单元，并且可以包括具有低透光率的材
料。堤170可以有效地防止光通过红外无机LED LEDIR的侧表面射出，因此有效地防止与从相
邻的子像素发射的光的干扰。在这样的实施例中，堤170可以通过吸收并阻挡从位于显示设
备100外面的外部源入射的光来增大显示设备100的亮室对比度(bright room contrast
ratio，BRCR)。然而，示例性实施例不限于此。堤170可以包括半透明材料、光反射材料或光
散射材料。
红外无机LED LEDIR可以设置在堤170的凹区170a中。根据示例性实施例，红外无机
LED LEDIR可以是但不限于具有约1微米(μm)至约100μm的微LED。单个或多个红外无机LED
LEDIR可以通过传送装置从晶圆上被拾取，并且转移到基底110，然后容纳在凹区170a中。红
外无机LED LEDIR可以发射波长为约700纳米(nm)至约1mm的红外光。红外光对用户的眼睛来
说可以是不可见的。
红外无机LED LEDIR可以包括p-n结二极管140a、第一接触电极130a和第二接触电
极150a。第一接触电极130a和/或第二接触电极150a可以具有包括金属、导电氧化物和导电
聚合物中的至少一种的单层结构或多层结构。第一接触电极130a和第二接触电极150a可以
选择性地包括反射层(例如，银层)。第一接触电极130a可以电连接到第一电极120a。第二接
触电极150a可以电连接到第二电极160。p-n结二极管140a可以包括p掺杂层141a、n掺杂层
142a和位于p掺杂层141a与n掺杂层142a之间的中间层143a。中间层143a为当由电子和空穴
的复合产生的激子从较高能级转变到较低能级时发光的区域。中间层143a包括半导体材料
并且可以具有单量子阱结构或多量子阱结构。
第一电极120a可以包括反射电极，第二电极160可以包括透明或半透明电极。第二
电极160在显示设备100中作为共电极可以共同地设置在多个像素中。
钝化层180可以在凹区170a中围绕红外无机LED LEDIR的至少一部分，并且可以覆
盖堤170。钝化层180可以具有预定的高度，使得不覆盖红外无机LED LEDIR的上部，例如，第
二接触电极150a。因此，第二接触电极150a可以不被钝化层180覆盖而通过钝化层180暴露。
暴露的第二接触电极150a可以电连接到第二电极160。
尽管未示出，但是显示设备100的示例性实施例还可以包括使红外光扩散的光扩
散层(未示出)。光扩散层可以设置在红外无机LED LEDIR发射的红外光的路径上。光扩散层
可以按各种位置和形状布置。光扩散层可以使红外无机LED LEDIR从红外子像素IR的前表面
向外部均匀地发射红外光，并且可以增大由显示设备100发射的红外光的角度范围(例如，
视角)。
在缓冲层111上与第三子像素SP3对应的区域中，可以设置有包括晶体管TSP3和电
容器的驱动电路以及电连接到驱动电路并由驱动电路驱动的无机LED LEDSP3。
除了无机LED发射的光的波长的差别之外，第三子像素SP3可以具有与上面描述的
红外子像素IR基本相同的结构。第三子像素SP3可以包括电连接到晶体管TSP3的第一电极
120b和位于第一电极120b上的无机LED LEDSP3。无机LED LEDSP3可以包括第一接触电极
130b、p-n结二极管140b和第二接触电极150b，第一接触电极130b电连接到第一电极120b，
p-n结二极管140b包括位于第一接触电极130b上的p掺杂层141b、n掺杂层142b和中间层
143b，第二接触电极150b位于p-n结二极管140b上并电连接到第二电极160。
在这样的实施例中，除了无机LED发射的光的颜色的差别之外，图2的第一子像素
SP1和第二子像素SP2可以具有与第三子像素SP3相同的结构。
根据示例性实施例，第一子像素SP1至第三子像素SP3和红外子像素IR可以通过同
一LED传送装置被设置或转移。显示设备100的尺寸可以通过包括小的无机LED而容易地减
小。
在这样的实施例中，红外子像素IR包括在显示设备100的多个像素中的每个像素
中，使得可以显示2D图像和与多个像素中的每个像素对应的深度信息二者。
图4是根据另一示例性实施例的显示设备200的示意性剖视图。
参照图4，显示设备200的示例性实施例可以包括多个像素，像素包括发射可见光
