CN117099033A - 显示结构及显示设备 - Google Patents

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CN117099033A CN202280021303.4A CN202280021303A CN117099033A CN 117099033 A CN117099033 A CN 117099033A CN 202280021303 A CN202280021303 A CN 202280021303A CN 117099033 A CN117099033 A CN 117099033A
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Abstract

本发明提供一种显示结构(1000)，包括：波导管(1100)，其包括第一面(1110)、与所述第一面(1110)相对的第二面(1120)、以及所述第一面(1110)上的耦入区域(1112)；耦入结构(1200)，用于将光束(1201)经由所述耦入区域(1112)耦合到所述波导管(1100)内；以及耦出结构(1300)，其被配置为通过光瞳复制来执行出射光瞳扩展，并将来自所述光束(1201)的光耦合到所述波导管(1100)外。所述耦入区域(1112)具有最大宽度Wmax；所述波导管(1100)具有大于0.25×Wmax的厚度T；并且所述耦出结构(1300)包括衍射第一耦出元件(1310)和衍射第二耦出元件(1320)，所述衍射第二耦出元件(1320)至少部分地与所述第一耦出元件(1310)横向重叠。

Description

显示结构及显示设备
技术领域
本公开涉及显示设备。具体地，本公开涉及具有出射光瞳扩展特性的基于波导管的显示设备及其结构。
背景技术
具有出射光瞳扩展特性的基于波导管的显示设备通常用于各种应用，例如，头戴式透视显示设备(例如，智能眼镜)。
一般来说，这种装置必须经过精心设计，以限制与将光耦合到波导管内相关的光学损耗。通常，这种光学耦入损耗可以通过使用偏振相关的耦入结构(诸如偏振相关的衍射光栅)以及偏振改变元件(例如波片)来降低。然而，这种设置可能会增加显示设备的复杂性。
鉴于以上内容，可能期望开发与基于波导管的显示设备相关的新结构。
发明内容
提供本发明内容是为了以简化形式介绍以下详细描述中进一步描述的一些概念。本发明内容不旨在识别所要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不旨在用于限制所要求保护主题的范围。
根据第一方式，提供一种显示结构。所述显示结构包括：波导管，其包括沿基面横向延伸的第一面、与所述第一面相对的第二面、以及所述第一面上的耦入区域；耦入结构，用于将光束经由所述耦入区域耦合到所述波导管内，以通过全内反射在所述波导管内传播；以及耦出结构，其被配置为通过沿着至少第一复制方向的光瞳复制来执行出射光瞳扩展，并将来自光束的光耦合到所述波导管外。所述耦入区域具有沿第一复制方向测量的最大宽度；所述波导管具有从第一面到第二面测量的厚度，其大于所述耦入区域的最大宽度的0.25倍；并且所述耦出结构包括衍射第一耦出元件和衍射第二耦出元件，所述衍射第二耦出元件至少部分地与所述第一耦出元件横向重叠。
根据第二方式，提供一种显示设备，其包括第一方式的显示结构。
附图说明
通过结合附图阅读以下详细描述，将更好地理解本公开，其中：
图1示出根据实施例的显示结构。
图2示出根据实施例的另一个显示结构。
图3示出根据实施例的另一个显示结构。
图4示出根据实施例的显示设备。
除非特别相反说明，否则上述附图中的任何附图都可以不按比例绘制，使得所述附图中的任意元件可以相对于所述附图的其他元件以不准确的比例绘制，以便强调所述附图实施例的某些结构方面。
