波導(dǎo)顯示裝置的制作方法

本發(fā)明涉及光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及波導(dǎo)顯示裝置。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，增強現(xiàn)實顯示裝置越來越受到人們的重視?，F(xiàn)有技術(shù)中，普遍使用的是單色波導(dǎo)顯示技術(shù)。

然而，彩色波導(dǎo)顯示技術(shù)能夠提供更加完整的信息展示，且能夠極大的提升用戶體驗，這卻是現(xiàn)有技術(shù)無法提供的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例提供了一種波導(dǎo)顯示裝置。旨在解決增強現(xiàn)實顯示裝置中無法進行彩色顯示的問題。為了對披露的實施例的一些方面有一個基本的理解，下面給出了簡單的概括。該概括部分不是泛泛評述，也不是要確定關(guān)鍵/重要組成元素或描繪這些實施例的保護范圍。其唯一目的是用簡單的形式呈現(xiàn)一些概念，以此作為后面的詳細(xì)說明的序言。

根據(jù)本發(fā)明實施例，提供了一種波導(dǎo)顯示裝置，包括圖像源，中繼光學(xué)系統(tǒng)，輸入耦合器，波導(dǎo)，輸出耦合器，控制器，其中，

圖像源，用于顯示圖像；

中繼光學(xué)系統(tǒng)，用于將圖像源顯示的圖像射向輸入耦合器；

輸入耦合器，用于將中繼光學(xué)系統(tǒng)的出射光耦入波導(dǎo)；

輸出耦合器，用于將波導(dǎo)內(nèi)傳播的光耦出，其中，輸出耦合器包括波導(dǎo)耦出光柵，波導(dǎo)耦出光柵包括與不同波長的光對應(yīng)的多個單色光柵。

可選的，波導(dǎo)耦出光柵為全息聚合物彌散液晶hpdlc層，hpdlc層包括與不同波長的光對應(yīng)的多個子層。

可選的，輸出耦合器包括層疊設(shè)置的第一hpdlc層和第二hpdlc層，第一hpdlc層和第二hpdlc層的衍射光方向相反；

波導(dǎo)顯示裝置還包括控制器，用于控制向第一hpdlc層和第二hpdlc層施加電場。

可選的，第一hpdlc層和第二hpdlc層分別包括與紅光、綠光和藍(lán)光相對應(yīng)的3個子層。

可選的，控制器還用于，

在第一時間段內(nèi)，對第一hpdlc層施加電場；

在第二時間段內(nèi)，對第二hpdlc層施加電場。

可選的，輸入耦合器包括波導(dǎo)耦入光柵，波導(dǎo)耦入光柵包括與不同波長的光對應(yīng)的多個單色光柵；

其中，波導(dǎo)耦入光柵包括的多個單色光柵與波導(dǎo)耦出光柵包括的多個單色光柵相對應(yīng)。

可選的，波導(dǎo)耦入光柵為hpdlc層，hpdlc層包括與不同波長的光對應(yīng)的多個子層。

可選的，hpdlc層包括與紅光、綠光和藍(lán)光相對應(yīng)的3個子層。

可選的，波導(dǎo)包括多個波導(dǎo)層，多個波導(dǎo)層分別與波導(dǎo)耦出光柵包括的多個單色光柵相對應(yīng)。

可選的，波導(dǎo)耦出光柵包括的多個單色光柵分別位于多個波導(dǎo)層中。

本發(fā)明實施例公開的波導(dǎo)顯示裝置，在具有較大視場角和使用小尺寸圖像源的情況下，可以實現(xiàn)全彩色顯示，同時，由于中繼光學(xué)系統(tǒng)的入射光線視場角減小，從而降低了中繼光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計的難度及復(fù)雜程度。

應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本發(fā)明。

附圖說明

此處的附圖被并入說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，示出了符合本發(fā)明的實施例，并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。

圖1是本發(fā)明實施例公開的一種hpdlc層的示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例公開的一種波導(dǎo)顯示裝置的示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例公開的另一種波導(dǎo)顯示裝置的示意圖；

