显示器件以及虚像显示设备的制作方法

本技术涉及光显示，尤其是涉及一种显示器件以及虚像显示设备。

背景技术：

1、虚像显示设备是消费级电子设备的重要组成部分，其中，虚像显示设备包括投影光机以及显示器件，投影光机用于输出图像光，显示器件用于将图像光传输至观看者的眼睛，以使得观看者观看到图像，且观看者观看到的图像是位于远处的虚像，这样能缓解观看者的视觉疲劳，达到预防近视的效果。

2、目前，较为轻薄的显示器件中通常包括衍射光波导，衍射光波导自身厚度较薄，因此包括衍射光波导的显示器件能做得比较轻薄，进而使得虚像显示设备的外观较为轻薄。

3、但是，在大角度入射的环境光照射到显示器件的情况下，大角度入射的环境光在显示器件中的衍射光波导上会发生衍射形成彩虹纹，彩虹纹会干扰观看者观看图像，影响观看者的观看体验。

技术实现思路

1、本技术的实施例提供了一种显示器件以及虚像显示设备，该显示器件能抑制大角度入射的环境光形成彩虹纹。

2、第一方面，提供了一种显示器件，包括：衍射光波导与多层介质膜，多层介质膜包括多层第一材料层与多层第二材料层，第一材料层与第二材料层的折射率不同，第一材料层与第二材料层间隔排列；衍射光波导，用于向多层介质膜输出入射角为第一角度的图像光；图像光的波长属于第一波段；多层介质膜，用于将图像光透射；多层介质膜，还用于将第一环境光中的第一部分环境光反射；第一部分环境光的波长属于第一波段；第一环境光的入射角为第二角度，第二角度大于第一角度。在该可选方式中，观看者具体是通过多层介质膜远离衍射光波导的一侧观看显示器件，第二角度大于或等于40°且小于或等于90°，第一角度大于或等于0°且小于或等于10°，多层介质膜能将第一环境光中的第一部分环境光反射，因此第一部分环境光不能传输至衍射光波导，第一部分环境光也不会在衍射光波导上发生衍射形成彩虹纹；且多层介质膜能透射波长属于第一波段，入射角为第一角度的图像光，使得图像光能传输至观看者的眼睛，观看者能观看到图像光成像形成的虚像。可见设置多层介质膜能抑制大角度入射的环境光形成彩虹纹，且不影响图像光的传输。

3、可选的，多层介质膜，还用于将第一环境光中的第二部分环境光透射至衍射光波导；第二部分环境光的波长属于第二波段，第一波段与第二波段不交叠；衍射光波导，用于基于第二部分环境光(例如，将第二部分环境光衍射)，向多层介质膜输出入射角小于第二角度的第二环境光；多层介质膜，用于将第二环境光反射。在该可选方式中，尽管第一环境光中的第二部分环境光能传输至衍射光波导，但第二部分环境光在衍射光波导上发生衍射，反射衍射后变成入射角小于第二角度的第二环境光入射至多层介质膜，多层介质膜将入射角小于第二角度的第二环境光反射，使得第二环境光不能传输至观看者的眼睛，因此观看者也观看不到第二部分环境光形成的彩虹纹，进一步抑制大角度入射的环境光形成彩虹纹。

4、可选的，显示器件还包括圆偏膜，圆偏膜设置于多层介质膜远离衍射光波导的一侧；圆偏膜，用于将入射角小于第二角度的第三环境光转换为偏振态为圆偏振的第四环境光；多层介质膜，用于将第四环境光中的第三部分环境光反射至圆偏膜，第三部分环境光的波长属于第二波段，第三部分环境光的偏振态为圆偏振，第三部分环境光的偏振态旋转方向与第四环境光的偏振态旋转方向不同；圆偏膜，用于吸收第三部分环境光。在该可选方式中，圆偏膜可以吸收第三部分环境光，避免第三部分环境光反射至观看者的眼睛，进而避免观看者观看到自己周围的反射像。另外，多层介质膜将第四环境光中波长属于第一波段的部分环境光透射至衍射光波导，但由于这部分环境光入射至衍射光波导的入射角小于第二角度，因此并不会形成彩虹纹。

5、可选的，圆偏膜包括线偏层与1/4波片，1/4波片靠近多层介质膜设置，线偏层远离多层介质膜设置。

6、可选的，第一材料层的折射率大于或等于1.3，小于或等于2.5；第二材料层的折射率大于或等于1.3，小于或等于2.5。在该可选方式中，第一材料层与第二材料层的折射率不同，但第一材料层与第二材料层的折射率都在1.3至2.5之间，这样的第一材料层与第二材料层容易获取，能降低显示器件的制造成本。