此外，上述附图的任何两个附图的实施例中的对应元件在所述两个附图中可以彼此不成比例，以便强调所述两个附图的实施方案的某些结构方面。
附图标记
Wmax 最大宽度
T 厚度
1000 显示结构 2200 耦入结构
1100 波导管 2201 光束
1110 第一面 2220 耦入棱镜
1111 基面 2300 耦出结构
1112 耦入区域 2301 第一复制方向
1120 第二面 2310 第一耦出元件
1200 耦入结构 2320 第二耦出元件
1201 光束 3210 衍射耦入元件
1210 衍射耦入元件 3300 耦出结构
1300 耦出结构 3301 第一复制方向
1301 第一复制方向 3310 第一耦出元件
1310 第一耦出元件 3320 第二耦出元件
1320 第二耦出元件 3400 显示引擎
2000 显示结构 3401 可照明区域
2100 波导管 3410 照明单元
2110 第一面 3411 第一激光器
2111 基面 3412 第二激光器
2112 耦入区域 3413 第三激光器
2120 第二面 3420 组合单元
2330 第三耦出元件 3430 扫描仪单元
3000 显示结构 3431 第一偏转镜
3100 波导管 3432 第二偏转镜
3110 第一面 4000 显示设备
3111 基面 4100 波导管
3112 耦入区域 4200 耦入结构
3200 耦入结构 4201 光束
3201 光束 4300 耦出结构
3202 入口区域 4400 显示引擎
具体实施方式
图1示出根据实施例的显示结构1000。
在本说明书中，“显示设备”或“屏幕”可指适用于或配置为向用户显示视觉图像的可操作设备，例如电子设备。附加地或可替换地，显示设备可以指电子视觉显示设备。显示设备通常可以包括其操作所必需或专用的任何部件或元件，例如光学和/或电气/电子部件或元件。
此外，“显示结构”可以指可操作显示设备的至少一部分。附加地或可替换地，显示结构可以指用于显示设备的结构。
在图1的实施例中，显示结构1000包括波导管1100。
在本公开中，“波导管”可以指光学波导管。附加地或替代地，波导管可以指二维波导管，其中光可以沿所述波导管的厚度方向受限制。自然地，“波导管”然后可以指的是一层波导管，其中光可能受到全内反射的限制。
图1的实施例的波导管1100包括沿着基面1111延伸的第一面1110、与第一面1110相对的第二面1120、以及在第一面1111上的耦入区域1112。
在本公开中，波导管的“面”可以指从特定观看方向观看或面向特定观看方向的所述波导管的表面的一部分。附加地或可替换地，波导管的面可以指适合于或配置为通过全内反射将光限制在所述波导管内的表面。
在本说明书中，“区域”可以指面的一部分。因此，波导管的第一面上的“耦入区域”可以是指所述第一面上适合于或配置为接收要耦入到所述波导管的光以通过全内反射在所述波导管内传播的区域。附加地或可替换地，包括显示引擎的显示结构的波导管的耦入区域可以指耦入结构的入口区域与显示引擎的最大可照明区域的交叉点，而不包括显示引擎的显示结构的波导管的耦入区域可以指耦入结构的入口区域。
这里，“基面”可以指波导管的第一面沿其延伸的假想表面。例如，在平坦的第一面的情况下，基面可以是平面的，或者例如，在弯曲的第一面的情况下，可以是弯曲的。此外，波导管的“沿基面横向延伸”的第一面可以指具有沿所述基面的横向方向的第一面。通常，元件的横向范围可以通过将所述元件投影到基面上来限定。
在图1的实施例中，显示结构1000包括耦入结构1200。