的可见光子像素SP和发射红外光的红外子像素IR。
在这样的实施例中，显示设备200包括基底210和位于基底210上的缓冲层211。包
括至少一个晶体管TIR和至少一个电容器(未示出)的驱动电路以及连接到驱动电路并由驱
动电路驱动的红外无机LED LEDIR设置在缓冲层211的与红外子像素IR对应的区域中。
晶体管TIR可以包括有源层212、栅电极214、源电极216S和漏电极216D。第一绝缘层
213可以设置在有源层212与栅电极214之间。第二绝缘层215可以设置在第一绝缘层213上
并覆盖栅电极214。
第三绝缘层217可以设置在第二绝缘层215上并覆盖源电极216S和漏电极216D。堤
270可以设置在第三绝缘层217上并限定子像素区域。堤270可以包括容纳红外无机LED
LEDIR的凹区270a。
第一电极220a设置在第三绝缘层217上。第一电极220a可以经由形成在第三绝缘
层217中的孔H而与晶体管TIR电连接。第一电极220a的两端可以被堤270覆盖。
红外无机LED LEDIR可以设置在堤270的凹区270a中。红外无机LED LEDIR可以是发
射波长为约700nm至约1mm的范围内的红外光且尺寸(例如，长度或宽度)为约1μm至约100μm
的微LED。
红外无机LED LEDIR可以包括p-n结二极管240a、第一接触电极230a和第二接触电
极250a。p-n结二极管240a可以包括p掺杂层241a、n掺杂层242a和位于p掺杂层241a与n掺杂
层242a之间的中间层243a。
第一电极220a可以包括反射电极，第二电极260可以包括透明或半透明电极。第二
电极260在显示设备200中作为共电极可以共同地设置在多个像素中。
钝化层280可以在凹区270a中围绕红外无机LED LEDIR的至少一部分，并且可以覆
盖堤270和红外无机LED LEDIR。钝化层280可以具有预定的高度，使得不覆盖红外无机LED
LEDIR的第二接触电极250a。因此，第二接触电极250a可以不被钝化层280覆盖而通过钝化层
280暴露。暴露的第二接触电极250a可以电连接到第二电极260。
在缓冲层211上与可见光子像素SP对应的区域中，可以设置有包括晶体管TSP和电
容器的驱动电路以及电连接到驱动电路并由驱动电路驱动的有机LED OLEDSP。
可见光子像素SP可以包括有机LED OLEDSP，有机LED OLEDSP包括电连接到晶体管
TSP的第一电极220b、面对第一电极220b的第二电极260以及位于第一电极220b与第二电极
260之间的有机发射层240b。
根据示例性实施例，显示设备200可以包括可见光子像素SP和红外子像素IR，可见
光子像素SP包括适用于大屏幕显示设备并具有快响应速度的有机LED OLEDSP，红外子像素
IR包括产生红外光的无机LED LEDIR。与上面参照图3所描述的显示设备100的示例性实施例
中一样，显示设备200可以通过在多个像素中的每个像素中包括红外子像素IR来不仅显示
2D图像，而且显示与多个像素中的每个像素对应的深度信息。
图5是根据示例性实施例的头戴式显示设备300的示意性透视图。图6是图5的头戴
式显示设备300中的一些组件的示意性概念图。
参照图5和图6，头戴式显示设备300的示例性实施例可以包括照相机310、红外传
感器320、信号处理器330和显示单元340，照相机310接收由物体发射的可见光并将可见光
转换为电信号，红外传感器320接收由物体发射的红外光，信号处理器330基于由照相机310
获得的颜色数据和由红外传感器320获得的深度数据来产生3D渲染数据，显示单元340从信
号处理器330接收3D渲染数据并显示与3D渲染数据对应的图像。
照相机310可以包括诸如电荷耦合器件(“CCD”)或互补金属氧化物半导体
(“CMOS”)的图像传感器(未示出)和使从物体入射的光聚焦的光学系统(未示出)。红外线阻
挡滤波器和/或紫外线阻挡滤波器可以设置在图像传感器的前面。
红外传感器320也可以包括诸如CCD或CMOS的图像传感器(未示出)。使特定频率范
围的红外线经过的带通滤波器和/或阻挡波长范围比可见光线的波长范围低的光的阻挡滤
波器可以设置在图像传感器的前面。
