一种光波导组件及显示设备的制作方法

1.本发明涉及显示设备技术领域，尤其涉及一种光波导组件及显示设备。


背景技术：

2.增强现实(augmented reality，ar)技术是一种将虚拟信息与真实世界巧妙融合的技术，可以将计算机生成的文字、图像、三维模型、音乐及视频等虚拟信息模拟仿真后，应用到真实世界中，补充真实世界中的真实信息，实现对真实世界的“增强”。这种利用增强现实技术的头戴显示器可以让人们在查看周围环境的同时，将虚拟的图像投射到人眼，在军事、工业、娱乐、医疗及交通运输等领域有着重要的意义。
3.目前用于增强现实的透射型头戴显示器中，主要技术包括：birdbath、棱镜、自由曲面及光波导技术，相比于其他技术，采用光波导技术的头戴显示器体积更小。光波导技术中，主要包括阵列光波导、表面浮雕光栅波导以及体全息波导，其中，阵列光波导在色彩表现以及光能利用率都要优于衍射光波导以及体全息波导，被广泛应用。
4.通常，如图1所示为一维阵列波导片，包括多个平行四边形棱镜1’以及一个梯形棱镜2’，多个平行四边形棱镜1’以及一个梯形棱镜2’排布为一个梯形结构，梯形结构具有两个平行平面，其中一个为光波导片的出射面。在实际加工中，需要先将平行四边形棱镜1’以及梯形棱镜2’通过光学胶胶合在一起，然后对梯形结构的两个平行面进行切割、抛光，直至梯形结构的高度达到产品需求。由于这种加工工艺的限制，平行四边形棱镜1’以及梯形棱镜2’之间的光学胶经过空气的氧化以及在切割和抛光的过程中各个设备对光学胶的影响，使得光学胶位于出射面的表层的光学性能与光学胶中部的光学性能产生差异，这导致入射到光学胶位于出射面的表层处的光线散射出光波导片，并不像在其他位置一样只是单纯的反射或者透射，产生了“传播方向杂散光”，从而导致产生拖影现象(通过光波导组件所形成的图像两侧具有模糊的亮条)，降低了成像质量。
5.基于此，亟需一种光波导组件及显示设备用来解决如上提到的问题。