在本公开中，“耦入结构”可以指适合于或配置为将光束耦合到波导管内以通过全内反射在波导管内传播的结构。通常，耦入结构可以适合或配置为将光束耦合到波导光内，该波导光经由所述波导管的第一面上的入口区域进入所述波导管。例如，包括衍射耦入元件的耦入结构的入口区域可以指第一面上的区域，该区域的横向范围由所述衍射耦入元件的横向范围限定。类似地，包括耦入棱镜的耦入结构的入口区域可以指第一面上的区域，该区域的横向范围由所述耦入棱镜中与波导管耦合的面的横向范围限定。
图1的实施例的耦入结构1200适合于经由耦入区域1112将光束1201耦合到波导管1100内，以通过全内反射在波导管1100内传播。
在本说明书中，“光束”可指从光源辐射的定向光流。
在图1的实施例中，显示结构1000包括耦出结构1300。
在本公开中，“耦出结构”可以指被配置为将光耦合到波导管外的结构。
图1的实施例的耦出结构1300被配置为通过沿着至少第一复制方向1301的光瞳复制来执行出射光瞳扩展，并且将来自光束1201的光耦合到波导管1100外。
这里，“出射光瞳扩展”可以指以可控的方式在波导管内分布光以扩展所述波导管中发生光耦出的部分的过程。
此外，“光瞳复制”可以指出射光瞳扩展过程，其中在成像系统中形成多个出射子光瞳。已经发现，在依赖光瞳复制进行出射光瞳扩展的成像系统中，对于波导管的耦出区域的整个横向范围内的所有角度和所有波长，优选地以重叠的方式布置各个出射子光瞳。出射子光瞳的这种排列可以避免在耦出图像中形成空间强度变化，这些变化通常被感知为暗条纹。
在本说明书中，“第一复制方向”可以指耦出结构被配置为执行光瞳复制的方向。附加地或可替换地，第一复制方向可以指与基面平行地延伸的方向。
此外，被配置为执行“沿着至少第一复制方向的光瞳复制”的耦出结构可以指所述耦出结构被配置为进行一维(例如水平或垂直)光瞳复制或二维(例如水平和垂直)光瞳复制。
在图1的实施例中，耦入区域1112具有最大宽度(Wmax)，波导管1100具有大于0.25×Wmax的厚度(T)，并且耦出结构1300包括衍射第一耦出元件1310和衍射第二耦出元件1320，衍射第二耦出元件1320至少部分地、即部分地或完全地与第一耦出元件1310横向重叠。
通常，包括衍射第一耦出元件以及至少部分地与该第一耦出元件横向重叠的衍射第二耦出元件的显示结构的耦出结构可以有助于增加波导管的厚度，以便在不损害显示结构的光学特性的情况下限制光学耦入损耗和/或增加所述波导管的机械稳定性。
这里，耦入区域的“最大宽度”可以指所述耦入区域沿第一复制方向的范围的度量，例如，最高度量。例如，在环形耦入区域的情况下，所述耦入区域的最大宽度可以指所述耦入区域的直径。
此外，波导管的“厚度”可以指从第一面到第二面测量的所述波导管的范围的测量。附加地或可替换地，波导管的厚度可以垂直于基面来测量。附加地或可替换地，波导管的厚度可以从耦入区域到第二面进行测量。
在本说明书中，“衍射光学元件”可指其操作基于光衍射的光学元件。通常，衍射光学元件可以包括具有至少一个可见光波长量级的维度的结构特征，例如，至少一个小于一微米的维度。衍射光学元件的典型示例包括一维和二维衍射光栅，其可以实现为单区域衍射光栅或多区域衍射光栅。衍射光栅通常可以至少实现为表面起伏衍射光栅或体全息衍射光栅，并且它们可以被配置为用作透射型和/或反射型衍射光栅。
因此，“衍射耦出元件”可以指形成耦出结构的一部分的衍射光学元件。附加地或可替换地，衍射耦出元件可以是指衍射光学元件，该衍射光学元件适合于或被配置为通过沿着至少第一复制方向的光瞳复制来执行出射光瞳扩展并将光耦合到波导管外。
此外，第一元件与第二元件“至少部分地横向重叠”可以指所述第一元件与第二元件在基面上的投影至少部分地重叠、即部分或完全重叠。
在图1的实施例中，波导管1100可以由玻璃形成。在其他实施例中，波导管可以包括任何合适的材料，例如玻璃或聚合物，或者由任何合适的(一种或多种)材料形成。
