一种衍射光波导及近眼显示装置的制作方法

本发明实施例涉及显示，尤其涉及一种衍射光波导及近眼显示装置。

背景技术：

1、随着虚拟现实(virtual reality，vr)和增强现实(augmented reality，ar)技术的快速发展，人们对于实现更加逼真的沉浸式体验提出了更高的要求。光波导技术作为ar显示的关键技术之一，可以将光线引导到用户眼睛前方，呈现虚拟信息。目前，ar技术已经广泛应用于教育、娱乐、医疗等众多领域，并取得了令人瞩目的进展。然而，现有的ar显示设备仍存在一些技术挑战和局限性。其中之一是光波导材料的选择和优化，高折射率材料是实现高效ar衍射光波导的一个核心要素。传统的光波导材料，如玻璃和聚合物，通常具有较低的折射率，限制了光波导结构的紧凑性和成像质量。为了解决这一问题，近年来出现了一些新型高折射率材料的研究和开发。这些材料通常具有较高的折射率，能够更有效地引导和传输光束，以实现更高分辨率、亮度和对比度的ar图像显示。

2、高折射率材料虽然具有优秀的光学特性，但也存在一个普遍问题：材料透过率低。当光线通过空气与材料交界面时，会发生反射现象。此时，空气折射率与材料折射率之间的差异越大，反射的能量就越多，从而导致材料的透过率降低。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明实施例提供了一种衍射光波导及近眼显示装置，以解决现有技术中利用高折射率材料形成的衍射光波导透过率低的问题。

2、根据本发明的一方面，提供了一种衍射光波导，包括波导基底，所述波导基底上包括功能区域和非功能区域；

3、所述功能区域包括耦入光栅区和耦出光栅区，所述非功能区域的至少部分区域设置有增透结构；

4、入射至所述耦入光栅区的光线，从所述耦入光栅区进入所述波导基底内，在所述波导基底内全内反射传输至所述耦出光栅区出射；

5、入射至所述非功能区域的光线，经过所述增透结构降低反射，以提高所述衍射光波导的透射率。

6、其中，所述非功能区域的至少部分区域设置有增透结构为可在波导基底一面的非功能区域设置增透结构，也可在波导基底两面的非功能区域同时设置增透结构。此外，设置于波导基底上的功能区域可均设置在同一侧，也可设置在不同侧。

7、可选地，所述增透结构包括周期设置的光栅。

8、可选地，所述光栅包括一维光栅，所述一维光栅的周期满足：

9、

10、其中，d表示所述一维光栅的周期，λmin表示入射至所述一维光栅的光线的最小波长，n2表示所述波导基底的折射率，n1表示空气的折射率，α表示入射至所述一维光栅的光线的入射角。

11、可选地，所述光栅包括二维光栅，所述二维光栅的周期满足：

12、

13、其中di表示所述二维光栅中的最大周期，i＝1或2，λmin表示入射至所述二维光栅的光线的入射角的最小波长，n2表示所述波导基底的折射率，n1表示空气的折射率，α表示是入射至所述二维光栅的光线的入射角。

14、可选地，所述光栅的占空比大于或等于10％，小于或等于90％。

15、可选地，所述光栅的占空比大于或等于35％，小于或等于65％。

16、可选地，所述光栅的深度大于或等于小于或等于λ表示入射至所述光栅的光线的波长。

17、可选地，所述增透结构包括位于所述波导基底表面的非周期结构，所述非周期结构中在所述波导基底所在平面的投影图形中距离最远的两点之间的距离l小于入射至所述增透结构的光线的最小波长λmin，即：

18、l＜λmin；

19、所述非周期结构之间的最大空隙l小于入射至所述增透结构的光线的最小波长λmin，即：

20、l＜λmin。

21、可选地，所述非功能区域设置有增透膜，所述增透膜位于所述波导基底与所述增透结构之间。

22、可选的，所述增透结构为增透膜。

23、可选地，所述增透结构直接设置在所述波导基底至少一侧的表面，或者所述波导基底至少一侧设置有介质层，所述增透结构设置在所述介质层上。

24、根据本发明的另一方面，提供了一种近眼显示装置，包括第一方面任一所述的衍射光波导。

25、本发明实施例提供的衍射光波导，该衍射光波导包括波导基底，波导基底上包括功能区域和非功能区域；功能区域包括耦入光栅区和耦出光栅区，非功能区域的至少部分区域设置有增透结构；入射至耦入光栅区的光线，从耦入光栅区进入波导基底内，在波导基底内全内反射传输至耦出光栅区出射；入射至非功能区域的光线，经过增透结构降低反射，以提高衍射光波导的透射率。通过在衍射光波导的非功能区域设置增透结构，以降低非功能区域的反射率，提高透过率。

26、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

技术特征：

1.一种衍射光波导，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的衍射光波导，其特征在于，所述增透结构包括周期设置的光栅。

3.根据权利要求2所述的衍射光波导，其特征在于，所述光栅包括一维光栅，所述一维光栅的周期满足：

4.根据权利要求2所述的衍射光波导，其特征在于，所述光栅包括二维光栅，所述二维光栅的周期满足：

5.根据权利要求2所述的衍射光波导，其特征在于，所述光栅的占空比大于或等于10％，小于或等于90％。

6.根据权利要求5所述的衍射光波导，其特征在于，所述光栅的占空比大于或等于35％，小于或等于65％。

7.根据权利要求2所述的衍射光波导，其特征在于，所述光栅的深度大于或等于小于或等于λ表示入射至所述光栅的光线的波长。

8.根据权利要求1所述的衍射光波导，其特征在于，所述增透结构包括位于所述波导基底表面的非周期结构，所述非周期结构中在所述波导基底所在平面的投影图形中距离最远的两点之间的距离l小于入射至所述增透结构的光线的最小波长λmin，即：

9.根据权利要求1所述的衍射光波导，其特征在于，所述非功能区域设置有增透膜，所述增透膜位于所述波导基底与所述增透结构之间。

10.根据权利要求1所述的衍射光波导，其特征在于，所述增透结构为增透膜。

11.根据权利要求1所述的衍射光波导，其特征在于，所述增透结构直接设置在所述波导基底至少一侧的表面，或者所述波导基底至少一侧设置有介质层，所述增透结构设置在所述介质层上。

12.一种近眼显示装置，其特征在于，包括权利要求1～11任一所述的衍射光波导。

技术总结
本发明实施例公开了一种衍射光波导及近眼显示装置，该衍射光波导包括波导基底，波导基底上包括功能区域和非功能区域；功能区域包括耦入光栅区和耦出光栅区，非功能区域的至少部分区域设置有增透结构；入射至耦入光栅区的光线，从耦入光栅区进入波导基底内，在波导基底内全内反射传输至耦出光栅区出射；入射至非功能区域的光线，经过增透结构降低反射，以提高衍射光波导的透射率。

技术研发人员：李惠达,史瑞,李晓军
受保护的技术使用者：广纳四维（广东）光电科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8