CN115453678B - 一种光组合器及显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光组合器及显示装置，光组合器包括：透光结构；波导结构，设置于所述透光结构内；所述波导结构包括：依次设置的第一介质层、波导片以及第二介质层；所述波导片包括：耦出区；其中，所述第一介质层的折射率和所述第二介质层的折射率均小于所述波导片的折射率。由于第一介质层的折射率和第二介质层的折射率均小于波导片的折射率，波导片内传播的光束在传播时，发生全反射，无法折射入第一介质层和第二介质层，也就不会有漏光的问题，可确保待显示图像的显示效果。

Description

一种光组合器及显示装置

技术领域

本发明涉及近眼显示技术领域，尤其涉及的是一种光组合器及显示装置。

背景技术

所述光组合器是一种可将真实环境的自然光与形成待显示图像的信号光组合后一并传输至人眼的器件，被广泛用作增强现实(AR)近眼显示装置的显示器。投影光机投出的信号光被光组合器定向传输到人眼中，因此人眼可以看到待显示的图像。又因光组合器对真实环境的自然光具有良好的透光性，人眼还可以清晰看到光组合器后的真实环境，因此人眼最终看到的是待显示图像和真实环境的融合。

光波导由于其厚度薄、重量轻、易量产等优点，已成为所述光组合器的优选方案。所述光波导是一种可将信号光束缚在其内部，并使信号光朝着特定方向传输的器件，同时光波导对真实环境的自然光具有良好的透光性。

现有技术中，为了扩宽基于光波导的光组合器的应用场景，在波导片外设置光学器件，例如屈光镜片，波导片设置在光学器件内后，束缚在波导片内的信号光束会从光学器件上漏出，使得波导片无法完全束缚信号光束，导致光组合器待显示图像的显示效果不佳或无法正常显示。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种光组合器及显示装置，旨在解决现有技术中光学器件内设置波导片后出现漏光，导致光组合器待显示图像的显示效果不佳或无法正常显示的问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种光组合器，其中，包括：

透光结构；

波导结构，设置于所述透光结构内；所述波导结构包括：

依次设置的第一介质层、波导片以及第二介质层；所述波导片包括：耦出区；

其中，所述第一介质层的折射率和所述第二介质层的折射率均小于所述波导片的折射率。

所述的光组合器，其中，所述透光结构为屈光结构或胚体结构；所述屈光结构的屈光度大于或等于预设正数阈值，或者小于或等于预设负数阈值，所述胚体结构的屈光度小于所述预设正数阈值且大于所述预设负数阈值。

所述的光组合器，其中，所述波导片还包括：

耦入区。

所述的光组合器，其中，所述波导片还包括：

转折区；

其中，所述耦入区的入射的光经过所述转折区后传播至所述耦出区，所述转折区的数量大于或等于所述耦出区的数量；和/或

入射所述耦入区的相同方向的光在所述波导内传输至所述耦出区后，所述耦出区的各出射光的方向相同；和/或

所述耦出区有两个，两个所述耦出区分别位于所述耦入区的两侧。

所述的光组合器，其中，所述透光结构包括第一透光部和第二透光部，所述第一透光部和所述第二透光部分别位于所述波导片的两侧；

所述第一透光部或所述第二透光部设置有平直部，所述平直部位于所述耦入区对应位置，所述平直部的屈光度为0。

所述的光组合器，其中，所述第一透光部包括凸型透光部、凹型透光部或等厚度型透光部；和/或

所述第二透光部包括凸型透光部、凹型透光部或等厚度型透光部。

所述的光组合器，其中，所述波导片为平面波导片或曲面波导片；和/或

所述波导片有至少两层，至少两层所述波导片依次重叠设置，相邻两个波导片之间设置有第三介质层；和/或

所述第一介质层或所述第二介质层包括：

粘合胶层，所述粘合胶层与所述波导片连接，所述粘合胶层的折射率小于所述波导片的折射率。

所述的光组合器，其中，所述第一介质层或所述第二介质层还包括：

保护层，设置于所述粘合胶层背离所述波导片的一侧；

其中，所述粘合胶层铺满所述保护层；或

所述粘合胶层包括：

连接部，两侧分别连接所述波导片和所述保护层；

空气部，位于所述波导片和所述保护层之间。

一种显示装置，其中，包括如上述任一项所述的光组合器。

一种如上述任意一项所述的光组合器的制备方法，其中，包括步骤：

提供模具组件以及波导结构；其中，所述模具组件包括：第一模具和第二模具，所述第一模具和所述第二模具连接形成容纳空间，所述第一模具和/或第二模具上设置有支撑结构，所述支撑结构用于放置所述波导结构；所述波导结构包括：依次设置的第一介质层、波导片以及第二介质层；所述波导片包括耦出区；所述第一介质层的折射率和所述第二介质层的折射率均小于所述波导片的折射率；