在图1的实施例中，波导管1100在整个可见光谱中可以具有大约2的折射率。在其他实施例中，波导管可以具有任何合适的折射率和任何合适的色散特性。
图1的实施例的波导管1100由在整个可见光谱中具有大约1的折射率的空气界定。因此，光束1201通过在两个空气-玻璃界面处的全内反射而被限制在波导管1100内。在其他实施例中，波导管可以由空气界定，也可以不由空气界定。
尽管在图1中未示出，但是耦出结构1300可以被配置为通过还沿着除第一复制方向1301之外的第二复制方向的光瞳复制来执行出射光瞳扩展。在这种情况下，第一耦出元件1310和第二耦出元件1320中的每一个可以包括二维衍射光栅。在其他实施例中，耦出结构可以被配置为也可以不被配置为通过沿着第二复制方向的光瞳复制来执行出射光瞳扩展。在其他实施例中，其中耦出结构被配置为也通过沿着第二重复方向的光瞳复制来执行出射光瞳扩展，第一耦出元件和第二耦出元件中的一个或两个可以包括二维衍射光栅。
在一些实施例中，显示结构的耦出结构可以被配置为通过沿着第一复制方向的光瞳复制来执行一维出射光瞳扩展，并且第一耦出元件和第二耦出元件中的一个或两者可以包括一维衍射光栅。在这样的实施例中，所述显示结构可以进一步包括或者可以不进一步包括中间光瞳扩展结构，所述中间光瞳扩大结构被配置为接收来自耦入结构的光，通过沿着除所述第一复制方向之外的第二复制方向的光瞳复制来执行出射光瞳扩展，并且将光引导到耦出结构。
在图1的实施例中，波导管1100的厚度T可以是耦入区域1112的最大宽度Wmax的大约0.3倍。在其他实施例中，波导管可以具有大于耦入区域的最大宽度的0.25倍的任何合适的厚度。在一些实施例中，波导管的厚度可以大于或等于耦入区域的最大宽度的0.3、0.35或0.4倍。通常，与耦入区域的最大宽度成比例的波导管的更高厚度可以通过减少与耦入结构的多次相互作用相关联的耦出效应来增加其机械稳定性和/或减少显示结构中的耦入损耗。
在图1的实施例中，波导管1100的厚度T小于0.5×Wmax。在其他实施例中，波导管可以具有或不可以具有小于或等于耦入区域的最大宽度的0.5倍的厚度。通常，即使在除了第一耦出元件和第二耦出元件之外没有耦出元件的情况下，具有小于或等于耦入区域的最大宽度的0.5倍的厚度的波导管也可以有助于形成更高质量的耦出图像。
在图1的实施例中，波导管1100的厚度T可以是大约0.8毫米(mm)。在其他实施例中，波导管可以具有任何合适的厚度，例如，大于或等于0.2mm或大于或等于0.5mm和/或小于或等于2mm或小于或等于5mm的厚度。通常，增加波导管的厚度可以有助于制造显示结构。
在图1的实施例中，耦入区域1112的最大宽度Wmax约为2.5mm。在其他实施例中，耦入区域可以具有任何合适的最大宽度，例如，最大宽度大于或等于0.5mm或大于或等于1mm和/或小于或等于5mm或小于或等于10mm。
在图1的实施例中，耦入结构1200包括衍射耦入元件1210。在其他实施例中，耦入结构可以包括或不可以包括衍射耦入元件。通常，包括衍射耦入元件的耦入结构可以有助于减少显示结构的质量。
图1的实施例的衍射耦入元件1210包括表面起伏衍射光栅。在其他实施例中，其中耦入结构包括耦入衍射元件，所述耦入衍射元件可以包括也可以不包括表面起伏衍射光栅。例如，在一些这样的实施例中，耦入结构可以包括体全息衍射光栅。
图1的实施例的衍射耦入元件1210被布置在第一面1110上。在其他实施例中，衍射耦入元件可以布置或不布置在显示结构的第一面上。例如，在一些实施例中，衍射耦入元件可以布置在第二面上或波导管内。
图1的实施例的耦出结构1300被配置为经由第一面1110将光耦合到波导管1100外。在其他实施例中，耦出结构可以被配置为经由第一面和/或第二面将光耦合到波导管外。
