CN116520477A - 波导结构、波导结构组以及显示装置 - Google Patents
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Abstract
一种波导结构、波导结构组以及显示装置。波导结构包括多个光波导通道。多个光波导通道沿第一方向排列且沿第二方向延伸；波导结构包括平行于第一方向和第二方向的出光面。每个光波导通道包括第一波导介质以及沿第二方向排列的多个第一透反部，传播至第一透反部的光线的一部分被该第一透反部反射出波导结构的出光面，传播至第一透反部的光线的另一部分透过该第一透反部后继续在光波导通道中传播；相邻光波导通道之间设置有阻隔部以使入射进每个光波导通道的光线仅在该光波导通道内传播。本公开实施例通过在波导结构中设置多个光波导通道，相邻光波导通道之间设置阻隔部，可以在实现二维扩瞳的同时提高显示图像的完整性以及显示图像亮度的均匀度。
Description
技术领域
本公开至少一个实施例涉及一种波导结构、波导结构组以及显示装置。
背景技术
一般，入射到光波导内的图像光线可以通过发生内全反射而在光波导内传播，然后通过光波导中设置的合适的耦出结构耦出光波导，并向用户的眼睛传播。
发明内容
本公开实施例提供一种波导结构、波导结构组以及显示装置。
本公开实施例提供的波导结构包括多个光波导通道。所述多个光波导通道沿第一方向排列，且每个光波导通道沿第二方向延伸，所述第一方向和所述第二方向相交；所述波导结构包括至少一个出光面，每个出光面平行于所述第一方向和所述第二方向。每个光波导通道包括第一波导介质以及沿所述第二方向排列的多个第一透反部，传播至每个光波导通道中的至少一个第一透反部的光线的一部分被该第一透反部反射出所述波导结构的所述出光面，传播至所述至少一个第一透反部的光线的另一部分透过该第一透反部后继续在所述光波导通道中传播；相邻光波导通道之间设置有阻隔部以使入射进每个光波导通道的光线仅在该光波导通道内传播。
例如，根据本公开的实施例，所述阻隔部包括一层介质层或者折射率不同的多层材料层以使入射进每个光波导通道的光线在所述阻隔部与所述光波导通道之间的界面发生全反射传播。
例如，根据本公开的实施例，所述多层材料层包括第一材料层和第二材料层，所述第一材料层的折射率为所述多层材料层中折射率最小的材料层；所述第二材料层位于所述第一材料层与所述第一波导介质之间，所述第一材料层的折射率小于所述第一波导介质的折射率。
例如，根据本公开的实施例，波导结构还包括：导光部，位于所述多个光波导通道的延伸方向上的一侧，所述导光部被配置为将光线导入所述多个光波导通道。
例如，根据本公开的实施例，所述导光部沿所述第一方向延伸；所述导光部包括第二波导介质以及沿所述第一方向排列的多个第二透反部，传播至至少部分第二透反部的光线的一部分被所述至少部分第二透反部反射出所述导光部的出光面以导入所述多个光波导通道，传播至所述至少部分第二透反部的光线的另一部分透过所述至少部分第二透反部后继续在所述导光部中传播；所述多个第二透反部的数量不小于所述多个光波导通道的数量。
例如，根据本公开的实施例，所述多个第二透反部的数量与所述多个光波导通道的数量相同，且所述多个第二透反部与所述多个光波导通道一一对应设置。
例如，根据本公开的实施例，每个光波导通道中的所述多个第一透反部平行设置，且不同光波导通道中的所述第一透反部彼此平行或者位于同一平面上。
例如，根据本公开的实施例，不同光波导通道中的所述多个第一透反部的数量相同。
例如，根据本公开的实施例，每个光波导通道包括N个第一透反部，不同光波导通道中的第n个第一透反部位于同一平面上，N为大于1的正整数，n为大于零小于N的正整数。
例如，根据本公开的实施例，所述波导结构包括一个出光面；或者，所述波导结构包括两个出光面，至少两个光波导通道中的所述第一透反部不平行；或者，所述导光结构包括两个出光面，至少一个光波导通道中的所述多个第一透反部包括不平行的两部分。
例如，根据本公开的实施例，沿垂直于所述波导结构的所述出光面的方向，所述多个光波导通道的厚度均相同。
例如，根据本公开的实施例，所述多个第二透反部平行设置。
例如，根据本公开的实施例，入射至至少一个光波导通道的光线的视场角的范围为40～90度。
例如，根据本公开的实施例，所述阻隔部包括反射面以使入射进每个光波导通道的光线在所述阻隔部处发生反射。