照相机310可以获得物体的颜色数据，例如，物体的2D图像的颜色数据。可以通过
接收包括深度信息的红外光的红外传感器320来获得物体的深度数据。物体可以是多个像
素中的每个像素包括红外子像素IR的图2的显示设备100。
信号处理器330可以基于由照相机310获得的颜色数据和由红外传感器320获得的
深度数据来产生3D渲染数据。这里，“3D渲染”是指基于2D图像的阴影、颜色和密度通过使用
2D图像来产生3D图像的工艺，或者通过改变阴影或密度来向2D图像添加3D效果的工艺。
根据示例性实施例，头戴式显示设备300的信号处理器330可以通过使由照相机
310获得的2D图像与由红外传感器320获得的深度信息结合来产生3D渲染数据，因此改变2D
图像的阴影或密度。信号处理器330可以包括数据匹配单元331，数据匹配单元331基于发射
可见光和红外光的物体的位置来使颜色数据和深度数据匹配。根据示例性实施例，物体可
以是图2的显示设备100。数据匹配单元331可以将来自颜色数据的像素的值匹配到与颜色
数据中的像素对应的深度数据的像素的值。
显示单元340可以是可安装在头戴式显示设备300上的小型显示装置，例如，有机
发光显示器或液晶显示(“LCD”)装置。
由信号处理器330产生的3D渲染数据可以输入到显示单元340。显示单元340可以
显示与3D渲染数据对应的图像。图像可以是3D图像，具体地讲，具有3D效果的2D图像。
在这样的实施例中，如图6中所示，改变光路的光学器件R1和R2以及使光会聚到预
定区域的光学器件350可以设置在由显示单元340发射的光的路径上。预定区域可以是用户
的眼睛40的晶状体41。会聚到晶状体41的光可以穿过晶状体41并到达用户的眼睛40的视网
膜42。
人眼的最短焦距可以是约20厘米(cm)或更大。根据示例性实施例，即使当用户的
眼睛40与显示单元340之间的距离小于最短焦距，也可以由显示单元340与眼睛40之间的光
学器件350提供最短焦距。在这样的实施例中，有效地提供最短焦距使得用户可以清楚地并
容易地识别由显示单元340显示的图像。
图5和图6示出显示单元340位于眼睛40的旁边，而不是眼睛40的前面，并且光学器
件R1和R2将由显示单元340发射的光的路径改变成朝向眼睛40的方向的示例性实施例。然
而，示例性实施例不限于此。在可选的示例性实施例中，显示单元340可以位于眼睛40的前
面，并且可以省略光学器件R1和R2。根据另一示例性实施例，显示单元340可以是用户经由
其不仅可以看见由显示单元340显示的图像，而且可以看见外部背景的透明显示器。
根据示例性实施例，头戴式显示设备300可以包括容纳照相机310、红外传感器
320、信号处理器330和显示单元340的框架360。框架360可以被成形为使得框架360可以设
置或安装在用户的头部上。在这样的实施例中，框架360可以包括设置在物体和用户之间的
透镜单元370。
在示例性实施例中，透镜单元370可以包括透明或半透明透镜以产生增强现实
(augmented reality)。在这样的实施例中，用户不仅可以看见由头戴式显示设备300中的
显示单元340显示的图像，而且可以看见穿过透镜单元370的背景图像。
然而，示例性实施例不限于此。在可选的示例性实施例中，透镜单元370可以被构
造为不透明透镜以产生虚拟现实(virtual reality)。在这样的实施例中，佩戴头戴式显示
设备300的用户可以仅看见由显示单元340显示的图像。
图7是图5的头戴式显示设备300中的透镜单元370的示例性实施例的示意性剖视
图。
在示例性实施例中，图5的头戴式显示设备300的透镜单元370可以是图7中示出的
透镜单元470。
透镜单元470可以设置在物体与用户之间，可以容纳在图5的框架360中，并且可以
包括用于调整从物体入射的光的透射率的透射率调整单元。
根据示例性实施例，透射率调整单元可以包括液晶473(例如，液晶层或液晶分
子)。在这样的实施例中，透镜单元470可以包括第一偏振片471、第一基底472、液晶473、第
二基底474和第二偏振片475。可以通过向液晶473施加电场来控制液晶473的排列方向而调
整透镜单元470的透射率。
在这样的实施例中，头戴式显示设备300可以选择性地显示增强现实或虚拟现实，
在增强现实中由图5的显示单元340显示的图像和外部背景是可见的，在虚拟现实中外部背