在图1的实施例中，第一耦出元件1310布置在第一面1110上，第二耦出元件1320布置在第二面1120上。在其他实施例中，第一耦出元件可以布置或不布置在第一面上，和/或第二耦出元件可以布置或不布置在第二面上。例如，在一些实施例中，第一耦出元件和/或第二耦出元件可以布置在波导管内。通常，布置在波导管的面上的第一耦出元件和/或第二耦出元件可以促进显示结构的制造。
第一耦出元件1310和第二耦出元件1320中的每一个都包括表面起伏衍射光栅。在其他实施例中，第一耦出元件和第二耦出元件中的一个或两者可以包括或不可以包括表面起伏衍射光栅。在一些实施例中，第一耦出元件和第二耦出元件都包括体全息衍射光栅。在实施例中，其中第一耦出元件和第二耦出元件中的一个包括表面起伏衍射光栅，另一个可以包括体全息衍射光栅。
在图1的实施例中，第一耦出元件1310和第二耦出元件1320的表面起伏衍射光栅形成在布置在波导1100上的图案化膜中。在其他实施例中，其中第一耦出元件和/或第二耦出元件包括表面起伏衍射光栅，所述表面起伏衍射格栅可以形成或不形成在布置在波导管上的图案化膜中。例如，在一些这样的实施例中，表面起伏衍射光栅可以直接形成在波导管中。
尽管衍射耦入元件1210、第一耦出元件1310和第二耦出元件1320的表面起伏衍射光栅在图1中示意性地描绘为二进制衍射光栅，任何合适类型的表面起伏衍射光栅，例如二进制和/或闪耀和/或倾斜和/或多级和/或者模拟衍射光栅都可以用于衍射耦入元件、第一耦出元件和第二耦出元件中的任何一个或全部。自然地，这种表面起伏衍射光栅可以配置有附加特征，例如空间衍射效率调制特性，以便以任何合适的方式(例如，通过深度、占空比或倾斜调制)提高波导效率和图像均匀性。
此外，尽管图1描绘了单个波导管1100，但是显示结构通常可以包括一个或多个波导管。在显示结构包括两个或多个波导管的实施例中，所述波导管可以以任何合适的方式布置。在一些这样的实施例中，这样的波导管可以彼此堆叠。
图2示出根据实施例的显示结构2000。图2的实施例可以根据参考图1或结合图1公开的任何实施例。附加地或替代地，尽管在图2中没有明确示出，但是图2的实施例或其任何部分通常可以包括图1的实施例的任何特征和/或元件。
在图2的实施例中，显示结构2000包括波导管2100，波导管2100包括沿着基面2111延伸的第一面2110、与第一面2111相对的第二面2120、以及在第一面2112上的耦入区域2112；耦入结构2200，用于将光束2201经由耦入区域2112耦合到波导管2100内，以通过全内反射在波导管2100内传播；以及耦出结构2300，其被配置为通过沿着至少第一复制方向2301的光瞳复制来执行出射光瞳扩展，并将来自光束2201的光耦合到波导管2100外。
耦入区域2112具有沿第一复制方向2301测量的最大宽度(Wmax)，并且波导管2100具有从第一面2110到第二面2120测量的大于Wmax的0.25倍的厚度(T)。耦出结构2300包括衍射第一耦出元件2310和衍射第二耦出元件2320，该衍射第二耦出元件2320至少部分地与第一耦出元件2310横向重叠。
在图2的实施例中，耦入结构2200包括耦入棱镜2220。耦入棱镜2220被附接到波导管2100。在其他实施例中，耦入结构可以包括也可以不包括耦入棱镜。
在图2的实施例中，第一耦出元件2310被布置在第一面2110上，并且第二耦出元件2320布置在第二面2120上。
第一耦出元件2310和第二耦出元件2320中的每一个都包括表面起伏衍射光栅。第一耦出元件2310的表面起伏衍射光栅形成在布置在波导管2100上的图案化膜中，而第二耦出元件2320的表面起伏衍射光栅直接形成在波导管2100中。在其他实施例中，第一耦出元件和第二耦出元件中的一个或两者可以直接形成或不直接形成在波导管中。
