CN117741856A - 一种光波导及其制作方法、光波导器件和ar显示装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种光波导及其制作方法、光波导器件和AR显示装置，光波导包括：导光基板；多个波导光栅，位于导光基板的第一侧；第一光栅，位于多个波导光栅之间；第二光栅，位于导光基板的第二侧，第二侧与第一侧相对；其中，第一光栅和/或者第二光栅被配置为反射第一偏振方向的偏振光，并通过第二偏振方向的偏振光。本申请实施例利用第一光栅和/或者第二光栅实现光波导内部对第一偏振方向的偏振光的全反射，采用折射率不受限制的普通材质的导光基板，可以在更大尺寸的导光基板上排布更多数量的光波导，可以一次性从作为母板的光波导器件中裁切得到更多光波导，降低光波导的制作成本，提高生产效率。

Description

一种光波导及其制作方法、光波导器件和AR显示装置

技术领域

本申请实施例涉及显示器件技术领域，尤其涉及一种光波导及其制作方法、光波导器件和AR显示装置。

背景技术

增强现实(Augmented Reality,AR)是将虚拟信息与真实世界巧妙融合的技术，也是显示装置备受专注的一大发展趋势，其终端设备产品主要包括AR眼镜等。目前，AR眼镜等AR显示装置已经开始应用于军事、教育、医疗和消防等领域，具有非常广阔的发展前景。

目前AR显示装置，通常采用衍射光波导显示方案，利用衍射光波导中的波导光栅，对需要成像显示的图像光线进行耦入-耦出，将光源组件出射的图像传输并扩瞳到人眼，同时还可以用于通过真实世界的物体所反射的光线，使得用户在看到真实世界的同时观察到光源组件投出的虚拟图像。

需要说明的是，在上述背景技术区分发明的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本申请实施例提供了一种光波导及其制作方法、光波导器件和AR显示装置，旨在实现光波导内部对第一偏振方向的偏振光的全反射，降低光波导对材料特性的要求。

在一方面，本申请实施例提供了一种光波导，包括：

导光基板；

多个波导光栅，位于所述导光基板的第一侧；

第一光栅，位于所述多个波导光栅之间；

第二光栅，位于所述导光基板的第二侧，所述第二侧与所述第一侧相对；

其中，所述第一光栅和/或者所述第二光栅被配置为反射第一偏振方向的偏振光，并通过第二偏振方向的偏振光。

可选地，所述波导光栅设置于第一区域，所述第一光栅设置于第二区域，所述第二光栅设置于第三区域；

所述第三区域在所述导光基板上的正投影，覆盖所述第一区域以及所述第二区域在所述导光基板上的正投影。

可选地，所述波导光栅包括：耦入光栅、转折光栅和耦出光栅；

其中，所述第一光栅与耦入光栅、转折光栅以及耦出光栅中的任一者之间的距离小于预设距离。

可选地，所述第一光栅和/或者所述第二光栅的排列方向与所述耦出光栅的排列方向相同；

其中，所述第一光栅和/或者所述第二光栅的排列周期宽度小于所述波导光栅的排列周期宽度。

可选地，所述第一偏振方向与所述第一光栅和/或者所述第二光栅的排列方向相互垂直，所述第二偏振方向与所述第一光栅和/或者所述第二光栅的排列方向相同。

可选地，所述第一光栅和所述第二光栅的材质包括以下任一者：铝、镁、钼。

可选地，还包括：

第一保护基板，位于所述第一光栅以及所述波导光栅远离所述导光基板的一侧；

第二保护基板，位于所述第二光栅远离所述导光基板的一侧；

其中，所述第一保护基板与所述导光基板通过围绕所述第一光栅以及所述波导光栅的第一胶体粘接，所述第二保护基板与所述第二光栅通过第二胶体粘接。

可选地，所述导光基板的光折射率低于预设折射率阈值。

与现有技术相比，本申请实施例提供的光波导具有以下优点：

(1)本申请实施例提供的光波导，在导光基板的两侧分别设置第一光栅和第二光栅，被配置为反射第一偏振方向的偏振光，并通过第二偏振方向的偏振光，可以等效全反射第一偏振方向的偏振光，配合波导光栅对图像光线进行耦入-耦出，使得导光基板耦入的图像光线能够在导光基板内经过一次或者多次反射后能够被充分地耦出，保障光波导的图像投射效果，从而有助于保证AR显示装置的显示效果。

(2)第一光栅和/或者所述第二光栅还能阻挡部分环境光，降低环境光对波导成像的影响，提高光波导的显示质量，同时也能提升显示装置的视场角(FOV)，增强显示装置的显示效果。