7、可选的，第一材料层的折射率与第二材料层的折射率之差的绝对值大于或等于0.2，小于或等于1。

8、可选的，多层介质膜中包括的第一材料层与第二材料层的总层数大于或等于40层，小于或等于80层。

9、可选的，多层介质膜的厚度大于或等于3微米，小于或等于10微米。

10、可选的，第一角度大于或等于0°，小于或等于10°；第二角度大于或等于40°，小于或等于90°。

11、可选的，第一波段包括红光波段、绿光波段以及蓝光波段。

12、可选的，第二波段包括可见光波段中除第一波段以外的其他波段。

13、可选的，衍射光波导包括第一光波导、第二光波导以及设置于第一光波导与第二光波导之间的光吸收膜；第一光波导靠近多层介质膜设置；第二光波导，用于输出图像光中的第一部分图像光，第一部分图像光的波长属于红光波段，红光波段包括610纳米至660纳米；光吸收膜，用于透射第一部分图像光；第一光波导，用于将第一部分图像光透射至多层介质膜；第一光波导，还用于向多层介质膜输出图像光中的第二部分图像光，第二部分图像光的波长蓝光波段或绿光波段，蓝光波段包括420纳米至470纳米，绿光波段包括500纳米至550纳米；光吸收膜，还用于吸收波长属于蓝光波段的环境光。在该可选方式中，第一光波导的光栅周期小于第二光波导的光栅周期，因此环境光在第一光波导上衍射出现彩虹纹的最小入射角，大于，环境光在第二光波导上衍射出现彩虹纹的最小入射角。通过光吸收膜吸收波长属于蓝光波段的环境光，使得环境光中的波长属于蓝光波段的部分环境光不能照射在第二光波导上，这样使得照射到第二光波导上的环境光的波长增大，进而增大环境光在第二光波导上衍射出现彩虹纹的最小入射角，使得环境光在衍射光波导上衍射出现彩虹纹的最小入射角变大。

14、第二方面，提供了一种显示器件，包括：衍射光波导与两个多层介质膜，每一个多层介质膜包括多层第一材料层与多层第二材料层，第一材料层与第二材料层的折射率不同，第一材料层与第二材料层间隔排列；两个多层介质膜包括第一多层介质膜与第二多层介质膜，衍射光波导设置于第一多层介质膜与第二多层介质膜之间；衍射光波导，用于向第一多层介质膜输出入射角为第一角度的图像光；图像光的波长属于第一波段；第一多层介质膜，用于将图像光透射；第二多层介质膜，还用于将第一环境光中的第一部分环境光反射；第一部分环境光的波长属于第一波段，第一环境光的入射角为第二角度，第二角度大于第一角度。在该可选方式中，观看者具体是通过第一多层介质膜远离衍射光波导的一侧观看显示器件，第二角度大于或等于40°且小于或等于90°，第一角度大于或等于0°且小于或等于10°，第二多层介质膜能将第一环境光中的第一部分环境光反射，因此第一部分环境光不能传输至衍射光波导，第一部分环境光也不会在衍射光波导上发生衍射形成彩虹纹；且第一多层介质膜能透射波长属于第一波段，入射角为第一角度的图像光，使得图像光能传输至观看者的眼睛，观看者能观看到图像光成像形成的虚像。可见设置第一多层介质膜与第二多层介质膜能抑制大角度入射的环境光形成彩虹纹，且不影响图像光的传输。

15、可选的，第二多层介质膜，还用于将第一环境光中的第二部分环境光透射至衍射光波导；第二部分环境光的波长属于第二波段，第一波段与第二波段不交叠；衍射光波导，用于将第二部分环境光衍射，向第一多层介质膜输出入射角小于第二角度的第二环境光；第一多层介质膜，还用于将第二环境光反射。在该可选方式中，尽管第一环境光中的第二部分环境光能传输至衍射光波导，但第二部分环境光在衍射光波导上发生衍射，透射衍射后变成入射角小于第二角度的第二环境光入射至第一多层介质膜，第一多层介质膜将入射角小于第二角度的第二环境光反射，使得第二环境光不能传输至观看者的眼睛，因此观看者也观看不到第二部分环境光形成的彩虹纹，进一步抑制大角度入射的环境光形成彩虹纹。

