显示设备、虚拟图像显示方法和显示设备的制造方法技术

本申请提供一种显示设备、虚拟图像显示方法和显示设备的制造方法，其中，显示设备包括：光引擎，用于形成输入光；扩束装置叠层，通过衍射扩展输入光形成输出光；扩束装置叠层包括第一扩束装置和第二扩束装置；第一扩束装置包括用于控制第一输出光束的传播方向的第一衍射元件组合和用于将输入光衍射输入到第一扩束装置的波导基板内的第一输入元件；第二扩束装置包括用于控制第二输出光束的传播方向的第二衍射元件组合和用于将透过第一扩束装置的部分输入光衍射输入到第二扩束装置的波导基板内的第二输入元件；其中，第一衍射元件组合中各衍射元件的光栅周期与第二衍射元件组合中各相应衍射元件的光栅周期相等。中各相应衍射元件的光栅周期相等。中各相应衍射元件的光栅周期相等。

【技术实现步骤摘要】
显示设备、虚拟图像显示方法和显示设备的制造方法


[0001]本专利技术涉及虚拟显示
，特别涉及一种显示设备、虚拟图像显示方法和显示设备的制造方法。

技术介绍

[0002]如图1所示，图1为一种已知的显示设备，一种已知的图像显示设备包括一个光引擎ENG1和一个衍射扩束装置EPE0。所述显示设备通过衍射扩展由光引擎ENG1提供的图像光束来显示虚拟图像。衍射扩束装置EPE0提供一个扩大了的可观测区域(以下称为眼盒)BOX1来观察虚拟图像。衍射扩束装置EPE0包括一个波导基板SUB0，一个输入元件DOE1，和一个输出元件DOE3。光引擎ENG1形成输入光IN1。输入光包括对应输入图像(IMG0)上不同图像点(P1，P2)的往不同方向传输的输入光束(B0P1,B0P2)。
[0003]扩束装置EPE0通过衍射扩展输入光IN1形成输出光。衍射扩束装置EPE0通过衍射扩展输入光束B0P1形成输出光束B3P1。衍射扩束装置EPE0通过衍射扩展输入光束B0P2形成输出光束B3P2。
[0004]输入元件DOE1通过衍射输入光IN1形成传导光(B1P1，B1P2)。传导光(B1P1，B1P2)在波导基板SUB0内传输。输出元件DOE3通过将传导光(B1P1，B1P2)衍射输出波导基板SUB0形成输出光束(B3P1，B3P2)。当输出光束(B3P1，B3P2)进入到观察者的眼睛时，观察者可以看到所显示的虚拟图像。对应不同图像点的输出光束的集合共同组成输出光。
[0005]输出光可能表现出空间上或角度分布上的不均匀。例如，输出光束B3P1可能随到输入元件DOE1的距离增加而越来越弱。又例如，从输出单元DOE3某一固定位置输出的对应图像像点P1的输出光束B3P1的能量可能弱于从该位置输出的对应图像像点P2的输出光束B3P2的能量，即使对应该输出光束的输入光束(B0P1,B0P2)具有相同的能量。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种显示设备、虚拟图像显示方法和显示设备的制造方法。
[0007]本专利技术提出一种显示设备(500)，包括：
[0008]光引擎(ENG1)，用于形成输入光(IN1)，所述输入光包括一系列代表输入图像(IMG0)的输入光束(B0P1,B0P2)；
[0009]扩束装置叠层(STC1)，通过衍射扩展所述输入光(IN1)形成输出光(OUT1)，所述输出光(OUT1)包括一系列代表所述输入图像(IMG0)的输出光束(B3aP1,B3aP2,B3bP1,B3bP2)；
[0010]所述扩束装置叠层(STC1)包括一个第一扩束装置(EPE1)和一个第二扩束装置(EPE2)；
[0011]所述第一扩束装置(EPE1)包括第一衍射元件组合(GRP1)，用于控制第一输出光束(B3aP1,B3aP2)的传播方向；
[0012]所述第二扩束装置(EPE2)包括第二衍射元件组合(GRP2)，用于控制第二输出光束
(B3bP1,B3bP2)的传播方向，
[0013]所述第一扩束装置(EPE1)包括一个第一输入元件(DOE1a)，用于将所述输入光(IN1)衍射输入到所述第一扩束装置(EPE1)的波导基板(SUB1)内；
[0014]所述第一扩束装置(EPE1)被设置为使部分所述输入光(IN1)透过所述第一扩束装置(EPE1)传输到所述第二扩束装置(EPE2)；
[0015]所述第二扩束装置(EPE2)包括一个第二输入元件(DOE1b)，用于将透过所述第一扩束装置的部分所述输入光(IN1)衍射输入到所述第二扩束装置(EPE2)的波导基板(SUB2)内；
[0016]其中，所述第一衍射元件组合(GRP1)中各衍射元件(DOE1a,DOE2a,DOE3a)的光栅周期(d1a,d2a,d3a)与所述第二衍射元件组合(GRP2)中各相应衍射元件(DOE1b,DOE2b,DOE3b)的光栅周期(d1b,d2b,d3b)相等。
[0017]本专利技术还提出一种虚拟图像显示方法，应用于显示设备(500)，所述显示设备为根据上述任一项所述的显示设备(500)，所述显示方法包括：
[0018]形成输入光(IN1)，所述输入光包括对应输入图像(IMG0)上不同图像点(P1，P2)的光束(B0P1,B0P2)；
[0019]采用所述扩束装置叠层(STC1)衍射扩展所述输入光(IN1)以形成输出光(OUT1)。
[0020]本专利技术提出一种显示设备的制造方法，所述制造方法用于制造如上述任一项所述的显示设备(500)，所述制造方法包括：