(3)由于本申请实施例通过第一光栅和/或者所述第二光栅进行反射偏振，实现对第一偏振方向的图像光线的全反射，可以在无需采用高折材料的导光基板的情况下，使光波导可以制备到折射率不受限制的具有普通折射率的玻璃或者树脂材质的导光基板之上，降低了对光波导材料特性的要求，有助于降低制作成本，而具有普通折射率的玻璃或者树脂材质的导光基板有利于低成本地实现大尺寸化，在同一片导光基板上可以排布更多数量的光波导，从而可以一次性从作为母板的光波导器件中裁切得到更多光波导，进一步降低光波导的制作成本，有助于实现光波导的批量制作效率。

在又一方面，本申请实施例还提供了一种光波导的制作方法，包括：

提供导光基板；

在所述导光基板的第一侧，制作得到多个波导光栅以及所述多个波导光栅之间的第一光栅；

在所述导光基板的第二侧，制作得到第二光栅，所述第二侧与所述第一侧相对；

其中，所述第一光栅和/或者所述第二光栅被配置为反射第一偏振方向的偏振光，并通过第二偏振方向的偏振光。

可选地，所述在所述导光基板的第一侧，制作排列的多个波导光栅以及所述波导光栅之间的第一光栅的步骤，包括：

在所述导光基板的第一侧，制作得到第一原始光栅；

去除第一区域的所述第一原始光栅，得到所述第一光栅；

在所述第一区域，制作得到所述多个波导光栅。

在又一方面，本申请实施例还提供了一种光波导的制作方法，包括：

提供第一保护基板和第二保护基板；

在所述第一保护基板的一侧表面制作得到多个波导光栅和所述多个波导光栅之间的第一光栅，并且，在所述第二保护基板的一侧表面制作得到第二光栅；

提供导光基板；

将所述第一保护基板制作有所述第一光栅的一侧与所述导光基板的第一侧贴合，并且，将所述第二保护基板制作有所述第二光栅的一侧与所述导光基板的第二侧贴合；

其中，所述第二侧与所述第一侧相对。

与现有技术相比，本申请实施例提供的光波导的制作方法具有以下优点：

(1)该制作方法得到的光波导具有上述任一项实施例中的光波导所具有的全部优点。

(2)该制作方法工艺简单，可以在导光基板或者保护基板上制作第一光栅和/或者第二光栅，使光波导可以制备到具有普通折射率的玻璃或者树脂材质的导光基板之上，降低了对光波导材料特性的要求，有助于降低制作成本，而具有普通折射率的玻璃或者树脂材质的导光基板有利于低成本地实现大尺寸化，在同一片导光基板上可以排布更多数量的光波导，从而可以一次性从作为母板的光波导器件中裁切得到更多光波导，进一步降低光波导的制作成本，有助于实现光波导的批量制作效率。

在又一方面，本申请实施例还提供了一种光波导器件，包括：多个上述任一实施例中的光波导或者多个利用如上述任一实施例中的光波导的制作方法制作得到的光波导。

其中，各所述光波导叠层设置，并且各所述光波导被配置为耦入具有不同波长的光。

在又一方面，本申请实施例还提供了一种光波导器件，包括：多个上述任一实施例中的光波导或者多个利用如上述任一实施例中的光波导的制作方法制作得到的光波导。

其中，各所述光波导沿一平面阵列排布并且共用所述导光基板。

在又一方面，本申请实施例还提供了一种AR显示装置，包括：如上述任一实施例中的光波导，或者利用如上述任一实施例中的光波导的制作方法制作得到的光波导。

本申请实施例提供的光波导器件或者AR显示装置，包括上述实施例中的光波导，也具有上述光波导的全部优点。

附图说明

附图仅为参考与说明之用，并非用以限制本申请的保护范围。下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1示出了本申请提供的一个实施例中的一种光波导的平面结构示意图；

图2示出了本申请提供的一个实施例中的一种光波导的局部剖面结构示意图；

图3示出了本申请提供的一个实施例中的又一种光波导的局部剖面结构示意图；

图4示出了本申请提供的一个实施例中的一种光波导的光路示意图；

图5示出了本申请提供的一个实施例中的又一种光波导的光路示意图；

图6示出了本申请提供的一个实施例中的一种光波导的制作方法的步骤流程图；

图7示出了本申请提供的一个实施例中的又一种光波导的制作方法的步骤流程图；

图8示出了本申请提供的一个实施例中的一种光波导器件的局部剖面结构示意图；

图9示出了本申请提供的一个实施例中的一种光波导器件的光路示意图；

图10示出了本申请提供的一个实施例中的又一种光波导器件的平面结构示意图；

图11示出了本申请提供的一个实施例中的又一种光波导器件的局部剖面结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