景不是可见的。
尽管图7示出包括液晶473的透射率调整单元的示例性实施例，但示例性实施例不
限于此。可选地，透射率调整单元可以具有各种结构，例如，可以在透明透镜的前面设置或
不设置光阻挡单元以不透射或透射从外部背景入射的光。
图8是根据示例性实施例的图像显示方法的流程图。图9是根据示例性实施例的用
于提供图8的图像显示方法的系统的概念图。
参照图8和图9，头戴式显示设备300的图像显示方法的示例性实施例可以包括接
收从显示设备100或200发射的可见光和红外光(S110)、分别从可见光和红外光提取颜色数
据和深度数据(S120)、基于颜色数据和深度数据产生3D渲染数据(S140)以及显示与3D渲染
数据对应的图像(S150)。
根据示例性实施例，显示设备100或200可以是图1至图3的显示设备100或者图4的
显示设备200，头戴式显示设备300可以是图5的头戴式显示设备300。然而，示例性实施例不
限于此。可以按各种方式修改显示设备和头戴式显示设备。
显示设备100和200中的每个显示设备包括多个像素。多个像素中的每个像素可以
包括发射可见光的可见光子像素SP1、SP2、SP3和SP以及发射红外光的红外子像素IR。显示
设备100或200可以包括图1的控制器31，控制器31基于多个像素之间的深度差的数据来控
制由多个像素中的每个像素中的红外子像素IR发射的红外光的强度。
上面已经参照图1至图4描述了显示设备100或200的这样的实施例，将省略对其任
何重复的详细描述。
根据示例性实施例，在产生3D渲染数据(S140)之前，图像显示方法还可以包括基
于多个像素在发射可见光和红外光的显示设备100或200中的相应位置使颜色数据和深度
数据匹配(S130)。
图5的头戴式显示设备300可以包括照相机310、红外传感器320、信号处理器330和
显示单元340。照相机310和红外传感器320可以执行接收从显示设备100或200发射的可见
光和红外光的步骤(S110)以及分别从可见光和红外光提取颜色数据和深度数据的步骤
(S120)。信号处理器330可以执行基于颜色数据和深度数据产生3D渲染数据的步骤(S140)。
显示单元340可以执行显示与3D渲染数据对应的图像的步骤(S150)。
在这样的实施例中，可以通过头戴式显示设备300的信号处理器330中的数据匹配
单元331执行使颜色数据和深度数据匹配的步骤(S130)。
参照图9，由显示设备100或200显示的图像可以包括对用户而言是可见的可见光
VL和对用户而言是不可见的红外光IRL。图像不仅可以在关于显示有显示设备100或200的
图像的主平面的法线方向上射出，而且可以在相对于法线方向的角度范围内射出。该角度
范围可以等于或大于约±60°。如图9中所示，一些用户U1至U4可以相对于显示设备100或
200位于等于或大于约120°的角度范围处。用户U1至U4可以同时观看由显示设备100或200
显示的图像。
在显示设备100或200的前面并位于预定角度范围内的用户U1、U2、U3和U4可以同
时观察从显示设备100或200发射的光。然而，没有佩戴头戴式显示设备300的用户U3会无法
看见红外光IRL而仅看见可见光VL。即，用户U3可以仅看见显示设备100或200上的2D图像。
然而，根据上面描述的图像显示方法，佩戴头戴式显示设备300的用户U1、U2和U4
可以看见3D图像，例如，具有3D效果的2D图像。
用户U1、U2和U4可以位于显示设备100或200的前面，并且可以同时看见由显示设
备100或200显示的3D图像。在这样的实施例中，如上所述，没有佩戴头戴式显示设备300的
用户U3仅看见2D图像。因此，在不改变显示设备100或200的模式的情况下可以同时显示2D
图像和3D图像。
根据这里描述的示例性实施例，显示设备100和200以及头戴式显示设备300可以
同时显示2D图像和3D图像，并且可以针对3D图像提供连续的宽视角。
在这样的实施例中，头戴式显示设备300和图像显示方法可以通过与显示设备100
或200连接而容易产生增强现实。
尽管已经参照附图描述了一个或更多个示例性实施例，但是本领域普通技术人员
将理解的是，在不脱离由权利要求限定的精神和范围的情况下，可在此做出形式和细节上
的各种改变。