一种衍射光波导及显示装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术实施例公开了一种衍射光波导及显示装置。衍射光波导包括波导基底和衍射结构；衍射结构包括耦入光栅和位于波导基底至少一侧的耦出光栅，图像源出射的图像光线从耦入光栅耦入波导基底全反射传输至耦出光栅；耦出光栅包括第一光栅层和第二光栅层，分别包括第一光栅和第二光栅，第一光栅将正向传输的部分光线和反向传输的部分光线耦出波导基底，第二光栅将部分光线衍射后反向传输；其中，远离耦入光栅的光线传输方向为正向，靠近耦入光栅的光线传输方向为反向，第一光栅的光栅周期为P，第二光栅的光栅周期为P/2。通过优化光栅结构，产生更多的衍射级次且被有效利用，从而在扩瞳以及耦出的同时实现能量回收，以提高光波导的效率。效率。效率。

【技术实现步骤摘要】
一种衍射光波导及显示装置


[0001]本技术涉及光学
，尤其涉及一种衍射光波导及显示装置。

技术介绍

[0002]衍射光波导是一种实现增强现实(AR)近眼显示的主要途径之一，它起到的作用是使用户能够看到真实世界的同时也能够看到设备给出的虚拟图像，即在真实世界中叠加虚拟信息，从而给用户提供“增强”的显示效果。
[0003]目前通常使用衍射光波导技术实现增强现实显示方案，在折射率大于周围介质的传输介质中，光线可以在波导内发生全反射以进行无泄漏地传输。这样，来自图像源的图像光线被耦合进入波导后，图像光线就能在波导内继续无损地传播，直至耦出光栅衍射输出至人眼，此过程中伴随着大量的能量浪费。
[0004]然而目前常使用的AR衍射光波导，图像光线由耦入光栅衍射进入光波导全反射传输，再经过后续光栅结构进行扩瞳和耦出，但是在扩瞳和耦出的末端通常伴随着大量的能量浪费，造成光波导效率低。

