本发明属于显示设备，具体涉及一种衍射光波导、显示模组及其制备方法。
背景技术：
1、抬头显示技术(head-up display,hud)是把行驶信息、导航数据等信息投影到显示屏或挡风玻璃上，现实交通场景中呈现虚拟驾驶、导航信息，在现实世界、信息世界和用户之间搭起一个交互反馈的信息回路。按产品形态，hud主要可以分为chud(combiner hud，组合型)、whud(windshield hud，挡风玻璃型)和ar-hud(augmented reality hud，增强现实型)技术。
2、增强现实(augmented reality，ar)显示是观察者在观看外界真实物体的同时，叠加在真实环境中的图像或者数据等信息也可被观看，因此被广泛应用于各个领域。究其原因，增强现实显示提供了传统显示设备不具备的与真实环境无障碍的实时实地交互的功能，给用户带来了全新的视觉体验。但因此增强现实显示中首要的问题就是如何减少显示设备的体积和重量，并提供足够的亮度、视场角，实现设备轻便化和高空间分辨率、高角分辨率的增虚实融合呈现效果。
3、增强现实显示光学技术发展至今，主要方案大致分为共轴侧视棱镜方案、阵列式半透膜波导方案、自由曲面方案、衍射波导方案等,不同方案所具备的显示性能不同。当前车载抬头显示主要采用自由曲面的设计，其模组体积巨大，且虚像视距不够远。衍射波导技术方案主要的优势是体积小、轻薄，而基于衍射波导的增强现实显示模组延续了超小的体积优势，更有助于穿戴式显示集成与汽车抬头显示的前装。
技术实现思路
1、针对上述问题，本发明提出一种衍射光波导、显示模组及其制备方法，通过对衍射光波导进行分区设计，且每个分区内映射的结构设计参数不同，从而保障出射光线效率均衡。
2、为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
3、第一方面，本发明提供了一种衍射光波导，包括顺次设置的耦入区域和耦出区域；
4、所述耦入区域和耦出区域均被配置为具备光线衍射功能的微纳结构；
5、其中，所述耦出区域包括n个相邻设置的分区，每个分区内的微纳结构设计参数不同，每个分区的耦出效率和向下传导率不同，每个分区的耦出传导效率不低于初始耦出效率与初始耦出效率阈值ε的积，使得光线耦出亮度的一致性高。
6、可选地，耦出区域靠近耦入区域的分区为第一分区，所述第一分区的向下传导率为a1，耦出效率为b1；依次为第二分区，所述第二分区的向下传导率为a2，耦出效率为b2；…；第m分区，所述第m分区的向下传导率为am，耦出效率为bm；…；直至第n分区，所述第n分区的向下传导率为an，耦出效率为bn；其中a1>a2>…>an，b1<b2<…<bn。
7、可选地，每个分区的沿着光线传导方向的长度li通过以下公式计算获得：
8、d＝t*tan(arcsin(λ/p/n))*2
9、li＝mi*d
10、式中，d为全反射点间距，t为波导厚度，λ为波长，p为光栅周期，n为波导折射率，mi为在第i分区的最大全反射次数，0＜i≤n，i为整数。
11、可选地，第i分区的最大全反射次数mi的获得过程为：
12、经过mi次全反射后的耦出传导效率不低于初始耦出效率与初始耦出效率阈值的积；
13、第一个分区的最大全反射次数m1满足公式：当光线在第一个分区内的全反射次数大于最大全反射次数m1，则耦出效率低于初始耦出效率阈值ε；
14、第二个分区的最大全反射次数m2满足公式：
15、第三个分区的最大全反射次数m3满足公式：
16、…依次类推，
17、第n个分区的最大全反射次数mn满足公式：
18、其中，b1为初始耦出效率，ε为初始耦出效率阈值。
19、可选地，所述衍射光波导采用可见光透过率高于70％材料，所述材料包括树脂、玻璃。
20、可选地，所述耦入区域为长条型，耦出区域中的各分区呈长条型。
21、可选地，每个分区内的微纳结构设计参数包括微纳结构周期，微纳结构深度，微纳结构占空比；所述耦出区域的每个分区的微纳结构周期保持相同。
22、第二方面，本发明提供了一种显示模组，包括：第一方面中任一项所述的衍射光波导和光机模组；
23、所述光机模组包括顺次设置的图像源和透镜组；所述透镜组与所述耦入区域相匹配，以满足出瞳设计要求，且与所述耦入区域贴合。