技术实现要素：

6.本发明的一个目的在于提供一种光波导组件，保证光波导组件的耦出面是均匀平面，也避免了棱镜之间的粘接胶层的光学性质被改变，提高了光波导组件的成像效果。
7.本发明的另一目的在于提供一种显示设备，提高了成显示设备的像效果。
8.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
9.一种光波导组件，包括：
10.第一透明基板，包括第一侧面，所述第一侧面上涂覆有第一胶层；
11.第二透明基板，与所述第一透明基板平行且间隔设置，所述第二透明基板包括第二侧面，所述第二侧面朝向所述第一透明基板设置，所述第二侧面上涂覆有第二胶层；
12.第一阵列光波导片，置于所述第一透明基板与所述第二透明基板之间，所述第一阵列光波导片包括用于光线耦出的第一平面以及与所述第一平面平行的第二平面，所述第
一平面朝向所述第一侧面设置并与所述第一透明基板平行，所述第一平面通过所述第一胶层与所述第一透明基板粘接，所述第二平面通过所述第二胶层与所述第二透明基板粘接，所述第一阵列光波导片的多个第一棱镜之间通过第一粘合胶层粘接，所述第一粘合胶层的两端分别连接于所述第一胶层与所述第二胶层；所述第一粘合胶层、所述第一胶层与所述第二胶层为材质相同的光学胶。
13.优选地，所述第一透明基板、所述第二透明基板与所述第一棱镜的材质为玻璃或树脂。
14.优选地，所述第一透明基板、所述第二透明基板与所述第一棱镜采用相同材质。
15.优选地，所述光学胶的材质的折射率与所述第一棱镜的材质的折射率之间的差值为
±
0.05。
16.优选地，所述第一透明基板的厚度为0～1mm。
17.优选地，所述第二透明基板的厚度为0～1mm。
18.优选地，所述第一透明基板和/或所述第二透明基板上镀有增透膜。
19.优选地，所述光波导组件还包括第二阵列光波导片，所述第二阵列光波导片置于所述第一透明基板与所述第二透明基板之间，所述第二阵列光波导片的耦出面与所述第一阵列光波导片的耦入面贴合，所述第二阵列光波导片包括用于光线耦出的第三平面以及与所述第三平面平行的第四平面，所述第三平面朝向所述第一侧面并与所述第一透明基板平行设置，所述第三平面通过第一胶层与所述第一透明基板粘接，所述第四平面通过所述第二胶层与所述第二透明基板粘接，所述第二阵列光波导片的多个第二棱镜之间通过第二粘合胶层粘接，所述第二粘合胶层的两端分别连接于所述第一胶层与所述第二胶层；所述第一粘合胶层、所述第二粘合胶层、所述第一胶层与所述第二胶层为材质相同的光学胶。
20.优选地，所述第二阵列光波导片的耦出面与所述第一阵列光波导片的耦入面之间通过第三粘合胶层粘接，所述第三粘合胶层的两端分别连接于所述第一胶层与所述第二胶层，所述第一粘合胶层、所述第二粘合胶层、所述第三粘合胶层、所述第一胶层与所述第二胶层为材质相同的光学胶。
21.一种显示设备，包括如上所述的光波导组件。
22.本发明的有益效果：
23.本发明提供的光波导组件，在第一阵列光波导片的两侧贴有第一透明基板和第二透明基板，使得第一粘合胶层、第一胶层与第二胶层均夹设在第一透明基板和第二透明基板内部，避免了各个胶层被空气氧化或其光学性能在光波导组件的加工过程被影响，从而避免了光线经过胶层表面被散射，也保证了光线能够沿直线穿过胶层与玻璃基板之间的接触面，进一步保证了光波导组件的成像质量。而且使用第一透明基板作为光波导组件的出射面，使得出射面为完整平面，避免了材质不同导致的出射光的散射，保证了成像质量，也降低了拖影现象对成像质量的影响。第一粘合胶层、第一胶层与第二胶层为材质相同的光学胶，保证了光线能够沿直线穿过各个胶层之间的连接处，进一步保证了光波导组件的成像质量。
24.本发明提供的显示设备，包括上述光波导组件，提高了成像质量。
附图说明
25.图1是现有技术中的光波导片的结构示意图；
26.图2是本发明实施例提供的光波导组件的侧视图；
27.图3是本发明实施例提供的第一阵列光波导片与第二阵列光波导片的正视图；
28.图4是本发明实施例提供的第一阵列光波导片与第二阵列光波导片的侧视图。
29.图中：
[0030]1’
、平行四边形棱镜；2’、梯形棱镜；
[0031]
1、第一透明基板；2、第二透明基板；3、第一阵列光波导片；31、第一棱镜；4、第二阵列光波导片；41、第二棱镜。
具体实施方式
[0032]
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案做进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0033]
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0034]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0035]
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
[0036]
本实施例提供了一种光波导组件。具体地，如图2
‑
