【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于顯示設備，具體涉及一種衍射光波導、顯示模組及其制備方法。
技術介紹
1、抬頭顯示技術(head-up?display,hud)是把行駛信息、導航數據等信息投影到顯示屏或擋風玻璃上，現實交通場景中呈現虛擬駕駛、導航信息，在現實世界、信息世界和用戶之間搭起一個交互反饋的信息回路。按產品形態，hud主要可以分為chud(combiner?hud，組合型)、whud(windshield?hud，擋風玻璃型)和ar-hud(augmented?reality?hud，增強現實型)技術。
2、增強現實(augmented?reality，ar)顯示是觀察者在觀看外界真實物體的同時，疊加在真實環境中的圖像或者數據等信息也可被觀看，因此被廣泛應用于各個領域。究其原因，增強現實顯示提供了傳統顯示設備不具備的與真實環境無障礙的實時實地交互的功能，給用戶帶來了全新的視覺體驗。但因此增強現實顯示中首要的問題就是如何減少顯示設備的體積和重量，并提供足夠的亮度、視場角，實現設備輕便化和高空間分辨率、高角分辨率的增虛實融合呈現效果。
3、增強現實顯示光學技術發展至今，主要方案大致分為共軸側視棱鏡方案、陣列式半透膜波導方案、自由曲面方案、衍射波導方案等,不同方案所具備的顯示性能不同。當前車載抬頭顯示主要采用自由曲面的設計，其模組體積巨大，且虛像視距不夠遠。衍射波導技術方案主要的優勢是體積小、輕薄，而基于衍射波導的增強現實顯示模組延續了超小的體積優勢，更有助于穿戴式顯示集成與汽車抬頭顯示的前裝。
1、針對上述問題，本專利技術提出一種衍射光波導、顯示模組及其制備方法，通過對衍射光波導進行分區設計，且每個分區內映射的結構設計參數不同，從而保障出射光線效率均衡。
2、為了實現上述技術目的，達到上述技術效果，本專利技術通過以下技術方案實現：
3、第一方面，本專利技術提供了一種衍射光波導，包括順次設置的耦入區域和耦出區域；
4、所述耦入區域和耦出區域均被配置為具備光線衍射功能的微納結構；
5、其中，所述耦出區域包括n個相鄰設置的分區，每個分區內的微納結構設計參數不同，每個分區的耦出效率和向下傳導率不同，每個分區的耦出傳導效率不低于初始耦出效率與初始耦出效率閾值ε的積，使得光線耦出亮度的一致性高。
6、可選地，耦出區域靠近耦入區域的分區為第一分區，所述第一分區的向下傳導率為a1，耦出效率為b1；依次為第二分區，所述第二分區的向下傳導率為a2，耦出效率為b2；…；第m分區，所述第m分區的向下傳導率為am，耦出效率為bm；…；直至第n分區，所述第n分區的向下傳導率為an，耦出效率為bn；其中a1>a2>…>an，b1<b2<…<bn。
7、可選地，每個分區的沿著光線傳導方向的長度li通過以下公式計算獲得：
8、d＝t*tan(arcsin(λ/p/n))*2
9、li＝mi*d
10、式中，d為全反射點間距，t為波導厚度，λ為波長，p為光柵周期，n為波導折射率，mi為在第i分區的最大全反射次數，0＜i≤n，i為整數。
11、可選地，第i分區的最大全反射次數mi的獲得過程為：
12、經過mi次全反射后的耦出傳導效率不低于初始耦出效率與初始耦出效率閾值的積；
13、第一個分區的最大全反射次數m1滿足公式：當光線在第一個分區內的全反射次數大于最大全反射次數m1，則耦出效率低于初始耦出效率閾值ε；
14、第二個分區的最大全反射次數m2滿足公式：
15、第三個分區的最大全反射次數m3滿足公式：
16、…依次類推，
17、第n個分區的最大全反射次數mn滿足公式：
18、其中，b1為初始耦出效率，ε為初始耦出效率閾值。
19、可選地，所述衍射光波導采用可見光透過率高于70％材料，所述材料包括樹脂、玻璃。
20、可選地，所述耦入區域為長條型，耦出區域中的各分區呈長條型。
21、可選地，每個分區內的微納結構設計參數包括微納結構周期，微納結構深度，微納結構占空比；所述耦出區域的每個分區的微納結構周期保持相同。
22、第二方面，本專利技術提供了一種顯示模組，包括：第一方面中任一項所述的衍射光波導和光機模組；
23、所述光機模組包括順次設置的圖像源和透鏡組；所述透鏡組與所述耦入區域相匹配，以滿足出瞳設計要求，且與所述耦入區域貼合。
24、可選地，所述透鏡組包括順次設置的球面鏡、球面膠合鏡、第一非球面鏡、第二非球面鏡和反光鏡；所述第一非球面鏡和第二非球面鏡之間設有間隙；所述反光鏡用于反射光線，使得光線入射至所述耦入區域。
25、可選地，所述光機模組呈現狹長形，其面型長度與衍射光波導接近。
26、可選地，所述光機模組光機模組的出瞳最大直徑大于或等于100mm，滿足1′分辨角。
27、第三方面，本專利技術提供了一種衍射光波導的制備方法，包括：
28、確定耦出區域的分區布局，形成若干個分區；
