[发明专利]聚光背光体及使用聚光背光体的近眼显示系统

说明书

一种聚光背光体，包括引导光的光导和衍射光栅，该衍射光栅被配置为将被引导的光的一部分衍射地耦合出以作为衍射地耦合出的光，并且将衍射地耦合出的光聚集到眼框中。一种近眼显示系统，包括该光导以及该衍射光栅，并且进一步包括光阀阵列，该光阀阵列被配置为对衍射地耦合出的光进行调制以在眼框中形成图像。所形成的图像被配置为在该眼框内由用户观看。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年9月5日提交的美国临时专利申请序列号No.62/214,976的优先权，其全部内容通过引用结合于此。

关于联邦政府资助研究或开发的声明

不适用。

背景技术

电子显示器是用于向各种各样的设备和产品的用户传递信息的几乎无处不在的媒介。最常采用的电子显示器包括阴极射线管(CRT)、等离子显示面板(PDP)、液晶显示器(LCD)、电致发光显示器(EL)、有机发光二极管(OLED)和主动式矩阵OLED(AMOLED)显示器、电泳显示器(EP)和采用了机电或电流体光调制的各种显示器(例如，数字微镜器件、电润湿显示器等)等。通常，电子显示器可以被分类为有源显示器(即，发光的显示器)或无源显示器(即，对由另一个源提供的光进行调制的显示器)。有源显示器的最明显的示例是CRT、PDP和OLED/AMOLED等。在考虑发光时通常被归类为无源的显示器是LCD和EP显示器。无源显示器尽管经常表现出有吸引力的性能特性(包括但不限于固有的低功耗)，但由于缺乏发光能力，可能在许多实际应用中发现某种程度上有限的使用。

除了被分类为有源或无源之外，电子显示器还可以根据电子显示器的预期观看距离来表征。例如，绝大多数电子显示器被预期位于人眼的正常或“自然”调节范围(accommodation range)内的距离处。如此，电子显示器可以被直接且自然地观看，从而无需额外的光学器件。另一方面，一些显示器被专门设计成比正常调节范围更靠近用户的眼睛。这些电子显示器通常被称为“近眼”显示器，并且通常包括了一些形式的光学器件以便于观看。例如，这些光学器件可以提供物理电子显示器的处于正常调节范围内的虚拟图像，从而使得即使物理电子显示器本身可能无法被直接观看，也能够舒适地进行观看。采用近眼显示器的应用的示例包括但不限于头戴式显示器(HMD)和类似的可穿戴显示器以及一些平视显示器。各种虚拟现实系统以及增强现实系统通常包括近眼显示器，这是由于近眼显示器可以在这些应用中提供比传统显示器更加沉浸式的体验。

附图说明

参考以下结合附图的详细描述，可以更容易地对根据本文所述原理的示例和实施例的各种特征进行理解，其中相同的附图标记指定相同的结构元件，并且其中：

图1A示出了根据与本文所述原理相一致的实施例的示例中聚光背光体的侧视图。

图1B示出了根据与本文所述原理相一致的实施例的示例中的图1A的聚光背光体的一部分的横截面图。

图1C示出了根据与本文所述原理相一致的实施例的示例中的图1A的聚光背光体的另一部分的横截面图。

图1D图示了根据与本文所述原理相一致的实施例的示例中的图1A的聚光背光体的平面图。

图2示出了根据与本文所述原理相一致的实施例的示例中作为距离的函数的衍射特征间隔的曲线图。

图3A示出了根据与本文所述原理相一致的实施例的示例中聚光背光体的一部分的横截面图。

图3B示出了根据与本文所述原理相一致的另一个实施例的示例中聚光背光体的一部分的截面图。

图3C示出了根据本文所述原理的另一个实施例的示例中聚光背光体的一部分的横截面图。

图4A示出了根据与本文所述原理相一致的实施例的示例中具有多个衍射光栅段的聚光背光体的侧视图。