表面浮雕光栅波导(Surface Relief Grating,SRG)利用光在不同折射率介质间的折射率差，实现光的全反射，进行波导传播，目前被认为是实现光波导镜片轻薄化的最优的技术之一。参考空气或者真空的折射率为1的情况下，普通玻璃的光折射率为1.5，无法实现表面浮雕光栅波导对光的全反射的需求，而需要采用具有高折射率的玻璃。比如，采用光折射率通常不小于1.7的高折玻璃。导光基板的玻璃材料和胶材的折射率越高，制备的AR显示装置的镜片的视场角就越大。相关技术中的导光基板的折射率甚至能达到1.9或者更高。而为了提高导光基板和胶材的光折射率，需要进行掺杂等复杂的工艺处理，大大增加了光波导的制作成本，且由于高折玻璃或者树脂材质的大尺寸导光基板只能使用晶圆级的设备进行制作，受限于导光基板的尺寸，一次性从作为母板的光波导器件中裁切得到的光波导数量有限，导致生产效率低，制作成本高。

基于上述分析，本申请实施例通过在导光基板两侧设置第一光栅和第二光栅作为反射偏振光栅，等效全反射第一偏振方向的偏振光，从而降低了对光波导材料特性的要求，使波导光栅可以制作到具有普通折射率的玻璃或者树脂材质的导光基板之上，而具有普通折射率的玻璃或者树脂材质的导光基板有利于低成本地实现大尺寸化，在同一片导光基板上可以排布更多数量的光波导，从而可以一次性从作为母板的光波导器件中裁切得到更多光波导，进一步降低光波导的制作成本，有助于实现光波导的批量制作效率。

下面结合附图对本申请实施例进行说明。

参照图1，图1示出了本申请提供的一个实施例中的一种光波导的平面结构示意图。参照图2，图2示出了本申请提供的一个实施例中的一种光波导的局部剖面结构示意图。如图1和图2所示，本申请实施例提供了一种光波导，包括：导光基板11、波导光栅、第一光栅13和第二光栅14。

其中，波导光栅、第一光栅13和第二光栅14中的任一者，可以包括多个平行狭缝结构。

在一些可选的实施例中，多个平行狭缝结构可以是等宽等间距的，也可以是不等宽或者不等间距的。

其中，多个平行狭缝结构沿导光基板11的表面排列。

在一些可选的实施例中，导光基板11的材质可以包括：玻璃或者树脂。其中，玻璃具体可以包括：无机玻璃或者有机玻璃。

在一些可选的实施例中，导光基板11的厚度可以为300μm至2000μm之间。

示例性地，导光基板11的厚度可以为以下其中一者：500μm、700μm、1000μm。

多个波导光栅，位于导光基板11的第一侧。

其中，波导光栅可以用于对光进行衍射，因此也可以叫作衍射光栅或者衍射波导光栅。

在一些可选的实施例中，波导光栅的结构可以包括：三维光栅结构或者纳米柱形成的二维光栅结构。

在一些可选的实施例中，波导光栅可以包括：耦入光栅121、转折光栅122和耦出光栅123。

在一些可选的实施例中，第一侧可以是导光基板11靠近图像光线入射的一侧表面。

其中，光波导中可以设置多个波导光栅组。每个波导光栅组包括一个耦入光栅121、一个转折光栅122和一个耦出光栅123。

因此，在波导光栅组的数量不止一个的情况下，耦入光栅121、转折光栅122和耦出光栅123两两之间可以是一一对应的。

参照图4，图4示出了本申请提供的一个实施例中的一种光波导的光路示意图。如图4所示，耦入光栅121可以被配置为将图像光线耦入光波导，转折光栅122可以被配置为将耦入的图像光线转向扩散至耦出光栅123，耦出光栅123可以被配置为将图像光线均匀的投射出光波导。

在一些可选的实施例中，耦入光栅121可以被配置为将预设角度区间内的图像光线耦入导光基板11中。

其中，耦出光栅123被配置为将对应的耦入光栅121耦入的图像光线耦出导光基板11。

进一步地，在一些可选的实施例中，在波导光栅组的数量不止一个的情况下，不同的耦入光栅121对应耦入的光的角度区间可以不同。

如图4所示，波导基板两侧的第一光栅13和/或者第二光栅14可以被配置为对耦入导光基板11中的图像光线进行全反射。

第一光栅13，位于多个波导光栅之间。

其中，第一光栅13，可以位于耦入光栅121、转折光栅122和耦出光栅123任意两者之间的区域。

第二光栅14，位于导光基板11的第二侧，第二侧与第一侧相对。

其中，第一侧和第二侧可以位于导光基板11的所在平面的两侧。

其中，第一光栅13和/或者第二光栅14被配置为反射第一偏振方向1001的偏振光，并通过第二偏振方向1002的偏振光。

其中，第一光栅13和/或者第二光栅14可以包括反射偏振光栅，被配置为反射特定偏振方向的偏振光，透过另一方向的偏振光。

考虑到由于在光波导中，沿与光栅的排列方向相互垂直的方向传输的偏振光(TM)通常比沿与光栅的排列方向相同的方向传输的偏振光(TE)的波导效率更高，所以优选地，反射偏振光栅被配置为反射沿与光栅的排列方向相互垂直的方向传输的偏振光，并且透射沿与光栅的排列方向相同的方向传输的偏振光。

