一种LCoS波导显示系统的制作方法

本技术涉及波导显示，特别是涉及一种lcos波导显示系统。

背景技术：

1、目前市场上使用到的显示器件类型有lcos(liquid crystal on silicon，硅基液晶)、micro led(micro light emitting diode，微发光二极管)等、lbs(laser beamscanning，激光光束扫描)，其中lcos以其光效高，亮度高，可量产的优点而备受关注。lcos投影系统出瞳直径小于人眼瞳孔直径，可实现视网膜投影显示，使得人眼在一个很大的范围内都能聚焦虚像画面，3d显示时可以避免辐辏冲突。lcos芯片及cmos电路覆盖液晶分子，体积小，像素细腻，是很理想的ar设备显示器件。

2、lcos投影系统中一般需要利用pbs对偏振得到调制的反射光进行偏振选择，pbs是具有一定的体积的立方体结构，这使得lcos投影设备的体积无法做得很小，也就限制了采用lcos投影系统的ar设备显示器件的小型化发展。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是提供一种lcos波导显示系统，在保证显示系统的投影显示效果的基础上，简化系统光学结构，减小系统整体体积。

2、为解决上述技术问题，本实用新型提供一种lcos波导显示系统，包括波导元件；分别设置在所述波导元件的耦入端相对的两侧的光源组件和lcos芯片；在所述光源组件和所述lcos芯片之间依次设置有偏振体光栅和偏振光调制器；设置在所述波导元件上的耦出元件；

3、其中，所述光源组件用于输出光线且所述光源组件输出的光线经过所述偏振体光栅、所述波导元件的耦入端以及所述偏振光调制器透射后，入射至所述lcos芯片；

4、所述lcos芯片用于将入射的光线反射入射至所述偏振光调制器；

5、所述偏振光调制器用于将经所述lcos芯片中反射输出的光线中具有特定偏振态的特定线偏振光调制为第一圆偏振光并入射至所述偏振体光栅；

6、所述偏振体光栅用于将所述第一圆偏振光衍射耦入至所述波导元件内全反射传输后，经所述耦出元件耦出输出。

7、在本技术的一种可选地实施例中，还包括设置在所述光源组件和所述偏振体光栅之间的圆偏振器；

8、其中，所述圆偏振器用于将所述光源组件输出的光线透射并将所述光线调制为第二圆偏振光输出；且所述第二圆偏振光依次经过所述偏振体光栅、所述波导元件的耦入端以及所述偏振光调制器透射，并经过所述偏振光调制器调制为所述特定线偏振光，入射至所述lcos芯片；

9、且所述第一圆偏振光和所述第二圆偏振光正交。

10、在本技术的一种可选地实施例中，所述偏振光调制器为四分之一波片。

11、在本技术的一种可选地实施例中，所述lcos芯片连接有供电电路，且所述供电电路为所述lcos芯片接通的电压大小可调；且所述lcos芯片的每个所述像素点上施加的电压大小可调节。

12、在本技术的一种可选地实施例中，所述光源组件包括分别用于输出三种不同波长的光线的第一光源、第二光源、第三光源以及合光元件；

13、所述合光元件用于将所述第一光源、所述第二光源以及所述第三光源分别输出的光线合光后输出。

14、在本技术的一种可选地实施例中，所述合光元件包括对所述第一光源输出的光线反射对所述第三光源输出的光线透射的第一滤波器，以及对第二光源输出的光线反射对所述第三光源输出的光线透射的第二滤波器；

15、其中，所述第一滤波器设置在所述第一光源和所述第三光源的输出光路交叉位置，用于对所述第一光源输出的光线进行反射偏转至和所述第三光源输出的光线的光路重合的方向；

16、所述第二滤波器设置在所述第二光源和所述第三光源的输出光路交叉位置，用于对所述第二光源输出的光线进行反射偏转至和所述第三光源输出的光线的光路重合的方向。

17、在本技术的一种可选地实施例中，所述波导元件至少依次堆叠设置有三个；且每个所述波导元件的耦入端均设置有对应的所述光源组件、所述偏振体光栅、所述偏振光调制器和所述lcos芯片；每个所述波导元件的耦出端均设置有对应的耦出元件；

18、其中，每个所述光源组件分别输出不同波长的光线；且每个所述波导元件的耦出元件耦出光线的方向平行且耦出的投影画面重合。

19、在本技术的一种可选地实施例中，所述偏振体光栅为具有设定光焦度的光栅，用于扩大经过所述偏振体光栅衍射的光线的发散角。

20、在本技术的一种可选地实施例中，所述耦出元件包括设置在所述波导元件表面的耦出光栅阵列；

21、其中，在所述波导元件内全反射传输的光线入射到所述耦出光栅阵列中一个耦出光栅产生部分反射和部分衍射，衍射部分的光线从所述波导内耦出入射至人眼，反射部分的光线在所述波导元件的光学界面再次发生全反射后入射至下一个耦出光栅；且最后一个光栅对入射的光线进行完全衍射耦出；

22、或者，所述耦出元件为嵌入所述波导元件的内部，且相对于所述波导元件上发生全反射的光学界面倾斜设置的耦出光栅。

23、在本技术的一种可选地实施例中，当所述偏振光调制器和所述偏振体光栅分别贴合设置在所述波导元件的耦出端的两侧时，所述偏振光调制器的宽度l满足l≤d·tanθ；其中，d为所述波导元件的厚度，θ为光线在所述波导元件内全反射的反射角。

24、本实用新型所提供的一种lcos波导显示系统，包括波导元件；分别设置在波导元件的耦入端相对的两侧的光源组件和lcos芯片；在光源组件和lcos芯片之间依次设置有偏振体光栅和偏振光调制器；设置在波导元件上的耦出元件；其中，光源组件用于输出光线且光源组件输出的光线经过偏振体光栅、波导元件的耦入端以及偏振光调制器透射后，入射至lcos芯片；lcos芯片用于将入射的光线反射入射至偏振光调制器；偏振光调制器用于将经lcos芯片中反射输出的光线中具有特定偏振态的特定线偏振光调制为第一圆偏振光并入射至偏振体光栅；偏振体光栅用于将第一圆偏振光衍射耦入至波导元件内全反射传输后，经耦出元件耦出输出。

25、本技术所提供的lcos波导显示系统中，在利用lcos实现投影显示的基础上，将光源组件和lcos芯片分别设置在波导元件的耦入端的两侧，并在光源组件和lcos芯片之间依次设置有偏振体光栅和偏振光调制器，使得光源组件输出的光线可以依次经过光源组件和lcos芯片之间的各个光学元件透射后入射至lcos芯片，并经过lcos芯片反射输出携带有投影信息的投影光线，该投影光线中具有特定偏振态的特定线偏振光经过偏振光调制器调制作用，即可形成可被偏振体光栅衍射的且携带有投影信息的圆偏振光，该圆偏振光经过偏振体光栅衍射耦入到波导元件内，携带有lcos芯片的投影信息的光线可以在波导元件内全反射传输后耦出入射至人眼，进而实现投影光线的投影显示。由此可见，本技术中并不需要采用pbs实现lcos投影显示的功能，仅仅只需要在波导元件的耦入端设置偏振体光栅、偏振光调制器等本身体积较小的光学元件，在保证整个lcos波导显示系统的显示效果的基础上，有利于整个显示系统整体结构的小型化。