16、可选的，第一材料层的折射率大于或等于1.3，小于或等于2.5；第二材料层的折射率大于或等于1.3，小于或等于2.5。

17、可选的，第一材料层的折射率与第二材料层的折射率之差的绝对值大于或等于0.2，小于或等于1。

18、可选的，多层介质膜中包括的第一材料层与第二材料层的总层数大于或等于40层，小于或等于80层。

19、可选的，多层介质膜的厚度大于或等于3微米，小于或等于10微米。

20、可选的，第一角度大于或等于0°，小于或等于10°；第二角度大于或等于40°，小于或等于90°。

21、可选的，第一波段包括红光波段、绿光波段以及蓝光波段。

22、可选的，第二波段包括可见光波段中除第一波段以外的其他波段。

23、第三方面，提供了一种显示器件，包括：衍射光波导与至少一个多层介质膜，每一个多层介质膜包括多层第一材料层与多层第二材料层，第一材料层与第二材料层的折射率不同，第一材料层与第二材料层间隔排列；至少一个多层介质膜包括第一多层介质膜；衍射光波导，用于输出图像光；图像光的波长属于第一波段；第一多层介质膜，用于将第一环境光中的第一部分环境光反射；第一部分环境光的波长属于第一波段，第一环境光从第一多层介质膜远离衍射光波导的一侧入射至第一多层介质膜，第一环境光的入射角大于或等于40°，小于或等于90°。在该显示器件中，衍射光波导输出的图像光能传输至观看者的眼睛，观看者能观看到图像光成像形成的虚像，设置第一多层介质膜能使得第一环境光中的第一部分环境光不能传输至衍射光波导，因此第一部分环境光也不会在衍射光波导上发生衍射形成彩虹纹。

24、可选的，至少一个多层介质膜还包括第二多层介质膜，第二多层介质膜设置于衍射光波导远离第一多层介质膜的一侧；第二多层介质膜，用于将衍射光波导输出的图像光透射，图像光入射至第二多层介质膜的入射角大于或等于0°，小于或等于10°；第一多层介质膜，还用于将第一环境光中的第二部分环境光透射至衍射光波导；第二部分环境光的波长属于第二波段，第一波段与第二波段不交叠；衍射光波导，用于将第二部分环境光衍射，向第二多层介质膜输出第二环境光，图像光入射至第二多层介质膜的入射角大于或等于0°，小于或等于20°；第二多层介质膜，还用于将第二环境光反射。

25、第四方面，提供了一种显示器件，包括：衍射光波导与第一圆偏膜、多层介质膜以及第二圆偏膜，第一圆偏膜设置于多层介质膜与衍射光波导之间，第二圆偏膜设置于多层介质膜远离第一圆偏膜的一侧；多层介质膜包括多层第一材料层与多层第二材料层，第一材料层与第二材料层的折射率不同，第一材料层与第二材料层间隔排列；多层介质膜，用于将入射角为第一角度的第一图像光的偏振态旋转第一旋转量，输出第二图像光，第一图像光的偏振态旋转方向与第二图像光的偏振态旋转方向相同；第二圆偏膜，用于将入射角为第二角度的第一环境光转换为偏振态为圆偏振的第五环境光；多层介质膜，用于将第五环境光的偏振态旋转第二旋转量，输出第六环境光，第二旋转量大于第一旋转量，第二角度大于第一角度；第五环境光的偏振态旋转方向与第六环境光的偏振态旋转方向不同；第一圆偏膜，用于吸收第六环境光。在该可选方式中，第一圆偏膜吸收的第六环境光，因此能降低传输至衍射光波导的环境光的比例，进而降低环境光在衍射光波导上发生衍射形成的彩虹纹的亮度，以达到抑制大角度入射的环境光形成彩虹纹的效果。且多层介质膜，用于将入射角为第一角度的第一图像光的偏振态旋转第一旋转量，输出第二图像光，第一图像光的偏振态旋转方向与第二图像光的偏振态旋转方向相同，那么图像光通过第一圆偏膜、多层介质膜以及第二圆偏膜可以正常传输，或者图像光通过第二圆偏膜、多层介质膜以及第一圆偏膜可以正常传输，使得图像光能传输至观看者的眼睛，观看者能观看到图像光成像形成的虚像。可见设置多层介质膜能抑制大角度入射的环境光形成彩虹纹，且不影响图像光的传输。

26、可选的，第一圆偏膜包括第一线偏层与第一1/4波片，第一1/4波片靠近多层介质膜设置，第一线偏层远离多层介质膜设置；第二圆偏膜包括第二线偏层与第二1/4波片，第二1/4波片靠近多层介质膜设置，第二线偏层远离多层介质膜设置；第一线偏层的起偏方向与第二线偏层的起偏方向相同，第一1/4波片的光轴与第二1/4波片的光轴垂直。