在上述实施例的光波导应用至AR显示装置的情况下，比如AR眼镜，光机可以选择包括：DLP、Lcos、Micro LED等，优选发出的图像光为沿与光栅的排列方向相互垂直的方向传输的偏振光。

为此，在一些可选的实施例中，所述第一偏振方向1001与所述第一光栅和/或者所述第二光栅的排列方向相互垂直，所述第二偏振方向1002与所述第一光栅和/或者所述第二光栅的排列方向相同。

通过上述实施例，本申请提供的光波导，在导光基板的两侧分别设置第一光栅和第二光栅，被配置为反射第一偏振方向的偏振光，并通过第二偏振方向的偏振光，可以等效全反射第一偏振方向的偏振光，配合波导光栅对图像光线进行耦入-耦出，使得导光基板耦入的图像光线能够在导光基板内经过一次或者多次反射后能够被充分地耦出，保障光波导的图像投射效果，从而有助于保证AR显示装置的显示效果。第一光栅和/或者所述第二光栅还能阻挡部分环境光，降低环境光对波导成像的影响，提高光波导的显示质量，同时也能提升显示装置的视场角，增强显示装置的显示效果。由于本申请实施例通过第一光栅和/或者所述第二光栅进行反射偏振，实现对第一偏振方向的图像光线的全反射，可以在无需采用高折材料的导光基板的情况下，使光波导可以制备到折射率不受限制的具有普通折射率的玻璃或者树脂材质的导光基板之上，降低了对光波导材料特性的要求，有助于降低制作成本，而具有普通折射率的玻璃或者树脂材质的导光基板有利于低成本地实现大尺寸化，在同一片导光基板上可以排布更多数量的光波导，从而可以一次性从作为母板的光波导器件中裁切得到更多光波导，进一步降低光波导的制作成本，有助于实现光波导的批量制作效率。

如图4所示，在一些可选的实施方式中，光波导可以被配置为对设定的单个波长区间内的颜色光进行耦入-耦出，相应地，第一光栅13和/或者第二光栅14可以对耦入的该设定的第一偏振方向的单个波长区间内的颜色光进行全反射。示例性地，本申请实施示例中的光波导所组成的AR显示装置可以显示单色图像。

参照图5，图5示出了本申请提供的一个实施例中的又一种光波导的光路示意图。如图5所示，在一些可选的实施方式中，光波导可以被配置为对设定的多个波长区间内的颜色光进行耦入-耦出，相应地，第一光栅13和/或者第二光栅14可以对耦入的该设定的第一偏振方向的多个波长区间内的颜色光进行全反射。

示例性地，第一光栅13和/或者第二光栅14可以对耦入光栅耦入的第一偏振方向的红绿蓝三色光进行全反射。相应地，本申请实施示例中的光波导所组成的AR显示装置可以显示彩色图像。

为了使波导光栅对图像光线的耦入-耦出能够充分经过反射偏振光栅的反射，在一种可选的实施方式中，本申请还提供了一种光波导，其中，波导光栅设置于第一区域，第一光栅13设置于第二区域，第二光栅14设置于第三区域。

第三区域在导光基板11上的正投影，覆盖第一区域以及第二区域在导光基板11上的正投影。

通过上述实施例，第二光栅14所在的区域覆盖波导光栅和第一光栅13所在的区域可以使耦入的图像光线能够充分经过第一光栅13和/或者第二光栅14的反射，被耦出光波导，从而最大程度的提高光波导的光学性能。

在一些可选的实施例中，第一光栅13可以和波导光栅之间具有预设距离，实现光路的闭环管理。为此，在一种可选的实施方式中，本申请还提供了一种光波导，其中，波导光栅包括：耦入光栅121、转折光栅122和耦出光栅123。

其中，耦入光栅121、转折光栅122和耦出光栅123所处的区域形状位置可以根据显示装置的显示需要进行设置，在此参考相关技术即可，不再赘述。

其中，第一光栅13与耦入光栅121、转折光栅122以及耦出光栅123中的任一者之间的距离小于预设距离。

进一步地，在一些可选的实施例中，第一光栅13、第二光栅14、波导光栅中任一者的排列周期可以不大于预设距离。

其中，第一光栅13、第二光栅14、波导光栅中任一者的排列周期宽度，即光栅中的平行狭缝结构的排列周期宽度。

示例性地，假设波导光栅的排列周期大于第一光栅13或者第二光栅14的排列周期宽度，则预设距离可以设置为波导光栅的排列周期宽度。

示例性地，波导光栅的排列周期可以为500nm，预设距离可以设置为500nm。

为了使反射偏振光栅对所有可见光波段的光，也即波长在380nm至780nm均发生响应，可以设置第一光栅13和第二光栅14的排列周期在亚波长范围。并且，第一光栅13和第二光栅14的偏振方向可以与转折光栅122朝向耦出光栅123的方向一致。为此，在一种可选的实施方式中，本申请还提供了一种光波导，其中，第一光栅13和/或者第二光栅14的排列方向与耦出光栅123的排列方向相同。

