用于头戴式显示装置的高效背光的制作方法

本公开大体上涉及用于显示器的背光，并且在至少一些实施方式中涉及用于近眼或头戴式显示器的背光。

背景技术：

1、背光信息显示器，例如液晶显示器(“lcd”)，包括几个部件。这些部件中的两个是显示矩阵和光源或背光，该显示矩阵在高度颗粒的子像素的基础上阻挡光以创建显示的图像。光源通常定位在显示矩阵的后面并照亮所显示的图像。对于彩色显示器，背光通常发射广谱光，即白光。

2、传统上，在背光显示器中使用的光源通常是一个或多个冷阴极荧光灯(“ccfl”)。在物理上，ccfl看起来像商业办公楼中使用的荧光灯管的小型化形式。然而，ccfl以与那些商用荧光灯不同的方式产生光。最近，ccfl的使用已经给出了使用一个或多个发光二极管(“led”)作为在信息显示器中的光源的方式。led技术目前是用于lcd显示器的最常见的背光类型。

3、背光通常可以分为两种类型，即，通过显示面板的侧表面向显示面板提供光的边缘型背光和通过显示面板的底表面向显示面板提供光的直下式(direct-type)背光。边缘型背光具有用于产生光的光源和用于控制光的传播方向的光导面板或板。光源放置在光导面板的侧边，并且光导面板将从光源传输的光引导到显示面板。根据由光源产生的光束的形状，光源被分类为例如点光源、线光源和面光源。

4、近眼显示技术可以用于将信息和图像作为虚拟现实(“vr”)或增强现实(“ar”)系统的部分呈现给用户。这种近眼显示器可以结合到头戴式显示器(“hmd”)装置或头戴式耳机中。hmd可以采取多种形式，包括头盔、面罩、护目镜、面具，眼镜和其它头部或眼睛佩戴物。在一些实施方式中，虚拟现实和增强现实系统包括附加部件，包括产生图像信息以驱动虚拟现实或增强现实环境的控制器或计算机。这样的环境可以用于单个用户或多个用户。虚拟现实系统和增强现实系统中的hmd可以使用单个信息显示器或使用多个信息显示器来向用户呈现图像。虽然这些近眼(close-eye)信息显示器可以被定向为直视，但是通常信息显示器与hmd中的一个或多个透镜联接。这种透镜可以增强虚拟现实或增强的现实体验。

技术实现思路

1、本公开的一个一般方面包括显示装置。显示装置可以包括具有前表面和后表面的显示面板。该装置还包括光学子系统，该光学子系统定位在所述显示面板的前方，所述光学子系统配置为将从所述显示面板的所述前表面的部分接收的光聚焦到用户的眼睛上，所述显示面板的所述前表面的所述部分小于所述显示面板的整个前表面。该装置还包括背光组件，该背光组件定位在所述显示面板的后面，并且向所述显示面板提供光。背光组件可以包括光导，该光导包括非矩形形状的前表面、与所述前表面相对的非矩形形状的后表面、以及跨越所述前表面和所述后表面之间的周边侧表面，所述前表面具有表面区域，所述表面区域的大小和尺寸接近所述显示面板的由所述光学子系统接收和聚焦光的部分。该装置还包括光源，该光源定位在所述光导的所述周边侧表面附近，所述光源能够操作为在平行于所述光导的所述前表面的第一方向上将光发射到所述光导中，所述光导在所述第一方向上接收来自所述光源的光，并且在第二方向上将所述光从所述光导的所述前表面朝向所述显示面板引导。

