一种光波导器件及AR显示装置的制作方法

本发明涉及显示，尤其涉及一种光波导器件及ar显示装置。

背景技术：

1、自“元宇宙”概念提出以来，虚拟现实(vr)和增强现实(ar)随之获得了更多的关注。其中，在ar增强现实方面，光波导技术是不可缺少的一步。在相关技术的r增强现实所采用的光波导器件，是利用带有衍射光栅的平板光波导片，将光源组件出射的图像传输并扩瞳到人眼，使得用户在看到真实世界的同时观察到光源组件投出叠加在世界的虚像。

技术实现思路

1、本公开实施例提供了一种光波导器件及ar显示装置，其是提供了一种ar增强现实显示系统的新架构，能够提高光效。

2、本公开实施例所提供的技术方案如下：

3、第一方面，本公开实施例中提供一种光波导器件，用于ar显示装置；所述光波导器件包括：

4、光波导板；及

5、设于所述光波导板上的耦入光栅、反射元件及耦出光栅；其中，所述耦入光栅被配置为将入射光耦入至所述光波导板中，并在所述光波导板中形成衍射光线；所述反射元件被配置为接收来自所述光波导板中的所述衍射光线，并将所述衍射光线反射至所述耦出光栅；所述耦出光栅被配置为接收来自所述反射元件反射的衍射光线，并将所述衍射光线射出。

6、示例性的，所述耦入光栅被配置为将所述入射光衍射后分为+1级衍射光线和-1级衍射光线；所述反射元件包括第一反射单元和第二反射单元；其中，所述第一反射单元设于所述+1级衍射光线的传播路径上，且被配置为将所述+1级衍射光线反射后朝向所述耦出光栅传播；

7、所述第二反射单元设于所述-1级衍射光线的传播路径上，且被配置为将所述-1级衍射光线反射后朝向所述耦出光栅传播。

8、示例性的，所述+1级衍射光线与所述-1级衍射光线的衍射效率相同。示例性的，所述耦出光栅位于所述耦入光栅沿第一方向的一侧，所述耦入光栅将所述入射光衍射后所形成的所述+1级衍射光线被配置为沿第二方向传播，所述耦入光栅将所述入射光衍射后所形成的所述-1级衍射光线被配置为沿第三方向传播，所述第二方向与所述第三方向反向，且所述第二方向与所述第三方向均与所述第一方向交叉；

9、其中，所述第一反射单元位于所述耦入光栅沿所述第二方向的一侧；所述第二反射单元位于所述耦入光栅沿所述第三方向的一侧。

10、示例性的，所述第一反射单元包括第一反射面和第二反射面，所述第一反射面被配置为接收所述+1级衍射光线，并将所述+1级衍射光线反射至所述第二反射面，所述第二反射面被配置为将来自所述第一反射面的所述+1级衍射光线反射至所述耦出光栅；

11、所述第二反射单元包括第三反射面和第四反射面，所述第三反射面被配置为接收所述-1级衍射光线，并将所述-1级衍射光线反射至所述第四反射面，所述第四反射面被配置为将来自所述第一反射面的所述-1级衍射光线反射至所述耦出光栅；

12、其中，所述第一反射单元和所述第二反射单元被配置为使所述+1级衍射光线经由所述耦出光栅耦出后的光波矢量与所述-1级衍射光线经由所述耦出光栅耦出后的光波矢量相同。

13、示例性的，所述第一反射面位于所述耦入光栅沿所述第二方向的一侧，且所述第一反射面被配置为将所述+1级衍射光线沿所述第一方向朝向所述第二反射面反射；所述第二反射面位于所述第一反射面沿所述第一方向的一侧，且位于所述耦入光栅沿所述第二方向的一侧，所述第二反射面被配置为将来自所述第一反射面的衍射光线沿所述第三方向反射至所述耦出光栅；

14、所述第三反射面位于所述耦入光栅沿所述第三方向的一侧，且所述第三反射面被配置为将所述-1级衍射光线沿所述第一方向朝向所述第四反射面反射；所述第四反射面位于所述第三反射面沿所述第一方向的一侧，且位于所述耦入光栅沿所述第三方向的一侧，所述第二反射面被配置为将来自所述第三反射面的衍射光线沿所述第二方向反射至所述耦出光栅。

15、示例性的，所述光波导板的周侧面部分区域形成为反射区，所述反射元件包括所述反射区。

16、示例性的，所述反射元件的反射面呈光滑斜面状或者光滑弧面状。示例性的，所述耦入光栅为一维光栅，所述耦出光栅为一维光栅或二维光栅。

17、示例性的，所述耦入光栅包括闪耀光栅、倾斜光栅、矩形光栅、双脊光栅和多层光栅中的一种或多种；所述耦出光栅包括闪耀光栅、倾斜光栅、矩形光栅、双脊光栅和多层光栅中的一种或多种。