29、確定各分區內映射的微納結構設計參數，每個分區內的微納結構設計參數不同，每個分區的耦出效率和向下傳導率不同，每個分區的耦出傳導效率不低于初始耦出效率與初始耦出效率閾值ε的積，使得光線耦出亮度的一致性高；
30、基于各分區內映射的微納結構設計參數確定出對應的光刻參數；
31、針對每個分區按照對應的光刻參數進行立體光刻，并在光敏膠中堆積立體光刻光場能量，使得不同分區堆積的能量不同；
32、在涂有光敏膠的基底表面曝光，累計曝光能量，在耦出區域整面疊加均勻的干涉能量面；
33、在專用顯影液中顯影，相同顯影時間中，不同能量堆積的區域形成不同的結構面型，獲得如第一方面中任一所述衍射光波導。
34、第四方面，本專利技術提供了一種衍射光波導的制備方法，包括：
35、確定耦出區域的分區布局，形成若干個分區；
36、確定各分區內映射的微納結構設計參數，每個分區內的微納結構設計參數不同，每個分區的耦出效率和向下傳導率不同，每個分區的耦出傳導效率不低于初始耦出效率與初始耦出效率閾值ε的積，使得光線耦出亮度的一致性高；
37、基于各分區內映射的微納結構設計參數確定出對應的干涉曝光劑量，基于所述干涉曝光劑量獲與每個分區對應的曝光時間；
38、在涂有光敏膠的基底表面曝光，累計曝光能量，在耦出區域疊加干涉能量面；
39、在專用顯影液中顯影，相同顯影時間中，不同能量堆積的分區形成不同的結構面型，獲得如第一方面中任一所述衍射光波導。
40、與現有技術相比，本專利技術的有益效果：
41、本專利技術通過對衍射光波導進行分區設計，每個分區內的微納結構設計參數不同，每個分區的耦出效率和向下傳導率不同，保證每個分區的耦本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種衍射光波導，其特征在于：包括順次設置的耦入區域和耦出區域；
2.根據權利要求1所述的一種衍射光波導，其特征在于：耦出區域靠近耦入區域的分區為第一分區，所述第一分區的向下傳導率為a1，耦出效率為b1；依次為第二分區，所述第二分區的向下傳導率為a2，耦出效率為b2；…；直至第N分區，所述第N分區的向下傳導率為aN，耦出效率為bN；其中a1>a2>…>aN，b1<b2<…<bN。
3.根據權利要求2所述的一種衍射光波導，其特征在于：每個分區的沿著光線傳導方向的長度Li通過以下公式計算獲得：
4.根據權利要求3所述的一種衍射光波導，其特征在于，第i分區的最大全反射次數Mi的獲得過程為：
5.根據權利要求1所述的一種衍射光波導，其特征在于：所述衍射光波導采用可見光透過率高于70％材料，所述材料包括樹脂、玻璃。
6.根據權利要求1所述的一種衍射光波導，其特征在于：所述耦入區域為長條型，耦出區域中的各分區呈長條型。
7.根據權利要求1所述的一種衍射光波導，其特征在于：每個分區內的
8.一種顯示模組，其特征在于，包括：權利要求1-7中任一項所述的衍射光波導和光機模組；
9.根據權利要求8所述的一種顯示模組，其特征在于，所述透鏡組包括順次設置的球面鏡、球面膠合鏡、第一非球面鏡、第二非球面鏡和反光鏡；所述第一非球面鏡和第二非球面鏡之間設有間隙；所述反光鏡用于反射光線，使得光線入射至所述耦入區域。
10.根據權利要求8所述的一種顯示模組，其特征在于：所述光機模組呈現狹長形，其面型長度與衍射光波導接近。
11.根據權利要求8所述的一種顯示模組，其特征在于：所述光機模組光機模組的出瞳最大直徑大于或等于100mm，滿足1′分辨角。
12.一種衍射光波導的制備方法，其特征在于，包括：
13.一種衍射光波導的制備方法，其特征在于，包括：
...【技術特征摘要】
1.一種衍射光波導，其特征在于：包括順次設置的耦入區域和耦出區域；
2.根據權利要求1所述的一種衍射光波導，其特征在于：耦出區域靠近耦入區域的分區為第一分區，所述第一分區的向下傳導率為a1，耦出效率為b1；依次為第二分區，所述第二分區的向下傳導率為a2，耦出效率為b2；…；直至第n分區，所述第n分區的向下傳導率為an，耦出效率為bn；其中a1>a2>…>an，b1<b2<…<bn。
3.根據權利要求2所述的一種衍射光波導，其特征在于：每個分區的沿著光線傳導方向的長度li通過以下公式計算獲得：
4.根據權利要求3所述的一種衍射光波導，其特征在于，第i分區的最大全反射次數mi的獲得過程為：
5.根據權利要求1所述的一種衍射光波導，其特征在于：所述衍射光波導采用可見光透過率高于70％材料，所述材料包括樹脂、玻璃。
6.根據權利要求1所述的一種衍射光波導，其特征在于：所述耦入區域為長條型，耦出區域中的各分區呈長條型...
【專利技術屬性】
技術研發人員：羅明輝，趙改娜，楊明，楊超，李瑞彬，喬文，陳林森，
申請(專利權)人：蘇州蘇大維格科技集團股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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