将所述波导结构放入所述容纳空间内的所述支撑结构上；

向所述容纳空间注入透光材料，以形成透光结构后，得到光组合器。

有益效果：由于第一介质层的折射率和第二介质层的折射率均小于波导片的折射率，波导片内传播的光束在传播时，发生全反射，无法折射入第一介质层和第二介质层，也就不会有漏光的问题，可确保光组合器待显示图像的显示效果。

附图说明

图1是本发明中光组合器的第一结构示意图。

图2是本发明中光组合器的第二结构示意图。

图3是本发明中光组合器的第三结构示意图。

图4是本发明中波导片的第一结构示意图。

图5是本发明中波导片的第二结构示意图。

图6是本发明中波导片的第三结构示意图。

图7是本发明中带有多层波导片的光组合器的第一结构示意图。

图8是本发明中带有多层波导片的光组合器的第二结构示意图。

图9是本发明中带有两个耦出区的波导片的结构示意图。

图10是本发明中带有两个耦出区和两个转折区的波导片的结构示意图。

图11是本发明中模具组件的第一爆炸图。

图12是本发明中模具组件和波导结构的第一装配图。

图13是本发明中透光材料注入模具组件的第一结构示意图。

图14是本发明中模具组件的第二爆炸图。

图15是本发明中模具组件和波导结构的第二装配图。

图16是本发明中透光材料注入模具组件的第二结构示意图。

图17是本发明中第二模具的俯视图。

图18是本发明中光组合器的第四结构示意图。

图19是本发明中光组合器的第五结构示意图。

附图标记说明：

1、波导结构；10、波导片；20、耦出区；30a、第一介质层；30b、第二介质层；30c、第三介质层；31、粘合胶层；311、连接部；312、空气部；32、保护层；40、透光结构；41、第一透光部；42、第二透光部；43、通孔；50、耦入区；60、转折区；70、模具组件；71、第一模具；711、支撑结构；72、第二模具；721、凸起部。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请同时参阅图1-图19，本发明提供了一种光组合器的一些实施例。

如图1-图3以及图18和图19所示，本发明的光组合器，包括：

透光结构40；

波导结构1，设置于所述透光结构40内；所述波导结构1包括：

依次设置的第一介质层30a、波导片10以及第二介质层30b；所述波导片10包括：耦出区20；

其中，所述第一介质层30a的折射率和所述第二介质层30b的折射率均小于所述波导片10的折射率。

值得说明的是，波导片10是指使光束在内部传播的结构，可将信号光束缚在波导片10的内部，并使信号光朝着特定方向传输。耦出区20是指将波导片10中的光束耦出的区域。介质层是指具有一定折射率的介质材料形成的结构。透光结构40是指可以透过光束的结构。

在透光结构40内设置波导片10时，若直接将波导片10嵌入透光结构40中，则波导片10内的光束在传播时，可从波导片10与透光结构40贴合处出射，这些出射的光会影响耦出区20出射的光，使得耦出区20出射的光混乱，导致待显示图像的显示效果不佳或无法正常显示。

本申请在波导片10和透光结构40之间设置第一介质层30a和第二介质层30b后，由于第一介质层30a的折射率和第二介质层30b的折射率均小于波导片10的折射率，波导片10内传播的光束在传播时，发生全反射，无法折射入第一介质层30a和第二介质层30b，也就不会有漏光的问题。波导片10内传播的光束传播至耦出区20时，才会出射。

波导片10的材质为树脂或玻璃，在耦出区20对应的波导片10的表面设置衍射微结构，使得波导片10内的光衍射到外界，并进入用户的眼睛进行成像。

在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图1-图3以及图7-图8所示，透光结构40可以起到保护波导片10的作用，避免波导片10的损坏。特别地，由于透光结构40覆盖耦出区20，可以保护耦出区20。