[0021]采用同一个压印母版(TOOL1)制作所述第一输入元件(DOE1a)和所述第二输入元件(DOE1b)。
[0022]其他实施例定义在其他权利要求当中。
[0023]本专利技术的各个实施例所寻求的保护范围由独立权利要求规定。本专利技术中描述的不属于独立权利要求范围的实施例(如果有的话)将被解释为有助于理解本专利技术的各种实施例的示例。
[0024]本专利技术提出的显示设备包括光引擎，用于形成输入光。所述输入光包括与输入图像像点对应的一系列输入光束。各输入光束的传播方向取决于与其对应的图像像点的位置，各输入光束的强度对应于相应像点的亮度。
[0025]所述显示设备包括由多个扩束装置重叠形成的叠层，用于接受输入光并形成输出光。输出光包括一系列与输入图像像点对应的输出光束。所述扩束装置叠层通过衍射扩展输入光束形成输出光束。
[0026]所述扩束装置叠层包括第一扩束装置和第二扩束装置，第一扩束装置包括一个第一输入元件，所述第一输入元件将输入光衍射输入第一扩束装置的波导基板内。所述第一输入元件允许一部分输入光透过所述第一扩束装置传输到第二扩束装置。所述第二扩束装置包括第二输入元件，所述第二输入元件将透过第一扩束装置的输入光衍射输入到第二扩束装置的波导基板内。
[0027]所述第一扩束装置包括一个第一输出元件，通过衍射在所述第一扩束装置的波导基板内传输的传导光，形成第一输出光束。所述第二扩束装置包括一个第二输出元件，通过衍射在所述第二扩束装置的波导基板内传输的传导光，形成第二输出光束。被第一输出元件输出的所述第一输出光束可以穿过所述第二扩束装置并传输到观察者的眼睛中。总的输
出光束由所述第一输出光束或所述第二输出光束共同组成。
[0028]可以选择所述波导基板的厚度和/或所述输入元件的折射率，使得第二扩束装置的输出光束至少部分地补偿第一扩束装置输出光束的位置分布不均匀。
[0029]可以选择所述波导基板的厚度和/或所述输入元件的折射率，使得第二扩束装置的输出光束至少部分地补偿第一扩束装置输出光束的角度分布不均匀。
[0030]可以选择所述波导基板的厚度和/或所述输入元件的折射率，使得第二扩束装置的输出光束至少部分地补偿第一扩束装置输出光束的位置和/或角度分布不均匀。
[0031]根据本专利技术，所述第一输入元件的光栅周期(d1a)与所述第二输入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种显示设备(500)，其特征在于，包括：光引擎(ENG1)，用于形成输入光(IN1)，所述输入光包括一系列代表输入图像(IMG0)的输入光束(B0P1,B0P2)；扩束装置叠层(STC1)，通过衍射扩展所述输入光(IN1)形成输出光(OUT1)，所述输出光(OUT1)包括一系列代表所述输入图像(IMG0)的输出光束(B3aP1,B3aP2,B3bP1,B3bP2)；所述扩束装置叠层(STC1)包括一个第一扩束装置(EPE1)和一个第二扩束装置(EPE2)；所述第一扩束装置(EPE1)包括第一衍射元件组合(GRP1)，用于控制第一输出光束(B3aP1,B3aP2)的传播方向；所述第二扩束装置(EPE2)包括第二衍射元件组合(GRP2)，用于控制第二输出光束(B3bP1,B3bP2)的传播方向；所述第一扩束装置(EPE1)包括一个第一输入元件(DOE1a)，用于将所述输入光(IN1)衍射输入到所述第一扩束装置(EPE1)的第一波导基板(SUB1)内；所述第一扩束装置(EPE1)被设置为使部分所述输入光(IN1)透过所述第一扩束装置(EPE1)传输到所述第二扩束装置(EPE2)；所述第二扩束装置(EPE2)包括一个第二输入元件(DOE1b)，用于将透过所述第一扩束装置的部分所述输入光(IN1)衍射输入到所述第二扩束装置(EPE2)的第二波导基板(SUB2)内；其中，所述第一衍射元件组合(GRP1)中各衍射元件(DOE1a,DOE2a,DOE3a)的光栅周期(d1a,d2a,d3a)与所述第二衍射元件组合(GRP2)中各相应衍射元件(DOE1b,DOE2b,DOE3b)的光栅周期(d1b,d2b,d3b)相等。2.根据权利要求1所述的显示设备(500)，其特征在于，所述第一输入元件(DOE1a)的折射率(n1)与所述第二输入元件(DOE1b)的折射率(n2)不同。3.根据权利要求1或2所述的显示设备(500)，其特征在于，所述第一扩束装置(EPE1)的波导基板(SUB1)的厚度(tSUB1)与所述第二扩束装置(EPE2)的波导基板(SUB2)的厚度(tSUB2)不同。4.根据权利要求1或2所述的显示设备(500)，其特征在于，所述第一波导基板(SUB1)和所述第二波导基板(SUB2)中的至少一个包括两种或两种以上的材料(S11，S12)。5.根据权利要求1或2所述的显示设备(500)，其特征在于，选择所述第一波导基板(SUB1)的厚度(tSUB1)和所述第二波导基板(SUB2)的厚度(tSUB2)；和/或选择所述第一输入元件(DOE1a)的折射率(n1)和所述第二输入元件(DOE1b)的折射率(n2)，使得所述第二扩束装置(EPE2)的输出光至...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱良富，朱以胜，塔帕尼，
申请(专利权)人：深圳市光途显示科技有限公司，
类型：发明
国别省市：