圖4是本發(fā)明實施例公開的另一種波導(dǎo)顯示裝置的示意圖；

圖5是本發(fā)明實施例公開的另一種波導(dǎo)顯示裝置的局部放大示意圖；

圖6是本發(fā)明實施例公開的另一種波導(dǎo)顯示裝置的示意圖；

圖7是本發(fā)明實施例公開的一種控制器的示意圖；

圖8是本發(fā)明實施例公開的一種輸入耦合器的示意圖；

圖9是本發(fā)明實施例公開的另一種波導(dǎo)顯示裝置的示意圖。

具體實施方式

以下描述和附圖充分地示出本發(fā)明的具體實施方案，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`它們。實施例僅代表可能的變化。除非明確要求，否則單獨的部件和功能是可選的，并且操作的順序可以變化。一些實施方案的部分和特征可以被包括在或替換其他實施方案的部分和特征。本發(fā)明的實施方案的范圍包括權(quán)利要求書的整個范圍，以及權(quán)利要求書的所有可獲得的等同物。在本文中，各實施方案可以被單獨地或總地用術(shù)語“發(fā)明”來表示，這僅僅是為了方便，并且如果事實上公開了超過一個的發(fā)明，不是要自動地限制該應(yīng)用的范圍為任何單個發(fā)明或發(fā)明構(gòu)思。本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用于將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何實際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素。本文中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實施例公開的結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品等而言，由于其與實施例公開的部分相對應(yīng)，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見方法部分說明即可。

體全息光柵包括固定式體全息光柵和可切換式體全息光柵，可切換式體全息光柵可以采用全息聚合物彌散液晶(英文全稱：holographicpolymerdispersedliquidcrystal，英文縮寫：hpdlc)來制備。hpdlc是由液晶、聚合物單體組成的預(yù)聚物，在兩束相干光照射下，利用光致聚合而引發(fā)的相分離，形成與干涉條紋亮暗條紋相對應(yīng)的富聚物區(qū)與富液晶區(qū)交替出現(xiàn)的周期性排列。如圖1所示，不加電場時，hpdlc中存在周期性折射率調(diào)制，形成布拉格光柵，滿足bragg衍射條件的入射光以一級衍射方向射出。施加電場時，富液晶區(qū)液晶分子將沿電場重新排列，當(dāng)其尋常光折射率與聚合物基本折射率相匹配時，光柵的折射率將變成均勻一致，入射光將直接透射出去，hpdlc成為一塊透明介質(zhì)。

本發(fā)明實施例公開了一種波導(dǎo)顯示裝置10，包括圖像源101，中繼光學(xué)系統(tǒng)102，輸入耦合器103，波導(dǎo)104，輸出耦合器105，其中，輸入耦合器103可以包括波導(dǎo)耦入光柵。圖2和圖3分別示出了兩種可選的波導(dǎo)顯示裝置10結(jié)構(gòu)，圖2為波導(dǎo)耦入光柵位于波導(dǎo)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，圖3為波導(dǎo)耦入光柵位于波導(dǎo)外部的結(jié)構(gòu)。具體的，

圖像源101，用于顯示圖像；

中繼光學(xué)系統(tǒng)102，用于將圖像源101顯示的圖像射向輸入耦合器103；

輸入耦合器103，用于將中繼光學(xué)系統(tǒng)102的出射光耦入波導(dǎo)104；

輸出耦合器105，用于將波導(dǎo)104內(nèi)傳播的光耦出；其中，輸出耦合器105包括波導(dǎo)耦出光柵，波導(dǎo)耦出光柵包括與不同波長的光對應(yīng)的多個單色光柵。

可選的，圖像源101可以為平面顯示屏或曲面顯示屏，進一步可選的，圖像源101可以為液晶顯示屏(英文全稱：liquidcrystaldisplay，英文縮寫：lcd)、硅基液晶(英文全稱：liquidcrystalonsilicon，英文縮寫：lcos)反射式投影顯示屏、發(fā)光二極管(英文全稱：lightemittingdiode，英文簡稱：led)顯示屏等。