24、可选地，所述透镜组包括顺次设置的球面镜、球面胶合镜、第一非球面镜、第二非球面镜和反光镜；所述第一非球面镜和第二非球面镜之间设有间隙；所述反光镜用于反射光线，使得光线入射至所述耦入区域。
25、可选地，所述光机模组呈现狭长形，其面型长度与衍射光波导接近。
26、可选地，所述光机模组光机模组的出瞳最大直径大于或等于100mm，满足1′分辨角。
27、第三方面，本发明提供了一种衍射光波导的制备方法，包括：
28、确定耦出区域的分区布局，形成若干个分区；
29、确定各分区内映射的微纳结构设计参数，每个分区内的微纳结构设计参数不同，每个分区的耦出效率和向下传导率不同，每个分区的耦出传导效率不低于初始耦出效率与初始耦出效率阈值ε的积，使得光线耦出亮度的一致性高；
30、基于各分区内映射的微纳结构设计参数确定出对应的光刻参数；
31、针对每个分区按照对应的光刻参数进行立体光刻，并在光敏胶中堆积立体光刻光场能量，使得不同分区堆积的能量不同；
32、在涂有光敏胶的基底表面曝光，累计曝光能量，在耦出区域整面叠加均匀的干涉能量面；
33、在专用显影液中显影，相同显影时间中，不同能量堆积的区域形成不同的结构面型，获得如第一方面中任一所述衍射光波导。
34、第四方面，本发明提供了一种衍射光波导的制备方法，包括：
35、确定耦出区域的分区布局，形成若干个分区；
36、确定各分区内映射的微纳结构设计参数，每个分区内的微纳结构设计参数不同，每个分区的耦出效率和向下传导率不同，每个分区的耦出传导效率不低于初始耦出效率与初始耦出效率阈值ε的积，使得光线耦出亮度的一致性高；
37、基于各分区内映射的微纳结构设计参数确定出对应的干涉曝光剂量，基于所述干涉曝光剂量获与每个分区对应的曝光时间；
38、在涂有光敏胶的基底表面曝光，累计曝光能量，在耦出区域叠加干涉能量面；
39、在专用显影液中显影，相同显影时间中，不同能量堆积的分区形成不同的结构面型，获得如第一方面中任一所述衍射光波导。
40、与现有技术相比，本发明的有益效果：
41、本发明通过对衍射光波导进行分区设计，每个分区内的微纳结构设计参数不同，每个分区的耦出效率和向下传导率不同，保证每个分区的耦出传导效率不低于初始耦出效率与初始耦出效率阈值ε的积，从而保证光线耦出亮度的一致性。
42、本发明中显示模组中的光机模组采用横置设计，能够满足大出瞳设计要求，设计形态贴合衍射光波导，实现超紧凑模组集成。
1.一种衍射光波导，其特征在于：包括顺次设置的耦入区域和耦出区域；
2.根据权利要求1所述的一种衍射光波导，其特征在于：耦出区域靠近耦入区域的分区为第一分区，所述第一分区的向下传导率为a1，耦出效率为b1；依次为第二分区，所述第二分区的向下传导率为a2，耦出效率为b2；…；直至第n分区，所述第n分区的向下传导率为an，耦出效率为bn；其中a1>a2>…>an，b1<b2<…<bn。
3.根据权利要求2所述的一种衍射光波导，其特征在于：每个分区的沿着光线传导方向的长度li通过以下公式计算获得：
4.根据权利要求3所述的一种衍射光波导，其特征在于，第i分区的最大全反射次数mi的获得过程为：
5.根据权利要求1所述的一种衍射光波导，其特征在于：所述衍射光波导采用可见光透过率高于70％材料，所述材料包括树脂、玻璃。
6.根据权利要求1所述的一种衍射光波导，其特征在于：所述耦入区域为长条型，耦出区域中的各分区呈长条型。
7.根据权利要求1所述的一种衍射光波导，其特征在于：每个分区内的微纳结构设计参数包括微纳结构周期，微纳结构深度，微纳结构占空比；所述耦出区域的每个分区的微纳结构周期保持相同。
8.一种显示模组，其特征在于，包括：权利要求1-7中任一项所述的衍射光波导和光机模组；
9.根据权利要求8所述的一种显示模组，其特征在于，所述透镜组包括顺次设置的球面镜、球面胶合镜、第一非球面镜、第二非球面镜和反光镜；所述第一非球面镜和第二非球面镜之间设有间隙；所述反光镜用于反射光线，使得光线入射至所述耦入区域。
10.根据权利要求8所述的一种显示模组，其特征在于：所述光机模组呈现狭长形，其面型长度与衍射光波导接近。
11.根据权利要求8所述的一种显示模组，其特征在于：所述光机模组光机模组的出瞳最大直径大于或等于100mm，满足1′分辨角。
12.一种衍射光波导的制备方法，其特征在于，包括：
13.一种衍射光波导的制备方法，其特征在于，包括：