其中，耦出光栅123的排列方向可以与转折光栅122朝向耦出光栅123的方向一致。

其中，第一光栅13和/或者第二光栅14的排列周期宽度小于波导光栅的排列周期宽度。

为了使第一光栅13和/或者第二光栅14实现反射偏振，对不同偏振方向的光实现差异化的反射或者通过，第一光栅13和/或者第二光栅14可以采用金属材质。为此，在一种可选的实施方式中，本申请还提供了一种光波导，其中，第一光栅13和/或者第二光栅14的材质包括以下任一者：铝、镁、钼。

为了便于第一光栅13和第二光栅14的制备，共用制作材料和制作设备，在一种可选的实施方式中，第一光栅13与第二光栅14的材质相同，第一光栅13与第二光栅14的排列周期宽度相等，并且第一光栅13与第二光栅14的排列占空比相等，并且第一光栅13与第二光栅14沿第二侧的法线方向的高度相等。

在一些可选的实施例中，第一光栅13和/或者第二光栅14的排列周期宽度在100nm至200nm之间，并且第一光栅13和/或者第二光栅14的排列占空比在40％至60％之间，并且第一光栅13和/或者第二光栅14沿第二侧的法线方向的高度在100nm至200nm之间。

相应地，在一些可选的实施例中，波导光栅的排列周期宽度在300nm至700nm之间，并且波导光栅的排列占空比在20％至80％之间，并且波导光栅沿第二侧的法线方向的高度在50nm至500nm之间。

通过上述实施例，将第一光栅13和/或者第二光栅14的排列周期宽度设置得较小，除了可以适应亚波长范围的光栅周期需求，还可以使第一光栅13和第二光栅14的周期较小，用于贴合保护基板的胶材不容易渗入第一光栅13和第二光栅14，保证光栅的反射偏振功能。

通过上述实施例，可以使得反射偏振光栅的透过率在40％左右，不会影响人眼对环境的观察，并能有效的阻挡部分环境光，降低环境光对波导成像的影响，提高光波导的显示质量。

参照图3，图3示出了本申请提供的一个实施例中的又一种光波导的局部剖面结构示意图。如图3所示，为了对光栅结构进行保护，本申请实施例考虑利用保护基板对光波导的光学结构进行保护。其中，保护基板可以包括：第一保护基板31和第二保护基板32。在一种可选的实施方式中，本申请还提供了一种光波导，其中，还包括：

第一保护基板31，位于第一光栅13以及波导光栅远离导光基板11的一侧。

第二保护基板32，位于第二光栅14远离导光基板11的一侧。

其中，第一保护基板31和第二保护基板32的材质可以包括玻璃。

在一种可选的实施方式中，第一保护基板31和第二保护基板32可以选用较薄的玻璃，厚度可以为200μm至800μm之间。示例性地，第一保护基板31和第二保护基板32的厚度可以为300μm。

其中，第一保护基板31与导光基板11通过围绕第一光栅13以及波导光栅的第一胶体21粘接，第二保护基板32与第二光栅14通过第二胶体22粘接。

其中，第一胶体21可以是封框胶。本申请实施例可以利用封框胶涂覆波导片的周边，将波导片与第一保护基板31贴合，实现波导结构的保护。

其中，第二胶体22可以是整面的粘胶层。在本申请实施例中，第二光栅14涂覆粘合胶材，由于第二光栅14的周期较小，胶材不会渗入光栅，可以主要起到粘合作用。

在又一种可选的实施方式中，第一保护基板31与第一光栅13可以通过第三胶体23粘接，第三胶体23可以是整面的粘胶层。

为了减少空间浪费，在一种可选的实施方式中，沿第一侧的法线方向，第一光栅13的高度小于波导光栅的高度。

示例性地，沿第一侧的法线方向，第一光栅13的高度可以为150nm，波导光栅的高度可以为300nm。

通过该实施例，可以在第一光栅13的高度与波导光栅的高度的段差下，在第一保护基板31与第一光栅13之间设置第三胶体23进行粘接，既增加了对第一光栅13的结构保护强度，也能够避免光波导的内部空间的浪费。

