[发明专利]显示装置、波导装置和增强现实显示系统

说明书

本申请提供一种显示装置、波导装置和增强现实显示系统。显示装置包括用于出射视场角不同的第一光线和第二光线的光源、波导基底、光阑以及设置于波导基底的光栅层，第一光线和第二光线经耦入光栅耦合进入波导基底，并经耦出光栅耦出，光阑为第一光线与第二光线的集合处、且位于耦入光栅的出射光路并与耦入光栅分离，耦入光栅的第一衍射区域用于使第一光线发生衍射，与第一衍射区域的衍射效率不同的第二衍射区域用于使第二光线发生衍射，便于显示装置根据所需的亮度来调整不同衍射区域所对应的不同视场角的光线的衍射效率，进而通过适配耦入光栅的效率曲线，使显示装置的显示画面亮度均匀。

技术领域

本申请涉及显示技术领域，具体而言，涉及一种显示装置、波导装置和增强现实显示系统。

背景技术

衍射光波导是实现增强现实(Augmented Reality，AR)眼镜的核心模块。基于衍射原理的光栅光波导与基于几何反射的阵列光波导在特性上有非常大的差别，其中一个重要的差别就是衍射光栅的衍射效率与光线的入射角度关系极大。例如图1所示为衍射光栅的效率曲线的示意图，(-1,0)T为衍射效率与入射角度的关系曲线，可以看到衍射光栅对不同视场角的光线有明显的效率不均的特性，整体呈现出对左边视场角的光线的衍射效率高，对右边视场角的光线的衍射效率低。

由此，衍射光栅对不同的入射角度的光线具有不同的衍射效率，继而导致各个视场角对应的光线很难具有相同的效率，使得各个视场的亮度会出现不均匀的现象，容易影响显示效果。

发明内容

本申请实施方式提出了一种显示装置、波导装置和增强现实显示系统，以解决上述技术问题。

本申请实施方式通过以下技术方案来实现上述目的。

第一方面，本申请实施方式提供一种显示装置，显示装置包括光源、光阑、波导基底以及光栅层，光源用于出射第一光线和第二光线，第一光线和第二光线的视场角不同。光栅层设置于波导基底，光栅层包括耦入光栅和耦出光栅，第一光线和第二光线经耦入光栅耦合进入波导基底，并经耦出光栅耦出，光阑为第一光线与第二光线的集合处、且位于耦入光栅的出射光路并与耦入光栅分离，耦入光栅具有多个衍射区域，多个衍射区域包括第一衍射区域和第二衍射区域，第一衍射区域用于使第一光线发生衍射，第二衍射区域用于使第二光线发生衍射，第一衍射区域的衍射效率与第二衍射区域的衍射效率不同。

在一些实施方式中，波导基底包括第一表面和第二表面，第一表面朝向光源，第二表面背离光源，耦入光栅位于第一表面，光阑位于第二表面。

在一些实施方式中，多个衍射区域依次并排分布于光阑的同一侧，任意相邻两个衍射区域的衍射效率不同。

在一些实施方式中，多个衍射区域的衍射效率沿多个衍射区域的并列方向逐渐变化。

在一些实施方式中，显示装置还包括膜层，膜层设置于至少一个衍射区域的衍射方向。

在一些实施方式中，膜层具有多个透光区域，多个透光区域包括第一透光区域和第二透光区域，第一透光区域设置于第一衍射区域的衍射方向，第二透光区域设置于第二衍射区域的衍射方向，第一透光区域的透光率与第二透光区域的透光率不同。

在一些实施方式中，任意相邻两个透光区域的透光率不同。

在一些实施方式中，多个衍射区域依次并排分布于光阑的同一侧，多个透光区域的透光率沿多个衍射区域的并列方向逐渐变化。

在一些实施方式中，第一衍射区域与第二衍射区域的狭缝深度、占空比或折射率不同。

在一些实施方式中，波导基底的厚度为D1，0.5mm≤D1≤1mm；耦入光栅的厚度为D2，30nm≤D2≤400nm；光阑与耦入光栅的间距为D3，0.5mm≤D3≤3mm。