透光结构40可以是改善光线传播方向的结构，以便用户的眼睛观察事物。耦出区20出射的光出射后经过第一介质层30a或第二介质层30b，并穿过透光结构40可以到达用户的眼睛，外界的自然光依次穿过透光结构40、第二介质层30b、波导片10、第一介质层30a以及透光结构40也可以到达用户的眼睛。透光结构40对耦出区20的出射光和外界的自然光均可以具有改善作用。

透光结构40覆盖耦出区20时，透光结构40的面积大于耦出区20的面积，且耦出区20的出射光经过透光结构40。

在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图1-图3所示，所述透光结构40为屈光结构或胚体结构；所述屈光结构的屈光度大于或等于预设正数阈值，或者小于或等于预设负数阈值，所述胚体结构的屈光度小于所述预设正数阈值且大于所述预设负数阈值。

具体地，屈光结构是指改变光束传播方向的结构，通过屈光结构可以矫正眼睛的屈光状态，眼睛的屈光状态包括近视、远视或散光中的至少一种。则屈光结构可以用于矫正近视，或者用于矫正远视，或者用于矫正散光。当然，在矫正近视的同时还可以矫正散光，矫正远视的同时也可以矫正散光。胚体结构是指待加工的光学胚体结构，胚体结构可以通过加工形成屈光结构。预设正数阈值是指预设的大于零的阈值，预设负数阈值是指预设的小于零的阈值。预设正数阈值和预设负数阈值可以根据需要设置。例如，将预设正数阈值设置为0.5，预设负数阈值设置为-1。

因此，屈光结构的屈光度的取值范围为(﹣∞，预设负数阈值]或[预设正数阈值，﹢∞)，胚体结构的屈光度的取值范围为(预设负数阈值，预设正数阈值)。需要说明的是胚体结构的屈光度为0时，则胚体结构为平面结构，也就是说，胚体结构的两个侧面为平面。

采用屈光结构时，屈光结构的屈光度根据用户的眼睛的屈光状态确定。通常，在生产光组合器时，并不是直接生产相应屈光度的屈光结构，而是生产胚体结构，然后根据用户的眼睛的屈光状态，确定胚体结构需要加工的参数，并根据该参数对胚体结构进行加工，形成屈光结构，以便用户使用时，矫正用户的眼睛的屈光状态。加工成屈光结构，可以是采用屈光结构对应的模具组件70，形成具有屈光结构的光组合器。还可以先采用胚体结构对应的模具组件70，形成具有胚体结构的光组合器，然后将胚体结构加工成屈光结构。

在本发明实施例的一个较佳实现方式中，所述透光结构40包括第一透光部41和第二透光部42，所述第一透光部41和所述第二透光部42分别位于所述波导片的两侧。

第一透光部41位于耦出区的光出射的一侧，第二透光部42位于背离耦出区的光出射的一侧。耦出区的光出射后，自第一透光部41射出并到达用户的眼睛。外界的自然光自第二透光部42进入透光结构40，并依次经过第二介质层30b、波导片以及第一介质层30a，并从第一透光部41射出到达用户的眼睛。

第一透光部41可以采用屈光结构或胚体结构，第二透光部42也可以采用屈光结构或胚体结构。

耦出区20的出射光会经过第一透光部41后才到达用户的眼睛，若第一透光部41采用屈光结构，或者第一透光部41的胚体结构加工形成屈光结构，则耦出区20的出射光经过屈光结构的矫正后到达用户的眼睛，外界的自然光也经过屈光结构的矫正后到达用户的眼睛，使得眼睛处于屈光状态的用户可以看清楚耦出区20的出射光形成的图像以及外界的自然光形成的图像。

若第二透光部42采用屈光结构，或者第二透光部42的胚体结构加工形成屈光结构，则外界的自然光经过屈光结构的矫正后进入到波导结构1，最终到达用户的眼睛，耦出区20的出射光仅经过第一透光部41的屈光结构的矫正，到达用户的眼睛，外界的自然光经过第二透光部42的屈光结构，且经过第一透光部41的屈光结构，到达用户的眼睛。也就是说，根据需要调整第一透光部41的屈光度以及第二透光部42的屈光度，可以使得外界的自然光形成的图像与耦出区的光形成的图像形成较好的配合。