本公开实施例提供一种波导结构组，包括层叠设置的多个波导结构。所述多个波导结构包括的多个出光面层叠设置，且每个出光面平行于第一方向和第二方向，所述多个波导结构沿第三方向排列，所述第一方向与所述第二方向相交，所述第一方向和所述第二方向均与所述第三方向垂直；所述多个波导结构中的至少一个波导结构包括上述任一实施例所述的波导结构，入射到至少两个波导结构的光线的视场角不同。
本公开实施例提供一种显示装置，包括：上述任一实施例所述的波导结构，或者上述波导结构组；以及图像源。所述图像源出射的光线入射至所述波导结构，并从所述波导结构的所述出光面射出；或者从所述图像源入射到所述至少两个波导结构的光线的视场角不同以使从所述波导结构组的出光面出射的光线包括所述图像源发出的完整视场的光线。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。
图1为根据本公开实施例提供的波导结构的局部结构示意图；
图2A为图1所示波导结构的一示例中的相邻两个光波导通道的截面结构示意图；
图2B为图1所示波导结构的另一示例中的相邻两个光波导通道的截面结构示意图；
图3为图1所示波导结构中的一个光波导通道的示意图；
图4为图3所示一个光波导通道的局部截面结构示意图；
图5为根据本公开实施例的另一示例提供的波导结构的局部结构示意图；以及
图6为根据本公开另一实施例提供的显示装置的局部结构示意图。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本公开保护的范围。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。为了清晰起见，在用于描述本公开的实施例的附图中的元件被放大或缩小，即这些附图并不限制实际的比例。本公开中提及的“至少一个”指的是“一个或多个”，本公开中提及的“多个”指“至少两个”，即“两个或两个以上”。
本公开实施例提供一种波导结构、波导结构组以及显示装置。波导结构包括多个光波导通道。多个光波导通道沿第一方向排列，且每个光波导通道沿第二方向延伸，第一方向和第二方向相交；波导结构包括至少一个出光面，每个出光面平行于第一方向和第二方向。每个光波导通道包括第一波导介质以及沿第二方向排列的多个第一透反部，传播至每个光波导通道中的至少一个第一透反部的光线的一部分被该第一透反部反射出波导结构的出光面，传播至至少一个第一透反部的光线的另一部分透过该第一透反部后继续在光波导通道中传播；相邻光波导通道之间设置有阻隔部以使入射进每个光波导通道的光线仅在该光波导通道内传播。本公开实施例通过在波导结构中设置多个光波导通道，相邻光波导通道之间设置阻隔部，可以在实现二维扩瞳的同时提高显示图像的完整性以及显示图像亮度的均匀度。
下面结合附图对本公开实施例提供的波导结构、波导结构组以及显示装置进行描述。
图1为根据本公开实施例提供的波导结构的局部结构示意图，图2A为图1所示波导结构的一示例中的相邻两个光波导通道的截面结构示意图，图2B为图1所示波导结构的另一示例中的相邻两个光波导通道的截面结构示意图，图3为图1所示波导结构中的一个光波导通道的示意图。如图1至图3所示，波导结构包括多个光波导通道100。多个光波导通道100沿第一方向排列，且每个光波导通道100沿第二方向延伸，第一方向和第二方向相交。例如，图1、图2A和图2B所示的X方向为第一方向，Y方向为第二方向。例如，第一方向和第二方向垂直，但不限于此，第一方向与第二方向还可以不垂直，如第一方向和第二方向之间的夹角可以为30～60度。例如，第一方向和第二方向可以互换。
如图1至图3所示，波导结构包括至少一个出光面101，每个出光面101平行于第一方向和第二方向。例如，出光面101可以为平行于第一方向和第二方向所在平面的平面。例如，波导结构的出光面101可以为波导结构的一个实体表面。例如，在不同光波导通道的厚度不同时，波导结构的出光面也可以为一个非实体的虚拟面。
例如，多个光波导通道100的出光面可以构成波导结构的出光面101。例如，多个光波导通道100的出光面可以为多个光波导通道100的实体表面。例如，每个光波导通道100的出光面可以与该光波导通道100的入光面相交。例如，波导结构的入光面可以为波导结构的一个实体表面。
