近眼显示组件的制作方法

本发明涉及近眼显示设备，具体而言，涉及一种近眼显示组件。

背景技术：

1、随着近眼显示技术的不断发展和市场需求的增加，各种各样的显示设备流入市场。近眼显示组件由于其能够广泛应用于虚拟现实(virtual reality，vr)和增强现实(augmented reality，ar)的相关设备中，逐渐受到研究人员的关注。

2、目前的近眼显示组件通常分为几何光波导和衍射光波导，几何光波导主要利用光的折反射定理，将光引擎发出的携带信息的光线通过全反射限制在波导片的内部并向前传播，经过波导片内部具有特殊膜层的表面的反射，出射至波导片的外部，从而进入人眼进行显示，其原理简单，但加工复杂，良率极低，不利于量产。衍射光波导利用光的衍射效应，主要采用光栅结构实现对光束的调制，但光栅结构的设计过程较为复杂，且成像时存在的彩虹效应与色散等问题较严重。而且，很难将两种光波导的优点集成在一起。

3、也就是说，现有技术中的近眼显示组件存在畸变和彩虹效应改善困难的问题。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种近眼显示组件，以解决现有技术中的近眼显示组件存在畸变和彩虹效应改善困难的问题。

2、为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种近眼显示组件，包括：耦入基板，耦入基板具有反射面和光导入面，反射面用于承接并反射经光导入面导入的光线；转折结构，转折结构为衍射结构；耦出基板，转折结构设置在耦入基板的表面上或者设置在耦出基板的表面上，耦出基板与耦入基板位于同一平面上，且耦入基板与耦出基板彼此相对的侧面相连接，耦出基板包括多个子耦出部，多个子耦出部沿第一方向顺次排列且多个子耦出部均沿第二方向进行延伸，第一方向与第二方向垂直，多个子耦出部中的相邻两个子耦出部之间的连接面倾斜于第一方向设置，且连接面上设置有功能膜。

3、进一步地，耦入基板远离耦出基板的一侧表面倾斜于第一方向设置，且该表面上设置有反射膜，以形成反射面。

4、进一步地，耦入基板具有沿顺时针方向顺次连接的第一表面、第二表面、第三表面和第四表面，第一表面与第三表面平行且第一表面和第三表面均倾斜于第一方向设置，第二表面与第四表面平行且第二表面和第四表面均平行于第一方向设置，第一表面上设置有反射膜，第四表面为光导入面。

5、进一步地，耦入基板的厚度d1满足：0.5mm≤d1≤3mm；和/或耦入基板的折射率n1满足：1.3≤n1≤2.2；和/或第一表面与第四表面的夹角θi满足：20°≤θi≤35°。

6、进一步地，衍射结构包括表面浮雕光栅、体全息光栅、超表面结构和液晶光栅中的一种。

7、进一步地，衍射结构为表面浮雕光栅，转折结构被分为多个转折区，同一个转折区中的光栅形状、光栅高度、光栅的占空比、光栅的周期和光栅的深宽比相同，不同转折区中的光栅形状、光栅高度、光栅的占空比、光栅的周期和光栅的深宽比中的至少一个不同。

8、进一步地，衍射结构为超表面结构，超表面结构包括多个柱结构，多个柱结构呈阵列设置，且多个柱结构被分为多个阵列区，同一个阵列区中的柱结构的直径相同，不同阵列区中的柱结构的直径不同。

9、进一步地，当转折结构设置在耦入基板的表面上时，转折结构设置在第二表面上或设置在第四表面上。

10、进一步地，耦入基板与耦出基板彼此相连接的表面倾斜于第一方向设置，耦入基板的厚度与耦出基板的厚度相等，耦入基板的折射率与耦出基板的折射率相等。

11、进一步地，转折结构的延伸方向与子耦出部的延伸方向平行或者呈角度设置。

12、进一步地，子耦出部沿第一方向的截面呈平行四边形，平行四边形的一个内角θ满足：20°≤θ≤35°。

13、进一步地，功能膜为选择性透过膜，选择性透过膜的工作角度范围γ满足：θ-1/2fov≤γ≤θ+1/2fov；其中，fov为输入光线的视场角，θ为子耦出部沿第一方向的截面形状的一个内角。

14、进一步地，近眼显示组件满足：

15、

16、其中，为耦入基板的光矢，为转折结构的光矢，为耦出基板的光矢。

17、进一步地，耦入基板沿第二方向被分为第一耦入部分和第二耦入部分，转折结构包括两个，两个转折结构一一对应设置在第一耦入部分和第二耦入部分上。

18、应用本发明的技术方案，近眼显示组件包括耦入基板、转折结构和耦出基板，耦入基板具有反射面和光导入面，反射面用于承接并反射经光导入面导入的光线；转折结构为衍射结构；转折结构设置在耦入基板的表面上或者设置在耦出基板的表面上，耦出基板与耦入基板位于同一平面上，且耦入基板与耦出基板彼此相对的侧面相连接，耦出基板包括多个子耦出部，多个子耦出部沿第一方向顺次排列且多个子耦出部均沿第二方向进行延伸，第一方向与第二方向垂直，多个子耦出部中的相邻两个子耦出部之间的连接面倾斜于第一方向设置，且连接面上设置有功能膜。

