光波导及显示设备的制作方法

本申请涉及发光显示，特别涉及一种光波导及显示设备。

背景技术：

1、增强现实是一种实时采集现实世界信息，并将虚拟信息、图像等与现实世界相结合的显示技术。增强现实设备中采用的微型光机是用于生成图像光线的器件，lcos(硅基液晶)和dmd(数码微镜装置)的微投影系统是非主动发光芯片投影方案中的主流。对于非主动发光芯片，可以利用照明波导将光源发出的光束按照预设的路径均匀照射在lcos、dmd芯片表面，从而生成高质量的投影图像。

2、典型照明波导应当包括耦入区、波导和耦出区。耦入区通过衍射效应改变光源发出光线的传播角度，使其满足波导内全反射条件，从而实现在波导中无损耗传输(不考虑波导材料对光的吸收效应)。在照明波导中，耦出区末端还存在未被完全耦出的耦入光，未经耦出的光束最终会传播至波导侧壁被散射或吸收，造成能量的浪费。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种光波导，本申请实施例还提供一种具有上述光波导的显示设备。

2、第一方面，本申请实施例提供一种光波导，包括第一表面、第二表面以及侧壁，第一表面和第二表面相互背离，侧壁连接于第一表面和第二表面之间。第一表面设有耦入区和耦出区，耦入区和耦出区沿光波导的光传播方向间隔设置。侧壁设有反射层，反射层的反射面朝向光波导的内部。经耦入区耦入光波导的光线传播至侧壁后，经反射层反射后在光波导内传播并从耦出区耦出。

3、在一些可选实施例中，侧壁包括相对设置的第一侧壁部和第二侧壁部，第一侧壁部和第二侧壁部分别位于第一表面的两端，耦入区和耦出区均位于第一侧壁部和第二侧壁部之间，第一侧壁部和第二侧壁部均设有反射层。

4、在一些可选实施例中，第一侧壁部、耦入区、耦出区、第二侧壁部依次间隔排列；侧壁还包括相对设置的第三侧壁部和第四侧壁部，第三侧壁部和第四侧壁部均位于第一侧壁部和第二侧壁部之间，第三侧壁部和第四侧壁部中的至少一者设有反射层。

5、在一些可选实施例中，反射层用于对光线进行镜面反射，反射层的反射率大于或等于10％。

6、在一些可选实施例中，反射层的反射率大于或等于90％。

7、在一些可选实施例中，反射层为侧壁上的镀膜层；或者反射层为形成于侧壁上的抛光结构层；或者反射层为设置于侧壁上的反射光栅。

8、在一些可选实施例中，耦入区设有耦入光栅，耦入光栅包括以下结构的至少一种：表面浮雕光栅、棱镜、楔角、阵列光波导、全息光栅。

9、在一些可选实施例中，耦出区设有耦出光栅，耦出光栅包括以下结构的至少一种：直光栅、斜齿光栅、闪耀光栅。

10、在一些可选实施例中，光波导为玻璃板，玻璃板的折射率为n，厚度为d，玻璃板的全反射临界角为θ0＝arcsin(na/n)，其中，na为空气折射率。

11、在一些可选实施例中，第一表面和侧壁相交形成交线，耦出区的边界与交线相间隔。

12、在一些可选实施例中，第一表面和侧壁相交形成交线，耦出区的边界与交线至少部分重合。

13、第二方面，本申请实施例还提供一种显示设备，包括上述任一项的光波导以及光源，光源设置于第一表面背离第二表面的一侧，且与耦入区相对。

14、在一些可选实施例中，显示设备还包括显示面板以及投影镜头，投影镜头设置于光波导背离光源的一侧，显示面板设置于光波导朝向光源的一侧，且与耦出区间隔相对设置；显示面板用于调制耦出区耦出的光线并反射至投影镜头。