如图1至图3所示，每个光波导通道100包括第一波导介质110以及沿第二方向排列的多个第一透反部120，传播至每个光波导通道100中的至少一个第一透反部120的光线的一部分被该第一透反部120反射出波导结构的出光面101，传播至至少一个第一透反部120的光线的另一部分透过该第一透反部120后继续在光波导通道100中传播。相邻光波导通道100之间设置有阻隔部200以使入射进每个光波导通道100的光线仅在该光波导通道100内传播。
本公开实施例通过在波导结构中设置多个光波导通道，相邻光波导通道之间设置阻隔部，可以实现二维扩瞳的同时提高显示图像的完整性以及显示图像亮度的均匀度。
例如，如图1所示，多个光波导通道100形成阵列化排布，可以实现一维光瞳复制(replication)。
例如，如图1至图3所示，入射到第一波导介质110的光线可以在第一波导介质110中进行全反射传播。例如，第一波导介质110的折射率为n1，第一波导介质110以外的光疏介质(例如空气或者其他与第一波导介质110的表面接触的材料)的折射率为n2，光线进入第一波导介质110时的入射角不小于全反射临界角arcsin(n2/n1)，则该光线满足全反射条件。例如，第一波导介质110由可实现波导功能的材料制成，一般为折射率大于1的透明材料。例如，第一波导介质110的材料可以包括二氧化硅、铌酸锂、高分子聚合物和玻璃等中的一种或多种。
例如，如图1至图3所示，在第一波导介质110中发生全反射传播的光线在传播至至少部分第一透反部120上时发生透射和反射。例如，入射到第一透反部120表面的光线的一部分被第一透反部120反射出光波导通道100，这部分光线从波导结构的出光面101出射，例如射向用户；而入射到第一透反部120表面的光线的另一部分被第一透反部120透射后继续全反射传播至下一个第一透反部120，且在下一个第一透反部120上发生透射和反射，透射的光线会继续全反射传播至最远离光波导通道100的入光面的一个第一透反部120(例如光线依次经过多个第一透反部的透射直至最远离光波导通道100的入光面的一个第一透反部)。例如，传播至最远离光波导通道100的入光面的一个第一透反部120的光线的全部或者部分可以被该第一透反部120反射。例如，第一透反部可以为光波导通道的耦出结构。
例如，如图1至图3所示，波导结构包括两个彼此相对的第一主表面102和第二主表面103，多个第一透反部120位于第一主表面102和第二主表面103之间。例如，第一主表面102和第二主表面103的至少之一可以为波导结构的出光面101。例如，波导结构的两个主表面彼此平行，且这两个主表面之间的距离即为波导结构的厚度。例如，波导结构的两个主表面的至少部分为光波导通道100的两个主表面。例如，入射进光波导结构的光线在上述第一主表面和第二主表面上发生全反射传播，当然，也可能会存在部分非全反射，如镜面反射。例如，入射进每个光波导通道100的光线在光波导通道100的两个主表面发光全反射传播。
例如，如图1至图3所示，每个光波导通道100的整体形状可以为长条形，如六面体，入射到每个光波导通道100的光线沿光波导通道100的延伸方向传播。例如，光波导通道100包括平行于光波导通道100的延伸方向的多个侧表面，入射至光波导通道100的至少一个侧表面和与该侧表面接触的其他结构之间的界面的光线可以在该界面处发生全反射或者镜面反射。例如，入射至光波导通道100的所有侧表面和与侧表面接触的其他结构之间的界面的光线均可以在相应的界面处发生全反射或者镜面反射。
例如，如图3所示，光波导通道100包括平行于光波导通道100的延伸方向的四个侧表面01、02、03和04，入射至光波导通道100的四个侧表面01、02、03和04的光线均发生全反射。例如，光波导通道100可以对入射至其中的光线在两个维度(包括X方向以及与X方向和Y方向均垂直的方向)上进行全反射传播约束，可以在实现两个维度的光学孔径扩展的同时提高显示图像的完整性以及显示图像亮度的均匀度。
相对于光线仅在波导中的一个维度上全反射传播的情况，本公开实施例提供的每个光波导通道可以在不止一个维度上对在其中传输的光线进行约束(例如全反射约束，或者镜面反射约束)，由此，该光波导通道在应用于具有大视场角入射光线的特性的器件时，具有较好的显示图像的完整性以及显示图像亮度的均匀度。
例如，如图1至图3所示，第一透反部120可采用镀设或贴覆的方式设置在第一波导介质110中。