在透光结构40采用屈光结构后，屈光不正的用户，无需要在佩戴眼镜下使用波导片10，可以直接摘掉眼镜。本发明的光组合器具有更小的体积和重量，能够对外界自然光和波导片10内的光进行调整，以便用户观察到相应的图像。

外界的自然光依次经过第二透光部42和第一透光部41。通常耦出区20的出射光为平行光，相当于位于无穷远出的点发出的光，由于距离较远，到达用户的眼睛时，可视为平行光。外界的自然光并不一定是平行光，因此，通过调整第二透光部42的屈光度可以使目标位置的自然光转换成平行光，则耦出区20的出射光和外界的自然光都是平行光，再经过第一透光部41时，两者光线的方向变化角度相同，则相当于耦出区20的出射光是目标位置发出的。耦出区20的出射光形成的虚拟图像与外界的自然光形成的真实图像，可以得到较好的配合，用户在切换观看虚拟图像和真实图像时，无需过多调整眼睛观察的距离。第二透光部42位于波导片10背离人眼的一侧，即位于波导片10背离耦出区20的光出射至人眼的一侧，第二透光部42可以起到保护、美观的作用。

在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图1-图3所示，所述第一透光部41包括凸型透光部、凹型透光部或等厚度型透光部。

具体地，凸型透光部是指屈光度大于0的透光结构，凸型透光部起到汇聚光线的作用。凸型透光部按照屈光度的大小不同，分为凸型屈光部和凸型胚体部。凹型透光部是指屈光度小于0的透光结构，凹型透光部起到发散光线的作用。凹型透光部按照屈光度的大小不同，分为凹型屈光部和凹型胚体部。等厚度型透光部是指屈光度为0的透光结构，等厚度型透光部的厚度一致，则等厚度型透光部以是平面型透光部，也可以是曲面型透光部，只要厚度均匀一致，则屈光度为0。

具体地，屈光结构包括凸型屈光结构或凹型屈光结构，凸型屈光结构是指屈光度大于或等于预设正数阈值的屈光结构，凹型屈光结构是指屈光度小于或等于预设负数阈值的屈光结构。胚体结构包括凸型胚体结构或凹型胚体结构，凸型胚体结构是指屈光度大于0且小于预设正数阈值的胚体结构，凹型胚体结构是指屈光度小于0且大于预设负数阈值的胚体结构。胚体结构还包括屈光度为0的平直胚体结构。

需要说明的是，波导片10可以采用平面型波导片，也可以采用曲面型波导片。平面型波导片是指两个侧面均为平面的波导片。曲面型波导片是指两个侧面均为曲面的波导片，通常，曲面型波导片的人眼侧为凹曲面，曲面型波导片的背离人眼的一侧为凸曲面。则第二透光部42采用凸型透光部，可以与曲面型波导片的凸曲面，形成较好的配合，减小了光组合器的整体厚度。

在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图1-图8所示，所述波导片10还包括：

耦入区50。

具体地，所述透光结构40覆盖所述耦出区20且延伸至所述耦出区20之外；耦入区20是指将光束耦入波导片10的区域。耦入区50的衍射微结构20可以设置在波导片10的同一侧或两侧，耦出区20的衍射微结构可以设置在波导片10的同一侧或两侧。耦入区50对应的波导片10的表面设置衍射微结构，如一维光栅或二维光栅或体全息光栅或超构表面，耦出区20对应的波导片10的表面也设置衍射微结构，如一维光栅或二维光栅或体全息光栅或超构表面。耦入区50和耦出区20位于波导片10的同一侧时，耦入区50的衍射微结构和耦出区20的衍射微结构间隔设置或邻接设置。

在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图6以及图10所示，所述波导片10还包括：

转折区60；

其中，所述耦入区50的入射的光经过所述转折区60后传播至所述耦出区20，所述转折区的数量大于或等于所述耦出区的数量。

具体地，转折区60可以设置于波导片10的任意一侧。耦入区50位于耦出区20的左上角，转折区60位于耦出区20的左侧或上侧。转折区60对应的波导片10的表面设置衍射微结构，如一维光栅或二维光栅或体全息光栅或超构表面，该衍射微结构可以设置于波导片10的任意一侧。耦入区、转折区、耦出区可以设置与波导片的同一表面，亦可设置于波导片的不同表面；当设置于同一表面时，耦入区、转折区、耦出区可以是相互间隔开的，也可以是相互邻接的。