考虑到上述实施例可以利用第一光栅13和/或者第二光栅14完成图像光线的反射偏振，等效全反射第一偏振方向的偏振光，则导光基板11可以无需使用难以大尺寸化的高折射率材料，从而能够采用光折射率不受限制的材料的导光基板，而通过大尺寸的导光基板制作光波导器件，能够排布更多数量的光波导，并一次性对光波导器件统一裁切获得更多数量光波导，降低光波导的制作成本，提高生产效率。为此，在一些可选的实施例中，导光基板11的光折射率低于预设折射率阈值。

进一步地，在一种可选的示例中，导光基板11的光折射率可以小于1.7。示例性地，导光基板11的光折射率可以为1.5。

参照图6，图6示出了本申请提供的一个实施例中的一种光波导的制作方法的步骤流程图。如图6所示，基于同一发明构思，本申请还提供了一种光波导的制作方法，包括：

步骤S501，提供导光基板11。

步骤S502，在导光基板11的第一侧，制作得到多个波导光栅以及多个波导光栅之间的第一光栅13。

步骤S503，在导光基板11的第二侧，制作得到第二光栅14，第二侧与第一侧相对。

其中，第一光栅13和/或者第二光栅14被配置为反射第一偏振方向的偏振光，并通过第二偏振方向的偏振光。

其中，第一光栅13和/或者第二光栅14的制作步骤，可以具体包括：

步骤S5001，使用磁控溅射设备在导光基板11上制备金属层，导光基板11可以为折射率低于预设折射率阈值的常规玻璃。

步骤S5002，用纳米压印设备压印出第一原始光栅和/或者第二光栅14的光栅结构。

步骤S5003，使用干刻设备(ICP)刻蚀，使光栅结构的图形转移到金属层，制作出材质为金属的第一原始光栅和/或者第二光栅14。

本申请实施例可以考虑先制作第一光栅13，再制作波导光栅。为此，在一种可选的实施方式中，本申请还提供了一种制作波导光栅和第一光栅13的方法，步骤S502具体可以包括：

步骤S5021，在导光基板11的第一侧，制作得到第一原始光栅。

步骤S5022，去除第一区域的第一原始光栅，得到第一光栅13。

其中，步骤S5022可以具体包括：

步骤S5004，对导光基板11的第一侧所在的表面涂覆光刻胶(PR胶)。

步骤S5005，通过光刻设备进行曝光、显影，刻蚀设备进行刻蚀，将需要压印波导光栅位置的第一原始光栅的光栅结构刻蚀去除。

步骤S5023，在第一区域，制作得到多个波导光栅。

步骤S5023具体可以包括：

步骤S5006，在第一区域，涂胶压印制作得到耦入光栅121、转折光栅122和耦出光栅123。

步骤S5007，使用剥离液去除掉光刻胶材料。

本申请实施例还可以考虑先制作波导光栅，再制作第一光栅13。为此，在又一种可选的实施方式中，本申请还提供了一种制作波导光栅和第一光栅13的方法，步骤S502具体可以包括：

步骤S5025，在导光基板11的第一侧的第一区域，制作得到图案化的波导光栅。

步骤S5026，在第二区域，制作得到第一光栅13。

其中，波导光栅可以进行图案化的制作，所以无需进行波导光栅刻蚀，步骤S5026还可以包括：在对波导光栅涂覆起到保护作用的光刻胶之后，在第二区域制作第一光栅，并在得到第一光栅之后，去除光刻胶。

参照图7，图7示出了本申请提供的一个实施例中的又一种光波导的制作方法的步骤流程图。如图7所示，基于同一发明构思，本申请还提供了一种光波导的制作方法，包括：

步骤S601，提供第一保护基板31和第二保护基板32。

步骤S602，在第一保护基板31的一侧表面制作得到多个波导光栅和多个波导光栅之间的第一光栅13，并且，在第二保护基板32的一侧表面制作得到第二光栅14。

在一些可选的实施例中，步骤S602可以包括：

步骤S6021，在第一保护基板31的一侧表面的第二区域，制作得到第一光栅13。

其中，第一光栅13可以是对第一保护基板31的一侧表面的第一原始光栅刻蚀得到的。

步骤S6022，在嵌入第二区域中的第一区域中，制作得到多个波导光栅。

步骤S6023，在第二保护基板32的一侧表面制作得到第二光栅14。

在又一些可选的实施例中，第一原始光栅和第二光栅14可以是同步制作得到的。

步骤S603，提供导光基板11。

步骤S604，将第一保护基板31制作有第一光栅13的一侧与导光基板11的第一侧贴合，并且，将第二保护基板32制作有第二光栅14的一侧与导光基板11的第二侧贴合。

其中，第二侧与第一侧相对。

其中，第一保护基板31与导光基板11通过围绕第一光栅13以及波导光栅的第一胶体21粘接，第二保护基板32与第二光栅14通过第二胶体22粘接。

通过上述实施例，可以将反射偏振光栅分别制备到上下盖板玻璃上，这样可以使用不同的设备进行同时生产，最后在使用对盒设备进行贴合即可，减少了单个的工艺流程长度，从而进一步提高生产效率。