例如，如图1至图3所示，第一波导介质110包括沿第二方向排列的多个子波导介质，多个第一透反部120和多个子波导介质沿第二方向交替排列。例如，相邻两个子波导介质之间包括一个第一透反部120。例如，多个子波导介质可以为多个平行四边形柱体，多个平行四边形柱体拼接形成一个光波导通道100的第一波导介质110，拼接的两个柱体之间设置第一透反部120，该第一透反部120可以镀设或者贴覆在拼接的两个柱体之间。例如，第一透反部120被配置为通过反射破坏部分光线的全反射条件而将该部分光线耦出光波导通道100。当然，本公开实施例不限于第一透反部采用镀设或贴覆的方式设置在子波导介质的表面，第一透反部也可以为相邻两个子波导介质彼此贴合的表面。
例如，如图2A所示，在本公开实施例的一示例中，阻隔部200包括折射率不同的多层材料层以使入射进每个光波导通道100的光线在阻隔部200与光波导通道100之间的界面发生全反射传播。例如，阻隔部200可以为镀设在光波导通道100的表面上的镀层(coating)或者粘结在光波导通道100的表面上的粘合剂(adhesive)。例如，阻隔部200包括的多层材料层均为透明材料层。
例如，如图2A所示，阻隔部200的多层材料层包括第一材料层210和第二材料层220，第一材料层210的折射率为多层材料层中折射率最小的材料层，第二材料层220位于第一材料层210与第一波导介质110之间，第一材料层110的折射率小于第一波导介质110的折射率。通过设置阻隔部的中至少一层材料层的折射率小于第一波导介质的折射率，有利于实现光线在光波导通道中的全反射传播。
例如，第一波导介质110与第一材料层210之间设置至少一层材料层时，从第一波导介质110指向第一材料层210的方向，各膜层的折射率逐渐减小。
例如，第一材料层210与第二材料层220之间还可以包括其他材料层，其他材料层的折射率可以小于第二材料层220的折射率。当然，本公开实施例不限于此，第一材料层与第二材料层之间设置的其他材料层的折射率也可以大于第二材料层的折射率。
例如，第一波导介质110与第二材料层220之间还可以包括其他材料层，其他材料层的折射率可以大于第二材料层220的折射率。当然，本公开实施例不限于此，第一波导介质与第二材料层之间设置的其他材料层的折射率也可以小于第二材料层的折射率。
例如，如图2B所示，在本公开实施例的另一示例中，阻隔部200可以包括一层介质层，如空气层或者透明材料层，该透明材料层的折射率小于第一波导介质110的折射率。通过设置阻隔部的介质层的折射率小于第一波导介质的折射率，有利于实现光线在光波导通道中的全反射传播。
例如，在本公开实施例的另一示例中，阻隔部200可以包括反射面以使入射进每个光波导通道100的光线在阻隔部200处发生反射。例如，阻隔部200可以包括金属材料，如铝膜、银膜等起到反射光线作用的膜层。当然，本公开实施例不限于此，阻隔部也可以为吸光材料。
本公开实施例通过在相邻两个光波导通道之间设置阻隔部，可以使得在一个光波导通道中传播的光线基本上不会传播至另一个光波导通道中，进而使得每个光波导通道中传播的光线可以在不止一个维度上被约束，有利于实现多个维度的光学孔径扩展的同时提高显示图像的完整性以及显示图像亮度的均匀度。
例如，如图1至图3所示，每个光波导通道100中的多个第一透反部120平行设置，且不同光波导通道100中的第一透反部120彼此平行或者位于同一平面上。例如，多个光波导通道100中的所有第一透反部120均平行设置或者部分第一透反部位于同一平面上，以使从多个第一透反部120出射的光线为平行光。例如，所有第一透反部120均平行设置可以使得出射光线的传播方向基本相同，如出射光线均从波导结构的第一主表面102出射，波导结构包括一个出光面101，即第一主表面102。但本公开实施例例不限于此，多个第一透反部还可以不平行，通过调整多个第一透反部之间的夹角，可以将从多个第一透反部出射的光线调整为会聚光或者发散光。
本公开实施例通过将多个光波导通道中的所有第一透反部均平行设置，可以在提高波导结构的出光面出射光线亮度均匀性的同时，方便多个光波导通道的制作。
例如，如图1至图3所示，每个光波导通道100中，多个第一透反部120等间距排列。例如，相邻第一透反部120在出光面101上的正投影相接或者部分交叠。例如，相邻第一透反部120在出光面101的正投影彼此相接，可以避免两个第一透反部120之间出现不出光的黑暗区域。例如，相邻第一透反部120在出光面101的正投影部分交叠，以避免光线在第一透反部边缘的弱化，通过第一透反部的交叠可以使得出光更加均匀。当然，本公开实施例不限于此，至少一个光波导通道中的多个第一透反部也可以不等间距排列，可以根据产品的实际需求进行设置。