图4所示，光波导组件包括第一透明基板1、第二透明基板2和光波导片。第一透明基板1包括第一侧面，第一侧面上涂覆有第一胶层；第二透明基板2与第一透明基板1平行且间隔设置，第二透明基板2包括第二侧面，第二侧面朝向第一透明基板1设置，第二侧面上涂覆有第二胶层。光波导片包括第一阵列光波导片3，第一阵列光波导片3置于第一透明基板1与第二透明基板2之间，第一阵列光波导片3包括用于光线耦出的第一平面以及与第一平面平行的第二平面，第一平面朝向第一侧面设置并与第一透明基板1平行，第一平面通过第一胶层与第一透明基板1粘接，第二平面通过第二胶层与第二透明基板2粘接，第一阵列光波导片3的多个第一棱镜31之间通过第一粘合胶层粘接，第一粘合胶层的两端分别连接于第一胶层与第二胶层；第一粘合胶层、第一胶层与第二胶层为材质相同的光学胶。
[0037]
本实施例提供的光波导组件，在第一阵列光波导片3的两侧贴有第一透明基板1和第二透明基板2，使得第一粘合胶层、第一胶层与第二胶层均夹设在第一透明基板1和第二
透明基板2内部，避免了各个胶层被空气氧化或其光学性能在光波导组件的加工过程被影响，从而避免了光线经过胶层表面被散射，也保证了光线能够沿直线穿过胶层与玻璃基板之间的接触面，进一步保证了光波导组件的成像质量。而且使用第一透明基板1作为光波导组件的出射面，使得出射面为完整平面，避免了材质不同导致的出射光的散射，保证了成像质量，也降低了拖影现象对成像质量的影响。第一粘合胶层、第一胶层与第二胶层为材质相同的光学胶，保证了光线能够沿直线穿过各个胶层之间的连接处，进一步保证了光波导组件的成像质量。
[0038]
优选地，第一透明基板1、第二透明基板2与第一棱镜31的材质为玻璃或树脂。玻璃与树脂的光学性能较好，提高了光波导组件的成像质量。
[0039]
进一步地，第一透明基板1、第二透明基板2与第一棱镜31采用相同材质，相同材质使得第一透明基板1、第二透明基板2与第一棱镜31的光学性能相同，保证了光线在光波导组件内能够沿直线传播，保证了成像质量。
[0040]
优选地，光学胶的材质的折射率与第一棱镜31的材质的折射率之间的差值为
±
0.05，优选为
±
0.01。折射率之间的差值较小，进一步保证了光线能够沿直线穿过胶层与玻璃基板和棱镜之间的接触面，进一步保证了光波导组件的成像质量。在本实施例中，第一透明基板1的折射率采用1.517，光学胶的折射率采用1.51。
[0041]
优选地，第一透明基板1的厚度为0～1mm，优选为0.3mm，使用较薄的第一透明基板1，避免了光波导组件过重，也能够避免由于第一透明基板1过厚而对成像质量产生影响。同理，第二透明基板2的厚度为0～1mm，优选为0.3mm。
[0042]
进一步地，第一透明基板1与第二透明基板2的厚度相同，便于生产加工。
[0043]
进一步地，第一透明基板1和/或第二透明基板2上镀有增透膜，提高了第一透明基板1和/或第二透明基板2对于光线的透光率，当光波导组件应用于ar技术中时，设置增透膜，提高了现实景象的清晰程度，提高了光波导组件的实用性。
[0044]
在一些实施例中，如图3和4所示，光波导片还包括第二阵列光波导片4，使得第一阵列光波导片3与第二阵列光波导片4之间组合形成二维阵列光波导片，提高了实用性。具体地，第二阵列光波导片4置于第一透明基板1与第二透明基板2之间，第二阵列光波导片4的耦出面与第一阵列光波导片3的耦入面贴合，第二阵列光波导片4包括用于光线耦出的第三平面以及与第三平面平行的第四平面，第三平面朝向第一侧面并与第一透明基板1平行设置，第三平面通过第一胶层与第一透明基板1粘接，第四平面通过第二胶层与第二透明基板2粘接，第二阵列光波导片4的多个第二棱镜41之间通过第二粘合胶层粘接，第二粘合胶层的两端分别连接于第一胶层与第二胶层；第一粘合胶层、第二粘合胶层、第一胶层与第二胶层为材质相同的光学胶。使得第一粘合胶层、第二粘合胶层、第一胶层与第二胶层均夹设在第一透明基板1和第二透明基板2内部，避免了第二粘合胶层被空气氧化或其光学性能在光波导组件的加工过程被影响，从而避免了光线经过第二粘合胶层表面被散射，也保证了光线能够沿直线穿过第二粘合胶层与玻璃基板之间的接触面，进一步保证了光波导组件的成像质量。第一粘合胶层、第二粘合胶层、第一胶层与第二胶层为材质相同的光学胶，保证了光线能够沿直线穿过各个胶层之间的连接处，进一步保证了光波导组件的成像质量。
[0045]
进一步地，第二阵列光波导片4的耦出面与第一阵列光波导片3的耦入面之间通过第三粘合胶层粘接，第三粘合胶层的两端分别连接于第一胶层与第二胶层，第一粘合胶层、
第二粘合胶层、第三粘合胶层、第一胶层与第二胶层为材质相同的光学胶。使得第一粘合胶层、第二粘合胶层、第一胶层与第二胶层均夹设在第一透明基板1和第二透明基板2内部，避免了第三粘合胶层被空气氧化或其光学性能在光波导组件的加工过程被影响，从而避免了光线经过第三粘合胶层表面被散射，也保证了光线能够沿直线穿过第三粘合胶层与玻璃基板之间的接触面，进一步保证了光波导组件的成像质量。第一粘合胶层、第二粘合胶层、第三粘合胶层、第一胶层与第二胶层为材质相同的光学胶，保证了光线能够沿直线穿过各个胶层之间的连接处，进一步保证了光波导组件的成像质量。
[0046]
本实施例还提供了一种显示设备，采用如前文中描述的光波导组件。还包括框架和穿戴绳，光波导组件置于框架内部，穿戴绳连接于框架边缘，用于将显示设备固定在使用者的头部。
[0047]
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。