27、可选的，显示器件还包括第三1/4波片；第三1/4波片设置于第一圆偏膜与衍射光波导之间；第一线偏层，还用于向第三1/4波片输出第八环境光，第八环境光的偏振方向为第三偏振方向；第三1/4波片，用于调整第八环境光的偏振态，输出偏振态为圆偏振的第九环境光；衍射光波导，用于将第九环境光衍射，向第三1/4波片输出偏振态为第一椭圆偏振的第十环境光；1/4波片，用于调整第十环境光的偏振态，向第一线偏层输出偏振态为第二椭圆偏振的第十一环境光；第一线偏层，用于吸收第十一环境光。在该可选方式中，第一线偏层，用于吸收第十一环境中偏振方向除第三偏振方向以外的部分环境光，透射第十一环境光中偏振方向为第三偏振方向的部分环境光。实验得到第一线偏层透射的部分环境光为第十一环境光的20％，线偏层吸收的部分环境光为第十一环境光的80％。可见，原本未被第一圆偏膜、多层介质膜以及第二圆偏膜阻挡的第八环境光中的20％能传输至观看者，避免所有的第八环境光传输至观看者，实现进一步抑制彩虹纹的效果。

28、可选的，显示组件包括多个重复单元，每一个重复单元中包括第一圆偏膜、多层介质膜以及第二圆偏膜；多个重复单元包括第一重复单元与第二重复单元，第二重复单元设置于第一重复单元远离衍射光波导的一侧。

29、可选的，第一重复单元中的第二线偏层的起偏方向与第二重复单元中的第一线偏层的起偏方向相同。或者，第一重复单元中的第二线偏层与第二重复单元中的第一线偏层为同一个线偏层。

30、第一种可选示例中，衍射光波导，用于向第一圆偏膜输出入射角为第一角度的光机图像光，第一圆偏膜，根据光机图像光向多层介质膜输出偏振态为圆偏振的第一图像光；第二圆偏膜，用于透射第二图像光。

31、可选的，衍射光波导包括第一光波导、第二光波导以及设置于第一光波导与第二光波导之间的光吸收膜；第一光波导靠近多层介质膜设置；第二光波导，用于输出图像光中的第一部分图像光，第一部分图像光的波长属于红光波段，红光波段包括610纳米至660纳米；光吸收膜，用于透射第一部分图像光；第一光波导，用于将第一部分图像光透射至多层介质膜；第一光波导，还用于向多层介质膜输出图像光中的第二部分图像光，第二部分图像光的波长蓝光波段或绿光波段，蓝光波段包括420纳米至470纳米，绿光波段包括500纳米至550纳米；光吸收膜，还用于吸收波长属于蓝光波段的环境光。

32、可选的，第一材料层的折射率大于或等于1.3，小于或等于2.5；第二材料层的折射率大于或等于1.3，小于或等于2.5。

33、可选的，第一材料层的折射率与第二材料层的折射率之差的绝对值大于或等于0.2，小于或等于1。

34、可选的，多层介质膜中包括的第一材料层与第二材料层的总层数大于或等于100层，小于或等于400层。

35、可选的，多层介质膜的厚度大于或等于3微米，小于或等于20微米。

36、可选的，第一角度大于或等于0°，小于或等于10°；第二角度大于或等于40°，小于或等于90°。第二种可选示例中，衍射光波导，用于输出光机图像光；第二圆偏膜，用于根据入射角为第一角度的物体图像光向多层介质膜输出偏振态为圆偏振的第一图像光，物体图像光是外界物体输出的；第一圆偏膜，用于透射第二图像光。衍射光波导，还用于向透射第二图像光，以使得第二图像光能传输至观看者的眼睛，观看者能观看到外界物体。

37、第五方面，提供了一种衍射光波导，衍射光波导应用于显示器件，衍射光波导包括第一光波导、第二光波导以及设置于第一光波导与第二光波导之间的光吸收膜；第一光波导靠近多层介质膜设置；第二光波导，用于输出图像光中的第一部分图像光，第一部分图像光的波长属于红光波段，红光波段包括610纳米至660纳米；光吸收膜，用于透射第一部分图像光；第一光波导，用于将第一部分图像光透射至多层介质膜；第一光波导，还用于向多层介质膜输出图像光中的第二部分图像光，第二部分图像光的波长蓝光波段或绿光波段，蓝光波段包括420纳米至470纳米，绿光波段包括500纳米至550纳米；光吸收膜，还用于吸收波长属于蓝光波段的环境光。

38、第六方面，提供了一种虚像显示设备，包括投影光机以及与如上述第一方面或第二方面任一项所述的显示器件；投影光机用于向显示器件中的衍射光波导输出图像光。

39、其中，第五方面或第六方面中任一种可能实现方式中所带来的技术效果可参见上述第一方面至第四方面不同的实现方式所带来的技术效果，此处不再赘述。