CN221199994U - 一种波导显示模组及显示设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种波导显示模组及显示设备，包括波导基底、耦入光栅、耦出光栅和带通滤光层，带通滤光层包括交替设置的第一膜层和第二膜层，且第二膜层的折射率小于第一膜层的折射率；设置若干折射率不同的膜层交替叠加，使得在预定波长范围内的光反射，而其他波长的光透过所述带通滤光层，从而在减少漏光，增强入眼亮度的同时，将对环境光透过率的影响降到最低。

Description

一种波导显示模组及显示设备

技术领域

本实用新型涉及显示设备技术领域，尤其涉及一种波导显示模组及显示设备。

背景技术

在增强现实(AR)、混合现实(MR)领域，相比Bird Bath(BB,半反半透式)、虫眼(离轴反射式)、自由曲面棱镜等显示方案，光波导方案更轻薄、眼盒更大，因此有更广阔的应用前景。眼盒指人眼在给定视距下能完整看到所给视场光线的二维区域。

衍射光波导方案中的耦入区将自由空间光束转换成在波导基底中以全反射形式传输的光束，耦出区执行逆过程，将以全反射形式传输的光束部分转换为自由空间光束为人眼所接收。除了耦入区、耦出区，还可存在一或多个中间分区，本发明中称为转折区，将全反射形式传输的光束部分改变传输方向，以新的方向继续全反射形式的传输。

现有技术中，当光线传播至耦出时，一部分光线被耦出射入人眼侧，另一部分光线则被射入环境侧形成漏光，这部分漏光不仅会导致隐私泄露，还会降低波导光效率的问题。

因此，现有技术有待改进和发展。

实用新型内容

针对现有技术的上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种波导显示模组及显示设备，用以解决现有的衍射光波导存在波导漏光的技术问题。

本实用新型为了解决上述问题所采用的技术方案如下：

一种波导显示模组，其中，包括：波导基底，所述波导基底上设有耦入区域和耦出区域；

耦入光栅和耦出光栅，间隔设置在所述波导基底上；所述耦入光栅位于所述耦入区域内，所述耦出光栅位于所述耦出区域内；

带通滤光层，至少设于所述波导基底的耦出区域；

其中，所述带通滤光层包括交替设置的第一膜层和第二膜层，所述第二膜层的折射率小于所述第一膜层的折射率。

可选的，所述第一膜层的折射率大于1.7；和/或，所述第二膜层的折射率为1.3至1.7。

可选的，所述带通滤光层上的第一层和最后一层均设置为所述第一膜层。

可选的，所述第一膜层包括氧化钛膜层、氧化铪膜层或氧化锆膜层中的任意一种；和/或，所述第二膜层包括氧化硅膜层或氟化镁膜层。

可选的，所述耦出光栅设于所述波导基底的一侧；所述带通滤光层设于所述波导基底上背离所述耦出光栅的一侧。

可选的，所述耦出光栅设于所述波导基底的一侧；所述带通滤光层设于所述耦出光栅上背离所述波导基底的一侧表面。

可选的，所述带通滤光层沿着所述耦出光栅的轮廓设置。

可选的，所述耦入光栅的周期为100纳米至600纳米，槽深为10纳米至2微米，占空比为0.05至0.95；和/或，所述耦出光栅的周期为100纳米至600纳米，槽深为10纳米至2微米，占空比为0.05至0.95。

可选的，所述波导基底包括玻璃基底、树脂基底、塑料基底或透明陶瓷基底中的一种。

一种显示设备，其中所述显示设备包括投影装置，以及如上任一项所述的波导显示模组。

综上所述，本实用新型的有益效果是：

本实用新型的波导显示模组及显示设备，其中波导显示模组包括波导基底、耦入光栅、耦出光栅和带通滤光层，带通滤光层包括交替设置的第一膜层和第二膜层，且第二膜层的折射率小于所述第一膜层的折射率；设置若干折射率不同的膜层交替叠加，使得在预定波长范围内的光反射，而其他波长的光透过所述带通滤光层，从而在减少漏光，增强入眼亮度的同时，将对环境光透过率的影响降到最低。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或者现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本实用新型的波导显示模组的结构示意图；

图2为本实用新型中带通滤光层的结构示意图；

图3为本实用新型中耦出光栅和带通滤光层的结构示意图。

其中：100、波导基底；200、耦入光栅；300、耦出光栅；400、带通滤光层；410、第一膜层；420、第二膜层。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好的理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1、图2，本实用新型的一实施例中，公开了一种波导显示模组，包括波导基底100，所述波导基底100上设有耦入区域和耦出区域；耦入光栅200和耦出光栅300，间隔设置在所述波导基底100上；所述耦入光栅200位于所述耦入区域内，所述耦出光栅300位于所述耦出区域内；带通滤光层400，至少设于所述波导基底100的耦出区域；其中，所述带通滤光层400包括交替设置的第一膜层410和第二膜层420，所述第二膜层420的折射率小于所述第一膜层410的折射率。