如使用图2中的虚线所示，图2的实施例的耦出结构2300可以进一步包括布置在波导管2100内的衍射第三耦出元件2330，第三耦出元件2330至少部分地与第一耦出元件2310和第二耦出元件2320中的每一个横向重叠。在其他实施例中，耦出结构可以包括也可以不包括这样的衍射第三耦出元件。通常，包括与第一耦出元件和第二耦出元件中的每一个重叠并且布置在波导管内的衍射第三耦出元件的耦出结构可以进一步增加出射子光瞳的密度，这反过来可以有助于在不损害显示结构的光学特性的情况下进一步增加波导管的厚度。
在一些实施例中，其中耦出结构包括衍射第三耦出元件，该衍射第三耦出元件布置在波导管内并且至少部分地与第一耦出元件和第二耦出元件中的每一个横向重叠，所述耦出结构可以进一步包括一个或多个附加耦出元件，所述一个或多个附加耦出元件中的每一个被布置在所述波导管内并且与所述第一耦出元件、所述第二耦出元件和所述第三耦出元件的每一个重叠。
在图2的实施例的耦出结构2000包括第三耦出元件2330的情况下，T可以大于或等于0.5×Wmax、大于或等于0.6×Wmax、大于或等于0.7×Wmax、大于或等于0.8×Wmax、或者大于或等于0.9×Wmax。在其他实施例中，其中耦出结构包括与第一耦出元件和第二耦出元件中的每一个重叠的第三耦出元件，波导管可以具有大于耦入区域的最大宽度的0.25倍的任何合适厚度。
图2的实施例的第三耦出元件2330可以包括体全息衍射光栅。第三耦出元件2330的体全息衍射光栅可以被实现为所谓的“薄透射体全息衍射格栅”，其具有小于0.1mm的厚度并且可操作为透射光栅全息衍射光栅。第三耦出元件2330的体全息衍射光栅可以实现为所谓的“厚”的体全息衍射格栅，其具有至少0.1mm的厚度并且可操作为透射和/或反射模式衍射格栅。
图3示出根据实施例的显示结构3000。图3的实施例可以根据参考或结合图1和图2中的任何一个公开的任何实施例。附加地或可替换地，尽管在图3中没有明确示出，但是图3的实施例或其任何部分通常可以包括图1和图2的任何实施例的任何特征和/或元件。
在图3的实施例中，显示结构3000包括波导管3100，波导管3100包括沿基面3111横向延伸的第一面3110、以及在第一面3110上的耦入区域3112。显示结构3000还包括耦入结构3200和耦出结构3300，该耦入结构3200用于将光束3201经由耦入区域3112耦合到波导管3100内，以通过全内反射在波导管3100内，该耦出结构3300被配置为通过沿着至少第一复制方向3301的光瞳复制来执行出射光瞳扩展，并将来自光束3201的光耦合到波导管3100外。
该实施例的显示结构3000还包括用于将光束3201引导到耦入结构3200的显示引擎3400。在其他实施例中，显示结构可以包括也可以不包括这样的显示引擎。
在本公开的整个过程中，“显示引擎”可以是指显示结构的一部分，该部分适合于或被配置为形成图像，例如，在角谱中，将传递到耦入结构。通常，显示引擎可以在波导管的第一面上具有(最大)可照明区域。显示引擎的可照明区域可以至少部分地与耦入结构的入口区域、即部分地或完全地横向重叠。显示引擎可以形成也可以不形成出射光瞳。在显示引擎形成出射光瞳的实施例中，所述出射光瞳可以与耦入结构的入射光瞳重叠。
图3的实施例的显示引擎3400被实现为基于扫描仪的显示引擎。在其他实施例中，其中显示结构包括显示引擎，所述显示引擎可以以任何合适的方式实现，例如，作为基于扫描仪的显示引擎或作为基于面板的显示引擎。通常，基于扫描仪的显示引擎的使用可以有助于减小显示结构的尺寸和/或增加亮度和/或提高对比度。由于基于扫描仪的显示引擎的使用通常导致较小尺寸的可照明区域，因此可以将厚度减小的波导管与这种显示引擎结合使用。
