[发明专利]衍射光波导及其光栅结构以及显示设备

权利要求书

1.一种用于显示的衍射光波导，包括波导基板和设置在所述波导基板上的耦入光栅，所述耦入光栅用于将光束耦合到所述波导基板中以使之通过全内反射在所述波导基板中传播，其包括一种光栅结构，所述光栅结构包括布置在一平面中的多条栅线，所述多条栅线在所述平面中沿第一方向以周期T排列并沿垂直于第一方向的第二方向延伸，其中，所述多条栅线中的至少部分栅线各自在垂直于第二方向的横截面中具有顶端窄、底端宽的截面轮廓，所述截面轮廓包括沿所述第一方向依次出现的5个特征点，即第一特征点、第二特征点、第三特征点、第四特征点和第五特征点，所述特征点为所述截面轮廓的曲率极大值所在点；

在以第一特征点为原点，以第一方向为第一坐标轴L，并且以垂直于所述平面的方向为第二坐标轴H的坐标系中，第一特征点、第二特征点、第三特征点、第四特征点和第五特征点分别具有坐标(0, 0)、(L2, H2)、(L3, H3)、(L4, H4) 和(L5, 0)，并且满足以下关系：

0.2T≤L2L3L4≤L5≤T；

L3≤0.8T；L3-L2≥0.1T；L4≥0.8T；

0≤H2≤λ；0.2λ≤H3≤λ；0.6λ≤H4≤1.8λ；

max(H2, H3)≤H4；

-0.6λ≤H3-H2≤0.6λ；0.6λ≤H3+H2≤1.8λ；以及

0.5λ/T≤H3/L3≤2λ/T，其中λ为光栅结构的工作波长。

2.如权利要求1所述的衍射光波导，其中，

L4≥0.9T；

0.2λ≤H2≤0.8λ；H3≤0.8λ；λ≤H4≤1.6λ；

-0.4λ≤H3-H2≤0.4λ；0.8λ≤H3+H2≤1.6λ；以及

H3/L3≤1.5λ/T。

3.如权利要求1或2所述的衍射光波导，其中，

H3≤0.8λ；

H3-H2≤0.4λ；H3+H2≤1.4λ；以及

H3/L3≤λ/T。

4.如权利要求1所述的衍射光波导，其中，所述截面轮廓包括连接在第一特征点、第二特征点、第三特征点、第四特征点和第五特征点中前后相邻的两个特征点之间的至少一条曲线。

5.如权利要求4所述的衍射光波导，其中，所述截面轮廓包括连接在第一特征点、第二特征点、第三特征点、第四特征点和第五特征点中前后相邻的两个特征点之间的至少一条直线。

6.如权利要求1所述的衍射光波导，还包括设置在所述波导基板上的耦出光栅，所述耦出光栅用于将在所述波导基板内通过全内反射基本上沿耦入方向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，其中第一方向与所述耦入方向基本上一致。

7.一种用于如权利要求1所述的衍射光波导的光栅结构，其包括布置在一平面中的多条栅线，所述多条栅线在所述平面中沿第一方向以周期T排列并沿垂直于第一方向的第二方向延伸，其中，所述多条栅线中的至少部分栅线各自在垂直于第二方向的横截面中具有顶端窄、底端宽的截面轮廓，所述截面轮廓包括沿所述第一方向依次出现的5个特征点，即第一特征点、第二特征点、第三特征点、第四特征点和第五特征点，所述特征点为所述截面轮廓的曲率极大值所在点；

在以第一特征点为原点，以第一方向为第一坐标轴L，并且以垂直于所述平面的方向为第二坐标轴H的坐标系中，第一特征点、第二特征点、第三特征点、第四特征点和第五特征点分别具有坐标(0, 0)、(L2, H2)、(L3, H3)、(L4, H4) 和(L5, 0)，并且满足以下关系：

0.2T≤L2L3L4≤L5≤T；

L3≤0.8T；L3-L2≥0.1T；L4≥0.8T；

0≤H2≤λ；0.2λ≤H3≤λ；0.6λ≤H4≤1.8λ；

max(H2, H3)≤H4；

-0.6λ≤H3-H2≤0.6λ；0.6λ≤H3+H2≤1.8λ；以及

0.5λ/T≤H3/L3≤2λ/T，其中λ为光栅结构的工作波长。

8.一种显示设备，包括如权利要求1-6中任一项所述的衍射光波导。