本实施例中的耦入区域是指将微投影光机的光束耦入到波导基底100中的区域；耦出区域是指将波导基底100中传播的光束耦出至人眼或成像设备的区域；所述耦入光栅200用于将外部光源组件发出的光耦入到波导基底100内，使光在所述波导基底100内以全反射形式传播，耦出光栅300用于将所述波导基底100内以全反射形式传播的光耦出。当光束传播至耦出区域时，一部分光束转换为自由空间光束并朝向设置有光栅的一侧射出，该部分的光束为人眼所接收；另一部分光束射向背离耦出光栅300的一侧，带通滤光层400将该部分的光束反射到人眼的一侧。

具体地，请参阅图2，所述带通滤光层400包括多个交替叠加设置的第一膜层410和第二膜层420，所述第一膜层410的折射率大于所述第二膜层420的折射率，因此，光线通过带通滤光层400时，经过第一膜层410和第二膜层420的多次折射和反射，使得在预定波长范围内的光反射，而其他波长的光透过所述带通滤光层400，从而在减少漏光，增强入眼亮度的同时，将对环境光透过率的影响降到最低。

在本实施例中，所述第一膜层410的折射率大于1.7；和/或，所述第二膜层420的折射率为1.3至1.7。

在本实施例中，所述带通滤光层400上的第一层和最后一层均设置为所述第一膜层410。

具体地，第一个所述第一膜层410设置于所述耦出光栅300的表面或者所述波导基底100上背离所述耦出光栅300的表面，第二膜层420设置于第一膜层410上，与第一膜层410重叠，然后再在第二膜层420上设置第二个第一膜层410，如此，第一膜层410和第二膜层420交替叠加，也就是说，以设置于耦出光栅300的表面或者所述波导基底100的表面的第一个第一膜层410为第1层、第一个第二膜层420为第2层，则奇数层皆为第一膜层410，偶数层皆为第二膜层420。距离耦出光栅300的表面或者所述波导基底100的表面最远的一层设置为第一膜层410，即最后一层为第一膜层410，如此，则所得的滤光片的一个表面与耦出光栅300的表面或者所述波导基底100上背离所述耦出光栅300的表面贴合，另一个表面为第一膜层410。

在本实施例中，所述第一膜层410包括氧化钛膜层、氧化铪膜层或氧化锆膜层中的任意一种；和/或，所述第二膜层420包括氧化硅膜层或氟化镁膜层。

在一实施例中，请参阅图2，所述耦出光栅300设于所述波导基底100的一侧；所述带通滤光层400设于所述波导基底100上背离所述耦出光栅300的一侧。

具体地，带通滤光层400设置于所述波导基底100上背离所述耦出光栅300的一侧，该侧称为人眼侧，另一侧称为环境侧。所述带通滤光层400可以仅覆盖波导基底100上与所述耦出光栅300对应的区域，也可以覆盖整个波导基底100的区域。当光束传播至耦出光栅300时，一部分光束转换为自由空间光束射向人眼侧，为人眼所接收；另一部分光束射向环境侧，位于环境侧的带通滤光层400将该部分的光束反射到人眼侧，其他的光线可以正常透过所述带通滤光层400，从而在减少漏光，增强入眼亮度的同时，将对环境光透过率的影响降到最低。

在一实施例中，请参阅图3，所述耦出光栅300设于所述波导基底100的一侧；所述带通滤光层400设于所述耦出光栅300上背离所述波导基底100的一侧表面。本实施例中所述波导基底100背离所述耦出光栅300的一侧称为人眼侧，另一侧为环境侧。

具体地，在耦出光栅300上背离所述波导基底100的一侧表面设置有带通滤光层400，由于第一膜层410和第二膜层420在环境侧形成高-低折射率的膜层结构，利用光的折射和反射特性，光束依次穿过高-低折射率的材料时，具有较低的透过率，使得耦出光栅300上朝向环境侧的衍射效率低于朝向人眼一侧的衍射效率。当光束传播至耦出光栅300时，大部分光束朝向人眼侧耦出，从而减少射向环境侧的光束的通过量，增加向人眼侧的衍射效率。

在本实施例中，所述带通滤光层400沿着所述耦出光栅300的轮廓设置。

具体地，所述耦出光栅300背离所述波导基底100的一侧形成若干凸脊，所述带通滤光层400上的第一个所述第一膜层410设置于所述凸脊的表面，以及覆盖介于相邻所述凸脊之间的所述波导基底100的表面，所述一层第二膜层420覆盖于所述第一个所述第一膜层410上，第二个所述第一层覆盖于所述第二膜层420上。