在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图9-图10所示，所述耦出区20有两个，两个所述耦出区20分别位于所述耦入区50的两侧。

具体地，两个耦出区20分别对应于用户的两个眼睛，则用户的两个眼睛都可以观察到耦出区20的出射光。两个耦出区20可以共用一个耦入区50，耦入区50位于两个耦出区20之间。

采用两个耦出区20时，透光结构40可以包裹两个耦出区20，当然也可以采用两个透光结构40，记为左透光结构和右透光结构，分别对应两个耦出区20，实现对应耦出区20的包裹，也分别对应于用户的左眼和右眼。左透光结构和右透光结构均采用屈光结构时，左透光结构的屈光度和右透光结构的屈光度可以根据用户的眼睛设置，可以相同，也可以不相同。

由于耦出区20有两个，则转折区60也可以设置两个，转折区60与耦出区20对应设置。

在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图1-图3以及图18-图19所示，为了使耦入区50的入射的光穿过透光结构40时传播方向不受到透光结构40的影响，透光结构40上耦入区50对应位置设置有平直部，平直部的屈光度为0，则耦入区50的入射的光穿过透光结构40时，穿过透光结构40之前的入射的光与穿过透光结构40之后的入射的光平行或共线。由于耦入区的光可以自第一透光部41射入，也可以自第二透光部42射入，若耦入区的光自第一透光部41射入，则在第一透光部41上设置平直部，若耦入区的光自第二透光部42射入，则在第二透光部42上设置平直部。

在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图18和图19所示，所述平直部为通孔43。

具体地，在透光结构40上耦入区50对应位置设置通孔43，则耦入区50的入射的光穿过通孔43到达耦入区50，透光结构40不会改变耦入区50的入射的光的传播方向。

在本发明实施例的一个较佳实现方式中，入射所述耦入区50的相同方向的光在所述波导内传输至所述耦出区20后，所述耦出区20的各出射光的方向相同。

具体地，入射所述耦入区50的相同方向的光在所述波导内传输至所述耦出区20后，耦出区20的出射光可以有多束，各束出射光的方向相同。屈光结构位于耦出区20的光出射至人眼的一侧时，耦出区20的各束出射光出射时方向相同，但经过屈光结构后出射光的传播方向发生变化，然后到达用户的眼睛时，可以矫正用户的眼睛的屈光状态。

在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图1-图3以及图7-图8所示，所述第一介质层30a或第二介质层30b包括粘合胶层31，所述粘合胶层31与所述波导片10连接，所述粘合胶层31的折射率小于所述波导片10的折射率。

具体地，采用粘合胶层31连接波导片10和透光结构40，粘合胶层31直接与波导片10连接，由于粘合胶层31的折射率小于波导片10的折射率，波导片10内传播的光发生全反射，而不会传播至粘合胶层31内，不会出现漏光的问题。第一介质层30a(或第二介质层30b)与透光结构40之间还可以设置其他功能层，如保护层32，粘合胶层31直接与波导层连接，其他功能层与第一介质层30a(或第二介质层30b)连接，其他功能层的折射率可根据需要设置。

在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图1-图3、图7、图8所示，所述第一介质层30a或所述第二介质层30b还包括：

保护层32，设置于所述粘合胶层31背离所述波导片的一侧。

第一介质层30a、第二介质层30b以及保护层32均为透明的，保护层32可以为玻璃保护层或树脂保护层。保护层32可以采用与透光结构40相同的材料。例如，透光结构40采用树脂材料时，保护层32也采用树脂材料。保护层32可以保护粘合胶层31和波导片，在成型过程中，透光结构40可以采用注入成型，则保护层32可以保护粘合胶层31在注入过程中不会损坏或脱落。

在本发明实施例的一个较佳实现方式中，所述粘合胶层31铺满所述保护层32。

具体地，为了提高波导片10和保护层32之间的连接强度，粘合胶层31铺满保护层32，使得保护层32通过粘合胶层31充分与波导片10连接。而且波导片10、保护层32和透光结构40可以连接形成一个稳定的整体。