例如，如图1至图3所示，不同光波导通道100中的多个第一透反部120的数量相同。当然，本公开实施例不限于此，不同光波导通道中的第一透反部的数量也可以不同。
例如，如图1至图3所示，不同光波导通道100中包括的第一透反部120的数量相同，每个光波导通道100包括N个第一透反部120，不同光波导通道100中的第n个第一透反部120位于同一平面上，N为大于1的正整数，n为大于零小于N的正整数。
本公开实施例通过对不同光波导通道中的第一透反部的位置的设置，可以在实现均匀出光的同时简化制作工艺。
例如，如图1至图3所示，沿垂直于波导结构的出光面101的方向，多个光波导通道100的尺寸均相同。例如，在垂直于XY面，不同光波导通道100的厚度相同，可以便于制作波导结构。
图4为图3所示一个光波导通道的局部截面结构示意图。例如，如图4所示，入射至至少一个光波导通道100的光线的视场角FOV的范围为40～90度。例如，如图4所示，从入射光点A入射到光波导通道100的光线在侧表面02与其他介质之间的界面发生全反射，入射到侧表面02的光线的入射角为θi1，入射光点A的入射至光波导通道100的视场角FOV满足关系式：FOV/2＝90-θi1。入射光点A入射至第一透反部120的光线的一部分透过第一透反部120后继续在光波导通道100中传播，另一部分被第一透反部120反射出光波导通道100，且入射光点A相对于第一透反部120成像A’。从光波导通道100出射的光线在光波导通道100的出光面04入射角为θi2，入射光点A的入射至光波导通道100的视场角FOV满足关系式：FOV/2＝θi2。假设光线入射到光波导通道100的侧表面与其他介质之间的界面发生全反射时的临界角为θc，当θi1>θc时，入射至光波导通道100的光线发生全反射传播；当θi2<θc时，被第一透反部120反射光线可以从光波导通道100的出光面04出射，由此视场角FOV满足关系式：FOV/2<90-θc以及FOV/2<90-θc。当θc为45度时，FOV最大值为90度。
例如，入射至至少一个光波导通道100的光线的视场角FOV的范围可以为45～85度。例如，入射至至少一个光波导通道100的光线的视场角FOV的范围可以为50～80度。例如，入射至至少一个光波导通道100的光线的视场角FOV的范围可以为60～70度。
本公开实施例通过设置光波导通道以及设置在相邻光波导通道之间的阻隔部，使得每个光波导通道可以在例如两个维度上对在其中传播的光线进行约束(例如全反射约束，或者反射约束)，由此，该光波导通道在应用于具有大视场角入射光线的特性的器件时，具有较好的显示图像的完整性以及显示图像亮度的均匀度。
例如，本公开实施例的另一示例中，多个光波导通道中的所有第一透反部没有采用彼此平行的设置，例如，多个光波导通道中的至少两个光波导通道中的第一透反部不平行，可以使得在波导结构中传播的光线中的一部分从图1所示的第一主表面102出射，另一部分从图1所示的第二主表面103出射，此时波导结构包括两个出光面，这两个出光面彼此相对设置，可以使得位于波导结构两侧的用户均能看到图像。
例如，本公开实施例的另一示例中，多个光波导通道中的所有第一透反部没有采用彼此平行的设置，例如，至少一个光波导通道中的多个第一透反部包括不平行的两部分，可以使得在波导结构中传播的光线中的一部分从图1所示的第一主表面102出射，另一部分从图1所示的第二主表面103出射，此时波导结构包括两个出光面，这两个出光面彼此相对设置，可以使得位于波导结构两侧的用户均能看到图像。这里的“包括不平行的两部分”是指多个第一透反部中的一部分透反部与另一部分透反部不平行，其中一部分透反部中包括的多个透反部可以是彼此平行的，另一部分透反部中包括的多个透反部可以是彼此平行的。
图5为根据本公开实施例的另一示例提供的波导结构的局部结构示意图。例如，如图1至5所示，波导结构包括图1所示的光波导通道100以及导光部300，导光部300位于多个光波导通道100的延伸方向上的一侧，导光部300被配置为将光线导入多个光波导通道100。例如，导光部300的出光面301与波导结构的出光面101相交。例如，从导光部300出射的光线与从波导结构出射的光线相交。例如，导光部300的出光面301可以为导光部300的实体表面。但不限于此，例如，波导结构的出光面也可以为一个非实体的虚拟面。
