一种光波导及显示设备的制作方法

本申请涉及光学显示，具体而言，涉及一种光波导及显示设备。

背景技术：

1、衍射光波导作为增强现实（augmented reality，ar）显示设备中的核心光学元件，因其轻薄、可大规模制造及与微显示芯片良好兼容等优势，已成为当前近眼显示技术的主流方案之一。其基本工作原理是利用设置于波导基底表面或内部的微纳光栅结构，依次实现外部图像光的耦入、全反射导波传输以及最终的耦出成像。典型的衍射光波导系统通常包括耦入光栅、转折光栅和耦出光栅，其中耦出光栅直接决定用户所见图像的质量与视场均匀性。

2、然而，在现有技术中，光栅区域（尤其是大面积分布的耦出光栅）与其周围未经加工的非光栅区域在光学透过特性上存在显著差异。具体而言，由于光栅结构通过纳米级刻蚀在波导基板上形成周期性浮雕，该结构不可避免地引入额外的散射、菲涅尔反射及模式损耗，导致其可见光波段的平均透过率通常仅为80%至85%左右；而未刻蚀的平整波导区域透过率则可高达95%以上。两者透过率相差超过10个百分点，在环境光照射下，光栅区域会呈现出明显的暗影、条纹视觉效果，即使在无图像显示状态下亦清晰可见。

3、这种透过率不均匀性严重破坏了ar眼镜的外观一致性与透明感，不仅影响工业设计美感，还可能引起用户对产品品质的负面感知。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种光波导及显示设备，能够在不降低耦出效率的基础上，减小耦出光栅与周围区域在透过率方面的差异，提高用户体验。

2、本申请的实施例是这样实现的：

3、本申请实施例的第一方面，提供一种光波导，包括至少一层波导基底以及至少两组子光栅，至少两组子光栅分别设置于至少一层波导基底的表面，且至少两组子光栅在层叠方向上的投影错开，其中，每组子光栅的高度在1/4-3/4h之间，其中，h为预设高度。

4、作为一种可实施方式，至少两组子光栅形成光栅结构，光栅结构包括转折光栅，和/或，耦出光栅。

5、作为一种可实施方式，子光栅包括两组，波导基底包括一层，两组子光栅分别设置于波导基底的两个表面，或者，两组子光栅设置于波导基底的同一表面上。

6、作为一种可实施方式，两组子光栅在波导基底的厚度方向的投影贴合相邻。

7、作为一种可实施方式，波导基底包括多层，且多层波导基底沿厚度方向依次设置，光栅结构包括位于多层波导基底上表面的第一光栅和位于多层波导基底下表面的第二光栅。

8、作为一种可实施方式，波导基底包括两层，光栅结构包括设置于上层波导基底的第一光栅和设置于下层波导基底的第二光栅。

9、作为一种可实施方式，波导基底包括两层，光栅结构包括设置于上层波导基底的第一光栅和设置于下层波导基底的第二光栅。

10、作为一种可实施方式，h小于100nm，波导基底的厚度小于0.4mm。

11、作为一种可实施方式，多组子光栅的结构相同。

12、作为一种可实施方式，多组子光栅的高度相同。

13、本申请实施例的第二方面，提供一种显示设备，包括图像源以及设置于图像源出光侧的上述的光波导，图像源出射的光束经过光波导成像，显示设备包括增强现实设备和混合现实设备。

14、本申请实施例的有益效果包括：

15、本申请实施例提供的光波导，包括至少一层波导基底以及至少两组子光栅，至少两组子光栅分别设置于至少一层波导基底的表面，且至少两组子光栅在层叠方向上的投影错开，其中，每组子光栅的高度在1/4-3/4h之间，其中，h为预设高度。光束在多组子光栅内依次衍射出射，多组子光栅的衍射效率和即为光栅结构的耦出效率，从而整体上实现较高的衍射效率；且每组子光栅的高度较小，从而有效减弱了单层的子光栅对透过率的突变影响，降低光栅可见性，从而显著提升整个光波导显示模组的外观一致性和视觉观感，提高用户体验。

1.一种光波导，其特征在于，包括至少一层波导基底以及至少两组子光栅，至少两组子光栅分别设置于至少一层所述波导基底的表面，且至少两组子光栅在层叠方向上的投影错开，其中，每组所述子光栅的高度在1/4-3/4h之间，其中，h为预设高度。

2.根据权利要求1所述的光波导，其特征在于，至少两组子光栅形成光栅结构，所述光栅结构包括转折光栅，和/或，耦出光栅。

3.根据权利要求1所述的光波导，其特征在于，所述子光栅包括两组，所述波导基底包括一层，两组子光栅分别设置于波导基底的两个表面，或者，两组所述子光栅设置于所述波导基底的同一表面上。

4.根据权利要求3所述的光波导，其特征在于，两组所述子光栅在所述波导基底的厚度方向的投影贴合相邻。

5.根据权利要求2所述的光波导，其特征在于，所述波导基底包括多层，且多层所述波导基底沿厚度方向依次设置，所述光栅结构包括位于多层所述波导基底上表面的第一光栅和位于多层所述波导基底下表面的第二光栅。

6.根据权利要求5所述的光波导，其特征在于，所述波导基底包括两层，所述光栅结构包括设置于上层所述波导基底的第一光栅和设置于下层波导基底的第二光栅。

7.根据权利要求1所述的光波导，其特征在于，h小于100nm，所述波导基底的厚度小于0.4mm。

8.根据权利要求1所述的光波导，其特征在于，多组所述子光栅的结构相同。

9.根据权利要求1所述的光波导，其特征在于，多组所述子光栅的高度相同。

10.一种显示设备，其特征在于，包括图像源以及设置于所述图像源出光侧的如权利要求1~9任意一项所述的光波导，所述图像源出射的光束经过所述光波导成像，所述显示设备包括增强现实设备和混合现实设备。