15、在一些可选实施例中，显示设备还包括吸收式偏振片，吸收式偏振片设置于投影镜头和光波导之间。

16、相对于现有技术，本申请实施例提供的光波导中，经耦入区耦入光波导的光线传播至侧壁后，经反射层反射后在光波导内传播并从耦出区耦出。通过在侧壁上设置反射层对光能量进行回收利用，显著增加光波导的传输效率。反射层设置于光波导的侧壁，可以对很多光束进行回收利用，回收利用效率高，进一步提高了光波导的传输效率。

技术特征：

1.一种光波导，其特征在于，所述光波导包括第一表面、第二表面以及侧壁，所述第一表面和所述第二表面相互背离，所述侧壁连接于所述第一表面和所述第二表面之间；

2.如权利要求1所述的光波导，其特征在于，所述侧壁包括相对设置的第一侧壁部和第二侧壁部，所述第一侧壁部和所述第二侧壁部分别位于所述第一表面的两端，所述耦入区和所述耦出区均位于所述第一侧壁部和所述第二侧壁部之间，所述第一侧壁部和所述第二侧壁部均设有所述反射层。

3.如权利要求2所述的光波导，其特征在于，所述第一侧壁部、所述耦入区、所述耦出区、所述第二侧壁部依次间隔排列；所述侧壁还包括相对设置的第三侧壁部和第四侧壁部，所述第三侧壁部和所述第四侧壁部均位于所述第一侧壁部和所述第二侧壁部之间，所述第三侧壁部和所述第四侧壁部中的至少一者设有所述反射层。

4.如权利要求1所述的光波导，其特征在于，所述反射层用于对光线进行镜面反射，所述反射层的反射率大于或等于10％。

5.如权利要求4所述的光波导，其特征在于，所述反射层的反射率大于或等于90％。

6.如权利要求1所述的光波导，其特征在于，

7.如权利要求1所述的光波导，其特征在于，所述耦入区设有耦入光栅，所述耦入光栅包括以下结构的至少一种：表面浮雕光栅、棱镜、楔角、阵列光波导、全息光栅。

8.如权利要求1所述的光波导，其特征在于，所述耦出区设有耦出光栅，所述耦出光栅包括以下结构的至少一种：直光栅、斜齿光栅、闪耀光栅。

9.如权利要求1所述的光波导，其特征在于，所述光波导为玻璃板，所述玻璃板的折射率为n，厚度为d，所述玻璃板的全反射临界角为θ0＝arcsin(na/n)，其中，na为空气折射率。

10.如权利要求1～9中任意一项所述的光波导，其特征在于，所述第一表面和所述侧壁相交形成交线，所述耦出区的边界与所述交线相间隔。

11.如权利要求1～9中任意一项所述的光波导，其特征在于，所述第一表面和所述侧壁相交形成交线，所述耦出区的边界与所述交线至少部分重合。

12.一种显示设备，其特征在于，包括：

13.如权利要求12所述的显示设备，其特征在于，所述显示设备还包括显示面板以及投影镜头，所述投影镜头设置于所述光波导背离所述光源的一侧，所述显示面板设置于所述光波导朝向所述光源的一侧，且与所述耦出区间隔相对设置；所述显示面板用于调制所述耦出区耦出的光线并反射至所述投影镜头。

14.如权利要求13所述的显示设备，其特征在于，所述显示设备还包括吸收式偏振片，所述吸收式偏振片设置于所述投影镜头和所述光波导之间。

技术总结
本申请涉及一种光波导及显示设备，光波导包括第一表面、第二表面以及侧壁，第一表面和第二表面相互背离，侧壁连接于第一表面和第二表面之间。第一表面设有耦入区和耦出区，耦入区和耦出区沿光波导的光传播方向间隔设置。侧壁设有反射层，反射层的反射面朝向光波导的内部。经耦入区耦入光波导的光线传播至侧壁后，经反射层反射后在光波导内传播并从耦出区耦出。上述光波导对未完全耦出的光能量进行回收利用，显著增加了光波导的传输效率。

技术研发人员：赵永顺,刘志浩,严子深,赵鹏,李屹
受保护的技术使用者：深圳光峰科技股份有限公司
技术研发日：20230103
技术公布日：2024/1/13