在本实施例中，所述耦入光栅200的周期为100纳米至600纳米，槽深为10纳米至2微米，占空比为0.05至0.95；和/或，所述耦出光栅300的周期为100纳米至600纳米，槽深为10纳米至2微米，占空比为0.05至0.95。

在本实施例中，所述波导基底100包括玻璃基底、树脂基底、塑料基底或透明陶瓷基底中的一种。所述波导基底100可以有一层或者多层。

在本实施例中，所述耦入光栅200的周期为纳米至纳米，槽深为10纳米至2微米，占空比为0.05至0.95；和/或，所述耦出光栅300的周期为纳米至纳米，槽深为10纳米至2微米，占空比为0.05至0.95。

在本实施例中，所述耦出光栅300的折射率为1.3至2.0。

在本实施例中，所述耦出光栅300为倾斜光栅、闪耀光栅、直齿光栅、菱形光栅、椭圆形光栅或长方形光栅中的一种。所述倾斜光栅、闪耀光栅和直齿光栅为一维光栅，所述菱形光栅、椭圆形光栅和长方形光栅为二维光栅。

在本实施例中，所述波导显示模组还包括转折光栅，所述转折光栅位于所述耦入光栅200的衍射光线传播路径上，所述耦出光栅300位于所述转折光栅的衍射光线传播路径上。

作为本申请的另一实施例，还公开了一种显示设备，其中所述显示设备包括投影装置，以及如上任一项所述的波导显示模组。所述显示设备可以为AR眼镜、XR设备或HUD设备。

综上，本实施例的波导显示模组及显示设备，其中波导显示模组包括波导基底100、耦入光栅200、耦出光栅300和带通滤光层400，带通滤光层400包括交替设置的第一膜层410和第二膜层420，且第二膜层420的折射率小于所述第一膜层410的折射率；设置若干折射率不同的膜层交替叠加，使得在预定波长范围内的光反射，而其他波长的光透过所述带通滤光层400，从而在减少漏光，增强入眼亮度的同时，将对环境光透过率的影响降到最低。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

需要说明的是，本实用新型以波导显示模组及显示设备为例对本实用新型的具体结构及工作原理进行介绍，但本实施例的应用并不以波导显示模组及显示设备为限，也可以应用到其它类似工件的生产和使用中。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种波导显示模组，其特征在于，包括：

波导基底，所述波导基底上设有耦入区域和耦出区域；

耦入光栅和耦出光栅，间隔设置在所述波导基底上；所述耦入光栅位于所述耦入区域内，所述耦出光栅位于所述耦出区域内；

带通滤光层，至少设于所述波导基底的耦出区域；

其中，所述带通滤光层包括交替设置的第一膜层和第二膜层，所述第二膜层的折射率小于所述第一膜层的折射率。

2.根据权利要求1所述的波导显示模组，其特征在于，所述第一膜层的折射率大于1.7；和/或，所述第二膜层的折射率为1.3至1.7。

3.根据权利要求1所述的波导显示模组，其特征在于，所述带通滤光层上的第一层和最后一层均设置为所述第一膜层。

4.根据权利要求1所述的波导显示模组，其特征在于，所述第一膜层包括氧化钛膜层、氧化铪膜层或氧化锆膜层中的任意一种；和/或，所述第二膜层包括氧化硅膜层或氟化镁膜层。

5.根据权利要求1所述的波导显示模组，其特征在于，所述耦出光栅设于所述波导基底的一侧；所述带通滤光层设于所述波导基底上背离所述耦出光栅的一侧。

6.根据权利要求1所述的波导显示模组，其特征在于，所述耦出光栅设于所述波导基底的一侧；所述带通滤光层设于所述耦出光栅上背离所述波导基底的一侧表面。

7.根据权利要求6所述的波导显示模组，其特征在于，所述带通滤光层沿着所述耦出光栅的轮廓设置。

8.根据权利要求1所述的波导显示模组，其特征在于，所述耦入光栅的周期为100纳米至600纳米，槽深为10纳米至2微米，占空比为0.05至0.95；和/或，所述耦出光栅的周期为100纳米至600纳米，槽深为10纳米至2微米，占空比为0.05至0.95。

9.根据权利要求1所述的波导显示模组，其特征在于，所述波导基底包括玻璃基底、树脂基底、塑料基底或透明陶瓷基底中的一种。

10.一种显示设备，其特征在于，所述显示设备包括投影装置，以及如权利要求1-9中任一项所述的波导显示模组。