[发明专利]光波导元件及其制备方法以及全息光波导显示设备

权利要求书

1.一种反射式衍射光波导元件，其特征在于：包括两个载体与光致聚合物膜形成的层叠体，其中

所述光致聚合物膜位于两个载体之间；

所述光致聚合物膜具有至少一个光耦入区域和至少一个光耦出区域；

所述光耦入区域与光耦出区域不相连；并且

所述光耦入区域和光耦出区域的位置分别具有光栅结构；其中，

所述光致聚合物膜源自于光致聚合物组合物，其中所述光致聚合物组合物包括如下组分：

聚合活性单体；

染料化合物；

引发剂；

成膜组分；以及

增塑剂；

其中，所述聚合活性单体与成膜组分的折射率差(n_{聚合活性单体}-n_成膜组分)值在0.075以上；

所述聚合活性单体选自丙烯酸酯类单体、环氧类化合物单体中的一种或多种；

所述丙烯酸酯类单体包括具有一个或多个官能团的丙烯酸酯类单体，

所述具有一个官能团的丙烯酸酯类单体包括具有如下通式(I-1)或(I-2)结构的单体：

Ar-L-(X-O)_n-C(O)-CH＝C(R₁)₂(I-1)

Ar-L-(X-O)_n-C(O)-C(CH₃)＝C(R₁)₂(I-2)

其中，Ar表示含有一个或多个芳香族基团的基团；L表示氧原子或硫原子；X表示碳原子数为1～6的直链或支链的烷基；n表示1～5的整数；R₁每次出现时相同或不同，独立地表示氢或卤原子；

所述具有多个官能团的丙烯酸酯类单体包括如下通式(II-1)或(II-2)结构的单体：

其中，R₁、X、L与上述(I-1)和(I-2)中的定义相同，n表示1～5的整数，Z表示含有一个或多个芳香族基团的基团；

所述环氧类化合物单体具有如下通式(III)的结构：

其中，E表示含有环氧基的基团，每个E基团含有1或2个环氧基；

n表示E基团的个数，n为0～4的整数；

每个Ar₁相同或不同，独立地表示含有芳基的基团；

R₃、R₄相同或不同，每次出现时，独立地表示氢原子、碳原子数为6～30的芳基或者表示碳原子数为1～10的烷基或烷氧基。

2.根据权利要求1所述的反射式衍射光波导元件，其特征在于，所述光致聚合物膜具有5μm～50μm的厚度。

3.根据权利要求1或2所述的反射式衍射光波导元件，其特征在于，所述光耦入区域与所述光耦出区域之间的最短距离为10mm-10cm。

4.根据权利要求1或2所述的反射式衍射光波导元件，其特征在于，所述载体的厚度为1.5mm以下，折射率为1.4～1.6。

5.一种反射式衍射光波导元件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

制备光致聚合物膜的步骤；

使载体与光致聚合物膜复合成型的步骤；

形成光栅结构的步骤，所述光致聚合物膜具有至少一个光耦入区域和至少一个光耦出区域，所述光耦入区域与光耦出区域不相连，

在所述光耦入区域和光耦出区域分别形成有光栅结构；

所述光致聚合物膜为权利要求1-4任一项所述的光致聚合物膜。

6.根据权利要求5所述的反射式衍射光波导元件的制备方法，其特征在于，在所述形成光栅结构的步骤中，包括使用相干光对所述光耦入区域和所述光耦出区域进行曝光的步骤。

7.根据权利要求6所述的反射式衍射光波导元件的制备方法，其特征在于，所述相干光为波长为532nm附近的相干光。

8.一种全息光波导显示设备，其特征在于，包括一个或多个根据权利要求1-4任一项所述的反射式衍射光波导元件或者根据权利要求5-7任一项所述的方法得到的反射式衍射光波导元件。