在图3的实施例中，显示引擎3400包括：照明单元3410，其包括发射蓝色的第一激光器3411、发射绿色的第二激光器3412和发射红色的第三激光器3413；组合单元3420，其用于组合来自第一激光器3411、第二激光器3412和第三激光器3413的光以形成光束3201；以及扫描仪单元3430，其包括第一偏转镜3431和第二偏转镜3432，并且被配置为收集来自组合单元3420的光并且驱动第一偏转镜3421和第二偏转镜3432以使得光束3201入射在耦入区域3112上的不同位置上。
图3的实施例的显示引擎3400包括基于激光的照明单元。在其他实施例中，显示引擎可以包括任何合适类型的照明单元，例如，基于激光的照明单元和/或基于发光二极管的照明单元。
图3的实施例的扫描仪单元3430可以被实现为双一维微机电反射镜扫描仪单元。在其他实施例中，基于扫描仪的显示引擎可以包括任何合适类型的扫描仪单元，例如，双一维微机电反射镜(MEMS反射镜)扫描仪单元或二维MEMS反射镜扫描仪单元。
一方面，图3的实施例的耦入结构3200在第一面3110上具有入口区域3202，该入口区域3202由衍射耦入元件3210的横向范围限定。另一方面，显示引擎3400在第一面3110上具有可照明区域3401。可照明区域3401的横向范围取决于第一偏转镜3431和第二偏转镜3432的移动范围。
由于图3的实施例的显示结构3000包括显示引擎3400，耦入区域3112的横向延伸被定义为入口区域3202和可照明区域3401的交叉点。在图3的实施例中，耦入区域3112具有沿第一复制方向3301测量的最大宽度Wmax；波导管3100具有大于0.25×Wmax的厚度T；并且耦出结构3300包括衍射第一耦出元件3310和衍射第二耦出元件3320，该衍射第二耦出元件3320至少部分地与第一耦出元件3310横向重叠。
在图3的实施例中，波导管3100可以具有大约0.5mm的T，并且耦入区域3112具有大约1.2mm的Wmax。因此，T可以是大约0.4×Wmax。
以上，主要讨论了显示结构的特征。在下文中，将更加强调显示设备的特性。上面所说的关于与显示结构相关的实现方式、定义、细节和优点的内容在必要的修改后适用于下面讨论的显示设备。反之亦然。
图4示出根据实施例的显示设备4000。图4的实施例可以根据参考或结合图1至图3中的任何一个公开的实施例中的任何实施例。附加地或可替换地，尽管在图4中没有明确示出，但是图4的实施例或其任何部分通常可以包括图1至图3的任何实施例的任何特征和/或元件。
图4的实施例的显示设备4000包括根据本说明书的显示设备。
在图4的实施例中，显示设备4000被实现为透视头戴式显示设备，更具体地，被实现为包括透视显示器的眼镜。在其他实施例中，显示设备可以以任何合适的方式实现，例如，作为透视和/或头戴式显示设备。
在图4的实施例中，显示设备4000包括波导管4100、耦入结构4200、耦出结构4300和显示引擎4400。由显示引擎4400引导到耦入结构4200的光束4201可以通过耦入结构4200耦合到波导管4100内，并且来自光束4201的光然后可以通过耦出结构4300耦合到波导管4100外朝向用户的眼睛。
应当理解，上述实施例可以彼此组合使用。两个或多个实施例可以组合在一起以形成进一步的实施例。
本领域技术人员显而易见的是，随着技术的进步，本发明的基本思想可以以各种方式实现。因此，本发明及其实施例不限于上述实例，相反，它们可以在权利要求的范围内变化。
应当理解，上面描述的任何益处和优点可以涉及一个实施例或者可以涉及几个实施例。实施例不限于那些解决任何或所有所述问题的实施例，或者那些具有任何或所有的所述益处和优点的实施例。