19、通过设置耦入基板具有反射面和光导入面，使得光导入面能够顺利将外部光引擎输出的光线倒入耦入基板内部，进而传输至反射面处，通过反射面的反射使得光线传输方向偏折并使得光线沿z字形路径进行传输。通过设置转折结构且规划转折结构为衍射结构，使得转折结构能够接收其所在的基板中的光线并使得传输至其的光线进行衍射传输，进而传输至耦出基板。通过规划耦出基板与耦入基板位于同一平面上，且耦入基板与耦出基板彼此相对的侧面相连接，有利于保证耦出基板能够稳定接收耦入基板的光线，同时有利于二者形成一个整体。另外，通过设置耦出基板包括多个子耦出部，多个子耦出部沿第一方向顺次排列且多个子耦出部均沿第二方向进行延伸，第一方向与第二方向垂直，多个子耦出部中的相邻两个子耦出部之间的连接面倾斜于第一方向设置，且连接面上设置有功能膜，使得连接面结合功能膜能够实现光线的耦出，使得耦入基板和转折结构传输至耦出基板的光线能够被设置功能膜的连接面耦出，保证光线耦出的稳定性。

20、另外，本申请的近眼显示组件能够结合衍射波导和几何结构波导的优势，通过几何结构和衍射结构的相互配合，保证本申请的近眼显示组件的显示效果无畸变且无彩虹效应。不同波长的光线经过同一个光栅时会发生色散，即rgb三色分离，然而在本申请的近眼显示组件中，光线经过衍射结构后再次进入耦出基板内部，其色散方向相反，从而可以实现色差的综合，消除色散对成像效果的影响。

技术特征：

1.一种近眼显示组件，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的近眼显示组件，其特征在于，所述耦入基板(10)远离所述耦出基板(30)的一侧表面倾斜于所述第一方向(40)设置，且该表面上设置有反射膜，以形成所述反射面。

3.根据权利要求1所述的近眼显示组件，其特征在于，所述耦入基板(10)具有沿顺时针方向顺次连接的第一表面(11)、第二表面(12)、第三表面(13)和第四表面(14)，所述第一表面(11)与所述第三表面(13)平行且所述第一表面(11)和所述第三表面(13)均倾斜于所述第一方向(40)设置，所述第二表面(12)与所述第四表面(14)平行且所述第二表面(12)和所述第四表面(14)均平行于所述第一方向(40)设置，所述第一表面(11)上设置有反射膜，所述第四表面(14)为所述光导入面。

4.根据权利要求3所述的近眼显示组件，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的近眼显示组件，其特征在于，所述衍射结构包括表面浮雕光栅、体全息光栅(23)、超表面结构(25)和液晶光栅(24)中的一种。

6.根据权利要求1所述的近眼显示组件，其特征在于，所述衍射结构为表面浮雕光栅，所述转折结构(20)被分为多个转折区，同一个所述转折区中的光栅形状、光栅高度、光栅的占空比、光栅的周期和光栅的深宽比相同，不同所述转折区中的光栅形状、光栅高度、光栅的占空比、光栅的周期和光栅的深宽比中的至少一个不同。

7.根据权利要求1所述的近眼显示组件，其特征在于，所述衍射结构为超表面结构(25)，所述超表面结构(25)包括多个柱结构，多个所述柱结构呈阵列设置，且多个所述柱结构被分为多个阵列区，同一个所述阵列区中的所述柱结构的直径相同，不同所述阵列区中的所述柱结构的直径不同。

8.根据权利要求3所述的近眼显示组件，其特征在于，当所述转折结构(20)设置在所述耦入基板(10)的表面上时，所述转折结构(20)设置在所述第二表面(12)上或设置在所述第四表面(14)上。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的近眼显示组件，其特征在于，所述耦入基板(10)与所述耦出基板(30)彼此相连接的表面倾斜于所述第一方向(40)设置，所述耦入基板(10)的厚度与所述耦出基板(30)的厚度相等，所述耦入基板(10)的折射率与所述耦出基板(30)的折射率相等。

10.根据权利要求1所述的近眼显示组件，其特征在于，所述转折结构(20)的延伸方向与所述子耦出部(31)的延伸方向平行或者呈角度设置。

技术总结本发明提供了一种近眼显示组件。近眼显示组件包括：耦入基板，耦入基板具有反射面和光导入面，反射面用于承接并反射经光导入面导入的光线；转折结构，转折结构为衍射结构；耦出基板，转折结构设置在耦入基板的表面上或者设置在耦出基板的表面上，耦出基板与耦入基板位于同一平面上，且耦入基板与耦出基板彼此相对的侧面相连接，耦出基板包括多个子耦出部，多个子耦出部沿第一方向顺次排列且多个子耦出部均沿第二方向进行延伸，第一方向与第二方向垂直，多个子耦出部中的相邻两个子耦出部之间的连接面倾斜于第一方向设置，且连接面上设置有功能膜。本发明解决了现有技术中的近眼显示组件存在畸变和彩虹效应改善困难的问题。技术研发人员：陈远,王景受保护的技术使用者：舜宇奥来微纳光电信息技术（上海）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/27