结合本申请实施例，为了实现光波导器件的制作，可以制作得到具有多个光波导的光波导器件后，对第一保护基板31和第二保护基板32进行切割，使得各光波导具有各自的保护基板。

在一些可选的实施示例中，单个光波导的面积可以为50mm×60mm左右。相较于相关技术中受到高折玻璃材料特性的限制，8英寸的高折玻璃每片里面最多可以排6～8个波导片镜片，并且生产效率低。基于本申请实施例的方案，以常规折射率的尺寸为370mm×470mm、材质为玻璃的导光基板为例，每片玻璃可以排入至少24个波导片，从而通过裁切得到至少24个光波导，光波导的制作效率远高于相关技术中采用高折玻璃作为导光基板制作光波导的效率，也能够节约胶材的使用。

参照图8，图8示出了本申请提供的一个实施例中的一种光波导器件的局部剖面结构示意图。如图8所示，基于同一发明构思，本申请还提供了一种光波导器件，包括：多个上述任一实施例中的光波导或者多个利用如上述任一实施例中的光波导的制作方法制作得到的光波导。

其中，各光波导叠层设置，并且各光波导被配置为耦入具有不同波长的光。

为了减小光波导器件的厚度，并降低材料和制作成本，在一些可选的实施例中，相邻的两层光波导可以共用保护基板。即，一光波导的第一保护基板31可以为叠层相邻的另一光波导的第二保护基板32。类似地，一光波导的第二保护基板32可以为叠层相邻的另一光波导的第一保护基板31。

进一步地，在一些可选的实施例中，光波导可以包括：第一颜色光波导101、第二颜色光波导102和第三颜色光波导103。

示例性地，第一颜色光波导、第二颜色光波导和第三颜色光波导可以分别被配置为耦入-耦出红色光、绿色光和蓝色光。

在一些可选的实施例中，第一颜色光波导、第二颜色光波导和第三颜色光波导依次叠层设置。

为了共用图像光线的光机，在一些可选的实施例中，第一颜色光波导、第二颜色光波导和第三颜色光波导的耦入光栅121在光波导器件所处平面上的正投影重叠。并且，第一颜色光波导、第二颜色光波导和第三颜色光波导的转折光栅122在光波导器件所处平面上的正投影重叠。并且，第一颜色光波导、第二颜色光波导和第三颜色光波导的耦出光栅123在光波导器件所处平面上的正投影重叠。

为了减少图像光线的损耗，提升显示装置的显示效果，在又一些可选的实施例中，第一颜色光波导、第二颜色光波导和第三颜色光波导的耦入光栅121在光波导器件所处平面上的正投影不重叠或者仅部分重叠。并且，第一颜色光波导、第二颜色光波导和第三颜色光波导的转折光栅122在光波导器件所处平面上的正投影不重叠或者仅部分重叠。并且，第一颜色光波导、第二颜色光波导和第三颜色光波导的耦出光栅123在光波导器件所处平面上的正投影不重叠或者仅部分重叠。

参照图10，图10示出了本申请提供的一个实施例中的又一种光波导器件的平面结构示意图。如图10所示，基于同一发明构思，本申请还提供了一种光波导器件，包括：多个上述任一实施例中的光波导100或者多个利用如上述任一实施例中的光波导的制作方法制作得到的光波导100。

其中，对上述实施例中的光波导器件进行裁切，可以得到多个上述实施例中的光波导。

参照图11，图11示出了本申请提供的一个实施例中的又一种光波导器件的局部剖面结构示意图。如图11所示，各光波导沿一平面阵列排布并且共用导光基板1111。

上述实施例中采用第一光栅13和第二光栅14进行反射偏振，导光基板11可以无需使用难以大尺寸化的高折射率材料，从而能够采用具有普通折射率的材料的导光基板，通过大尺寸化的导光基板制作光波导器件，在同一片导光基板上排布更多数量的光波导，并对光波导器件统一裁切获得多个光波导，降低光波导的制作成本。

在一些可选的实施例中，用于制作光波导器件的导光基板11的尺寸可以大于8英寸。示例性地，用于制作光波导器件的导光基板11的尺寸可以为370mm×470mm，可以通过裁切获得24个或者更多的光波导。

基于同一发明构思，本申请还提供了一种AR显示装置，包括：如上述任一实施例中的光波导，或者利用如上述任一实施例中的光波导的制作方法制作得到的光波导。

在一些可选的实施例中，AR显示装置还可以包括：对上述实施例中的光波导器件进行裁切得到的光波导。

其中，AR显示装置可以包括：AR镜片、AR设备等。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备包括：上述任一项实施例中的AR显示装置。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或两个以上。除非另有说明，“大约”、“左右”“大概”等进行非绝对性质的定义，表达的是基准数值的±10％以内的数值。