技术实现思路

[0005]本技术实施例提供了一种衍射光波导及显示装置，该衍射光波导通过优化第一光栅层和第二光栅层结构，产生更多的衍射级次且被有效利用，从而在扩瞳以及耦出的同时实现能量回收，以提高光波导的效率。
[0006]根据本技术的一方面，提供了一种衍射光波导，具体包括波导基底和衍射结构；
[0007]衍射结构包括位于波导基底一侧的耦入光栅和位于波导基底至少一侧的耦出光栅，图像源出射的图像光线从耦入光栅耦入波导基底，在波导基底内全反射传输至耦出光栅；
[0008]耦出光栅包括第一光栅层和第二光栅层，第一光栅层包括第一光栅，第二光栅层包括第二光栅，第一光栅用于将正向传输的部分光线耦出波导基底，第二光栅用于将部分光线衍射后反向传输，第一光栅还用于将反向传输的部分光线耦出波导基底；
[0009]其中，远离耦入光栅的光线传输方向为正向，靠近耦入光栅的光线传输方向为反向，第一光栅的光栅周期为P，第二光栅的光栅周期为P/2。
[0010]可选地，第一光栅层和第二光栅层位于波导基底的同一侧。
[0011]可选地，第一光栅层位于波导基底与第二光栅层之间，第一光栅层还包括填充层，所述填充层用于填充所述第一光栅之间的间隙并在所述第一光栅远离所述波导基底的一侧形成平整光滑的表面；或者，第二光栅层位于波导基底与第一光栅层之间，第二光栅层还包括填充层，所述填充层用于填充所述第二光栅之间的间隙并在所述第二光栅远离所述波导基底的一侧形成平整光滑的表面。
[0012]可选地，第一光栅层位于波导基底的第一侧，第二光栅层位于与波导基底的第二
侧，第一侧与第二侧相对设置，耦入光栅位于波导基底的第一侧或第二侧。
[0013]可选地，第一光栅和第二光栅均包括一维光栅，或者第一光栅和第二光栅均包括二维光栅。
[0014]可选地，第一光栅包括表面浮雕光栅或体光栅，第二光栅包括表面浮雕光栅或体光栅。
[0015]可选地，沿远离耦入光栅的方向，耦出光栅的衍射效率增大。
[0016]可选地，衍射光波导，沿远离耦入光栅的方向，耦出光栅的光栅深度增大。
[0017]根据本技术的另一方面，提供了一种显示装置，具体包括图像源和上述任一的衍射光波导；
[0018]图像源用于输出图像光线；
[0019]图像光线从耦入光栅入射至波导基底，在波导基底内全反射传输至耦出光栅；
[0020]耦出光栅将图像光线衍射传输后从波导基底输出至人眼。
[0021]可选地，显示装置为增强现实显示装置或虚拟现实显示装置。
[0022]本技术实施例提供的一种衍射光波导及显示装置，该衍射光波导具体包括波导基底和衍射结构；衍射结构包括位于波导基底一侧的耦入光栅和位于波导基底至少一侧的耦出光栅，图像光线从耦入光栅耦入波导基底，在波导基底内全反射传输至耦出光栅；耦出光栅包括第一光栅层和第二光栅层，第一光栅层包括第一光栅，第二光栅层包括第二光栅，第一光栅用于将正向传输的部分光线耦出波导基底，第二光栅用于将部分光线衍射后反向传输，第一光栅还用于将反向传输的部分光线耦出波导基底；其中，远离耦入光栅的光线传输方向为正向，靠近耦入光栅的光线传输方向为反向，第一光栅的光栅周期为P，第二光栅的光栅周期为P/2。通过优化第一光栅层和第二光栅层结构，第二光栅层将光线反射可以增加光线与第一光栅层作用次数，产生更多的衍射级次且被有效利用，从而在扩瞳以及耦出的同时实现能量回收，以提高光波导的效率。
[0023]应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本技术的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本技术的范围。本技术的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1为本技术实施例提供的一种衍射光波导的结构示意图；
[0026]图2为本技术实施例提供的另一种衍射光波导的结构示意图；
[0027]图3为本技术实施例提供的再一种衍射光波导的结构示意图；
[0028]图4为本技术实施例提供的又一种衍射光波导的结构示意图；
[0029]图5为图像光线在如图1
‑
4所示的衍射光波导中传输的波矢示意图；
[0030]图6为本技术实施例提供的又一种衍射光波导的结构示意图；
[0031]图7为图像光线在如图6所示的衍射光波导中传输的波矢示意图；
[0032]图8为本技术实施例提供的一种显示装置的结构示意图。
[0033]其中，10
‑
波导基底、20
‑
衍射结构、210
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耦入光栅、220
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耦出光栅、221
‑
第一光栅层、222
‑
第二光栅层和30
‑
图像源。
具体实施方式
[0034]为了使本
的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
[0035]需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种衍射光波导，其特征在于，包括波导基底和衍射结构；所述衍射结构包括位于所述波导基底一侧的耦入光栅和位于所述波导基底至少一侧的耦出光栅，图像源出射的图像光线从所述耦入光栅耦入所述波导基底，在所述波导基底内全反射传输至所述耦出光栅；所述耦出光栅包括第一光栅层和第二光栅层，所述第一光栅层包括第一光栅，所述第二光栅层包括第二光栅，所述第一光栅用于将正向传输的部分光线耦出所述波导基底，所述第二光栅用于将部分光线衍射后反向传输，所述第一光栅还用于将反向传输的部分光线耦出所述波导基底；其中，远离所述耦入光栅的光线传输方向为正向，靠近所述耦入光栅的光线传输方向为反向，所述第一光栅的光栅周期为P，所述第二光栅的光栅周期为P/2。2.根据权利要求1所述的衍射光波导，其特征在于，所述第一光栅层和所述第二光栅层位于所述波导基底的同一侧。3.根据权利要求2所述的衍射光波导，其特征在于，所述第一光栅层位于所述波导基底与所述第二光栅层之间，所述第一光栅层还包括填充层，所述填充层用于填充所述第一光栅之间的间隙并在所述第一光栅远离所述波导基底的一侧形成平整光滑的表面；或者，所述第二光栅层位于所述波导基底与所述第一光栅层之间，所述第二光栅层还包括填充层；所述填充层用于填充所述第二光栅之间的间隙并在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄河，张雅琴，楼歆晔，
申请(专利权)人：上海鲲游科技有限公司，
类型：新型
国别省市：