[发明专利]一种光波导结构及显示装置

说明书

一种光波导结构及显示装置，用以解决现有技术中难以抑制增强现实波导中杂散光的问题。所述光波导结构包括上层波导、下层波导以及位于该上层波导与该下层波导之间的第一分光层；该上层波导包括第一上表面、第一下表面以及位于该第一上表面与该第一下表面之间的第二分光膜阵列，该第二分光膜阵列包括至少两个波长分光膜，该至少两个波长分光膜与该第一下表面形成一锐角夹角，该至少两个波长分光膜用于将可见光中至少三个波段内的光反射，其余波段透过，该至少三个波段为用于投影成像的波段；该下层波导包括第二上表面以及第二下表面，该第二上表面与该第二下表面平行；该第一分光层用于将入射光线的一部分反射，其余部分透过。

技术领域

本申请涉及光学技术领域，尤其涉及一种光波导结构及显示装置。

背景技术

增强现实(augmented reality，AR)技术是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术，是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息(如：视觉信息，三维形貌，声音，味道，触觉等)，通过光学、计算机、电子等，模拟仿真后再叠加，不仅展现了真实世界的信息，而且将虚拟的信息同时显示出来，两种信息相互补充、叠加。在视觉化的增强现实中，用户利用光学显示装置，把真实世界与虚拟图像结合在一起，形成虚实结合的沉浸式视觉体验。

图1示出的层叠式反射波导是一种广泛应用的AR波导实现方式，参照图1，层叠式反射波导设置有分光膜阵列，该分光膜阵列能够将入射光的一部分反射，一部分透射。以入射光线a为例，其在入射层叠式反射波导后，经光路b反射至分光膜阵列，其中一部分光经光路c反射至人眼，另一部分光经光路d透射，透射的光继续向前传播，每次在入射分光膜阵列时发生分离，其中一部分光沿光路d-e-f-g-h反射至人眼，一部分光沿光路d-e-f-g-i-j反射至人眼，这些光线均为正常光线。但是，光线e入射分光膜阵列后，还有一部分光线发生反射，沿光路k-l-m反射至人眼，光线m的出射方向发生偏转，入射人眼后导致成像偏差，这部分光线为杂散光线。现有技术中，上述杂散光难以抑制。

发明内容

本申请提供一种光波导结构及显示装置，用以解决现有技术中难以抑制AR波导中杂散光的问题。

第一方面，本申请提供一种光波导结构，包括上层波导、下层波导以及位于所述上层波导与所述下层波导之间的第一分光层。所述上层波导包括第一上表面、第一下表面以及位于所述第一上表面与所述第一下表面之间的第二分光膜阵列，所述第一上表面与所述第一下表面平行，所述第二分光膜阵列包括至少两个波长分光膜，所述至少两个波长分光膜相互平行，且与所述第一下表面形成一锐角夹角，所述至少两个波长分光膜用于将可见光中至少三个波段内的光反射，其余波段透过，其中，所述至少三个波段为用于投影成像的波段，例如，该至少三个波段分别为红光光谱中的一个波段、绿光光谱中一个波段以及蓝光光谱中一个波段。所述下层波导包括第二上表面以及第二下表面，所述第二上表面与所述第二下表面平行。所述第一分光层的两面分别与所述第一下表面、所述第二上表面接触，所述第一分光层用于将入射光线的一部分反射，其余部分透过。

上述光波导结构中，下层波导的侧端可以接收投影光，投影光在入射第一分光层之后，第一分光层将投影光分为两部分，一部分光透过第一分光层进入上层波导，并在入射第二分光膜阵列后，反射回下层波导，从第二下表面出射并可最终进入人眼；被第一分光层分离的另一部分投影光反射回第二下表面，并经第二下表面反射回第一分光层，继续被第一分光层分离。投影光在上述光波导结构中传播时，杂散光线较少。不仅如此，第一分光层只需要将入射光线的一部分反射一部分透过，其工艺难度低，成本较低；不仅如此，如果采用光学胶粘合第一分光层，由于第一分光层的特性易于实现，不要求将其粘合的光学胶具有极高折射率，光学胶的成本较低。

在第一方面的一些可选的实现方式中，所述第一分光层包括分光膜或光栅阵列。所述分光膜可以为光强分光膜、偏振分光膜等。