一种体全息光栅、光波导和显示装置的制作方法

本技术实施例涉及光波导，尤其涉及一种体全息光栅、光波导和显示装置。

背景技术：

1、增强现实技术(augmented reality，ar)是一种视觉体验和人机交互方式的革新，是将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术。为了能够得到较为真实的虚拟与现实相结合的系统，ar设备的光学显示系统尤其重要。ar设备的光学显示系统通常由微型显示屏和光学元件组成。

2、目前市场上的ar设备采用的光学显示系统一般为微型显示屏和光学元件(包括棱镜、自由曲面、birdbath和光波导)的组合。目前光学显示系统中光学元件应用较多的是光波导方案，光波导方案包括表面浮雕光栅波导方案和体全息光栅光波导方案，体全息光栅光波导就是采用体全息光栅代替表面浮雕光栅。

3、但是现有的体全息光栅由于其富液晶区内的各液晶分子的转向不一，从而导致该光栅的折射率调制量较小且不可控，进而使得体全息光栅的衍射效率较低，影响成像效果。

技术实现思路

1、本实用新型提供一种体全息光栅、光波导和显示装置，以增强光栅的衍射效率，提升成像效果。

2、第一方面，本实用新型实施例提供了一种体全息光栅，包括第一基底、第二基底以及位于第一基底和第二基底之间的光栅层；

3、光栅层包括沿平行于光栅层所在平面的方向依次交替周期排列的富液晶区和富聚合物区，富液晶区中的液晶分子的长轴方向与入射光方向平行；入射光为体全息光栅应用时，入射至体全息光栅中的光线。

4、第二方面，本实用新型实施例还提供了一种光波导，包括耦入光栅、转折光栅和耦出光栅，耦入光栅、转折光栅和耦出光栅中均包括本实用新型第一方面提供的体全息光栅；

5、耦入光栅中的液晶分子的长轴方向与入射至光波导的光线方向平行，转折光栅中的液晶分子的长轴方向与耦入光栅传播至转折光栅的光线方向平行，耦出光栅中的液晶分子的长轴方向与转折光栅传播至耦出光栅的光线方向平行。

6、第三方面，本实用新型实施例还提供了一种显示装置，包括本实用新型第二方面提供的光波导。

7、本实用新型实施例中，体全息光栅包括第一基底、第二基底以及位于第一基底和第二基底之间的光栅层；光栅层包括沿平行于光栅层所在平面的方向依次交替周期排列的富液晶区和富聚合物区，富液晶区中的液晶分子的长轴方向与入射光方向平行；入射光为体全息光栅应用时，入射至体全息光栅中的光线。通过此种设置方式，可使得液晶分子的转向统一，避免出现因液晶分子转向不同而造成的光栅折射率不可控的问题。另外，还可使富液晶区和富聚合物区存在较大的折射率差，由此提高体全息光栅的衍射效率，保证体全息光栅装置的显示效果。

技术特征：

1.一种体全息光栅，其特征在于，包括第一基底、第二基底以及位于所述第一基底和所述第二基底之间的光栅层；

2.根据权利要求1所述的体全息光栅，其特征在于，所述光栅层中的一个所述富液晶区与一个所述富聚合物区形成一个周期光栅结构；

3.根据权利要求1所述的体全息光栅，其特征在于，所述第一基底与所述光栅层之间还包括胶层，和/或，所述第二基底与所述光栅层之间还包括胶层。

4.一种光波导，其特征在于，包括耦入光栅、转折光栅和耦出光栅，所述耦入光栅、所述转折光栅和所述耦出光栅中均包括上述权利要求1～3任一项所述的体全息光栅；

5.根据权利要求4所述的光波导，其特征在于，所述耦入光栅包括沿第一方向排列的第一耦入光栅区和第二耦入光栅区，所述第一方向平行于所述第一基底所在平面；所述第一耦入光栅区包括第一耦入光栅层，所述第二耦入光栅区包括第二耦入光栅层；所述第一耦入光栅层和所述第二耦入光栅层中周期光栅结构的排列周期不同，或者，所述第一耦入光栅层和所述第二耦入光栅层以第一平面为对称面呈镜像对称，所述第一平面与所述第一基底垂直，且所述第一耦入光栅区和所述第二耦入光栅区的分界线落入所述第一平面；

6.根据权利要求4所述的光波导，其特征在于，所述转折光栅包括至少两个转折光栅区，至少两个所述转折光栅区包括第三转折光栅区和第四转折光栅区，所述第三转折光栅区位于所述耦入光栅的一侧，所述第四转折光栅区位于所述第三转折光栅区背离所述耦入光栅的一侧；

7.根据权利要求6所述的光波导，其特征在于，所述第三转折光栅区中的液晶分子的折射率为1.510～1.623，所述第四转折光栅区中的液晶分子的折射率为1.624～1.746。

8.根据权利要求6所述的光波导，其特征在于，当所述第三转折光栅区中的光栅层的高度小于所述第四转折光栅区中的光栅层的高度时，所述第三转折光栅区中的光栅层与所述第一基底和/或所述第二基底之间存在第一胶层，所述第四转折光栅区中的光栅层与所述第一基底和/或所述第二基底之间存在第二胶层，所述第一胶层的厚度大于所述第二胶层的厚度。

9.根据权利要求4所述的光波导，其特征在于，所述耦出光栅包括至少两个耦出光栅区，至少两个所述耦出光栅区包括第一耦出光栅区和第二耦出光栅区；

10.根据权利要求9所述的光波导，其特征在于，所述第一耦出光栅区中的液晶分子的折射率为1.510～1.623，所述第二耦出光栅区中的液晶分子的折射率为1.624～1.746。

11.根据权利要求9所述的光波导，其特征在于，当所述第一耦出光栅区中的光栅层的高度小于所述第二耦出光栅区中的光栅层的高度时，所述第一耦出光栅区中的光栅层与所述第一基底和/或所述第二基底之间存在第三胶层，所述第二耦出光栅区中的光栅层与所述第一基底和/或所述第二基底之间存在第四胶层，所述第三胶层的厚度大于所述第四胶层的厚度。

12.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求4～11任一项所述的光波导。

技术总结本技术公开了一种体全息光栅、光波导和显示装置。体全息光栅包括第一基底、第二基底以及位于第一基底和第二基底之间的光栅层；光栅层包括沿平行于光栅层所在平面的方向依次交替周期排列的富液晶区和富聚合物区，富液晶区中的液晶分子的长轴方向与入射光方向平行；入射光为体全息光栅应用时，入射至体全息光栅中的光线。通过此种设置方式，可使得液晶分子的转向统一，避免出现因液晶分子转向不同而造成的光栅折射率不可控的问题。另外，还可使富液晶区和富聚合物区存在较大的折射率差，由此提高体全息光栅的衍射效率，保证体全息光栅装置的显示效果。技术研发人员：朱海萍,付晨,史瑞,李晓军受保护的技术使用者：广纳四维（广东）光电科技有限公司技术研发日：20231124技术公布日：2024/5/19