圖像源101顯示的圖像經(jīng)由中繼光學(xué)系統(tǒng)102成像至無窮遠(yuǎn)處。可選的，中繼光學(xué)系統(tǒng)102可以為一透鏡組，鏡片可以采用非球面鏡片或者自由曲面鏡片，用于校正各像差及色差，也可以采用衍射光學(xué)元件來進一步優(yōu)化成像質(zhì)量。

可選的，波導(dǎo)耦出光柵可以為hpdlc層，hpdlc層包括與不同波長的光對應(yīng)的多個子層，其中，hpdlc層包括與不同波長的光對應(yīng)的多個子層，可以用于實現(xiàn)單色光柵的作用。

進一步可選的，波導(dǎo)顯示裝置10還可以包括控制器106，用于控制向hpdlc層施加電場。

如圖4所示，輸出耦合器105包括的hpdlc層，包括了與不同波長的光對應(yīng)的多個子層，示例性的，輸出耦合器105包括的hpdlc層可以包括與紅光(r光)、綠光(g光)和藍(lán)光(b光)相對應(yīng)的3個子層，分別為r光柵、g光柵和b光柵。圖5為輸出耦合器105包括的hpdlc層的局部放大示意圖，具體的，放大的部分為圖4中虛線圈出的部分。

可選的，輸出耦合器105可以包括層疊設(shè)置的第一hpdlc層201和第二hpdlc層202，如圖6所示。進一步可選的，第一hpdlc層201和第二hpdlc層202的衍射光方向相反。

當(dāng)控制器203對第一hpdlc層201施加電場，對第二hpdlc層202不施加電場時，出瞳的光線如圖6中的實線所示；

當(dāng)控制器203對第一hpdlc層201不施加電場，對第二hpdlc層202施加電場時，出瞳的光線如圖6中的虛線所示。

其中，第一hpdlc層201和第二hpdlc層202可以分別包括與不同波長的光相對應(yīng)的3個子層，示例性的，第一hpdlc層201和第二hpdlc層202分別包括與紅光(r光)、綠光(g光)和藍(lán)光(b光)相對應(yīng)的3個子層。每個子層均對相應(yīng)顏色的光具有較高的衍射效率。

本發(fā)明實施例公開的波導(dǎo)顯示裝置10，在具有較大視場角和使用小尺寸圖像源的情況下，可以實現(xiàn)全彩色顯示，不僅如此，由于中繼光學(xué)系統(tǒng)的入射光線視場角減小，從而降低了中繼光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計的難度及復(fù)雜程度。

可選的，如圖7所示，控制器203還可以用于，在第一時間段t1內(nèi)，對第一hpdlc層201施加電場；

在第二時間段t2內(nèi)，對第二hpdlc層202施加電場。

進一步可選的，t1和t2的時長可以相同，且均為1/2f，其中f為圖像刷新率。示例性的，如圖像刷新率f為60hz，則t1＝t2＝1/120s，此時圖像源采用的顯示屏應(yīng)至少具有120hz的刷新率。

本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以根據(jù)實際需要，靈活確定時間段的數(shù)量和各時間段的持續(xù)時長。

可選的，圖像源101還可以用于，在t1內(nèi)生成第一視場圖像，在t2內(nèi)生成第二視場圖像，其中，第一視場圖像和第二視場圖像共同構(gòu)成完整的視場，用于擴大視場角。示例性的，如圖6所示，x+方向的視場為第一視場，x-方向的視場為第二視場。當(dāng)?shù)谝灰晥鰣D像和第二視場圖像進行快速切換，示例性的，刷新率大于120hz時，相應(yīng)于完整視場圖像刷新率為60hz，此時可以認(rèn)為觀察到的完整視場圖像是連續(xù)的，且視場角較大。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)知，圖像源101生成的圖像，可以根據(jù)時間段的數(shù)量、各時間段的持續(xù)時長、以及實際需要的視場角進行確定。