例如，如图5所示，导光部300沿第一方向延伸，导光部300的延伸方向与多个光波导通道100的排列方向相同。
例如，如图5所示，导光部300包括第二波导介质310以及沿第一方向排列的多个第二透反部320，传播至至少部分第二透反部320的光线的一部分被至少部分第二透反部320反射出导光部300的出光面301以导入多个光波导通道100，传播至至少部分第二透反部320的光线的另一部分透过至少部分第二透反部320后继续在导光部300中传播。
例如，如图5所示，入射到第二波导介质310的光线可以在第二波导介质310中进行全反射传播。例如，第二波导介质310的折射率为n3，第二波导介质310以外的光疏介质(例如空气或者其他与第二波导介质310的表面接触的材料)的折射率为n4，光线进入第二波导介质310时的入射角不小于全反射临界角arcsin(n4/n3)，则该光线满足全反射条件。例如第二波导介质310由可实现波导功能的材料制成，一般为折射率大于1的透明材料。例如，第二波导介质310的材料可以包括二氧化硅、铌酸锂、高分子聚合物和玻璃等中的一种或多种。例如，第二波导介质310的材料可以与第一波导介质110的材料相同。
例如，如图5所示，在第二波导介质310中发生全反射传播的光线在传播至至少部分第二透反部320上时发生透射和反射。例如，入射到第二透反部320表面的光线的一部分被第二透反部320反射出导光部300，这部分光线从导光部300的出光面301出射以进入光波导通道100；而入射到第二透反部320表面的光线的另一部分被第二透反部320透射后继续全反射传播至下一个第二透反部320，且在下一个第二透反部320上发生透射和反射，透射的光线会继续全反射传播至最远离导光部300的入光面的一个第二透反部320(例如光线依次经过多个第二透反部320的透射直至最远离导光部300的入光面的一个第二透反部320)。例如，传播至最远离导光部300的入光面的一个第二透反部320的光线的全部或者部分可以被该第二透反部320反射。例如，第二透反部可以为导光部的耦出结构。
例如，如图5所示，第二透反部320可采用镀设或贴覆的方式设置在第二波导介质310中。
例如，如图5所示，第二波导介质310包括沿第一方向排列的多个子波导介质，多个第二透反部320和多个子波导介质沿第一方向交替排列。例如，相邻两个子波导介质之间包括一个第二透反部320。例如，多个子波导介质可以为多个平行四边形柱体，多个平行四边形柱体拼接形成导光部300的第二波导介质310，拼接的两个柱体之间设置第二透反部320，该第二透反部320可以镀设或者贴覆在拼接的两个柱体之间。例如，第二透反部320被配置为通过反射破坏部分光线的全反射条件而将该部分光线耦出导光部300。当然，本公开实施例不限于第二透反部采用镀设或贴覆的方式设置在子波导介质的表面，第二透反部也可以为相邻两个子波导介质彼此贴合的表面。
例如，如图5所示，导光部300的出光面301与多个光波导通道100的入光面之间可以设置透明胶以使两者贴合设置。例如，导光部300的出光面301与多个光波导通道100的入光面之间还可以设置增透膜以提高入射至光波导通道100的光线的强度。
例如，如图5所示，多个第二透反部320的数量不小于多个光波导通道100的数量。例如，多个第二透反部320的数量可以大于多个光波导通道100的数量。例如，多个第二透反部320的数量与多个光波导通道100的数量相同，且多个第二透反部320与多个光波导通道100一一对应设置。例如，每个第二透反部320被配置为将入射至其上的部分光线反射向对应设置的一个光波导通道100中。
例如，如图5所示，每个第二透反部320靠近光波导通道100的边缘可以和与其对应的光波导通道100的侧边01的边缘重合，以使第二透反部尽可能多地向对应的光波导通道反射光线。
例如，如图5所示，多个第二透反部320平行设置，以使从多个第二透反部出射的光线为平行光，进入不同光波导通道的光线为平行光。
例如，如图5所示，多个第二透反部320等间距排列。例如，相邻多个第二透反部320在出光面301上的正投影相接或者部分交叠。当然，本公开实施例不限于此，多个第一透反部也可以不等间距排列，可以根据产品的实际需求进行设置。