在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图2、图3、图8所示，所述粘合胶层31包括：

连接部311，两侧分别连接所述波导片10和所述保护层32；

空气部312，位于所述波导片10和所述保护层32之间。

具体地，为了减少波导片10与保护层32之间因膨胀系数不同而发生不同程度的膨胀，粘合胶层31并不是铺满保护层32的，连接部311连接波导片10和保护层32。由于连接部311的折射率和空气部312内的气体的折射率均小于波导片10的折射率，因此，也不会带来波导片10的漏光问题。空气部312内的气体可以根据需要设置，例如，空气部312内填充空气或其他气体，例如，带有颜色的气体等。空气部312内还可以设置其他功能件或装饰件等。

由于空气部312的存在，保护层32没有接触耦出区20的衍射微结构，衍射微结构不会受到保护层32的破坏。若采用粘合胶层31铺满波导片时，可以不采用保护层32。由于粘合胶层31有两种结构，第一介质层30a和第二介质层30b可以采用相同结构，也可以采用不同结构。

在本发明实施例的一个较佳实现方式中，如图7-图8所示，所述波导片10有至少两层，至少两层所述波导片10依次重叠设置。

具体地，波导片10可以采用一层或多层，波导片10采用至少两层时，至少两层波导片10依次重叠设置，波导片之间可以利用第三介质层30c连接，第三介质层30c包括：粘合胶层31，粘合胶层31可铺满波导片进行粘合，粘合胶层31包括连接部311和空气部312，本发明不对多层波导片之间的具体连接方式进行限定。每层波导片10上可设置耦入区50、耦出区20以及转折区60等。波导片10上的耦入区50与相邻波导片10上的耦入区50对应，波导片10上的耦出区20与相邻波导片10上的耦出区20对应。

波导片有多层时，第一介质层30a和第二介质层30b分别设置在最外侧的波导片上，保护层32有一个或两个，保护层32与第一介质层30a连接，保护层32还可以与第二介质层30b连接。

基于上述任意一实施例所述的光组合器，本发明还提供了一种显示装置的较佳实施例：

本发明实施例的显示装置，包括：

如上述任意一实施例所述的光组合器。

波导片还包括耦入区，显示装置还包括光机，光机发出的光，自耦入区进入到波导片中，并从耦出区射出。

如图11-图17所示，基于上述任意一实施例所述的光组合器，本发明还提供了一种显示装置的较佳实施例：

本发明实施例的光组合器的制备方法，包括如下步骤：

S100、提供模具组件以及波导结构。

如图11-图17，所述模具组件70包括：第一模具71和第二模具72，所述第一模具71和所述第二模具72连接形成容纳空间，所述第一模具71和/或所述第二模具72上设置有支撑结构711，所述支撑结构711用于放置所述波导结构；所述波导结构包括：依次设置的第一介质层、波导片以及第二介质层；所述波导片包括：耦出区；所述第一介质层的折射率和所述第二介质层的折射率均小于所述波导片的折射率。

具体地，模具组件70可以采用注塑、切削、磨削等工艺制备得到，模具组件70可以采用玻璃、树脂或金属等材料制成。需要说明的是，若模具组件70采用树脂或玻璃材料制成，则形成透光结构后，可以进行脱模或不进行脱模，不进行脱模，则模具组件70可以作为透光结构的一部分。模具组件70采用其他非透明材料时，进行脱模。第一模具71和第二模具72组合形成完成的模具组件70，模具组件70内形成容纳空间，容纳空间内可以注入透光材料，以形成透光结构。

波导结构采用采用微纳加工工艺(例如纳米压印、激光直写、电子束光刻、投影曝光、双光束干涉曝光、湿法刻蚀、干法刻蚀、薄膜沉积等工艺，以及这些工艺的组合)，以及贴合、切割、涂墨等工艺制备得到。