18、示例性的，所述耦入光栅包括多个呈周期性排列的第一光栅结构，且所述耦出光栅包括多个呈周期性排列的第二光栅结构，所述第一光栅结构与所述第二光栅结构均为条状，且所述第一光栅结构与所述第二光栅结构的延伸方向平行。

19、第二方面，本公开实施例中提供一种ar显示装置，包括如上所述的光波导器件。

20、本公开实施例所带来的有益效果如下：

21、上述方案中，该光波导器件包括光波导板、耦入光栅、反射元件和耦出光栅，其中，耦入光栅可将入射光耦合入光波导板中，并在光波导板中形成衍射光线，反射元件可将衍射光线反射至耦出光栅，耦出光栅可接收来自所述反射元件反射的衍射光线，并将所述衍射光线射出。如此，本公开实施例设计了一种采用反射元件进行折转的光波导器件，即提供了一种ar增强现实显示系统的新架构，相较于相关技术中的光波导器件来说，采用反射元件取代折转光栅，通过反射元件来将衍射光线的光路转向，由于反射元件的反射面对光线能量的损耗可以忽略不计，因此，能够减少由于折转光栅的存在而造成的能量损耗，从而提高光效。

技术特征：

1.一种光波导器件，用于ar显示装置；其特征在于，所述光波导器件包括：

2.根据权利要求1所述的光波导器件，其特征在于，所述耦入光栅被配置为将所述入射光衍射后分为+1级衍射光线和-1级衍射光线；所述反射元件包括第一反射单元和第二反射单元；其中，

3.根据权利要求2所述的光波导器件，其特征在于，所述+1级衍射光线与所述-1级衍射光线的衍射效率相同。

4.根据权利要求2所述的光波导器件，其特征在于，所述耦出光栅位于所述耦入光栅沿第一方向的一侧，所述耦入光栅将所述入射光衍射后所形成的所述+1级衍射光线被配置为沿第二方向传播，所述耦入光栅将所述入射光衍射后所形成的所述-1级衍射光线被配置为沿第三方向传播，所述第二方向与所述第三方向反向，且所述第二方向与所述第三方向均与所述第一方向交叉；

5.根据权利要求4所述的光波导器件，其特征在于，所述第一反射单元包括第一反射面和第二反射面，所述第一反射面被配置为接收所述+1级衍射光线，并将所述+1级衍射光线反射至所述第二反射面，所述第二反射面被配置为将来自所述第一反射面的所述+1级衍射光线反射至所述耦出光栅；

6.根据权利要求5所述的光波导器件，其特征在于，所述第一反射面位于所述耦入光栅沿所述第二方向的一侧，且所述第一反射面被配置为将所述+1级衍射光线沿所述第一方向朝向所述第二反射面反射；所述第二反射面位于所述第一反射面沿所述第一方向的一侧，且位于所述耦入光栅沿所述第二方向的一侧，所述第二反射面被配置为将来自所述第一反射面的衍射光线沿所述第三方向反射至所述耦出光栅；

7.根据权利要求1所述的光波导器件，其特征在于，所述光波导板的周侧面部分区域形成为反射区，所述反射元件包括所述反射区。

8.根据权利要求1所述的光波导器件，其特征在于，所述反射元件的反射面呈光滑斜面状或者光滑弧面状。

9.根据权利要求1所述的光波导器件，其特征在于，所述耦入光栅为一维光栅，所述耦出光栅为一维光栅或二维光栅。

10.根据权利要求7所述的光波导器件，其特征在于，所述耦入光栅包括闪耀光栅、倾斜光栅、矩形光栅、双脊光栅和多层光栅中的一种或多种；所述耦出光栅包括闪耀光栅、倾斜光栅、矩形光栅、双脊光栅和多层光栅中的一种或多种。

11.根据权利要求1所述的光波导器件，其特征在于，所述耦入光栅包括多个呈周期性排列的第一光栅结构，且所述耦出光栅包括多个呈周期性排列的第二光栅结构，所述第一光栅结构与所述第二光栅结构均为条状，且所述第一光栅结构与所述第二光栅结构的延伸方向平行。

12.一种ar显示装置，其特征在于，包括如权利要求1至11任一项所述的光波导器件。

技术总结
本公开提供一种光波导器件及AR显示装置，所述光波导器件包括：光波导板，及设于所述光波导板上的耦入光栅、反射元件和耦出光栅；其中，所述耦入光栅被配置为将入射光耦入至所述光波导板中，并在所述光波导板中形成衍射光线；所述反射元件被配置为接收来自所述光波导板中的所述衍射光线，并将所述衍射光线反射至所述耦出光栅；所述耦出光栅被配置为接收来自所述反射元件反射的衍射光线，并将所述衍射光线射出。本公开实施例提供的光波导器件及AR显示装置，其是提供了一种AR增强现实显示系统的新架构，能够提高光效。

技术研发人员：陈宏,郭康,段正,李多辉,宋梦亚,孙永旗,张笑,张栋梁,谷新,冯鸿博
受保护的技术使用者：京东方科技集团股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27