[發明專利]一種增強現實波導鏡片及其制作方法

在審

• 申請號: 202010724767.4
• 申請日: 2020-07-24
• 公開（公告）號: CN113970847A
• 公開（公告）日: 2022-01-25
• 發明（設計）人: 羅明輝;喬文;李瑞彬;方宗豹;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;蘇州維旺科技有限公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01;G02B6/122;G02B6/13;G02B6/132;G03F7/16;G03F7/00
• 代理公司: 上海波拓知識產權代理有限公司 31264
• 代理人: 周志中

本發明公開了一種增強現實波導鏡片，包括波導襯底、設置在所述波導襯底表面的漸變折射率層，以及設置在所述漸變折射率層遠離所述波導襯底一側表面具有納米結構的功能區，所述漸變折射率層的折射率變化自所述波導襯底往所述功能區方向逐步遞減。本發明還公開了一種增強現實波導鏡片的制作方法，該方法包括：提供一波導襯底；在所述波導基底上制備漸變折射率層；在所述漸變折射率層遠離所述波導襯底一側表面制備一光刻膠層；在所述光刻膠層上制備納米結構。通過所述漸變折射率層的折射率變化自所述波導襯底往所述功能區方向逐步遞減，避免低折射率功能區匹配高折射率波導基底而造成光線串擾，提升了顯示分辨率及體驗效果。

技術領域

本發明涉及增強現實顯示技術領域，特別是涉及一種增強現實波導鏡片及其制作方法。

背景技術

衍射光波導方案是增強現實(AR，Augmented Reality)技術中常用的方案。在衍射光波導方案中，光線的精確走向控制不僅取決于衍射光柵的衍射角度，同時還需要結合波導全反射、波導與衍射光柵本身材質折射率，這些參數的不匹配均會造成光線的走向偏離。

如圖1所示，同一光寬度的角度光線包括視場范圍圖像的部分信息，同一光寬度的角度光線在以全反射角度傳導同時衍射出射的過程中，前一光寬度光線出射寬度和后一光寬度光線出射寬度不能重疊，此時人眼在整個耦出區域33位移觀看時，可保證在移動過程中，均僅有某一光寬度的光入射，保證了僅看到視場范圍圖像的部分信息的唯一性。

但當需要提升衍射光波導方案的視場角大小時，往往通過提高波導折射率來容納更大視場的光線進行內部傳導，但波導基底折射率的提高，同時需要表面衍射光柵材質折射率的提高，現有成熟工藝，光刻膠或者壓印膠的折射率低于波導基底的折射率，而低折射率衍射光柵匹配高折射率波導基底，會造成光線串擾，影響顯示分辨率及效果體驗。

如圖2所示，在圖1所示情況中其余參數不變的情況下，波導基底折射率的增大，會導致進入波導的衍射角度減小，從而導致前一光寬度光線出射寬度和后一光寬度光線出射寬度部分重疊，而同一光寬度的角度光線包括視場范圍圖像的部分信息，此時人眼在整個耦出區域33位移觀看時，在移動過程中，在某個位置不僅僅有某一光寬度的光入射，看到完整前一光寬度光線的信息的同時，也看到后一光寬度光線的部分信息，會導致光線的串擾，且隨著入射角度的變化，不同視場角的光線混雜，帶來極差的視覺體驗。

例如，圖3所示，現有增強現實波導鏡片的波導基底的折射率為1.84，入射角度20°，光柵周期420nm，入射波長520nm，根據衍射方程公式計算，衍射角為59.18°，根據全反射公式，滿足全反射條件，此時對應的最大光束寬度為3.352mm，意味著在1mm厚度的波導和3.352mm光束口徑的情況下，若功能區的折射率選擇小于波導基底的折射率，根據衍射方程，衍射角度小于59.18°，即根據圖2理論，前一光寬度光線出射寬度和后一光寬度光線出射寬度部分重疊。

前面的敘述在于提供一般的背景信息，并不一定構成現有技術。

發明內容

本發明的目的在于提供一種防止光線串擾的增強現實波導鏡片及其制作方法。

本發明提供一種增強現實波導鏡片，包括波導襯底、設置在所述波導襯底表面的漸變折射率層，以及設置在所述漸變折射率層遠離所述波導襯底一側表面具有納米結構的功能區，所述波導襯底的折射率大于所述功能區域的折射率，所述漸變折射率層的折射率變化自所述波導襯底往所述功能區方向逐步遞減。

在其中一實施例中，所述折射率變化呈線性或非線性的逐步遞減。

在其中一實施例中，所述波導襯底的折射率不小于1.6，所述功能區的折射率不小于1.4，所述漸變折射率層的漸變范圍在所述波導襯底的折射率和所述功能區的折射率之間。

在其中一實施例中，所述漸變折射率層的大小不小于所述功能區域所覆蓋的區域。