例如，图5示意性的示出在光波导通道的沿其延伸方向的一侧设置有导光部，导光部的数量为一个，本公开实施例不限于此，还可以在光波导通道的沿其延伸方向的两侧均设置导光部，导光部的数量为两个，光波导通道具有两个入光面，从光波导通道的两侧入光有利于提高显示图像亮度以及均匀度。
图6为根据本公开另一实施例提供的显示装置的局部结构示意图。如图6所示，显示装置包括图像源400以及上述任一示例所示的波导结构。图6示意性的示出波导结构为图5所示的波导结构，但不限于此，还可以为图1所示的波导结构。
如图6所示，图像源400出射的光线入射至波导结构，并从波导结构的出光面101射出。本公开实施例提供的显示装置采用上述波导结构，有利于提高显示图像的完整性以及显示图像亮度的均匀度。
例如，图像源400可以为有机发光二极管显示源。本公开实施例不限于此，图像源也可以为其他任意合适类型的显示源，例如，LCD图像显示源等。
例如，本公开实施例提供的显示装置可以为投影装置，也可以为近眼显示装置。
本公开另一实施例提供一种波导结构组，包括层叠设置的多个波导结构。多个波导结构包括的多个出光面层叠设置，且每个出光面平行于第一方向和第二方向(这里的第一方向和第二方向可以与上述实施例中的第一方向和第二向具有相同的特征)，多个波导结构沿第三方向排列，第一方向与第二方向相交，第一方向和第二方向均与第三方向垂直；多个波导结构中的至少一个波导结构包括上述任一实施例所述的波导结构，至少两个波导结构的出光面出射光线的视场角不同。从图像源入射到本公开实施例提供的波导结构组中至少两个波导结构的光线的视场角不同以使从波导结构组的出光面出射的光线包括图像源发出的完整视场的光线。
例如，从图像源入射到一个波导结构的光线的视场角可以为0～10度，从图像源入射到另一个波导结构的光线的视场角可以为0～-10度，由此两个波导结构出射光线可以为图像源出射-10～10度视场角显示的图像。
例如，从图像源入射到本公开实施例提供的波导结构组中每个波导结构的光线的视场角均不同以使从波导结构组的出光面出射的光线包括图像源发出的完整视场的光线。
例如，多个波导结构中的每个波导结构均可以采用上述实施例提供的波导结构，但不限于此，还可以是多个波导结构中的部分波导结构采用上述实施例提供的波导结构。
例如，波导结构组中的相邻两个波导结构之间可以设置上述实施例所述的阻隔部。
本公开另一实施例提供的显示装置，该显示装置可以包括上述实施例提供的图像源以及波导结构组。
有以下几点需要说明：
(1)本公开的实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。
(2)在不冲突的情况下，本公开的同一实施例及不同实施例中的特征可以相互组合。
以上所述仅是本公开的示范性实施方式，而非用于限制本公开的保护范围，本公开的保护范围由所附的权利要求确定。
Claims (16)
1.一种波导结构，包括：
多个光波导通道，所述多个光波导通道沿第一方向排列，且每个光波导通道沿第二方向延伸，所述第一方向和所述第二方向相交；所述波导结构包括至少一个出光面，每个出光面平行于所述第一方向和所述第二方向，
其中，每个光波导通道包括第一波导介质以及沿所述第二方向排列的多个第一透反部，传播至每个光波导通道中的至少一个第一透反部的光线的一部分被该第一透反部反射出所述波导结构的所述出光面，传播至所述至少一个第一透反部的光线的另一部分透过该第一透反部后继续在所述光波导通道中传播；
相邻光波导通道之间设置有阻隔部以使入射进每个光波导通道的光线仅在该光波导通道内传播。
2.根据权利要求1所述的波导结构，其中，所述阻隔部包括一层介质层或者折射率不同的多层材料层以使入射进每个光波导通道的光线在所述阻隔部与所述光波导通道之间的界面发生全反射传播。
3.根据权利要求2所述的波导结构，其中，所述多层材料层包括第一材料层和第二材料层，所述第一材料层的折射率为所述多层材料层中折射率最小的材料层；所述第二材料层位于所述第一材料层与所述第一波导介质之间，所述第一材料层的折射率小于所述第一波导介质的折射率。
4.根据权利要求1-3任一项所述的波导结构，还包括：
导光部，位于所述多个光波导通道的延伸方向上的一侧，所述导光部被配置为将光线导入所述多个光波导通道。
5.根据权利要求4所述的波导结构，其中，所述导光部沿所述第一方向延伸；
所述导光部包括第二波导介质以及沿所述第一方向排列的多个第二透反部，传播至至少部分第二透反部的光线的一部分被所述至少部分第二透反部反射出所述导光部的出光面以导入所述多个光波导通道，传播至所述至少部分第二透反部的光线的另一部分透过所述至少部分第二透反部后继续在所述导光部中传播；