需要说明的是，本申请实施例中，“示例性地”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性地”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

在本申请的描述中，除非另有说明，“同层”的含义是指两个以上被定义的对象在层叠关系中处于同一层位置，或者，在层叠关系的厚度方向上全部或者部分处于同一水平面。

本文中术语“和/或”、“和/或者”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。

最后，还需要说明的是，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想。尽管已描述了本申请实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请实施例范围的所有变更和修改。

Claims (14)

1.一种光波导，其特征在于，包括：

导光基板；

多个波导光栅，位于所述导光基板的第一侧；

第一光栅，位于所述多个波导光栅之间；

第二光栅，位于所述导光基板的第二侧，所述第二侧与所述第一侧相对；

其中，所述第一光栅和/或者所述第二光栅被配置为反射第一偏振方向的偏振光，并通过第二偏振方向的偏振光。

2.根据权利要求1所述的光波导，其特征在于，所述波导光栅设置于第一区域，所述第一光栅设置于第二区域，所述第二光栅设置于第三区域；

所述第三区域在所述导光基板上的正投影，覆盖所述第一区域以及所述第二区域在所述导光基板上的正投影。

3.根据权利要求1所述的光波导，其特征在于，所述波导光栅包括：耦入光栅、转折光栅和耦出光栅；

其中，所述第一光栅与耦入光栅、转折光栅以及耦出光栅中的任一者之间的距离小于预设距离。

4.根据权利要求3所述的光波导，其特征在于，所述第一光栅和/或者所述第二光栅的排列方向与所述耦出光栅的排列方向相同；

其中，所述第一光栅和/或者所述第二光栅的排列周期宽度小于所述波导光栅的排列周期宽度。

5.根据权利要求1所述的光波导，其特征在于，所述第一偏振方向与所述第一光栅和/或者所述第二光栅的排列方向相互垂直，所述第二偏振方向与所述第一光栅和/或者所述第二光栅的排列方向相同。

6.根据权利要求1所述的光波导，其特征在于，所述第一光栅和所述第二光栅的材质包括以下任一者：铝、镁、钼。

7.根据权利要求1所述的光波导，其特征在于，还包括：

第一保护基板，位于所述第一光栅以及所述波导光栅远离所述导光基板的一侧；

第二保护基板，位于所述第二光栅远离所述导光基板的一侧；

其中，所述第一保护基板与所述导光基板通过围绕所述第一光栅以及所述波导光栅的第一胶体粘接，所述第二保护基板与所述第二光栅通过第二胶体粘接。

8.根据权利要求1所述的光波导，其特征在于，所述导光基板的光折射率低于预设折射率阈值。

9.一种光波导的制作方法，其特征在于，包括：

提供导光基板；

在所述导光基板的第一侧，制作得到多个波导光栅以及所述多个波导光栅之间的第一光栅；

在所述导光基板的第二侧，制作得到第二光栅，所述第二侧与所述第一侧相对；

其中，所述第一光栅和/或者所述第二光栅被配置为反射第一偏振方向的偏振光，并通过第二偏振方向的偏振光。

10.根据权利要求9所述的光波导的制作方法，其特征在于，所述在所述导光基板的第一侧，制作排列的多个波导光栅以及所述波导光栅之间的第一光栅的步骤，包括：

在所述导光基板的第一侧，制作得到第一原始光栅；

去除第一区域的所述第一原始光栅，得到所述第一光栅；

在所述第一区域，制作得到所述多个波导光栅。

11.一种光波导的制作方法，其特征在于，包括：

提供第一保护基板和第二保护基板；

在所述第一保护基板的一侧表面制作得到多个波导光栅和所述多个波导光栅之间的第一光栅，并且，在所述第二保护基板的一侧表面制作得到第二光栅；

提供导光基板；

将所述第一保护基板制作有所述第一光栅的一侧与所述导光基板的第一侧贴合，并且，将所述第二保护基板制作有所述第二光栅的一侧与所述导光基板的第二侧贴合；其中，所述第二侧与所述第一侧相对。

12.一种光波导器件，其特征在于，包括：多个如权利要求1至8任一项所述的光波导或者多个利用如权利要求9至11任一项所述的光波导的制作方法制作得到的光波导；

其中，各所述光波导叠层设置，并且各所述光波导被配置为耦入具有不同波长的光。

13.一种光波导器件，其特征在于，包括：多个如权利要求1至8任一项所述的光波导或者多个利用如权利要求9至11任一项所述的光波导的制作方法制作得到的光波导；

其中，各所述光波导沿一平面阵列排布并且共用所述导光基板。

14.一种AR显示装置，其特征在于，包括：如权利要求1至8任一项所述的光波导，或者利用如权利要求9至11任一项所述的光波导的制作方法制作得到的光波导。