[发明专利]显示设备、显示用衍射光波导及其设计方法

权利要求书

1.一种显示用衍射光波导，包括波导基板和设置在所述波导基板上的耦入区域和耦出区域，外部光束通过所述耦入区域被耦合到所述波导基板中并通过全反射进行传播，其中，

所述耦入区域形成有耦入光栅，所述耦入光栅配置为将外部光束耦合到所述波导基板中，以使之通过全反射在所述波导基板内传播；

所述耦出区域形成有混合光栅并且包括多个分区，所述混合光栅包括分别形成在不同分区中的多个耦出光栅和至少一个回光光栅；

所述耦出光栅配置为将传播到其中的光的至少一部分通过衍射从所述波导基板耦出；

所述回光光栅配置为对来自所述耦出光栅的以一传播方向进入其中的光进行衍射，使之主要以与所述传播方向相反的方向返回；

其中所述至少一个回光光栅位于所述耦出光栅之间。

2.如权利要求1所述的衍射光波导，其中，所述多个分区的数量大于等于20。

3.如权利要求1所述的衍射光波导，其中，所述多个分区为规则的分区。

4.如权利要求1所述的衍射光波导，其中，所述多个分区包括不规则的分区。

5.如权利要求1所述的衍射光波导，其中，形成有所述回光光栅的分区各自具有小于人眼平均瞳孔面积的面积。

6.如权利要求1所述的衍射光波导，其中，所述回光光栅的光栅周期为所述耦出光栅在相同方向上的光栅周期的一半。

7.如权利要求1或6所述的衍射光波导，其中，所述至少一个回光光栅包括分别形成在不同分区中的多个二维回光光栅。

8.如权利要求7所述的衍射光波导，其中，至少一个二维回光光栅具有与另一个二维回光光栅不同的光学结构。

9.如权利要求7所述的衍射光波导，其中，所述至少一个回光光栅包括形成在不同分区中的多个一维回光光栅。

10.如权利要求9所述的衍射光波导，其中，至少一个一维回光光栅具有与另一个一维回光光栅不同的光栅矢量；或者至少一个一维回光光栅具有与另一个一维回光光栅相同的光栅矢量和不同的光学结构。

11.如权利要求1所述的衍射光波导，其中，所述多个耦出光栅包括分别形成在不同分区中的多个二维耦出光栅，并且至少一个二维耦出光栅具有与另一个二维耦出光栅不同的光学结构。

12.如权利要求11所述的衍射光波导，其中，所述多个耦出光栅还包括形成在不同分区中的多个一维耦出光栅，所述一维耦出光栅的光栅周期与所述二维耦出光栅在相同方向上的光栅周期相同。

13.如权利要求12所述的衍射光波导，其中，所述多个二维耦出光栅具有相同的第一光栅矢量、第二光栅矢量和第三光栅矢量，并且所述多个一维耦出光栅包括具有所述第一光栅矢量的第一一维光栅、具有所述第二光栅矢量的第二一维光栅和具有所述第三光栅矢量的第三一维光栅中的至少两者。

14.如权利要求12或13所述的衍射光波导，其中，至少一个一维耦出光栅具有与另一个一维耦出光栅相同的光栅矢量和不同的光学结构。

15.如权利要求1所述的衍射光波导，其中，所述耦出区域的至少一个分区形成为无衍射结构的非衍射分区，并且每一个所述非衍射分区的面积小于人眼平均瞳孔面积。

16.如权利要求1所述的衍射光波导，其中，所述耦入光栅使所述外部光束在所述波导基板内传播并形成朝向所述混合光栅传播的第一路光和未朝向所述混合光栅传播的第二路光；并且所述衍射光波导还包括设置在所述波导基板上的耦入端回光光栅，所述耦入端回光光栅配置为对所述第二路光进行衍射，以使之朝向所述混合光栅传播。