可選的，如圖8所示，輸入耦合器103包括的波導(dǎo)耦入光柵可以包括分別與紅光(r光)、綠光(g光)和藍(lán)光(b光)相對應(yīng)的3個單色光柵，示例性的，分別為r光柵、g光柵和b光柵，每個單色光柵均對相應(yīng)顏色的光具有較高的衍射效率。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)知，波導(dǎo)耦入光柵包括的多個單色光柵，可以與波導(dǎo)耦出光柵包括的多個單色光柵相對應(yīng)，示例性的，波導(dǎo)耦出光柵包括與r光、g光和b光相對應(yīng)的3個單色光柵，則波導(dǎo)耦入光柵也包括3個對應(yīng)波長的單色光柵。

進一步可選的，波導(dǎo)耦入光柵可以為hpdlc層，其中，hpdlc層包括與不同波長的光對應(yīng)的多個子層，示例性的，hpdlc層包括與r光、g光和b光相對應(yīng)的3個子層。

圖像源101顯示的全彩色圖像，經(jīng)中繼光學(xué)系統(tǒng)102后，全色光進入輸入耦合器103。全色光可以先進入r光相對應(yīng)的光柵，全色光中的b光成分被耦合進入波導(dǎo)，而后可以分別由g光和r光相對應(yīng)的光柵將g光和b光耦合進入波導(dǎo)。

上述僅為示例，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以在不付出創(chuàng)造性努力的情況下，組合出更多可選的實施方式。

進一步可選的，如圖9所示，波導(dǎo)104可以包括多個波導(dǎo)層，示例性的，波導(dǎo)104可以包括第一層波導(dǎo)1041、第二層波導(dǎo)1042和第三層波導(dǎo)1043，全色光進入輸入耦合器103后，可以先進入b光相對應(yīng)的光柵，全色光中的b光成分被耦合進入第一層波導(dǎo)1041，而后，全色光中的g光成分經(jīng)g光相對應(yīng)的光柵，被耦合進入第二層波導(dǎo)1042，最后，全色光中的r光成分經(jīng)r光相對應(yīng)的光柵，被耦合進入第三層波導(dǎo)1043。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)知，波導(dǎo)104包括的多個波導(dǎo)層，可以與波導(dǎo)耦出光柵包括的多個單色光柵相對應(yīng)，示例性的，波導(dǎo)耦出光柵包括與r光、g光和b光相對應(yīng)的3個單色光柵，則波導(dǎo)也包括3個對應(yīng)的波導(dǎo)層。

進一步可選的，波導(dǎo)耦出光柵包括的多個單色光柵可以分別位于多個波導(dǎo)層中。

示例性的，第一hpdlc層201包括的與b光相對應(yīng)的子層可以位于第一層波導(dǎo)1041中，用于將第一層波導(dǎo)1041內(nèi)傳播的b光耦出。類似的，第一hpdlc層201包括的與g光相對應(yīng)的子層可以位于第二層波導(dǎo)1042中，與r光相對應(yīng)的子層可以位于第三層波導(dǎo)1043中，分別用于將g光和r光耦出。

同樣的，第二hpdlc層202包括的與b光相對應(yīng)的子層可以位于第一層波導(dǎo)1041中，與g光相對應(yīng)的子層可以位于第二層波導(dǎo)1042中，與r光相對應(yīng)的子層可以位于第三層波導(dǎo)1043中。

本發(fā)明實施例公開的波導(dǎo)顯示裝置，在具有較大視場角的情況下，可以使用小尺寸圖像源，且與圖像源相配套的驅(qū)動電路等其他部件的體積均可以相應(yīng)減小，同時，由于中繼光學(xué)系統(tǒng)的入射光線視場角減小，從而降低了中繼光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計的難度及復(fù)雜程度，并且可以減少中繼光學(xué)系統(tǒng)包括的鏡片數(shù)量，進而可以減小中繼光學(xué)系統(tǒng)的體積。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明并不局限于上面已經(jīng)描述并在附圖中示出的流程及結(jié)構(gòu)，并且可以在不脫離其范圍進行各種修改和改變。本發(fā)明的范圍僅由所附的權(quán)利要求來限制。