所述多个第二透反部的数量不小于所述多个光波导通道的数量。
6.根据权利要求5所述的波导结构，其中，所述多个第二透反部的数量与所述多个光波导通道的数量相同，且所述多个第二透反部与所述多个光波导通道一一对应设置。
7.根据权利要求1-3任一项所述的波导结构，其中，每个光波导通道中的所述多个第一透反部平行设置，且不同光波导通道中的所述第一透反部彼此平行或者位于同一平面上。
8.根据权利要求7所述的波导结构，其中，不同光波导通道中的所述多个第一透反部的数量相同。
9.根据权利要求8所述的波导结构，其中，每个光波导通道包括N个第一透反部，不同光波导通道中的第n个第一透反部位于同一平面上，N为大于1的正整数，n为小于N的正整数。
10.根据权利要求1-3任一项所述的波导结构，其中，所述波导结构包括一个出光面；或者，
所述波导结构包括两个出光面，至少两个光波导通道中的所述第一透反部不平行；或者，
所述导光结构包括两个出光面，至少一个光波导通道中的所述多个第一透反部包括不平行的两部分。
11.根据权利要求1-3任一项所述的波导结构，其中，沿垂直于所述波导结构的所述出光面的方向，所述多个光波导通道的尺寸均相同。
12.根据权利要求5所述的波导结构，其中，所述多个第二透反部平行设置。
13.根据权利要求1-3任一项所述的波导结构，其中，入射至至少一个光波导通道的光线的视场角的范围为40～90度。
14.根据权利要求1-3任一项所述的波导结构，其中，所述阻隔部包括反射面以使入射进每个光波导通道的光线在所述阻隔部处发生反射。
15.一种波导结构组，包括层叠设置的多个波导结构，其中，所述多个波导结构包括的多个出光面层叠设置，且每个出光面平行于第一方向和第二方向，所述多个波导结构沿第三方向排列，所述第一方向与所述第二方向相交，所述第一方向和所述第二方向均与所述第三方向垂直；
所述多个波导结构中的至少一个波导结构包括权利要求1-14任一项所述的波导结构，入射到至少两个波导结构的光线的视场角不同。
16.一种显示装置，包括：
权利要求1-14任一项所述的波导结构，或者权利要求15所述的波导结构组；以及
图像源；
其中，所述图像源出射的光线入射至所述波导结构，并从所述波导结构的所述出光面射出；或者，
从所述图像源入射到所述至少两个波导结构的光线的视场角不同以使从所述波导结构组的出光面出射的光线包括所述图像源发出的完整视场的光线。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210080394.0A CN116520477A (zh) | 2022-01-24 | 2022-01-24 | 波导结构、波导结构组以及显示装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202210080394.0A CN116520477A (zh) | 2022-01-24 | 2022-01-24 | 波导结构、波导结构组以及显示装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116520477A true CN116520477A (zh) | 2023-08-01 |
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| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116520477A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118112812A (zh) * | 2024-04-23 | 2024-05-31 | 北京灵犀微光科技有限公司 | 一种阵列光波导组及近眼显示设备 |
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2022
- 2022-01-24 CN CN202210080394.0A patent/CN116520477A/zh active Pending
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