术语“包括”在本说明书中用于表示包括随后的特征或动作，而不排除一个或多个附加特征或动作的存在。将进一步理解，对“一个”项目的引用是指这些项目中的一个或多个。

Claims (13)

1.一种显示结构(1000)，包括：
波导管(1100)，其包括沿基面(1111)横向延伸的第一面(1110)、与所述第一面(1110)相对的第二面(1120)以及所述第一面(1110)上的耦入区域(1112)；
耦入结构(1200)，用于将光束(1201)经由所述耦入区域(1112)耦合到波导管(1100)内，以通过全内反射在所述波导管(1100)内传播；以及
耦出结构(1300)，其被配置为通过沿着至少第一复制方向(1301)的光瞳复制来执行出射光瞳扩展，并将来自光束(1201)的光耦出到所述波导管(1100)外，
其中，所述耦入区域(1112)具有沿第一复制方向(1301)测量的最大宽度Wmax；所述波导管(1100)具有从第一面(1110)到第二面(1120)测量的厚度T，其大于所述耦入区域(1112)的最大宽度Wmax的0.25倍；并且所述耦出结构(1300)包括衍射第一耦出元件(1310)和衍射第二耦出元件(1320)，所述衍射第二耦出元件(1320)至少部分地与所述第一耦出元件(1310)横向重叠。
2.根据权利要求1所述的显示结构(1000)，其中，所述波导管(1100)的厚度T大于或等于所述耦入区域(1112)的最大宽度Wmax的0.3、0.35或0.4倍。
3.根据前述权利要求中任一项所述的显示结构(1000)，其中，所述耦入结构(1200)包括衍射耦入元件(1210)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的显示结构(2000)，其中，所述耦入结构(2200)包括耦入棱镜(2220)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的显示结构(1000)，其中，所述第一耦出元件(1310)设置在所述第一面(1110)上，并且所述第二耦出元件(1320)设置在所述第二面(1120)上。
6.根据权利要求5所述的显示结构(2000)，其中，所述耦出结构(2300)还包括设置在所述波导管(2100)内的衍射第三耦出元件(2330)，所述第三耦出元件(2330)至少部分地与所述第一耦出元件(2310)和所述第二耦出元件(2320)中的每一个横向重叠。
7.根据权利要求6所述的显示结构(1000)，其中，所述波导管(1100)的厚度T大于或等于所述耦入区域(1112)的最大宽度Wmax的0.5、0.6、0.7、0.8或0.9倍。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的显示结构(1000)，其中，所述波导管(1100)的厚度T小于或等于所述耦入区域(1112)的最大宽度Wmax的0.5倍。
9.根据前述权利要求中任一项所述的显示结构(3000)，包括：
显示引擎(3400)，用于将光束(3201)引导到耦入结构(3200)。
10.根据权利要求9所述的显示结构(3000)，其中，所述显示引擎(3400)被实现为基于扫描的显示引擎，例如激光扫描显示引擎。
11.一种显示设备(4000)，其包括前述权利要求中任一项所述的显示结构(1000)。
12.根据权利要求11所述的显示设备(4000)，其实现为透视显示设备。
13.根据权利要求11或12所述的显示设备(4000)，其实现为头戴式显示设备。
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