2、实现方式可以包括以下特征中的一个或多个。光导的前表面的形状可以为圆形。光导的前表面可以包括具有五个或更多个侧部的多边形的形状。光源可以包括多个激光二极管，所述多个激光二极管各自发射不同颜色的光。光导的周边侧表面可以被抛光，以使得由所述光源发射的所述光发生全内反射。光导的周边侧表面可以涂覆有镜面元件或被镜面元件包围，以使得由所述光源发射的所述光发生全内反射。显示装置可以包括光提取特征的图案，所述光提取特征定位在所述光导的所述前表面上，以将来自所述光导的光朝向所述显示面板漫射。光提取特征的图案的密度可以从所述周边侧表面朝向所述光导的所述前表面的中心径向增加。光源可以包括激光二极管，所述激光二极管发射激光束，所述激光束经由全内反射在所述光导内反射多次，并且所述光提取特征的所述图案可以限定为使得在所述激光束的最先的n次反射之前，所述光提取特征的密度在所述激光束在所述光导内行进的确定的路径附近相对较低，其中，n是小于或等于10的整数。光源可以包括激光二极管，所述激光二极管发射激光束，所述激光束经由全内反射在所述光导内反射，并且所述光提取特征的所述图案可以包括与第二图案复用的第一图案，其中，对于所述第一图案，所述光提取特征的密度从所述周边侧表面朝向所述光导的所述前表面的中心径向增加，并且，对于所述第二图案，在所述激光束的最先的n次反射之前，所述光提取特征的密度在所述激光束在所述光导内行进的确定的路径附近相对较低，其中，n是小于或等于10的整数。背光组件还可以包括反射表面，所述反射表面定位在所述光导的所述后表面附近。所述背光组件还可以包括光学漫射膜，所述光学漫射膜定位在所述光导的所述前表面与所述显示面板的所述后表面之间。光源可以经由光学透明粘合剂联接到所述光导。光源可以包括激光二极管，并且所述背光组件还可以包括定位在所述激光二极管前面的透镜，其中，所述透镜可以包括准直透镜或扩展透镜。光源包括围绕所述光导的所述周边侧表面间隔开的多个发光二极管(led)。led可以承载于柔性电路板上，所述柔性电路板围绕所述光导的所述周边侧表面的至少部分延伸。led可以承载于刚性电路板上，所述刚性电路板围绕所述光导的所述周边侧表面的至少部分延伸。所描述的技术的实现方式可以包括硬件、在计算机可访问介质上的方法或进程、或计算机软件。

3、一个一般方面包括头戴式显示装置。头戴式显示装置包括第一显示装置和第二显示装置。第一显示装置和第二显示装置中的每个可以包括具有前表面和后表面的显示面板。该装置还可以包括光学子系统，该光学子系统定位在所述显示面板的前方，所述光学子系统配置为将从所述显示面板的所述前表面的部分接收的光聚焦到用户的眼睛上，所述显示面板的所述前表面的所述部分小于所述显示面板的整个前表面。该装置还包括背光组件，该背光组件定位在所述显示面板的后面，并且向所述显示面板提供光。背光组件可以包括光导，光导可以包括非矩形形状的前表面、与所述前表面相对的非矩形形状的后表面、以及跨越所述前表面和所述后表面之间的周边侧表面。该装置还可以包括激光二极管，该激光二极管定位在所述光导的所述周边侧表面附近，所述激光二极管能够操作为在平行于所述光导的所述前表面的第一方向上将光发射到所述光导中，所述光导在所述第一方向上接收来自所述二极管的光，其中，所述光经由全内反射在所述光导内反射。该设备还可以包括光提取特征的图案，所述光提取特征定位在所述光导的所述前表面上，以将来自所述光导的光朝向所述显示面板漫射。该方面的其它实施方式包括记录在一个或多个计算机存储装置上的相应的计算机系统、设备和计算机程序，每个计算机存储装置配置为执行所述方法的动作。

4、实现可以包括以下特征中的一个或多个。光导的形状可以为圆形。激光二极管可以包括三个激光二极管，三个激光二极管中的每个发射不同颜色的光。

5、一个一般方面包括显示装置。显示装置包括具有前表面和后表面的显示面板。该装置还包括光学子系统，该光学子系统定位在所述显示面板的前方，所述光学子系统配置为将从所述显示面板的所述前表面的部分接收的光聚焦到用户的眼睛上，所述显示面板的所述前表面的所述部分小于所述显示面板的整个前表面。该装置还背光组件，该背光组件定位在所述显示面板的后面，并且向所述显示面板提供光。背光组件可以包括光导，光导可以包括非矩形形状的前表面、与所述前表面相对的非矩形形状的后表面、以及跨越所述前表面和所述后表面之间的周边侧表面。该装置还可以包括激光二极管，该激光二极管定位在所述光导的所述周边侧表面附近，所述激光二极管能够操作为在平行于所述光导的所述前表面的第一方向上将光发射到所述光导中，所述光导在所述第一方向上接收来自所述二极管的光，其中，所述光经由全内反射在所述光导内反射。该装置还包括光提取特征的图案，所述光提取特征定位在所述光导的所述前表面上，以将来自所述光导的光朝向所述显示面板漫射。