S200、将所述波导结构放入所述容纳空间内的所述支撑结构上。

具体地，将波导结构放在第一模具71的支撑结构711上，然后连接第一模具71和第二模具72。如图14-图17所示，若透光结构上对应耦入区的位置的平直部为通孔，则第二模具72上设置有凸起部721，通过支撑结构711和凸起部721可以夹紧波导结构，使得波导结构更好地固定。需要说明的是，若第一介质层上设置有保护层，则保护层上对应耦入区的位置也可以设置通孔结构，保护层上的通孔结构与透光结构上的通孔连通，则光机发出的光可以直接经过耦入区进入到波导片中。在成型过程中，第二模具72的凸起部721可以插入到通孔结构中，从而在透光结构上形成通孔，此外，凸起部721可以更好地固定波导结构，且可以确保波导结构放在支撑结构711上的位置正确。

S300、向所述容纳空间注入透光材料，以形成透光结构后，得到光组合器。

具体地，模具组件70上设置有注入孔，透光材料自注入孔注入到容纳空间里。透光材料可以是热固成型，也可以是冷却成型，例如，透光材料为液态材料，注入容纳空间后进行加热而固化，形成透光结构。再如，透光材料为固态材料，受热熔化成液态材料，注入容纳空间后进行冷却而固化，形成透光结构。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种光组合器，其特征在于，包括：

透光结构；

波导结构，设置于所述透光结构内；所述波导结构包括：

依次设置的第一介质层、波导片以及第二介质层；所述波导片包括：耦出区；

其中，所述第一介质层的折射率和所述第二介质层的折射率均小于所述波导片的折射率；

所述第一介质层或所述第二介质层包括：粘合胶层，所述粘合胶层与所述波导片连接，所述粘合胶层的折射率小于所述波导片的折射率；

所述粘合胶层铺满所述波导片。

2.根据权利要求1所述的光组合器，其特征在于，所述透光结构为屈光结构或胚体结构；所述屈光结构的屈光度大于或等于预设正数阈值，或者小于或等于预设负数阈值，所述胚体结构的屈光度小于所述预设正数阈值且大于所述预设负数阈值。

3.根据权利要求2所述的光组合器，其特征在于，所述波导片还包括：

耦入区。

4.根据权利要求3所述的光组合器，其特征在于，所述波导片还包括：

转折区；

其中，所述耦入区的入射的光经过所述转折区后传播至所述耦出区，所述转折区的数量等于或大于所述耦出区的数量；和/或

入射所述耦入区的相同方向的光在所述波导内传输至所述耦出区后，所述耦出区的各出射光的方向相同；和/或

所述耦出区有两个，两个所述耦出区分别位于所述耦入区的两侧。

5.根据权利要求3所述的光组合器，其特征在于，所述透光结构包括第一透光部和第二透光部，所述第一透光部和所述第二透光部分别位于所述波导片的两侧；

所述第一透光部或所述第二透光部设置有平直部，所述平直部位于所述耦入区对应位置，所述平直部的屈光度为0。

6.根据权利要求5所述的光组合器，其特征在于，所述第一透光部包括凸型透光部、凹型透光部或等厚度型透光部；和/或

所述第二透光部包括凸型透光部、凹型透光部或等厚度型透光部。

7.根据权利要求1-6任意一下项所述的光组合器，其特征在于，所述波导片为平面波导片或曲面波导片；和/或

所述波导片有至少两层，至少两层所述波导片依次重叠设置，相邻两个波导片之间设置有第三介质层。

8.根据权利要求1所述的光组合器，其特征在于，所述第一介质层或所述第二介质层还包括：

保护层，设置于所述粘合胶层背离所述波导片的一侧；

其中，所述粘合胶层铺满所述保护层；或

所述粘合胶层包括：

连接部，两侧分别连接所述波导片和所述保护层；

空气部，位于所述波导片和所述保护层之间。

9.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1至8中任一项所述的光组合器。

10.一种如权利要求1-8任意一项所述的光组合器的制备方法，其特征在于，包括步骤：

提供模具组件以及波导结构；其中，所述模具组件包括：第一模具和第二模具，所述第一模具和所述第二模具连接形成容纳空间，所述第一模具和/或第二模具上设置有支撑结构，所述支撑结构用于放置所述波导结构；所述波导结构包括：依次设置的第一介质层、波导片以及第二介质层；所述波导片包括：耦出区；所述第一介质层的折射率和所述第二介质层的折射率均小于所述波导片的折射率；

将所述波导结构放入所述容纳空间内的所述支撑结构上；

向所述容纳空间注入透光材料，以形成透光结构后，得到光组合器。